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公開番号2025100351
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2024189561
出願日2024-10-29
発明の名称AC-DC電力コンバータ
出願人アクシスアーベー
代理人園田・小林弁理士法人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250626BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ACリップルの低減または除去に関する。
【解決手段】AC-DC電力コンバータ(100)は、整流回路(101)と、力率補正ブーストコンバータ回路(103)と、スイッチモード電源出力段(105)と、バックおよび/またはブーストコンバータ(107)と、を備える。バックおよび/またはブーストコンバータ(107)は、第1の電圧入力端子(108)が、第1のブーストされたDC電圧(104)に、または変換器(106)の2次側に接続され、第2の入力電圧端子(109)が第2のDC電圧(111)に接続され、第2のDC電圧(111)が、あらかじめ定義された電圧範囲内で第1の電圧入力端子(108)上の電圧よりも高く、バックおよび/またはブーストコンバータ(107)が、ACリップルが低減または除去された出力DC電圧(122)を生成するためにパルス幅変調を使用して動作される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力ＡＣ電圧を整流されたＡＣ電圧にコンバートするように構成された整流回路と、
前記整流されたＡＣ電圧を第１のブーストされたＤＣ電圧にコンバートするように構成された力率補正ブーストコンバータ回路であって、前記第１のブーストされたＤＣ電圧がＡＣリップルを備える、力率補正ブーストコンバータ回路と、
変換器を備えるスイッチモード電源出力段と、
２つの入力電圧端子を有するバックおよび／またはブーストコンバータであって、
第１の電圧入力端子が、前記第１のブーストされたＤＣ電圧に接続され、
第２の入力電圧端子が第２のＤＣ電圧に接続され、前記第２のＤＣ電圧が、あらかじめ定義された電圧範囲内で前記第１の電圧入力端子上の電圧よりも高く、前記バックおよび／またはブーストコンバータが、ＡＣリップルが低減または除去された出力ＤＣ電圧を生成するために、パルス幅変調を使用して動作されるように構成され、前記出力ＤＣ電圧が、前記スイッチモード電源出力段にフォワーディングされる、
バックおよび／またはブーストコンバータと
を備える、ＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第２の入力電圧端子が、前記第２のＤＣ電圧を前記バックおよび／またはブーストコンバータに提供するために前記変換器中のノードまたは接続ポイントに接続される、請求項１に記載のＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
【請求項３】
前記スイッチモード電源出力段が、前記変換器の１次側における電流の流れを制御するための１つまたは複数のアクティブに制御されるスイッチング要素を備え、好ましくは、前記１つまたは複数のアクティブに制御されるスイッチング要素が、パルス幅変調または固定デューティサイクルによって制御される、請求項１に記載のＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
【請求項４】
前記変換器の２次側に接続された出力整流回路をさらに備える、請求項１に記載のＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
【請求項５】
前記第２の入力電圧端子が、前記力率補正ブーストコンバータ回路中のノードまたは接続ポイントに接続される、請求項１に記載のＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
【請求項６】
パルス幅変調を前記バックおよび／またはブーストコンバータに適用するように構成された制御回路をさらに備え、前記制御回路が、前記出力ＤＣ電圧を検知し、所望の出力ＤＣ電圧を提供するように前記バックおよび／またはブーストコンバータを連続的に調節する、請求項１に記載のＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
【請求項７】
前記バックおよび／またはブーストコンバータが、第１のスイッチと、第２のスイッチと、インダクタと、平滑キャパシタとを備えるバックコンバータ、または第１のスイッチと、第２のスイッチと、インダクタと、平滑キャパシタとを備えるブーストコンバータである、請求項１に記載のＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
【請求項８】
前記第１のスイッチが、前記第１の電圧入力端子と共通ノードとの間に接続され、前記第２のスイッチが、前記第２の入力電圧端子と前記共通ノードとの間に接続され、前記インダクタが、前記共通ノードと前記出力ＤＣ電圧との間に接続され、前記平滑キャパシタが、前記出力ＤＣ電圧と、前記第１の電圧入力端子および前記第２の入力電圧端子あるいは基準または０Ｖ端子のうちの１つとの間に接続される、請求項７に記載のＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
【請求項９】
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを交互にオンおよびオフにするように構成された制御回路をさらに備える、請求項７に記載のＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
【請求項１０】
前記入力ＡＣ電圧が、５０～６０Ｈｚの範囲内の周波数を有する１００～２４０Ｖの範囲内にあり、前記第１のブーストされたＤＣ電圧における前記ＡＣリップルが、１００～１２０Ｈｚの範囲内の周波数を有する低周波ＡＣリップルである、請求項１に記載のＡＣ－ＤＣ電力コンバータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＡＣリップルの低減または除去に関する改善を伴うＡＣ－ＤＣ電力コンバータに関する。本開示は、さらに、入力ＡＣ電圧を出力ＤＣ電圧にコンバートする方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＡＣ－ＤＣ電力コンバータは、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換するデバイスである。ＡＣ－ＤＣ電力コンバータは、多くの電子デバイスの動作にとって重要である。ＡＣ－ＤＣ電力コンバータは、たとえば、整流器、スイッチモード電源、および電圧を昇圧または降圧するための変換器を伴う段を伴い得る。
【０００３】
ＡＣ－ＤＣ電力コンバータは、一般に、入って来る元のＡＣ電圧の負の半サイクルを除去するための第１の整流段を伴い得る。整流段の後の電圧は、したがって、一般に、ＡＣ波形の負の１／２が正の１／２にコンバートされた電圧であり得る。５０Ｈｚの本線電圧の場合、整流された電圧は、したがって、一般に、約１００Ｈｚの周波数を有するが、正電圧のみを有することになる。
【０００４】
整流された電圧は、次いで、たとえば、ブーストコンバータまたは他のタイプのスイッチモード電源を使用して、さらにコンバートされ得る。そのようなさらなるコンバージョンの得られたＤＣ電圧は、依然として、元のＡＣ電圧によって引き起こされるその大きさにおける何らかのリップルまたは変動を有することになる。コンバートされたＤＣ電圧上のそのようなリップルを低減または除去することは、コンバートされたＤＣ電圧によって電力供給される電子デバイスの安定性および信頼性を確実にするために必須である。
【０００５】
リップルを低減するために、負荷側は、電圧変動を平滑化するために使用され得る、フィルタ、たとえば、キャパシタベースのフィルタを伴い得る。キャパシタのキャパシタンス値が大きいほど、それは、リップルをより良くフィルタで除去することができる。しかしながら、リップルを低減するためのフィルタ処理は、電力コンバータにおけるかなりの効率損失を生じることがある。それの結果は、エネルギーが失われることだけでなく、失われたエネルギーが熱にコンバートされることでもあり、これは、コンバータまたは他の構成要素に負の影響を及ぼし得る。したがって、ＤＣ電圧上のリップルによって引き起こされる電力コンバータにおける損失を低減することが可能であることは、有益である。
【０００６】
特開２０００１２５５４７は、ＤＣコンバータの整流平滑化回路からのＤＣ電圧におけるリップル成分を低減するための回路を開示している。第２の整流平滑化回路から出力されるＤＣ電圧中に含まれているリップル電圧の位相と反対の位相のリップル電圧を含んでいるＤＣ電圧が、キャパシタを介してチョッパー回路から出力され、そのＤＣ電圧は、キャパシタを介して第１の整流平滑化回路から出力されるＤＣ電圧に追加される。
【０００７】
米国特許出願第２０２２／４１８０７０（Ａ１）号は、ディスプレイ装置において発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路、フィルタ回路、およびフィードバック回路と接続された電源回路を有する装置を開示している。電源回路は、固定電圧電源要素と可変電圧電源要素とを含む。トポロジーは、１つまたは複数のバック回路を含む。
【０００８】
ＣＮ１１１９０１９３２Ａも、ディスプレイ装置において発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路、フィルタ回路、およびフィードバック回路と接続された電源回路を開示している。電源回路は、固定電圧電源要素と可変電圧電源要素とを含む。トポロジーは、１つまたは複数のバック回路を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０００１２５５４７
米国特許出願第２０２２／４１８０７０（Ａ１）号
ＣＮ１１１９０１９３２Ａ
【発明の概要】
【００１０】
本開示は、ＤＣ電圧上のリップルの改善された組み込まれた低減または除去を伴うＡＣ－ＤＣ電力コンバータに関する。
（【００１１】以降は省略されています）

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