ハイブリッド・スイッチド・キャパシタ(HSC) - 中間バスコンバータ

LLCのような共振コンバータでは、ソフトスイッチングを行うのにスイッチング周波数をLC共振に近づける必要があります。さらに、全エネルギーがトランスを介して伝達されるため、全体の損失が増加します。コンポーネントのミスマッチによって効率が大きく変化するコンバータのトポロジーは、補正を加えないことには大量生産に適しません。こうした問題を克服するため、インフィニオンはHSCトポロジー二相共振コンバータに基づく新しいアプローチを提案しています。図に示すように、HSCは6個のMOSFETを2つのレッグに分割し、2個のフライングコンデンサとマルチタップオートトランスフォーマー(MTA)と呼ばれる磁気デバイスを介して接続することで形成されています。MTAは、同じ磁気コアを共有して直列に接続された4つの巻線で形成されています。MTAの着磁インダクタンスでZVS動作させることで高周波動作を可能にしています。

HSCは、N1とN2の間のターン比に依存する無制御電圧レールを提供します。トポロジーは、2つの対称PWMによって駆動されます。H（Q1、Q3、Q5はON、Q2、Q4、Q6はOFF）とL（Q1、Q3、Q5はOFF、Q2、Q4、Q6はON）の2つの対称PWMで駆動されます。状態間にデッドタイムを導入することで、負荷に依存しないZVS動作が可能になります。HSC は、ZVS の動作に影響を与えることなく、共振周波数の上下で動作することができます。したがって、コンポーネントの公差に関係なく、システム全体の性能を高いレベルで維持することができます。HSC の高効率と高電力密度を実現するための重要な要因の 1 つは、より優れた FOM (Figure of Merits) を持つ低電圧定格 MOSFET を使用することです。たとえば、48Vレールで動作する8:1構成では、Q3とQ6に25V定格のMOSFETを使用することができます。