【手続補正書】
【提出日】平成16年1月21日(2004.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力源からの入力電圧を負荷に供給する出力電圧に変換するスイッチモード電力コンバータであって、
一次巻線と、分割された第１と第２の二次巻線を持つ電源絶縁トランスと、
フルブリッジ構成を採用する一次側コンバータ回路であって、前記フルブリッジの一方の脚を形成する第１と第２の一次側制御可能電源スイッチ、および前記フルブリッジの第２の脚を形成する第３と第４の一次側制御可能電源スイッチを備え、前記第１および前記第４の一次側制御可能電源スイッチは入力電圧の正の側に接続され、前記第２および前記第３の一次側制御可能電源スイッチは入力電圧の負の側に接続され、前記フルブリッジの各前記脚は入力電圧を前記電源絶縁トランスの前記一次巻線に交互に供給し前記一次巻線内に実質的に対称的な電流を発生するために前記電源絶縁トランスの前記一次巻線に接続されている一次側コンバータ回路と、
前記一次側コンバータ回路から完全に絶縁され、第１および第２の同期整流器を備え、前記同期整流器は個別にスイッチング可能であり、それぞれ前記第１および第２の二次巻線の各１つと負荷の間に接続されている全波二次側コンバータ回路と、
前記第１、第２、第３、および第４の一次側制御可能電源スイッチの導通を制御する第１、第２、第３、および第４の一次側スイッチ制御回路と、
前記それぞれの第１および第２の同期整流器の導通を制御する同期整流器制御回路と、
前記一次側制御可能電源スイッチと前記第１および第２の同期整流器の導通を制御するため２つの出力の実質的に対称的な波形が約１８０度ずれているスイッチ導通制御回路と、
前記一次側制御可能電源スイッチと前記第１および第２の同期整流器の導通間に必要な遅延を設定し、さらに前記一次側制御可能電源スイッチおよび前記第１および第２の同期整流器を制御するための電力を供給するために使用され、前記一次側スイッチ制御回路と前記同期整流器制御回路との絶縁を行う駆動トランスであって、
前記スイッチ導通制御回路に接続された第１の駆動トランス巻線と、
前記第１の一次側スイッチ制御回路に接続され、前記第１の一次側制御可能電源スイッチの導通を制御する第２の駆動トランス巻線と、
前記第４の一次側スイッチ制御回路に接続され、前記第４の一次側制御可能電源スイッチの導通を制御する第３の駆動トランス巻線を備える駆動トランスとを備えるスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２】
さらに、前記同期整流器制御回路に接続され、前記同期整流器の導通を制御する第４の駆動トランス巻線を備える請求項１に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項３】
前記スイッチ導通制御回路が前記入力電圧の一端にも接続されている請求項１に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項４】
前記第２および前記第３の駆動トランス巻線がさらに前記駆動トランス巻線と関連する漏れインダクタンスを持ち、前記第１および前記第４の一次側制御可能電源スイッチのターンオン時に最適な遅延が得られるように前記漏れインダクタンスが慎重に選択され、設計されている請求項２に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項５】
前記第２および前記第３の一次側スイッチ制御装置が第１および第２のインダクタを通して前記スイッチ導通制御回路に接続され、前記第１および前記第２のインダクタはインダクタンスが前記第２および前記第３の駆動トランス巻線に関連する前記漏れインダクタンスに近いインダクタンスとなるように選択されている請求項１に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項６】
さらに、前記第２および前記第３の一次側スイッチ制御回路に接続され、前記第２および前記第３の一次側制御可能電源スイッチのターンオン時に最適な遅延となるように漏れインダクタンスが慎重に選択、設計されている第５の駆動トランス巻線を備え、前記インダクタンスは前記第２および前記第３の駆動トランス巻線の漏れインダクタンスと一致するように前記第５の駆動トランスに関連付けられている請求項２に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項７】
前記それぞれの一次側スイッチ制御回路がさらに、
前記一次側制御可能電源スイッチの制御端子間に接続され、ほとんど等しい導通時間の場合に前記一次側制御可能電源スイッチの短絡を防止できる十分な速さで前記一次側制御可能電源スイッチを効果的に制御しターンオフを行うように構成されている少なくとも１つの制御可能スイッチと、
前記一次側制御可能電源スイッチの制御およびターンオンを行い、前記制御可能スイッチの制御およびターンオンを行うように構成されているダイオードとを備える請求項１に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの制御可能スイッチを物理的に前記第１および第２の一次側制御可能電源スイッチの近くに配置して、前記一次側制御可能電源スイッチのターンオフ機能を高める請求項７に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項９】
それぞれの前記同期整流器制御回路がさらに、
前記第４のトランス巻線の漏れインダクタンスが前記同期整流器のターンオフの遅延に悪影響を及ぼさないような比較的小さな入力容量を持つそれぞれの前記同期整流器の導通を制御する少なくとも１つの２入力ロジック回路であって、その第１の入力が前記同期整流器制御回路に接続されている前記駆動トランス巻線の一端に接続され、その第２の入力が対応する同期整流器に接続され、前記同期整流器間の電圧が所定の値まで降下する前に前記同期整流器のターンオンの発生を防止する２入力ロジック回路と、
前記同期整流器の最適なターンオンを行い、最小の遅延で前記同期整流器の最適なターンオフを行う前記それぞれの同期整流器に接続されているドライバ回路とを備える請求項２に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１０】
前記２入力ロジック回路が前記２つの入力のそれぞれに保護ダイオードを備え、前記２入力ロジック回路のそれぞれの前記入力間に印加される電源電圧よりも高い負および正の電圧を選択的に供給する請求項９に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１１】
前記２入力ロジック回路は直列抵抗器を前記２つの入力のそれぞれに入れ、電源電圧よりも高い負または正の電圧が前記２入力ロジック回路のそれぞれの前記入力間に印加される場合には必ず前記保護ダイオード内の電流を制限するようにする請求項１０に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１２】
前記スイッチ導通制御回路が前記電源絶縁トランスの前記入力を基準とする請求項２に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１３】
さらに、出力側で感知された状態から入力側、また出力側で電力コンバータをディセーブルする手段を備える請求項３に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１４】
さらに、出力側で感知された状態から入力側で電力コンバータをイネーブルする手段を備える請求項３に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１５】
さらに、前記スイッチモード電力コンバータの入力側で感知された状態への応答として、前記スイッチモード電力コンバータの出力側からスイッチモード電力コンバータをディセーブルする手段を備える請求項１２に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１６】
入力源からの入力電圧を負荷に供給する出力電圧に変換するスイッチモード電力コンバータであって、
一次巻線と、第２の二次巻線を持つ電源絶縁トランスと、
フルブリッジ構成を採用する一次側コンバータ回路であって、前記フルブリッジの一方の脚を形成する第１と第２の一次側制御可能電源スイッチおよび前記フルブリッジの第２の脚を形成する第３と第４の一次側制御可能電源スイッチを備え、前記第１および前記第４の一次側制御可能電源スイッチは入力電圧の正の側に接続され、前記第２および前記第３の一次側制御可能電源スイッチは入力電圧の負の側に接続され、前記フルブリッジの各前記脚は入力電圧を前記電源絶縁トランスの前記一次巻線に代わりに供給し前記一次巻線内に実質的に対称的な電流を発生するために前記電源絶縁トランスの前記一次巻線に接続されている一次側コンバータ回路と、
前記一次側コンバータ回路から完全に絶縁され、第１および第２の同期整流器を備え、前記同期整流器は個別にスイッチング可能であり、それぞれ前記第１および第２の二次巻線の各端と負荷の間に接続されている全波二次側コンバータ回路と、
前記第１、第２、第３、および第４の一次側制御可能電源スイッチの導通を制御する第１、第２、第３、および第４の一次側スイッチ制御回路と、
前記それぞれの第１および第２の同期整流器の導通を制御する同期整流器制御回路と、
前記一次側制御可能電源スイッチと前記第１および第２の同期整流器の導通を制御するため２つの出力の実質的に対称的な波形が約１８０度ずれているスイッチ導通制御回路と、
前記一次側制御可能電源スイッチと前記第１および第２の同期整流器の導通間に必要な遅延を設定し、さらに前記一次側制御可能電源スイッチおよび前記第１および第２の同期整流器を制御するための電力を供給するために使用され、前記一次側スイッチ制御回路と前記同期整流器制御回路との絶縁を行う駆動トランスであって、
前記スイッチ導通制御回路に接続された第１の駆動トランス巻線と、
前記第１の一次側スイッチ制御回路に接続され、前記第１の一次側制御可能電源スイッチの導通を制御する第２の駆動トランス巻線と、
前記第４の一次側スイッチ制御回路に接続され、前記第４の一次側制御可能電源スイッチの導通を制御する第３の駆動トランス巻線を備える駆動トランスとを備えるスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１７】
さらに、前記同期整流器制御回路に接続され、前記同期整流器の導通を制御する第４の駆動トランス巻線を備える請求項１６に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１８】
前記スイッチ導通制御回路が前記入力電圧の一端にも接続されている請求項１６に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項１９】
前記第２および前記第３の駆動トランス巻線がさらに前記駆動トランス巻線と関連する漏れインダクタンスを持ち、前記第１および前記第４の一次側制御可能電源スイッチのターンオン時に最適な遅延が得られるように前記漏れインダクタンスが慎重に選択され、設計されている請求項１８に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２０】
前記第２および前記第３の一次側スイッチ制御装置が第１および第２のインダクタを通して前記スイッチ導通制御回路に接続され、前記第１および前記第２のインダクタはインダクタンスが前記第２および前記第３の駆動トランス巻線に関連する前記漏れインダクタンスに近いインダクタンスとなるように選択されている請求項１６に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２１】
さらに、前記第２および前記第３の一次側スイッチ制御回路に接続され、前記第２および前記第３の一次側制御可能電源スイッチのターンオン時に最適な遅延となるように漏れインダクタンスが慎重に選択、設計されている第５の駆動トランス巻線を備え、前記インダクタンスは前記第２および前記第３の駆動トランス巻線の漏れインダクタンスと一致するように前記第５の駆動トランス巻線に関連付けられている請求項１７に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２２】
前記それぞれの一次側スイッチ制御回路がさらに、
前記一次側制御可能電源スイッチの制御端子間に接続され、ほとんど等しい導通時間の場合に前記一次側制御可能電源スイッチの短絡を防止できる十分な速さで前記一次側制御可能電源スイッチを効果的に制御しターンオフを行うように構成されている少なくとも１つの制御可能スイッチと、
前記一次側制御可能電源スイッチの制御およびターンオンを行い、前記制御可能スイッチの制御およびターンオンを行うように構成されているダイオードとを備える請求項１６に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの制御可能スイッチを物理的に前記第１および第２の一次側制御可能電源スイッチの近くに配置して、前記一次側制御可能電源スイッチのターンオフ機能を高める請求項２２に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２４】
それぞれの前記同期整流器制御回路がさらに、
前記第４のトランス巻線の漏れインダクタンスが前記同期整流器のターンオフの遅延に悪影響を及ぼさないような比較的小さな入力容量を持つそれぞれの前記同期整流器の導通を制御する少なくとも１つの２入力ロジック回路であって、その第１の入力が前記同期整流器制御回路に接続されている前記駆動トランス巻線の一端に接続され、その第２の入力が対応する同期整流器に接続され、前記同期整流器間の電圧が所定の値まで降下する前に前記同期整流器のターンオンの発生を防止する２入力ロジック回路と、
前記同期整流器の最適なターンオンを行い、最小の遅延で前記同期整流器の最適なターンオフを行うそれぞれの前記同期整流器に接続されているドライバ回路とを備える請求項１７に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２５】
前記２入力ロジック回路が前記２つの入力のそれぞれに保護ダイオードを備え、前記２入力ロジック回路のそれぞれの前記入力間に印加される電源電圧よりも高い負および正の電圧を選択的に供給する請求項２４に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２６】
前記２入力ロジック回路は直列抵抗器を前記２つの入力のそれぞれに有し、電源電圧よりも高い負または正の電圧が前記２入力ロジック回路のそれぞれの前記入力間に印加される場合には必ず前記保護ダイオード内の電流を制限するようにする請求項２５に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２７】
前記スイッチ導通制御回路が前記電源絶縁トランスの前記出力を基準とする請求項１７に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２８】
さらに、出力側で感知された状態から入力側、また出力側で電力コンバータをディセーブルする手段を備える請求項１８に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項２９】
さらに、出力側で感知された状態から入力側で電力コンバータをイネーブルする手段を備える請求項１８に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項３０】
さらに、前記スイッチモード電力コンバータの入力側で感知された状態への応答として前記スイッチモード電力コンバータの出力側からスイッチモード電力コンバータをディセーブルする手段を備える請求項２７に記載のスイッチモード電力コンバータ。
【請求項３１】
一次巻線を持つ電源絶縁トランス、駆動トランス、一次側制御可能電源スイッチ、同期整流器、および制御可能スイッチを備える回路を使用して入力電源からの入力電圧を負荷に供給する出力電圧に変換する方法であって、
電源絶縁トランスを使用して電力を一方の形式から他方の形式に変換する工程と、
出力電圧から入力電力を絶縁する工程と、
一次側制御可能電源スイッチの導通を交互に切り換えて入力電圧を前記電源絶縁トランスの前記一次巻線に交互に供給し入力から出力にエネルギーを伝達する工程と、
同期整流器の導通を交互に切り換えてｄｃ出力電圧を整流し供給する工程と、
電力を前記一次側制御可能電源スイッチと前記同期整流器に供給する工程と、
前記一次側制御可能スイッチのオン、オフを繰り返し行う工程と、
前記駆動トランスの巻線と関連する漏れインダクタンスおよび一次側制御可能電源スイッチの入力容量を使用して前記一次側制御可能電源スイッチのターンオンを遅延させる工程と、
前記同期整流器間で感知された電圧が所定の値に降下するまで前記同期整流器のターンオンを遅延させる工程と、
前記制御可能スイッチのスイッチング遅延が関連する駆動トランス巻線の漏れインダクタンスの影響を受けないように前記一次側制御可能電源スイッチのターンオフの遅延を最小にし、それにより駆動トランス巻線に接続されている前記一次側制御可能電源スイッチのターンオフを高速にする工程と、
スイッチング遅延が前記同期整流器制御回路に接続されている関連する駆動トランス巻線の漏れインダクタンスの影響を受けないように前記同期整流器のターンオフの遅延を最小にする工程とを含む方法。
【請求項３２】
さらに、スイッチ導通制御回路を使用して前記駆動トランスおよび関連回路に電力を供給し制御する工程を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
駆動トランス巻線がスイッチ導通制御回路に接続され前記スイッチ導通制御回路が電力コンバータの入力を基準としているスイッチモード電力コンバータを電力コンバータの出力で感知された状態からディセーブルする方法であって、
電力コンバータの出力で電力コンバータをディセーブルする必要がある状態を感知する工程と、
電力コンバータの出力側を基準とする回路に接続されている駆動トランス巻線を短絡する工程と、
電力コンバータの入力側に接続されている前記スイッチ導通制御回路に接続されている駆動トランス巻線間の過剰電流を検出する工程と、
スイッチ導通制御回路をディセーブルする信号を送信し、電力コンバータをディセーブルする工程とを含む方法。
【請求項３４】
駆動トランスおよび電力コンバータの出力を基準としているスイッチ導通制御回路を備えるスイッチモード電力コンバータを電力コンバータの入力で感知された状態からディセーブルする方法であって、
電力コンバータの入力で電力コンバータをディセーブルする必要がある状態を感知する工程と、
電力コンバータの入力側を基準とする回路に接続されている駆動トランス巻線を短絡する工程と、
電力コンバータの出力側に接続されているスイッチ導通制御回路に接続されている駆動トランス巻線間の過剰電流を検出する工程と、
スイッチ導通制御回路をディセーブルする信号を送信し、電力コンバータをディセーブルする工程とを含む方法。