(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ入力電圧を整流して整流された出力電圧を発生させる整流システムであって、
前記ＡＣ入力電圧に接続され、交互にターンオン、ターンオフして前記整流された出力電圧を発生させる第１と第２のスイッチ素子をそれぞれ含む第１と第２の整流回路と、
前記入力電圧の極性の変化を検出して前記極性の変化に対応する出力を生成する電圧検出器と、
前記整流回路の少なくとも１つを流れる電流を測定して該測定された電流に対応する出力を生成する電流センサと、
前記電圧検出器の前記出力と前記電流センサの前記出力とを受けて、（１）前記電圧検出器によって検出された前記入力電圧の前記極性の変化で各スイッチ素子をターンオフし、かつ（２）双方のスイッチ素子の導通間隔の重複を防止するために、前記電流センサによって測定された前記電流に応じて各スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるように作用するコントローラと、を備え、
前記第１及び第２の整流回路は、それぞれ、前記整流された出力電圧の前記極性に対応する方向に電流を導通させるため、各スイッチ素子に並列接続されたダイオードを有しており、
前記コントローラは、各スイッチ素子がターンオフされた際に前記電流センサによって測定された前記電流が十分に減少して該ターンオフされたスイッチ素子の前記整流回路を流れる電流がすべて当該整流回路のダイオードを流れる電流から構成されるようになるまで、各スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させることを特徴とする前記整流システム。
【請求項２】
ＡＣ入力電圧を整流して整流された出力電圧を発生させる整流システムであって、
前記ＡＣ入力電圧に接続され、交互にターンオン、ターンオフして前記整流された出力電圧を発生させる第１と第２のスイッチ素子をそれぞれ含む第１と第２の整流回路と、
前記入力電圧の極性の変化を検出して前記極性の変化に対応する出力を生成する電圧検出器と、
前記整流回路の少なくとも１つを流れる電流を測定して該測定された電流に対応する出力を生成する電流センサと、
前記電圧検出器の前記出力と前記電流センサの前記出力とを受けて、（１）前記電圧検出器によって検出された前記入力電圧の前記極性の変化で各スイッチ素子をターンオフし、かつ（２）双方のスイッチ素子の導通間隔の重複を防止するために、前記電流センサによって測定された前記電流に応じて各スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるように作用するコントローラと、を備え、
前記整流回路の一方だけが該整流回路を流れる電流を測定する電流センサを有しており、当該電流センサの出力が他方の整流回路における前記スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるために前記コントローラによって利用されるようになっていることを特徴とする前記整流システム。
【請求項３】
ＡＣ入力電圧を整流して整流された出力電圧を発生させる整流システムであって、
前記ＡＣ入力電圧に接続され、交互にターンオン、ターンオフして前記整流された出力電圧を発生させる第１と第２のスイッチ素子をそれぞれ含む第１と第２の整流回路と、
前記入力電圧の極性の変化を検出して前記極性の変化に対応する出力を生成する電圧検出器と、
前記整流回路の少なくとも１つを流れる電流を測定して該測定された電流に対応する出力を生成する電流センサと、
前記電圧検出器の前記出力と前記電流センサの前記出力とを受けて、（１）前記電圧検出器によって検出された前記入力電圧の前記極性の変化で各スイッチ素子をターンオフし、かつ（２）双方のスイッチ素子の導通間隔の重複を防止するために、前記電流センサによって測定された前記電流に応じて各スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるように作用するコントローラと、を備え、
前記電流センサは、各整流回路とそれぞれ直列に接続された２つの巻き線を含む一次巻線と、前記コントローラに印加されて前記第１と第２の整流回路の前記２個のスイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるための出力を生成する共通の二次巻線と、を有するトランスを含むことを特徴とする前記整流システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記測定された電流から基準電流を引いた電流が所定値に等しくなるまで、各スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記基準電流は、ターンオン時に前記スイッチ素子を流れる全電流よりも僅かに低い値であることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記所定値は０であることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記各整流回路は、該回路を流れる電流を測定し、該測定された電流に応じた出力を生成する電流センサを有しており、これらの電流センサの出力は双方とも前記コントローラに入力されるようになっており、一方の整流回路における前記電流センサの出力が、他方の整流回路における前記スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるために前記コントローラによって利用されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、各整流回路用の別個のサブコントローラを有しているとともに、前記電流検出器によって検出された前記入力電圧の前記検出された極性の変化は、該検出された電圧の極性の変化に応じて各スイッチ素子を交互にターンオフするために双方のサブコントローラに印加されるようになっており、一方の整流回路を流れる前記測定された電流は前記それぞれの整流回路の前記スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるために他方の整流回路の前記サブコントローラに印加されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記各整流回路の前記スイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴであるか、またはＭＯＳＦＥＴを含んでいることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
ＡＣ入力電圧を整流して整流された出力電圧を発生する方法であって、
第１と第２のスイッチ素子をそれぞれ含む第１と第２の整流回路をそれぞれ前記入力電圧に接続するステップと、
前記第１と第２のスイッチ素子を交互にターンオン、ターンオフして前記整流された出力電圧を発生するステップと、
前記入力電圧の極性の変化を検出するステップと、
前記検出された極性の変化を利用してそれぞれの整流回路の前記スイッチ素子をターンオフさせるステップと、
前記整流回路の少なくとも一方のスイッチ素子がターンオフされた時に当該整流回路を流れる電流を測定するステップと、
前記測定された電流を利用して、双方のスイッチ素子の導通間隔の重複を防止するために他方の整流回路の前記スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるステップと、
を有し、
前記各整流回路は、前記整流された出力電圧の前記極性に対応する方向に電流を導通させるためのそれぞれのスイッチ素子に並列に接続されたダイオードを備えており、
各スイッチ素子のターンオンは、当該スイッチ素子がターンオフされた際に測定された前記電流が十分に減少し、該ターンオフされたばかりのスイッチ素子の前記整流回路を流れる電流がすべて前記それぞれの整流回路の前記ダイオードを流れる電流から構成されていることを示すようになるまで、遅延されることを特徴とする前記方法。
【請求項１１】
ＡＣ入力電圧を整流して整流された出力電圧を発生する方法であって、
第１と第２のスイッチ素子をそれぞれ含む第１と第２の整流回路をそれぞれ前記入力電圧に接続するステップと、
前記第１と第２のスイッチ素子を交互にターンオン、ターンオフして前記整流された出力電圧を発生するステップと、
前記入力電圧の極性の変化を検出するステップと、
前記検出された極性の変化を利用してそれぞれの整流回路の前記スイッチ素子をターンオフさせるステップと、
前記整流回路の少なくとも一方のスイッチ素子がターンオフされた時に当該整流回路を流れる電流を測定するステップと、
前記測定された電流を利用して、双方のスイッチ素子の導通間隔の重複を防止するために他方の整流回路の前記スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるステップと、
を有し、
前記電流は、前記整流回路の一方だけで測定され、双方の整流回路のスイッチ素子のターンオンを遅延させるために利用されることを特徴とする前記方法。
【請求項１２】
ＡＣ入力電圧を整流して整流された出力電圧を発生する方法であって、
第１と第２のスイッチ素子をそれぞれ含む第１と第２の整流回路をそれぞれ前記入力電圧に接続するステップと、
前記第１と第２のスイッチ素子を交互にターンオン、ターンオフして前記整流された出力電圧を発生するステップと、
前記入力電圧の極性の変化を検出するステップと、
前記検出された極性の変化を利用してそれぞれの整流回路の前記スイッチ素子をターンオフさせるステップと、
前記整流回路の少なくとも一方のスイッチ素子がターンオフされた時に当該整流回路を流れる電流を測定するステップと、
前記測定された電流を利用して、双方のスイッチ素子の導通間隔の重複を防止するために他方の整流回路の前記スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるステップと、
を有し、
前記電流は、各整流回路とそれぞれ直列に接続された２つの巻き線を含む一次巻線と、前記第１と第２の整流回路の前記２個のスイッチ素子のターンオンを遅延させるための出力を発生する共通の二次巻線とを有するトランスによって測定されることを特徴とする前記方法。
【請求項１３】
各スイッチ素子の前記ターンオンは、前記測定された電流から基準電流を引いた電流が所定値に等しくなるまで遅延されることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記基準電流は、ターンオン時に前記スイッチ素子を流れる全電流よりもやや低い値であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記所定値は「０」であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記電流は、前記整流回路のそれぞれにおいて測定され、一方の整流回路の電流センサの出力は他方の整流回路の前記スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるために利用されることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記各整流回路の前記スイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴであるか、またはＭＯＳＦＥＴを含んでいることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣ入力電圧を整流して、整流された出力電圧を発生させる整流システムおよび整流方法に関する。本発明は、特に、同期整流システムを含むＤＣ／ＤＣ電力コンバータで有用であり、したがって以下ではこのような用途に関して説明する。
【０００２】
【従来の技術】
同期整流器には２つのタイプがある。一方のタイプは、一般に自己駆動型同期整流器("self-driven synchronous rectifier")と呼ばれ、整流器を制御するターンオンおよびターンオフ信号がコンバータ自体の出力回路から取り出される。他のタイプは、制御駆動型同期整流器("control-driven synchronous rectifier")と呼ばれ、整流器のターンオンおよびターンオフに外部で生成された制御信号が利用される。
【０００３】
自己駆動型システムは、整流器出力の調整や整流器の動作とインバータ入力回路とのタイミング合わせに制御駆動システムの特別な制御回路を必要としないので、大幅に簡略化できるという重要な利点を有している。しかしながら、自己駆動型システムは、例えば整流回路内の寄生インピーダンス（特にインダクタンス）に起因するシステムの整流器の導通間隔の重複を防止するために整流器に印加される駆動信号の大きさとタイミングをより良好に制御できるという制御型駆動システムの動作における利点は有していない。
【０００４】
同期整流システムの従来技術の例は、米国特許明細書第５，５１９，５９９号、第５，７４２，４９１号および第６，００２，５９７号に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、自己駆動型整流器の簡略さを有するとともに、例えば整流システム内の寄生インピーダンスに起因する２つの整流器の導通間隔の重複を防止する整流システムおよび方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の１態様は、ＡＣ入力電圧を整流して整流された出力電圧を発生させる整流システムに関する。この整流システムは、前記ＡＣ入力電圧に接続され、交互にターンオン、ターンオフして前記整流された出力電圧を発生させる第１と第２のスイッチ素子をそれぞれ含む第１と第２の整流回路と、前記入力電圧の極性の変化を検出しかつ前記極性の変化に対応する出力を発生させる電圧検出器と、前記整流回路の少なくとも１つを流れる電流を測定して該測定された電流に対応する出力を発生する電流センサと、前記電圧検出器の前記出力と前記電流センサの前記出力とを受けて、（１）前記電圧検出器によって検出された前記入力電圧の前記極性の変化によって各スイッチ素子をターンオフし、（２）双方のスイッチ素子の導通間隔の重複を防止するために、前記電流センサによって測定された前記電流に応じて各スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるように作用するコントローラと、を備えている。
【０００７】
以下に説明する本発明の好適な実施形態の他の特徴によれば、前記第１及び第２の整流回路は、それぞれ、前記整流された出力電圧の前記極性に対応する方向に電流を導通させるための各スイッチ素子に並列接続されたダイオードを有しており、前記コントローラは、各スイッチ素子がターンオフされた際に前記電流センサによって測定された電流が十分に減少して該ターンオフされたスイッチ素子の前記整流回路を流れる電流がすべて当該整流回路のダイオードを流れる電流から構成されるようになるまで、各スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるようになっている。
【０００８】
また、以下の好適な実施形態では、各整流回路のスイッチ素子はＭＯＳＦＥＴであり、該素子は、整流された出力電圧の極性の方向に対応する電流を導通させるために、当該スイッチ素子のスイッチ部分に並列接続されたダイオードの特性を本来的に備えている。
【０００９】
以下に説明する好適な実施形態の別の特徴によれば、コントローラは、測定された電流から基準電流を引いた電流が所定値に等しくなるまで各スイッチ素子のターンオンを遅延させるようになっている。好ましくは、前記基準電流は、ターンオン時にスイッチ素子を流れる全電流よりもやや小さな値であり、また前記所定値は「０」である。このような特徴がターンオンの遅延を最小限にするとともに、２つのスイッチ素子の導通時間を最大にし、それによりシステムの動作効率を最大にする。
【００１０】
また、以下に記載する一実施形態では、各整流回路がそこを流れる電流を測定し当該測定された電流に対応する出力を生成する電流センサを有しており、これらの電流センサの出力はコントローラに入力され、一方の整流回路の電流センサの出力が他方の整流回路のスイッチ素子のターンオンを遅延させるためにコントローラによって利用されるようになっている。また、以下に記載する第２の実施形態では、一方の整流回路だけがそこを流れる電流を測定するための電流センサを有し、当該電流センサの出力が双方の整流回路のスイッチ素子のターンオンを遅延させるためにコントローラによって利用されるようになっている。
【００１１】
また、以下に記載するいくつかの実施形態では、コントローラは、各整流回路ごとに別個のサブコントローラを有しており、電圧検出器によって検出された入力電圧の極性の変化が、検出された電圧の極性の変化に応答して各スイッチ素子を交互にターンオフさせるために、双方のサブコントローラに印加されるようになっている。これらの実施形態では、一方の整流回路で測定された電流は、それぞれの整流回路のスイッチ素子のターンオンを遅延させるために他方の整流回路のサブコントローラに印加される。
【００１２】
また、別の実施形態では、前記電流センサは、各整流回路とそれぞれ直列に接続された２つの巻き線を含む一次巻線と、コントローラに印加されて第１と第２の整流回路の２個のスイッチ素子のターンオンを遅延させるための出力を発生する共通の二次巻線と、を有するトランスを含んでいる。
【００１３】
本発明の他の態様は、ＡＣ入力電圧を整流して整流された出力電圧を発生する方法に関し、当該方法は、第１と第２のスイッチ素子をそれぞれ含む第１と第２の整流回路をそれぞれ前記入力電圧に接続するステップと、前記第１と第２のスイッチ素子を交互にターンオン、ターンオフして前記整流された出力電圧を発生するステップと、前記入力電圧の極性の変化を検出するステップと、前記検出された極性の変化を利用してそれぞれの整流回路の前記スイッチ素子をターンオフさせるステップと、前記整流回路の少なくとも一方のスイッチ素子がターンオフされた時に当該整流回路を流れる電流を測定するステップと、前記測定された電流を利用して、双方のスイッチ素子の導通間隔の重複を防止するために他方の整流回路の前記スイッチ素子の前記ターンオンを遅延させるステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
以下においてより詳細に説明するように、本発明の前述した特徴によれば、簡略化が可能という自己駆動型システムの利点とともに、整流器の導通間隔の重複を防止するという制御駆動型システムの制御特性の利点をも提供できる整流システムを構成できる。
本発明のその他の特徴と利点は、以下の説明から明らかにされる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下において、添付の図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
図１の実施形態
図１に示した電力コンバータ・システムは、入力端子２、４を経てＤＣ電圧が入力され、出力端子６、８でＤＣ電圧出力を発生する。簡略に述べると、入力ＤＣ電圧はブロック１０で示されているインバータによってＡＣに反転され、インバータの出力はブロック１１内の制御整流器によって整流され、該整流器の出力はブロック１２内のフィルタ回路によって平滑化される。
【００１６】
図示したシステムは、さらに、インバータ１０から整流器に入力されたＡＣ電圧の極性の変化を検出するためのブロック１３内の電圧検出器と、ブロック１１内の各々の整流器に対するブロック１４内の電流センサとを含んでいる。これらの電圧検出器１３と電流検出器１４は、双方とも、整流器ブロック１１内の２つの整流器への出力制御信号を生成するコントローラ１５に入力を供給する。
【００１７】
インバータ１０は入力端子２、４を経て電力トランス１０２に印加される入力電圧を遮断するためのスイッチ１０１を含んでいる。このスイッチ１０１は、例えば駆動回路１０３によって駆動されるＭＯＳＦＥＴから構成することができる。インバータ１０からのＡＣ出力は、電力トランス１０２の二次側に現れ、整流器ブロック１１にＡＣ入力として印加される。
【００１８】
整流器ブロック１１は、フォワード同期整流器ユニット１１１と、フライバック同期整流器ユニット１１２とを含んでいる。これらのユニットは、双方とも、以下により詳細に説明するように、電圧検出回路１３の出力に応答して、かつ電流検出回路１４の（２つの）出力にも応答して、コントローラ１５によって制御される。
【００１９】
図１に示すように、電圧検出回路１３は、インバータ電力トランス１０２の二次巻線の出力に並列に接続された電圧検出器１３１を含んでいる。この電圧検出器１３１は、トランス１０２の二次側から入力電圧の極性の変化を検出する。この電圧検出器１３１は、検出された極性の変化に対応する出力信号Ｖ２を生成し、その出力はコントローラブロック１５内のコントローラ１５１に１つの入力信号Ｖ２として印加される。
【００２０】
電流センサ・ブロック１４は、フォワード同期整流器ユニット１１１に対する第１の電流センサ１４１を含んでおり、測定された電流に対応する出力を発生する。この出力は、入力信号Ｉ１としてコントローラ１５１に印加される。また、電流センサブロック１４は、フライバック同期整流器ユニット１１２に対する第２の電流センサ１４２を含んでおり、当該整流回路を流れる測定された電流に対応する出力を発生し、この出力は入力Ｉ２としてコントローラ１５１に印加される。
【００２１】
コントローラ１５１は、入力信号Ｖ２、Ｉ１およびＩ2 に応答して、フォワード同期整流器ユニット１１１に印加される第１の制御信号Ｄｒ１と、フライバック同期整流器ユニット１１２に印加される第２制御信号Ｄｒ２とを生成し、２つの整流器ユニットのスイッチ素子のターンオンとターンオフを制御する。
【００２２】
ブロック１２に示されている平滑回路は、出力端子６、８に現れる２つの同期整流器ユニット１１１、１１２の整流された出力電圧を平滑化するための、インダクタンスコイル１２１とコンデンサ１２２とを含むローパスＬＣフィルタである。
【００２３】
以下においてより詳細に説明するように、コントローラ１５１は、電圧検出器１３１によって検出された極性の変化に応答して２つの整流器ユニット１１１、１１２を交互にターンオンまたはターンオフする。この整流システムを適切かつ効率よく動作させるためには、一方の整流器ユニットのスイッチ素子が完全にターンオフされない前に他方の整流器ユニットのスイッチ素子がターンオンされる間隔がないことが重要である。これは、このような導通間隔の重複によって整流システムに有効短絡が生ずることがあるからである。「自己駆動型」同期整流システムと区別される前述の「制御駆動型」同期整流システムは、一方の整流器ユニットが完全かつ確実にターンオフされるまで他方の整流器のターンオンを遅延させるための制御信号を外部で生成することによってこの問題を容易に回避することができる。
【００２４】
このような整流システムにおける固有の寄生インピーダンス、特に整流器ユニットが確実にターンオフされた後でもその整流器ユニットを流れる電流を保持する傾向があるインダクタンスにより、制御駆動型同期整流器は、一般に、一方の整流器のターンオフ後他方の整流器がターンオンされる前に時間の遅延を取り入れるようになっている。しかしながら、このような時間の遅延は、整流システムの全体的な動作効率を低下させてしまう。
【００２５】
図１ないし図４に示すシステムでは、各整流器ユニットのターンオンを遅延させることにより、特に後述するようにそれぞれのユニットのスイッチ素子のターンオンを遅延させることにより、このような問題点は回避されている。このようなターンオンの遅延は、電流センサによって測定されたターンオフされたばかりの整流器ユニットを流れる電流によって制御され、２つの整流器ユニットのスイッチ素子の導通間隔の重複を避けるようになっている。
【００２６】
この遅延は、理論上、ターンオフされた整流器ユニットに電流が流れている間、すなわち当該整流器ユニットを流れる測定された電流が「０」に達するまででよい。しかし、このような比較的長い遅延によってシステムの全体的な動作効率が低下するので、図１ないし図４に示した本発明の好適な実施形態では、以下においてより詳細に説明するように、ターンオフされたばかりの整流回路を流れる測定された電流が十分に減少し、当該ターンオフされたばかりの整流器回路を流れる電流が、当該整流器ユニットのスイッチ素子を流れる電流ではなくそれぞれの整流器ユニットのダイオードを流れる電流からすべて構成されていることを示すようになった時に、それぞれの整流器ユニットのスイッチ素子をターンオンさせることによって、前述の遅延が最小になるようになっている。
【００２７】
このように、図１ないし図４に示した本発明の好適な実施形態（並びに以下に説明するその他の実施形態）においては、各整流器ユニット１１１、１１２は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）である（基板に対して負である）。電圧がゲートに印加されると、ＭＯＳＦＥＴはターンオンし、コンダクタとして作用する。電位差がソースとドレンとの間に印加されると電流が流れる。ゲート電圧がない場合、ＭＯＳＦＥＴは一方向以外には電流が流れないダイオードとして作用する。
【００２８】
このように、図１の各々の整流器ユニット１１１、１１２は、ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）によってブリッジされたスイッチング可能なトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）として作用する。特に図２の波形および図３のフローチャートを参照して以下において詳細に説明するように、コントローラ１５１は、以下の（１）および（２）によって、整流器ユニット１１１、１１２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２を交互にターンオン、ターンオフさせる。
（１）電圧検出器１３１から出力された検出された電圧Ｖ２を利用して、この電圧Ｖ２の極性の変化でもって各整流器ユニット１１１、１１２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２をターンオフする。
（２）双方のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の導通間隔の重複を防止するために、それぞれの電流センサによって測定された電流に応じて各スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のターンオンを遅延させるように電流センサ１４１、１４２によって発生された測定された電流を利用する。
【００２９】
それぞれの電流センサによって測定されたターンオフされたばかりの整流器ユニット１１１、１１２を流れる電流が「０」に低下するまで各スイッチ素子のターンオンが遅延されると、双方のスイッチ素子の導通間隔の重複が防止されるが、各整流器ユニット１１１、１１２のダイオード（Ｄ１、Ｄ２）を流れる電流を各整流器ユニットのそれぞれのスイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２）を流れる電流から区別できないので、整流器システムの全体的な動作効率も低下する。したがって、システムの全体的な動作効率を高めるために、図１のシステムは、ターンオフされたばかりの整流器ユニットを流れる電流が、それぞれの整流器ユニットのスイッチ素子を流れる電流ではなく、当該ユニットのダイオードを流れる電流からすべて構成されることを確実にすることによって、各スイッチ素子のターンオンの遅延時間を短縮する。これは、測定された電流から基準電流を引いた電流（これは、好ましくは、ターンオンされた時にスイッチ素子を流れる全電流よりもやや小さい）が、所定値（好適には「０」）に等しくなるまでそれぞれのスイッチ素子のターンオンを遅延させることによって行われる。
【００３０】
コントローラ１５１の前述の動作は、図２の波形−タイミング図を参照することによってより明解に理解できる。
【００３１】
図２は、コントローラ１５１に入力として印加された種々の信号、すなわち電圧検出器１３１によって検出された電圧Ｖ２と、電流センサ１４１によって検出されたフォワード整流器ユニット１１１を流れる電流Ｉ１と、電流センサ１４２によって検出されたフライバック整流器ユニット１１２を流れる電流Ｉ２の波形を示している。図２に示すように、フォワード整流器ユニット１１１を流れる瞬間電流は、整流器ユニット１１１のダイオードＤ１を流れる瞬間電流と整流器ユニット１１１のスイッチＱ１を流れる瞬間電流の合計である。すなわち、Ｉ１（t）＝ＩＤ１(t)＋ＩＱ１(t)である。同様に、フライバック整流器ユニット１１２を流れる瞬間電流は、整流器ユニット１１２のダイオードＤ２を流れる瞬間電流と整流器ユニットのスイッチＱ２を流れる瞬間電流の合計である。すなわち、Ｉ２（t）＝ＩＤ２(t)＋ＩＱ２(t)である。
【００３２】
図２は、さらに、コントローラ１５１によって生成される出力信号を示している。すなわち、フォワード整流器ユニット１１１のスイッチ素子Ｑ１に印加される制御信号Ｄｒ１と、フライバック整流器ユニット１１２のスイッチ素子Ｑ２に印加される制御信号Ｄｒ２である。
【００３３】
図２において、ｔ０は検出器１３１によって検出された電圧Ｖ２が正になる前の瞬間である。この瞬間に、フォワード整流器ユニット１１１のスイッチ素子Ｑ１はターンオフされるので、そこを流れるＩ１で示した電流は「０」である。これに対して、フライバック整流器ユニット１１２のスイッチ素子Ｑ２はターンオンされるので（すなわち、完全に導通状態になるので）、すべての電流Ｉ２がそこを流れる。
【００３４】
さらに、ｔ０の瞬間に、フォワード整流器１１１のスイッチ素子Ｑ１に印加される制御信号Ｄｒ１はＬｏｗであり、その整流器ユニットのスイッチ素子Ｑ１にカットオフが生ずる。これに対して、フライバック整流器ユニット１１２のスイッチ素子Ｑ２に印加される制御信号Ｄｒ２はＨｉｇｈであるので、当該整流器には全電流が流れる。
【００３５】
ｔ１の瞬間に、電圧検出器１３１によって検出された電圧Ｖ２は正になる。これがコントローラにより整流器ユニット１１２のスイッチ素子Ｑ２に印加される信号Ｄｒ２をＬｏｗにし、それにより整流器ユニット１１２のＱ２をターンオフする。しかし、回路の固有インダクタンスによって整流器ユニット１１２を流れる電流Ｉ２が急激に低下することが防止され、むしろｔ２の時点で「０」へと徐々に減少する電流波形Ｉ２によって示すように、当該整流器を流れる電流を徐々に低下させる。
【００３６】
したがって、ｔ１の瞬間に、電圧Ｖ２の上昇により通常は整流器ユニット１１１のＱ１はターンオンされる。しかし、２つの整流器ユニット１１１、１１２の２つのスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２が同時に導通することを防止するために、ターンオフされたばかりの整流器ユニット１１２を流れる電流がすべて整流器ユニット１１２のダイオードＤ２を流れる電流から構成されるようになり、かつそれにより当該整流器ユニットのスイッチ素子Ｑ２には電流が流れないことが確実になるまで、整流器ユニット１１１のＱ１のターンオンは遅延される。
【００３７】
図２では、電流Ｉ２はｔ２の時点で「０」に達する。したがって、整流器ユニット１１１のスイッチ素子Ｑ１のターンオンがｔ２の時点まで遅延されると、２つのトランジスタＱ１、Ｑ２の導通間隔の間には重複がないことが確実になる。
【００３８】
整流器ユニット１１２を流れる電流Ｉ２は、そのスイッチ素子Ｑ２がターンオフされると即座に低下し始めるので、スイッチ素子Ｑ２を流れる電流がないことを確実にするには電流Ｉ２が低下し始めた瞬間を検出することだけが必要である。この目的のため、電流センサ１４２によって測定された電流Ｉ２から所定の基準電流Ｉrefがコントローラ１５１によって引かれる。この差が図２のｔ２’の時点で示すように「０」に等しい場合は、コントローラは信号Ｄｒ１を整流器ユニット１１１のスイッチ素子Ｑ１に出力して、Ｑ１をターンオンする。このような構成によって、整流器ユニットのスイッチ素子のターンオン遅延時間を最小にするとともに、整流システムの動作効率を最大にする。
【００３９】
このように、図２は電流波形Ｉ１、Ｉ２のある程度の重複を示しているが、この重複には双方のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２が同時に導通状態となることは含まれておらず、むしろ一方の整流器ユニットのスイッチ素子の導通と、他方の整流器ユニットのダイオード（例えばＤ２）の導通との重複を含んでいることがわかるであろう。
上述の動作は図３のフローチャートに示されている。
【００４０】
図４−図６の実施形態
図４は、符号３５で示されているコントローラ・ブロックが２つのサブコントローラ回路３５１と３５２とを含んでいることを除けば、図１と同様のシステムを示している。回路の残りの部分は、図１を参照して前述したものと実質的に同じであるので、説明を簡略にするため対応する素子には対応する参照番号が付してある（ただし、図４では、それぞれ「３０」および「３００」シリーズとなっている）
【００４１】
図４に示した変形例では、双方のコントローラ３５１と３５２は電圧検出器３３１から電圧信号Ｖ２を受ける。しかし、整流器ブロック３１のフォワード整流器ユニット３１１に印加される制御信号Ｄｒ１を生成するコントローラ３５１は、フライバック整流器ユニット３１２と直列の電流センサブロック３４の電流センサ３４２から電流測定信号Ｉ２を受け、またフライバック整流器ユニット３１２に印加される制御信号Ｄｒ２を生成するコントローラ３５２はフォワード整流器ユニット３１１と直列のともに回路内の電流センサ３４１から電流測定信号Ｉ１を受ける。図４に示したシステムは、その他の点では、図１、図２および図３を参照して前述したものと同様に動作する。
【００４２】
図５は、図４に示したシステムと同様のシステムを示しており、これもコントローラ４５として符号４５１、４５２で示した２つのサブコントローラを含んでいる。しかし、この場合、システムはフライバック整流器ユニット４１２を流れる電流を測定するための単一の電流センサ４４１を電流センサブロック４４内に有している。この電流センサ４４１は、電流信号Ｉ１をサブコントローラ４５１に供給し、また電流信号Ｉ２をサブコントローラ４５２に供給する。
【００４３】
その他のすべての点で、図５に示したシステムは、図１、図２および図３を参照して前述したシステムと同様に構成さておりかつ同様に動作する。
【００４４】
図６は、図５と同様のシステムを示しており、このシステムもコントローラ５５としての２つのサブコントローラ５５１、５５２を有しており、また電流信号Ｉ１およびＩ２を２つのサブコントローラ５５１、５５２に供給するためのフライバック整流器ユニット５１２と直列の符号５４１で示された共通の電流センサを備えている。しかし、この場合、共通の電流センサ５４１は、フォワード整流器ユニット５１１と直列のトランス一次巻線５４２と、フライバック整流器ユニット５１２と直列の一次巻線５４３とを含んでいる。電流センサ５４１は、さらに、二次巻線５４４と、該二字巻線５４４と並列に接続されるとともに２つのコンデンサ５４６、５４８と２つのダイオード５４７、５４９とを含むピーク検出回路に並列に接続された負荷抵抗５４５とを含んでいる。サブコントローラ５５１に印加される制御電流信号Ｉ１は、コンデンサ５４６とダイオード５４７の接続部から導出され、またサブコントローラ５５２に印加される制御信号Ｉ２はコンデンサ５４８と整流器５４９の接続部から導出される。
【００４５】
図６に示されたシステムは、その他の点では図１ないし図５に関連して前述したシステムと同様に構成されかつ同様に動作する。
【００４６】
本発明をいくつかの好適な実施形態に関連して説明してきたが、これらは例示する目的で開示したにすぎず、本発明には他の多くの変形と応用が可能であることが理解されよう。例えば、ＭＯＳＦＥＴの代わりに他の整流素子を使用してもよい。また、例えばそれぞれの整流器ユニットを流れる全電流の低下の開始を検出することによって、他の整流器ユニットのスイッチ素子のターンオン前に、ターンオフされた整流器ユニットのスイッチ素子を電流がもはや流れなくなる時点を判定するために、その他の手段を利用することもできよう。
本発明のその他の多くの変形例、改良および応用は明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる同期整流システムを含むＤＣ／ＤＣ電力コンバータの形式を示す図である。
【図２】図１のシステムの種々の波形のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】図１および図２のシステムの動作を示すフローチャートである。
【図４】図１と同様であるが、整流システムに色々な改良を加えた電力コンバータを示す図である。
【図５】図１と同様であるが、整流システムに色々な改良を加えた電力コンバータを示す図である。
【図６】図１と同様であるが、整流システムに色々な改良を加えた電力コンバータを示す図である。
【符号の説明】
２            入力端子
４            入力端子
６            出力端子
８            出力端子
１０          インバータ
１１          整流器ブロック
１３          電圧検出器、電圧検出回路
１４          電流検出器、電流検出回路、電流センサブロック
１５          コントローラブロック
１０１        出力スイッチ
１０２        電力トランス
１０３        駆動回路
１１１        フォワード同期整流器ユニット
１１２        フライバック同期整流器ユニット
１２１        インダクタンスコイル
１２２        コンデンサ
１３１        電圧検出器
１４１        第１の電流センサ
１４２        第２の電流センサ
１５１        コントローラ
３１          整流器ブロック
３１１        フォワード整流器ユニット
３１２        フライバック整流器ユニット
３３１        電圧検出器
３４          電流センサブロック
３４２        電流センサ
３４１        電流センサ
３５１        サブコントローラ
３５２        サブコントローラ
４１２        フライバック整流器ユニット
４４          電流センサブロック
４４１        電流センサ
４５          コントローラ
４５１        サブコントローラ
４５２        サブコントローラ
５１１        フォワード整流器ユニット
５１２        フライバック整流器ユニット
５４１        電流センサ
５４２        トランス一次巻線
５４３        一次巻線
５４４        二次巻線
５４５        負荷抵抗
５４６        コンデンサ
５４７        ダイオード
５４８        コンデンサ
５４９        ダイオード
５５          コントローラ
５５１        サブコントローラ
５５２        サブコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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