JP6682652B2 - ハーフブリッジ共振コンバータ、前記ハーフブリッジ共振コンバータを用いた回路、及び対応する制御方法 - Google Patents
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Description
バス電圧を供給するように構成された、高電圧ライン及び低電圧ラインを含む1対のDC電圧ラインと、
高電圧ラインと低電圧ラインとの間に直列の、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを含むハーフブリッジインバータであって、ハーフブリッジインバータの出力がハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの間のノードから定義される、ハーフブリッジインバータと、
ハーフブリッジインバータの出力に結合された共振回路と、
ハイサイドスイッチのスイッチングを制御するためのゲート駆動信号を生成するための第1の制御回路であって、平均スイッチノード電圧がバス電圧の一部より低い場合にハイサイドスイッチのオン時間を増大させることにより、かつ平均スイッチノード電圧がバス電圧の一部より高い場合にハイサイドスイッチのオン時間を減少させることにより、ハイサイドスイッチのデューティサイクルを制御するように構成された、第1の制御回路と、
電気的フィードバックパラメータに基づいて、ローサイドスイッチのスイッチングを制御するためのゲート駆動信号を生成するための、第2の制御回路と、を備えるハーフブリッジ共振コンバータを提供する。
(i)ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの間のスイッチノードと(ii)共振回路との間の電圧を受信するための第1の入力と、
第1の入力でのAC電圧をDC電圧に変換して、それを第1の供給電圧での第1の生成回路の出力として第1の出力コンデンサ上に蓄積するためのチャージポンプ回路と、
高電圧ラインと第1の生成回路の出力との間の供給トランジスタと、を含んでもよい。
共振回路と低電圧ラインとの間の電圧を受信するための第2の入力と、
第2の入力でのAC電圧をDC電圧に変換して、それを第2の供給電圧での第2の生成回路の出力として第2の出力コンデンサ上に蓄積するためのチャージポンプ回路と、
(i)ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの間のスイッチノードと(ii)第2の生成回路の出力との間の供給トランジスタと、を含んでもよい。
入力として高電圧ラインを有する第1の勾配終了検出回路と、
勾配終了検出回路によってトリガされる、ハイサイドスイッチを第1の状態に切り替えるための第1の制御信号を生成する第1のラッチ要素と、
ハイサイドスイッチを第2の状態に切り替えるための第2の制御信号を生成するための第1の信号発生器と、を含んでもよい。
入力としてスイッチノードを有する第2の勾配終了検出回路と、
勾配終了検出回路によってトリガされる、ローサイドスイッチを第1の状態に切り替えるための第3の制御信号を生成する第2のラッチ要素と、
ローサイドスイッチを第2の状態に切り替えるための第4の制御信号を生成するための第2の信号発生器と、を含んでもよい。
上記で定義されたようなコンバータと、
出力負荷と、を備える装置を提供する。
DC高電圧ラインとDC低電圧ラインとの間のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを含み、ゲート駆動信号を使用し、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの間のスイッチノードから出力を供給するハーフブリッジインバータを動作させるステップと、
ハーフブリッジインバータの出力を共振回路に供給するステップと、
電気的フィードバックパラメータに基づいてハイサイドスイッチのスイッチングを制御するために、第1の制御回路を用いてゲート駆動信号を生成するステップであって、第1の制御回路がその基準電圧供給としてハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの間のスイッチノードでの電圧、及びハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの間のスイッチノードでの電圧より高い第1の供給電圧を有する、ステップと、
電気的フィードバックパラメータに基づいてローサイドスイッチのスイッチングを制御するために、第2の制御回路を用いてゲート駆動信号を生成するステップであって、第2の制御回路がその基準電圧供給として低電圧ライン及び低電圧ラインでの電圧より高い第2の供給電圧を有する、ステップと、を含む変換方法を提供する。
ハーフブリッジインバータの出力を共振回路に供給するステップと、
平均スイッチノード電圧がバス電圧の一部より低い場合にハイサイドスイッチのオン時間を増大させることにより、かつ平均スイッチノード電圧がバス電圧の一部より高い場合にハイサイドスイッチのオン時間を減少させることにより、ハイサイドスイッチのデューティサイクルを制御するために、第1の制御回路を用いてゲート駆動信号を生成するステップと、
電気的フィードバックパラメータに基づいて、ローサイドスイッチのスイッチングを制御するために、第2の制御回路を用いてゲート駆動信号を生成するステップと、を含む、変換方法を提供する。
1. ハイサイドMOSFET28のターンオン、
2. ローサイドMOSFET30のターンオン、
3. ハイサイドMOSFET28のターンオフ、
4. ローサイドMOSFET30のターンオフ。
これを実現するために使用されてもよい、いくつかの既知のスキームが存在する。
Claims (14)
- バス電圧を供給するように構成された、高電圧ライン及び低電圧ラインを含む1対のDC電圧ラインと、
前記高電圧ラインと前記低電圧ラインとの間に直列の、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを含むハーフブリッジインバータであって、前記ハーフブリッジインバータの出力が前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとの間のスイッチノードから定義される、ハーフブリッジインバータと、
前記ハーフブリッジインバータの前記出力に結合された共振回路と、
前記ハイサイドスイッチのスイッチングを制御するためのゲート駆動信号を生成するための第1の制御回路であって、平均スイッチノード電圧が前記バス電圧の一部より低い場合に前記ハイサイドスイッチのオン時間を増大させることにより、かつ前記平均スイッチノード電圧が前記バス電圧の前記一部より高い場合に前記ハイサイドスイッチの前記オン時間を減少させることにより、前記ハイサイドスイッチのデューティサイクルを制御するように構成された、第1の制御回路と、
電気的フィードバックパラメータに基づいて、前記ローサイドスイッチのスイッチングを制御するためのゲート駆動信号を生成するための、第2の制御回路と、を備えるハーフブリッジ共振コンバータ。 - 前記第1の制御回路が、前記ローサイドスイッチがオフにされて不動時間が経過した後で前記ハイサイドスイッチをオンにするように構成された、請求項1に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。
- 前記第2の制御回路が、前記ハイサイドスイッチがオフにされて不動時間が経過した後で前記ローサイドスイッチをオンにするように構成された、請求項1又は2に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。
- 前記第2の制御回路が、前記ローサイドスイッチを制御することにより前記ハーフブリッジ共振コンバータの出力電力及び/又は力率を制御するように構成された、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。
- 前記第1の制御回路が、
入力として前記高電圧ラインを有する、前記ハイサイドスイッチを第1の状態に切り替えるための第1の制御信号を生成するための第1の勾配終了検出回路と、
前記ハイサイドスイッチを前記第1の状態に切り替えるように前記第1の制御信号によってトリガされる第1のラッチ要素と、
前記ハイサイドスイッチを第2の状態に切り替えるための第2の制御信号を生成するための第1の信号発生器と、を含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。 - 前記第1の信号発生器が、前記第1の状態の持続時間を制御するための基準入力を有する、請求項5に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。
- 前記第2の制御回路が、
入力として前記スイッチノードを有する、前記ローサイドスイッチを第1の状態に切り替えるための第3の制御信号を生成するための第2の勾配終了検出回路と、
前記ローサイドスイッチを前記第1の状態に切り替えるように前記第3の制御信号によってトリガされる第2のラッチ要素と、
前記ローサイドスイッチを第2の状態に切り替えるための第4の制御信号を生成するための第2の信号発生器と、を含む、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。 - 前記第2の信号発生器が、前記電気的フィードバックパラメータに基づいて前記第1の状態の持続時間を制御するためのフィードバック制御入力を有する、請求項7に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。
- 前記電気的フィードバックパラメータが、前記ハーフブリッジ共振コンバータによって負荷に供給される出力電流に依存する電圧を含む、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。
- 前記共振回路が、LLC回路を含む、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。
- 前記第1及び第2の制御回路がそれぞれ、集積回路、例えば、同じタイプの集積回路を含む、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のハーフブリッジ共振コンバータ。
- 請求項1乃至11のいずれか一項に記載のハーフブリッジ共振コンバータと、
出力負荷と、を備える、装置。 - 前記出力負荷が、1つ以上のLEDのLED装置である、請求項12に記載の装置。
- バス電圧を供給するDC高電圧ラインとDC低電圧ラインとの間のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを含み、ゲート駆動信号を使用し、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとの間のスイッチノードから出力を供給するハーフブリッジインバータを動作させるステップと、
前記ハーフブリッジインバータの前記出力を共振回路に供給するステップと、
平均スイッチノード電圧が前記バス電圧の一部より低い場合に前記ハイサイドスイッチのオン時間を増大させることにより、かつ前記平均スイッチノード電圧が前記バス電圧の前記一部より高い場合に前記ハイサイドスイッチの前記オン時間を減少させることにより、前記ハイサイドスイッチのデューティサイクルを制御するように、前記ハイサイドスイッチのスイッチングを制御するためのゲート駆動信号を、第1の制御回路を用いて生成するステップと、
電気的フィードバックパラメータに基づいて、前記ローサイドスイッチのスイッチングを制御するためのゲート駆動信号を、第2の制御回路を用いて生成するステップと、を含む変換方法。
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