(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング回路であって、前記スイッチング回路は、
一次および二次巻線を有する変圧器であって、前記二次巻線は、負荷と結合されている、変圧器と、
前記一次巻線と結合された第１のＭＯＳＦＥＴスイッチと、
前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチの出力における電流を測定するように構成された一次電流感知デバイスと、
前記二次巻線と直列に結合された第２のＭＯＳＦＥＴスイッチと、
前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチの出力における電流を測定するように構成された前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチと直列に結合された二次電流感知デバイスと、
前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチおよび前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチを駆動させるための制御回路と、
第１の入力、第２の入力および出力を有するコンパレータと
を備え、
前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチの駆動信号が前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチをオンにするときに、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチの駆動信号は前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチをオフにし、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチの前記駆動信号が前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチをオフにするときに、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチの前記駆動信号は前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチをオンにし、
前記一次電流感知デバイスからの信号は、前記第１の入力で前記コンパレータに入力され、前記二次電流感知デバイスからの信号は、前記第２の入力で前記コンパレータに入力され、前記一次電流感知デバイスからの前記信号と前記二次電流感知デバイスからの前記信号とが前記コンパレータによって比較されて、結果として生じる出力信号が取得され、前記結果として生じる出力信号は、前記コンパレータの前記出力から出力されて、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチおよび前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチに対する前記駆動信号を生成するパルス幅変調器に入力され、前記一次電流感知デバイスからの前記信号が前記二次電流感知デバイスからの前記信号を超えるときに、前記結果として生じる出力信号は、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチの前記駆動信号に前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチをオフにさせる、スイッチング回路。
【請求項２】
前記一次および二次電流感知デバイスはそれぞれ、接地とそれぞれの第１または第２のＭＯＳＦＥＴスイッチとの間に結合されたシャントレジスタを備える、請求項１に記載のスイッチング回路。
【請求項３】
前記二次電流感知デバイスに結合された電流感知増幅器をさらに備え、前記二次電流感知デバイスからの前記信号は、前記電流感知増幅器に入力され、前記電流感知増幅器によって増幅されて、前記コンパレータの前記第２の入力に入力される、請求項２に記載のスイッチング回路。
【請求項４】
前記制御回路は、パルス幅変調器を備える、請求項３に記載のスイッチング回路。
【請求項５】
電力供給源回路であって、前記電力供給源回路は、
制御回路と、
擬似共振フライバック回路と
を備え、前記擬似共振フライバック回路は、
一次回路であって、前記一次回路は、第１のトランジスタスイッチによって制御され、かつ、第１の電流感知デバイスを含む、一次回路と、
二次回路であって、前記二次回路は、第２のトランジスタスイッチによって制御され、かつ、前記第２のトランジスタスイッチと直列に結合された第２の電流感知デバイスを含む、二次回路と、
一次および二次巻線を有する変圧器と
を含み、
前記一次巻線は、前記第１のトランジスタスイッチと結合されており、前記二次巻線は、前記第２のトランジスタスイッチと負荷とに直列に結合されており、
前記制御回路は、前記第１のトランジスタスイッチおよび前記第２のトランジスタスイッチを駆動するように構成され、
前記第１のトランジスタスイッチに対する駆動信号が前記第１のトランジスタスイッチをオンにするときに、前記第２のトランジスタスイッチに対する駆動信号は前記第２のトランジスタスイッチをオフにし、前記第１のトランジスタスイッチに対する前記駆動信号が前記第１のトランジスタスイッチをオフにするときに、前記第２のトランジスタスイッチに対する前記駆動信号は前記第２のトランジスタスイッチをオンにし、前記第１および第２の電流感知デバイスからの信号は、コンパレータに入力され、相互に比較され、前記コンパレータの結果として生じる出力信号は、前記第１のトランジスタスイッチおよび前記第２のトランジスタスイッチに対する前記駆動信号を生成するパルス幅変調器に入力され、前記第１の電流感知デバイスからの前記信号が前記第２の電流感知デバイスからの前記信号を超えるときに、前記結果として生じる出力信号は、前記第１のトランジスタスイッチに対する前記駆動信号に前記第１のトランジスタスイッチをオフにさせる、電力供給源回路。
【請求項６】
前記第１および第２の電流感知デバイスはそれぞれ、接地とそれぞれの第１または第２のトランジスタスイッチとの間に結合されたシャントレジスタを備える、請求項５に記載の電力供給源回路。
【請求項７】
前記第２の電流感知デバイスに結合された電流感知増幅器をさらに備え、前記第２の電流感知デバイスからの前記信号は、前記電流感知増幅器に入力され、前記電流感知増幅器によって増幅されて、前記コンパレータに入力される、請求項６に記載の電力供給源回路。
【請求項８】
前記制御回路は、パルス幅変調器を備える、請求項７に記載の電力供給源回路。
【請求項９】
方法であって、前記方法は、
一次スイッチを用いて、フライバック変圧器の二次巻線を通して出力キャパシタを充電させることであって、前記フライバック変圧器の一次巻線および前記一次スイッチは、電源に結合されている、ことと、
二次スイッチを用いて、前記フライバック変圧器の二次巻線を通して前記出力キャパシタを負荷へと放電することであって、前記フライバック変圧器の前記二次巻線および前記二次スイッチは、前記出力キャパシタおよび前記負荷に結合されている、ことと、
前記一次スイッチの電流を感知することと、
前記二次スイッチの電流を感知することと、
第１の電流感知信号を第２の電流感知信号と比較し、結果として生じる制御信号を、前記一次スイッチおよび前記二次スイッチに対する駆動信号を生成するパルス幅変調器に入力することであって、前記第１の電流感知信号が前記第２の電流感知信号を超えるときに、前記結果として生じる制御信号は、前記一次スイッチに対する前記駆動信号に前記一次スイッチをオフにさせる、ことと、
前記駆動信号で前記一次スイッチおよび前記二次スイッチを駆動させることと
を含み、
前記一次スイッチに対する前記駆動信号が前記一次スイッチをオンにするときに、前記二次スイッチに対する前記駆動信号は前記二次スイッチをオフにし、前記一次スイッチに対する前記駆動信号が前記一次スイッチをオフにするときに、前記二次スイッチに対する前記駆動信号は前記二次スイッチをオンにする、方法。
【請求項１０】
前記一次スイッチの電流の感知および前記二次スイッチの電流の感知は、接地とそれぞれの一次または二次スイッチとの間に結合されたシャントレジスタを使用して達成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記二次スイッチの電流を増幅させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、前記一次および二次スイッチを駆動させることは、パルス幅変調器を使用して、前記一次および二次スイッチを駆動させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記フライバック変圧器の前記二次巻線は、前記負荷を形成する複数ＬＥＤストリングを駆動する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記電流感知増幅器は、誤差増幅器およびゲイン増幅器を備え、前記ゲイン増幅器の後に前記誤差増幅器が続き、前記二次電流感知デバイスからの前記信号は、前記ゲイン増幅器に入力され、前記ゲイン増幅器によって増幅されて、前記誤差増幅器に入力され、参照電圧信号を使用して前記誤差増幅器によって調整されて、前記コンパレータの前記第２の入力に入力される、請求項３に記載のスイッチング回路。
【請求項１５】
コンパレータをさらに備え、前記コンパレータは、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチのドレインおよびソースにおける電圧を比較し、かつ、出力信号を前記パルス幅変調器に送り、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチの前記ドレインおよび前記ソースにおける前記電圧が０Ｖ差を有するときに、前記出力信号は、前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチの前記駆動信号に前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチをオフにさせる、請求項４に記載のスイッチング回路。
【請求項１６】
前記電流感知増幅器は、誤差増幅器およびゲイン増幅器を備え、前記ゲイン増幅器の後に前記誤差増幅器が続き、前記第２の電流感知デバイスからの前記信号は、前記ゲイン増幅器に入力され、前記ゲイン増幅器によって増幅されて、前記誤差増幅器に入力され、参照電圧信号を使用して前記誤差増幅器によって調整されて、前記コンパレータに入力される、請求項７に記載の電力供給源回路。
【請求項１７】
コンパレータをさらに備え、前記コンパレータは、前記第２のトランジスタスイッチのドレインおよびソースにおける電圧を比較し、かつ、出力信号を前記パルス幅変調器に送り、前記第２のトランジスタスイッチの前記ドレインおよび前記ソースにおける前記電圧が０Ｖ差を有するときに、前記出力信号は、前記第２のトランジスタスイッチの前記駆動信号に前記第２のトランジスタスイッチをオフにさせる、請求項８に記載の電力供給源回路。
【請求項１８】
請求項５に記載の電力供給源回路と前記負荷とを備える回路であって、前記二次巻線が前記負荷に電力を提供する、回路。
【請求項１９】
前記負荷は、複数ＬＥＤストリングである、請求項１８に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１２年９月２８日に出願された米国仮出願第６１／７０７，５０６号の利益を主張する。上記文献は、これによって全てを説明するようにその全体として本明細書において援用される。本出願は、２０１２年１１月８日に出願された共同譲渡された同時係属の米国特許出願第１３／６７１，９５３号に関連し、出願第１３／６７１，９５３号は、２０１１年１１月１１日に出願された米国仮出願第６１／５５８，６１６号の利益を主張する。上記文献らは、これによって全てを説明するようにその全体として本明細書において援用される。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、特に、負荷を駆動させるためのスイッチモード電源に関し、具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）の駆動および調光に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
スイッチモード電力供給源（ＳＭＰＳ）は、低域通過フィルタを介して、かつスイッチとして、電力トランジスタ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）等の半導体デバイスを使用して、一定電圧を負荷に提供するために使用される。スイッチモード電源を実装するために使用される半導体スイッチは、高周波数（５０ｋＨｚ〜数ＭＨｚ）において、オンおよびオフに継続的にスイッチングされ、受動的構成要素を通して、入力から出力に電気エネルギーを伝達する。
【０００４】
高入力電圧電源の効率は、一次ＭＯＳＦＥＴのスイッチング損失によって限定される。スイッチング損失は、高入力電圧用途（自動車、ａ／ｃ、産業等）の主な損失となる。
【０００５】
加えて、高周波数スイッチは、実質的電磁干渉（ＥＭＩ）を生成し、ますます政府規制の対象となっている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（要約）
ある実施形態によると、スイッチング回路は、一次および二次側を有する変圧器と、一次側と結合される第１のＭＯＳＦＥＴスイッチと、一次電流感知デバイスと、二次側と結合される第２のＭＯＳＦＥＴスイッチと、二次電流感知デバイスと、第１および第２のＭＯＳＦＥＴスイッチを駆動させるための制御回路とを備えてもよく、第１および第２のスイッチは、相補的に駆動され、第１および第２のＭＯＳＦＥＴスイッチのスイッチングは、一次および二次電流感知デバイスによって制御される。
【０００７】
さらなる実施形態によると、一次および二次電流感知デバイスはそれぞれ、接地と個別の第１または第２のＭＯＳＦＥＴスイッチとの間に結合されるシャントレジスタを備えてもよい。さらなる実施形態によると、スイッチング回路はさらに、二次電流感知デバイスに結合される電流感知増幅器を備えてもよい。さらなる実施形態によると、スイッチング回路はさらに、第１および第２の電流感知信号を受信し、制御回路と結合される出力を有する、コンパレータを備えてもよい。さらなる実施形態によると、制御回路は、パルス幅変調器を備えてもよい。実施形態による電力供給源回路は、制御回路と、第１のトランジスタスイッチによって制御され、第１の電流感知デバイスを含む、一次回路と、第２のトランジスタスイッチによって制御され、第２の電流感知デバイスを含む、二次回路とを含む、擬似共振フライバック回路と、一次および二次側を有する変圧器とを含み、制御回路は、該第１のトランジスタスイッチおよび該第２のトランジスタスイッチを駆動するように構成され、該第１のトランジスタスイッチおよび該第２のトランジスタスイッチは、相補的に駆動され、該第１のトランジスタスイッチおよび該第２のトランジスタスイッチのスイッチングは、第１および第２の電流感知デバイスを介して制御される。
【０００８】
いくつかの実施形態では、一次および二次電流感知デバイスはそれぞれ、接地と個別の第１または第２のトランジスタスイッチとの間に結合されるシャントレジスタを備える。いくつかの実施形態では、回路はさらに、第２の電流感知デバイスに結合される電流感知増幅器を含む。いくつかの実施形態では、回路は、第１および第２の電流感知信号を受信し、制御回路と結合される出力を有する、コンパレータを含む。いくつかの実施形態では、制御回路は、パルス幅変調器を含む。
【０００９】
実施形態による方法は、一次スイッチを用いて、フライバック変圧器を通して出力キャパシタを充電させることであって、フライバック変圧器および一次スイッチは、電源に結合される、ことと、二次スイッチを用いて、フライバック変圧器を通して出力キャパシタを放電することであって、フライバック変圧器および二次スイッチは、出力キャパシタに結合される、ことと、一次スイッチの電流を感知することと、二次スイッチの電流を感知することと、該一次スイッチおよび該二次スイッチを駆動させることとを含み、該一次スイッチおよび該二次スイッチは、相補的に駆動され、該一次スイッチおよび該二次スイッチのスイッチングは、一次スイッチおよび二次スイッチの電流の感知に応答して制御される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、一次スイッチの電流の感知することおよび二次スイッチの電流の感知することは、接地と個別の一次または二次スイッチとの間に結合されるシャントレジスタを使用して達成される。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、二次スイッチの電流を増幅させることを含む。いくつかの実施形態では、該一次および二次スイッチを駆動させることは、パルス幅変調器を使用して、該一次および二次スイッチを駆動させることを含む。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
スイッチング回路であって、前記スイッチング回路は、
一次および二次側を有する変圧器と、
前記一次側と結合された第１のＭＯＳＦＥＴスイッチと、
一次電流感知デバイスと、
前記二次側と結合された第２のＭＯＳＦＥＴスイッチと、
二次電流感知デバイスと、
前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチおよび前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチを駆動させるための制御回路と
を備え、
前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチおよび前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチは、相補的に駆動され、前記第１のＭＯＳＦＥＴスイッチおよび前記第２のＭＯＳＦＥＴスイッチのスイッチングは、前記一次および二次電流感知デバイスによって制御される、スイッチング回路。
（項目２）
前記一次および二次電流感知デバイスはそれぞれ、接地と前記個別の第１または第２のＭＯＳＦＥＴスイッチとの間に結合されたシャントレジスタを備える、項目１に記載のスイッチング回路。
（項目３）
前記二次電流感知デバイスに結合された電流感知増幅器をさらに備える、項目２に記載のスイッチング回路。
（項目４）
第１および第２の電流感知信号を受信し、前記制御回路と結合された出力を有する、コンパレータをさらに備える、項目３に記載のスイッチング回路。
（項目５）
前記制御回路は、パルス幅変調器を備える、項目４に記載のスイッチング回路。
（項目６）
電力供給源回路であって、前記電力供給源回路は、
制御回路と、
擬似共振フライバック回路であって、前記擬似共振フライバック回路は、
第１のトランジスタスイッチによって制御され、第１の電流感知デバイスを含む、一次回路と、
第２のトランジスタスイッチによって制御され、第２の電流感知デバイスを含む、二次回路と
を含む、擬似共振フライバック回路と、
一次および二次側を有する変圧器と
を備え、
前記制御回路は、前記第１のトランジスタスイッチおよび前記第２のトランジスタスイッチを駆動するように構成され、前記第１のトランジスタスイッチおよび前記第２のトランジスタスイッチは、相補的に駆動され、前記第１のトランジスタスイッチおよび前記第２のトランジスタスイッチのスイッチングは、前記第１および第２の電流感知デバイスを介して制御される、電力供給源回路。
（項目７）
前記一次および二次電流感知デバイスはそれぞれ、接地と前記個別の第１または第２のトランジスタスイッチとの間に結合されたシャントレジスタを備える、項目６に記載の電力供給源回路。
（項目８）
前記第２の電流感知デバイスに結合された電流感知増幅器をさらに備える、項目７に記載の電力供給源回路。
（項目９）
第１および第２の電流感知信号を受信し、前記制御回路と結合された出力を有する、コンパレータをさらに備える、項目８に記載の電力供給源回路。
（項目１０）
前記制御回路は、パルス幅変調器を備える、項目９に記載の電力供給源回路。
（項目１１）
方法であって、前記方法は、
一次スイッチを用いて、フライバック変圧器を通して出力キャパシタを充電させることであって、前記フライバック変圧器および前記一次スイッチは、電源に結合されている、ことと、
二次スイッチを用いて、前記フライバック変圧器を通して前記出力キャパシタを放電することであって、前記フライバック変圧器および前記二次スイッチは、前記出力キャパシタに結合されている、ことと、
前記一次スイッチの電流を感知することと、
前記二次スイッチの電流を感知することと、
前記一次スイッチおよび前記二次スイッチを駆動させることと
を含み、
前記一次スイッチおよび前記二次スイッチは、相補的に駆動され、前記一次スイッチおよび前記二次スイッチのスイッチングは、前記一次スイッチおよび前記二次スイッチの電流の感知に応答して制御される、方法。
（項目１２）
前記一次スイッチの電流の感知することおよび前記二次スイッチの電流の感知することは、接地と前記個別の一次または二次スイッチとの間に結合されたシャントレジスタを使用して達成される、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
前記二次スイッチの電流を増幅させることをさらに含む、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
さらに、前記一次および二次スイッチを駆動させることは、パルス幅変調器を使用して、前記一次および二次スイッチを駆動させることを含む、項目１３に記載の方法。
【００１１】
本開示のこれらおよび他の側面は、以下の説明および付随の図面と併せて検討されることによって、さらに認識および理解されるであろう。しかしながら、以下の説明は、本開示の種々の実施形態およびその多数の具体的詳細を示すが、限定ではなく、例証として与えられることを理解されたい。多くの代用、修正、追加、および／または再配列が、その精神から逸脱することなく、本開示の範囲内で行われてもよく、本開示は、全てのそのような代用、修正、追加、および／または再配列を含む。
【００１２】
付随の本明細書の一部を形成する図面は、本開示のある側面を描写するために含まれる。図面に図示される特徴は、必ずしも、正確な縮尺で描かれていないことに留意されたい。本開示およびその利点のより完全な理解は、類似参照番号が類似特徴を示す、付随の図面と関連して検討される、以下の説明を参照することによって得られ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、高電圧ＬＥＤ駆動のための回路図を示す。
【図２】図２は、通常の擬似共振モードのためのタイミング図を示す。
【図３】図３は、同期擬似共振モードのための波形を示す。
【図４】図４は、擬似共振ゼロボルトスイッチングフライバックトポロジのさらなる詳細を示す。
【図５】図５は、図４の回路図と関連付けられた波形を示す。
【図６】図６は、ある実施形態による、ゼロボルトスイッチングのための概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（詳細な説明）
本開示およびその種々の特徴および有利な詳細が、付随の図面に図示され、以下の説明に詳述される、例示的であり、したがって、非限定的な実施形態を参照して、より完全に説明される。しかしながら、発明を実施するための形態および具体的実施例は、好ましい実施形態を示すが、限定ではなく、単なる例証として与えられることを理解されたい。既知のプログラミング技法、コンピュータソフトウェア、ハードウェア、オペレーティングプラットフォーム、およびプロトコルは、本開示の詳細を不必要に曖昧にしないよう省略され得る。本発明の根本概念の精神および／または範囲内の種々の代用、修正、追加、および／または並べ替えは、本開示から当業者に明白となるであろう。
【００１５】
種々の実施形態によると、負荷を制御するためのデバイスは、電圧ポジショニングのための同期能力を有する。ゼロ電圧スイッチングは、デバイスを使用して、逆電流を制御し、それによって、デバイス効率を増加させ、ＥＭＩを低減させることによって提供される。
【００１６】
より具体的には、スイッチモード電力供給源（ＳＭＰＳ）アーキテクチャは、同期ＳＭＰＳ設計を使用して、ＬＥＤを調光するための電圧を再ポジショニングしてもよい。種々の実施形態によると、そのようなアーキテクチャによる同期スイッチは、磁気デバイスに負荷をかけ、逆エネルギーを使用して、ＭＯＳＦＥＴをソフトスイッチングするために使用される。ＭＯＳＦＥＴをソフトスイッチングすることは、効率を大幅に増加させ、ＥＭＩを低減させる。
【００１７】
図１に示されるのは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）として具現化され得る、負荷１０２を駆動させるＳＭＰＳ１００である。回路１００は、それぞれ、一対のＭＯＳＦＥＴスイッチＳＷ１、ＳＷ２と、フライバック変圧器１０４と、出力キャパシタＣｏｕｔと、それぞれ、ＳＷ１、ＳＷ２の出力における電流を感知するための感知レジスタＲｐ、Ｒｓとを含む。
【００１８】
通常の擬似共振モードでは、一次スイッチＳＷ１は、ＳＷ１のドレイン上でリンギング波形を検出後、オンにされる。ＳＷ１上のリングは、ＳＷ２のボディダイオード（ＢＤ＿２）を通して二次巻線をＶｏｕｔにクランプする磁化電流の欠如による、フライバック変圧器１０４の消磁によって生じる。
【００１９】
ＳＷ２は、電流が「通常」方向に流動し、ＣＯＵＴを充電するための経路を提供する。この場合、コア内のエネルギーがゼロに到達すると、ＳＷ２は、ＣＯＵＴが逆方向（逆電流）にコアを駆動させるための経路を提供する。この貯蔵されるエネルギーは、フライバック変圧器１０４を逆方向に動作させることによって、ＳＷ２ドレイン電圧を０Ｖまたは接地を下回るダイオード電圧降下にリセットまたはクランプするために使用されることができる。これは、ＳＷ１スイッチのソフトスイッチングを強制し、スイッチング損失を排除し、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング電圧（ハードスイッチング）のために高ｄｖ／ｄｔによって生じるＥＭＩを大幅に低減させる。
【００２０】
図２は、図１の回路のための例示的波形を図示する。ＳＷ１＿Ｄｒｉｖｅ（図１のＶｅｘｔを表す）は、Ｖ＿Ｄｒａｉｎ上のリンギングが検出された後、ＳＷ１をオンに駆動する。ＩＳＷ１は、ＩＰまたは一次電流（図１）に対応する。ダイオード２電流、ＩＤＩＯＤＥ２は、ＩＳＮまたは二次電流（図１）に対応する。
【００２１】
図１の回路は、したがって、擬似共振フライバックコンバータを形成する。以下により詳細に論じられるように、実施形態は、同期擬似共振回路を実装する。概して、高電圧トポロジは、そのような同期動作から利益を享受しない。逆電流を強制し、ＳＷ２を適時にオフにすることは、簡単なことではなく、個別の電流感知および高速低オフセットコンパレータを要求する。
【００２２】
種々の実施形態によると、同期調光法が、ゼロボルトスイッチングのために使用される。同期スイッチは、ＬＥＤ調光のための出力電圧をポジショニングするために追加される。本方法はさらに、複数のＬＥＤストリングのための「方形」波電流ドライバを生成するために使用される。同期スイッチは、貯蔵された出力キャパシタからのエネルギーを逆転するために使用される。貯蔵されたエネルギーは、一次ＦＥＴ上のキャパシタンスを放電するために使用される。これは、図３に示されるように、ゼロ電圧スイッチングをもたらす。
【００２３】
本種々の実施形態は、双方向または同期能力を伴う、可変周波数コンバータに役立つ。高入力電圧の低から中電力用途は、最も利益を享受する。多くの同期トポロジが、本概念（フライバック、ブースト、ＳＥＰＩＣ、Ｃｕｋ等）から利益を享受し得る。
【００２４】
図１に示される実施形態のより詳細な回路は、特に、電流感知に関して、図４に示される。
【００２５】
示されるのは、トランジスタＱｐを含む一次回路と、トランジスタＱｓを含む二次回路と、フライバック変圧器１０４と、出力キャパシタＣｏｕｔと、それぞれ、ＳＷ１（Ｑｐ）、ＳＷ２（Ｑｓ）の出力における電流を感知するための感知レジスタＲｐ、Ｒｓである。示されるように、一次（ＩＰ）および二次回路（ＩＳ）のための電流感知は、比較され、結果として生じる制御信号は、パルス幅変調器ＰＷＭ４０４にフィードされる。ＰＷＭ論理は、次いで、ＶＳＷ１およびＶＳＷ２制御駆動電圧を提供する。
【００２６】
図示される実施形態では、Ｑｐからの電流Ｉｐは、コンパレータ４１０に提供される。Ｑｓからの電流は、増幅器４０６および４０８を含む増幅器フィルタ回路４０２に提供される。増幅器回路４０６は、低値レジスタ効率を高く保つために使用されるため、電流感知信号にゲインをかけるために使用される。増幅器４０８は、従来の誤差増幅器、ＶＲＥＦ、および増幅器４０６からのフィードバック信号を使用して、ＬＥＤ電流を調整するために使用される。
【００２７】
加えて、脱飽和コンパレータ４０５が、ゼロ変圧器エネルギーを検出するために、ＱＲＳ出力をＰＷＭ４０４に提供してもよい（すなわち、出力電圧ポジショニング／ゼロボルトスイッチングのために電流を逆転させるために使用される）。
【００２８】
スイッチングサイクルの間の通常の電流フローは、図４において回路内に示される。ＳＷ１（Ｑｐ）がオンであるとき、電流は、変圧器巻線１０４からトランジスタＱｐを通して流動する。電流Ｉｐは、入力として、コンパレータ４１０に受信される。キャパシタＣｏｕｔは、放電し、負荷１０２をアクティブ化する。ＳＷ２が、結合されたインダクタエネルギーがゼロに到達後もオンのままである場合、結合されたインダクタは、エネルギーを逆方向に貯蔵する。そのエネルギーは、出力キャップＣＯＵＴから生じる。
【００２９】
図５は、図４の実施形態による、電流フローを図示する。示されるように、Ｖｓｗ１駆動は、ＳＷ１を制御し、ＩｐからＩｓにスイッチングする。ＰＤＲＶ（一次トランジスタ駆動信号）（図６）は、スイッチＱｐが「オン」にされている間、エネルギーを変圧器１０４内に貯蔵するために使用される。本時間の間、一次電流は、感知レジスタＲｐを通して流動する。いったん所望の一次ピーク電流に到達すると、ＰＤＲＶは、Ｑｐをオフにし、ＳＤＲＶ（二次トランジスタ駆動信号）（図６）は、Ｑｓを「オン」にする。本時間の間、変圧器１０４は、電流をＬＥＤに提供し、ＣＯＵＴ内に電荷を補充する。ゼロ変圧器エネルギーは、脱飽和コンパレータ４０５（図４）が、０Ｖ差を有する脱飽和＋および脱飽和−を入力すると検出される。付加的オフセットまたは遅延が、変圧器１０４内への電流を「逆転」させるために追加され、同期スイッチを通して、電流が逆転することを可能にすることができる。この貯蔵されたエネルギーは、Ｑｓがオフになり、スイッチＱｐにわたって０Ｖをもたらした後、Ｑｐのボディダイオードを通して電流を流動させるために使用される。ＰＤＲＶ信号は、スイッチドレインソース電圧が０Ｖに到達し、スイッチング損失を排除し、ＥＭＩを低減させた後、Ｑｐをオンにする。本サイクルは、所望のピーク電流に到達するまでＱｐがオンになると、自動で繰り返される。
【００３０】
所望のピーク電流は、コンパレータ４１０の非反転電流ランプ信号が反転コンパレータ４１０入力を超えるときに到達することに留意されたい。これは、擬似共振コンパレータ動作から独立したＬＥＤ電流のための調整ループである。
【００３１】
最後に、図６は、フライバック擬似共振回路の例示的実装を図示する。示されるように、回路４０２の機能およびＰＷＭ論理は、集積回路内に実装されてもよい。
【００３２】
種々の実施形態は、擬似共振同期ゼロボルトスイッチング動作の以下の利点を提供する。すなわち、スイッチング損失は、排除され、最大の影響は、ＡＣ−ＤＣまたは超高電圧入力設計に及ぼされる。ＥＭＩは、ゼロ電流スイッチングトポロジでさえ、ある程度の雑音を導入するため、大幅に低減される。
【００３３】
本発明は、具体的実施形態に関して説明されたが、これらの実施形態は、単に、例証であって、本明細書に開示される本発明の制限ではない。本発明の図示される実施形態の本明細書における説明は、要約および概要における説明を含め、包括的であること、または本発明を本明細書に開示される精密な形態に限定することを意図しない（および、特に、要約または概要内の任意の特定の実施形態、特徴、または機能の包含は、発明の範囲をそのような実施形態、特徴、または機能に限定することを意図しない）。むしろ、説明は、当業者に、要約または概要に説明される任意のそのような実施形態特徴または機能を含め、本発明を任意の特に説明される実施形態、特徴、または機能に限定せず、本発明を理解するための背景を提供するために、例証的実施形態、特徴、および機能を説明することを意図する。
【００３４】
本発明の具体的実施形態およびその実施例は、例証目的のためだけに本明細書に説明されるが、種々の均等修正も、当業者が認識および理解するであろうように、本発明の精神および範囲内において可能である。示されるように、これらの修正は、本発明の図示される実施形態の前述の説明に照らして、本発明に行われてもよく、本発明の精神および範囲内に含まれるものとする。したがって、本発明は、その特定の実施形態を参照して、本明細書に説明されるが、様々な修正、種々の変更、および代用が、前述の開示内で意図され、いくつかの事例では、記載されるような本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本発明の実施形態のいくつかの特徴が、他の特徴の対応する使用を伴わずに、採用されるであろうことが理解されるであろう。したがって、多くの修正は、特定の状況または材料を本発明の本質的範囲および精神に適合させるために行われ得る。
【００３５】
本明細書の全体を通した「ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」、「ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（ある実施形態）」、または「ａ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（具体的実施形態）」、あるいは類似専門用語の参照は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ずしも、全実施形態に存在しなくてもよいことを意味する。したがって、語句「ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態では）」、「ｉｎ  ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（ある実施形態では）」、または「ｉｎ  ａ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（具体的実施形態では）」、あるいは本明細書の全体を通した種々の場所における類似専門用語の個別の表出は、必ずしも、同一の実施形態を参照するわけではない。さらに、任意の特定の実施形態の特定の特徴、構造、または特性は、任意の好適な様式において、１つ以上の他の実施形態と組み合わせられてもよい。本明細書に説明および図示される実施形態の他の変形例および修正も、本明細書の教示に照らして可能であって、本発明の精神および範囲の一部として見なされるべきであることを理解されたい。
【００３６】
本明細書の説明では、構成要素および／または方法の実施例等の多数の具体的詳細が、本発明の実施形態の完全理解を提供するために提供される。しかしながら、当業者は、実施形態が、具体的詳細のうちの１つ以上を伴わずに、あるいは他の装置、システム、アセンブリ、方法、構成要素、材料、部品、および／または同等物を伴って、実践可能であり得ることを認識するであろう。他の事例では、公知の構造、構成要素、システム、材料、または動作は、本発明の実施形態の側面を曖昧にすることを回避するために、具体的には、詳細に図示または説明されない。本発明は、特定の実施形態を使用することによって図示され得るが、これは、任意の特定の実施形態ではなく、本発明をそれに限定するわけでもなく、当業者は、付加的実施形態が、容易に理解可能であって、本発明の一部であることを認識するであろう。
【００３７】
本明細書で使用されるように、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｈａｓ（有する）」、「ｈａｖｉｎｇ（有する）」、またはその任意の他の変形例は、非排他的含有を網羅することが意図される。例えば、要素のリストを備える、プロセス、製品、物品、または装置は、必ずしも、それらの要素のみに限定されず、明示的にリストされていない、あるいはそのようなプロセス、プロセス、物品、または装置に固有の他の要素を含んでもよい。
【００３８】
さらに、用語「ｏｒ（または）」は、本明細書で使用されるように、別様に示されない限り、概して、「ａｎｄ／ｏｒ（および／または）」を意味すると意図される。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のうちのいずれか１つによって充足される。Ａは、真（または、存在）であって、Ｂは、偽（または、不在）である、Ａは、偽（または、不在）であって、Ｂは、真（または、存在）である、ならびにＡおよびＢの両方が、真の（または、存在）である。本明細書で使用されるように、以下の請求項を含め、「ａ」または「ａｎ」（および、先行詞が「ａ」または「ａｎ」であるときは、「ｔｈｅ」）によって先行される用語は、別様に請求項内で明確に示されない限り、そのような用語の単数形および複数形の両方を含む（すなわち、「ａ」または「ａｎ」の参照は、単数形のみまたは複数形のみを明確に示す）。また、本明細書の説明および以下の請求項全体を通して使用されるように、「ｉｎ（の中に）」の意味は、文脈によって明確に別様に示されない限り、「ｉｎ（の中に）」および「ｏｎ（の上に）」を含む。
【００３９】
図面／図で描写される要素のうちの１つ以上はまた、特定の用途に従って有用であるように、さらに分離または統合した様式で実装し、またはさらにある場合において、除去するか、動作不可能にすることもできると理解されるであろう。加えて、図面／図中の任意の信号矢印は、別様に具体的に記述されない限り、限定的ではなく例示的にすぎないと見なされるべきである。
【図１】
0006486274.tif 000002
【図２】
0006486274.tif 000003
【図３】
0006486274.tif 000004
【図４】
0006486274.tif 000005
【図５】
0006486274.tif 000006
【図６】
0006486274.tif 000007