(57)【要約】【課題】高電圧電子安定器用のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、高電圧電子部品等についての高経費及び部品の入手可能性の問題、また高レベルの導通損失を蒙ることによる安定器の効率の問題を軽減し又は克服する。【解決手段】２個のキャパシタンス（Ｃ１、Ｃ２）及び２個のダイオード（Ｄ１、Ｄ２）と接続された２個のスイッチ開閉素子を有する降圧型コンバータ（２１０）を有し、個々のスイッチ開閉素子電圧をコンバータＤＣ入力電圧の約２分の１以下に制限する電子安定器及び電子安定器用昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。【選択図】図１
2010268676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプ（１０８）を動作させる電子安定器（１０２）であって、
入力ＡＣ電力を受け取るように構成されており、整流済みＤＣ電圧を供給する整流器出力（１１２）を有する整流器（１１０）と、
前記整流済みＤＣ電圧をコンバータＤＣ出力電圧へ変換するように動作するＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）であって、
降圧型コンバータ（２１０）と、
昇圧型コンバータ（２２０）と
を含んでおり、前記降圧型コンバータ（２１０）は、
前記整流器出力（１１２）に跨がって第一の回路分枝において直列に結合されている第一及び第二の降圧型コンバータ・キャパシタンス（Ｃ１、Ｃ２）と、
降圧型コンバータ出力（２１２）に跨がって第二の回路分枝において直列に結合されている第一及び第二の降圧型コンバータ・ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）と、
前記整流器出力（１１２）と前記降圧型コンバータ出力（２１２）との間に結合されて動作すると共に、前記降圧型コンバータ出力（２１２）において中間ＤＣ電圧を供給するために前記整流済みＤＣ電圧を選択的に変換するように少なくとも一つの降圧型コンバータ制御信号（１３２）に従って動作する第一及び第二の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子（Ｑ１、Ｑ２）と
を含んでおり、
前記昇圧型コンバータ（２２０）は、
前記降圧型コンバータ出力（２１２）と結合されているインダクタンス（Ｌ）と、
該インダクタンス（Ｌ）とコンバータ出力（１２２）との間に結合されている昇圧型コンバータ・ダイオード（Ｄ３）と、
前記コンバータ出力（１２２）に跨がって結合されている昇圧型コンバータ・キャパシタンス（Ｃ３）と、
前記降圧型コンバータ出力（２１２）と前記コンバータ出力（１２２）との間に結合されており、前記コンバータ出力（１２２）において前記コンバータＤＣ出力電圧を供給するために前記中間ＤＣ電圧を選択的に変換するように昇圧型コンバータ制御信号（１３４）に従って動作可能である昇圧型コンバータ・スイッチ開閉素子（Ｑ３）と
を含んでいる、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）と、
前記コンバータ出力（１２２）に結合されて動作すると共に、ランプ（１０８）を駆動するためにインバータ出力（１０６）においてＡＣ出力電圧を供給するように前記コンバータＤＣ出力電圧を変換するように動作するインバータ（１４０）と
を備えた電子安定器（１０２）。
【請求項２】
前記降圧型コンバータ（２１０）は、前記整流器出力（１１２）と前記降圧型コンバータ出力（２１２）との間に上側及び下側回路分枝を含んでおり、前記降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子の一方（Ｑ１）は前記上側回路分枝に設けられており、前記降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子の他方（Ｑ２）は前記下側回路分枝に設けられている、請求項１に記載の電子安定器（１０２）。
【請求項３】
前記降圧型コンバータ（２１０）は、前記整流器出力（１１２）と前記降圧型コンバータ出力（２１２）との間に上側及び下側回路分枝を含んでおり、前記降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子の両方（Ｑ１、Ｑ２）が前記上側回路分枝に設けられており、前記降圧型コンバータ（２１０）は、前記第一及び第二の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子（Ｑ１、Ｑ２）を結ぶ第一の節点（３０１）と前記第一及び第二の降圧型コンバータ・ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を結ぶ第二の節点（３０２）との間に結合されている第三の降圧型コンバータ・キャパシタンス（Ｃ４）をさらに含んでいる、請求項１に記載の電子安定器（１０２）。
【請求項４】
前記降圧型コンバータ（２１０）は、前記第一及び第二の降圧型コンバータ・キャパシタンス（Ｃ１、Ｃ２）を結ぶ第三の節点（３０３）と結合された陽極と、前記第一の節点（３０１）と結合された陰極とを有する第三のダイオード（Ｄ４）と、前記第二の節点（３０２）と結合された陽極と、前記第三の節点（３０３）と結合された陰極とを有する第四のダイオード（Ｄ５）とをさらに含んでいる、請求項３に記載の電子安定器（１０２）。
【請求項５】
電子安定器（１０２）において整流済みＤＣ電圧をコンバータＤＣ出力電圧へ変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）であって、
降圧型コンバータ（２１０）と、
昇圧型コンバータ（２２０）と
を備え、
前記降圧型コンバータ（２１０）は、
前記整流済みＤＣ電圧に跨がって第一の回路分枝において直列に結合されている第一及び第二の降圧型コンバータ・キャパシタンス（Ｃ１、Ｃ２）と、
降圧型コンバータ出力（２１２）に跨がって第二の回路分枝において直列に結合されている第一及び第二の降圧型コンバータ・ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）と、
前記整流済みＤＣ電圧と前記降圧型コンバータ出力（２１２）との間に結合されて動作すると共に、前記降圧型コンバータ出力（２１２）において中間ＤＣ電圧を供給するために前記整流済みＤＣ電圧を選択的に変換するように少なくとも一つの降圧型コンバータ制御信号（１３２）に従って動作する第一及び第二の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子（Ｑ１、Ｑ２）と
を含んでおり、
前記昇圧型コンバータ（２２０）は、
前記降圧型コンバータ出力（２１２）と結合されているインダクタンス（Ｌ）と、
該インダクタンス（Ｌ）とコンバータ出力（１２２）との間に結合されている昇圧型コンバータ・ダイオード（Ｄ３）と、
前記コンバータ出力（１２２）に跨がって結合されている昇圧型コンバータ・キャパシタンス（Ｃ３）と、
前記降圧型コンバータ出力（２１２）と前記コンバータ出力（１２２）との間に結合されており、前記コンバータ出力（１２２）において前記コンバータＤＣ出力電圧を供給するために前記中間ＤＣ電圧を選択的に変換するように昇圧型コンバータ制御信号（１３４）に従って動作可能である昇圧型コンバータ・スイッチ開閉素子（Ｑ３）と
を含んでいる、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）。
【請求項６】
前記降圧型コンバータ・キャパシタンス（Ｃ１、Ｃ２）及び前記降圧型コンバータ・ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）は、前記第一及び第二の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子（Ｑ１、Ｑ２）に跨がる個々の電圧を前記整流済みＤＣ電圧の約２分の１以下に制限する、請求項５に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）。
【請求項７】
前記降圧型コンバータ（２１０）は、前記整流済みＤＣ電圧と前記降圧型コンバータ出力（２１２）との間に上側及び下側回路分枝を含んでおり、前記降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子の一方（Ｑ１）は前記上側回路分枝に設けられており、前記降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子の他方（Ｑ２）は前記下側回路分枝に設けられている、請求項５に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）。
【請求項８】
前記降圧型コンバータ（２１０）は、前記整流済みＤＣ電圧と前記降圧型コンバータ出力（２１２）との間に上側及び下側回路分枝を含んでおり、前記降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子の両方（Ｑ１、Ｑ２）が前記上側回路分枝に設けられており、前記降圧型コンバータ（２１０）は、前記第一及び第二の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子（Ｑ１、Ｑ２）を結ぶ第一の節点（３０１）と、前記第一及び第二の降圧型コンバータ・ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を結ぶ第二の節点（３０２）との間に結合されている第三の降圧型コンバータ・キャパシタンス（Ｃ４）をさらに含んでいる、請求項５に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）。
【請求項９】
前記降圧型コンバータ（２１０）は、
前記第一及び第二の降圧型コンバータ・キャパシタンス（Ｃ１、Ｃ２）を結ぶ第三の節点（３０３）と結合された陽極と、前記第一の節点（３０１）と結合された陰極とを有する第三のダイオード（Ｄ４）と、
前記第二の節点（３０２）と結合された陽極と、前記第三の節点（３０３）と結合された陰極とを有する第四のダイオード（Ｄ５）と
をさらに含んでいる、請求項８に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）。
【請求項１０】
前記降圧型コンバータ出力（２１２）において前記整流済みＤＣ電圧を前記中間ＤＣ電圧へ選択的に変換するように前記少なくとも一つの降圧型コンバータ制御信号（１３２）を供給すると共に、前記中間ＤＣ電圧を前記コンバータＤＣ出力電圧へ選択的に変換するように前記昇圧型コンバータ制御信号（１３４）を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ制御器（１３０）であって、前記第一及び第二の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子が異なる時刻に「入」になるように前記降圧型コンバータ制御信号（１３２）を選択的に供給するように動作するＤＣ−ＤＣコンバータ制御器（１３０）をさらに含んでいる請求項５に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
人工照明分野では、ＤＣ−ＤＣコンバータをしばしば電子安定器に用いて、ランプ負荷を駆動させるための反転の前に整流後入力電力の段階昇圧又は段階降圧変換を行なう。高圧入力電圧応用では、整流後入力電圧が、従来の昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ・アーキテクチャ及び他のＤＣ−ＤＣコンバータ・アーキテクチャの中間電圧スイッチの最高電圧定格を超える場合がある。従って、従来の安定器用ＤＣ−ＤＣコンバータは、１０００Ｖ以上の定格のスイッチのような高価な高電圧電子部品の利用を要求していた。高経費及び部品の入手可能性の問題に加え、かかる装置は高レベルの導通損失を蒙る場合があり、このようにして安定器の効率の問題を呈する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
従って、従来の装置の上述の短所及び他の短所を軽減し又は克服し得る高電圧電子安定器用の改良型ＤＣ−ＤＣコンバータが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
電子安定器、及び電子安定器用ＤＣ−ＤＣコンバータを開示する。この安定器は、入力ＡＣ電力から整流済みＤＣ電圧を供給する整流器と、昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータと、ランプを駆動するためのＡＣ出力を供給するインバータとを含んでいる。ＤＣ−ＤＣコンバータは、整流器出力を中間ＤＣへ変換する降圧型コンバータと、インバータへＤＣ電力を供給するために中間ＤＣをコンバータＤＣ出力へ変換する昇圧型コンバータとを含んでいる。降圧型コンバータは、整流器出力に跨がって第一の回路分枝に設けられた２個のキャパシタンスと、降圧型コンバータ出力に跨がって第二の回路分枝に設けられた第一及び第二のダイオードと、整流器出力と降圧型コンバータ出力との間に結合されており、１又は複数の降圧型コンバータ制御信号に従って降圧型コンバータ出力において中間ＤＣ電圧を供給する第一及び第二のスイッチ開閉素子とを含んでいる。
【０００４】
また、電子安定器において整流済みＤＣ電圧をコンバータＤＣ出力電圧へ変換するＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。このＤＣ−ＤＣコンバータは、整流器出力を中間ＤＣへ変換する降圧型コンバータと、中間ＤＣをコンバータＤＣ出力へ変換する昇圧型コンバータとを含んでいる。降圧型コンバータは、２個のスイッチ開閉素子と、整流器出力に跨がって第一の回路分枝に設けられた２個のキャパシタンスと、降圧型コンバータ出力に跨がって第二の回路分枝に設けられた２個のダイオードとを含んでおり、降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子は、整流器出力と降圧型コンバータ出力との間に結合されており、１又は複数の降圧型コンバータ制御信号に従って降圧型コンバータ出力において中間ＤＣ電圧を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
１又は複数の実施形態の例について、以下の詳細な説明及び図面において述べる。
【図１】力率補正用ＤＣ−ＤＣコンバータ付きの例示的な電子安定器を示す単純化した模式図である。
【図２】図１の電子安定器の高圧入力電圧ＤＣ−ＤＣコンバータの第一の実施形態を示す図である。
【図３】図１の電子安定器のＤＣ−ＤＣコンバータの第二の実施形態を示す図である。
【図４】図１の安定器のＤＣ−ＤＣコンバータの第三の実施形態を示す図である。
【図５】力率補正制御器の起動前の図４のＤＣ−ＤＣコンバータ実施形態の第一の導通路を示す模式図である。
【図６】第一の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子が「入」であり他のスイッチ開閉素子が「切」である場合の図４及び図５のコンバータ実施形態の例示的な動作状態を示す模式図である。
【図７】３個全てのスイッチ開閉素子が「入」である場合の図４〜図６のコンバータ実施形態のもう一つの例示的な動作状態を示す模式図である。
【図８】３個全てのスイッチ開閉素子が「切」である場合の図４〜図７のコンバータ実施形態のさらにもう一つの例示的な動作状態を示す模式図である。
【図９】図４〜図８のコンバータ実施形態の例示的な力率制御器のさらなる詳細を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図面を参照すると、図面全体を通して類似の参照番号を用いて類似の構成要素を参照しており、様々な特徴は必ずしも縮尺通りに描かれている訳ではない。図１は、ランプ１０８を動作させるためのＡＣ出力電力を供給する出力１０６を有する例示的な電子安定器１０２を示す。安定器１０２は整流器１１０を含んでおり、整流器１１０は安定器入力１０４から単相又は多相ＡＣ電力を受け取り、整流する。この場合に、一実施形態では、４個のダイオード（図示されていない）を有するフル・ブリッジ整流器のように、能動型又は受動型、全波型又は半波型の任意の形態の整流器１１０を用いてよい。整流器１１０は、整流済みＤＣ電圧をスイッチ開閉式ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０へ供給する出力１１２を有し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０は、制御器１３０からの制御信号１３２、１３４によって動作する様々なスイッチ開閉素子を含んでおり、整流済みＤＣ電圧をコンバータ出力１２２のコンバータＤＣ出力電圧へ変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ制御器１３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０のスイッチ開閉素子を駆動して整流済みＤＣのコンバータＤＣ出力への所望の変換を具現化するために適当なスイッチ開閉制御信号１３２、１３４を発生し得るようにする任意の適当なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、構成可変型／プログラム可能型ロジック、又はこれらの組み合わせであってよい。例えば幾つかの実施形態では、ＲＭＳ入力電圧が４８０ＶＡＣであり、コンバータ出力１２２での電圧が８００ＶＤＣを上回り得る。加えて、コンバータ制御１３０は幾つかの実施形態では、安定器１０２の力率を制御する力率制御構成要素１３６を含んでいる。一つの適当な制御器は、従来のＰＦＣ制御器Ｌ６５６２である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０の様々な実施形態のさらなる詳細は図２〜図４に示されており、これらの図に関連して後にあらためて説明する。インバータ１４０がコンバータ出力１２２に結合されて動作し、コンバータＤＣ出力電圧を変換してインバータ出力１０６においてランプ１０８を駆動するＡＣ出力電圧を供給する。この場合に、インバータ１４０は、インバータ制御器１５０からのインバータ制御信号１５２に従って動作するスイッチ開閉素子を含むもののような任意の適当なＤＣ入力ＡＣ出力コンバータであってよく、選択随意で変圧器、又は入力電力からＡＣ出力を隔離する他の隔離構成要素（図示されていない）を含み得る。
【０００７】
図２は、安定器１０２のＤＣ−ＤＣコンバータ１２０の一実施形態のさらなる詳細を示しており、ここでは多スイッチ降圧型コンバータ２１０が昇圧型コンバータ２２０と関連して用いられて、個々のＤＣ−ＤＣコンバータ・スイッチ開閉要素が遭遇する電圧レベルを制御している。降圧型コンバータ２１０は、整流器出力１１２の上側線路と降圧型コンバータ出力２１２の上側線路との間に結合されている第一のスイッチ開閉素子Ｑ１を含む上側回路分枝と、下側整流器出力線路と降圧型コンバータ出力２１２の下側線路との間に結合されている第二のスイッチ開閉素子Ｑ２を含む下側回路分枝とを含んでいる。各スイッチ開閉素子は、制御器１３０からの電気的制御信号１３２を介して「入」すなわち導通状態と「切」すなわち不通状態との間で切り換わるように動作可能である任意の適当な形態のスイッチであってよく、ＭＯＳＦＥＴ若しくは他の半導体方式スイッチ開閉構成要素、又は各スイッチ開閉構成要素の組み合わせ等であってよい（例えばＱ１又はＱ２は個々に、対応する制御信号１３２に従って「入」状態と「切」状態との間を選択的に移行する動作のために直列又は並列に接続された２個以上の半導体方式スイッチを含み得る）。一つの例示的な具現化形態では、スイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２はＮ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタであり、ドレイン−ソース電圧定格が約６００ボルト及び定格ドレイン電流が約１０アンペアであり、入力電圧が３４７ＶＡＣ〜４８０ＶＡＣであり出力電圧が約４５０Ｖである安定器１０２用のSTMicroelectronics社製品部品番号ＳＴＰ１０ＮＫ６０Ｚ等である。
【０００８】
図２の降圧型コンバータ１２０はまた、整流器出力１１２に跨がって第一の回路分枝において直列に結合されている第一及び第二の降圧型コンバータ・キャパシタンスＣ１及びＣ２を含んでおり、これらのキャパシタンスは、幾つかの実施形態では近似的に同じキャパシタンスを有する。一例は、電圧定格が約６３０Ｖの０．２２μＦのキャパシタＣ１及びＣ２である。加えて、第一及び第二のコンバータ・ダイオードＤ１及びＤ２が、図示のように降圧型コンバータ出力２１２に跨がって第二の回路分枝において直列に結合されており、一例ではＭＵＲ１６０型高速復元ダイオードのようなものである。第二の回路分枝のダイオードＤ１とダイオードＤ２との間の中心節点３０２が、図示の実施形態では降圧型コンバータ２１０の第一の回路分枝のキャパシタンスＣ１とキャパシタンスＣ２との間の中心節点に接続されている。降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２は、降圧型コンバータ出力２１２において中間ＤＣ電圧を供給するために整流器出力１１２において整流済みＤＣ電圧を選択的に変換するように制御信号１３２に従って動作するものであり、２個のスイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２に供給されるスイッチ開閉制御信号１３２は、必須ではないが同期してスイッチＱ１及びＱ２を同時に「入」及び「切」にすることができる。制御器１３０はまた、一般的にはＤＣ−ＤＣコンバータ１２０、又は降圧型コンバータ２１０及び昇圧型コンバータ２２０の一方若しくは両方の閉ループ制御を具現化するために１又は複数の帰還値又は帰還信号１３８を用いることができ、また安定器力率を制御するように降圧型コンバータ制御信号（１若しくは複数）１３２及び／又は昇圧型コンバータ制御信号１３４を選択的に調節するために力率補正（ＰＦＣ）構成要素１３６を用いることができる。
【０００９】
例示的な昇圧型コンバータ２２０は、降圧型コンバータ出力２１２に結合されたインダクタンスＬ、インダクタンスＬとコンバータ出力１２２との間に結合された昇圧型コンバータ・ダイオードＤ３（例えばＭＵＲ１６０）、コンバータ出力１２２に跨がって結合された昇圧型コンバータ・キャパシタンスＣ３（例えば一例では２２μＦ、５００Ｖ）、降圧型コンバータ出力２１２とコンバータ出力１２２との間に結合された昇圧型コンバータ・スイッチ開閉素子Ｑ３を含んでいる。一実施形態では、Ｑ３は降圧型コンバータ・スイッチＱ１及びＱ２（例えばＳＴＰ１０ＮＫ６０Ｚ等）と同じ形式のものであってよく、またスイッチＱ３はコンバータ出力１２２においてコンバータＤＣ出力電圧を供給するために中間ＤＣ電圧を選択的に変換するように昇圧型コンバータ制御信号１３４に従って動作可能なものである。また、図示の各実施形態では、制御器１３０は、本開示の厳密な要件ではないが全てのトランジスタＱ１〜Ｑ３が同時に「入」となり同時に「切」となるように同相の降圧制御信号１３２及び昇圧制御信号１３４を供給する。従来のカスケード式昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、スイッチ開閉部品が整流器１１０からの整流済みＤＣ電圧のレベルまでの電圧応力を蒙り得るが、これとは異なり、キャパシタンスＣ１、Ｃ２及び降圧型コンバータ・ダイオードＤ１、Ｄ２は、スイッチ開閉素子Ｑ１、Ｑ２に跨がる個々の電圧を、Ｖｉｎ／２の約２ボルト〜５ボルトの範囲内等のように整流済みＤＣ電圧の約２分の１以下までに制限し、従ってコンバータ１２０は高電圧スイッチ開閉素子を含む必要がなくなる。例えば、整流器１１０からの出力電圧が約６７０ＶＤＣである場合（例えば４８０ＶＡＣ入力の場合）には、スイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２が遭遇する最高電圧は約３４０ボルトであるので６００ボルトのスイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２を降圧型コンバータ２１０に用いることができる。
【００１０】
一般的には、制御器１３０は、コンバータ１２０の二つの段２１０及び２２０へ信号１３２及び１３４を供給して、コンバータ出力１２２において調節済みのＤＣ電圧を協働的に発生してランプ負荷１０８に電力を与えるためにインバータ１４０によって後に用いられるようにし、また、幾つかの実施形態では制御器１３０は、制御信号１３２、１３４の供給によって安定器力率を調節する。このように、２段コンバータ１２０は３段階昇降圧型コンバータの形態にあるスイッチ開閉調節器を構成し、コンバータは、全てのスイッチＱ１〜Ｑ３が導通（「入」）位置にある第一の状態、及び全てのスイッチＱ１〜Ｑ３が不通（「切」）になっている第二の状態を有し、サイクル時間はＴｏｎ＋Ｔｏｆｆである。全てのスイッチ開閉素子が「入」となっているときには、整流器１１０からの電流は、エネルギを貯蔵する昇圧型コンバータ・インダクタＬを流れ、スイッチＱ１〜Ｑ３が「切」になっているときには、インダクタＬの貯蔵エネルギが伝達されて、ダイオードＤ３を通してコンバータ出力１２２において出力キャパシタＣ３を充電する。また、スイッチＱ１〜Ｑ３が「入」になっているときに、キャパシタＣ１及びＣ２に跨がる電圧及びダイオードＤ１及びＤ２に跨がる電圧はＶｉｎ／２である。加えて、スイッチＱ１〜Ｑ３が「切」になっているときに、インダクタＬからの電流は第二の回路分枝のダイオードＤ１及びＤ２を流れ、降圧型コンバータ出力２１２がゼロ・ボルトの近くまで低下しても、Ｑ１及びＱ２が遭遇する電圧はＶｉｎ／２未満となる。
【００１１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ入力及び出力での下側分枝接地が同電位にあることを保証するために、図３はもう一つの実施形態を示しており、この場合には降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２の両方が降圧型コンバータ２１０の上側回路分枝に位置している。この実施形態では、降圧型コンバータ２１０はまた、第一及び第二のスイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２を結ぶ第一の節点３０１と、第一及び第二の降圧型コンバータ・ダイオードＤ１及びＤ２を結ぶ第二の節点３０２との間に結合される追加キャパシタンスＣ４を含んでいる。一例では、キャパシタンスＣ４は０．１μＦであり、定格が６３０Ｖである。
【００１２】
図４はＤＣ−ＤＣコンバータ１２０のさらにもう一つの実施形態を示しており、ここではダイオードＤ４が降圧型コンバータに接続されており、ダイオードＤ４は第一及び第二の降圧型コンバータ・キャパシタンスＣ１及びＣ２を結ぶ節点３０３に結合された陽極と、第一の節点３０１に結合された陰極とを有し、また第四のダイオードＤ５が、第二の節点３０２に結合された陽極と、第三の節点３０３に結合された陰極とを有する。本実施形態では、ダイオードＤ４及びＤ５は、スイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２が僅かに異なる時刻に作動した場合でもフライング・キャパシタンスＣ４の電圧を固定する（clamp）ことを容易にする。上の図２及び図３の各実施形態の場合と同様に、Ｑ１及びＱ２の電圧応力は図４の３段階昇降圧型コンバータ１２０の入力電圧の２分の１であり、このようにして低電圧装置Ｑ１及びＱ２の利用を可能にしている。
【００１３】
図３及び図４の各実施形態の動作について述べると、Ｑ１及びＱ２が同時に閉じる又は開くと、Ｃ１及びＣ２に跨がる電圧が略等しくなり（Ｖｉｎ／２）、フライング・キャパシタＣ４に跨がる電圧がＣ１に跨がる電圧に固定され（Ｖｉｎ／２）、これにより、Ｑ１に加わる電圧応力が整流器出力１１２での入力電圧の２分の１となる。同様に、Ｑ２、Ｄ１及びＤ２が遭遇する最高電圧もＶｉｎ／２となる。また、図４の実施形態では、Ｑ１〜Ｑ３が「入」になっているときに、キャパシタＣ１及びＣ４のキャパシタンスがＱ１及びダイオードＤ５を介して並列回路を形成するためキャパシタＣ１がＣ４を充電し、またＣ１に跨がる電圧がＶｉｎ／２であるためフライング・キャパシタ電圧Ｃ４もＶｉｎ／２となる。結果として、スイッチ開閉素子Ｑ１〜Ｑ３が「切」になったときに、節点３０２での電圧はゼロに近くなり、節点３０１での電圧はＣ４のキャパシタ電圧のためＶｉｎ／２に近くなる。Ｃ４は節点３０１での電圧を約Ｖｉｎ／２と設定するため、Ｑ１に跨がる電圧降下は約Ｖｉｎ／２となり、またＱ２に跨がる電圧降下もＶｉｎ／２に近くなる。このように、図３及び図４の各実施形態のフライング・キャパシタンスＣ４は、コンバータ１２０の動作時にスイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２の電圧応力がＶｉｎ／２以下となるように制御する。
【００１４】
図５は、ＰＦＣ制御器１３０の起動前の初期状態での図４のＤＣ−ＤＣコンバータ１２０を示しており、ここでは全てのスイッチ開閉素子Ｑ１〜Ｑ３が、コンバータ１２０の起動開始時のように「切」になっている。この状況では、整流器出力１１２（Ｖｉｎ）がキャパシタＣ１及びＣ２に跨がって印加され、降圧型コンバータ２１０及び昇圧型コンバータ２２０の回路経路４０１に沿ったあらゆる循環電流が導通状態（「入」）にあるダイオードＤ４によってキャパシタンスＣ４を充電する。キャパシタンスＣ４が昇圧型コンバータ・キャパシタンスＣ３よりも遥かに小さいような一実施形態では、電圧の殆どがＣ４に印加されて、電圧の分割は、Ｃ４に跨がる電圧がＣ２に跨がる電圧と近似的に等しくなり、すなわち約Ｖｉｎ／２となるようなものとなる。
【００１５】
また図６〜図９を参照すると、図４の実施形態の一具現化形態では、降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２は、Ｑ１とＱ２との間の電圧均衡に対してさらに制御を与えるために、同時に切り換えられる必要はない。図６は、第一の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子が「入」となっている場合の例示的な動作状態での図４及び図５のコンバータ実施形態を示す。この状態では、Ｑ１が「入」になったときに、キャパシタンスＣ４が、回路経路４０２を流れる電流によってダイオードＤ５を介してキャパシタンスＣ１によって充電され、これらのキャパシタンスを跨がる電圧が近似的に等しくなる（例えば約Ｖｉｎ／２）。このようにして、この具現化形態は、Ｃ４に跨がるＶｉｎ／２の供給を容易にしている。図７は、３個全てのスイッチ開閉素子Ｑ１〜Ｑ３が「入」になっている場合のコンバータ動作状態を示す。この場合には、電流は回路経路４０３に沿って循環し、これによりエネルギが昇圧型コンバータ・インダクタＬに貯蔵される。この後に、図８に示すように全てのスイッチ開閉素子Ｑ１〜Ｑ３が「切」になる。Ｑ１及びＱ２が「切」になっている場合に、キャパシタンスＣ１及びＣ２は、これら各部品のキャパシタンス整合に依存してこれらキャパシタンスＣ１及びＣ２の電圧が各々約Ｖｉｎ／２となるように入力電圧によって充電される。また、図４〜図８の実施形態では、降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２のスイッチ開閉特性及び他の動作特性が異なる場合であっても、ダイオードＤ４及びＤ５、並びにキャパシタンスＣ４の利用によってＣ４の電圧を約Ｖｉｎ／２に保つように動作する。また、Ｑ１の起動とＱ２の起動との間にスイッチ開閉遅延を行なう具現化形態（例えばＱ２が「切」になる前にＱ１が「切」になる）の場合には、Ｃ４に跨がる電圧は、複雑な制御を一切行なわずに自動的に約Ｖｉｎ／２になるようにさらに十分に調節され得る。
【００１６】
図９は、図４〜図８のコンバータ実施形態における例示的な力率制御器１３０のさらなる詳細を示す。図９に示すように、整流済み電圧（入力転送）が、整流器出力１１２に跨がって直列に接続されている抵抗器Ｒ１及びＲ２を用いて生成される分圧器によって感知され、出力電圧信号「Ｖｏ−帰還」が、コンバータ出力１２２に跨がって直列に接続されている抵抗器Ｒ３及びＲ４によって生成される分圧器によって感知される。加えて、抵抗器Ｒ５が、スイッチ開閉素子Ｑ３のソースＳ３と下側回路接地との間に接続されて、Ｑ３を通して電流（Ｉｓｅｎｓｅ）を感知する。感知された帰還信号１３８（入力転送電圧、Ｖｏ−帰還出力電圧及び電流信号Ｉｓｅｎｓｅ）は、コンバータ制御１３０のＰＦＣ構成要素１３６へ供給される。制御１３０のＰＦＣ構成要素１３６は、ドライバ回路１３７へ少なくとも一つのパルス出力を供給することにより電圧調節及び力率補償制御を行ない、これにより昇圧型コンバータ制御信号１３４を発生してスイッチ開閉素子Ｑ３のゲートＧ３を駆動すると共に、降圧型コンバータ制御信号１３２を発生して第一及び第二の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２のゲートＧ１及びＧ２をそれぞれ駆動する。ドライバ回路１３７は一実施形態では、信号１３２、１３４を隔離する変圧器のような１又は複数の隔離構成要素を含んでおり、さらに、スイッチ開閉素子Ｑ１及びＱ２に供給される対応するゲート制御パルスに対する各時定数遅延を確定する抵抗構成要素及び容量構成要素（図示されていない）を含んでいてよく、例えばこの場合には、各時定数はスイッチＱ１及びＱ２の「入」時刻の間の遅延及び／又は「切」時刻の間の遅延を具現化するように異なるように設定され得る。
【００１７】
以上の各例は本開示の様々な観点の幾つかの可能な実施形態を説明しているに過ぎず、等価な変更及び／又は改変は本明細書及び添付図面を読解すれば当業者には想到されよう。以上に述べた構成要素（アセンブリ、装置、素子、システム及び回路等）によって果たされる様々な作用に特に関連して、かかる構成要素を説明するために用いられた用語（「手段」への参照を含む）は、本開示の図示の具現化形態の作用を果たす開示された構造に構造的に等価でない場合でも、特に記載のない限り、所載の構成要素（すなわち機能的に等価なもの）の所定の作用を果たすハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせのような任意の構成要素に対応するものとする。加えて、本開示の特定の特徴について図示し、及び／又は幾つかの具現化形態の一つのもののみに関して記載したが、かかる特徴を、任意の所与の応用又は特定の応用に望ましく有利であり得るものとして他の具現化形態の１又は複数の他の特徴と組み合わせることができる。さらに、単数の構成要素又は項目に対する参照は、特に記載のない限り、２個以上のかかる構成要素又は項目を包含するものとする。また、詳細な説明及び／又は特許請求の範囲において「包含している」「包含する」「有している」「有する」「備えた」等の用語又はこれらの変化形が用いられている範囲まででは、かかる用語は「含んでいる」との用語と同様の態様で内包的であるものとする。本発明を好適実施形態に関して説明した。明らかに、以上の詳細な説明を精読すれば当業者には改変及び変形が想到されよう。本発明は、かかる全ての改変及び変形を包含すると解釈されるものとする。
【符号の説明】
【００１８】
１０２  電子安定器
１０４  安定器入力
１０６  ＡＣ出力
１０８  ランプ
１１０  整流器
１１２  整流器出力
１２０  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２２  コンバータ出力
１３０  ＤＣ−ＤＣ制御器
１３２  降圧型コンバータ制御信号（１又は複数）
１３４  昇圧型コンバータ制御信号
１３６  力率制御構成要素
１３７  ドライバ回路
１４０  インバータ
１５０  インバータ制御器
１５２  インバータ制御信号
２１０  降圧型コンバータ
２１２  降圧型コンバータ出力
２２０  昇圧型コンバータ
３０１  第一の節点
３０２  第二の節点
３０３  第三の節点
Ｃ１  第一の降圧型コンバータ・キャパシタンス
Ｃ２  第二の降圧型コンバータ・キャパシタンス
Ｃ３  昇圧型コンバータ・キャパシタンス
Ｃ４  第三の降圧型コンバータ・キャパシタンス
Ｄ１  第一の降圧型コンバータ・ダイオード
Ｄ２  第二の降圧型コンバータ・ダイオード
Ｄ３  昇圧型コンバータ・ダイオード
Ｄ４  第三の降圧型コンバータ・ダイオード
Ｄ５  第四の降圧型コンバータ・ダイオード
Ｌ  インダクタ
Ｑ１  第一の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子
Ｑ２  第二の降圧型コンバータ・スイッチ開閉素子
Ｑ３  昇圧型コンバータ・スイッチ開閉素子
４０１、４０２、４０３、４０４  回路経路
Ｇ１  第一のスイッチ開閉素子ゲート
Ｓ１  第一のスイッチ開閉素子ソース
Ｇ２  第二のスイッチ開閉素子ゲート
Ｓ２  第二のスイッチ開閉素子ソース
Ｇ３  第三のスイッチ開閉素子ゲート
Ｓ３  第三のスイッチ開閉素子ソース
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５  抵抗器
【図１】
2010268676.tif 000003
【図２】
2010268676.tif 000004
【図３】
2010268676.tif 000005
【図４】
2010268676.tif 000006
【図５】
2010268676.tif 000007
【図６】
2010268676.tif 000008
【図７】
2010268676.tif 000009
【図８】
2010268676.tif 000010
【図９】
2010268676.tif 000011
【外国語明細書】
2010268676000001.pdf