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特表2024-529449基板埋め込み巻線を伴うインダクタを有するＬＣフィルタを用いた電力変換のためのシステム及び方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-06

(54)【発明の名称】基板埋め込み巻線を伴うインダクタを有するＬＣフィルタを用いた電力変換のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

H02M 7/48 20070101AFI20240730BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H02M7/48 E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024504947

(86)(22)【出願日】2022-07-27

(85)【翻訳文提出日】2024-03-25

(86)【国際出願番号】 US2022038559

(87)【国際公開番号】W WO2023009651

(87)【国際公開日】2023-02-02

(31)【優先権主張番号】63/226,059

(32)【優先日】2021-07-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/226,136

(32)【優先日】2021-07-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/345,896

(32)【優先日】2022-05-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/270,311

(32)【優先日】2021-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/351,768

(32)【優先日】2022-06-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/242,840

(32)【優先日】2021-09-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/319,122

(32)【優先日】2022-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508344512

【氏名又は名称】ザトラスティーズオブコロンビアユニバーシティインザシティオブニューヨーク

【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥＴＲＵＳＴＥＥＳＯＦＣＯＬＵＭＢＩＡＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＩＮＴＨＥＣＩＴＹＯＦＮＥＷＹＯＲＫ

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田康弘

(72)【発明者】

【氏名】プレインドルマティアス

(72)【発明者】

【氏名】ジョウリーウェイ

(72)【発明者】

【氏名】エウルウィリアム－マイケル

(72)【発明者】

【氏名】ジャーネスマシュー

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770BA02

5H770BA11

5H770CA01

5H770CA02

5H770CA06

5H770CA10

5H770DA03

5H770DA41

5H770EA01

5H770EA30

5H770HA02W

5H770HA02Y

5H770HA03W

5H770HA03Y

5H770JA10X

5H770JA17Y

5H770KA01Y

5H770LB02

5H770QA25

(57)【要約】

インダクタ及びコンデンサを含むフィルタを備える非絶縁電力コンバータシステムを含む実装形態が開示される。フィルタのインダクタは、コア部分と巻線部分とを有する。コア部分は、異なる形状のコア構造を含むことができる。巻線部分は、プリント回路基板内に埋め込まれる巻線を含む。プリント回路基板巻線はリッツ線を含むことができ、プリント回路基板は、コントローラ又は電力スイッチング素子のうちの１つ以上がその上に位置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力スイッチング素子を含む電力コンバータと、
前記電力スイッチング素子を駆動して、受信される電力を変換し、変換された電力を出力するように構成されるコントローラであって、可変周波数ソフトスイッチングを使用して前記電力スイッチング素子を駆動するように構成されるコントローラと、
インダクタ及びコンデンサを含むフィルタであって、前記電力コンバータの第１の側に結合されて前記電力コンバータの前記第１の側の電力信号をフィルタリングし、フィルタによって受信される前記電力信号が、局所平均電流に対して少なくとも２００％のピーク・ツー・ピーク・リップルの電流リップルを有する、フィルタと、
を備え、
前記インダクタがコア部分と巻線部分とを含み、前記巻線部分は、プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含む、
非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項2】

前記巻線の各ループは、中実断面を有する配線導体である、請求項１に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項3】

前記プリント回路基板に埋め込まれる前記巻線は、前記巻線が前記プリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、請求項１に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項4】

前記リッツＰＣＢは、平行なストランドの少なくとも２つの層を含み、前記平行なストランドの各ストランドは導電性トレースである、請求項３に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項5】

前記巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、前記更なるリッツＰＣＢのそれぞれは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、請求項３に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項6】

前記コア部分は、前記巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分及び前記第２のコア部分は、前記導体ループに面して前記プリント回路基板と実質的に平行な平面を含む、請求項１に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項7】

前記コア部分は、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分は、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部は、前記導体ループによって画定される開口を通じて延在する、請求項１に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項8】

前記プリント回路基板は、その上に位置される、
前記コントローラ、又は
前記電力スイッチング素子のうちの１つ以上、
のうちの１つ以上を更に含む、請求項１に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項9】

前記電力コンバータの前記第１の側は、ＤＣ／ＤＣ変換のためのＤＣ出力側、ＤＣ／ＡＣ逆変換のためのＡＣ出力側、及びＡＣ／ＤＣ整流のためのＡＣ入力側のグループから選択されるものである、請求項１に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項10】

電力スイッチング素子を含む電力コンバータによって、入力電力を受信するステップと、
コントローラによって、前記電力スイッチング素子を駆動させて、受信される前記入力電力を変換し、変換された電力を出力するするステップであって、前記コントローラが、可変周波数ソフトスイッチングを使用して前記電力スイッチング素子を駆動するように構成される、ステップと、
インダクタと電力コンバータの第１の側に結合されるコンデンサとを含むＬＣフィルタによって、前記電力コンバータの前記第１の側の電力信号をフィルタリングするステップであって、前記フィルタによって受信される前記電力信号が、局所平均電流に対して少なくとも２００％のピーク・ツー・ピーク・リップルの電流リップルを有する、ステップと、
を含み、
前記インダクタがコア部分と巻線部分とを含み、前記巻線部分は、プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含む、
電力変換方法。

【請求項11】

前記巻線の各ループは、中実断面を有する配線導体である、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記プリント回路基板に埋め込まれる前記巻線は、前記巻線が前記プリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記リッツＰＣＢが平行なストランドの少なくとも２つの層を含み、前記平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、前記更なるリッツＰＣＢのそれぞれは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記コア部分は、前記巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、第１のコア部分及び第２のコア部分は、導体ループに面して前記プリント回路基板と実質的に平行な平面を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項16】

前記コア部分は、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分は、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部は、導体ループによって画定される開口を通じて延在する、請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

前記プリント回路基板は、その上に位置される、
前記コントローラ、又は
前記電力スイッチング素子のうちの１つ以上、
のうちの１つ以上を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項18】

前記コントローラによって、前記電力スイッチング素子を駆動させて、受信される入力電力を変換し、変換された電力を出力するするステップは、
前記入力電力を、第１のＤＣ電圧レベルから、出力される変換された電力における第２のＤＣ電圧レベルに変換するステップであって、前記電力コンバータの前記第１の側がＤＣ出力側である、ステップ、
前記入力電力を、ＤＣから、出力される変換された電力におけるＡＣに変換するステップであって、前記電力コンバータの前記第１の側がＡＣ出力側である、ステップ、又は
前記入力電力を、ＡＣから、出力される変換された電力におけるＤＣに変換するステップであって、前記電力コンバータの前記第１の側がＡＣ入力側である、ステップ、
のグループから選択される少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項19】

非絶縁電力コンバータシステムにおけるフィルタのためのインダクタであって、
コア部分と、
前記コア部分と共に前記インダクタを形成する巻線部分であって、プリント回路基板に埋め込まれて第１の端子及び第２の端子を有する巻線を含み、前記プリント回路基板に埋め込まれる前記巻線が、前記プリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを前記巻線が含むリッツＰＣＢを形成する、巻線部分と、
を備えるインダクタ。

【請求項20】

前記リッツＰＣＢが平行なストランドの少なくとも２つの層を含み、前記平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、請求項１９に記載のインダクタ。

【請求項21】

前記巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、前記更なるリッツＰＣＢのそれぞれは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、請求項１９に記載のインダクタ。

【請求項22】

前記コア部分は、前記巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、第１のコア部分及び第２のコア部分は、導体ループに面して前記プリント回路基板と実質的に平行な平面を含む、請求項１９に記載のインダクタ。

【請求項23】

前記コア部分は、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分は、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部は、前記導体ループによって画定される開口を通じて延在する、請求項１９に記載のインダクタ。

【請求項24】

前記インダクタは、電力コンバータの電力信号をフィルタリングするＬＣフィルタの一部であり、前記プリント回路基板は、その上に位置される、
電力コンバータの前記電力スイッチング素子のうちの１つ以上、又は
前記電力コンバータの前記１つ以上の電力スイッチング素子を駆動するように構成されるコントローラ、
のうちの１つ以上を更に含む、請求項１９に記載のインダクタ。

【請求項25】

前記電力コンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、及びＡＣ／ＤＣ整流器のグループから選択されるものである、請求項１９に記載のインダクタ。

【請求項26】

非絶縁電力コンバータシステムにおけるフィルタのためのインダクタであって、
プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含み、前記巻線が導体ループを形成するとともに第１の端子及び第２の端子を含む、巻線部分と、
前記巻線部分と共にインダクタを形成するコア部分であって、前記巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分及び前記第２のコア部分が、前記導体ループに面して前記プリント回路基板と実質的に平行な平面を有する、コア部分と、
を備えるインダクタ。

【請求項27】

前記コア部分は、前記巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分と前記第２のコア部分との間に複数のプリント回路基板が挟まれる、請求項２６に記載のインダクタ。

【請求項28】

前記巻線の前記導体ループは、中実断面を有する配線導体である、請求項２６に記載のインダクタ。

【請求項29】

前記プリント回路基板に埋め込まれる前記巻線は、前記巻線が前記プリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、請求項２６に記載のインダクタ。

【請求項30】

前記リッツＰＣＢが平行なストランドのうちの少なくとも２つを含み、前記平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、請求項２９に記載のインダクタ。

【請求項31】

前記巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、前記更なるリッツＰＣＢのそれぞれは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、請求項２９に記載のインダクタ。

【請求項32】

【請求項33】

前記電力コンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、及びＡＣ／ＤＣ整流器のグループから選択されるものである、請求項３２に記載のインダクタ。

【請求項34】

非絶縁電力コンバータシステムにおけるフィルタのためのインダクタであって、
プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含み、前記巻線が導体ループを形成するとともに第１の端子及び第２の端子を含む、巻線部分と、
前記巻線部分と共にインダクタを形成するコア部分であって、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分が、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部が、前記導体ループによって画定される開口を通じて延在する、コア部分と、
を備えるインダクタ。

【請求項35】

前記第１のコア部分の最も外側の脚部は、３つの脚部のうちの中間脚部と平行であり、最も外側の脚部は、中間脚部とは異なる厚さを有する、請求項３４に記載のインダクタ。

【請求項36】

前記巻線の前記導体ループは、中実断面を有する配線導体である、請求項３４に記載のインダクタ。

【請求項37】

前記プリント回路基板に埋め込まれる前記巻線は、前記巻線が前記プリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、請求項３４に記載のインダクタ。

【請求項38】

前記リッツＰＣＢが平行なストランドの少なくとも２つの層を含み、前記平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、請求項３７に記載のインダクタ。

【請求項39】

前記巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、前記更なるリッツＰＣＢのそれぞれは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、請求項３７に記載のインダクタ。

【請求項40】

前記インダクタは、電力コンバータの電力信号をフィルタリングするＬＣフィルタの一部であり、前記プリント回路基板は、その上に位置される、
電力コンバータの電力スイッチング素子のうちの１つ以上、又は
前記電力コンバータの１つ以上の電力スイッチング素子を駆動するように構成されるコントローラ、
のうちの１つ以上を更に含む、請求項３４に記載のインダクタ。

【請求項41】

前記電力コンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、及びＡＣ／ＤＣ整流器のグループから選択されるものである、請求項４０に記載のインダクタ。

【請求項42】

電力スイッチング素子を含む電力コンバータと、
前記電力スイッチング素子を駆動して、受信される電力を変換し、変換された電力を出力するように構成されるコントローラと、
インダクタとコンデンサとを含むフィルタであって、前記電力コンバータの第１の側に結合されて、前記電力コンバータの前記第１の側で電力信号をフィルタリングし、前記インダクタがコア部分と巻線部分とを含む、フィルタと、
前記巻線部分の巻線が埋め込まれるとともに、
前記コントローラ、又は
前記電力スイッチング素子のうちの１つ以上、
のうちの１つ以上がその上に位置される、プリント回路基板と、
を備える非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項43】

前記巻線の各ループは、中実断面を有する配線導体である、請求項４２に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項44】

前記プリント回路基板に埋め込まれる前記巻線は、前記巻線が前記プリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、請求項４２に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項45】

前記リッツＰＣＢは、平行なストランドの少なくとも２つの層を含み、前記平行なストランドの各ストランドは導電性トレースである、請求項４４に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項46】

前記巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、前記更なるリッツＰＣＢのそれぞれは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、請求項４４に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項47】

前記コア部分は、前記巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、第１のコア部分及び第２のコア部分は、前記導体ループに面して前記プリント回路基板と実質的に平行な平面を含む、請求項４２に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項48】

前記コア部分は、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分は、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部は、前記導体ループによって画定される開口を通じて延在する、請求項４２に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項49】

前記プリント回路基板は、その上に位置される、
前記コントローラ、又は
前記電力スイッチング素子のうちの１つ以上、
のうちの１つ以上を更に含む、請求項４２に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項50】

前記電力コンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、及びＡＣ／ＤＣ整流器のグループから選択されるものである、請求項４２に記載の非絶縁電力コンバータシステム。

【請求項51】

電力スイッチング素子を含む電力コンバータによって、入力電力を受信するステップと、
コントローラによって、前記電力スイッチング素子を駆動させて、受信される入力電力を変換して、変換された電力を出力するステップであって、（ｉ）前記コントローラ、又は（ｉｉ）前記電力スイッチング素子のうちの１つ以上、のうちの１つ以上がプリント回路基板上に位置される、ステップと、
前記電力コンバータの第１の側に結合されるインダクタ及びコンデンサを含むＬＣフィルタによって、前記電力コンバータの前記第１の側で電力信号をフィルタリングするステップであって、前記インダクタがコア部分と巻線部分とを含み、前記巻線部分が、前記プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含む、ステップと、
を含む電力変換方法。

【請求項52】

前記巻線の各ループは、中実断面を有する配線導体である、請求項５１に記載の方法。

【請求項53】

前記プリント回路基板に埋め込まれる前記巻線は、前記巻線が前記プリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、請求項５１に記載の方法。

【請求項54】

前記リッツＰＣＢが平行なストランドの少なくとも２つの層を含み、前記平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、請求項５３に記載の方法。

【請求項55】

前記巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、前記更なるリッツＰＣＢのそれぞれは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、請求項５３に記載の方法。

【請求項56】

前記コア部分は、前記巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分及び前記第２のコア部分は、前記導体ループに面して前記プリント回路基板と実質的に平行な平面を含む、請求項５１に記載の方法。

【請求項57】

前記コア部分は、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、前記第１のコア部分は、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部は、前記導体ループによって画定される開口を通じて延在する、請求項５１に記載の方法。

【請求項58】

前記プリント回路基板は、その上に位置される前記コントローラ及び前記電力スイッチング素子を更に含む、請求項５１に記載の方法。

【請求項59】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
この出願は、２０２１年７月２７日に出願された米国仮出願第６３／２２６，１３６号、２０２１年９月１０日に出願された米国仮出願第６３／２４２，８４０号、２０２２年５月２５日に出願された米国仮出願第６３／３４５，８９６号、２０２２年６月１３日に出願された米国仮出願第６３／３５１，７６８号、２０２１年７月２７日に出願された米国仮出願第６３／２２６，０５９号、２０２１年１０月２１日に出願された米国仮出願第６３／２７０，３１１号、及び２０２２年３月１１日に出願された米国仮出願第６３／３１９，１２２号の優先権を主張し、これらの仮出願のそれぞれは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

連邦政府による資金提供を受けた研究に関する記載
本発明は、全米科学財団によって授与された１６５３５７４の下での政府支援を受けてなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。

【背景技術】

【0003】

様々なタイプの電力コンバータが、多くの産業及び状況において製造され、使用されている。例示的な電力コンバータは、交流（ＡＣ）－直流（ＤＣ）整流器、ＤＣ－ＡＣインバータ、及びＤＣ－ＤＣコンバータを含む。ＡＣ／ＤＣ整流器とも呼ばれるＡＣ－ＤＣ整流器は、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。ＤＣ／ＡＣインバータとも呼ばれるＤＣ－ＡＣインバータは、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。電力コンバータは、ＡＣグリッド電源からのＡＣ電力をバッテリを充電するためのＤＣ電力に整流すること、又はバッテリからのＤＣ電力をＡＣ電力に逆変換してモータを駆動する又はＡＣ電力をＡＣグリッドに供給することなど、様々な目的に使用することができる。更に、電力コンバータは、電気自動車、エンジン発電機、ソーラーパネルなどにおいて様々な状況で使用され、又はこれらに接続され得る。

【発明の概要】

【0004】

電力コンバータは、他の特性の中でも、電力変換効率、電力密度、及びコストに関して説明することができる。一般に、より高い電力効率、より高い電力密度、及びより低いコストを有する電力コンバータを有することが望ましい。高効率の電力コンバータは、エネルギーを著しく損失することなく電力（例えば、ＡＣからＤＣ、ＤＣからＡＣ、及び／又はＤＣからＤＣ）を変換することができる。低効率の電力コンバータは、電力変換中により高いエネルギー損失を受ける。そのようなエネルギー損失は、例えば、電力を変換しながら電力コンバータによって生成される熱として現れる場合がある。電力コンバータ、インダクタ、又は他の電子部品の電力効率は、０から１００％の間のパーセンテージとして表され、式：

【数1】

を使用して部品への電力入力及び部品からの電力出力に基づいて決定され得る。電力密度が高い電力コンバータは、電力コンバータによって占有される物理的空間と比較して、電力コンバータによって出力される電力の比率が高い。パワー密度は、式：

【数2】

を使用して計算することができる。

【0005】

金銭的コスト及び環境コストを含むエネルギーコストは、電力コンバータを組み込む多くの産業にわたって重要な要因であり続けている。したがって、電力コンバータの電力効率のわずかな増加（例えば、１０分の１パーセントの）であっても重要であり、非常に望ましい。同様に、電力コンバータの材料及びサイズの削減は重要であり、非常に望ましく、これは、電力コンバータを組み込むシステム内の電力コンバータを収容するためのコスト及び物理的スペースの削減を可能にする。

【0006】

電力コンバータでは、ＬＣフィルタの一部であるインダクタが、コンバータの総電力損失のかなりの部分を占める場合がある。高電力用途、ソフトスイッチング能力を有する高周波電力コンバータの場合、システム効率はインダクタの電磁性能に大きく関連し得る。更に、ＬＣフィルタのインダクタの体積は、電力コンバータの電力密度に影響を与える可能性がある。ソフトスイッチング用のインダクタの効果的な設計は、電力コンバータの高効率化、高電力密度化、及び低コスト化に寄与することができる。本明細書に記載のＬＣフィルタ及びＬＣフィルタのインダクタの幾つかの例は、インダクタで生成される熱が少ないため、コストの削減、電圧調整の改善、電力散逸の減少、重負荷電流に耐える能力の改善、リップル係数の低下、電磁干渉（ＥＭＩ）低減フィルタ、高電力信号のフィルタリング、及び換気の低減又は排除などの１つ以上の利点を提供する。

【0007】

一実施形態では、非絶縁電力コンバータシステムは、電力スイッチング素子を含む電力コンバータを備える。電力スイッチング素子を駆動して、受信される電力を変換し、変換された電力を出力するコントローラ。コントローラは、可変周波数ソフトスイッチング（ＶＦＳＳ）を使用して電力スイッチング素子を駆動するように構成される。インダクタ及びコンデンサを含むフィルタが、電力コンバータの第１の側に結合されて、電力コンバータの第１の側で電力信号をフィルタリングする。フィルタによって受信される信号は、局所平均電流に対して少なくとも２００％のピーク・ツー・ピーク・リップルの電流リップルを有する。フィルタのインダクタは、コア部分と巻線部分とを有する。巻線部分は、プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含む。

【0008】

一実施形態では、非絶縁電力コンバータシステムにおけるフィルタのためのインダクタは、コア部分と巻線部分とを備え、巻線部分はコア部分と共にインダクタを形成する。巻線部分は、プリント回路基板に埋め込まれて第１の端子及び第２の端子を有する巻線を含む。巻線は、プリント回路基板に埋め込まれて、巻線がプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する。

【0009】

一実施形態では、非絶縁電力コンバータシステムにおけるフィルタのためのインダクタは、プリント回路基板に埋め込まれた巻線を含む巻線部分を備え、巻線は、第１の端子及び第２の端子を含む導体ループを形成する。コア部分は、巻線部分を有するインダクタを形成し、コア部分は、巻線部分の反対側に第１のコア部分と第２のコア部分とを有する。第１のコア部分及び第２のコア部分は、導体ループに面し、プリント回路基板と略平行な平面を有する。

【0010】

一実施形態では、非絶縁電力コンバータシステムにおけるフィルタのためのインダクタは、プリント回路基板に埋め込まれた巻線を含む巻線部分を備え、巻線は、第１の端子及び第２の端子を含む導体ループを形成する。コア部分は、巻線部分と共にインダクタを形成し、コア部分は、外気部分に対向する第１のコア部分を含む。第１のコア部分は、ベース部分と、ベース部分から延在する３つの脚部とを含み、３つの脚部の中間脚部は、導体ループによって画定された開口を通じて延在する。

【0011】

一実施形態では、非絶縁電力コンバータシステムは、電力スイッチング素子を含む電力コンバータを備え、コントローラは、電力スイッチング素子を駆動して、受信される電力を変換し、変換された電力を出力するように構成される。フィルタはインダクタとコンデンサとを含み、フィルタは、電力コンバータの第１の側に結合されて、電力コンバータの第１の側で電力信号をフィルタリングする。インダクタは、コア部分と、巻線部分とを更に含む。プリント回路基板は埋め込まれる巻線部分を含み、プリント回路基板上には、１つ以上のコントローラ又は電力スイッチング素子の１つ以上が位置される。

【0012】

本開示の前述及び他の態様及び利点は、以下の説明から明らかになる。説明では、本明細書の一部を形成し、１つ以上の実施形態を例示として示す添付図面を参照する。しかしながら、これらの実施形態は必ずしも本発明の全範囲を表すものではなく、したがって、本発明の範囲を解釈するために特許請求の範囲及び本明細書を参照されたい。以下の説明では、図から図への同様の部分を指すために同様の参照番号が使用される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】幾つかの実施形態に係る電力コンバータシステムを示す。

【図2】幾つかの実施形態に係る修正されたハーフブリッジコンバータ回路を示す。

【図3】幾つかの実施形態に係るＬＣフィルタを有する三相ＤＣ／ＡＣ用途を示す。

【図4】幾つかの実施形態に係るソフトスイッチングにおけるタイミング図及び境界条件を示す。

【図5】幾つかの実施形態に係る電力コンバータの一対のスイッチング素子の対を制御するための制御図を示す。

【図6】幾つかの実施形態に係る電力コンバータのスイッチング素子の対を制御するための他の制御図を示す。

【図7A】銅線巻線を備えるＥＥコアインダクタの等角図を示す。

【図7B】プリント回路基板に埋め込まれた巻線を備えるＥＥコアインダクタの斜視図を示す。

【図8A】プリント回路基板に埋め込まれた巻線を備えるＥＩコアインダクタの等角図を示す。

【図8B】プリント回路基板に埋め込まれた巻線を備えるＥＩコアインダクタの斜視図を示す。

【図9A】プリント回路基板に埋め込まれた巻線を備えるＥＡコアインダクタの等角図を示す。

【図9B】プリント回路基板に埋め込まれた巻線を備えるＥＡコアインダクタの斜視図を示す。

【図10A】プリント回路基板に埋め込まれた巻線を備えるＩＩコアインダクタの等角図を示す。

【図10B】プリント回路基板に埋め込まれた巻線を備えるＩＩコアインダクタの斜視図を示す。

【図11A】ＩＩコアの等角図を示す。

【図11B】ＥＡコアの等角図を示す。

【図12】プリント回路基板の平面図を含む。

【図13A】中実巻線埋め込みプリント回路基板の平面斜視図を示す。

【図13B】リッツ巻線埋め込みプリント回路基板の平面斜視図を示す。

【図14】リッツ巻線の等角図を示す。

【図15】図１４のリッツ巻の拡大部分を示す。

【図16】複数の層を備えるリッツ巻線の等角図を示す。

【図17】ＰＣＢ巻線の種類及びＰＣＢ巻線の数に応じた抵抗率対周波数のプロットを示す。

【図18】コアの種類、巻線の種類、及び巻線の数に応じたインダクタ損失対体積比較のプロットを示す。

【図19】コアの種類、巻線の種類、及び巻線の数に応じたインダクタ損失対コストの比較プロットを示す。

【図20】単一のプリント回路基板内に１つ以上のコントローラ又は電力スイッチング素子のうちの１つ以上が配置される、インダクタの埋め込み巻線部分を示す。

【図21】幾つかの実施形態に係る電力変換のためのプロセスを示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

１つ以上の実施形態が、以下の説明及び添付の図面において説明及び例示される。これらの実施形態は、本明細書で提供される特定の詳細に限定されず、様々な方法で変更することができる。更に、本明細書に記載されていない他の実施形態が存在してもよい。また、複数の構成要素によって実行される機能が統合され、単一の構成要素によって実行されてもよい。同様に、１つの構成要素によって実行されるものとして本明細書で説明される機能は、複数の構成要素によって分散して実行されてもよい。更に、特定の機能を実行すると記載された構成要素は、本明細書に記載されていない更なる機能を実行することもできる。例えば、特定の方法で「構成」される装置又は構造は、少なくともその方法で構成されるが、列挙されていない方法で構成されてもよい。

【0015】

本出願で使用される場合、「非一時的コンピュータ可読媒体」は、全てのコンピュータ可読媒体を含むが、一時的な伝播信号からなるものではない。したがって、非一時的コンピュータ可読媒体は、例えば、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、光記憶装置、磁気記憶装置、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。

【0016】

更に、本明細書で使用される表現及び用語は、説明のためのものであり、限定と見なされるべきではない。例えば、本明細書における「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」及びそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目及びその均等物並びに更なる項目を包含することを意味する。更に、「接続された」及び「結合された」という用語は広く使用され、直接的及び間接的な接続及び結合の両方を包含し、物理的又は電気的な接続又は結合を指すことができる。更に、２つ以上の項目と共に使用される段階「及び／又は」は、項目を個別に及び両方の項目を一緒にカバーすることを意図している。例えば、「ａ及び／又はｂ」は、ａ（及びｂでない）、ｂ（及びａでない）、並びにａ及びｂを網羅するように意図される。

【0017】

本明細書では、他の利点の中でも、電力効率の向上、電力密度の向上、及び／又はコストの削減を伴う電力変換を提供することができる電力コンバータに関するシステム及び方法が開示される。

【0018】

Ｉ．電力コンバータシステム
図１は、幾つかの実施形態に係る電力コンバータシステム１００を示す。電力コンバータシステム１００は、電子コントローラ１０５と、第１の負荷／電源１１０と、電力コンバータ１１５と、ＬＣフィルタ１２０と、コンタクタ１２５と、第２の電源／負荷１３０と、第３の電源／負荷１３５と、１つ以上のセンサ１４０とを含む。

【0019】

動作中、一般に、電子コントローラ１０５は、高周波制御信号で電力コンバータ１１５の電力スイッチング素子を制御して、（ｉ）電源として機能する第１の負荷／電源１１０から、負荷として機能する第２の電源／負荷１３０又は第３の電源／負荷１３５（コンタクタ１２５の状態に応じて）に、或いは（ｉｉ）電源として機能する第２の電源／負荷１３０又は第３の電源／負荷１３５（コンタクタ１２５の状態に応じて）から、負荷として機能する第１の負荷／電源１１０に電力を変換する。したがって、第１の負荷／電源１１０が電力コンバータ１１５のための電源として機能している場合、第２の電源／負荷１３０（又は、コンタクタ１２５の状態に応じて、第３の電源／負荷１３５）は電力コンバータ１１５のための負荷として機能している。逆に、第１の負荷／電源１１０が電力コンバータ１１５の負荷として機能している場合、第２の電源／負荷１３０（又は、コンタクタ１２５の状態に応じて、第３の電源／負荷１３５）は電力コンバータ１１５の電源として機能している。

【0020】

第１の負荷／電源１１０は、直流電力（ＤＣ）負荷、ＤＣ電源、又はＤＣ負荷とＤＣ電源の両方であってもよい（すなわち、電力コンバータ１１５のモードに応じて、場合によってはＤＣ電源として、他の場合ではＤＣ負荷として機能する）。幾つかの例では、第１の負荷／電源１１０は電池である。第２の電源／負荷１３０及び第３の電源／負荷１３５は、ＤＣ負荷、ＤＣ源、ＤＣ負荷とＤＣ源の両方、ＡＣ負荷、ＡＣ源、又はＡＣ負荷とＡＣ源の両方であってもよい（すなわち、電力コンバータ１１５のモードに応じて、場合によってはＡＣ電源として、他の場合ではＡＣ負荷として機能する）。幾つかの例では、第２の電源／負荷１３０は電気モータであり、第３の電源／負荷１３５はＡＣ発電機又はＡＣ電源グリッドである。幾つかの例では、第２の電源／負荷１３０及び第３の電源／負荷１３５は両方ともＤＣ電池である。システム１００の幾つかの例では、第２の電源／負荷１３０は、中間コンタクタ１２５なしでＬＣフィルタ１２０に接続され、コンタクタ１２５及び第３の電源／負荷１３５はシステム１００には存在しない。

【0021】

第１の負荷／電源１１０は電力コンバータ１１５の第１の側で電力コンバータ１１５に結合され、第２の電源／負荷１３０（又は、コンタクタ１２５の状態に応じて、第３の電源ス負荷１３５）は電力コンバータ１１５の第２の側で電力コンバータ１１５に結合される。第１の側は、電力コンバータのモードに応じて、電力コンバータ１１５の入力側又は出力側と呼ばれることもあり、電力コンバータ１１５のＤＣ側と呼ばれることもある。第２の側は、電力コンバータのモードに応じて、電力コンバータの入力側又は出力側、第２の及び／又は第３の電源／負荷１３０，１３５の電力タイプに応じて、電力コンバータ１１５のＤＣ側又はＡＣ側、又はインタフェース側とも呼ばれ得る。幾つかの実施形態では、電力コンバータ１１５の第２の側は、単相ＡＣ電力、三相ＡＣ電力、又は別の相数を有するＡＣ電力を有するＡＣ側であってもよい。

【0022】

幾つかの実施形態では、電力コンバータ１１５は、高いＤＣ電圧レベルで動作する。例えば、動作中、電力コンバータ１１５のＤＣ側は、少なくとも２００Ｖ、少なくとも６００Ｖ、少なくとも８００Ｖ、少なくとも１０００Ｖ、少なくとも１２００Ｖ、２００Ｖと１２００Ｖとの間、６００Ｖと１２００Ｖとの間、８００Ｖと１２００Ｖとの間、又は別の範囲のＤＣ電圧（例えば、電力コンバータ１１５の入力端子間）を有する。そのような高いＤＣ電圧レベルは、幾つかの電気自動車などの幾つかの状況において望ましい場合がある。例えば、幾つかの現在の電気自動車（例えば、乗用車及びハイブリッド電気自動車）は、約２００Ｖ～４００ＶのＤＣバス電圧で動作する。乗用車の電気自動車のこのＤＣバス電圧は、将来増加する可能性がある。更に、幾つかの現在の電気自動車（例えば、クラス４－８、オフロード、又は他のより大型の電気自動車）は、１０００Ｖを超えるＤＣバス電圧で動作することができるが、高いＤＣ電圧レベルは、漏れ電流の増加、コモンモード電圧の増加、コモンモード電圧のより高い変化率などの課題を典型的な電力コンバータシステムに導入する可能性がある。第２又は第３の電源／負荷がモータ（例えば、電気自動車のトラクションモータ）である場合、これらの課題は、軸受の故障をもたらす可能性があるシャフト電圧及び軸受電流（例えば、潤滑剤の絶縁破壊が発生したときの放電事象から）につながる可能性がある。しかしながら、本明細書に記載される実施形態は、例えば、本明細書に記載されるように、可変周波数ソフトスイッチング、良好に設計されたＬＣフィルタ、及び／又は更なるコンデンサによってそのような課題を軽減することができる。例えば、電気自動車の状況では、本明細書に記載の実施形態は、システムのコモンモード電圧を制御して閾値を下回ったままにし、及び／又はコモンモード電圧の変化を変化率閾値未満に維持することによって軸受電流及びシャフト電圧を低減することができる。

【0023】

センサ１４０は、例えば、１つ以上の電流センサ及び／又は１つ以上の電圧センサを含む。例えば、センサ１４０は、第１の負荷／電源１１０、第２の電源／負荷１３０、第３の電源／負荷１３５、ＬＣフィルタ１２０、又は電力コンバータ１１５のうちの１つ以上の各相の電流及び／又は電圧を監視するためのそれぞれの電流センサ及び／又は電圧センサを含んでもよい。例えば、ＬＣフィルタ１２０が三相ＬＣフィルタである場合、センサ１４０は少なくとも３つの電流センサを含んでもよく、そのうちの１つが三相ＬＣフィルタ１２０の各相の電流を検知するためのものである。幾つかの実施形態では、更なる又はより少ないセンサ１４０がシステム１００に含まれる。例えば、センサ１４０はまた、１つ以上の振動センサ、温度センサなどを含んでもよい。幾つかの例では、コントローラ１０５は、特性を直接検知するのではなく、電力コンバータ１１４の１つ以上のノードにおける特性（例えば、電流又は電圧）を推測又は推定する。

【0024】

入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース１４２は、１つ以上の入力（例えば、１つ以上のボタン、スイッチ、タッチスクリーン、キーボードなど）を含むか、又はそれから入力を受け取るように構成され、及び／又は１つ以上の出力（例えば、ＬＥＤ、表示画面、スピーカ、触覚発生器など）を含むか、又はそれに出力を提供するように構成される。他の電子デバイス及び／又はユーザは、Ｉ／Ｏインタフェース１４２を介して、システム１００、特にコントローラ１０５と通信することができる。

【0025】

電子コントローラ１０５は、電子プロセッサ１４５と、メモリ１５０とを備える。メモリ１５０は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、又は他の非一時的コンピュータ可読媒体のうちの１つ以上を含む。電子プロセッサ１４５は、とりわけ、メモリ１５０から命令及びデータを受信し、命令を実行して、例えば、後述するプロセスを含む本明細書に記載のコントローラ１０５の機能を実行するように構成される。例えば、メモリ１５０は、制御ソフトウェアを含む。以下で更に詳細に説明するように、一般に、電子プロセッサ１４５は、制御ソフトウェアを実行して、電力コンバータ１１５を含むシステム１００を監視し（例えば、センサ１４０からのセンサデータに基づいて）、コマンドを受信し（例えば、入出力インタフェース１４２を介して）、電力コンバータ１１５を駆動する（例えば、センサデータ及び／又はコマンドに従って）ように構成することができる。幾つかの実施形態では、本明細書に記載のコントローラ１０５の機能を実行するためにメモリ１５０からソフトウェアを実行する代わりに、又はそれに加えて、電子プロセッサ１４５は、この機能の一部又は全部を実行するように構成された１つ以上のハードウェア回路要素を含む。

【0026】

コントローラ１０５、電子プロセッサ１４５、及びメモリ１５０はそれぞれ単一のユニットとして示されているが、幾つかの実施形態では、これらの構成要素のうちの１つ以上は分散構成要素である。例えば、幾つかの実施形態では、電子プロセッサ１４５は、１つ以上のマイクロプロセッサ及び／又はハードウェア回路要素を含む。例えば、コントローラ１０５又は電子プロセッサ１４５は、プロセッサ及びゲートドライバ回路を含むことができ、プロセッサは、ゲートドライバ回路にＰＷＭデューティサイクル及び／又は周波数を提供し、ゲートドライバ回路は、ＰＷＭデューティサイクル及び／又は周波数に従って電力スイッチング素子を駆動する。

【0027】

ＩＩ．ハーフブリッジスイッチングコンバータトポロジーのための上側コンデンサ
図２は、図１のシステム１００の電力コンバータ１１５として機能することができるハーフブリッジコンバータ２００の一例を示す。図示されるように、コンバータ２００は、正のＤＣ端子２２２及び負のＤＣ端子２２４を有するＤＣ端子２２０（ＤＣノード、ＤＣリンク、ＤＣレールなどとも呼ばれる）を含む。コンバータ２００は、正のインタフェース端子２２７及び負のインタフェース端子２２９を有するインタフェース端子２２５（インタフェースノードとも呼ばれる）を更に含む。コンバータ２００は、それが実装されるシステムの構成及び制御に応じて、双方向コンバータ又は（いずれかの方向の）一方向コンバータとして動作することができる。したがって、幾つかの例では、ＤＣ端子２２０は入力端子であってもよく、インタフェース端子２２５は出力端子であってもよく（例えば、ＤＣ／ＤＣ変換及びＤＣ／ＡＣ逆変換）、幾つかの例では、ＤＣ端子２２０は出力端子であってもよく、インタフェース端子２２５は入力端子であってもよい（例えば、ＡＣ／ＤＣ整流）。また、インタフェース端子２２５は、ＡＣ入力端子（例えば、ＡＣ／ＤＣ整流用）であってもよいし、ＡＣ出力端子（例えば、ＤＣ／ＡＣインバータ用）であってもよいし、ＤＣ出力端子（例えば、ＤＣ／ＤＣ変換用）であってもよい。

【0028】

コンバータ２００は、ＤＣリンクコンデンサ（Ｃ_ＤＣ）２３０と、ハイサイド（上側）電力スイッチング素子（Ｍ１）２３５（上側スイッチ２３５とも呼ばれる）と、ローサイド（下側）電力スイッチング素子（Ｍ２）２４０（下側スイッチ２４０とも呼ばれる）と、上側スイッチ２３５のドレイン端子と下側スイッチ２４０のソース端子とを接続する中間点ノード２４２と、ＬＣフィルタ２４５とを更に含む。ＬＣフィルタ２４５は、図１のシステム１００のＬＣフィルタ１２０の一例である。

【0029】

電力スイッチング素子２３５及び２４０は、それぞれがそれぞれのゲート、ソース、及びドレイン端子を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であってもよい。ＦＥＴは、他の種類のＦＥＴの中でも、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）ＦＥＴ、窒化ガリウム（ＧａＮ）ＦＥＴであってもよい。

【0030】

ＬＣフィルタ２４５は、スイッチ側インダクタＬＦ２５０と、下側コンデンサＣ_Ｂ２５５と、上側コンデンサＣ_Ａ２１５とを備える。スイッチ側インダクタＬＦ２５０は、中間点ノード２４２とフィルタノード２６０との間に結合される。例えば、スイッチ側インダクタＬＦ２５０の第１の端部は中間点ノード２４２に結合され、第２の端部はフィルタノード２６０に結合される。下側コンデンサＣＢ２５５は、中間点ノード２４２と負のＤＣ端子２２４との間に結合される。例えば、下側コンデンサＣＢ２５５の第１の端部は中間点ノード２４２に結合され、第２の端部は負のＤＣ端子２２４に結合される。上側コンデンサＣＡ２１５は、中間点ノード２４２と正のＤＣ端子２２２との間に結合される。例えば、下側コンデンサＣＡ２５５の第１の端部は中間点ノード２４２に結合され、第２の端部は正のＤＣ端子２２２に結合される。

【0031】

幾つかの例では、ＬＣフィルタ２４５は、更なる（インタフェース）インダクタがフィルタノード２６０と正のインタフェース端子２２７との間に結合されているＬＣＬフィルタ（更なるインダクタ（Ｌ）を有するＬＣフィルタ）である。

【0032】

コンバータは、ドレイン－ソースコンデンサＣ_ＤＳ２６５ａ及び２６５ｂを更に含み、それぞれがスイッチ２３５，２４０の一方にわたってそれぞれ結合される。特に、上側スイッチ（Ｍ１）２３５のソース端子２７０ａとドレイン端子２７５ａとに跨って第１のドレイン・ソース間容量２６５ａが設けられ、下側スイッチ（Ｍ２）２４０のソース端子２７０ｂとドレイン端子２７５ｂとに跨って第２のドレイン・ソース間容量２６５ｂが設けられている。ドレイン－ソースコンデンサ（Ｃ_ＤＳ）２６５ａ～ｂは、本明細書では総称してドレイン－ソースコンデンサ（Ｃ_ＤＳ）２６５と呼ぶことができる。

【0033】

上側コンデンサ２１５は、コンバータ２００の入力ノード及び出力ノード（ノード２２２，２２７）の両方におけるリップル電流を共有できるようにする。入力ノード上のリップル電流と出力ノード上のリップル電流はある程度の相関を有するので、これらの入力ノード及び出力ノードの差動モード電流は、この静電容量を介して相殺することができる。差動モード電流のこの減少は、典型的なハーフブリッジコンバータと比較した場合（例えば、２つのコンバータ間の総静電容量が一定に保持される場合）に、改善されたＥＭＩ性能及び減少した総コンデンサリップル電流をもたらすことができる。更に、総コンデンサリップル電流の減少は、例えば、コンデンサリップル電流がコンデンササイジングを駆動する場合、コンデンササイズの減少を可能にすることができる。

【0034】

ドレイン－ソースコンデンサ（Ｃ_ＤＳ）２６５は、スイッチ２３５及び２４０のオン－オフ遷移中の電圧上昇を遅くすることができる。この遅い電圧上昇は、次に、スイッチ２３５及び２４０のスイッチング損失を低減することができる。

【0035】

コンバータ２００の幾つかの例では、上側コンデンサＣ_Ａ２１５及びドレイン・ソース間コンデンサＣ_ＤＳの一方又は両方がコンバータ２００に含まれない。

【0036】

前述したように、幾つかの例では、電力コンバータ２００は、図１のシステム１００の電力コンバータ１１５として機能することができる。ＡＣ／ＤＣ整流器又はＤＣ／ＡＣインバータを実装する電力コンバータ１１５（したがって、電力コンバータ２００は、）の文脈では、電力コンバータ２００は単相電力コンバータ２００である。幾つかの例では、電力コンバータ２００の複数のインスタンスが並列化されて、図１の電力コンバータ１１５として集合的に機能し、（整流又は逆変換にかかわらず）単相変換を提供するか、又はＤＣ／ＤＣ電力変換を提供する。幾つかの例では、電力コンバータ１１５は多相電力コンバータである（例えば、３相以上の交流電力で動作する）。そのような例では、電力コンバータ１１５は、電力コンバータ２００の複数のインスタンスを含むことができ、各インスタンスはＡＣ電力の位相に関連付けられ、各インスタンスは共有ＤＣ端子２２０を有し、各インスタンスは独立したＶ_{ｉｎｔｅｒｆａｃｅ}ノード２２５を有する。このような電力コンバータの一例が図３に示されている。これらの例の幾つかでは、電力コンバータ２００の複数のインスタンスが並列化されて、それぞれの相（例えば、相１用の２つの並列電力コンバータ２００、相２用の２つの並列電力コンバータ２００、及び相２用の２つの並列電力コンバータ２００）に対する電力変換を集合的に提供する。幾つかの例では、並列電力コンバータ２００の特定の数及び相の数は変化する。（整流であれ逆変換であれ）単相変換を提供するか、又はＤＣ／ＤＣ電力変換を提供する。

【0037】

図３は、多相電力コンバータシステム３００を示す。多相コンバータシステム３００は、ＤＣ側でバッテリ３０６に結合され、ＬＣＬフィルタ３０８を介してＡＣグリッド３０２に結合された多相コンバータ３０４を含む。多相コンバータ３０４は、図１のシステム１００の電力コンバータ１１５として機能することができ、ＬＣＬフィルタ３０８は、図１のシステム１００のＬＣフィルタ１２０として機能することができる。動作中、多相コンバータ３００は、電源及び電力スイッチング素子のスイッチングに応じて、ＤＣ／ＡＣインバータ又はＡＣ／ＤＣ整流器として機能することができる。

【0038】

多相コンバータ３０４は、ＡＣグリッド３０２の各相に１つずつ、図２の電力コンバータ２００の３つのインスタンスを含む。各インスタンスは、上側スイッチ２３５及び下側スイッチ２４０を含み、これらのスイッチのそれぞれにわたってドレイン－ソースコンデンサが結合されている。多相コンバータ３００は、ＤＣ端子２２０を介してバッテリ３１０に、インタフェース端子２２５を介してＡＣグリッド３０２に更に結合される。多相コンバータ３００は、３つのＬＣＬフィルタ３０８を備える。各ＬＣＬフィルタ３０８は、図２のＬＣフィルタ２４５と同様の構成要素を含み、フィルタノード２６０とＡＣグリッド３０２との間に結合されたインタフェースインダクタ（Ｌ_ｆｇ）３４７が追加されている。すなわち、ＬＣＬフィルタ３０８は、スイッチ側インダクタ２５０（Ｌ_ｆｓ，ａ、Ｌ_ｆｓ，ｂ、又はＬ_ｆｓ，ｃとも呼ばれる）と、下側コンデンサ２５５（Ｃ_ｆ，ａ、_Ｃｆ，ｂ、及びＣ_ｆ，ｃとも呼ばれる）と、上側コンデンサ２１５（Ｃ_ｆ，ａ、Ｃ_ｆ，ｂ、又はＣ_ｆ，ｃとも呼ばれる）とを備える。スイッチ側インダクタ２５０は、中間点ノード２４２とフィルタノード２６０との間に結合される。

【0039】

図示の例では、多相コンバータ３００は、バッテリ３０６及びＡＣグリッド３０２に結合されている。他の例では、多相コンバータ３００は、バッテリ３０６以外のＤＣ電源／負荷（例えば、コンデンサ、ウルトラコンデンサ、整流ＡＣ電源からのＤＣ電源など）及び／又はグリッド３０２以外のＡＣ電源／負荷（例えば、三相モータ、エンジン発電機など）に結合される。更に、多相コンバータ３００は、スイッチごとのドレイン－ソース間コンデンサと、相ごとのインタフェースインダクタ３４７とを含むが、幾つかの例では、これらの構成要素のうちの１つ以上は含まれない。更に、幾つかの実施形態では、図２に示すように（単相の場合）、各相の上側コンデンサ２１５が各フィルタノード２６０と正のＤＣノード２２２との間に結合される。

【0040】

ＩＩＩ．可変周波数臨界ソフトスイッチング
幾つかの例では、ハーフブリッジ電力コンバータ２００及び／又は多相電力コンバータ３００は、可変周波数臨界ソフトスイッチング（ＶＦＣＳＳ）方式を使用して駆動される。ＶＦＣＳＳスキームは、電力コンバータの改善された効率及び低減されたフィルタボリューム（すなわち、改善された出力密度）を提供することができる。ソフトスイッチングは、ターンオンスイッチング損失をターンオフスイッチング損失に置き換えることを可能にし、これはＳｉＣデバイスのターンオン損失が通常ターンオフ損失よりもはるかに大きいため有益である。このＶＦＣＳＳ技術は、ＦＥＴ損失を低減しながら、スイッチング周波数（例えば、５倍）の増加及びインダクタンス（例えば、２０倍）の低減を可能にし、その結果、電力密度及び効率が改善される。

【0041】

ＶＦＣＳＳは、ＬＣフィルタにおいて（例えば、ＬＣフィルタ２４５のスイッチ側インダクタ２５０において）所望のインダクタリップル電流を達成するためにスイッチング周波数を変えることによって実装される。所望のインダクタリップル電流は、インダクタ電流の谷点がインダクタ閾値電流Ｉ_{Ｌ，ｔｈｒ}の所定の値に達するように導出することができる。Ｉ_{Ｌ，ｔｈｒ}は、スイッチング素子２３５，２４０の出力容量から導き出すことができるインダクタ２５０のデッドタイムとピーク／谷インダクタ電流の境界条件に応じて設定される。図４は、デッドタイム（Ｔ_ｄ）とピーク・谷インダクタ電流Ｉ_{Ｌ，ｍａｘ}及びＩ_{Ｌ，ｍｉｎ}のそれぞれとの境界関係を示す。ソフトスイッチングをもたらすインダクタ電流及びデッドタイム値は、ソフトターンオンスイッチング領域又は領域として識別され、ソフトスイッチングをもたらさないインダクタ電流及びデッドタイム値は、ハードスイッチング領域又は領域として識別される。ソフトスイッチング領域は、オンになる前に電力スイッチング素子（Ｍ１又はＭ２）の出力容量を放電するのに十分な時間及び電流がある動作領域を表す。解析的に、これらの境界は以下のように表される。
（１／２）Ｉ_{Ｌ，ｍａｘ}Ｔ_ｄ≦Ｑ_ｍｉｎ≦０，
（１／２）Ｉ_{Ｌ，ｍｉｎ}Ｔ_ｄ≧Ｑ_ｍａｘ≧０
ここで、Ｑ_ｍｉｎ及びＱ_ｍａｘは、ソフトスイッチングのためのスイッチ出力容量の最小放電閾値である。

【0042】

ＤＣインダクタ電流の正の値が高い場合、閾値電流レベル－Ｉ_{Ｌ，ｔｈｒ}よりも低い谷インダクタ電流点を維持するために、大きな電流リップルが必要である。負のインダクタ電流は、下側スイッチのターンオフ過渡期間に上側スイッチ出力容量を放電する。同様に、ＤＣインダクタ電流の高い負の値の場合、ピークインダクタ電流点が閾値電流Ｉ_{Ｌ，ｔｈｒ}よりも大きいことを保証するために、大きな電流リップルも必要とされる。上側スイッチのターンオフ過渡中に下側スイッチの出力容量が正のインダクタ電流によって完全に放電される場合、下側スイッチのゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）が達成される。一般に、サイクル全体（例えば、グリッドサイクル全体）にわたって完全なソフトスイッチングを達成するために、電流リップルは、双方向インダクタ電流経路を保証するのに十分な大きさであるべきであり、又はデッドタイムが拡大される必要がある。不必要に長いデッドタイムは歪みをもたらす可能性があるため、ＶＦＣＳＳはスイッチング周波数を調整して、全サイクルにわたって重要なソフトスイッチングを維持する。ＶＦＣＳＳ方式は、サイクルの負の部分の間に正の閾値電流を維持し、サイクルの正の部分の間に負の閾値電流を維持するように実装される。これを任意の閾値について達成するためのスイッチング周波数は、以下の式で計算することができる。

【数3】

ここで、Ｉ_{Ｌ，ｔｈｒ}はソフトスイッチングの境界閾値電流であり、所与のデッドタイム（Ｔ_ｄ）を有する図４から導出することができ、Ｉ_Ｌはスイッチング側インダクタ電流であり、ｄは基準デューティサイクル（０と１との間の値）である。

【0043】

図５は、電力コンバータの一対のスイッチング素子を制御する制御図である。特に、制御図は、上側コンデンサ２１５を含む電力コンバータ２００のＶＦＣＳＳ制御のための例示的な制御方式を実施するコントローラ１０５の一例を示す。コントローラ１０５は、基準デューティサイクル（ｄ＊）及び基準スイッチング周波数（Ｆ_ＳＷ＊）をそれぞれ生成するためのレギュレータであり得るデューティサイクル生成コントローラ４０５及び周波数生成コントローラ４１０を含む。デューティサイクル生成コントローラ４０５は、電流及び／又は電圧などの電力コンバータ２００の検出（又は推定）された特性に基づいて基準デューティサイクル（ｄ＊）を生成することができる。例えば、デューティサイクル生成コントローラ４０５は、ＰＩＤコントローラ又は別のタイプのレギュレータを実装することができる。周波数生成コントローラ４１０は、電力コンバータ２００の検知（又は推定）された特性及びＦ_ＳＷ＊を計算するための上記の式に基づいて基準スイッチング周波数（Ｆ_ＳＷ＊）を生成することができる。ゲートドライバ４１５は、コントローラ４０５，４１０から基準デューティ比（ｄ＊）及び基準スイッチング周波数（Ｆ_ＳＷ＊）を受ける。ゲートドライバ４１５は、受け取ったこれらの基準値に基づいて、上側スイッチ（Ｍ１）２３５用の第１のＰＷＭ制御信号と、下側スイッチ（Ｍ２）２４０用の第２のＰＷＭ制御信号とを生成する。例えば、ゲートドライバ４１５は、基準スイッチング周波数に等しい周波数（ＦＳＷ）を有し、基準デューティサイクル（ｄ＊）に等しいデューティサイクル（ｄ_１）を有する第１のＰＷＭ制御信号を生成する。同様に、ゲートドライバ４１５は、基準スイッチング周波数（ｆ_ＳＷ＊）に等しい周波数（ｆ_ＳＷ）を有し、１－ｄ_１－（Ｔ_ｄ／ｆ_ＳＷ）に等しいデューティサイクルｄ_２を伴う第２のＰＷＭ制御信号を生成し、第２のＰＷＭ制御信号のＯＮエッジは、第１のＰＷＭ制御信号のＯＦＦエッジよりも時間Ｔ_ｄ／２だけ遅れ、第２のＰＷＭ制御信号のＯＦＦエッジは、ＰＷＭ信号のＯＮエッジよりも時間Ｔ_ｄ／２だけ先行する。

【0044】

図６は、電力コンバータの一対のスイッチング素子を制御する別の制御図である。特に、制御図は、図５に関して提供されたＶＦＣＳＳ制御を実施するコントローラ１０５のより詳細な例を示す。図６は、ＶＦＣＳＳを実装するためのコントローラ１０５の実装形態の単なる一例であり、他の実施形態では、コントローラ１０５は、他の手法でＶＦＣＳＳを実装する。例えば、基準デューティサイクル及び基準スイッチング周波数を生成するために、図６に示すものとは異なるレギュレータを使用することができる。

【0045】

図６の例では、デューティサイクル生成コントローラ４０５は、基準出力電圧をコンバータ（例えば、インタフェース端子２２５におけるＶｏ）の検知された出力電圧と比較し、基準インダクタ電流（Ｉ_Ｌ＊）を生成する第１の電圧調整段を有する二段レギュレータを含む。第２の電流調整段は、基準インダクタ電流（Ｉ_Ｌ＊）を受信してインダクタ２５０の検出インダクタ電流（Ｉ_Ｌ）と比較し、基準デューティサイクル（ｄ＊）を生成する。

【0046】

また、図６の例では、周波数生成コントローラ４１０は、上式を用いて基準スイッチング周波数（ｆ_ＳＷ）を決定する。幾つかの例では、周波数生成コントローラ４１０は、基準スイッチング周波数（ｆ_ＳＷ）を生成するために方程式を動的に計算し、他の例では、周波数生成コントローラ４１０の入力を基準スイッチング周波数（ｆ_ＳＷ）の特定の値にマッピングするためのルックアップテーブルが提供される。周波数生成コントローラ４１０には、基準スイッチング周波数（ｆｓｗ）を最大値及び最小値に制限する周波数リミッタ段も設けられている。

【0047】

ゲートドライバ４１５には、図６と同様に、基準デューティ比（ｄ＊）及び基準スイッチング周波数（ｆ_ＳＷ）が与えられる。次に、ゲートドライバ４１５は、前述のように、電力コンバータ２００の電力スイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ制御信号を生成する。

【0048】

電力コンバータでは、インダクタが全電力損失のかなりの部分を占める。高電力用途、ソフトスイッチング能力を有する高周波電力コンバータの場合、システム効率はインダクタの電磁性能に大きく関連し得る。更に、或いは、インダクタの体積は、エネルギー変換システムの電力密度に影響を与える可能性がある。ソフトスイッチング用のインダクタの効果的な設計は、電力コンバータのより高い効率、より高い電力密度、及びより低いコストを達成するのに寄与する。反対の特性を有するインダクタ及びコンデンサ構成要素を組み合わせることによって、ノイズを低減することができ、特定の信号を識別することができる。本明細書に記載のＬＣフィルタの幾つかの例は、インダクタで生成される熱が少ないため、低コスト、改善された電圧調整、低電力消費、重負荷電流に耐える能力の改善、低リップル率、高電力信号のフィルタリング、及び換気の低減又は排除などの１つ以上の利点を提供する。

【0049】

ＩＶ．ＬＣフィルタインダクタ
従来のインダクタは、コアに巻回されたコイルを有する。電流がコイルに流れ始めると、コイルは磁場を蓄積し始める。従来のインダクタの電磁貯蔵容量は、コアに巻かれるコイルの数、鉄系材料、コイルの直径、及びコイルの磁性線長によって制御される。

【0050】

Ａ．ＬＣフィルタインダクタ用コア
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、「ＥＥ」形状のコア７００が、それぞれインダクタ７０１及びインダクタ７０２の一部として示されている。具体的には、図７Ａを参照すると、インダクタ７０１は、巻線部分７１０を受け入れるコア部分７０５を含む。本明細書で提供される様々なインダクタのコア部分は、様々な形状をとる。図７Ａのコア部分７０５は、「ＥＥ」形状のコア７００を含む。巻線部分７１０は、リッツ線又は中実（断面）銅線であってもよい配線インダクタ７１５を含み、「ＥＥ」形状のコア７００に巻回される。「ＥＥ」形状のコア７００は、第１の部分７２０及び第２の部分７２５を含み、各部分は、ベース７３０から離れて延びる３つの脚部７３５を有するベース７３０を有する「Ｅ」形状である。脚部７３５及びベース７３０はそれぞれ、ほぼ長方形の直方体形状を有することができる。第１の部分７２０及び第２の部分７２５のそれぞれの脚部７３５の遠位端７４０は、空隙７４５によって分離され、「ＥＥ」形状のコア７００の両端にある２つの部分７２０，７２５のベース７３０と共に、互いを横切って配置される。中間脚部７５０及び最外脚部７５５は互いに平行であり、中間脚部７５０の厚さは最外脚部７５５と異なっていてもよい。

【0051】

本明細書で提供される他のコアと同様に、「ＥＥ」コアはまた、ＰＣＢ巻線を含むか又はそれによって形成された巻線部分と組み合わされてもよい。具体的に図７Ｂを参照すると、「ＥＥ」形状のコア７００（コア部分として）及びＰＣＢ巻線７６０（巻線部分として）を有するインダクタ７０２が示されている。導電性テープ７６５は、ＰＣＢ巻線７６０を接続するために使用される。ＰＣＢ巻線７６０は埋め込み配線を含み、これについては以下で、図１１及び図１２を通してより詳細に説明する。

【0052】

図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、「ＥＩ」形状のコア８００が、それぞれインダクタ８０１及びインダクタ８０２の一部として示されている。「ＥＩ」形状のコア８００は、第１の部分８０５と第２の部分８１０とを含む。具体的に図８Ａを参照すると、「ＥＩ」形状のコア８００（コア部分として）及びリッツＰＣＢ巻線８１５（巻線部分として）を有するインダクタ８０１が示されている。リッツＰＣＢ巻線８１５については、以下及び図１４～図１５を通してより詳細に説明する。コア８００の第１の部分８０５は、「Ｅ」のような形状であり、ベース８２０から離れて延びる三本の脚部８２５を有するベース８２０を含む。第２の部分８１０は、脚部８２５を有さない第１の部分８０５のベース８２０と同様の矩形の直方体形状を有する「Ｉ」字状である。ベース８２０は、第１の表面８３０及び第２の表面８３５を含むか、又は画定する。第１の部分８０５の脚部８２５の遠位端８４０は、第１の部分８０５のベース８２０から離れて、第２の部分８１０の一方の表面に向かって（例えば、表面８３０に向かって）突出している。第１の部分８０５と第２の部分８１０とは空隙７４５によって隔てられている。更に、第２の部分８１０と第１の部分８０５のベース８２０とは平行であり、インダクタの両端にある。

【0053】

具体的に図８Ｂを参照すると、「ＥＩ」形状のコア８００（コア部分として）及びＰＣＢ巻線８５０（巻線部分として）を有するインダクタ８０２が示されている。導電性テープ８５５を使用してＰＣＢ巻線８５０を接続することができる。ＰＣＢ巻線８５０は埋め込み配線を含み、これについては以下で、図１１及び図１２を通してより詳細に説明する。

【0054】

図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、「ＥＡ」形状のコア９００が、それぞれインダクタ９０１及びインダクタ９０２の一部として示されている。具体的に図９Ａを参照すると、「ＥＡ」形状のコア９００（コア部分として）及びリッツＰＣＢ巻線９０５（巻線部分として）を有するインダクタ９０１が示されている。「ＥＡ」形状のコア９００は、ベース９１５から離れて延びる３つの脚部９２０を有するベース９１５を有する「Ｅ」形状の第１の部分９１０を含む。「ＥＡ」形状のコア９００は、「ＥＡ」形状のコア９００の「Ａ」を表す外気部分９２５を更に含み、インダクタ９０１の側面９３０に開口している。「ＥＡ」形状のコア９００のベース９１５から延びる３つの脚部９２０によって、外気部分９２５は、ベース９１５から延びる３つの脚部９２０の遠位端９３５に隣接し、「Ｅ」形状のコアのベース９１５に対向する。３つの脚部９２０の間には、窓９４０が形成されている。窓は、ＰＣＢ巻線９０５を受け入れ、脚部９２０の高さで、積層されたＰＣＢ巻線の高さを画定又は制限することができる。

【0055】

具体的に図９Ｂを参照すると、（コア部分としての）「ＥＡ」形状のコア９００を有するインダクタ９０２と、（ＰＣＢ部分としての）ＰＣＢ印刷インダクタ９４５とが示されている。空隙７４５は、「ＥＡ」形状のコア９００の延在脚部９２０の各対の間に存在してもよい。「ＥＡ」９００形状のコアの空隙７４５の高さは、脚部９２０の脚部高さＬＨ（又はベース９１５からの延在長さ）を変更することによって、又はＰＣＢ印刷インダクタ９４５巻線の更なる層を挿入することによって調整することができる。例えば、インダクタ９０２と比較して、図９Ａのインダクタ９０１は、ＰＣＢ巻線９０５の高さが脚部９２０とほぼ同じ高さであるため、最小の空隙を有する。両方のインダクタのこの空隙高さは、幾つかの例ではより大きく、他の例ではより短い（例えば、脚部９２０の高さ及びＰＣＢ層９０５，９４５の数に基づいて）。

【0056】

図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、「ＩＩ」字形のコア１０００が、それぞれインダクタ１００１及び１００２の一部として示されている。具体的に図１０Ａを参照すると、「ＩＩ」字形のコア１０００（コア部分として）及びリッツＰＣＢ巻線１００５（巻線部分として）を有するインダクタ１００１が示されている。「ＩＩ」形状のコア１０００は、第１の部分１０１０及び第２の部分１０１５を含み、各部分は、ほぼ長方形の直方体形状を有する「Ｉ」のように成形される。「ＩＩ」字形コアの第１の部分１０１０及び第２の部分１０１５は、空隙７４５によって互いに離間されている。リッツＰＣＢ巻線１００５は、第１の「Ｉ」部分１０１０と第２の「Ｉ」部分１０１５との間に挟まれている。このインダクタ１００１では、コアは、巻線部分に挿入又は貫通された脚部を有しておらず、巻線部分は、コア１０００の一部に巻回されていない。

【0057】

具体的に図１０Ｂを参照すると、インダクタ１００２は（コア部分として）「ＩＩ」形状のコア１０００を含み、ＰＣＢ巻線１０２５（巻線部分として）は、空隙７４５内で「ＩＩ」形状のコア１０００の第１の部分１０１０と第２の部分１０１５との間に挟まれている。インダクタ１００１と同様に、インダクタ１００２において、コアは、巻線部分に挿入又は貫通される脚部を有しておらず、巻線部分は、コア１０００の一部に巻回されていない。

【0058】

異なるコア形状及び組成物は、異なる利点及びトレードオフを提供する。例えば、図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、「ＥＥ」形状のコア７００は、他のコア形状（例えば、「ＥＡ、」、「ＥＩ、」、及び「ＩＩ」）よりも体積が大きく、材料が多く、このコアを含むインダクタ７０１及び７０２のコスト及び全体サイズが増加する。しかしながら、「ＥＥ」形状のコア７００は、巻線の高さ（又は窓）をより大きくすることができ、これにより、コイル抵抗及び銅損を低減するために並列に積層することができる巻線をより多くすることができる。

【0059】

図１１Ａの「ＩＩ」形状のコア１０００を参照すると、「ＩＩ」形状のコア１０００は、他のコア形状（例えば、「ＥＡ、」、「ＥＩ、」、及び「ＥＥ」）よりも小さい体積を有し、その結果、材料コスト及びインダクタサイズが低減される。しかしながら、「ＩＩ」形状のコアは、最小の空隙７４５を含み、巻線部分（巻線又は積層ＰＣＢにかかわらず）の巻数を制限する。したがって、巻線及び空隙７４５の巻数は、銅損失を低減するための所望のインダクタンスをサポートするように慎重に設計することができる。更に図１１Ａを参照すると、第１の「Ｉ」字形部分１１１０と第２の「Ｉ」字形部分１１１５との間の空隙７４５は、ＰＣＢ巻線の数によって決定され得る巻線の高さＨによって決定され得る。

【0060】

（図８Ａ及び図８Ｂの）「ＥＩ」形状のコア８００を参照すると、「ＥＩ」形状のコア８００は、（「ＥＥ」形状の）体積コスト及び（「ＩＩ」形状の）銅損失を低減するために使用することができる「ＥＥ」形状のコア７００と「ＩＩ」形状のコア１０００とのハイブリッドである。「ＥＩ」形状のコア８００は、「ＩＩ」形状を有する場合よりも空隙７４５を大きくする（そしてより多くの巻線を含む）ことができるという利点を提供しながら、ＰＣＢ印刷巻線を積層することを可能にする。

【0061】

図１１Ｂの「ＥＡ」形状のコア９００を参照すると、「ＥＡ」形状のコア９００は、「Ｅ」形状のコアの上部の開口領域１１５０（例えば、脚部１１６２の遠位端１１６０を横切って延びる平面によって画定される領域）によって制限される空隙７４５を含む。したがって、別の言い方をすれば、空隙７４５は、脚部１１６２の長さによって制限される（又はベース１１６５からの脚部１１６２の延在）。「Ｅ」字形コア９００は、少なくとも幾つかの例では、磁束ループを終了するために「Ｅ」字形コア９００の上部の２つの窓幅（Ｗ）のみを通過する磁束経路を画定する。したがって、少なくとも幾つかの例では、ＰＣＢ印刷巻線の数は、３つの脚部１１６２の遠位端１１６０とベース１１６５との間の高さＨを超えなくてもよい。幾つかの例では、「ＥＡ」形状のコア９００の空隙７４５は窓９４０の幅Ｗとほぼ同じであり、「ＥＡ」形状のコア９００は、「ＥＥ」形状（５０％減少）及び「ＥＩ」形状よりも少ない磁性（コア）材料を使用し、それによってインダクタのコスト及び体積を低減する。

【0062】

図７Ｂ～図１０Ｂのインダクタは、特定のサイズ及び数のＰＣＢ巻線を有するように示されているが、幾つかの例では、特定のサイズ及び数のＰＣＢ巻線が異なる。例えば、幾つかの例では、図７Ｂ～図１０Ｂのこれらのインダクタに、より多くの又はより少ないＰＣＢ巻線を設けることができる。更に、「Ｅ」形状のベースの脚部の特定の長さもしくは脚部間の間隔、又はコアの「Ｉ」形状のベースの特定の長さ、幅、及び高さは、幾つかの例では増減することができる。

【0063】

Ｂ．ＬＣフィルタインダクタ用巻線
本開示のインダクタ設計は、前述のコアの１つの周りに巻線部分を含む。巻線コイルを含む従来のインダクタとは異なり、本開示は、埋め込みインダクタ巻線（図１２には示されない）を有する回路基板又は基板１２０５を含む、図１２のＰＣＢ巻線１２００などのプリント回路基板（ＰＣＢ）巻線を含む。ＰＣＢ巻線１２００の回路基板１２０５は、ＰＣＢ巻線１２１５の中心の周りに配置された開口１２１０を含むか、又は画定する。例えば、図１２では、開口１２１０は長方形であるが、幾つかの例では、円形、楕円形、又は三角形などの異なる形状を含んでもよく、又は存在しなくてもよい。同様に、回路基板１２０５の周囲形状は、図１２に示す長方形から変化してもよく、代わりに、円形、楕円形、三角形などであってもよい。埋め込み巻線を含むＰＣＢ巻線１２００を含むインダクタは、限定はしないが、低コストでより耐久性のある巻線、及び大量生産の複雑さの低減など、従来の配線巻回型インダクタを超える様々な利点を提供する。

【0064】

図１３Ａ及び図１３Ｂは、それぞれＰＣＢ巻線１３００及び１３０２を示し、これはＰＣＢ巻線１２００の例であり得る。ＰＣＢ巻線１３００及び１３０２の埋め込み巻線は、銅、フェライト材料、又は同様の特性を有する別の材料（例えば、低電力損失密度）などの導電性材料を含む。埋め込み巻線は、例えば、矩形箔中実導体、丸線中実導体、及び丸リッツ線導体の構造を有してもよい。

【0065】

図１３ＡのＰＣＢ巻線１３００は、中実丸線導体１３１５が埋め込まれた回路基板１３１０を含む中実ＰＣＢ巻線１３００と呼ぶことができる。中実丸線導体１３１５は、回路基板１３１０の開口１３２５の周りで、回路基板１３１０上で矩形螺旋状１３２０に延在する。中実丸線導体１３１５が回路基板１３１０上を横断するループの数は、インダクタの設計上の考慮事項に基づいて変化してもよい。例えば、一般に、ループが多いほど、インダクタが提供するインダクタンスが大きくなる。基板１３１０内で、埋め込まれた中実配線導体１３１５は、（ｉ）ループが互いに上下に積層されるように、回路基板１３１０の複数の垂直層、及び（２）単一層内で、異なる直径を有するループを形成すること（例えば、２つのループの場合、図１３Ａに示すように、配線は単一層上に内側ループ及び外側ループを形成する）、のうちの一方又は両方を介して複数のループを形成することができる。

【0066】

図１３ＢのＰＣＢ巻線１３０２は、リッツＰＣＢ巻線１３０２と呼ぶことができる。リッツＰＣＢ巻線１３０２は、内部にリッツ導体１３５５が埋め込まれた回路基板１３５０を含む。以下で更に説明するように、リッツ導体１３５５は、リッツ線と同様の特性を有し、リッツ線は、配線の長さに沿って互いに（例えば、絶縁スリーブによって）絶縁された複数の平行なストランドを有する配線である。したがって、本明細書では、導体１３５５をリッツ線導体１３５５又はリッツ導体１３５５と呼ぶ。リッツ線導体１３５５は、回路基板１３５０内に織りパターン１３６０を形成する。リッツ線導体１３５５及びその織りパターン１３６０は、回路基板１３５０の開口１３６５の周りに延びることができる。開口１２１０、１３２５、１３６５のサイズは、中間脚部７５０が開口１２１０、１３２５、及び１３６５を通過することができるように、図７Ａに示すように「Ｅ」字形コアの中間脚部７５０の厚さよりも大きくすることができる。リッツＰＣＢ巻線１３０２のリッツ線導体１３５５は、例えば、図１４～図１６に関して以下で更に詳述するように、織りパターン１３６０の１つ以上の層を含むことができる。

【0067】

中実ＰＣＢ巻線１３００及びリッツＰＣＢ巻線１３０２は、電流励起の許容可能な又は望ましい周波数に関連する異なるＡＣ抵抗を提供する。より高い周波数は、より薄い表皮深さをもたらし、これは修正された浸透率に影響を及ぼし、表皮及び近接効果の要因に影響を及ぼす可能性がある。貫通比、スイッチング周波数、並びにターン及び／又はＰＣＢ巻線層の数は、抵抗率に影響を及ぼす。

【0068】

リッツＰＣＢ巻線１３０２に使用されるリッツ線導体１３５５は、中実配線ＰＣＢ巻線１３００の中実丸線導体１３１５と比較して、インダクタのＡＣ抵抗を低減及び／又は排除することができる。リッツ線導体１３５５は、表皮及び近接効果を低減するために配線の複数のストランドをねじることによって製造することができる。表皮効果に関して、各ストランドははるかに小さい断面積を有するため、表皮の厚さは、リッツ線導体１３５５の直径と比較して無視できる。リッツ導体１３５５における近接効果は、均等に分布したストランドが隣接するストランドの磁場を打ち消すことによって制限される。したがって、リッツ線導体１３５５は、巻かれている（図７Ａと同様）か、又は中実配線ＰＣＢに埋め込まれている（図１３Ａと同様）かにかかわらず、中実配線巻線と比較して、表皮効果と近接効果の両方を低減し、ＡＣ損失を低減する。しかしながら、中実配線ＰＣＢ巻線１３００は、リッツＰＣＢ巻線１３０２と比較して、より複雑でなく製造することができる。

【0069】

図１４を参照すると、リッツ線導体１３５５を備える三次元（３Ｄ）にルーティングされたリッツＰＣＢ巻線１４００が示されている。図１４では、図１３Ｂに関して前述したパターン１３６０を有するリッツ線導体１３５５を提供するために、３ＤリッツＰＣＢルーティング技術が使用されている。パターン１３６０は、まとめてリッツ線導体１３５５を形成する複数のストランドによって形成される。３ＤルーティングされたＰＣＢ巻線１４００は、固有の絶縁能力、組み立ての利便性、及び高い窓空間利用率などの利点を提供し、リッツ線は、前述したように、ＡＣ損失の低減などの利点を提供する。３ＤリッツＰＣＢルーティング技術は、回路基板１３５０の複数の層を介して埋め込まれてルーティングされる丸撚り線のリッツ構造を使用する（回路基板１３５０は、リッツ構造を強調するために図１４には示されていないが）。３ＤリッツＰＣＢは、リッツ導体１３５５のストランドによって生成される磁場を考慮してルーティングされる。例えば、回路基板１３５０内のリッツ導体の各ストランドは、リッツ導体１３５５の隣接するストランドの隣接する磁場を打ち消すために、回路基板１３５０の全ての層を螺旋状に均等に通過することができる。更に、リッツ導体１３５５の各ストランドの長さは、異なるストランド間の不均一な磁場を回避するために実質的に同じであってもよい。

【0070】

３ＤリッツＰＣＢルーティング技術は、丸リッツ線のより良好なエミュレーションのために、様々な数のストランド及び層に拡張及び適用することができる。ＰＣＢの複数の層を通って均一にルーティングするために、リッツＰＣＢは、左右モード、左右モード、外部ビアアップモード、外部ビアダウンモード、内部ビアアップモード、及び内部ビアダウンモードを含む６種類のルーティングモードで構成することができる。左右モードは、銅層の左右に直接にルーティングされる配線（ストランド）である。外部ビアアップモード及び外部ビアダウンモードは、隣接する銅層間を接続するために回路基板縁部の両側に分散される。ＰＣＢルーティング方法が４層を超える層を含む場合、内部ビアアップ及び内部ビアダウンモードが３ＤリッツＰＣＢルーティング技術に追加される。内部ビアアップモード及び内部ビアダウンモードは、隣接する銅層間を接続するために縁部から離れてＰＣＢルーティング内に分散される。銅配線の特定の厚さ、スタンドの数、層の数、及びリッツ導体１３５５のトレースの幅は、３ＤリッツＰＣＢ巻線１３０２を組み込んだリッツＰＣＢ巻線１４００の所望の性能及び特性を変更及び達成するように選択することができる。例えば、ストランドの数及び各ストランド（トレース）の幅は、近接効果及び窓空間利用率に影響を及ぼし、抵抗率を低下させ、ＡＣ損失を低下させることができる。一般に、ストランドの数が多く、各ストランド（トレース）の幅が小さいほど、近接効果の影響が少なく、窓空間の利用率が低く、抵抗が低く、ＡＣ損失が低くなる。

【0071】

更に図１４を参照すると、３ＤリッツＰＣＢルーティング（リッツ導体１３５５）は、４つの角縁部１４４５の周りに中実巻線１４４０を含む。中実の角は、２つの中実の角縁部間のストランド（又はトレース）が同じ長さのリッツ線を有することを可能にする。トレースがＰＣＢ印刷インダクタの縁部に到達すると、銅層間のビア及び／又は電気的接続は、トレースが層を切り替えて別の対称対角線方向に進むのを助ける。銅層は、丸リッツ線導体がリッツＰＣＢ巻線の上面及び底面の両方からの表皮効果の影響を受けないように、表皮深さに従って設計することができる。例えば、銅トレースの厚さは、表皮深さの２倍未満であってもよい。

【0072】

更に図１４を参照すると、３ＤリッツＰＣＢルーティングの各層は、中実端子パッド１４５５と、城郭状孔１４６０とを含む。異なる層の中実端子パッド１４５５及び城郭状孔１４６０は整列され、回路基板のＰＣＢ巻線の異なる層を接続する。２つの中実端子パッド１４５５は、２つの角縁部１４４５の間の３Ｄリッツルーティングから横方向に延在する。２つの中実の端子パッド１４５５は、間隙１４６５によって隔てられている。２つの中実端子パッド１４５５の遠位端１４７０は、反対方向に２つの中実端子パッド１４５５から離れるように外向きに延在する城郭状孔１４６０を含む。城郭状孔１４６０は、電気的接続を確立しながら巻線基板の層間の位置合わせを提供する。中実端子パッド１４５５及び城郭状孔１４６０は、３Ｄ元リッツルーティングの巻長をターン毎にバランスさせることを可能にする。

【0073】

図１４に示すリッツ導体１３５５の複数の層は、第１のノード（城郭状孔１４６０及び端子パッド１４５５の第１のスタック）で始まり、第２のノード（城郭状孔１４６０及び端子パッド１４５５の他方のスタック）で終わる、インダクタ用の１つの導電性ループ又は巻線を提供する。各々が図１４に示すようなリッツ導体１３５５を含む複数のリッツＰＣＢ巻線１３０２がインダクタに含まれる場合、各リッツ導体１３５５のノードを別のリッツ導体１３５５のノードに接続して、それぞれのリッツ導体１３５５によって形成された導電性ループを直列に接続することにより、（積層されたリッツＰＣＢ巻線１３０２にわたって）マルチループ巻線を形成することができる。図１３Ａの中実配線ＰＣＢ巻線１３００上の一対の端子を同様に使用して、ＰＣＢ１３００の埋め込み巻線によって提供される導電性ループを直列に接続し、それによって（積層された中実ＰＣＢ巻線１３００にわたって）マルチループ巻線を形成することができる。幾つかの例では、複数の直列接続されたリッツ導体１３５５が単一の回路基板内に含まれ、リッツ導体のマルチループ巻線を有するリッツＰＣＢ巻線を提供する。幾つかの例では、リッツ導体１３５５の各二層は「ループ」を形成し、二ループ（二層の各組）は直列に接続される。したがって、四層を有するリッツ導体１３５５を有するリッツＰＣＢ巻線は、この構成では、二ループ巻線であってもよい。他の実施形態では、リッツ導体１３５５は、直列に接続されたより多くの又はより少ない層を備えて、より多くの又はより少ないループを有するリッツＰＣＢ巻線を提供する。

【0074】

ここで図１５を参照すると、４０ストランドのリッツ線と４層のリッツルーティングとを含む３Ｄリッツルーティング１５００が示されている。３Ｄリッツルーティング１５００は、図１３Ｂ及び図１４のリッツ導体１３５５の一部の拡大図である。ルーティング１５００の最上層の３つの代表的なストランドは、ストランド１５０１、１５０２、及び１５０３として識別される。図１５では、ストランド１５０１、１５０２、及び１５０３を含む最上層及び第３の層のストランドは、一般に、（ルーティング１５００の下側部分１５０４から開始するときに）斜め上及び左に延びる。対照的に、下層及び第２の層のストランドは、一般に、（ルーティングの下側部分１５０４から開始するときに）右上に延びる。

【0075】

ここで図１６を参照すると、ルーティング１５００がその４つの層に分離されて示されている。最上層１５０５は、左右モード１５１０と、巻き付け縁部１５２０の間のビアアップモード１５１５とを含む。第２の層１５２５は、巻き付け縁部１５２０の間に左右モード１５３０及びビアダウンモード１５３５を含む。第３の層１５４０は、巻き付け縁部１５２０の間に左右モード１５１０及びビアアップモード１５１５を含む。下層１５４５は、巻き付け縁部１５２０の間に左右モード１５３０及びビアダウンモード１５３５を含む。中実端子パッド１４５５及び城郭状孔１４６０は、リッツルーティング１５００の四層を整列させる。図１３Ｂに示すように、リッツルーティング１５００の４つの層は、リッツＰＣＢ巻線１３０２のリッツ導体１３５５を形成する。図１６の例は４つの層を含むが、幾つかの例では、リッツ導体１３５５のより多い又はより少ない層がリッツＰＣＢ巻線を形成するために使用される。

【0076】

図１７は、異なる周波数におけるリッツＰＣＢ巻線１３０２及び中実ＰＣＢ巻線１３００の異なる層の抵抗率測定値を示す。近接効果は銅損に影響を及ぼし、抵抗率は積層数と共に増加し得る。図示の結果から、リッツＰＣＢ巻線又はリッツルーティング構造は、特にインダクタを形成するためにＰＣＢ巻線の複数の層を積層する場合に、高周波用途により適したより小さい抵抗率を有する。例えば、単層及び二層リッツルーティングＰＣＢは、通常のリッツ線及び低周波から高周波での中実ＰＣＢ巻線の単層よりも低い抵抗率を有し、三層及び四層リッツルーティングＰＣＢは、同等の層の中実ＰＣＢ巻線よりもかなり低い抵抗率を有する。

【0077】

図１８及び図１９は、インダクタ（電力）損失、コスト、及び体積に関して異なるインダクタ設計の実験的試験に基づくデータ点のプロットを示しており、インダクタは、高周波（１００ｋＨｚ～１ＭＨｚ）及び高電流リップル（５０Ａ）の臨界ソフトスイッチング条件を有する電力コンバータに使用された。これらの条件は、高い損失及び温度上昇のために、ベンチマークされた市販のインダクタでは十分に扱うことができなかった。図７Ａのリッツ線インダクタ７１５を有する「ＥＥ」形状のコア７００を参照すると、配線インダクタは、比較的低い損失、より高いコスト、及びより高い体積を有する。図７Ｂに示すリッツＰＣＢ巻線７６０を有する「ＥＥ」形状のコア７００は、比較的小さい体積、より高い損失、及びより低いコストを有する。「ＩＩ」形状のコア１０００及び「ＥＡ」形状のコア９００は、比較的体積が小さく、低コストであり、より高い損失を有する。

【0078】

図１８は、インダクタの体積に対するインダクタ損失を示している。市販のインダクタは、異なるコア形状、巻数、及び巻線の種類と比較して示されている。「ＩＩ」字形コア１０００及び「ＥＡ」字形コア９００上のリッツＰＣＢ巻線１３０２及び中実ＰＣＢ巻線１３００は、インダクタ損失当たりの体積がより小さいことを示している。

【0079】

図１９は、インダクタの製造コストと比較したインダクタ損失を示す。市販のインダクタは、異なるコア形状、巻数、及び巻線の種類と比較して示されている。「ＩＩ」字形コア１０００及び「ＥＡ」字形コア９００上のリッツＰＣＢ巻線１３０２及び中実ＰＣＢ巻線１３００は、インダクタ損失当たりのコストがより低いことを示す。

【0080】

Ｖ．コンバータ回路とＬＣフィルタのインダクタとを有する複合ＰＣＢ
幾つかの実施形態では、電力コンバータ回路の１つ以上の構成要素は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置される（例えば、埋め込まれている、取り付けられているなど）。これらの１つ以上の構成要素は、例えば、電子コントローラ１０５又はその一部（例えば、プロセッサ１４５、メモリ１５０、１つ以上のゲートドライバなど）、電力コンバータ１１５（例えば、電力コンバータ１１５を構成する電力スイッチング素子のうちの１つ以上）、又はそれらの組み合わせを含むことができる。幾つかの例では、電力コンバータ回路のこれらの１つ以上の構成要素と組み合わせて、ＬＣフィルタ１２０のインダクタが同じＰＣＢ上に配置され、複合ＰＣＢが得られる。例えば、ＰＣＢは、インダクタのコイル部分の少なくとも１つのターンを（中実配線としてであるか、リッツ導体としてであるか、又は別の形態であるかにかかわらず）含むことができ、２つの「Ｉ」コア（すなわち、図１０Ａ及び図１０Ｂで説明したように、「ＩＩ」形状のコア部分を有するインダクタの一部として）の間に挟まれるか、又は別のコア部分形状（例えば、図７Ａ－図１０Ｂ及び上記のＥＥ、ＥＩ、及びＥＡコアを参照されたい）と一体化することができる。

【0081】

図２０を参照すると、単一のＰＣＢ１９００は、１つ以上の構成要素と組み合わされたインダクタ１９０５を備えてもよい。例えば、インダクタ１９０５、コントローラ１９１０、及び／又はゲートドライバ１９１５／ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ１９２０を含む１つ以上の個々のＰＣＢは、インダクタ１９０５及びコントローラ１９１０、ゲートドライバ１９１５、ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ１９２０、入力コンデンサ１９２５、ＤＣ入力１９３０、電圧センサ１９３５、電流センサ１９４０、ＤＣ出力１９４５、又は出力コンデンサ１９５０のうちの１つ以上が配置される単一のＰＣＢ１９００で置き換えられてもよい。インダクタ１９０５は、ＰＣＢ１９００に埋め込まれた巻線部分として、例えば、（図１３Ａの）中実巻線１３１５又は（図１３Ｂの）リッツ導体１３５５などの前述の埋め込み巻線のうちの１つを含む。したがって、ＰＣＢ１９００は、少なくとも部分的に、インダクタ１９０５の中実ＰＣＢ巻線又はリッツＰＣＢ巻線と考えることができる。インダクタ１９０５は、例えば、「ＩＩ」形状、「ＥＡ」形状、「ＥＩ」形状、又は「ＥＥ」形状を有するコアをコア部分として更に含む。したがって、ＰＣＢ１９００は、コアの脚部（例えば、「Ｅ」形状のベースの場合、）を許容して受け入れる開口（例えば、図１３Ａ～図１３Ｂに示すような開口１３２５又は１３６５）を含むことができる。組み合わされた単一のＰＣＢ１９００は、電力密度を高め、そうでなければマルチＰＣＢ実装のために存在する材料を低減した、よりコンパクトな電力コンバータを提供することができる。幾つかの例では、インダクタのコイル部分は、更なるターンを提供するために複合ＰＣＢと積層された１つ以上の更なるＰＣＢを含む。これらの更なるＰＣＢは、複合ＰＣＢ（例えば、複合ＰＣＢの上又は下に積層される）の片側に配置されてもよく、複合ＰＣＢの両側に配置されてもよい。いずれの場合も、各ＰＣＢのターン（単数又は複数）は、スタック内の他のＰＣＢのターン（単数又は複数）と導電結合され、ＰＣＢのターンは整列又はほぼ同心である。例えば、図７Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂ、及び図１０Ｂに示すＰＣＢのスタック（及びインダクタの対応するターン）を参照されたい。

【0082】

本明細書で提供されるように、電力コンバータにおけるＬＣフィルタ用のインダクタは、サイズ、形状、巻数、巻線タイプなどを含む、巻線部分及びコア部分の両方に関連する様々な特性及び特性を有することができる。これらの特性の特定の組み合わせは、特定の設計の要件又は選好を満たすように選択することができる。このような設計のための幾つかの考慮事項がここで提供される。一般に、インダクタンスは電流レベルに応じて直線的に減少し、磁気エネルギーは電流の２乗に応じて増加する。ＬＣフィルタ１２０のインダクタのインダクタンスは、エネルギー－１／２（Ｌｉ＾２）＾（３／４）の面積積の周りに設計することができる。

【0083】

スケーリング関係は、インダクタ（及び磁気）の法則を記述する以下の式によって提供することができる。

【数4】

ここで、Ａ_ｗ及びＡ_ｉは、それぞれ巻線面積及び鉄面積であり、Ｌはインダクタンスであり、Ｉ_ｐ、Ｉ_ＲＭＳ、及びＪ_ＲＭＳはそれぞれピーク電流、ＲＭＳ電流、及び電流密度であり、Ｂ_ｓは飽和誘導であり、Ｖ_ｌはインダクタ体積である。更に、

【数5】

ここで、Ｅ_ｌはインダクタの蓄積エネルギーである。

【0084】

したがって、例えば、並列又は直列の巻数を増加させるために巻数を変更すると、電流又はインダクタンスのレベルが異なる。インダクタに関して本明細書で使用される場合、「ターン」は導体ループと呼ばれることもある。

【0085】

図２１は、電力変換のためのプロセス２１００を示す。プロセス２１００は、電力コンバータ２００を電力コンバータ１１５として実装され、フィルタ１２０，２４５，３０８のスイッチ側インダクタ（又は、図３に示すような各相のインダクタ）として本明細書に提供される開示されたインダクタのうちの１つを含む電力コンバータシステム１００によって実行されるものとして説明される。しかしながら、幾つかの実施形態では、プロセス２１００は、別の電力コンバータシステムによって、又は別の電力コンバータを電力コンバータ１１５として使用する電力コンバータシステム１００によって実施されてもよい。更に、プロセス２１００のブロックは特定の順序で示されているが、幾つかの実施形態では、ブロックのうちの１つ以上は、部分的又は全体的に並列に実行されてもよく、図２１に示す順序とは異なる順序で実行されてもよく、バイパスされてもよい。

【0086】

ブロック２１０５において、電力スイッチング素子（例えば、電力コンバータシステム１００）を含む電力コンバータが入力電力を受け取る。例えば、図２を参照すると、ＤＣ電圧端子（例えば、ＤＣ電圧端子２２０）は入力ＤＣ電圧を受け取り、ＤＣ電圧端子は、電力コンバータのＤＣ側に位置する正のＤＣ端子２２２及び負のＤＣ端子２２４を含む。入力ＤＣ電圧は、バッテリ、コンデンサ、ウルトラコンデンサ、整流ＡＣ電源（例えば、ダイオードブリッジ整流器によってＤＣ電力に変換されたＡＣグリッド電力）からのＤＣ電源などのＤＣ電源によって提供されてもよい。或いは、インタフェース端子（例えば、インタフェース端子２２５）は、ＡＣ入力電圧を受け取る。ＡＣ入力電圧は、電力グリッド、ＡＣ発電機（例えば、エンジン駆動発電機）などのＡＣ電源によって供給されてもよい。

【0087】

ブロック２１１０において、コントローラ（例えば、コントローラ１０５）は、受け取った入力電力を変換するために電力スイッチング素子対を駆動する。受け取った入力電力が直流電力である場合、電力スイッチング素子は直流電力を交流電力に変換し、インタフェース端子２２５を介して出力する。受け取った入力電力が交流電力である場合、電力スイッチング素子は、交流電力を直流電力に変換し、ＤＣ端子２２０を介して出力する。幾つかの例では、コントローラ１０５は、前述のように可変周波数臨界ソフトスイッチング（ＶＦＣＳＳ）で電力スイッチング素子を駆動する。コントローラ１０５は、電力用スイッチ素子を駆動するために、電力用スイッチ素子のゲート端子にＰＷＭ制御信号を出力する。電力スイッチング素子（例えば、スイッチ２３５，２４０）を駆動するためのＰＷＭ制御信号を生成するために、コントローラ１０５は、電力コンバータの動作特性を検知又は推定し、それに応じてＰＷＭ制御信号のデューティサイクル（ＶＦＣＳＳの場合、周波数）を増減することができる。例えば、コントローラ１０５は、コンバータの入力電圧コマンド（基準電圧）及びコンバータの出力における測定電圧（例えば、インタフェース端子２２５において）を受信する比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラを実装することができる。次いで、ＰＩＤコントローラは、標準ＰＩＤ技術を使用して、基準電圧と測定電圧との間の差に基づいて基準電流信号を生成することができる。一般に、測定電圧が基準電圧を下回る場合、基準電流信号は増加し、逆もまた同様である。次いで、基準電流は、上側スイッチ（Ｍ１）１３５がオン及びオフであるべき各スイッチングサイクルの割合、同様に、下側スイッチ（Ｍ２）１４０がオフであるべき各スイッチングサイクルの割合を示す基準デューティサイクル値（例えば、０～１００％の値）に変換することができる。一般に、上側スイッチ（Ｍ１）１３５のデューティサイクルは、特定の動作境界内で、基準電流が増加するにつれて増加する。次いで、コントローラ１０５（又はそのゲートドライバ）は、基準デューティサイクルに従ってそれぞれのＰＷＭ制御信号を生成することができる。このＰＩＤコントローラは、電力スイッチング素子を駆動するための制御信号を生成する制御方式の一例に過ぎない。他の例では、ブロック２１１０において、コントローラ１０５は、カスケードＰＩＤ制御、状態ベースの制御、モデル予測制御（ＭＰＣ）、又は修正されたコンバータ２１０の電力スイッチング素子を駆動するための別の調整制御方式などの他の制御方式を実施する。例えば、コントローラ１０５は、別の制御方式を使用してＶＦＣＳＳを実装することができる。

【0088】

ブロック２１１５において、インダクタと、電力コンバータの第１の側（例えば、ＬＣフィルタ１２０，２４５，３０８）に結合されたコンデンサとを含むＬＣフィルタが、電力コンバータの第１の側の電力信号をフィルタリングする。ＬＣフィルタによって受信される電力信号は、局所平均電流に対して少なくとも２００％のピークツーピークリップルの電流リップルを有することができる。

【0089】

ＬＣフィルタ（例えば、ＬＣフィルタ１２０，２４５，３０８のスイッチ側インダクタ２５０）のスイッチ側インダクタは、中実ＰＣＢ巻線（例えば、図１３Ａを参照されたい）であろうとリッツＰＣＢ巻線（例えば、図１３Ｂを参照されたい）であろうと、ＰＣＢ巻線を含むインダクタのうちの１つなど、本明細書で提供されるインダクタのうちの１つとして実装されてもよい。フィルタリングされた出力電圧は、電力スイッチング素子の制御又は駆動に応じて、インタフェース端子２２５に提供されるＡＣ電圧又はＤＣ端子２２０に提供されるＤＣ電圧のいずれかであってもよい。

【0090】

前述したように、幾つかの例では、ＬＣフィルタ１２０，２４５は、フィルタノード２６０と正のインタフェース端子２２７との間に結合された更なるインダクタを含み、それによってＬＣＬフィルタを提供する。更に、幾つかの例では、ＬＣフィルタは、リップル電流がＤＣ端子とインタフェース端子との間を伝播するとともにＤＣ端子とインタフェース端子との間の差動モード電流リップルの少なくとも一部を相殺するための経路を提供することによってリップル電流を低減することができる上側コンデンサ（図２の上側コンデンサ２１５を参照されたい）を更に含む。幾つかの例では、各電力スイッチング素子（例えば、上側及び下側スイッチ２３５，２４０）は、スイッチ２３５，２４０（例えば、図２のコンデンサ２６５ａ～ｂを参照されたい）のそれぞれのソース及びドレイン端子にわたって結合されたドレイン・ソース間コンデンサ（Ｃ_ＤＳ）を含む。幾つかの例では、プロセス２１００のＬＣフィルタは、図２０に関して提供されるように、複合ＰＣＢに含まれる。

【0091】

本明細書に記載の様々な技術及び動作を実行することは、コントローラデバイス（例えば、プロセッサベースのコンピューティングデバイス）によって容易にすることができる。そのようなコントローラデバイスは、中央処理装置（ＣＰＵ）又は処理コアを含むことができる、コンピューティングデバイスなどのプロセッサベースのデバイスを含むことができる。ＣＰＵ又は処理コアに加えて、システムは、メインメモリ、キャッシュメモリ、及びバスインタフェース回路を含む。コントローラデバイスは、コンピュータシステムに関連するハードドライブ（ソリッドステートハードドライブ、又は他の種類のハードドライブ）又はフラッシュドライブなどのメモリ記憶デバイスを含むことができる。コントローラデバイスは、キーボード、キーパッド、又は他の何らかのユーザ入力インタフェース、及びモニタ、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタを更に含むことができ、ユーザがそれらにアクセスすることができる場所に配置することができる。

【0092】

コントローラデバイスは、例えば、電圧コンバータの実装を容易にするように構成される（例えば、例えば、非絶縁三相ＤＣ／ＡＣ電圧コンバータシステムのスイッチングデバイスを制御することによって）。したがって、記憶装置は、コントローラ装置（これは、前述したように、プロセッサベースのデバイスであってもよい）上で実行されると、本明細書に記載の手順及び動作の実施を容易にする動作をプロセッサベースの装置に実行させるコンピュータプログラム製品を含むことができる。コントローラデバイスは、入出力機能を可能にするための周辺デバイスを更に含むことができる。そのような周辺機器は、例えば、関連コンテンツを接続されたシステムにダウンロードするためのフラッシュドライブ（例えば、取り外し可能なフラッシュドライブ）又はネットワーク接続（例えば、ＵＳＢポート及び／又は無線トランシーバを使用して実装される）を含むことができる。そのような周辺機器はまた、それぞれのシステム／装置の一般的な動作を可能にするためのコンピュータ命令を含むソフトウェアをダウンロードするために使用されてもよい。代替的及び／又は追加的に、幾つかの実施形態では、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、ＤＳＰプロセッサ、グラフィックス処理ユユニット（ＧＰＵ）、アプリケーション処理ユニット（ＡＰＵ）などの専用論理回路が、コントローラ装置の実装において使用されてもよい。コントローラデバイスに含まれ得る他のモジュールは、入力及び出力データを提供又は受信するためのユーザインタフェースを含むことができる。コントローラデバイスは、オペレーティングシステムを含むことができる。

【0093】

コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション又はコードとも呼ばれる）は、プログラマブルプロセッサ用の機械命令を含み、高水準手続き型及び／又はオブジェクト指向プログラミング言語で、及び／又はアセンブリ／機械言語で実装されてもよい。本明細書で使用される場合、用語「機械可読媒体」は、機械命令を機械可読信号として受信する非一時的機械可読媒体を含む、機械命令及び／又はデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される任意の非一時的コンピュータプログラム製品、装置及び／又はデバイス（例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ））を指す。

【0094】

幾つかの実施形態では、本明細書に記載のプロセス／動作／手順を実行するための命令を格納するために、任意の適切なコンピュータ可読媒体を使用することができる。例えば、幾つかの実施形態では、コンピュータ可読媒体が一時的又は非一時的となり得る。例えば、非一時的コンピュータ可読媒体は、磁気媒体（例えば、ハードディスク、フロッピーディスクなど）、光学媒体（例えば、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、ブルーレイディスクなど）、半導体媒体（例えば、フラッシュメモリ、電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）など）、一時的でない又は伝送中の永続性のいかなる表現も欠いていない任意の適切な媒体、及び／又は任意の適切な有形媒体などの媒体を含むことができる。別の例として、一時的なコンピュータ可読媒体は、ネットワーク上の信号、配線、導体、光ファイバ、回路、又は、一時的であって伝送中の永続性のいかなる部分もない任意の適切な媒体、及び／又は任意の適切な無形媒体を含むことができる。

【0095】

特定の実施形態が本明細書で詳細に開示されているが、これは例示のみを目的として例として行われており、以下の添付の特許請求の範囲に関して限定することを意図するものではない。開示された実施形態の特徴は、より多くの実施形態を生み出すために、本発明の範囲内で組み合わせる、再構成するなどすることができる。幾つかの他の態様、利点、及び修正は、以下に提供される特許請求の範囲内にあると考えられる。提示された特許請求の範囲は、本明細書に開示された実施形態及び特徴の少なくとも幾つかを表す。他の特許請求されていない実施形態及び特徴も企図される。

【0096】

更なる例
例１：電力スイッチング素子を含む電力コンバータと、電力スイッチング素子を駆動して、受信される電力を変換し、変換された電力を出力するように構成されるコントローラであって、可変周波数ソフトスイッチングを使用して電力スイッチング素子を駆動するように構成されるコントローラと、インダクタ及びコンデンサを含むフィルタであって、電力コンバータの第１の側に結合されて電力コンバータの第１の側の電力信号をフィルタリングし、フィルタによって受信される電力信号が、局所平均電流に対して少なくとも２００％のピーク・ツー・ピーク・リップルの電流リップルを有する、フィルタとを備え、インダクタがコア部分と巻線部分とを含み、巻線部分は、プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含む、非絶縁電力コンバータシステムのための、方法、装置、及び／又はプロセッサ実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。

【0097】

例２：巻線の各ループは、中実断面を有する配線導体である、例１の方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0098】

例３：プリント回路基板に埋め込まれる巻線は、巻線がプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、例１又は２のいずれか方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0099】

例４：リッツＰＣＢは、平行なストランドの少なくとも１つ以上の層を含み、平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、例１から３のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0100】

例５：巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、各更なるリッツＰＣＢは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、例１から４のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0101】

例６：コア部分は、巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、第１のコア部分及び第２のコア部分は、導体ループに面してプリント回路基板と実質的に平行な平面を含む、例１から５のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0102】

例７：コア部分は、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、第１のコア部分は、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部は、導体ループによって画定される開口を通じて延在する、例１から６のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0103】

例８：プリント回路基板は、その上に位置される、コントローラ、又は電力スイッチング素子のうちの１つ以上、のうちの１つ以上を更に含む、例１から７のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0104】

例９：電力コンバータの第１の側は、ＤＣ／ＤＣ変換のためのＤＣ出力側、ＤＣ／ＡＣ逆変換のためのＡＣ出力側、及びＡＣ／ＤＣ整流のためのＡＣ入力側のグループから選択されるものである、例１から８のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0105】

例１０：電力スイッチング素子を含む電力コンバータによって、入力電力を受信するステップと、コントローラによって、電力スイッチング素子を駆動させて、受信される入力電力を変換し、変換された電力を出力するするステップであって、コントローラが、可変周波数ソフトスイッチングを使用して電力スイッチング素子を駆動するように構成される、ステップと、インダクタと電力コンバータの第１の側に結合されるコンデンサとを含むＬＣフィルタによって、電力コンバータの第１の側の電力信号をフィルタリングするステップであって、フィルタによって受信される電力信号が、局所平均電流に対して少なくとも２００％のピーク・ツー・ピーク・リップルの電流リップルを有する、ステップとを含み、インダクタがコア部分と巻線部分とを含み、巻線部分は、プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含む電力変換方法のための、方法、装置、及び／又はプロセッサ実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。

【0106】

例１１：非絶縁電力コンバータシステムにおけるフィルタのためのインダクタであって、コア部分と、コア部分と共にインダクタを形成する巻線部分であって、プリント回路基板に埋め込まれて第１の端子及び第２の端子を有する巻線を含み、プリント回路基板に埋め込まれる巻線が、プリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを巻線が含むリッツＰＣＢを形成する、巻線部分とを備えるインダクタのための、方法、装置、及び／又はプロセッサ実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。

【0107】

例１２：リッツＰＣＢは、平行なストランドの少なくとも２つの層を含み、平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、例１１の方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0108】

例１３：巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、各更なるリッツＰＣＢは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、例１１又は１２のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0109】

例１４：コア部分は、巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、第１のコア部分及び第２のコア部分は、導体ループに面してプリント回路基板と実質的に平行な平面を含む、例１１から１３のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0110】

例１５：コア部分は、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、第１のコア部分は、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部は、導体ループによって画定される開口を通じて延在する、例１１から１４のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0111】

例１６：インダクタは、電力コンバータの電力信号をフィルタリングするＬＣフィルタの一部であり、プリント回路基板は、その上に位置される、電力コンバータの電力スイッチング素子のうちの１つ以上、又は電力コンバータの１つ以上の電力スイッチング素子を駆動するように構成されるコントローラ、のうちの１つ以上を更に含む、例１１から１５のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0112】

例１７：電力コンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、及びＡＣ／ＤＣ整流器のグループから選択されるものである、例１１から１６のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0113】

例１８：非絶縁電力コンバータシステムにおけるフィルタのためのインダクタであって、プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含み、巻線が導体ループを形成するとともに第１の端子及び第２の端子を含む、巻線部分と、巻線部分と共にインダクタを形成するコア部分であって、巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、第１のコア部分及び第２のコア部分が、導体ループに面してプリント回路基板と実質的に平行な平面を有する、コア部分とを備えるインダクタのための、方法、装置、及び／又はプロセッサ実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。

【0114】

例１９：コア部分は、巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、第１のコア部分と第２のコア部分との間に複数のプリント回路基板が挟まれる、例１８の方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0115】

例２０：巻線の導体ループは、中実断面を有する配線導体である、例１８又は１９のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0116】

例２１：プリント回路基板に埋め込まれる巻線は、巻線がプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、例１８から２０のいずれか方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0117】

例２２：リッツＰＣＢは、平行なストランドの少なくとも４つの層を含み、平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、例１８から２１のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0118】

例２３：巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、各更なるリッツＰＣＢは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、例１８から２２のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0119】

例２４：インダクタは、電力コンバータの電力信号をフィルタリングするＬＣフィルタの一部であり、プリント回路基板は、その上に位置される、電力コンバータの電力スイッチング素子のうちの１つ以上、又は電力コンバータの１つ以上の電力スイッチング素子を駆動するように構成されるコントローラ、のうちの１つ以上を更に含む、例１８から２３のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0120】

例２５：電力コンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、及びＡＣ／ＤＣ整流器のグループから選択されるものである、例１８から２４のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0121】

例２６：非絶縁電力コンバータシステムにおけるフィルタのためのインダクタであって、プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含み、巻線が導体ループを形成するとともに第１の端子及び第２の端子を含む、巻線部分と、巻線部分と共にインダクタを形成するコア部分であって、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、第１のコア部分が、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部が、導体ループによって画定される開口を通じて延在する、コア部分とを備えるインダクタのための、方法、装置、及び／又はプロセッサ実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。

【0122】

例２７：第１のコア部分の最も外側の脚部は、３つの脚部のうちの中間脚部と平行であり、最も外側の脚部は、中間脚部とは異なる厚さを有する、例２６の方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0123】

例２８：例２６から２７のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0124】

例２９：巻線の導体ループは、中実断面を有する配線導体である、例２６から２８のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0125】

例３０：プリント回路基板に埋め込まれる巻線は、巻線がプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、例２６から２９のいずれか方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0126】

例３１：リッツＰＣＢは、平行なストランドの少なくとも４つの層を含み、平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、例２６から３０のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0127】

例３２：巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、各更なるリッツＰＣＢは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、例２６から３１のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0128】

例３３：インダクタは、電力コンバータの電力信号をフィルタリングするＬＣフィルタの一部であり、プリント回路基板は、その上に位置される、電力コンバータの電力スイッチング素子のうちの１つ以上、又は電力コンバータの１つ以上の電力スイッチング素子を駆動するように構成されるコントローラ、のうちの１つ以上を更に含む、例２６から３２のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0129】

例３４：電力コンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、及びＡＣ／ＤＣ整流器のグループから選択されるものである、例２６から３３のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0130】

例３５：電力スイッチング素子を含む電力コンバータと、電力スイッチング素子を駆動して、受信される電力を変換し、変換された電力を出力するように構成されるコントローラと、インダクタとコンデンサとを含むフィルタであって、電力コンバータの第１の側に結合されて、電力コンバータの第１の側で電力信号をフィルタリングし、インダクタがコア部分と巻線部分とを含む、フィルタと、巻線部分の巻線が埋め込まれるとともに、コントローラ、又は
電力スイッチング素子のうちの１つ以上、のうちの１つ以上がその上に位置される、プリント回路基板とを備える非絶縁電力コンバータシステムのための、方法、装置、及び／又はプロセッサ実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。

【0131】

例３６：巻線の各ループは、中実断面を有する配線導体である、例３５の方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0132】

例３７：プリント回路基板に埋め込まれる巻線は、巻線がプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含むリッツＰＣＢを形成する、例３５又は３６のいずれか方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0133】

例３８：リッツＰＣＢは、平行なストランドの少なくとも４つの層を含み、平行なストランドの各ストランドが導電性トレースである、例３５から３７のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0134】

例３９：巻線部分が１つ以上の更なるリッツＰＣＢを含み、各更なるリッツＰＣＢは、更なるプリント回路基板内でルーティングされる複数層の平行なストランドを含む更なる巻線を含む、例３５から３８のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0135】

例４０：コア部分は、巻線部分の第２のコア部分とは反対側に第１のコア部分を含み、第１のコア部分及び第２のコア部分は、導体ループに面してプリント回路基板と実質的に平行な平面を含む、例３５から３９のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0136】

例４１：コア部分は、外気部分に対向する第１のコア部分を含み、第１のコア部分は、ベース部分と、そこから延在する３つの脚部とを有し、３つの脚部の中間脚部は、導体ループによって画定される開口を通じて延在する、例３５から４０のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0137】

例４２：プリント回路基板は、その上に位置される、コントローラ、又は電力スイッチング素子のうちの１つ以上、のうちの１つ以上を更に含む、例３５から４１のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0138】

例４３：電力コンバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、及びＡＣ／ＤＣ整流器のグループから選択されるものである、例３５から４２のいずれかの方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【0139】

例４４：電力スイッチング素子を含む電力コンバータによって、入力電力を受信するステップと、コントローラによって、電力スイッチング素子を駆動させて、受信される入力電力を変換して、変換された電力を出力するステップであって、（ｉ）コントローラ、又は（ｉｉ）電力スイッチング素子のうちの１つ以上、のうちの１つ以上がプリント回路基板上に位置される、ステップと、電力コンバータの第１の側に結合されるインダクタ及びコンデンサを含むＬＣフィルタによって、電力コンバータの第１の側で電力信号をフィルタリングするステップであって、インダクタがコア部分と巻線部分とを含み、巻線部分が、プリント回路基板に埋め込まれる巻線を含む、ステップとを含む電力変換方法のための、方法、装置、及び／又はプロセッサ実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。

【0140】

例４５：コントローラによって、電力スイッチング素子を駆動させて、受信される入力電力を変換し、変換された電力を出力するするステップは、入力電力を、第１のＤＣ電圧レベルから、出力される変換された電力における第２のＤＣ電圧レベルに変換するステップであって、電力コンバータの第１の側がＤＣ出力側である、ステップ、入力電力を、ＤＣから、出力される変換された電力におけるＡＣに変換するステップであって、電力コンバータの第１の側がＡＣ出力側である、ステップ、又は入力電力を、ＡＣから、出力される変換された電力におけるＤＣに変換するステップであって、電力コンバータの第１の側がＡＣ入力側である、ステップのグループから選択される少なくとも１つを含む、例４４の方法、装置、及び／又は非一時的コンピュータ可読媒体。

【図1】