JP2005524375A - Ｌｌｃハーフブリッジコンバータ - Google Patents

Abstract

共振型ＬＬＣパワーコンバータは、少なくとも２つの変圧器Ｔ1，Ｔ2を有しており、該少なくとも２つの変圧器の一次巻線ＬM1，ＬM2は、直列に接続されている。変圧器Ｔ1，Ｔ2のそれぞれ１つは、二次巻線Ｗ1，Ｗ2，Ｗ11，Ｗ12，Ｗ21，Ｗ22を有しており、この二次巻線は、同じ期間ＴCの間に同じ負荷ＬOに非ゼロの電流を供給する。

Description

本発明は、共振型ＬＬＣパワーコンバータ（ＬＬＣコンバータとも呼ばれる）、及びかかるＬＬＣコンバータを有する電子装置に関する。

米国特許US-A-6,344,979号には、ＬＬＣコンバータが開示されており、このＬＬＣコンバータは、ＬＬＣ直列共振型ＤＣ−ＤＣコンバータと呼ばれている。このＬＬＣコンバータは、方形波発生器、ＬＬＣ共振ネットワーク、高周波変圧器、整流回路及び出力フィルタを有している。

方形波発生器は、ハーフブリッジインバータであり、このハーフブリッジインバータは、２つのスイッチを含んでいる。ハーフブリッジインバータの代わりに、フリブリッジインバータが使用される場合がある。ＬＬＣ共振回路網は、スイッチの１つの両端に接続される。スイッチは、交互にオン及びオフする。ＬＬＣ共振回路は、直列のキャパシタ、直列のインダクタ及び並列のインダクタからなる直列構成を有している。並列のインダクタは、変圧器の一次巻線と並列に配置される。直列のインダクタは、外部コンポーネントとして実現することができ、又は変圧器の漏れインダクタンスとして実現することができる。並列のインダクタは、外部コンポーネントとして、又は変圧器の励磁インダクタンスとして実現することができる。整流回路は、負荷にＤＣ出力電圧を供給するため、変圧器の二次巻線に接続されている。整流回路は、センタータップ又はフルブリッジ整流器を有している場合がある。出力フィルタは、高周波リップルを除去するためのキャパシタを有している。

ＭＯＳＦＥＴスイッチに印加されるゲート信号は、相補的であり、そのデューティサイクルは５０％である。出力電圧を安定化するために、可変の使用周波数の制御が使用される。ＬＬＣコンバータの動作原理は、３つのケースについて説明されている。

通常のハイボリューム電子機器では、ＬＬＣコンバータにおける変圧器は、最小コストで要求される仕様に到達することを可能にするために調整される必要がある。
しかし、ＬＬＣコンバータが比較的少ない量で販売される場合、新たな変圧器を設計及び製造可能であることは経済的ではない。

本発明の目的は、余りに低すぎてＬＬＣコンバータで使用することができない仕様を有する既存の変圧器をもつＬＬＣコンバータを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第一の態様は、少なくとも２つの変圧器を有するＬＬＣコンバータを提供するものであり、該少なくとも２つの変圧器の一次巻線は、直列に接続され、該少なくとも２つの変圧器のそれぞれ１つは、実質的に同じ期間の間に同じ負荷に非ゼロの電流を供給するための二次巻線を有している。本発明の第二の態様は、請求項６記載のかかるＬＬＣコンバータを有する電子装置を提供するものである。

ＬＬＣコンバータは、電流駆動型の電源トポロジーである。変圧器の一次巻線における電流は、それらが直列に接続されているために等しい。それぞれの変圧器について、一次電流は、二次巻線の電流と変圧器の励磁電流との合計であることが保持される。両方の変圧器が負荷に電流を送るとき、変圧器の両端の電圧は実質的に等しい。結果的に、ボルト−セカンド プロダクト（volt-seconds product）は実質的に等しく、これにより、励磁電流が実質的に等しい。このようにして、いずれかの更なる手段を設けることなしに、ＤＣオフセットが防止される。出力の電圧制御が維持され、変圧器間のバランスが保証される。

したがって、変圧器の一方により供給することができる電力よりも大きな電力を供給するため、既存の変圧器を使用することが可能であり、この既存の変圧器の一次巻線は、直列に配置され、該変圧器のそれぞれの二次巻線の少なくとも１つが同じ期間の間に同じ負荷に電流を供給する。より大きな電力を供給可能な新たな単一の変圧器を設計及び製造する必要がない。変圧器のそれぞれのサイズは、単一の変圧器のサイズよりもかなり小さくなる場合がある。このことは、変圧器の高さが、たとえば、シャロウ・デプス（shallow depth）をもつディスプレイ装置で好まれるようなシャロウ・デザインを得るためにできるだけ小さくあるべきときに本質的に重要な場合がある。さらに、１以上の変圧器を使用することは、非常に大きな変圧器を必要とすることなしに、出力ピンの可能な数を増加するための容易な方法である。

本発明に係る基本的な考えは、２つの変圧器をもつＬＬＣコンバータに限定されるものではなく、全ての変圧器を通した電圧が実質的に等しいように、全ての変圧器が実質的に同じ期間の間に同じ負荷に電流を送るという条件がなお満たされる限り、２つ以上の変圧器の一次巻線を直列に配列することが可能である。

他の負荷（回路）に電力を供給するため、少なくとも１つの変圧器が少なくとも１つの更なる二次巻線（補助巻線とも呼ばれる）を有することが可能である。前に述べられたように、同じ負荷に電力を供給する二次巻線は、共通の期間の間に電流を全て供給することが重要である。このことは、補助巻線により供給される電力に制約を課す。それぞれの変圧器により供給される全体の電力は、補助巻線に供給される電力よりも大きくあるべきである。
許容差、変圧器の仕様の１０％以上の不適合に全く鈍感に見えるシステムは、正確な動作を妨げない。

請求項３の実施の形態では、ＬＬＣコンバータは、関連される負荷に第一の全体の電力を供給するための第一の予め決定された数の更なる二次巻線を有する第一の変圧器、及び関連する負荷に第二の全体の電力を供給するための第二の予め決定された数の更なる二次巻線を有する第二の変圧器を含んでいる。第一の全体の電力から第二の全体の電力を引いた電力は、第一の二次巻線により供給される電力よりも低くなければならない。さらに、第二の全体の電力から第一の全体の電力を引いた電力は、第二の二次巻線により供給された電力よりも低くなければならない。同様の制約は、２以上の変圧器の直列構成についても有効である。このやり方では、両方の変圧器は、負荷に電流を供給する。

請求項２の実施の形態では、２つの変圧器の一方のみが補助巻線を有する場合、同様の制約が規定される。
本発明の更なる有利な実施の形態は、従属の請求項において定義される。
本実施の形態の有利な点は、他の電圧を供給するためにより多くのピンがフリーであること、より少ないダイオードが必要とされること、より少ないスペースが必要とされることである。
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実施の形態を参照することで明らかとなるであろう。

異なる図面における同じ参照符号は、同じ機能を有する同じエレメントを示している。全ての図では、変圧器の全ての巻線は、同じやり方で極性付け（poled）されている。巻線の極性を示すドットは示されていないが、いずれも、全ての巻線の上部近くに位置されているか、又は全ての巻線の下部近くに位置されている。

図１は、従来技術のＬＬＣコンバータの等価回路を示しており、このＬＬＣコンバータは、共振キャパシタＣR、直列のインダクタＬS及び並列のインダクタＬMからなる直列構成を有している。直接構成は、方形波入力電圧ＶABを受けるため、ノードＡとノードＢとの間に配置されている。整流回路Ｄ（単一のダイオードとして示される）と平滑化キャパシタＣOからなる直列構成は、並列のインダクタＬMと並列に接続されている。出力負荷ＬOは、平滑化キャパシタＣOと並列に配置されている。共振キャパシタＣRと直列のインダクタＬSを流れる電流は、ＩRにより示されている。共振キャパシタＣRの両端の電圧は、ＶCにより示されている。並列のインダクタＬMを流れる電流は、ＩMにより示されている。整流回路Ｄを流れる電流は、ＩDにより示されている。電流ＩOは、負荷ＬOに供給され、出力電圧ＶOは、負荷ＬOの両端に存在する。

このＬＬＣコンバータの等価回路の動作は、図２に関して理解される。
図２は、従来技術のＬＬＣコンバータの動作を明らかにする波形を示している。上から下に、波形は、入力電圧ＶAB、電流ＩR及びＩM、電圧ＶC、並びに電流ＩD及びＩOを示している。

ＬＬＣコンバータの使用周波数が第一の共振周波数と第二の共振周波数の間である場合、これらの波形は有効である。第一の共振周波数は、共振キャパシタＣR、直列のインダクタＬS及び並列のインダクタＬMにより決定される。第二の共振周波数は、共振キャパシタＣR及び直列のコンダクタＬSにより決定され、第一の共振周波数よりも高い。

瞬間ｔ0にあるとき、入力電圧ＶABは、ゼロから値ＶINに変化する。共振キャパシタＣR及び直列のインダクタＬSにより決定される直列共振が生じ、整流回路Ｄを通して正弦波電流が供給される。

瞬間ｔ2にあるとき、直列共振の半周期で、ダイオードＤを流れる電流ＩDはゼロになる。ここで、共振キャパシタＣRは、直列のインダクタＬS及び並列のインダクタＬMからなる直列構成と共振する。ＬMのインダクタンスはＬSのインダクタンスよりも大きいので、ＩMに等しい共振電流ＩRは、瞬間ｔ2とＴ／２との間で殆ど一定である。

瞬間Ｔ／２にあるとき、電圧ＶABはゼロに降下し、キャパシタＣR、インダクタＬS及びＬMとの間の共振は、キャパシタＣRに蓄積されているエネルギーによりアクチベートされる。ダイオードＤは導通を開始し、キャパシタＣR及びインダクタＬSにより再び共振が決定される。瞬間ｔ3では、直列共振の半周期の後、ダイオードＤは導通を停止する。

ダイオードＤの導通の周期は、ＴCにより示される。実際の実施の形態では、フルブリッジ整流器は、単一のダイオードＤの代わりに使用される場合がある。フルブリッジ整流器の異なるダイオードは、電流ＩMの正及び負の部分の間に導通する。
瞬間Ｔでは、瞬間ｔ0で開始する周期に類似する、次の周期が再び開始し、入力電圧ＶABは、ゼロから値ＶINに変化する等である。

図３は、本発明の実施の形態に係るＬＬＣコンバータの回路図である。
ＬＬＣコンバータは、電子スイッチＳ1及び電子スイッチＳ2からなる直列構成を有している。直列構成は、ノードＡとノードＢとの間で入力電圧ＶABを受ける。図３では、例を経由して、スイッチＳ1，Ｓ2は、内部ボディダイオードをもつ金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。外部のダイオードを使用することも可能である。本来備わっている内部ダイオードを用いることなくスイッチＳ1，Ｓ2が使用される場合、外部のダイオードがスイッチＳ1，Ｓ2のそれぞれ１つと並列に追加されるべきである。米国特許US-A-6,344,979号で開示されるように、フルブリッジのスイッチ、又は２つのハーフブリッジを直列で使用することも可能である。

ＬＬＣコンバータは、変圧器Ｔ1の一次巻線ＬM1及び変圧器Ｔ2の二次巻線ＬM2からなる直列構成を更に有している。直列構成は、ノードＮ１とノードＢとの間に接続されている。
共振キャパシタＣRと直列のインダクタＬSからなる直列構成は、ノードＮ１とスイッチＳ1及びＳ2の接続部との間に接続されている。

第一の変圧器Ｔ1は、ダイオードＤ11を介して負荷ＬOに電流を供給する二次巻線Ｗ11、及びダイオードＤ12を介して負荷ＬOに電流を供給する二次巻線Ｗ12を有している。整流回路ＲＥ1は、ダイオードＤ11及びＤ12を有している。変圧器Ｔ1により供給される全体の電流は、Ｉ1により示される。

第二の変圧器Ｔ2は、ダイオードＤ21を介して負荷ＬOに電流を供給する二次巻線Ｗ21、ダイオードＤ22を介して負荷ＬOに電流を供給する二次巻線Ｗ22を有している。整流回路ＲＥ2は、ダイオードＤ21及びＤ22を有している。変圧器Ｔ2により供給される全体の電流は、Ｉ2により示される。

平滑化キャパシタＣOは、負荷ＬOと並列に接続される。負荷ＬOの両端の電圧は、ＶOにより示される。直列のインダクタＬSを流れる電流はＩRにより示され、変圧器の一次巻線ＬM1及びＬM2を流れる電流はＩMである。

本発明に係る本実施の形態では、変圧器Ｔ1及びＴ2の一次巻線ＬM1及びＬM2は、直列に接続されている。負荷ＬOは、ダイオードＤ11，Ｄ21及びＤ12，Ｄ22が導通している同じ時間ＴCの間に、変圧器Ｔ1及びＴ2の両方の二次巻線Ｗ11，Ｗ12及びＷ21，Ｗ22から電力を受ける。

一次巻線ＬM1及びＬM2における電流ＩMは、これらが直列に配置されているために等しい。一次巻線ＬM1を流れる電流ＩMは、二次巻線Ｗ11，Ｗ12における電流と変圧器Ｔ1における励磁電流との合計である。一次巻線ＬM2を流れる電流ＩMは、二次巻線Ｗ21，Ｗ22における電流と変圧器Ｔ2における励磁電流との合計である。

両方の変圧器Ｔ1，Ｔ2が電流Ｉ1，Ｉ2を負荷ＬOに送るとき、変圧器Ｔ1，Ｔ2の両端の電圧ＶP1，ＶP2は、実質的に等しい。結果的に、ボルト−セカンド プロダクトは実質的に等しく、したがって、励磁電流は実質的に等しい。このようにして、ＤＣオフセットは、いずれかの更なる手段を用いることなしに防止される。出力電圧ＶOの制御が維持され、変圧器Ｔ1，Ｔ2間の平衡が保証される。
巻線Ｗ11の巻き数は、巻線Ｗ21の巻き数に等しい。

図４は、本発明の実施の形態に係るＬＬＣコンバータの回路図である。
変圧器Ｔ1は、一次巻線ＬM1並びに二次巻線Ｗ1及びＷA1を有している。変圧器Ｔ2は、一次巻線ＬM2並びに二次巻線Ｗ2及びＷA2を有している。

一次巻線ＬM1及びＬM2は、図３に定義されるように、ノードＮ１とノードＢとの間に直列に配置されている。二次巻線Ｗ1は、整流回路ＲＥ10を介して負荷ＬOに電流Ｉ1を供給する。二次巻線Ｗ2は、整流回路ＲＥ20を介して負荷ＬOに電流Ｉ2を供給する。平滑化キャパシタＣOは、負荷ＬOと並列に配置されている。

二次又は補助巻線ＷA1は、整流回路ＲＥ11を介して負荷ＬA1に電流を供給する。平滑化キャパシタＣA1は、負荷ＬA1と並列に配置されている。二次又は補助巻線ＷA2は、整流回路ＲＥ21を介して負荷ＬA2に電流を供給する。平滑化キャパシタＣA2は、負荷ＬA1と並列に配置されている。
好ましくは、整流回路ＲＥ10，ＲＥ20，ＲＥ11及びＲＥ21は、フルブリッジである。

補助巻線ＷA1は、負荷ＬA1に第一の電力を供給し、補助巻線ＷA2は、負荷ＬA2に第二の電力を供給する。変圧器Ｔ1及びＴ2を通した電圧が負荷ＬOに電力が供給される時間ＴCの期間の間に実質的に等しいことは、ＬＬＣコンバータの正確な動作のために重要な問題であるため、変圧器Ｔ1及び変圧器Ｔ2は、電流Ｉ1及びＩ2をそれぞれ負荷ＬOに供給するべきである。このことは、第一の電力から第二の電力を引いたものが第一の二次巻線Ｗ1により供給される電力よりも低い場合、かつ第二の電力から第一の電力を引いたものが第二の二次巻線Ｗ2により供給される電力よりも低い場合に保証される。このようなやり方で、両方の変圧器Ｔ1及びＴ2は、電流Ｉ1，Ｉ2を負荷ＬOに供給する。
同様の制約は、２以上の変圧器の構成について有効である。

図５は、本発明の実施の形態に係る回路図を示している。変圧器Ｔ101は、一次巻線ＬM101、二次巻線Ｗ11〜Ｗ14を有しており、この二次巻線は、下から上に、Ｗ14，Ｗ12，Ｗ11，Ｗ13の順序で直列に配置されている。巻線Ｗ11及びＷ12の接続部は、グランドに接続されている。ダイオードＤ100は、巻線Ｗ11及びＷ13の接続部に接続されており、（プラズマディスプレイパネルで要求される保持電圧である場合がある）出力電圧ＶSをメインの負荷ＬOに供給する。ダイオードＤ101は、巻き線Ｗ12及びＷ14の接続部を負荷ＬOに接続される。巻線Ｗ13の更なるフリーな端は、補助電圧ＶAU1を供給するために、ダイオードＤ104を介して負荷ＬA1に接続される。巻線Ｗ14の更なるフリーな端は、補助電圧ＶAU2を供給するために、ダイオードＤ106を介して負荷ＬA2に接続される。

変圧器Ｔ102は、一次巻線ＬM102、及び二次巻線Ｗ21〜Ｗ24を有しており、この二次巻線は、下から上に、Ｗ24，Ｗ22，Ｗ21，Ｗ23の順序で直列に配置されている。巻線Ｗ21及びＷ22の接続部は、グランドに接続されている。巻線Ｗ21とＷ23との間の接続部は、ダイオードＤ102を介してメインの負荷ＬOに接続されている。巻線Ｗ22とＷ24との間の接続部は、ダイオードＤ103を介して負荷ＬOに接続されている。巻線Ｗ23の更にフリーな端は、ダイオードＤ105を介して負荷ＬA1に接続されている。巻線Ｗ24の更にフリーな端は、ダイオードＤ107を介して負荷ＬA2に接続されている。全ての電圧ＶAU1，ＶAU2及びＶSは、グランドに関して定義されている。
一次巻線ＬM101及びＬM102は、ノードＮ１とノードＢとの間に直列に配置されている。

回路は完全に対称であり、したがって、対応するダイオードを流れる電流は、同じフェーズの間に等しい。たとえば、二次巻線の両端の電圧がダイオードＤ104，Ｄ100，Ｄ105，Ｄ102が導通しており、他のダイオードが非導通であるようなフェーズの間、巻線Ｗ13及びＷ23は、同じ電流を供給し、したがって、巻線Ｗ11及びＷ21は、同じ電流を供給する。このフェーズの間、巻線Ｗ11により供給される電力は、変圧器Ｔ101をもつパワーコンバータにより供給される全体の電力から巻線Ｗ13により供給される電力を引いた電力である。

両方の補助電圧ＶAU1及びＶAU2での負荷が等しい場合、変圧器の両端の全電圧が反対の極性を有する次の期間において、同じ電流が供給される。たとえば、巻線Ｗ12及びＷ22は、前のフェーズの間に巻線Ｗ11及びＷ21により供給される電流と同じ等しい電流を供給する。

全てのフェーズの間、補助電圧ＶAU1，ＶAU2に供給される電力は、全体の電力よりも低くなければならず、パワーコンバータは、変圧器Ｔ101及びＴ102の二次側に送る必要がある。このことは、それぞれのフェーズの間、変圧器Ｔ101及びＴ102の両者が負荷ＬOに電流を供給することを保証する。

図６は、本発明の実施の形態に係る回路図を示している。変圧器Ｔ11は、一次巻線ＬM111、及び二次巻線Ｗ11〜Ｗ13を有しており、この二次巻線は、下からＷ12，Ｗ11，Ｗ13の順序で直列に配置されている。巻線Ｗ11及びＷ12の接続部は、グランドに接続されている。巻線Ｗ11及びＷ13の接続部は、負荷ＬOに保持電圧ＶSを供給するために、ダイオードＤ110を介して接続されている。巻線Ｗ12の更にフリーな端は、ダイオードＤ111を介して負荷ＬOに接続されている。巻線Ｗ13の更にフリーな端は、ダイオードＤ114を介して負荷ＬA1の両端の補助電圧ＶAU1を供給する。

変圧器Ｔ112は、一次巻線ＬM112、及び二次巻線を有しており、この二次巻線は、下からＷ24，Ｗ22，Ｗ21の順序で直列に配置されている。巻線Ｗ21及びＷ22の接続部は、グランドに接続されている。巻線Ｗ22及びＷ24の接続部は、ダイオードＤ113を介して負荷ＬOに接続されている。巻線Ｗ21の更にフリーな端は、ダイオードＤ112を介して負荷ＬOに接続されている。巻線Ｗ24の更にフリーな端は、ダイオードＤ115を介して補助電圧ＶAU1を供給する。

一次巻線ＬM11及びＬM12は、ノードＮ１とノードＢとの間に直列に配置されている。
図８には、巻線Ｗ11，Ｗ12，Ｗ13，Ｗ21，Ｗ22，Ｗ24に流れる電流の波形が示されている。
巻線Ｗ13の巻き数は、巻線Ｗ24の巻き数に等しい。

図７は、本発明の実施の形態に係る回路図を示している。図７は、図６に基づいており、異なる点が以下に説明される。メインの負荷ＬOに電流を供給するそれぞれの二次巻線について個別のダイオードを設ける代わりに、二次巻線Ｗ11及びＷ21が並列に配置され、同じダイオードＤ121を介して負荷ＬOにそれらの電流を供給する。同様のやり方で、二次巻線Ｗ12及びＷ22が並列に配置され、同じダイオードＤ120を介してメインの負荷にそれらの電流を供給する。回路は、図６に示された回路と同じやり方で動作し、図６に示された回路と同じ電流波形を示すが、有利なことに、より少ないダイオードを必要とする。

図８は、図６及び図７に示される実施の形態の動作を明らかにするため、電流を時間関数として示している。
図８Ａは巻線Ｗ13における電流Ｉ13を示しており、図８Ｂは巻線Ｗ11における電流Ｉ11を示しており、図８Ｃは巻線Ｗ12における電流Ｉ12を示しており、図８Ｄは巻線Ｗ21における電流Ｉ21を示しており、図８Ｅは、巻線Ｗ24における電流Ｉ24を示しており、及び図８Ｆは、巻線Ｗ22における電流Ｉ22を示している。

第一のフェーズＰ1は、瞬間ｔ10で開始し、瞬間ｔ11で終了する。第二のフェーズＰ2は、瞬間ｔ11で開始し、瞬間ｔ12で終了する。フェーズＰ1の間、変圧器の巻線Ｗ11，Ｗ12，Ｗ13，Ｗ21，Ｗ22，Ｗ24の両端の電圧は、（図６における）ダイオードＤ110，Ｄ112及びＤ114（又は図７におけるダイオードＤ121及びＤ123）が導通状態にあり、（図６における）ダイオードＤ111，Ｄ113及びＤ115（又は図７におけるダイオードＤ120及びＤ124）が非導通の状態にあるような極性を有している。

図８Ａ及び図８Ｂは、補助巻線Ｗ13により補助の負荷ＬA1に供給される電流Ｉ13は比較的大きく、したがって、同じ変圧器Ｔ111により巻線Ｗ11を介してメインの負荷ＬOに供給される電流Ｉ11は比較的小さい。メインの負荷ＬOへのメインパワーは、変圧器Ｔ112の巻線Ｗ21により供給される。これは、変圧器Ｔ112が第一のフェーズＰ1の間に補助負荷ＬA1に電流を供給しないためである。

フェーズＰ2の間、変圧器Ｔ111は、全ての電力をメインの負荷ＬOに供給し、変圧器Ｔ112は、比較的小さな電力をメインの負荷ＬOに供給する。これは、電力の大部分が補助の負荷ＬA1に供給される必要があるからである。
この非対称な回路は、出力電力の大部分を補助の負荷ＬA1に供給することを可能にする。

図９は、本発明の実施の形態に係る回路図を示している。変圧器Ｔ131は、一次巻線ＬM131、及び３つの二次巻線を有しており、この３つの二次巻線は、下から上に、Ｗ14，Ｗ12，Ｗ11の順序で直列に配置されている。巻線Ｗ11及びＷ12の接続部は、グランドに接続されている。巻線Ｗ12及びＷ14の接続部は、負荷ＬOに電圧ＶSを供給するために、ダイオードＤ132を介して接続されている。巻線Ｗ11の更にフリーな端は、ダイオードＤ130を介して負荷ＬOに接続されている。巻線Ｗ14の更にフリーな端は、ダイオードＤ134を介して負荷ＬA1に補助電圧ＶAU1を供給する。

変圧器Ｔ132は、一次巻線ＬM132、及び３つの二次巻線を有しており、この３つの二次巻線は、下からＷ24，Ｗ22，Ｗ21の順序で直列に配置されている。巻線Ｗ21及びＷ22の接続部は、グランドに接続されている。巻線Ｗ22及びＷ24の接続部は、ダイオードＤ133を介して負荷ＬOに接続されている。巻線Ｗ21の更にフリーな端は、ダイオードＤ131を介して負荷ＬOに接続されている。巻線Ｗ24の更にフリーな端は、ダイオードＤ135を介して補助電圧ＶAU1を供給する。

一次巻線ＬM131及びＬM132は、ノードＮ１とノードＢとの間で直列に配置されている。
図１０には、巻線Ｗ11，Ｗ12，Ｗ14，Ｗ21，Ｗ22及びＷ24に流れる電流の波形が示されている。
図１０は、図９に示される実施の形態を明らかにするための、波形を時間関数として示している。

図１０Ａは巻線Ｗ14における電流Ｉ14を示しており、図１０Ｂは巻線Ｗ12における電流Ｉ12を示しており、図１０Ｃは巻線Ｗ11における電流Ｉ11を示しており、図１０Ｄは巻線Ｗ21における電流Ｉ21を示しており、図１０Ｅは巻線Ｗ24における電流Ｉ24を示しており、及び図１０Ｆは巻線Ｗ22における電流Ｉ22を示している。

第一のフェーズＰ10は、瞬間ｔ100で開始し、瞬間ｔ101で終了する。第二のフェーズＰ11は、瞬間ｔ101で開始し、瞬間ｔ102で終了する。フェーズＰ10の間、変圧器の巻線Ｗ12，Ｗ14，Ｗ22，Ｗ24の両端の電圧は、図９におけるダイオードＤ132，Ｄ134，Ｄ133及びＤ135が導通状態にあり、図９におけるダイオードＤ130及びＤ131が非導通状態にあるような極性を有している。

図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｅ及び図１０Ｆは、補助巻線Ｗ14及びＷ24により補助負荷ＬA1にそれぞれ供給される電流Ｉ14及びＩ24は比較的大きく、したがって、メイン負荷ＬOに巻線Ｗ12及びＷ22のそれぞれを介する電流Ｉ12及びＩ22は、比較的小さいことが示されている。メインの負荷ＬOへのメインパワーは、巻線Ｗ11及びＷ21により供給される。これは、フェーズＰ2の間に補助負荷ＬA1に電流が供給されないためである。

図６、図７及び図９は、本発明の実施の形態を表しており、本発明は、変圧器の両端の電圧を等しくする特徴を保持しつつ、変圧器におけるＤＣバイアスの防止を犠牲にすることなしに、より少ない数の出力ダイオードを使用するものである。実施の形態のそれぞれでは、２つの変圧器のいずれかが追加の補助の出力電圧を供給する場合があり、それぞれが（２つのダイオードをもつ）センタータップされた二次巻線により供給することができ、それぞれが、１つの巻線と整流器ブリッジにより供給することができる。

図５と図６，７及び９の間の主な違いは、図５では、２つの変圧器Ｔ101及びＴ102のそれぞれがブリッジ電流の両方のフェーズにおいて補助出力に出力電力を送るものであり、図６，７及び９では、２つの変圧器のそれぞれは、補助電力の一部を送るものであり、これにより、２つの変圧器の間で温度上昇を等しくすることができ、変圧器の組み合わせにより送ることができる出力電力の絶対最大可能なレベルが許容されるように、補助出力電力の分散を選択することができる。

なお、上述された実施の形態は、本発明を限定するよりは例示するものであり、当業者であれば、添付された特許請求の範囲から逸脱することなしに、多くの代替的な実施の形態を設計することは可能であろう。

請求項では、括弧の間に位置される参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。単語“comprising”は、請求項で列挙されたエレメント又はステップ以外のエレメント又はステップの存在を排除するものではない。エレメントに先行する単語“a”又は“an”は、かかるエレメントが複数存在することを排除するものではない。本発明は、幾つかの固有なエレメントを有するハードウェアにより、及び適切にプログラムされたコンピュータにより実現することができる。幾つかの手段を列挙している装置の請求項では、これらの手段のうちの幾つかを同一のアイテムのハードウェアにより実施することができる。所定の手段が相互に異なる従属の請求項で引用されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを活用するために使用できないことを示すものではない。

要するに、本発明は、ＬＬＣパワーコンバータに関するものであって、本ＬＬＣパワーコンバータは、その一次巻線が直列に接続される少なくとも２つの変圧器を有している。変圧器のそれぞれ１つは、二次巻線を有しており、この二次巻線は、同じ期間の間に非ゼロの電流を同じ負荷に供給するものである。

従来技術のＬＬＣコンバータの等価回路を示す図である。 従来技術のＬＬＣコンバータの動作を明らかにする波形を示す図である。 本発明の実施の形態に係るＬＬＣコンバータの回路図である。 本発明の実施の形態に係るＬＬＣコンバータの回路図である。 本発明の実施の形態に係る回路図である。 本発明の実施の形態に係る回路図である。 本発明の実施の形態に係る回路図である。 図５及び図６に示される実施の形態を明らかにする波形を示す図である。 本発明の実施の形態に係る回路図である。 図９に示される実施の形態を明らかにする波形を示す図である。

Claims (6)

1. 少なくとも２つの変圧器を有する共振型ＬＬＣパワーコンバータであって、
   該少なくとも２つの変圧器の一次巻線は直列に接続されており、該少なくとも２つの変圧器のそれぞれ１つは、実質的に同じ期間の間に同じ負荷に非ゼロの電流を供給するための二次巻線を有する、
   ことを特徴とする共振型ＬＬＣパワーコンバータ。
2. 第一の変圧器は、第一の全体の電力を関連する負荷に供給するための第一の予め決定された数の更なる二次巻線を有し、該第一の全体の電力は、第二の二次巻線により供給される電力よりも低い、
   請求項１記載の共振型ＬＬＣパワーコンバータ。
3. 第二の変圧器は、第二の全体の電力を関連する負荷に供給するための第二の予め決定された数の更なる二次巻線を有し、該第一の全体の電力から該第二の全体の電力を引いた電力は、第一の二次巻線により供給される電力よりも低く、該第二の全体の電力から該第一の全体の電力を引いた電力は、該第二の二次巻線により供給される電力よりも低い、
   請求項２記載の共振型ＬＬＣパワーコンバータ。
4. 該第一の予め決定された数の更なる二次巻線及び関連する整流器の少なくとも１つは、第一の極性をもつ該第一の変圧器における共振電流の半波の間に、少なくとも１つの関連する負荷に電力を伝送するために極性付けされ、該第二の予め決定された数の更なる二次巻線と関連する整流器の少なくとも１つは、該第一の極性とは反対の極性をもつ該第二の変圧器における共振電流の半波の間に、少なくとも１つの関連する負荷に電力を供給するために極性付けされる、
   請求項３記載の共振型ＬＬＣパワーコンバータ。
5. 共振キャパシタと、
   直流入力電圧を受けるための第一の電子スイッチと第二の電子スイッチからなる直列構成と、
   第一の一次巻線と、第一の整流回路の導通期間の間に負荷に電流を供給するために該第一の整流回路を介して該負荷に接続される第一の二次巻線とを有する第一の変圧器と、第二の一次巻線と、第二の整流回路の導通期間の間に該負荷に電流を供給するために該第二の整流回路を介して該負荷に接続される第二の二次巻線とを有する第二の変圧器と、を含む少なくとも２つの変圧器とを含み、
   該第一の一次巻線、該第二の一次巻線及び該共振キャパシタは、該第二の電子スイッチにわたり直列に配置され、
   該第一の一次巻線、該第二の一次巻線、並びに該第一の整流回路及び該第二の整流回路は、該第一の整流回路の導通期間の間に該第二の一次巻線の両端の第二の電圧に実質的に等しい該第一の一次巻線の両端の第一の電圧を得るための、該第一の整流回路の導通期間と該第二の整流回路の導通期間との実質的な一致を得るために極性付けされる、
   請求項１記載の共振型ＬＬＣパワーコンバータ。
6. 少なくとも２つの変圧器をもつ共振型ＬＬＣパワーコンバータを有する電子装置であって、該少なくとも２つの変圧器の一次巻線は直列に接続されており、該少なくとも２つの変圧器のそれぞれ１つは、実質的に同じ期間の間に同じ負荷に非ゼロの電流を供給するための二次巻線を有する、
   ことを特徴とする電子装置。

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