(57)【要約】直列−並列共鳴電力変換器は、一次側スタートアップコントローラと、二次側コントローラとを備え、一次側スタートアップコントローラは、電力（電圧）が最初に直列−並列共鳴電力変換器に印加されるとき、電力を二次側コントローラに送信する。スタートアップコントローラは、開ループスタートアップ技法を使用して、直列−並列共鳴電力変換器を始動させ、二次側閉ループコントローラは、いったん給電およびアクティブ化されると、直列−並列共鳴電力変換器の制御を引き継ぐ。軽負荷または無負荷状態の間、二次側コントローラは、非共鳴のより高い周波数またはスタンバイコード禁止（ディスエーブル）コマンドをスタートアップコントローラに送信する。
2018516530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列−並列共鳴電力変換器を始動させるための方法であって、
第１のＤＣ電圧を一次側スタートアップコントローラに印加するステップと、
少なくとも１つの電力スイッチに結合される変圧器の一次巻線を含む直列−並列共鳴回路の共鳴周波数より高い周波数において、前記スタートアップコントローラを用いて、少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップと、
前記少なくとも１つの電力スイッチのオンおよびオフ周波数を前記直列−並列共鳴回路の共鳴周波数に向かって低減させるステップであって、それによって、ＡＣ電圧が、前記変圧器の二次巻線上に生産される、ステップと、
第２の整流器を用いて、前記変圧器の二次巻線からのＡＣ電圧を整流し、二次側コントローラおよび負荷に給電するための第２のＤＣ電圧を提供するステップと、
前記第２のＤＣ電圧が所望の電圧値になると、前記少なくとも１つの電力スイッチの制御を前記一次側スタートアップコントローラから前記二次側コントローラに移行するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記スタートアップコントローラを用いて前記少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、固定されたより高い周波数におけるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スタートアップコントローラを用いて前記少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、固定されたより低い周波数におけるものである、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記スタートアップコントローラを用いて前記少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、固定されたより高い周波数で開始し、より低い周波数に変化する、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記スタートアップコントローラを用いて前記少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、固定されたより低い周波数で開始し、より高い周波数に変化する、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの電力スイッチの制御を前記一次側スタートアップコントローラから前記二次側コントローラに移行するステップは、
前記第２のＤＣ電圧が前記所望の電圧値にあるとき、信号を前記二次側コントローラから前記一次側スタートアップコントローラに送信するステップと、
前記一次側スタートアップコントローラを用いて、前記二次側コントローラからの信号を検出するステップと、
前記二次側コントローラからの検出された信号を用いて、前記少なくとも１つの電力スイッチを制御するステップと、
を含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のＤＣ電圧は、前記一次側スタートアップコントローラが前記二次側コントローラからの信号を検出した後、前記二次側コントローラによって調整される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
信号を前記二次側コントローラから前記一次側スタートアップコントローラに送信するステップはさらに、アイソレーション回路を通して信号を送信するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記アイソレーション回路は、光学結合器を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アイソレーション回路は、パルス変圧器を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のＤＣ電圧を提供するために、ＡＣ電力を第１の整流器に印加するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記二次側コントローラの電流感知入力に結合される変流器を用いて、前記変圧器の一次巻線の電流を測定するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記一次側スタートアップコントローラを用いて、最大許容可能変圧器一次巻線電流を限定するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の整流器は、同期整流器である、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記同期整流器は、ゼロ電圧で切り替わる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記同期整流器は、ゼロ電流で切り替わる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの電力スイッチは、少なくとも１つの電力金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記直列−並列共鳴回路は、１つのインダクタ、１つのコンデンサ、および前記変圧器の一次巻線をＬＬＣ電力変換器構成内に備える、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記直列−並列共鳴回路は、２つのコンデンサ、１つのインダクタ、および前記変圧器の一次巻線をＬＣＣ電力変換器構成内に備える、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記直列−並列共鳴電力変換器がスタンバイモードに入ると、前記電力スイッチの動作を禁止するために、ディスエーブル信号を前記二次側コントローラから前記一次側スタートアップコントローラに送信するステップと、
前記直列−並列共鳴電力が動作モードに戻ると、前記電力スイッチの動作をイネーブルにするために、イネーブル信号を前記二次側コントローラから前記一次側スタートアップコントローラに送信するステップと、
をさらに含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記ディスエーブル信号は、第１のコード化信号を備え、前記イネーブル信号は、第２のコード化信号を備え、前記一次側スタートアップコントローラは、前記第１のコード化信号および前記第２のコード化信号をデコードするためのデコード論理を備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記イネーブル信号および前記ディスエーブル信号は、前記二次側コントローラからのパルス制御周波数より高い周波数におけるものである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記スタートアップコントローラを用いて前記少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップはさらに、バイアス電圧を前記変圧器のバイアス巻線から生成するステップを含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの電力スイッチの制御を前記一次側スタートアップコントローラから前記二次側コントローラに移行するステップは、実質的線形電圧調整を達成するために、前記二次側コントローラが前記スタートアップコントローラを使用して前記少なくとも１つの電力スイッチを制御するように、前記スタートアップコントローラが前記二次側コントローラからの切替コマンドを容認するステップを含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記スタートアップコントローラを用いて前記少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、前記スタートアップコントローラが開ループモードにあるとき、前記少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップを含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記スタートアップコントローラは、変圧器一次巻線を通して、過電圧および低電圧保護と、最大電流限界とを提供する、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記二次側コントローラが正しく動作しない場合、前記変圧器からの三次巻線電圧が、前記スタートアップコントローラに結合され、前記スタートアップコントローラをイネーブルにし、二次側電圧を調整する、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
直列−並列共鳴電力変換器であって、
第１のＤＣ電圧に結合される、一次側スタートアップコントローラと、
前記一次側スタートアップコントローラに結合される、少なくとも１つの電力スイッチと、
一次巻線および二次巻線を有する、変圧器と、
前記少なくとも１つの電力スイッチに結合される変圧器の一次巻線を含む、直列−並列共鳴回路と、
前記変圧器の一次巻線を通る電流を測定し、前記測定された一次巻線電流を前記一次側スタートアップコントローラに提供するための電流測定回路と、
第２のＤＣ電圧を提供するために変圧器二次巻線に結合される、二次側整流器と、
前記一次側スタートアップコントローラおよび前記二次側整流器に結合される、二次側コントローラと、
を備え、
前記一次側スタートアップコントローラが前記第１のＤＣ電圧を受信すると、変圧器の一次巻線を含む前記直列−並列共鳴回路の共鳴周波数より高い周波数において、前記少なくとも１つの電力スイッチのオンおよびオフの制御を開始し、
それによって、
電流が変圧器一次巻線を通して流動し、
ＡＣ電圧が変圧器二次巻線を横断して発生し、
前記二次側整流器からの第２のＤＣ電圧が、前記二次側コントローラに電源投入し、
前記二次側コントローラは、前記第２のＤＣ電圧が所望の電圧レベルに到達すると、前記一次側スタートアップコントローラから前記少なくとも１つの電力スイッチの制御を引き継ぐ、電力変換器。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの電力スイッチは、少なくとも１つの電力金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である、請求項２８に記載の電力変換器。
【請求項３０】
前記二次側コントローラは、前記一次側スタートアップコントローラに結合され、制御アイソレーション回路を通してそれを制御する、請求項２８または請求項２９に記載の電力変換器。
【請求項３１】
前記アイソレーション回路は、光学結合器である、請求項３０に記載の電力変換器。
【請求項３２】
前記アイソレーション回路は、パルス変圧器である、請求項３０に記載の電力変換器。
【請求項３３】
前記スタートアップコントローラは、
入力および出力を有する、電圧調整器と、
電圧調整器出力に結合される、内部バイアス電圧回路と、
前記電圧調整器出力に結合される、低電圧ロックアウト回路と、
前記電圧調整器出力に結合される、過電圧ロックアウト回路と、
可変周波数制御信号を生成するための電圧制御発振器（ＶＣＯ）および論理回路と、
前記ＶＣＯおよび論理回路に結合される、固定オフ時間回路と、
前記可変周波数制御信号を前記少なくとも１つの電力スイッチに提供するために前記ＶＣＯおよび論理回路に結合される、電力ドライバと、
外部制御信号を受信するように適合される、外部ゲートコマンド検出回路であって、前記外部制御信号が検出されると、前記少なくとも１つの電力スイッチの制御を前記論理回路から外部ＰＷＭ制御信号に変化させる、外部ゲートコマンド検出回路と、
変圧器一次巻線を通して過電流を検出するために前記ＶＣＯおよび論理回路に結合される出力を有する、電圧コンパレータと、
を備える、請求項２８−３２のいずれか１項に記載の電力変換器。
【請求項３４】
前記電流感知入力と前記電圧コンパレータ入力との間に結合される、ブランキング回路をさらに備える、請求項２８−３３のいずれか１項に記載の電力変換器。
【請求項３５】
スタートアップ周波数は、コンデンサの静電容量値によって判定される、請求項２８−３４のいずれか１項に記載の電力変換器。
【請求項３６】
前記スタートアップ周波数のスルーレートは、レジスタの抵抗値によって判定される、請求項３５に記載の電力変換器。
【請求項３７】
前記一次側スタートアップコントローラは、開ループ電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、電力スイッチドライバとを備える、請求項２８−３６のいずれか１項に記載の電力変換器。
【請求項３８】
前記二次側コントローラは、マイクロコントローラを備える、請求項２８−３７のいずれか１項に記載の電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願）
本願は、２０１５年６月１日に出願された共有に係る米国仮特許出願第６２／１６９，３８２号に対する優先権を主張するものであり、２０１５年１１月１９日に出願された米国特許出願第１４／９４５，７２９号、２０１５年６月１日に出願された米国仮特許出願第６２／１６９，４１５号に関連しており、これらの全てはＴｈｏｍａｓ  Ｑｕｉｇｌｅｙによるものであり、全てあらゆる目的のために参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本開示は、電力変換器に関し、具体的には、ＤＣ／ＤＣおよびＡＣ／ＤＣ直列−並列共鳴電力変換器のためのスタートアップコントローラ方法ならびに装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
直列−並列共鳴電力変換器は、負荷が共鳴「タンク」回路と直列またはタンク回路構成要素のうちの１つと並列であることができる、変換器である。２つのインダクタ（インダクタのうちの１つは、変圧器の磁化インダクタンスである）と、単一共鳴コンデンサとを備える、直列−並列電力変換器は、「ＬＬＣ共鳴」電力変換器と呼ばれる。負荷は、磁化インダクタンスと並列である。「ＬＣＣ共鳴」電力変換器は、磁化インダクタンスおよび負荷と並列である、付加的静電容量を追加する。ＬＬＣおよびＬＣＣ電力変換器の利点は、公称入力電圧における共鳴を上回って動作すると、無負荷で短絡回路状態に動作し、広入力電圧範囲にわたって動作し、電力変換器動作範囲全体にわたって、ゼロ電圧切替（ＺＶＳ）およびゼロ電流切替（ＺＣＳ）を達成する能力である。電力変換器、例えば、ＤＣ／ＤＣおよびＡＣ／ＤＣは、典型的には、適切なグレースフルスタートアップ（ソフトスタート）のため、および正しい動作電圧バイアスを発生させるための特有の回路を有する。本特有の回路は、カスタム集積回路および／または専用設計を要求し得、これは、そのような電力変換器のコストおよび納期予定を増加させ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、二次側コントローラのリソースを複製せず、一次側電子デバイスを用いて要求される離散構成要素を最小限にする、一次側上の従来の低コスト集積回路（ＩＣ）ソリューションを使用して、オフライン直列−並列共鳴電力変換器のスタートアップに対する低コストソリューションの必要性が存在する。
【０００５】
ある実施形態によると、直列−並列共鳴電力変換器を始動させるための方法は、第１のＤＣ電圧を一次側スタートアップコントローラに印加するステップと、少なくとも１つの電力スイッチに結合され得る変圧器の一次巻線を含む直列−並列共鳴回路の共鳴周波数より高い周波数において、スタートアップコントローラを用いて、少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップと、少なくとも１つの電力スイッチのオンおよびオフ周波数を直列−並列共鳴回路の共鳴周波数に向かって低減させるステップであって、それによって、ＡＣ電圧が、変圧器の二次巻線上に生産され得る、ステップと、第２の整流器を用いて、変圧器の二次巻線からのＡＣ電圧を整流し、二次側コントローラおよび負荷に給電するための第２のＤＣ電圧を提供するステップと、第２のＤＣ電圧が所望の電圧値にあり得るとき、少なくとも１つの電力スイッチの制御を一次側スタートアップコントローラから二次側コントローラに移行するステップとを含んでもよい。
【０００６】
本方法のさらなる実施形態によると、スタートアップコントローラを用いて少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、固定されたより高い周波数にあってもよい。本方法のさらなる実施形態によると、スタートアップコントローラを用いて少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、固定されたより低い周波数にあってもよい。本方法のさらなる実施形態によると、スタートアップコントローラを用いて少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、固定されたより高い周波数で開始し、より低い周波数に変化してもよい。本方法のさらなる実施形態によると、スタートアップコントローラを用いて少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、固定されたより低い周波数で開始してもよく、より高い周波数に変化してもよい。
【０００７】
本方法のさらなる実施形態によると、少なくとも１つの電力スイッチの制御を一次側スタートアップコントローラから二次側コントローラに移行するステップは、第２のＤＣ電圧が所望の電圧値にあり得るとき、信号を二次側コントローラから一次側スタートアップコントローラに送信するステップと、一次側スタートアップコントローラを用いて、二次側コントローラからの信号を検出するステップと、二次側コントローラからの検出された信号を用いて、少なくとも１つの電力スイッチを制御するステップとを含んでもよい。
【０００８】
本方法のさらなる実施形態によると、第２のＤＣ電圧は、一次側スタートアップコントローラが二次側コントローラからの信号を検出した後、二次側コントローラによって調整されてもよい。本方法のさらなる実施形態によると、信号を二次側コントローラから一次側スタートアップコントローラに送信するステップはさらに、アイソレーション回路を通して信号を送信するステップを含んでもよい。本方法のさらなる実施形態によると、アイソレーション回路は、光学結合器を備えてもよい。本方法のさらなる実施形態によると、アイソレーション回路は、パルス変圧器を備えてもよい。本方法のさらなる実施形態によると、第１のＤＣ電圧を提供するために、ＡＣ電力を第１の整流器に印加するステップを含んでもよい。本方法のさらなる実施形態によると、二次側コントローラの電流感知入力に結合される変流器を用いて、変圧器の一次巻線の電流を測定するステップを含んでもよい。
【０００９】
本方法のさらなる実施形態によると、一次側スタートアップコントローラを用いて、最大許容可能変圧器一次巻線電流を限定するステップを含んでもよい。本方法のさらなる実施形態によると、第２の整流器は、同期整流器であってもよい。本方法のさらなる実施形態によると、同期整流器は、ゼロ電圧で切り替わってもよい。本方法のさらなる実施形態によると、同期整流器は、ゼロ電流で切り替わってもよい。本方法のさらなる実施形態によると、少なくとも１つの電力スイッチは、少なくとも１つの電力金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であってもよい。本方法のさらなる実施形態によると、直列−並列共鳴回路は、１つのインダクタ、１つのコンデンサ、および変圧器の一次巻線をＬＬＣ電力変換器構成内に備えてもよい。本方法のさらなる実施形態によると、直列−並列共鳴回路は、２つのコンデンサ、１つのインダクタ、および変圧器の一次巻線をＬＣＣ電力変換器構成内に備えてもよい。
【００１０】
本方法のさらなる実施形態によると、直列−並列共鳴電力変換器がスタンバイモードに入り得るとき、電力スイッチの動作を禁止するために、ディスエーブル信号を二次側コントローラから一次側スタートアップコントローラに送信するステップと、直列−並列共鳴電力が動作モードに戻り得るとき、電力スイッチの動作をイネーブルにするために、イネーブル信号を二次側コントローラから一次側スタートアップコントローラに送信するステップとを含んでもよい。本方法のさらなる実施形態によると、ディスエーブル信号は、第１のコード化信号を備えてもよく、イネーブル信号は、第２のコード化信号を備えてもよく、一次側スタートアップコントローラは、第１のコード化信号および第２のコード化信号をデコードするためのデコード論理を備えてもよい。本方法のさらなる実施形態によると、イネーブルおよびディスエーブル信号は、二次側コントローラからのパルス制御周波数より高い周波数にあってもよい。
【００１１】
本方法のさらなる実施形態によると、スタートアップコントローラを用いて少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、バイアス電圧を変圧器のバイアス巻線から生成するステップを含んでもよい。本方法のさらなる実施形態によると、少なくとも１つの電力スイッチの制御を一次側スタートアップコントローラから二次側コントローラに移行するステップは、実質的線形電圧調整を達成するために、二次側コントローラがスタートアップコントローラを使用して少なくとも１つの電力スイッチを制御し得るように、スタートアップコントローラが二次側コントローラからの切替コマンドを容認するステップを含んでもよい。本方法のさらなる実施形態によると、スタートアップコントローラを用いて少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップは、スタートアップコントローラが開ループモードにあり得るとき、少なくとも１つの電力スイッチをオンおよびオフにするステップを含んでもよい。本方法のさらなる実施形態によると、スタートアップコントローラは、変圧器一次巻線を通して、過電圧および低電圧保護と、最大電流限界とを提供してもよい。本方法のさらなる実施形態によると、二次側コントローラが正しく動作しない場合、変圧器からの三次巻線電圧が、スタートアップコントローラに結合されてもよく、スタートアップコントローラをイネーブルにし、二次側電圧を調整してもよい。
【００１２】
別の実施形態によると、直列−並列共鳴電力変換器は、第１のＤＣ電圧に結合される、一次側スタートアップコントローラと、一次側スタートアップコントローラに結合される、少なくとも１つの電力スイッチと、一次巻線および二次巻線を有する、変圧器と、少なくとも１つの電力スイッチに結合され得る変圧器の一次巻線を含む、直列−並列共鳴回路と、変圧器の一次巻線を通る電流を測定し、測定された一次巻線電流を一次側スタートアップコントローラに提供するための電流測定回路と、第２のＤＣ電圧を提供するために変圧器二次巻線に結合される、二次側整流器と、一次側スタートアップコントローラおよび二次側整流器に結合される、二次側コントローラとを備えてもよく、一次側スタートアップコントローラが第１のＤＣ電圧を受信し得るとき、変圧器の一次巻線を含み得る直列−並列共鳴回路の共鳴周波数より高い周波数において、少なくとも１つの電力スイッチのオンおよびオフの制御を開始してもよく、それによって、電流が、変圧器一次巻線を通して流動し得、ＡＣ電圧が、変圧器二次巻線を横断して発生し得、二次側整流器からの第２のＤＣ電圧は、二次側コントローラに電源投入し、二次側コントローラは、第２のＤＣ電圧が所望の電圧レベルに到達し得るとき、一次側スタートアップコントローラから少なくとも１つの電力スイッチの制御を引き継いでもよい。
【００１３】
さらなる実施形態によると、少なくとも１つの電力スイッチは、少なくとも１つの電力金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であってもよい。さらなる実施形態によると、二次側コントローラは、一次側スタートアップコントローラに結合されてもよく、アイソレーション回路を通してそれを制御してもよい。さらなる実施形態によると、アイソレーション回路は、光学結合器であってもよい。さらなる実施形態によると、アイソレーション回路は、パルス変圧器であってもよい。
【００１４】
さらなる実施形態によると、スタートアップコントローラは、入力および出力を有する、電圧調整器と、電圧調整器出力に結合され得る、内部バイアス電圧回路と、電圧調整器出力に結合される、低電圧ロックアウト回路と、電圧調整器出力に結合され得る、過電圧ロックアウト回路と、可変周波数制御信号を生成し得る、電圧制御発振器（ＶＣＯ）および論理回路と、ＶＣＯならびに論理回路に結合され得る、固定オフ時間回路と、ＶＣＯおよび論理回路に結合され得、可変周波数制御信号を少なくとも１つの電力スイッチに提供し得る、電力ドライバと、外部制御信号を受信するように適合され得る、外部ゲートコマンド検出回路であって、外部制御信号が検出され得るとき、外部ゲートコマンド検出回路は、少なくとも１つの電力スイッチの制御を論理回路から外部ＰＷＭ制御信号に変化させ得る、外部ゲートコマンド検出回路と、変圧器一次巻線を通る過電流を検出するためにＶＣＯおよび論理回路に結合される出力を有し得る、電圧コンパレータとを備えてもよい。
【００１５】
さらなる実施形態によると、ブランキング回路は、電流感知入力と電圧コンパレータ入力との間に結合されてもよい。さらなる実施形態によると、スタートアップ周波数は、コンデンサの静電容量値によって判定されてもよい。さらなる実施形態によると、スタートアップ周波数のスルーレートは、レジスタの抵抗値によって判定されてもよい。さらなる実施形態によると、一次側スタートアップコントローラは、開ループ電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、電力スイッチドライバとを備えてもよい。さらなる実施形態によると、二次側コントローラは、マイクロコントローラを備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本開示のより完全な理解は、添付の図面と併せて検討される以下の説明を参照することによって取得され得る。
【００１７】
【図１】図１は、本開示の具体的例示的実施形態による、直列−並列共鳴電力変換器のためのスタートアップコントローラの概略ブロック図を図示する。
【００１８】
【図２】図２は、本開示の具体的例示的実施形態による、図１に示されるスタートアップコントローラを使用する、直列−並列共鳴電力変換器の概略ブロック図を図示する。
【００１９】
【図３】図３は、本開示の具体的例示的実施形態による、直列−並列共鳴電力変換器の動作の概略周波数−インピーダンスグラフを図示する。
【００２０】
本開示は、種々の修正および代替形態を被るが、その具体的例示的実施形態が、図面に図示され、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、具体的例示的実施形態の本明細書の説明は、本開示を本明細書に開示される特定の形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本開示の種々の実施形態によると、直列−並列共鳴電力変換器は、一次側スタートアップコントローラと、二次側コントローラとを備えてもよく、一次側スタートアップコントローラは、電力（電圧）が直列−並列共鳴電力変換器の一次側に最初に印加されるとき、電力を二次側コントローラに送信するために利用される。一次側スタートアップコントローラは、開ループスタートアップ技法を使用して、直列−並列共鳴電力変換器を始動させるために使用されてもよく、二次側閉ループコントローラは、いったん給電およびアクティブ化されると、直列−並列共鳴電力変換器の線形閉ループ制御を引き継ぐ。
【００２２】
これは、二次側コントローラのリソースを複製しない一次側上の従来のデバイスを使用する、ＤＣ／ＤＣおよびＡＣ／ＤＣ直列−並列共鳴電力変換器のスタートアップのための低コスト集積回路（ＩＣ）ソリューションを提供し、一次側上の離散構成要素を最小限にする。本開示の教示による、電力変換器の実装および動作のさらなる詳細な説明は、Ｔｈｏｍａｓ  Ｑｕｉｇｌｅｙによって２０１５年１１月１９日に出願され、「Ｓｔａｒｔ−Ｕｐ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ｆｏｒ  ａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」と題された共同所有の米国特許出願第１４／９４５，７２９号に提供されており、あらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【００２３】
直列−並列共鳴電力変換器は、最近非常に一般的になりつつある、トポロジを備える。これらの直列−並列共鳴電力変換器トポロジは、それと併用される電力切替金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の固有のゼロ電圧切替（ＺＶＳ）および／またはゼロ電流切替（ＺＣＳ）を用いて、中範囲電力（例えば、１５０ワット〜３００ワット電力変換器）の低コスト変換を提供する。直列−並列共鳴電力変換器は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御電力変換器、例えば、前述で参照された米国特許出願第１４／９４５，７２９号において使用される技法と異なる、制御方法を要求する。直列−並列共鳴電力変換器のためのコントローラは、短い不感時間を伴う、ほぼ固定されたデューティサイクル波形を生産し、切替周期が変動するにつれて、固定されたままである。本切替波形は、直列−並列共鳴電力変換器の出力を調整するために、周波数が変動する。
【００２４】
直列−並列共鳴電力変換器の「ＬＬＣ」という名称は、共鳴インダクタ（ＬＲ）、共鳴コンデンサ（ＣＲ）、および出力変圧器の磁化インダクタンス（ＬＭＡＧ）から成る、直列回路である、共鳴「タンク」回路構成を説明する。負荷は、本質的に、ＬＭＡＧと並列である。負荷が短絡回路に近づくにつれて、タンク回路の共鳴周波数は、ＬＲおよびＣＲの関数となる。負荷が開回路に近づくにつれて、タンク回路の共鳴周波数は、（ＬＲ＋ＬＭＡＧ）およびＣＲの関数となる。コントローラは、直列−並列共鳴電力変換器をタンクの共鳴周波数を上回る周波数で駆動する。その範囲のより低い周波数では、タンク回路は、より低いインピーダンスをもたらし、より多くの電力が負荷に送達されることを可能にする。その範囲のより高い周波数では、タンク回路は、より高いインピーダンスをもたらし、より少ない電力が負荷に送達されることを可能にする。切替周波数をタンクの共鳴周波数を上回って維持する（およびタンク回路の十分な「Ｑ」を維持する）ことによって、変換器は、必然的に、電力ＭＯＳＦＥＴスイッチのゼロ電圧切替を達成する。ＬＣＣ電力変換器は、ＬＬＣ電力変換器と動作が類似するが、ＬＭＡＧおよび負荷と並列な付加的コンデンサを使用する。
【００２５】
ＡＣまたはＤＣライン電圧の印加に応じてアクティブになる、一次側コントローラを利用する直列−並列共鳴電力変換器のためのスタートアップ方法は、二次巻線への低電力が二次側バイアスを確立することを可能にする、直列−並列共鳴電力変換器の共鳴周波数を上回る選択された切替周波数で開始する、ＭＯＳＦＥＴゲート駆動波形を提供する。オプションとして、スタートアップ方法は、開ループ様式において、最初に選択された切替周波数をその共鳴周波数に向かって徐々に低減させ得る。これは、二次側コントローラが、アクティブになり、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチの制御を引き継ぐことができるまで、二次巻線への初期低電力がソフトスタート様式で増加することを可能にする。
【００２６】
ここで図面を参照すると、例示的実施形態の詳細が、図式的に図示される。図面中の同様の要素は、同様の番号によって表され、類似要素は、異なる小文字の添え字を伴って同様の番号によって表されるであろう。
【００２７】
ここで図１を参照すると、描写されるのは、本開示の具体的例示的実施形態による、直列−並列共鳴電力変換器のためのスタートアップコントローラの概略ブロック図である。スタートアップコントローラ１０６は、高電圧（ＨＶ）電圧調整器１３０と、低電圧および過電圧ロックアウト（ＵＶＬＯ／ＯＶＬＯ）回路１３２と、電圧コンパレータ１３４と、固定ブランキング時間回路１４０と、外部ゲートコマンド検出論理１４２（随意のイネーブル／ディスエーブル検出を伴う）と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）および制御／スタンバイ論理回路１４４と、３入力ＡＮＤゲート１４６と、ＯＲゲート１４８と、ＭＯＳＦＥＴゲートドライバ１５０と、信号バッファ１５４とを備えてもよい。
【００２８】
コンデンサ２４８（図２）が、スタートアップコントローラ１０６のＰＲＯＧノード（ピン）と接地との間に結合されてもよく、初期スタートアップ周波数を判定するために使用されてもよい。スタートアップコントローラ１０６のＭＯＤＥノード（ピン）と接地との間に結合される、レジスタ値２０８（図２）は、初期スタートアップ周波数（無レジスタ、周波数の無減少）が減少するレートを判定し得る。変圧器２３０（図２）の一次電流は、電圧コンパレータ１３４および固定電圧基準ＶＲＥＦを使用して、ピーク電流保護のために、スタートアップコントローラ１０６の入力ノードＣ／Ｓ（電流感知）において監視される（Ｃ／Ｓは、レジスタ２１４を横断する電圧降下を監視する）。固定ブランキング時間回路１４０は、電力切替の間、電源投入時電流スパイクに起因する、誤過電流引外を防止する。
【００２９】
ここで図２を参照すると、描写されるのは、本開示の具体的例示的実施形態による、図１に示されるスタートアップコントローラを使用する、直列−並列共鳴電力変換器の概略ブロック図である。概して、数字２００によって表される、直列−並列共鳴電力変換器は、一次側ブリッジ整流器２０２（ＡＣライン電源（図示せず）に結合される）と、フィルタインダクタ２０４およびフィルタコンデンサ２１０（フィルタ減衰レジスタ２０６を伴う）と、共鳴インダクタ２２６および共鳴コンデンサ２２８と、コンデンサ２１８、２３６、２４６、および２４８と、レジスタ２０８、２１４、ならびに２４４と、変圧器２２０および２３０（ならびに変流器２１６）と、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２２２、２２４、２３２、および２３４と、一次側バイアスのために変圧器２３０のＴ１巻線に結合される、ブリッジ整流器２５０と、一次側スタートアップコントローラ１０６と、二次側コントローラ２３８と、それぞれ、一次側スタートアップコントローラ１０６と二次側コントローラ２３８との間に結合される、第１および第２のアイソレーション回路２４０および２４２とを備えてもよい。直列−並列共鳴電力変換器２００は、スタートアップ後、調整された電圧を適用負荷（示されないが、Ｖ＿ＯＵＴおよびＲＴＮを横断して位置する）に提供する。ＡＣライン電源は、約４７Ｈｚ〜約６３Ｈｚの周波数における約８５〜２６５ボルト交流電流（ＡＣ）の普遍的範囲内にあってもよい。本明細書に開示される実施形態は、他の電圧および周波数のために適合されてもよいことも検討され、本開示の範囲である。ＤＣ源が、ＡＣ源に結合される一次側ブリッジ整流器２０２を使用する代わりに、使用されてもよい。
【００３０】
ＶＣＯおよび制御／スタンバイ論理回路１４４の論理は、ＵＶＬＯ／ＯＶＬＯ回路１３２が、ＶＤＤが適切な動作電圧範囲内にあることを示すとき、ＶＣＯおよび制御／スタンバイ論理回路１４４のＶＣＯが、一次側スタートアップコントローラ１０６のＰＲＯＧノード（ピン）に結合されるコンデンサ２４８によって判定される周波数において開始する駆動波形を生産し、レジスタ２０８が、そのＭＯＤＥノード（ピン）に結合される場合、駆動波形周波数を徐々に（レジスタ２０８の抵抗値によって判定されるレートで）低減させることを判定する。二次側コントローラ２３８がアクティブになると、そのＶ／Ｓノード（ピン）における二次側電圧を監視する。コンデンサ２３６を横断し、ノードＶ／Ｓにおいて監視される、出力電圧レベルが、所望の値に到達すると、二次側コントローラ２３８は、スタートアップコントローラ１０６に、アイソレーション回路２４２、例えば、光学結合器、パルス変圧器等を介して、ＰＷＭＤノード（ピン）をプルダウンすることによって、切替を停止するようにコマンドしてもよい。二次側コントローラ２３８が、再び、電力を変圧器２３０の二次巻線に印加することを決定する場合、ＰＷＭＤノードにおける論理低を解放する。本解放は、ＶＣＯおよび制御／スタンバイ論理回路１４４によって検出され、そのＶＣＯ（１４４）は、ゲートドライバ１５０を駆動し、再び、最高周波数から開始する。これは、ヒステリック「バーストモード」タイプ動作であって、二次側コントローラ２３８をアクティブ（動作の低スタンバイ電力状態）に保つために十分な電力のみを二次巻線に提供する。二次側コントローラ２３８が、電力を負荷に印加することを決定すると、一次側コントローラ１０６のＰＵＬＳＥノードを介して、駆動波形をゲートドライバ１５０に提供することによって、ゲートドライバ１５０の制御を引き継ぐことができる。外部駆動信号が、外部ゲートコマンド検出回路を用いて、ＰＵＬＳＥノードで検出されると、ゲートドライバ１５０は、ＵＬＶＯ／ＯＶＬＯ回路１３２が、ＶＤＤが有効電圧レベル内にあることを判定する限り、パルスコマンドをＰＵＬＳＥノードに結合されるバッファ１５４（回路１４４のＶＣＯの代わりに）から受信する。
【００３１】
ＶＣＯおよび制御／スタンバイ論理回路１４４はまた、電流感知コンパレータ１３４の状態を監視する。過電流引外レベル設定点は、内部電圧基準ＶＲＥＦおよび電流感知レジスタ２１４値の選択肢の関数である。過電流が検出される場合、ゲートドライバ１５０が内部からコマンドされているかまたは外部からコマンドされているかにかかわらず、論理回路１４４は、ゲートドライバ１５０へのコマンドを一時的に中断するであろう。中断時間間隔後、ゲートドライバ１５０は、外部からのコマンドを再開するか、またはＶＣＯおよび制御／スタンバイ回路１４４は、次いで、プログラミングコンデンサ２４８によって判定された周波数において開始する駆動波形の提供を開始するかのいずれかとなるであろう。
【００３２】
オフライン動作（無負荷接続）の間、スタートアップシーケンスは、以下のようであってもよい。
１）ＡＣライン電圧が、印加され、コンデンサ２１０を横断してＤＣ電圧を発生させる。
２）コンデンサ２４６が、ＨＶ調整器１３０を介して充電される。スタートアップコントローラ１０６のＶＤＤノードにおける電圧が、ＵＬＶＯ／ＯＶＬＯ回路１３２のＵＶＬＯ閾値を満たすと、アクティブになる。
３）ＭＯＳＦＥＴゲートドライバ１５０が、ＶＣＯ１４４からのコマンドに基づいて、ゲート駆動変圧器２２０を介して、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２２２および２２４を駆動する。駆動周波数は、ＰＲＯＧノードに結合される周波数プログラミングコンデンサ２４８の値およびスタートアップコントローラ１０６のＭＯＤＥピンに結合されるレジスタ２０８の抵抗に基づいてもよい。駆動波形は、コンデンサ２４８によって選択された周波数で開始し、レジスタ２０８の抵抗値に基づいて、周波数の低減を徐々に開始する。
４）ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２２２および２２４は、インダクタ２２６、コンデンサ２２８、出力変圧器２３０（ＬＭＡＧを含有する）、および充電コンデンサ２３６を備える、共鳴タンク回路を駆動する。二次側コントローラ２３８以外、無負荷が、コンデンサ２３６を横断して存在する。
５）コンデンサ２３６上の電圧が十分なレベルに到達すると、二次側コントローラ２３８は、アクティブになる。二次側コントローラ２３８は、全体的にアナログまたは全体的にデジタル、または両方の組み合わせであってもよい。
６）二次側コントローラ２３８は、ヒステリシスを使用して、本低電力スタンバイモード（無負荷が印加される）において、そのＶ／Ｓノードで感知される、コンデンサ２３６を横断する電圧を調整する。ヒステリック制御は、スタートアップコントローラ１０６のＰＷＭＤ入力へのアイソレーション回路２４２に結合される、二次側コントローラ２３８からのＤＯＵＴ出力をオンおよびオフにすることによって、遂行される。ＤＯＵＴ出力がオンにされると、ＰＷＭＤノードを低レベルにさせ、これは、スタートアップコントローラ１０６のＶＣＯ１４４からそのゲートドライバ１５０への信号を禁止する。ＤＯＵＴがオフにされると、ＰＷＭＤノードはもはや低論理レベルにプルダウンされず、それによって、ゲートドライバ１５０は、回路１４４のＶＣＯからのコマンドの容認を再開し、回路１４４のＶＣＯは、コンデンサ２４８によって選択された周波数にリセットされ、レジスタ２０８の抵抗によって判定されるレートにおいて、より低い周波数のスルーを開始する。レジスタ２０８が利用されない（存在しない）場合、周波数は、固定されたままであって、より低くスルーしない。
７）二次側コントローラ２３８が、負荷を電力変換器２００の出力に結合すると、二次側コントローラ２３８は、ＶＣＯ１４４からゲートドライバ１５０のコマンドを受ける。これは、ゲート駆動コマンドをアイソレーション回路２４０を介して二次側コントローラ２３８のゲート一次出力からスタートアップコントローラ１０６のパルス入力ノードに提供することによって遂行される。
８）二次側コントローラ２３８は、以下の特徴を有してもよい。
ａ．ＶＷ／Ｓ入力ノードは、変圧器２３０の二次巻線電圧を監視するために使用されてもよい。本特徴は、二次側コントローラ２３８がスタートアップコントローラ１０６のゲートドライバ１５０からの波形極性と正しい位相において同期整流器２３２および２３４の駆動を同期させることができるように使用されてもよい。
ｂ．二次側コントローラ２３８は、アイソレーション回路２４０を介して、一次側ＭＯＳＦＥＴ２２２および２２４の両方を駆動し、ゲートドライバ１５０を制御し、変圧器２３０の二次側上の同期整流器２３２および２３４のための２つのゲート駆動を提供してもよい。
ｃ．二次側コントローラ２３８は、そのＣ／Ｓノードにおいて監視される変流器２１６を介して、変圧器２３０を通る一次電流（ならびに電力スイッチ２２２および２２４を通る任意の交差伝導）を監視してもよい。
【００３３】
二次側コントローラ２３８は、内部ＶＣＯ発生器（図示せず）を含有し、アイソレーション回路２４０を介してスタートアップコントローラ１０６に送信される可変周波数ゲート信号を生成してもよい。本信号は、プログラム可能固定不感時間周期を用いて、約５０パーセントデューティサイクルを維持する。本信号は、負荷（出力電圧の線形制御）下にあるとき、出力電圧を調整するため、共鳴タンク回路のインピーダンスを制御するために、周波数を変動させる（有効周波数範囲にわたって）。二次側コントローラ２３８のＶＣＯによってコマンドされる、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２２２、２２４、２３２、および２３４は、共鳴変換器トポロジに固有であるゼロ電圧切替（ＺＶＳ）および／またはゼロ電流切替（ＺＣＳ）においてオンおよびオフになり得る。
【００３４】
電力変換器２００上の負荷が、軽くなり、無負荷状態に近づくと、二次側コントローラ２３８は、線形方式でそのＶ／Ｓノードにおいて電圧をもはや調整可能ではなくなるであろう。二次側コントローラ２３８は、次いで、「バーストモード」タイプの制御に依拠する必要があるであろう。「バーストモード」は、ＰＷＭ信号が無切替アクティビティ時間の間の短い瞬間にわたって生じることを意味する。「無切替アクティビティの時間」が長すぎる場合、スタートアップコントローラ１０６は、二次側コントローラ２３８が非アクティブになったと考え、スタートアップモードに切り替えるであろう。したがって、二次側コントローラ２３８は、スタートアップコントローラ１０６のＰＷＭＤノードを使用し（アイソレータ２４２の駆動を介して）、「無切替アクティビティの時間」の持続時間を制御する。二次側コントローラ２３８がＰＷＭＤポートを解放すると、ＰＷＭ信号が、二次側コントローラ２３８によって生産される（アイソレータ２４０を介して送達される）か、またはスタートアップコントローラ１０６によって生産されるかを決定することができる。
【００３５】
「スリープ」モードもまた、「バーストモード」タイプの動作である。差異は、「スリープ」モードでは、コントローラが、内部でより低い電力状態になることであって、アイソレータ２４２を持続的に駆動せず、「スリープ」を維持するという利点がある（入力源から引き込まれる非常に低い電力をもたらす、無切替アクティビティを伴うはるかに長い時間周期の目的のために）。別の差異は、「スリープ」モードでは、二次側コントローラ２３８が、二次側コントローラ２３８のＶ／Ｓノード上の電圧をもはや正確に調整しようとせず、代わりに、２つのコントローラ１０６および２３８がその内部でより低い電力状態を維持することができるように、そのＶ／Ｓノードおよびスタートアップコントローラ１０６のＶＤＤノード上の電圧を単に大まかに調整することである。二次側コントローラ２３８は、内部で「スリープ」モードに入ることを決定するか、またはより高レベルのシステムコントローラによって外部からコマンドされるかのいずれかとなる。二次側コントローラ２３８が、スタートアップコントローラ１０６に、「スリープ」するようにコマンドするために、アイソレータ２４２を介して、コード化メッセージを送信し、これは、スタートアップコントローラ１０６をスリープにラッチし、それによって、アイソレータ２４２を持続的に駆動せずに、「スリープ」のままであることを可能にし、電力消費を低減させる。「スリープ」状態から出る（電力変換器２００をウェークアップする）ためには、３つの方法がある。１つ目は、二次側コントローラ２３８が、アイソレータ２４０を介して、スタートアップコントローラ１０６へのＰＷＭコマンドの送信を開始することである。２つ目は、二次側コントローラ２３８が、スタートアップコントローラ１０６をスタートアップモードにコマンドする、アイソレータ２４０を介して、単一ＰＷＭパルスをスタートアップコントローラ１０６に送信することである。３つ目は、スタートアップコントローラ１０６のＶＤＤノード上の電圧がＵＶＬＯ閾値を下回って減弱し、スタートアップコントローラ１０６をスタートアップモードに入らせることによって生じる。「スリープ」モードは、Ｔｈｏｍａｓ  Ｑｕｉｇｌｅｙによって２０１６年５月３１日に出願され、「Ｒｅｄｕｃｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ  ｉｎ  ａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  Ｗｈｅｎ  ｉｎ  ａ  Ｓｔａｎｄｂｙ  Ｍｏｄｅ」と題された共同所有および同時係属中の米国特許出願第ＵＳＳＮ１５／１６８，３９０号に完全に説明されており、あらゆる目的のために、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【００３６】
前述の米国特許出願第ＵＳＳＮ１５／１６８，３９０号はまた、エンコードされた「スリープ」コマンドをアイソレータ２４０を介して、二次側コントローラ２３８からスタートアップコントローラ１０６に伝送することが可能であることを説明している。電力変換器２００の特定の設計が、アイソレータ２４０を介して、「スリープコマンド」をＰＷＭ信号経路内に埋め込むことを可能にする場合、これは、次いで、アイソレータ２４２およびＰＷＭＤノードのスタートアップコントローラ１０６からの排除を可能にし、前述のような「バーストモード」制御特徴の任意の喪失を伴うことなく、電力変換器２００設計のコストおよび複雑性の低減をもたらす。
【００３７】
ここで図３を参照すると、描写されるのは、本開示の具体的例示的実施形態による、直列−並列共鳴電力変換器の動作の概略周波数−インピーダンスグラフである。図３（ａ）は、電力変換器２００インピーダンス曲線の高インピーダンス点における固定スタートアップ周波数を示す。図３（ｂ）は、開ループ方式において周波数がより低くドリフトする間の電力変換器２００インピーダンス曲線の高インピーダンス点におけるスタートアップ周波数を示す。これらのグラフは、共鳴周波数が「ＣＲおよびＬＲ」（重負荷）の関数から「ＣＲおよび（ＬＲ＋ＬＭＡＧ）（軽負荷）の関数に遷移するにつれた一連の周波数−インピーダンスグラフを表す。インピーダンスは、共鳴周波数ｆ０において最低である。ＬＬＣ変換器およびＬＣＣ変換器は両方とも、ｆ０より高い周波数範囲内で動作可能である。ゼロ電圧切替（ＺＶＳ）を達成するために、ｆ０より高い周波数範囲内で動作することが望ましい。範囲内のより高い周波数は、低電力（より高いインピーダンス）を出力に提供するために、スタートアップに最も好適である。スタートアップ周波数は、スタートアップコントローラ１０６の「ＰＲＯＧ」ノードに結合されるコンデンサ２４８の静電容量値によって判定されてもよい。ＭＯＤＥは、スタートアップの２つの方法を可能にし、一方は、図３（ａ）に示されるように、スタートアップ周波数が固定されたままであって、他方は、図３（ｂ）に示されるように、スタートアップ周波数が高から開始し（ＰＲＯＧ上のコンデンサ２４８によって判定されるように）、次いで、開ループ方式において、切替周波数を徐々に降下させ、スタートアップの間の二次巻線に送達される電力を増加させる（インピーダンスを降下させることによって）。ＬＬＣ変換器およびＬＣＣ変換器は両方とも、共鳴周波数ｆ０より低いまたはｆ０より高い周波数範囲のいずれか内で機能することができることに留意されたい。ｆ０より高い範囲において機能することの利点は、ＺＶＳである。スタートアップ周波数を設定する、スタートアップコントローラ１０６のＰＲＯＧ特徴は、変換器がｆ０を上回るまたはｆ０を下回る周波数範囲内で動作するかどうかにかかわらず、使用されることができる。しかしながら、ＭＯＤＥ特徴が所望される場合、異なるバージョンのスタートアップコントローラ１０６が、変換器がｆ０を下回る周波数範囲内で動作するために必要とされるであろう。この場合、ＭＯＤＥ特徴は、開ループ方式において、切替周波数を徐々に上昇させ、スタートアップの間、二次巻線に送達される電力を増加させるであろう（インピーダンスを降下させることによって）。
【００３８】
図２に戻って参照すると、インダクタ２２６およびコンデンサ２２８は、図３に説明される周波数−依存インピーダンスである、共鳴タンク回路を構成する。本共鳴タンク回路は、電力変換器２００への入力源と変換器の出力上の負荷との間にインピーダンスを提供する。本タンク回路は、本質的に、変圧器２３０と直列である。したがって、ＭＯＳＦＥＴ２２２または２２４（およびその個別の同期整流器ＭＯＳＦＥＴ２３２ならびに２３４）がオンになる度に、変圧器２００の一次巻線を横断する電圧は、電力変換器２００の出力電圧の反映であって、変圧器２００の三次巻線（端子Ｔ１−ＸおよびＴ１−Ｙによって指定される）を横断する電圧も同様である。三次巻線上の電圧は、ブリッジ整流器２５０によって整流され、そのＶＤＤポートにおいて、バイアスをスタートアップコントローラ１０６に提供する。図１では、ＶＤＤポートにおける電圧は、スタートアップコントローラ１０６のＵＶＬＯ／ＯＶＬＯ１３２回路ブロックによって監視されることが示されている。したがって、スタートアップコントローラ１０６は、過電圧のために電力変換器２００の出力電圧を監視し、保護を提供することが可能である。これは、重要な特徴である。スタートアップコントローラ１０６は、直列−並列変換器を始動させる開ループ方法であって、二次側コントローラ２３８が、スタートアップの間、アクティブになり、出力過電圧が生じる前に、電力変換器２００の出力電圧の線形制御を得ることに依存する。しかしながら、二次側コントローラ２３８が正しく動作しない場合、スタートアップコントローラ１０６は、変圧器２３０交差結合を介して、出力電圧を監視することによって、過電圧保護を提供し、ＵＶＬＯ／ＯＶＬＯ１３２回路ブロックを使用して、出力電圧のヒステリック調整を提供することができる。本過電圧保護方法は、上記ですでに参照することによって本明細書に組み込まれている、同時係属中の米国特許出願第１４／９４５，７２９号により完全に説明される方法に類似する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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