JP2018057257A - ジッタ周波数を使用した傾斜期間変調を伴うスイッチング電力変換装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換装置の可聴ノイズを下げる。
【解決手段】電力変換装置１００において使用される制御装置１２４は、電力変換装置入力から電力変換装置出力へのエネルギーの伝達を制御する電力スイッチ１１０のスイッチングを制御する駆動信号１４４を生成するように結合された駆動回路１２６を含む。入力は、電力変換装置出力に応答して、有効化イベントを含む有効化信号１３８を受信するようにさらに含まれる。駆動回路１２６は、有効化イベントに応答して、電力スイッチ１１０をオンに切り替えるように、および、電力スイッチ電流１４０が電流制限閾値に達したことに応答して、電力スイッチ１１０をオフに切り替えるように結合される。電流制限閾値生成器１２８は、駆動回路１２６から駆動信号１４４を受信して、有効化信号の有効化イベントに応答して、可変速度で電流制限閾値を変化させるように結合される。
【選択図】図１

Description

関連出願の参照
本出願は、２０１６年９月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／３９５，８７４号の利益を主張する。

本発明は、概して、電力変換装置に関し、特に、スイッチング電力変換装置のための制御装置に関する。

電子デバイスは、動作に電力を使用する。現在の多くの電子機器に給電するために、その高効率と小寸法と軽量とを理由として、スイッチング電力変換装置が一般的に使用される。従来の壁のコンセント差込口は、高電圧の交流電流を提供する。スイッチング電力変換装置において、エネルギー伝達要素を通して、高電圧の交流電流（ＡＣ：ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）入力が変換されて、適切に調節された直流電流（ＤＣ：ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）出力を提供する。動作時、デューティサイクル（典型的には、総スイッチング周期に対するスイッチのオン期間の比）を変化させる、スイッチング周波数を変化させる、または、スイッチング電力変換装置におけるスイッチの単位時間あたりのパルス数を変化させることにより所望の出力を提供するために、スイッチが使用される。

スイッチング電力変換装置は、制御装置をさらに含む。出力調節は、閉ループにおいて出力を検出および制御することにより達成され得る。制御装置は、出力を表す信号を受信し得、制御装置は、信号に応答して、１つまたは複数のパラメータを変化させて、出力を所望の量に調節する。パルス幅変調（ＰＷＭ：ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御またはオン／オフ制御などの様々なやり方の制御が使用され得る。

以下の図を参照しながら、本発明の非限定的かつ非網羅的な実施形態が説明され、異なる図の中の同様な参照符号は、別段の指定がない限り、同様な部分を示す。

本発明の教示に従った、制御装置を使用する例示的なスイッチング電力変換装置を描いた図である。 本発明の教示に従った、図１に示す制御装置の一例を描いた図である。 本発明の教示に従った、図２に示す例示的な制御装置の信号を表す様々な例示的な波形を描いたタイミング図である。 本発明の教示に従った、図２に示す例示的な制御装置の信号を表す様々な例示的な波形を描いた他のタイミング図である。

図面中の複数の図にわたり、対応する参照符号が、対応する構成要素を示す。当業者は、図中の要素が簡潔かつ明確であるように描かれることと、必ずしも一定の縮尺で描かれないこととを理解すると考えられる。例えば、図中のいくつかの要素の寸法は、本発明の様々な実施形態をより理解しやすくするために、他の要素より誇張される場合があり得る。さらに、市販に適した実施形態において有用または必要な、一般的だがよく理解される要素は、多くの場合、本発明に係るこれらの様々な実施形態の図が見づらくなるのを防ぐために、描かれない。

以下の説明では、本発明を十分に理解できるように、多くの特定の詳細事項を記載する。しかし、本発明を実施する際に特定の詳細事項を必ずしも使用する必要がないことが、当業者には明らかだと考えられる。他の例では、よく知られた材料または方法については、本発明が理解しにくくなるのを防ぐために、詳細には説明されない。

本明細書中での、「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一例（ｏｎｅ ｅｘａｍｐｌｅ）」、または「一例（ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ）」についての言及は、実施形態または例との関連で説明される特定の特徴、構造または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書中の様々な場所で使用する「一実施形態において（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態において（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一例（ｏｎｅ ｅｘａｍｐｌｅ）」、または「例（ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ）」という語句は、すべてが同じ実施形態または例に関するとは限らない。さらに、特定の特徴、構造または特性は、１つまたは複数の実施形態または例において、任意の適切な組み合わせ、および／または部分的組み合わせで組み合わされ得る。特定の特徴、構造または特性は、説明される機能を提供する集積回路、電子回路、結合論理回路、または他の適切な構成要素に含まれ得る。加えて、本明細書と共に提供される図が当業者への説明を目的としていることと、図面が必ずしも一定の縮尺で描かれるわけではないこととが理解される。

電力変換装置の出力を調節するために、様々なやり方の制御が使用され得る。ＰＷＭピーク電流モード制御において、スイッチ内の電流が調節閾値に達するまで、スイッチがオンに留まる。調節閾値に達すると、制御装置は、スイッチング周期の残部にわたってスイッチをオフに切り替える。概して、制御装置は、スイッチのデューティ比を変更することにより、電力変換装置の出力を調節する。制御装置は、調節閾値の大きさを変更することにより、デューティ比を変更し得る。より大きな調節閾値は、スイッチにおける、より長いオン期間およびより大きなデューティ比に対応する。しかし、調節閾値は、個々のスイッチングサイクルにわたって全体的に固定されることが理解されなければならない。ＰＷＭピーク電流モード制御の場合、制御装置は、全体的に、電力変換装置の出力を表すアナログ信号を受信する。一例において、制御装置により受信された信号は、電力変換装置の検出された出力が所望の量からどれだけ遠く離れているかを伝達し得る。制御装置は、次に、受信されたアナログ信号に基づいて、スイッチのデューティ比を変更する。

制御の他のやり方は、スイッチングサイクルを有効化または無効化するオン／オフ制御として知られる。サイクルが有効化されたとき、スイッチが電流を流し得る一方で、無効化されたサイクル中は、スイッチが電流を流すことができない。制御装置は、有効化および無効化されたスイッチングサイクルのシーケンスを生成して、電力変換装置の出力を調節する。オン／オフ制御の場合、制御装置は、全体的に、電力変換装置の出力を表す論理信号を受信する。一例において、制御装置により受信された信号は、スイッチを有効化または無効化する一連の論理レベルパルスであり得る。他の一例において、制御装置により受信された信号は、スイッチを有効化または無効化するために使用されるデジタル信号であり得る。

一の種類のオン／オフ制御において、制御装置は、有効化されたサイクル中、固定のオン期間にわたってスイッチをオンに切り替える。電流制限されたオン／オフ制御と呼ばれる他の種類のオン／オフ制御において、制御装置は、有効化されたサイクル中、スイッチをオンに切り替え、スイッチ内の電流が電流制限閾値に達したら、スイッチをオフに切り替える。概して、電力変換装置の出力を表す論理状態の形態で有効化信号を使用することは、有効化信号が、出力を表すアナログ信号よりもノイズ耐性が高いものであり得るので、有益であり得る。しかし、サイクルの有効化および無効化に起因して、電力変換装置の効果的なスイッチング周波数は、可聴ノイズ範囲内に入り得る。加えて、オン／オフ制御を使用した電力変換装置の場合、二乗平均（ＲＭＳ：ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅｄ）された電流がより大きなものであり得るので、電力変換装置は、効率の低いものであり得る。

後述のように、本発明の教示に従った例は、可変電流制限閾値を使用して電流制限されたオン／オフ制御スキームを提供する。説明される例によると、制御装置は、電力変換装置の出力を表す有効化信号を受信する。有効化信号は、電力スイッチを有効化または無効化する一連の事象を含む。一例において、制御装置は、有効化信号の事象に応答して、電力スイッチをオンに切り替え、電力スイッチにおける電流が可変電流制限閾値に達したとき、電力スイッチをオフに切り替える。有効化信号の連続した事象間の期間に応答して、可変電流制限閾値が変化する。

さらに、可変電流制限閾値は、電力変換装置の出力に結合された負荷の範囲にわたる有効化信号の事象間の期間に応答して、変化し得る。一例において、可変電流制限閾値は、傾斜信号であり得、傾斜信号は、有効化信号の事象間の期間と共に、電力スイッチのスイッチングを制御する駆動信号を変調して、電力変換装置の出力を調節するために使用され得る。

一例において、可変電流制限閾値は、電力スイッチの各オン期間の終了時に、固定の期間にわたって、または、最大電流制限閾値に達するまで、上昇速度で上昇する。他の一例において、可変電流制限値は、電力スイッチのオン期間の終了に応答して、固定の上昇量で上昇する。次に、可変電流制限閾値は、電力スイッチにおける電流が電流制限閾値に達するまで、または、可変電流制限閾値が最小電流制限閾値に達するまで、低下速度で低下する。一例において、電流制限閾値は、可変速度で上昇し、固定の速度で低下する。従って、本発明の教示に従った例は、電力変換装置の出力を表す論理またはデジタル有効化信号の利点を維持しながら、効率が高められ得、可聴ノイズを生成する可能性を減らし得る。

さらに、本発明の一態様によると、可聴ノイズを下げるために役立つ周波数ジッタが可変電流に付加される。

説明のために、図１は、入力Ｖ_ＩＮ１０２、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４の一次巻線１０６、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４の二次巻線１０８、スイッチＳ１ １１０、入力戻り１１１、クランプ回路１１２、整流器Ｄ１ １１４、出力コンデンサＣ１ １１６、出力戻り１１７、負荷１１８、検出回路１２０、有効化回路１２２、および制御装置１２４を含む例示的な電力変換装置１００を示す。制御装置１２４は、駆動回路ブロック１２６と電流制限閾値生成器１２８とをさらに含む。一例において、有効化回路１２２と検出回路１２０とが、制御装置１２４内にさらに含まれ得る。図１は、出力電圧Ｖ_Ｏ１３０、出力電流Ｉ_Ｏ１３２、出力量Ｕ_Ｏ１３４、フィードバック信号Ｕ_ＦＢ１３６、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８、スイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０、電流検出信号１４２、駆動信号１４４、および電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８をさらに示す。図１に示される例示的なスイッチング電力変換装置１００は、フライバック構成で結合されるが、フライバック構成は、本発明の教示による利益を享受し得るスイッチング電力変換装置の一例にすぎない。スイッチング電力変換装置の他のよく知られたトポロジーおよび構成も本発明の教示による利益を享受し得ることが理解される。

示される例において、電力変換装置１００は、未調節入力Ｖ_ＩＮ１０２から負荷１１８に出力電力を提供する。一例において、入力Ｖ_ＩＮ１０２は、整流されてフィルタに通されたＡＣライン電圧である。他の一例において、入力電圧Ｖ_ＩＮ１０２は、ＤＣ入力電圧である。入力Ｖ_ＩＮ１０２は、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４に結合される。いくつかの例において、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４は、結合インダクタであり得る。他の例において、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４は、変圧器であり得る。図１に示す例において、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４は、一次巻線１０６と二次巻線１０８との２つの巻線を含む。Ｎ_ＰおよびＮ_Ｓは、それぞれ、一次巻線１０６および二次巻線１０８の巻き数である。図１に示す例において、一次巻線１０６は、入力巻線とみなされ得、二次巻線１０８は、出力巻線とみなされ得る。一次巻線１０６は、電力スイッチＳ１ １１０にさらに結合され、電力スイッチＳ１ １１０は、さらに、入力戻り１１１に結合される。加えて、クランプ回路１１２は、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４の一次巻線１０６をまたいで結合される。

エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４の二次巻線１０８は、整流器Ｄ１ １１４に結合される。図１に示される例において、整流器Ｄ１ １１４は、ダイオードとして例示され、二次巻線１０８は、ダイオードのアノードに結合される。いくつかの例において、整流器Ｄ１ １１４は、同期整流器として使用されるトランジスタであり得る。トランジスタが同期整流器として使用されるとき、（二次制御装置と呼ばれる）他の制御装置が、トランジスタのオン切り替えおよびオフ切り替えを制御するために使用され得る。例において、有効化回路１２２および／または検出回路１２０は、二次制御装置（図示せず）に含まれ得る。図示された例に示されるように、出力コンデンサＣ１ １１６および負荷１１８は、整流器Ｄ１ １１４に結合される。図１に示す例において、出力コンデンサＣ１ １１６と負荷１１８との両方が、ダイオードのカソードに結合される。出力は、負荷１１８に提供され、出力電圧Ｖ_Ｏ１３０と、出力電流Ｉ_Ｏ１３２と、その２つの組み合わせとのいずれかとして提供され得る。

電力変換装置１００は、出力量Ｕ_Ｏ１３４として例示される出力を調節する回路をさらに含む。検出回路１２０は、出力量Ｕ_Ｏ１３４を検出するように、および、出力量Ｕ_Ｏ１３４を表すフィードバック信号Ｕ_ＦＢ１３６を提供するように結合される。フィードバック信号Ｕ_ＦＢ１３６は、電圧信号または電流信号であり得る。一例において、検出回路１２０は、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４内に含まれる別の巻線から出力量を検出し得る。他の一例において、制御装置１２４と有効化回路１２２との間、または、有効化回路１２２と検出回路１２０との間に、ガルバニック直流絶縁（図示せず）が存在し得る。ガルバニック直流絶縁は、光結合器、コンデンサ、または磁気結合などのデバイスを使用することにより実装され得る。さらなる一例において、検出回路１２０は、分圧器を使用して、電力変換装置の出力１００からの出力量Ｕ_Ｏ１３４を検出し得る。概して、出力量Ｕ_Ｏ１３４は、出力電圧Ｖ_Ｏ１３０、出力電流Ｉ_Ｏ１３２、またはその２つの組み合わせである。

図示された例に示されるように、有効化回路１２２は、検出回路１２０に結合され、検出回路１２０から電力変換装置１００の出力を表すフィードバック信号Ｕ_ＦＢ１３６を受信する。有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８は、電圧信号または電流信号であり得る。一例において、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８は、さらに、電力変換装置１００の出力を表し、制御装置１２４に情報を提供して、電力スイッチＳ１ １１０を有効化または無効化する。さらに、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８は、電力スイッチＳ１ １１０が有効化（または、無効化）されることをもたらす１つまたは複数の有効化イベントを含み得る。例えば、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８内の有効化イベントが受信されたとき、電力スイッチＳ１ １１０が有効化され得る。一例において、有効化回路１２２は、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８を出力し、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８は、一例において、論理ハイセクションと論理ローセクションとの長さが変化する方形パルス波形である。他の一例において、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８は、論理またはデジタル信号であり得る。有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８内の有効化イベントは、電力スイッチＳ１ １１０を有効化（または無効化）するパルスまたはパルス列であり得る。他の一例において、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８内の有効化イベントは、１つの論理状態から、電力スイッチＳ１ １１０を有効化（または無効化）する他の論理状態への遷移であり得る。さらなる一例において、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８は、アナログ信号であり得、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８が閾値と交差することに伴って、有効化イベントが示され得る。

制御装置１２４は、有効化回路１２２に結合され、有効化回路１２２から有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８を受信する。制御装置１２４は、電流検出信号１４２を受信するための、および、電力スイッチＳ１ １１０に駆動信号１４４を提供するための端子をさらに含む。電流検出信号１４２は、電力スイッチＳ１ １１０におけるスイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０を表し得る。電流検出信号１４２は、電圧信号または電流信号であり得る。加えて、制御装置１２４は、様々なスイッチングパラメータを制御して、電力変換装置１００の入力から電力変換装置１００の出力へのエネルギーの伝達を制御するために、電力スイッチＳ１ １１０に駆動信号１４４を提供する。このようなパラメータの例は、スイッチング周波数、スイッチング周期、デューティサイクル、または電力スイッチＳ１ １１０のオン期間およびオフ期間のそれぞれを含み得る。

図１に示される例に図示されるように、制御装置１２４は、駆動回路１２６および電流制限閾値生成器１２８を含む。駆動回路１２６は、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８を受信するように結合される。一例において、駆動回路１２６は、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８に応答して、駆動信号１４４を出力する。いくつかの例において、駆動回路１２６は、電流検出信号１４２をさらに受信して、電流検出信号１４２にさらに応答して、駆動信号１４４を出力する。電流制限閾値生成器１２８は、駆動回路１２６から駆動信号１４４を受信するように結合され、さらに、駆動回路１２６に電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８を出力する。一例において、電流制限閾値生成器１２８は、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８の有効化イベント間の期間に応答して、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８を変化させるように結合される。一例において、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８は、傾斜信号であり得、傾斜信号は、有効化イベント間の期間にともなって、駆動信号１４４を変調して電力変換装置の出力を調節するために使用され得る。

例えば、一例において、電流制限閾値生成器１２８は、電力スイッチＳ１ １１０の各オン期間の終了後、固定の期間中、上昇速度で、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８を、電流制限閾値範囲内において、上昇させるように結合される。本例において、電力スイッチＳ１ １１０の各オン期間の終了後、固定の期間後、電流制限閾値生成器１２８は、電力スイッチＳ１ １１０を通る電流が電流制限閾値に達するまで、低下速度で、電流制限閾値範囲内において、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８を低下させるように結合される。一例において、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８は、電圧信号または電流信号であり得る。図示されるように、駆動回路１２６は、さらに、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８に応答して、駆動信号１４４を出力する。

図１に示す例において、入力電圧Ｖ_ＩＮ１０２は、入力戻り１１１に対して正であり、出力電圧Ｖ_Ｏ１３０は、出力戻り１１７に対して正である。図１に示される例において、入力戻り１１１は、出力戻り１１７からガルバニック直流絶縁される。言い換えると、入力戻り１１１と出力戻り１１７との間に印加されるＤＣ電圧は、実質的にゼロの電流を生成する。従って、一次巻線１０６に電気的に結合された回路は、二次巻線１０８に電気的に結合された回路からガルバニック直流絶縁される。例えば、ガルバニック直流絶縁は、制御装置１２４と有効化回路１２２との間、または、有効化回路１２２と検出回路１２０との間で光結合器、容量性結合器、または磁気結合器を使用することにより実装され得る。

一例において、図１に示す電力変換装置１００は、未調節入力Ｖ_ＩＮ１０２から負荷１１８に調節対象出力電力を提供する。電力変換装置１００は、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４を使用して、一次巻線１０６と二次巻線１０８との間でエネルギーを伝達する。クランプ回路１１２は、エネルギー伝達要素Ｔ１ １０４の一次巻線１０６に結合されて、電力スイッチＳ１ １１０における最大電圧を制限する。図１に示される例示的な電力変換装置１００において、クランプ回路１１２は、電力スイッチＳ１ １１０がオフに切り替えられた後、一次巻線１０６の漏れインダクタンスによりもたらされる電圧スパイクを制限する。電力スイッチＳ１ １１０は、制御装置１２４から受信された駆動信号１４４に応答して、開き、および閉じて、電力変換装置１００の入力から電力変換装置１００の出力へのエネルギーの伝達を制御する。概して、閉じたスイッチは電流を流し得、オンとみなされる一方で、開いたスイッチは電流を流すことができず、オフとみなされることが理解される。図１に示す例において、電力スイッチＳ１ １１０は、電力変換装置１００の指定された性能を満たすように、制御装置１２４に応答して、電流Ｉ_Ｄ１４０を制御する。いくつかの例において、電力スイッチＳ１ １１０は、トランジスタであり得、制御装置１２４は、集積回路および／またはディスクリート型電気的コンポーネントを含み得る。一例において、制御装置１２４および電力スイッチＳ１ １１０は、単一の集積回路内に一緒に含まれる。一例において、集積回路は、モノリシック集積回路である。他の一例において、集積回路は、ハイブリッド集積回路である。

電力スイッチＳ１ １１０の操作は、一次巻線１０６にかかる時間的に変化する電圧Ｖ_Ｐをさらに生成する。変圧器の動作により、二次巻線１０８にかかる、電圧Ｖ_Ｐの拡縮された複製が生成され、スケール因子は、二次巻線１０８の巻き数Ｎ_Ｓを、一次巻線１０６の巻き数Ｎ_Ｐで除算した比である。電力スイッチＳ１ １１０のスイッチングは、整流器Ｄ１ １１４においてパルス動作電流をさらに生成する。整流器Ｄ１ １１４における電流は、出力コンデンサＣ１ １１６によりフィルタ処理されて、負荷１１８において、実質的に一定の出力電圧Ｖ_Ｏ１３０、出力電流Ｉ_Ｏ１３２、またはその２つの組み合わせを生成する。

示される例において、検出回路１２０は、出力量Ｕ_Ｏ１３４を検出して、電力変換装置１００の出力を表すフィードバック信号Ｕ_ＦＢ１３６を有効化回路１２２に提供する。有効化回路１２２は、フィードバック信号Ｕ_ＦＢ１３６を受信して、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８を生成する。有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８は、電力変換装置１００の出力を表し、電力スイッチＳ１ １１０を有効化または無効化するために（有効化イベントを使用して）制御装置１２４に情報を提供する。さらに、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８の有効化イベント間の期間は、電力変換装置出力に応答する。例において、出力量Ｕ_Ｏ１３４またはフィードバック信号Ｕ_ＦＢ１３６が閾値未満に低下したとき、有効化イベントが生成され得る。一例において、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８は、電力スイッチＳ１ １１０を制御するために、有効化イベントとして（有効化信号が論理ハイ値まで上昇して論理ロー値まで低下する）パルスを使用し得る。

図１に示す例において、制御装置１２４は、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８を受信し、電力スイッチＳ１ １１０において検出されたスイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０を表す電流検出信号１４２をさらに受信する。スイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０は、例えば、ディスクリート型抵抗器にかかる電圧、または、トランジスタが導通しているときにトランジスタにかかる電圧などの様々な手法で検出され得る。制御装置１２４は、様々な入力に応答して、駆動信号１４４を出力して、電力スイッチＳ１ １１０を操作し、出力量Ｕ_Ｏ１３４を所望の値に実質的に調節する。検出回路１２０の使用にともなって、有効化回路１２２、および制御装置１２４、電力変換装置１００の出力が、本発明の教示に従った閉ループにおいて調節される。

図示された例に示されるように、制御装置１２４は、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８と電流検出信号１４２とを受信する駆動回路１２６をさらに含む。駆動回路１２６は、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８と電流検出信号１４２とに応答して、駆動信号１４４を出力して電力スイッチＳ１ １１０のスイッチングを制御し、電力変換装置１００の入力から電力変換装置１００の出力へのエネルギーの伝達を制御する。一例において、駆動回路１２６は、有効化イベントに応答して、電力スイッチＳ１ １１０をオンに切り替える。一例において、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８が論理ハイ値にパルス動作したときに、駆動回路１２６が電力スイッチＳ１ １１０をオンに切り替える。一例において、電流検出信号１４２により表されるスイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８に達したとき、駆動回路１２６は、電力スイッチＳ１ １１０をオフに切り替える。一例において、駆動信号１４４は、論理ハイセクションと論理ローセクションとの長さが変化する方形パルス波形である。駆動信号１４４は、電圧信号または電流信号であり得る。一例において、駆動信号１４４が論理ハイであるとき、電力スイッチＳ１ １１０がオンであり、駆動信号１４４が論理ローであるとき、電力スイッチＳ１ １１０がオフである。

図示された例に示されるように、駆動信号１４４は、さらに、電流制限閾値生成器１２８により受信されるように結合される。一例において、電流制限閾値生成器１２８は、駆動信号１４４に応答して、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８を生成する。さらに説明されるように、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８は、電力スイッチＳ１ １１０のオン期間の終了後、固定された期間にわたって、可変上昇速度で、電流制限閾値範囲内において上昇する。言い換えると、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８は、電力スイッチＳ１ １１０のオン期間の終了時に、電流制限閾値範囲内において、固定量ぶん可変速度で上昇する。従って、一例において電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８は、最大電流制限閾値を越えるほどには上昇しない。固定の期間後、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８は、固定の低下速度で、電流制限閾値範囲内において低下する。一例において、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８は、電流検出信号１４２により示されるスイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０が、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８に達するまで、または、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８が最小電流制限閾値に達するまで低下する。

上述のように、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８に応答して、駆動信号１４４が生成される。従って、一例において、電流制限閾値生成器１２８は、さらに、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８に応答して、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８を生成する。特に、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８は、電力変換装置１００の出力に結合された負荷の範囲にわたって、有効化信号Ｕ_ＥＮ１３８の有効化イベント間の期間に応答する。他の一例において、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}１４８は、傾斜信号であり得、傾斜信号は、有効化イベント間の期間にともなって、駆動信号１４４を変調して電力変換装置の出力を調節するために使用され得る。従って、本発明の教示に従った例は、電力変換装置１００の出力を表す論理またはデジタル有効化信号の利点を維持しながら、効率が高められ得、可聴ノイズを生成する可能性を減らし得る。

図２は、一例において、図１に示す制御装置１００であり得る例示的な制御装置２００を示す。以下で参照される同様に命名および番号付けされた要素は、上述のように結合され、機能を果たすことが理解されなければならない。上述のように、駆動回路２２６は、有効化信号Ｕ_ＥＮ２３８、電流検出信号２４２、および電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８を受信するように結合される。示される例において、駆動回路２２６は、ラッチ２６６を含むものとして示され、ラッチ２６６は、示される例において、比較器２６８によりリセットされるように結合される。本例において、ラッチ２６６は、そのＳ入力において有効化信号Ｕ_ＥＮ２３８を受信するように結合され、比較器の出力は、ラッチ２６６のＲ入力に結合される。駆動信号２４４は、ラッチ２６６から出力される。示されるように、駆動信号２４４は、ラッチ２６６のＱ出力から出力される。さらに説明されるように、有効化信号Ｕ_ＥＮ２３８が論理ハイである場合、ラッチ２６６のＱ出力は論理ハイである。一例において、有効化信号Ｕ_ＥＮ２３８は方形パルス波形であり、論理ハイ値に遷移して、論理ロー値まで急速に低下する。一例において、有効化信号Ｕ_ＥＮ２３８の論理ハイパルスの発生は、有効化イベントと呼ばれ得る。ラッチ２６６のＳ入力において有効化イベントが受信されたとき、駆動信号２４４が論理ハイ値に遷移する。ラッチ２６６のＲ入力において論理ハイ値が受信されたとき、駆動信号２４４が論理ロー値に遷移する。

図示された例に示されるように、比較器２６８は、電流検出信号２４２と電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８とを受信するように結合される。図２に示される例において、電流検出信号２４２は、比較器２６８の非反転入力において受信され、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８は、比較器２６８の反転入力において受信される。電流検出信号２４２が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８に達したとき、駆動信号２４４が論理ロー値に遷移する。上述のように、一例において電流検出信号２４２は、スイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０を表す。従って、電流検出信号２４２により表されたスイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８に達したとき、駆動信号２４４が論理ロー値に遷移する。一例において、駆動信号２４４は、論理ハイセクションと論理ローセクションとの長さが変化する方形パルス波形である。一例において、駆動信号２４４が論理ハイである期間の長さは、電力スイッチＳ１ １１０のオン期間（ｔ_ＯＮ）に対応し、駆動信号２４４が論理ローである期間の長さは、電力スイッチＳ１ １１０のオフ期間（ｔ_ＯＦＦ）に対応する。加えて、駆動信号２４４の立ち上がりエッジの間の期間の長さは、スイッチング周期Ｔ_Ｓと呼ばれ得る。

電流制限閾値生成器２２８は、駆動回路２２６から駆動信号２４４を受信するように結合される。図２に示される例において、単安定マルチバイブレーター２７０は、ラッチ２６６から駆動信号２４４を受信するように結合される。一例において、単安定マルチバイブレーター２７０は、駆動信号２４４のエッジに応答して、固定の期間をもつパルスを生成する（言い換えると、パルスは、固定された期間にわたって論理ハイである）一例において、単安定マルチバイブレーター２７０は、駆動信号２４４の立ち下がりエッジに応答して、固定の期間をもつパルスを生成する。言い換えると、単安定マルチバイブレーター２７０は、電力スイッチのオン期間（ｔ_ＯＮ）の終了時に、固定の期間をもつパルスを生成する。単安定マルチバイブレーター２７０の出力は、ワンショット信号２９０と呼ばれる。

スイッチＳ２ ２７４の一端部は、トランジスタＱ２ ２９７に結合され、スイッチＳ２ ２７４の他端部は、スイッチＳ３ ２７８の一端部に結合される。スイッチＳ３ ２７８の他端部は、トランジスタＱ４ ２９９に結合される。コンデンサＣ２ ２８０の一端部は、スイッチＳ２ ２７４とスイッチＳ３ ２７８との間のノードに結合される。図示されるように、コンデンサＣ２ ２８０にかかる電圧は、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８として電流制限閾値生成器２２８から出力される。

さらに、図２に、電圧電流（Ｖ−Ｉ）変換装置２８１とジッタ生成器２７９とが示される。一例において、ジッタ生成器は波形生成器であり、波形生成器の出力は、三角電圧波形またはのこぎり波形であり得る。他の例において、ジッタ生成器２７９は、任意の波形を出力し得る。本説明において後で説明されるように、一例において、電流制限閾値信号が変化する速度（電流制限閾値信号のプロットされた波形の傾き）は、ジッタ生成器による波形出力の傾きに比例する。

一例において、Ｖ−Ｉ変換装置２８１は、演算増幅器２７７、トランジスタＱ_Ｃ２７２、および抵抗器Ｒ_Ｃ２８５を含む。一例において、Ｖ−Ｉ変換装置２８１は、可変電流源とみなされ得る。

トランジスタＱ_Ｃ２７２の制御端子は、演算増幅器２７７の出力を受信するように結合される。図２に示されるように、トランジスタＱ_Ｃ２７２は、電流源として結合されるので、Ｖ−Ｉ変換装置２８１のＱ_Ｃ２７２を表すとき、電流源またはトランジスタという用語は相互に置き換えて使用され得る。一例において、演算増幅器２７７は、エラー増幅器として結合される。演算増幅器２７７の非反転入力端子は、ジッタ生成器２７９からジッタ信号２８３を受信するように結合される。演算増幅器２７７の反転入力端子とトランジスタＱ_Ｃ２７２とは、抵抗器Ｒ_Ｃ２８５の一端部に結合される。抵抗器の他端部Ｒ_Ｃ２８５は、入力戻り２１１に結合される。

ジッタ信号２８３は、電圧信号であり得る。ジッタ信号の電圧レベルが変化するとき、さらに、演算増幅器２７７の反転入力端子における電圧が変化し、このことが、トランジスタＱ_Ｃ２７２を通る電流を変化させ得る。

カレントミラーのトランジスタＱ１ ２９５の一端部が、Ｖ−Ｉ変換装置２８１の出力を受信するように結合される。

図２に示されるように、電流源２７６は、選択信号ＳＥＬＥＣＴ２９６を受信するように結合され得る。一例において、電流源２７６は、固定の電流源である。選択信号ＳＥＬＥＣＴ２９６は、電流源２７６のＩ_ＤＩＳの大きさを選択することに使用され得る。さらに説明されるように、電流源２７６のＩ_ＤＩＳの大きさは、コンデンサＣ２ ２８０の放電速度に影響する。従って、選択信号ＳＥＬＥＣＴ２９６は、本発明の教示に従って、電力変換装置の入力電圧Ｖ_ＩＮ１０２に応じて、電流源２７６のＩ_ＤＩＳの大きさを選択し得る。例えば、一例において、選択信号ＳＥＬＥＣＴ２９６は、本発明の教示に従って、Ｖ_ＩＮ１０２に対する第１の入力電圧値に対するＩ_ＤＩＳの第１の大きさを設定し得、選択信号ＳＥＬＥＣＴ２９６は、Ｖ_ＩＮ１０２に対する第２の入力電圧値に対するＩ_ＤＩＳの第２の大きさを設定し得る。言い換えると、一例において、本発明の教示に従って、図３に示されるように、入力電圧Ｖ_ＩＮに応じて、電流源２７６のための複数の異なるＩ_ＤＩＳの大きさが選択され得る。一例において、より低い入力電圧Ｖ_ＩＮ１０２は、Ｉ_ＤＩＳのより大きな大きさに対応し得る。他の一例において、電流源２７６に対するＩ_ＤＩＳの第１の大きさは、Ｖ_ＩＮ１０２の第１の範囲にわたって選択され得、電流源２７６に対するＩ_ＤＩＳの第２の大きさは、Ｖ_ＩＮ１０２の第２の範囲にわたって選択され得る。一例において、Ｖ_ＩＮ１０２と、電流源２７６に対するＩ_ＤＩＳの対応する大きさとのいくつかの範囲が存在し得る。一例におけるＶ_ＩＮ１０２の範囲は、日本および米国の場合における１００ＶＡＣ−１５％〜１１５ＶＡＣ＋１５％、ヨーロッパの場合における２３０ＶＡＣ＋／−１５％など、異なる地理的位置において動作するために必要なＡＣ電圧範囲に対応し得る。

ワンショット信号ＯＳ２９０が論理ハイ値に遷移したとき、充電信号ＣＨＧ２９２が論理ハイ値に遷移し、スイッチＳ２ ２７４が閉じる。加えて、放電信号ＤＩＳ２９４が論理ロー値に遷移し、スイッチＳ３ ２７８を開く。従って、コンデンサＣ２ ２８０は、電流Ｉ_Ｃを使用して電流源Ｑ_Ｃ２７２により充電される。一例において、可変電流源Ｑ_Ｃ２７２により提供される電流Ｉ_Ｃ（図示せず）の大きさとワンショット信号ＯＳ２９０が論理ハイである時間長（すなわち、固定の期間）とに比例する、可変速度でコンデンサＣ２ ２８０にかかる電圧（すなわち、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８）が上昇する量。特に、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８が上昇する量は、電流Ｉ_Ｃの大きさと固定の期間との乗算結果を、コンデンサＣ２ ２８０のキャパシタンスで除算したものに実質的に等しい。または、数学的に次のように表記される。

または、言い換えると、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８の上昇速度は、電流Ｉ_Ｃの大きさとコンデンサＣ２ ２８０のキャパシタンスとに比例する。

ワンショット信号ＯＳ２９０が論理ロー値に遷移した場合、または、コンデンサＣ２ ２８０にかかる電圧（すなわち、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８）が最大電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＡＸ}２５６に達した場合、充電信号ＣＨＧ２９２は論理ローに遷移する。充電信号ＣＨＧ２９２が論理ロー値であるとき、スイッチＳ２ ２７４が開き、コンデンサＣ２ ２８０は、もはや電流源Ｑ_Ｃ２７２により充電されない。

インバーター２８９から出力された反転されたワンショット信号が論理ハイ値に遷移したとき、放電信号ＤＩＳ２９４が論理ハイ値に遷移し、スイッチＳ３ ２７８を閉じる。従って、コンデンサＣ２ ２８０は、電流Ｉ_ＤＩＳを使用して電流源２７６により放電される。一例において、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８の低下速度は、固定の速度であり、電流Ｉ_ＤＩＳの大きさとコンデンサＣ２ ２８０のキャパシタンスとに比例する。一例において、上昇速度の大きさは、低下速度の大きさより大きい。

インバーター２８９から出力された反転されたワンショット信号が論理ロー値に遷移した場合、または、コンデンサＣ２ ２８０にかかる電圧（すなわち、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}２４８）が最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}２５８に達した場合、放電信号ＤＩＳ２９４が論理ローに遷移する。放電信号ＤＩＳ２９４が論理ロー値であるとき、スイッチＳ３ ２７８が開き、コンデンサＣ２ ２８０はもはや電流源２７６により放電されない。

図３は、本発明の教示に従った、図２に示される信号の様々な例示的な波形を描いたタイミング図である。特に、タイミング図３００は、３つの電流制限閾値信号すなわちＵ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８、Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３５０、およびＵ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３５２が存在する一例を示す。図示された例に示されるように、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８、Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３５０、およびＵ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３５２は、本発明の教示に従って、可変速度で上昇し、固定の速度で低下する。

（有効化信号Ｕ_ＥＮ３３８のパルスにより示されるように）有効化イベントが受信され、駆動信号３４４が論理ハイ値に遷移し、電力スイッチＳ１ １１０がオンに切り替えられる。電流検出信号３４２により表されたスイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８に達したとき、駆動信号３４４が論理ロー値に遷移し、電力スイッチＳ１ １１０がオフに切り替えられる。オン期間の終了時に、充電信号ＣＨＧ３９２が論理ハイ値に遷移し、放電信号ＤＩＳ３９４が論理ロー値に遷移する。スイッチＳ２ ２７４が閉じ、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８が上昇する。上述のように、充電信号ＣＨＧ３９２が論理ハイである期間の長さは、固定の期間と呼ばれ得る。

しかし、固定の期間の終了前に電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８が最大電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＡＸ}２５６に近づいたとき、トランジスタＱ１ ２９５とトランジスタＱ２ ２９７とにより形成されたカレントミラーは、トランジスタＱ_Ｃ２７２により提供される電流Ｉ_Ｃをミラーすることがもはや可能ではなく、コンデンサＣ２ ２８０を充電するために、より少ない電流を提供する。従って、最大電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＡＸ}３５６により近い電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８の湾曲した特性により示されるように電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８の上昇速度が低下する。湾曲した特性の形状は、トランジスタＱ１ ２９５およびトランジスタＱ２ ２９７のチャネル幅およびチャネル長の間の比により部分的に決定され得る。電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８が最大電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＡＸ}３５６に達すると、トランジスタＱ１ ２９５とトランジスタＱ２ ２９７とにより形成されたカレントミラーが実質的に電流を提供せず、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８が最大電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＡＸ}３５６において実質的にクランプされる。

固定のオン期間の終了時に、放電信号ＤＩＳ３９４が論理ハイ値に遷移し、スイッチＳ３ ２７８が閉じ、電流制限閾値範囲ＩＬＩＭ＿ＴＨ ＲＡＮＧＥ３６５内で電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８が低下し始める。しかし、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８が最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}３５８に近づくとき、トランジスタＱ３ ２９８とトランジスタＱ４ ２９９とにより形成されたカレントミラーは、電流源２７６により提供される電流Ｉ_ＤＩＳをミラーすることがもはや可能ではなく、コンデンサＣ２ ２８０を放電するためにより少ない電流を提供する。従って、最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}３５８により近い電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８の湾曲した特性により示されるように、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８の低下速度の大きさが低下する。湾曲した特性の形状は、トランジスタＱ３ ２９８およびトランジスタＱ４ ２９９のチャネル幅およびチャネル長の間の比により部分的に決定され得る。電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８が最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}３５８に達すると、トランジスタＱ３ ２９８とトランジスタＱ４ ２９９とにより形成されたカレントミラーが実質的に電流を提供せず、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３４８が最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}３５８において実質的にクランプされる。

本発明の教示によると、ジッタ信号２８３を付加または導入することにより、電流制限閾値信号の傾きが変化され得る。ジッタの付加は、図３に示されるように、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３５０またはＵ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}３５２をもたらし得る。言い換えると、ジッタ信号の付加は、コンデンサＣ２ ２８０が充電される速度を変化させる。一例において、コンデンサＣ２ ２８０の放電速度は、電流制限閾値プロットのいずれに対しても実質的に同じである。

図４を参照すると、本発明の教示に従った、図２に示す制御装置２００の信号の様々な例示的な波形を示すタイミング図４００が示される。以下で参照される同様に命名および番号付けされた要素は、上述のように結合され、機能を果たすことが理解されなければならない。図４に示される例において、電流制限閾値範囲ＩＬＩＭ＿ＴＨ４６５は、電流制限閾値生成器２２８が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２、Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４５、またはＵ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６を変化させ得る、最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}４５８から最大電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＡＸ}４５６の間の値の範囲である。一例において電流制限閾値範囲ＩＬＩＭ＿ＴＨ４６５の全体が、１００％Ｉ_ＬＩＭ４６４により示され得る。

タイミング図４００において説明される波形は、一例において、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２、Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４５、またはＵ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６が様々な傾きをもつことを示す。ワンショット信号ＯＳ４９０が論理ハイである各固定の期間にわたって、電流制限閾値信号の上昇する傾きが異なり得る。

説明のために、スイッチング周期Ｔ_１中、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２が（Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２の上昇する傾きに比例した）第１の速度で上昇する。（論理ハイ値に遷移する有効化信号Ｕ_ＥＮ４３８により示されるように）ラッチ２６６により有効化イベントが受信され、駆動信号４４４が論理ハイ値に遷移し、従って、このことが、電力スイッチＳ１ １１０をオンに切り替える。（スイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０を表す）電流検出信号４４３が、ゼロから上昇し始める。スイッチ電流Ｉ_Ｄ１４０および電流検出信号４４３が上昇する速度は、電力変換装置の入力電圧Ｖ_ＩＮに比例する。電流検出信号４４３が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２に達したとき、比較器２６８の出力が論理ハイ値に遷移することにより、ラッチ２６６をリセットし、駆動信号４４４が論理ロー値に遷移することをもたらし、電力スイッチＳ１ １１０がオフに切り替えられる。示されるように、駆動信号４４４が論理ハイである期間は、電力スイッチＳ１ １１０のオン期間（ｔ_ＯＮ）と呼ばれ、駆動信号４４４が論理ローである期間は、電力スイッチＳ１ １１０のオフ期間（ｔ_ＯＦＦ）と呼ばれ得る。電力スイッチがオフに切り替えられると、電流検出信号４４３がゼロまで落ちる。

スイッチング周期Ｔ_１中における駆動信号４４４の立ち下がりエッジにおいて、固定された期間にわたってワンショット信号ＯＳ４９０が論理ハイ値に遷移する。スイッチング周期Ｔ_１中、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２の値は、固定の期間の全体にわたって最大電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＡＸ}４５６未満である。従って、ワンショット信号ＯＳ４９０が論理ハイである限り、比較器２６８の出力が論理ローであり、充電信号ＣＨＧ２９２が論理ハイである。スイッチＳ２ ２７４が閉じ、コンデンサＣ２ ２８０が電流源Ｑ_Ｃ２７２により充電される。その結果、充電信号ＣＨＧ２９２が論理ハイであるである限り、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２が上昇する。

図示されるように、電力スイッチのオン期間ｔ_ＯＮの終了後、固定の期間中、上昇した速度で、電流制限閾値範囲４６５内で電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２が上昇する。図２を再度参照すると、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２の上昇速度は、電流源Ｑ_Ｃ２７２により提供される電流Ｉ_ＣとコンデンサＣ２ ２８０のキャパシタンスとに実質的に比例する。特に、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２が上昇し得る最大量は、電流Ｉ_Ｃの大きさと固定の期間との乗算結果をコンデンサＣ２ ２８０のキャパシタンスで除算したものに実質的に等しい。図示された例に示されるように、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２が上昇し得る最大量は、電流制限閾値範囲４６５未満である。

固定の期間の終了時にワンショット信号ＯＳ４９０が論理ロー値に遷移するときに、反転されたワンショット信号

４９１が論理ハイ値に遷移する。電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２の値が最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}４５８より大きい限り、比較器２６８の出力が論理ローである。図示されるように、電流検出信号４４３が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２に達するまで、低下速度で、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２が低下する。図２を再度参照すると、低下した速度は、電流源２７６により提供される電流Ｉ_ＤＩＳとコンデンサＣ２ ２８０のキャパシタンスとに実質的に比例する。

スイッチング周期Ｔ_２の開始時、低下速度で、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２が依然として低下している。（スイッチング周期Ｔ_２の開始時に論理ハイ値に遷移する有効化信号Ｕ_ＥＮ４３８により示されるように）他の有効化イベントが受信され、このことが、ラッチ２６６をセットし、駆動信号４４４が論理ハイ値に遷移することをもたらし、このことが、電力スイッチＳ１ １１０をオンに切り替える。（依然として低下している）電流検出信号４４３が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２に達したとき、比較器２６８の出力が論理ハイ値に遷移し、このことが、ラッチ２６６をリセットし、駆動信号４４４が論理ロー値に遷移することをもたらし、このことが、電力スイッチＳ１ １１０をオフに切り替える。

図４に示される例をさらに参照すると、スイッチング周期Ｔ_２中、オン期間ｔ_ＯＮの終了時に、ワンショット信号ＯＳ４９０が論理ハイ値に遷移する。説明のために、スイッチング周期Ｔ_２中、（Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４５の上昇する傾きに比例した）第２の速度で、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４５が上昇する。スイッチング周期Ｔ_１と同様に、スイッチング周期Ｔ_２中、ワンショット信号ＯＳ４９０が論理ハイである固定の期間の全体にわたって、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４５の値が最大電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＡＸ}４５６未満である。

従って、充電信号ＣＨＧ４９２は、固定の期間の全体にわたって論理ハイであり、固定の期間後、ワンショット信号ＯＳ４９０が論理ロー値に遷移したとき、論理ロー値に遷移する。または、言い換えると、充電信号ＣＨＧ４９２は、ワンショット信号ＯＳ４９０に実質的に追従する。固定の期間の終了時（すなわち、ワンショット信号ＯＳ４９０がすでに論理ロー値に遷移しており、反転されたワンショット信号

４９１がすでに論理ハイ値に遷移しているとき）に、最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}４５８または電流検出信号４４３が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４２に達するまで、低下速度で電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４５が低下する。

図示された例に示されるように、スイッチング周期Ｔ_３の開始時に他の有効化イベントが受信され、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４５は低下した速度で依然として低下している。スイッチング周期Ｔ_３は、スイッチング周期Ｔ_２と同様である。しかし、スイッチング周期Ｔ_３中、（線の上昇する傾きに比例した）第２の速度Ｒ１で、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６が上昇する。固定の期間の終了時に、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６が低下し始める。

スイッチング周期Ｔ_４（図示せず）の開始であり得る時間ｔ_Ｘ１ ４４７において、他の有効化イベントが受信され、示されるように、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６が低下速度で依然として低下している。駆動信号４４４が論理ハイ値に遷移し、電力スイッチがオンに切り替えられる。電流検出信号４４３が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６に達したとき、比較器２６８の出力が論理ハイ値に遷移し、駆動信号４４４が論理ロー値に遷移し、電力スイッチがオフに切り替えられる。

時間ｔ_Ｘ２ ４４９において、ワンショット信号ＯＳ４９０が論理ハイ値に遷移する。スイッチング周期Ｔ_４中、オン期間ｔ_ＯＮの終了時（図示せず；瞬間ｔ_Ｘ２ ４４９により示される）に、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６の値は最大電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＡＸ}４５６未満である。従って、比較器２６８の出力が論理ローであり、充電信号ＣＨＧ４９２が論理ハイである。スイッチＳ２ ２７４がオンに切り替わり、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６が上昇し始める。

固定の期間の終了時に、反転されたワンショット信号

４９１が論理ハイ値に遷移する。電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６の値が最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}４５８より大きいので、比較器２６８の出力が論理ローである。その結果、電流検出信号４４３が電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６に達するまで、または、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６が最小電流制限閾値Ｕ_{ＴＨ＿ＭＩＮ}４５８に達するまで、放電信号ＤＩＳ４９４が論理ハイであり、スイッチＳ３ ２７８が閉じ、電流制限閾値信号Ｕ_{ＩＬＩＭ＿ＴＨ}４４６が低下する。

本発明に関して示される例についての上述の説明は、要約で説明される事項を含め、網羅的であることも、開示される形態そのものへの限定であることも意図されない。本発明の特定の実施形態および例が、本明細書において例示を目的として説明されるが、本発明のより広い趣旨および範囲から逸脱することなく様々な同等な変更が可能である。実際、具体的で例示的な電圧、電流、周波数、出力範囲値、時間などが説明のために提示されることと、本発明の教示に従った他の実施形態および例において他の値も使用し得ることとが理解される。

Claims (21)

1. 電力変換装置入力から電力変換装置出力へのエネルギーの伝達を制御する電力スイッチのスイッチングを制御する駆動信号を生成するように結合された駆動回路と、
   前記電力変換装置出力に応答して、有効化イベントを含む有効化信号を受信するための入力であって、
   前記駆動回路が、前記有効化イベントに応答して、前記電力スイッチをオンに切り替えるように、および、電力スイッチ電流が電流制限閾値に達したことに応答して、前記電力スイッチをオフに切り替えるように結合された、
   前記入力と、
   前記駆動回路から前記駆動信号を受信するように、および、前記有効化信号の前記有効化イベントに応答して、可変速度で前記電流制限閾値を変化させるように結合された電流制限閾値生成器と、
   を備える、電力変換装置において使用される制御装置。
2. 前記電流制限閾値が、可変速度で上昇し、固定の速度で低下する、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記有効化信号の連続した前記有効化イベント間の期間が、前記電力変換装置出力に応答する、
   請求項１に記載の制御装置。
4. 前記有効化イベントが、前記有効化信号における１つの論理状態から他の論理状態への遷移を含む、
   請求項１に記載の制御装置。
5. 前記電流制限閾値生成器が、前記電力変換装置出力に結合された出力負荷の範囲にわたって、前記有効化信号の連続した前記有効化イベント間の期間に応答して、前記電流制限閾値を変化させるように結合された、
   請求項１に記載の制御装置。
6. 前記電流制限閾値生成器が、前記電力スイッチの各オン期間の終了に応答して、可変速度で前記電流制限閾値を上昇させるように結合された、
   請求項１に記載の制御装置。
7. 前記電流制限閾値生成器が、前記電力スイッチの各オン期間の終了に応答して、固定の期間中、連続的な手法で前記電流制限閾値の速度を電流制限閾値範囲内において上昇させるように結合された、
   請求項１に記載の制御装置。
8. 前記電流制限閾値生成器が、ジッタ生成器を備える、
   請求項１に記載の制御装置。
9. 前記ジッタ生成器が、前記電流制限閾値範囲内において可変速度で前記電流制限閾値を上昇させるように結合された、
   請求項８に記載の制御装置。
10. 前記電流制限閾値生成器が、ワンショットパルスを生成して固定の期間を決定するように結合された単安定マルチバイブレーターを含み、
    前記単安定マルチバイブレーターが、前記駆動信号を受信して、前記電力スイッチの各オン期間の終了に応答して、前記ワンショットパルスを生成するように結合された、
    請求項１に記載の制御装置。
11. 電力変換装置入力から電力変換装置出力へのエネルギーの伝達を制御する電力スイッチのスイッチングを制御する駆動信号を生成するように結合された駆動回路と、
    前記電力変換装置出力に応答して、有効化イベントを含む有効化信号を受信するための入力であって、
    前記駆動回路が、前記有効化イベントに応答して、前記電力スイッチをオンに切り替えるように結合され、
    前記駆動回路が、電力スイッチ電流が電流制限閾値に達したことに応答して、前記電力スイッチをオフに切り替えるように結合された、
    前記入力と、
    前記駆動回路から前記駆動信号を受信して前記電流制限閾値を生成するように結合された電流制限閾値生成器であって、
    前記電流制限閾値生成器が、前記電力スイッチの各オン期間の終了後、固定の期間中、可変速度で電流制限閾値範囲内において前記電流制限閾値を上昇させるように結合され、
    前記電流制限閾値生成器が、前記固定の期間後、前記電力スイッチ電流が前記電流制限閾値に達するまで、固定の低下速度で前記電流制限閾値範囲内において前記電流制限閾値を低下させるように結合された、
    前記電流制限閾値生成器と、
    を備える、電力変換装置において使用される制御装置。
12. 前記駆動回路が、前記駆動信号を生成するように結合された、および、前記有効化イベントに応答して、セットされるように結合された、ラッチを含み、
    前記駆動回路が、前記電力スイッチ電流を表す電流検出信号と前記電流制限閾値との比較に応答して、前記ラッチをリセットするように結合された可変電流源をさらに含む、
    請求項１１に記載の制御装置。
13. 前記電流制限閾値生成器が、ワンショットパルスを生成して前記固定の期間を決定するように結合された単安定マルチバイブレーターを含み、
    前記単安定マルチバイブレーターが、前記駆動信号を受信し、前記電力スイッチの各前記オン期間の前記終了に応答して、前記ワンショットパルスを生成するように結合された、
    請求項１１に記載の制御装置。
14. 前記電流制限閾値生成器が、前記電流制限閾値を生成するように結合されたコンデンサを含み、
    前記電流制限閾値が前記電流制限閾値範囲内である場合、前記コンデンサが、前記固定の期間中、第１の電流源により充電されるように結合され、
    前記電流制限閾値が前記電流制限閾値範囲内である場合、前記コンデンサが、前記固定の期間後、第２の電流源により放電されるように結合される、
    請求項１１に記載の制御装置。
15. 前記第２の電流源が、前記電力変換装置入力に結合された入力電圧に応答するように結合された、
    請求項１４に記載の制御装置。
16. 前記第２の電流源が、前記入力電圧の第１の値に応答して、第１の速度で前記コンデンサを放電するように結合され、
    前記第２の電流源が、前記入力電圧の第２の値に応答して、第２の速度で前記コンデンサを放電するように結合された、
    請求項１４に記載の制御装置。
17. 前記第１の電流源が、前記コンデンサと最大電流制限閾値基準電圧との間に結合された第１のカレントミラーを含み、
    前記第２の電流源が、前記コンデンサと最小電流制限閾値基準電圧との間に結合された第２のカレントミラーを含む、
    請求項１４に記載の制御装置。
18. 前記第１のカレントミラーが、前記コンデンサと前記最大電流制限閾値基準電圧との間に結合されたｐ型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含み、
    前記第２のカレントミラーが、前記コンデンサと前記最小電流制限閾値基準電圧との間に結合されたｎ型ＭＯＳＦＥＴを含む、
    請求項１４に記載の制御装置。
19. 第１のミラーソースが、トランジスタを介して可変電流を受信するように結合された、
    請求項１４に記載の制御装置。
20. 前記トランジスタの制御端子が、ジッタ生成器によるジッタ信号に応答して、変化するように結合された、
    請求項１９に記載の制御装置。
21. 上昇速度の大きさが、前記低下速度の大きさより実質的に大きい、
    請求項１４に記載の制御装置。

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