JP4283739B2 - 対向電流コンバータ力率補正パワーサプライ - Google Patents
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Description
本発明は、概して、パワーサプライに関し、より具体的には、力率補正を実行する対向電流(opposed current)コンバータを有するパワーサプライに関する。
本発明は、ACパワーソースからDCパワーを供給するための力率補正パワーサプライを提供する。この力率補正パワーサプライは、入力段パワーコンバータおよび出力段パワーコンバータを備える。入力段パワーコンバータは、ブーストコンバータとして動作し、AC入力電圧(Vin)を、ブースト電圧(Vboost)である第1のDC電圧に変換する。出力段パワーコンバータは、DC−DCコンバータとして動作し、ブースト電圧を、絶縁されたDC出力電圧である第2のDC電圧に変換する。DC出力電圧は、オーディオ増幅器等の負荷に供給するためにDCレールに供給される。
本発明は、力率補正パワーサプライを含む。この力率補正パワーサプライは、高効率スイッチモード動作を用いてレギュレートされた出力電圧(単数または複数)を提供する。さらに、パワーサプライは、高調波およびリップル電流を最小にする。パワーサプライは入力力率を1になるように増加させる力率補正(PFC)を有する非線形パワー電子負荷として動作する。
圧(Kin*Vin)を確立する。電圧制御内部ループ506は、(1/Kin)の電圧ゲインを備える。電圧ゲイン(1/Kin)は、Kinを消去し、制御信号として入力電圧(Vin)のみを残して、負荷のない状態下でPWM電圧(Vc)を生成する。その結果、静止状態(例えば、力率補正パワーサプライへの負荷が小さいか、または無い)の間、第1のコンバータ段202(図2)は、PWM電圧(Vc)で入力電圧(Vin)をトラッキングし得る。入力電圧(Vin)は、トラッキングゲイン比に基づいて、PWM電圧(Vc)によってトラッキングされ得る。従って、対向電流コンバータ230は、デフォルトによってパワーを伝送し得ない。図5のPFCコントローラ232を用いる対向電流コンバータ230の動作は、動作の反転(reverse)増幅器の形態として記載され得る。反転増幅器の動作は、従来の増幅器動作の反対であり、そこでは、増幅器は、ここでの場合のように、入力をトラッキングするのではなく、期待された形態の出力を有するように駆動される。
力率補正パワーサプライは、入力段パワーコンバータと出力段パワーコンバータとを備える。入力段パワーコンバータは、対向電流コンバータと力率補正コントローラとを備える。力率補正コントローラは、対向電流コンバータの動作を力率補正および電圧レギュレーションを実行するように方向付け得る。対向電流コンバータに、パワーソースからAC入力電圧とAC入力電流とが供給される。AC入力電圧は、対向電流コンバータによってDCブースト電圧に変換される。DCブースト電圧は、出力段パワーコンバータによって所望のDC出力電圧に変換され得る。所望のDC出力電圧は、力率補正パワーサプライの負荷のためのDCレールに供給され得る。
102 オーディオ増幅器
104 出力パワーライン
106 正のDCレール
108 負のDCレール
110 入力ライン
112 パワーソース
114 オーディオ信号入力ライン
116 オーディオ信号ライン
202 入力段パワーコンバータ
204 出力段パワーコンバータ
206 前段
210 パワープラグ
212 フィーダライン
214 コモンライン
216 グラウンド
220 ラインフィルタ
222 ソフトスタート回路
224 第1の起動スイッチ
226 第2の起動スイッチ
228 抵抗器
230 対向電流コンバータ
232 力率補正コントローラ
234 第1のブーストインダクタ
236 第1のブーストスイッチ
238 第1のブーストダイオード
240 第1のブーストキャパシタ
244 第2のブーストインダクタ
246 第2のブーストスイッチ
248 第2のブーストダイオード
250 第2のブーストキャパシタ
252 第1のブースト電圧出力ライン
254 第2のブースト電圧出力ライン
256 ブースト中心点
258 第1のスイッチ制御ライン
260 第2のスイッチ制御ライン
262 入力電圧感知ライン
264 電流センサ
266 入力電流感知ライン
268 正のVcc感知ライン
270 負のVcc感知ライン
272 ブースト電圧感知ライン
274 変換器
276 第1の側
278 第2の側
280 第1のスイッチ
282 第2のスイッチ
284 共振インダクタ
286 共振キャパシタ
288 共振中心点
290 1次巻線
292 2次巻線
294 2次ダイオード
296 第1の2次キャパシタ
298 第2の2次キャパシタ
299 グラウンド接続
302 第1の変調波形
304 第2の変調波形
306 変調位相図
308 第1のベクトル
402 差動増幅器
404 入力電圧フィードフォワード制御ループ
406 出力電圧フィードバック制御ループ
408 電流制御内部ループ
412 ローパスフィルタ
414 二乗乗算器
416 除算器
420 差動入力増幅器
422 加算器
424 積分器
426 乗算器
430 加算器
432 誤差増幅器
434 スイッチコントローラ
436 PWM変調器
438 ゲートドライバ
502 入力電圧フィードフォワード制御ループ
504 出力電圧フィードバック制御ループ
506 電圧制御内部ループ
510 加算器
512 乗算器
516 PWM変調器
518 ゲートドライバ
602 出力電圧制御ループ
604 整流器
606 ローパスフィルタ
608 加算器
702 前段
704 入力段パワーコンバータ
706 出力段パワーコンバータ
708 加算器
710 パワープラグ
712 フィーダライン
714 コモンライン
716 グラウンド
720 ラインフィルタ
722 ソフトスタート回路
726 第1の対向電流コンバータ
728 第2の対向電流コンバータ
730 第1のブーストスイッチ
732 第2のブーストスイッチ
734 第1のブーストダイオード
736 第2のブーストダイオード
738 第1の対向電流コンバータ
740 第2の対向電流コンバータ
750 第1のブーストスイッチ
752 第2のブーストスイッチ
754 第1のブーストインダクタ
756 第2のブーストインダクタ
758 第1のブーストダイオード
760 第2のブーストダイオード
802 第1の変調波形
804 第2の変調波形
806 第3の変調波形
808 第4の変調波形
810 変調位相図
902 前段
904 入力段パワーコンバータ
906 出力段パワーコンバータ
910 第1の対向電流コンバータ
912 第2の対向電流コンバータ
914 全波ブリッジブーストキャパシタ
916 ラインフィルタ
920 1次巻線
922 変換器
924 全波ブリッジスイッチモードコンバータ
1002 第1の変調波形
1004 第2の変調波形
1006 第3の変調波形
1008 第4の変調波形
1010 変調位相図
1102 前段
1104 入力段パワーコンバータ
1106 出力段パワーコンバータ
1112 第1の全波ブリッジ
1114 第2の全波ブリッジ
1120 第1の対向電流コンバータ
1122 対向電流コンバータ
1124 対向電流コンバータ
1126 対向電流コンバータ
1130 第1の全波ブリッジブーストキャパシタ
1132 第2の全波ブリッジブーストキャパシタ
1140 第1の第2段コンバータ
1142 第2の第2段コンバータ
1144 非共振スイッチモードコンバータ
1202 第1の変調波形
1204 第2の変調波形
1206 第3の変調波形
1208 第4の変調波形
1210 第5の変調波形
1212 第6の変調波形
1214 第7の変調波形
1216 第8の変調波形
1302 前段
1304 入力段パワーコンバータ
1306 出力段パワーコンバータ
1312 3相パワーソース
1314 3相ラインフィルタ
1316 第1のソフトスタート回路
1318 第2のソフトスタート回路
1322 第1の対向電流コンバータ
1324 第2の対向電流コンバータ
1326 第3の対向電流コンバータ
1330 3相ブーストキャパシタ
1332 対向電流コン
1334 全波ブリッジ直列共振スイッチモードコンバータ
Claims (56)
- 力率補正コントローラに結合された対向電流コンバータを含む入力段パワーコンバータと、該入力段パワーコンバータに結合された出力段パワーコンバータとを備える、力率補正パワーサプライであって、
該対向電流コンバータは、少なくとも1つのブーストキャパシタ、第1のブーストインダクタ(Lp)、第2のブーストインダクタ(Ln)、第1のブーストダイオード(Dp)、第2のブーストダイオード(Dn)、および、デューティサイクルで動作可能な1対のブーストスイッチを備え、該1対のブーストスイッチは、該第1のブーストインダクタおよび該第2のブーストインダクタを磁化するために、該デューティサイクルの一部分の間に同時に閉じられるように構成され、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の一方側は、該1対のブーストスイッチのうちの一方のブーストスイッチの一方側および該第1のブーストダイオード(Dp)のカソードに電気的に結合され、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の他方側は、該第2のブーストインダクタ(Ln)の一方側に電気的に結合され、
該第2のブーストインダクタ(Ln)の他方側は、該1対のブーストスイッチのうちの他方のブーストスイッチの一方側および該第2のブーストダイオード(Dn)のアノードに電気的に結合され、
該1対のブーストスイッチは、該第1のブーストインダクタ(Lp)および該第2のブーストインダクタ(Ln)と、該少なくとも1つのブーストキャパシタとの間に電気的に結合され、
該1対のブーストスイッチは、第1のDC電圧に該ブーストキャパシタを充電するために、該デューティサイクルの一部分の間に各々が開かれるように構成され、
該1対のブーストスイッチのインターリーブされたスイッチングは、該力率補正コントローラによって、各ブーストスイッチが共通の時点に対して対称に開かれる長さを変調することにより、該第1のDC電圧をレギュレートし、該入力段パワーコンバータに供給可能なAC入力電流の波形を制御するように制御可能であり、
該出力段パワーコンバータは、該第1のDC電圧を、該第1のDC電圧から絶縁された第2のDC電圧に変換するように構成される、力率補正パワーサプライ。 - 前記入力段パワーコンバータは、前記力率補正コントローラによって方向付けられるように、パワーソースからのパワーを消費し、該パワーソースにパワーを供給するように構成されている、請求項1に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記1対のブーストスイッチは、AC入力電圧端子と前記少なくとも1つのブーストキャパシタとの間にパルス幅変調電圧を形成するように前記力率補正コントローラによって制御可能であり、該パルス幅変調電圧は、力率を改善するためにAC入力電圧の波形の振幅と実質的に同様である平均振幅を有する正弦波形を有する、請求項1〜2のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記出力段パワーコンバータは、直列共振スイッチモードコンバータを備える、請求項1〜3のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記出力段パワーコンバータは、不連続電流モードの固定周波数で動作するように構成される、請求項1〜4のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記出力段パワーコンバータは、全波ブリッジスイッチモードコンバータを備える、請求項1〜5のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記出力段パワーコンバータは、半波ブリッジスイッチモードコンバータを備える、請求項1〜5のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記入力段パワーコンバータに結合されたソフトスタート回路をさらに備え、該ソフトスタート回路は、複数のスイッチおよび抵抗器を備え、該入力段パワーコンバータに供給されるAC入力電流を選択的に制限する、請求項1〜7のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記入力段パワーコンバータに結合されたラインフィルタをさらに備え、電磁干渉を最小化する、請求項1〜8のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 入力と出力と少なくとも1つのブーストキャパシタと第1のブーストインダクタ(Lp)と第2のブーストインダクタ(Ln)と第1のブーストダイオード(Dp)と第2のブーストダイオード(Dn)と複数のブーストスイッチとを備える対向電流コンバータと、該対向電流コンバータに結合された力率補正コントローラと、該対向電流コンバータの出力に結合された出力段パワーコンバータとを備える、力率補正パワーサプライであって、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の一方側は、該1対のブーストスイッチのうちの一方のブーストスイッチの一方側および該第1のブーストダイオード(Dp)のカソードに電気的に結合され、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の他方側は、該第2のブーストインダクタ(Ln)の一方側に電気的に結合され、
該第2のブーストインダクタ(Ln)の他方側は、該1対のブーストスイッチのうちの他方のブーストスイッチの一方側および該第2のブーストダイオード(Dn)のアノードに電気的に結合され、
該1対のブーストスイッチは、該第1のブーストインダクタ(Lp)および該第2のブーストインダクタ(Ln)と、該少なくとも1つのブーストキャパシタとの間に電気的に結合され、
該複数のブーストスイッチは、共通の時点に対して該複数のブーストスイッチの各々のパルス幅を対称的に変調することにより、パワーソースによって該入力に供給可能なACライン電流の波形を制御するように、該力率補正コントローラによるインターリーブされたスイッチングにより作動し、
該出力段パワーコンバータは、該対向電流コンバータの出力に供給されたDCブースト電圧の絶縁および電圧変換を提供するように構成される、力率補正パワーサプライ。 - 前記対向電流コンバータは、ブーストコンバータとして、前記入力にて整流されていないAC電圧を受取り、前記出力にて前記DCブースト電圧を供給するように構成される、請求項10に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率補正コントローラは、前記対向電流コンバータを制御して、前記出力にて供給される前記DCブースト電圧をレギュレートするように構成される、請求項10〜11のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記対向電流コンバータは、周波数変調を有する前記力率補正コントローラによって電磁干渉を制御するように方向付けられる、請求項10〜12のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記ブーストスイッチは、前記力率補正コントローラによって前記少なくとも1つのブーストキャパシタを前記DCブースト電圧に充電するようにスイッチングされる、請求項10〜13のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記出力段パワーコンバータは、固定周波数スイッチモードパワーコンバータと変圧器とを備え、該固定周波数スイッチモードパワーコンバータは、DC出力電圧をDCレールに供給するように構成され、該変圧器は、該対向電流コンバータのスイッチングノイズを最小化するようにガルバニック絶縁を有する、請求項10〜14のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記少なくとも1つのブーストキャパシタは、中心点で結合された第1のブーストキャパシタと第2のブーストキャパシタとを備え、該中心点は、前記パワーソースのコモンラインに結合するように構成され、該第1のブーストキャパシタおよび該第2のブーストキャパシタの各々は、前記DCブースト電圧に充電可能である、請求項10〜13または15のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 力率補正コントローラと、該力率補正コントローラに結合された対向電流コンバータと、該対向電流コンバータに結合された出力段パワーコンバータとを備える、力率補正パワーサプライであって、
該対向電流コンバータは、少なくとも1つのブーストキャパシタと、複数のブーストスイッチと、第1のブーストインダクタ(Lp)と、第2のブーストインダクタ(Ln)と、第1のブーストダイオード(Dp)と、第2のブーストダイオード(Dn)とを備え、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の一方側は、該ブーストスイッチのうちの一方のブーストスイッチの一方側および該第1のブーストダイオード(Dp)のカソードに電気的に結合され、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の他方側は、該第2のブーストインダクタ(Ln)の一方側に電気的に結合され、
該第2のブーストインダクタ(Ln)の他方側は、該ブーストスイッチのうちの他方のブーストスイッチの一方側および該第2のブーストダイオード(Dn)のアノードに電気的に結合され、
該ブーストスイッチは、該第1のブーストインダクタ(Lp)および該第2のブーストインダクタ(Ln)と、該少なくとも1つのブーストキャパシタとの間に電気的に結合され、
該対向電流コンバータは、整流されていないAC入力電圧を受取り、DCブースト電圧を供給するように構成され、
該出力段パワーコンバータは、該DCブースト電圧を受取り、DC出力電圧を供給するように構成され、
該力率補正コントローラは、フィードフォワード制御で、該複数のブーストスイッチの全てに共通なパルス幅の共通の時点に対して該複数のブーストスイッチの各々のパルス幅を該DCブースト電圧の関数として対称的に変調するように構成され、
該ブーストスイッチは、該力率補正コントローラによるインターリーブされたスイッチングにより作動する、力率補正パワーサプライ。 - 前記対向電流コンバータは、半波ブリッジコンバータを備え、前記少なくとも1つのブーストキャパシタは、中心点を介して結合された第1のブーストキャパシタと第2のブーストキャパシタとを備え、該中心点は、パワーソースのコモンラインに結合するように構成される、請求項17に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記複数のブーストスイッチは、第1のブーストスイッチと第2のブーストスイッチとを備え、該第1のブーストスイッチと該第2のブーストスイッチは、前記フィードフォワード制御を有する前記力率補正コントローラによって所望のDCブースト電圧に比例するようにスケーリングされたダブルエッジの自然パルス幅変調される三角波のただひとつでスイッチングされる、請求項17〜18のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記対向電流コンバータは、インターリーブで動作して、AC入力電圧端子と前記少なくとも1つのブーストキャパシタとの間にパルス幅変調電圧を形成するように前記力率補正コントローラによって方向付けられ、該パルス幅変調電圧は、前記整流されていないAC入力電圧の正弦波形と実質的に同一である平均波形を有する、請求項17〜19のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記対向電流コンバータは、前記DCブースト電圧を供給するように並列で結合される複数の対向電流コンバータを備える、請求項17〜20のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記対向電流コンバータは、全波ブリッジコンバータを形成するように結合された複数の対向電流コンバータを備える、請求項17〜20のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記全波ブリッジコンバータは、4のインターリーブで動作可能である、請求項22に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記対向電流コンバータは、複数の全波ブリッジコンバータを形成するように結合された複数の対向電流コンバータを備え、該全波ブリッジコンバータは、直列で結合される、請求項17〜20のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記対向電流コンバータは、複数の対向電流コンバータを備え、該複数の対向電流コンバータの各々は、3相のパワーソースのうちの1相に結合するように構成される、請求項17〜20のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率補正コントローラは、前記DC出力電圧および整流されたAC入力電流のうちの少なくとも1つの関数として前記対向電流コンバータを方向付けるようにさらに構成される、請求項17〜25のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 対向電流コンバータと、該対向電流コンバータに結合された力率を制御する手段とを備える、力率補正パワーサプライであって、
該対向電流コンバータは、AC入力電圧とAC入力電流とを受取り、DCブースト電圧を供給するように構成され、
該対向電流コンバータは、少なくとも1つのブーストキャパシタと、第1のブーストインダクタ(Lp)と、第2のブーストインダクタ(Ln)と、第1のブーストダイオード(Dp)と、第2のブーストダイオード(Dn)と、デューティサイクルを有する第1のブーストスイッチおよび第2のブーストスイッチとを備え、該第1のブーストスイッチおよび該第2のブーストスイッチは、該デューティサイクルの間に同時に閉じられ得、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の一方側は、該第1のブーストスイッチおよび該第1のブーストダイオード(Dp)のカソードに電気的に結合され、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の他方側は、該第2のブーストインダクタ(Ln)の一方側に電気的に結合され、
該第2のブーストインダクタ(Ln)の他方側は、該第2のブーストスイッチおよび該第2のブーストダイオード(Dn)のアノードに電気的に結合され、
該第1のブーストスイッチは、該第1のブーストインダクタ(Lp)と、該少なくとも1つのブーストキャパシタとの間に電気的に結合され、
該第2のブーストスイッチは、該第2のブーストインダクタ(Ln)と、該少なくとも1つのブーストキャパシタとの間に電気的に結合され、
該力率を制御する手段は、該複数のブーストスイッチの各々のパルス幅の共通の時点に対する対称的な変調によるインターリーブされたスイッチングにより該第1のブーストスイッチおよび該第2のブーストスイッチの該デューティサイクルを制御して、該AC入力電流の波形を調整して力率を改善するように構成される、力率補正パワーサプライ。 - 前記DCブースト電圧を所望のDC出力電圧に変換する手段をさらに備える、請求項27に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率を制御する手段は、前記DCブースト電圧の関数として前記所望のDC出力電圧をレギュレートするように構成される、請求項28に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率を制御する手段は、前記DCブースト電圧および前記所望のDC出力電圧の関数として該所望のDC出力電圧をレギュレートするように構成される、請求項28に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率を制御する手段は、前記DCブースト電圧と、前記所望のDC出力電圧と、前記AC入力電流との関数として該所望のDC出力電圧をレギュレートするように構成される、請求項28に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記DCブースト電圧を変換する手段は、前記所望のDC出力電圧を前記対向電流コンバータからガルバニック絶縁するように構成される、請求項28〜31のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率を制御する手段は、フィードフォワード制御で、前記AC入力電圧の大きさの関数として前記デューティサイクルを制御するように構成される、請求項28〜32のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 力率補正コントローラと、該力率補正コントローラに結合された対向電流コンバータとを備える、力率補正パワーサプライであって、
該対向電流コンバータは、入力と、出力と、複数のブーストスイッチと、第1のブーストインダクタ(Lp)と、第2のブーストインダクタ(Ln)と、第1のブーストダイオード(Dp)と、第2のブーストダイオード(Dn)と、少なくとも1つのブーストキャパシタとを備え、該少なくとも1つのブーストキャパシタは、DCブースト電圧に充電可能であり、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の一方側は、該ブーストスイッチのうちの一方のブーストスイッチの一方側および該第1のブーストダイオード(Dp)のカソードに電気的に結合され、
該第1のブーストインダクタ(Lp)の他方側は、該第2のブーストインダクタ(Ln)の一方側に電気的に結合され、
該第2のブーストインダクタ(Ln)の他方側は、該ブーストスイッチのうちの他方のブーストスイッチの一方側および該第2のブーストダイオード(Dn)のアノードに電気的に結合され、
該ブーストスイッチは、該第1のブーストインダクタ(Lp)および該第2のブーストインダクタ(Ln)と、該少なくとも1つのブーストキャパシタとの間に電気的に結合され、
該複数のブーストスイッチの各々のパルス幅は、該DCブースト電圧の大きさをレギュレートするために、出力にて提供される該DCブースト電圧の関数として該ブーストスイッチに共通の時点に対して対称的に変調するように、該力率補正コントローラによるインターリーブされたスイッチングにより制御され、
該対向電流コンバータはまた、パワーソースによって該入力に供給可能であるAC入力電流の波形を制御するように、該力率補正コントローラによって制御される、力率補正パワーサプライ。 - 前記少なくとも1つのブーストキャパシタは、前記DCブースト電圧に充電可能である、請求項34に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記少なくとも1つのブーストキャパシタは、複数のブーストキャパシタであり、該ブーストキャパシタの各々は、前記DCブースト電圧に充電可能である、請求項35に記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率補正コントローラに結合された電流感知デバイスをさらに備え、該電流感知デバイスは、前記AC入力電流を感知するように構成され、該力率補正コントローラは、前記DCブースト電圧をレギュレートし、該DCブースト電圧および該力率補正コントローラによって感知される該AC入力電流の関数として該AC入力電流の波形を制御するように構成される、請求項34〜36のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 1対のブーストスイッチは、各デューティサイクルの特定の部分の間、同時に閉じられるように構成される、請求項34〜37のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 1対のブーストスイッチの前記デューティサイクルの和は、1であるように前記力率補正コントローラによって制御される、請求項34〜38のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率補正コントローラは、前記DCブースト電圧と線形比例する変調波形を生成するように構成され、1対のブーストスイッチは、該力率補正コントローラによって該変調波形でスイッチングされる、請求項34〜39のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率補正コントローラは、該力率補正コントローラによって感知された前記AC入力電流の関数として、出力電圧フィードバック制御ループで前記DCブースト電圧を制御するように構成される、請求項34〜40のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記力率補正コントローラは、入力電圧フィードフォワード制御ループと、出力電圧フィードバック制御ループと、電圧制御内部ループとを備え、前記DCブースト電圧は、該電圧制御内部ループへのフィードフォワード制御信号として供給される、請求項34〜41のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 前記対向電流コンバータの出力は、出力段パワーコンバータに結合されるように構成され、該出力段パワーコンバータは、スイッチモードコンバータと変圧器とを備え、該対向電流コンバータの出力にて供給される前記DCブースト電圧の絶縁および電圧変換を提供する、請求項34〜42のいずれかに記載の力率補正パワーサプライ。
- 力率補正パワーサプライを用いて力率補正を実行する方法であって、
該方法は、
AC入力電圧とAC入力電流とを有するACパワーソースを提供することと、
力率補正コントローラによって制御される対向電流コンバータを用いて該AC入力電圧を第1のDC電圧に変換することであって、該対向電流コンバータは、少なくとも1つのブーストキャパシタと、第1のブーストスイッチと、第2のブーストスイッチと、第1のブーストインダクタ(Lp)と、第2のブーストインダクタ(Ln)と、第1のブーストダイオード(Dp)と、第2のブーストダイオード(Dn)とを備え、該第1のブーストインダクタ(Lp)の一方側は、該第1のブーストスイッチの一方側および該第1のブーストダイオード(Dp)のカソードに電気的に結合され、該第1のブーストインダクタ(Lp)の他方側は、該第2のブーストインダクタ(Ln)の一方側に電気的に結合され、該第2のブーストインダクタ(Ln)の他方側は、該第2のブーストスイッチの一方側および該第2のブーストダイオード(Dn)のアノードに電気的に結合され、該第1のブーストスイッチは、該第1のブーストインダクタ(Lp)と、該少なくとも1つのブーストキャパシタとの間に電気的に結合され、該第2のブーストスイッチは、該第2のブーストインダクタ(Ln)と、該少なくとも1つのブーストキャパシタとの間に電気的に結合され、該AC入力電圧を第1のDC電圧に変換することは、該第1のブーストスイッチと該第2のブーストスイッチとを同じ時点で閉じられるようにインターリーブスイッチングすることにより、該第1のブーストスイッチおよび該第2のブーストスイッチを介して該少なくとも1つのブーストキャパシタと、該第1のブーストインダクタ(Lp)および該第2のブーストインダクタ(Ln)との間に電流を流して、該第1のブーストインダクタ(Lp)および該第2のブーストインダクタ(Ln)をシーケンシャルに磁化および消磁し、該少なくとも1つのブーストキャパシタを該第1のDC電圧に充電することを包含する、ことと、
出力段パワーコンバータを用いて該第1のDC電圧を第2のDC電圧に変換することと、
負荷を供給するために該第2のDC電圧をパワーレールに供給することと
を包含する、方法。 - 前記AC入力電圧を第1のDC電圧に変換することは、前記第2のDC電圧を該第1のDC電圧の関数として所望の大きさにレギュレートすることを包含する、請求項44に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのブーストキャパシタは、第1のキャパシタと、第2のキャパシタとを備え、
前記AC入力電圧を前記第1のDC電圧に変換する動作は、
前記ACパワーソースおよび該第1のブーストキャパシタを用いて該第1のブーストインダクタ(Lp)または該第2のブーストインダクタ(Ln)のうちの1つを磁化することと、
該第1のブーストインダクタ(Lp)または該第2のブーストインダクタ(Ln)のうちの該1つを消磁して、該第2のブーストキャパシタに充電することと
を包含する、請求項44〜45のいずれかに記載の方法。 - パルス幅変調電圧を生成することは、該パルス幅変調電圧の相対的大きさが前記AC入力電圧の相対的大きさよりも小さくなるようにレギュレートして前記パワーレールにパワーを提供することを包含する、請求項44〜46のいずれかに記載の方法。
- パルス幅変調電圧を生成することは、前記AC入力電圧の波形の振幅と実質的に同様であるように該パルス幅変調電圧の正弦波形の平均振幅を調整して、力率を改善することを包含する、請求項44〜47のいずれかに記載の方法。
- 力率補正パワーサプライを用いて力率補正を実行する方法であって、
該方法は、
AC入力電圧とAC入力電流とを有するACパワーソースを提供することと、
力率補正コントローラによって制御される対向電流コンバータを用いて該AC入力電圧をDC電圧に変換することであって、該対向電流コンバータは、複数のブーストスイッチと、第1のブーストインダクタ(Lp)と、第2のブーストインダクタ(Ln)と、第1のブーストダイオード(Dp)と、第2のブーストダイオード(Dn)と、少なくとも1つのブーストキャパシタとを備え、該第1のブーストインダクタ(Lp)の一方側は、該ブーストスイッチのうちの一方のブーストスイッチの一方側および該第1のブーストダイオード(Dp)のカソードに電気的に結合され、該第1のブーストインダクタ(Lp)の他方側は、該第2のブーストインダクタ(Ln)の一方側に電気的に結合され、該第2のブーストインダクタ(Ln)の他方側は、該ブーストスイッチのうちの他方のブーストスイッチの一方側および該第2のブーストダイオード(Dn)のアノードに電気的に結合され、該ブーストスイッチは、該第1のブーストインダクタ(Lp)および該第2のブーストインダクタ(Ln)と、該少なくとも1つのブーストキャパシタとの間に電気的に結合される、ことと、
該力率補正コントローラが、該複数のブーストスイッチに共通の時点に対して該複数のスイッチの各々のパルス幅をインターリーブされたスイッチングにより対称的に変調することにより、該対向電流コンバータによって生成されたパルス幅変調電圧の大きさを制御することと、
該パルス幅変調電圧の該大きさを低減して、該対向電流コンバータへのAC入力電流の流れを増加させることであって、該パルス幅変調電圧は、該AC入力電圧から該対向電流コンバータにより生成され、該少なくとも1つのブーストキャパシタに入力される、ことと、
該パルス幅変調電圧の大きさを増加させて、該対向電流コンバータへのAC入力電流の流れを低減することと
を包含する、方法。 - 前記パルス幅変調電圧の大きさを増減させることは、前記DC電圧の関数として前記力率補正コントローラを用いて該DC電圧をレギュレートすることを包含する、請求項49に記載の方法。
- 前記パルス幅変調電圧の大きさを増減させることは、前記AC入力電圧と該パルス幅変調電圧との比に基づいて前記力率補正パワーサプライにわずかな負荷が印加されるか負荷が印加されないときに該パルス幅変調電圧を用いて前記AC入力電圧をトラッキングすることを包含する、請求項49〜50のいずれかに記載の方法。
- 前記パルス幅変調電圧の大きさを増減させることは、前記力率補正コントローラが、前記ブーストスイッチのうちの少なくとも一部を制御するために用いられる変調する三角波形を前記DC電圧と比例するようにスケーリングすることを包含する、請求項49〜51のいずれかに記載の方法。
- 前記パルス幅変調電圧の大きさを増減させることは、前記DC電圧を用いて該DC電圧のフィードフォワード制御を実行することと、前記AC入力電流を用いて該DC電圧のフィードバック制御を実行することとを包含する、請求項49〜52のいずれかに記載の方法。
- 前記パルス幅変調電圧の平均振幅を、前記AC入力電圧の振幅と実質的に同じに維持することをさらに包含する、請求項49〜53のいずれかに記載の方法。
- 前記対向電流コンバータは、第1のブーストスイッチと第2のブーストスイッチとを備え、前記パルス幅変調電圧の大きさを低減することは、該第1のブーストスイッチのデューティサイクルのオンタイム部分を低減することと、該第2のブーストスイッチのデューティサイクルのオンタイム部分を増加させることとを包含し、該第1のブーストスイッチおよび該第2のブーストスイッチの両方は、各デューティサイクルの部分の間に同時に閉じられる、請求項49〜54のいずれかに記載の方法。
- 前記パルス幅変調電圧の大きさを増加させることは、前記第1のブーストスイッチの前記デューティサイクルを増加させることと、前記第2のブーストスイッチの前記デューティサイクルを低減することとを包含する、請求項55に記載の方法。
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