Dc/dc電力轉(zhuǎn)換裝置的制作方法

文檔序號(hào)：7307676閱讀：141來(lái)源：國(guó)知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>發(fā)電;變電;配電裝置的制造技術(shù)

專利名稱：Dc/dc電力轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將直流電壓轉(zhuǎn)換成升壓或降壓的直流電壓的DC/DC 電力轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
作為以往的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的DC/DC轉(zhuǎn)換器由逆變器 (inverter)電路和多倍壓整流電路構(gòu)成，其中，所述逆變器電路具備具有與正電位連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和與負(fù)電位連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的至少兩個(gè)以上的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，所述多倍壓整流電路具備串聯(lián)連接的多個(gè)整流器與串聯(lián)連接的多個(gè)電容器，該DC/DC轉(zhuǎn)換器用逆變器電路產(chǎn)生交流電壓，進(jìn)而用多倍壓整流電路產(chǎn)生高壓直流電壓而供給給負(fù) 載(例如參照專利文獻(xiàn)l)。
另外，作為以往的另一例子的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的開(kāi)關(guān)電容轉(zhuǎn)換器由逆變器電路和2倍壓整流電路構(gòu)成，與電容器串聯(lián)連接電感器，利用LC諧振現(xiàn)象來(lái)使對(duì)電容器的充放電電流增大，從而實(shí)現(xiàn)了在轉(zhuǎn)移大的電力的情況下也使效率降低少的電力轉(zhuǎn)換(例如參照非專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平9 - 191638號(hào)^^報(bào)
非專利文獻(xiàn)l:出利葉史俊他「共振形久^f 卜軒々夕夕 3 ;/"'—夕co制御特性」("諧振型開(kāi)關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的控制特性")、信學(xué)技法、IEICE Technical Report、 EE2005-62， pp7-12， 2006
年
在這些以往的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中，具備逆變器電路和整流電路，利用電容器的充放電進(jìn)行直流/直流電力轉(zhuǎn)換，并且，如果與電容器串聯(lián)連接電感器而利用LC諧振現(xiàn)象，則可以高效地轉(zhuǎn)移大的電力。在該情況下，如果使用連接有多個(gè)整流電路的多倍壓整流電路，則需要使電容器、電感器的容許電流值增大，具有導(dǎo)致裝置結(jié)構(gòu)的大型化這樣的問(wèn)題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述那樣的問(wèn)題點(diǎn)而完成的，其目的在于，在具備由逆變器電路和整流電路構(gòu)成的三個(gè)以上的電路，并利用電容器
的充i丈電的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中，利用電容器和電感器的諧振現(xiàn) 象來(lái)提高轉(zhuǎn)換效率，并且謀求裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
在第一發(fā)明的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中，串聯(lián)連接有將由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件串聯(lián)連接而連接在平滑電容器的正負(fù)端子之間而成的三個(gè)以上的電路。在上述多個(gè)電路內(nèi)，在規(guī)定的一個(gè)電路與其他各電路之間分別連接能量轉(zhuǎn)移用的電容器，并且在對(duì)該電容器進(jìn)行充放電的路徑上設(shè)置電感器。而且，在上述多個(gè)電路內(nèi)，將規(guī)定的電路用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將其他電路用于整流電路，并通過(guò)上述電容器的充放電進(jìn)行直流/直流轉(zhuǎn)換。
在第二發(fā)明的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中，串聯(lián)連接基于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路和整流電路的三個(gè)以上的電路，上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路將由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件串聯(lián)連接而連接在平滑電容器的正負(fù)端子之間而成，上述整流電路將由二極管元件構(gòu) 成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件串聯(lián)連接而連接在平滑電容器的正負(fù)端子之間而成。在上述多個(gè)電路內(nèi)，在規(guī)定的一個(gè)電路與其他各電路之間分別連接能量轉(zhuǎn)移用的電容器，并且在對(duì)該電容器進(jìn)行充放電的路徑上設(shè)置電感器。于是，通過(guò)上述電容器的充放電進(jìn)行直流/直流轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明的第一、第二DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中，串聯(lián)連接基于驅(qū) 動(dòng)用逆變器電路和整流電路的三個(gè)以上的電路，在規(guī)定的一個(gè)電路與其他各電路之間分別連接電容器并且在對(duì)該電容器進(jìn)行充放電的路徑上設(shè)置電感器。因此，能夠利用電容器與電感器的諧振現(xiàn)象來(lái)提高轉(zhuǎn)換效率，并且能夠使在電容器以及電感器中流過(guò)的電流值降低，能夠使各電容器以及各電感器的額定電流降低，從而實(shí)現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的小型化。

圖l是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的柵極信號(hào)生成部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的柵極信號(hào)以及各部分的電流波形的圖。
圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的柵極信號(hào)生成部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的柵極信號(hào)以及各部分的電流波形的圖。
圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的柵極信號(hào)生成部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式5的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是示出本發(fā)明的實(shí)施方式6的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的部分電路圖。
圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式6的另一例子的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的部分電路圖。
圖11是示出本發(fā)明的實(shí)施方式7的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是示出本發(fā)明的實(shí)施方式8的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖13是示出本發(fā)明的實(shí)施方式9的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是示出本發(fā)明的實(shí)施方式9的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的柵極信號(hào)生成部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖15是示出本發(fā)明的實(shí)施方式10的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的柵極信號(hào)生成部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖16是示出本發(fā)明的實(shí)施方式12的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖17是示出本發(fā)明的實(shí)施方式13的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是示出本發(fā)明的實(shí)施方式14的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖19是示出本發(fā)明的實(shí)施方式14的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的柵極信號(hào)生成部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖20是示出本發(fā)明的實(shí)施方式15的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的柵極信號(hào)生成部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖21是示出本發(fā)明的實(shí)施方式16的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖22是示出本發(fā)明的實(shí)施方式17的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖23是示出本發(fā)明的實(shí)施方式18的各電路的電源Vsk的結(jié)構(gòu)的圖。
圖24是示出本發(fā)明的實(shí)施方式18的電源Vsk的各部分的電壓波形的圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式1
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式1的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。圖1、圖2示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電
9路結(jié)構(gòu)，尤其圖l示出主要部分，圖2示出柵極信號(hào)生成部分。
如圖1所示，DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置具有將輸入到電壓端子VL
端子VH與Vcom之間的功能。
DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主電路部分將電路Al、 A2、 A3、 A4串聯(lián)連接而構(gòu)成，其中，電路A1、 A2、 A3、 A4具備平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4和多個(gè)MOSFET，所述平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4對(duì)輸入輸出電壓VI、 V2進(jìn)行平滑化，并且還作為用于能量轉(zhuǎn)移的電壓源而發(fā)揮功能，所述電路A1、 A2、 A3、 A4是將作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的兩個(gè)MOSFET(MoslL、 MoslH ) ( Mos2L、 Mos2H) (Mos3L、 Mos3H) ( Mos4L、 Mos4H)串聯(lián)連接而連接到各平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的兩個(gè)端子之間而成。而且，將各電路A1、 A2、 A3、 A4內(nèi)的兩個(gè)MOSFET的連接點(diǎn)作為中間端子，在成為規(guī) 定的一個(gè)電路的電路Al與其他各電路A2、 A3、 A4的中間端子之間連接LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14,所述LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14由電容器Crl2、 Crl3、 Crl4以及電感器Lrl2、 Lrl3、 Lrl4 的串聯(lián)體構(gòu)成，并作為能量轉(zhuǎn)移元件而發(fā)揮功能。
另外，各MOSFET是在源極與漏極之間形成有寄生二極管的功率MOSFET。
詳細(xì)說(shuō)明主電路部分的連接。平滑電容器Csl的兩個(gè)端子分別與電壓端子VL和Vcom連接，電壓端子Vcom被接地。平滑電容器 Csl的VL側(cè)電壓端子與平滑電容器Cs2的一個(gè)端子連接，平滑電容器Cs2的另一個(gè)端子與平滑電容器Cs3的一個(gè)端子連接，平滑電容器 Cs3的另一個(gè)端子與平滑電容器Cs4的一個(gè)端子連接，平滑電容器 Cs4的另一端子與電壓端子VH連接。
MoslL的源極端子與電壓端子Vcom連4妄，漏才及端子與MoslH 的源極端子連接，MoslH的漏極端子與電壓端子VL連接。Mos2L 的源極端子與平滑電容器Cs2的低電壓側(cè)的端子連接，Mos2L的漏極端子與Mos2H的源極端子連接，Mos2H的漏極端子與平滑電容器Cs2
10的高電壓側(cè)的端子連接。Mos3L的源極端子與平滑電容器Cs3的低電壓側(cè)的端子連接，Mos3L的漏極端子與Mos3H的源極端子連接， Mos3H的漏極端子與平滑電容器Cs3的高電壓側(cè)的端子連接。Mos4L 的源極端子與平滑電容器Cs4的低電壓側(cè)的端子連接，Mos4L的漏極端子與Mos4H的源極端子連接，Mos4H的漏極端子與平滑電容器Cs4 的高電壓側(cè)的端子連接。
LC串聯(lián)體LC12的一端與MoslL和MoslH的連接點(diǎn)連接，另一端與Mos2L和Mos2H的連接點(diǎn)連接。LC串聯(lián)體LC13的一端與 MoslL和MoslH的連接點(diǎn)連接，另一端與Mos3L和Mos3H的連接點(diǎn)連接。LC串聯(lián)體LC14的一端與MoslL和MoslH的連接點(diǎn)連接，另一端與Mos4L和Mos4H的連接點(diǎn)連接。根據(jù)各級(jí)的電感器Lr和電容器Cr的電感值和容量值決定的諧振周期的值被設(shè)定為分別相等。
MoslL、 MoslH的沖冊(cè)極端子與柵極驅(qū)動(dòng)電路111的輸出端子連接，向柵極驅(qū)動(dòng)電路111的輸入端子輸入以MoslL的源極端子的電壓為基準(zhǔn)的各個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。柵極驅(qū)動(dòng)電路是一般的自舉方式的驅(qū) 動(dòng)電路，由半橋逆變器電路驅(qū)動(dòng)用的驅(qū)動(dòng)器IC、用于驅(qū)動(dòng)高電壓側(cè)的 MOSFET的電容器等構(gòu)成。Mos2L、 Mos2H的柵極端子與柵極驅(qū)動(dòng) 電路112的輸出端子連接，向柵極驅(qū)動(dòng)電路112的輸入端子輸入以 Mos2L的源極端子的電壓為基準(zhǔn)的各個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。Mos3L、 Mos3H的柵極端子與柵極驅(qū)動(dòng)電路113的輸出端子連接，向柵極驅(qū)動(dòng) 電路113的輸入端子輸入以Mos3L的源極端子的電壓為基準(zhǔn)的各個(gè) 柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。Mos4L、 Mos4H的柵極端子與柵極驅(qū)動(dòng)電路114的輸出端子連接，向柵極驅(qū)動(dòng)電路114的輸入端子輸入以Mos4L的源極端子的電壓為基準(zhǔn)的各個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
從光耦合器121L輸出MoslL驅(qū)動(dòng)用的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從光耦合器121H輸出MoslH驅(qū)動(dòng)用的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。向光耦合器121L、 121H輸入柵極4言號(hào)GatelL、 GatelH。從光耦合器122L輸出Mos2L 驅(qū)動(dòng)用的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從光耦合器122H輸出Mos2H驅(qū)動(dòng)用的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。向光耦合器122L、 122H輸入柵極信號(hào)Gate2L、 Gate2H。從光耦合器123L輸出Mos3L驅(qū)動(dòng)用的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從光耦合器 123H輸出Mos3H驅(qū)動(dòng)用的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。向光耦合器123L、 123H 輸入柵極信號(hào)Gate3L、 Gate3H。從光耦合器124L輸出Mos4L驅(qū)動(dòng) 用的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從光耦合器124H輸出Mos4H驅(qū)動(dòng)用的柵極驅(qū)動(dòng) 信號(hào)。向光耦合器124L、 124H輸入柵極信號(hào)Gate4L、 Gate4H。
電源Vsl、 Vs2、 Vs3、 Vs4是分別以MoslL、 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L的源極端子為基準(zhǔn)的為了驅(qū)動(dòng)MOSFET、柵極驅(qū)動(dòng)電路、光耦合器而配置的電源。
電路Al被用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將對(duì)電壓端子VL - Vcom之間輸入的能量通過(guò)MOSFET (MoslL、 MoslH)的導(dǎo)通截止動(dòng)作而傳送給高電壓側(cè)。另外，電路A2、 A3、 A4被用于整流電路，對(duì)由驅(qū) 動(dòng)用逆變器電路A1驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，并將能量轉(zhuǎn)移到高電壓側(cè)。
如圖2所示，在成為柵極信號(hào)生成部分的控制電路13中生成柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H。在控制電路13中，具有生成用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路 Al的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH的驅(qū)動(dòng)用4冊(cè)極信號(hào)生成部分 130A;以及生成用于驅(qū)動(dòng)整流電路A2、 A3、 A4的整流用柵極信號(hào) Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H的整流用柵極信號(hào)生成部分130B。在該情況下，在微型計(jì)算機(jī)等信號(hào)處理電路中，生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)以及整流用柵極信號(hào)。
接下來(lái)說(shuō)明動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的容量值被設(shè)定為與LC串聯(lián) 體的電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的容量值相比充分大的值。
如上所述，因?yàn)閷⑤斎氲诫妷憾俗覸L-Vcom之間的電壓VI 變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VH-Vcom之間，所以負(fù)載連接在電壓端子VH - Vcom之間，電壓V2成為比4xVl低的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，將平滑電容器Csl充電到電壓VI的電壓，將平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電到(V2-VI) /3的電壓。
12圖3示出驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、整流用柵極信號(hào) Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H、在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al和整流電路A2~ A4內(nèi)的高壓側(cè)MOSFET ( MoslH、 Mos2H Mos4H)中流過(guò)的電流、以及在低壓側(cè)MOSFET ( MoslL、 Mos2L Mos4L)中流過(guò)的電流。在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al內(nèi)的 MOSFET中電流從漏極流向源極，在整流電路A2 ~ A4內(nèi)的MOSFET 中電流從源極流向漏極。MOSFET在柵極信號(hào)為高電壓時(shí)導(dǎo)通。
如圖3所示，驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelH、 GatelL是具有與諧振周期相比稍微大的周期T且占空比大約50%的導(dǎo)通截止信號(hào)，其中，上述諧振周期是基于由Lr和Cr構(gòu)成的LC串聯(lián)體LC12、LC13、LC14 決定的。其中，t表示諧振周期的1/2的期間，la、 lb是驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelH、 GatelL的脈沖(以下稱為驅(qū)動(dòng)用脈沖)。
向整流電路A2、 A3、 A4內(nèi)的高壓側(cè)MOSFET的整流用柵極信號(hào)Gate2H、 Gate3H、 Gate4H、以及向低壓側(cè)MOSFET的整流用柵極信號(hào)Gate2L、 Gate3L、 Gate4L是由從驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelH、 GatelL的各驅(qū)動(dòng)用脈沖la、 lb的上升沿時(shí)刻起在期間t的范圍內(nèi)產(chǎn) 生的脈沖(以下稱為整流用脈沖2a、 2b)構(gòu)成的導(dǎo)通截止信號(hào)。在此，整流用脈沖2a、 2b的上升沿時(shí)刻與驅(qū)動(dòng)用脈沖la、 lb的上升沿時(shí)刻一致，并且整流用脈沖2a、 2b的下降沿時(shí)刻比驅(qū)動(dòng)用脈沖la、 lb的下降沿時(shí)刻早規(guī)定時(shí)間tH、 tL。
當(dāng)各電路Al ~ A4的作為低壓側(cè)MOSFET的MoslL、 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L由于向低壓側(cè)MOSFET的柵極信號(hào)的驅(qū)動(dòng)用脈沖lb 以及整流用脈沖2b而成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，由于存在電壓差，所以平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Crl2、 Crl3、 Crl4。另外，在Mos2L、 Mos3L、 Mos4L中，在整流用脈沖2b為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流3b，之后由于寄生二極管的防止逆流功能而電流:故切斷。Csl—Mos2L—Lrl2—Crl2—MoslL Csl—Cs2—Mos3L—Lrl3—Crl3—MoslL Csl—Cs2—Cs3—Mos4L—Lrl4—Crl4—MoslL 接下來(lái)，當(dāng)各電路Al A4的作為高壓側(cè)MOSFET的MoslH、 Mos2H、 Mos3H、 Mos4H由于向高壓側(cè)MOSFET的柵極信號(hào)的驅(qū)動(dòng) 用脈沖la以及整流用脈沖2a而成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，由于存在電壓差，所以充電于電容器Crl2、 Crl3、 Crl4中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4。另夕卜，在Mos2H、 Mos3H、 Mos4H 中，在整流用脈沖2a為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源才及流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流3a，之后由于寄生二極管的防止逆流功能而電流;故切斷。
Crl2—Lrl2—Mos2H—Cs2—MoslH Crl3—Lrl3—Mos3H—Cs3—Cs2—MoslH Crl"Lrl4—Mos4H—Cs"Cs3—Cs2—MoslH 這樣，通過(guò)電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充放電，從平滑電容器 Csl向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。于是，將輸入到電壓端子VL與Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VH與Vcom之間。另外，由于對(duì)各電容器Cr12、 Crl3、 Crl4串聯(lián)連接電感器Lrl2、 Lrl3、 L14而構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14,所以上述能量轉(zhuǎn)移是利用諧振現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行的，能夠高效地轉(zhuǎn)移大量的能量。
另外，在本實(shí)施方式中，在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al與作為整流電路的其他各電路A2、 A3、 A4之間連接了 LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14,其中，在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al中，在平滑電容器Csl的兩個(gè) 端子上連接了成為輸入端子的低電壓側(cè)的電壓端子VL、 Vcom。
將本實(shí)施方式中的在LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14中流過(guò)的電流值設(shè)為112、 113、 114,將電容器Crl2、 Crl3、 Crl4的電壓設(shè)為 V12、 V13、 V14。然后，作為比較例子，考慮如下情況在相鄰的電
14路之間，即在A1、 A2之間、A2、 A3之間、A3、 A4之間，在中間端子(低壓側(cè)MOSFET與高壓側(cè)MOSFET的連接點(diǎn))之間，連接LC 串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34,并使其同樣地動(dòng)作。如果將在該比較例子中的LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34中流過(guò)的電流值設(shè)為112r、 I23r、 134r，將LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34內(nèi)的電容器Cr12、 Cr23、 Cr34的電壓設(shè)為V12r、 V23r、 V34r，貝'J
在比較例子中，成為
I12r:I23r:I34r = 3:2:1
V12r = V23r = V34r
相對(duì)于此，在本實(shí)施方式中，成為
112 = 113-114 ( =I34r)
V12:V13:V14 = 1:2:3 ( V12 = V12r = V23r = V34r)
這樣，在本實(shí)施方式中，在電路Al與其他各電路A2、 A3、 A4 的中間端子之間連接了 LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14，所以與上述比較例子相比，電容器Crl2、 Crl3、 Crl4的電壓增大，但能夠使流過(guò)LC串聯(lián)體LC12的電流值降低至1/3，并且在高壓側(cè)與電路A3連接的LC串聯(lián)體LC13中，能夠降低至流過(guò)比較例子的LC串聯(lián)體LC23 的電流值的1/2。即，能夠使流過(guò)各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14 的電流值與最小的電流值相等。因此，能夠使能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián) 體LC12、 LC13、 LC14的電感器Lr、電容器Cr的額定電流降低，能夠使電感器Lr和電容器Cr小型化。
另外在本實(shí)施方式中，由于在整流電路A2~A4中使用了 MOSFET，所以與使用二極管時(shí)相比，能夠降低導(dǎo)電損耗，能夠提高電力轉(zhuǎn)換的效率。
另外，整流電路A2~ A4的MOSFET與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al 的MOSFET同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，在期間t的范圍內(nèi)比驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al的MOSFET更早成為截止?fàn)顟B(tài)。如果使整流電路A2~A4 的MOSFET的導(dǎo)通期間與該MOSFET的導(dǎo)電期間t一致則可以使導(dǎo) 電損耗成為最小，但由于即使如上所述那樣使MOSFET的導(dǎo)通狀態(tài)結(jié)束得早，也經(jīng)由寄生二極管導(dǎo)電，所以在該期間中也能夠轉(zhuǎn)移能量，另外能夠避免由與控制相關(guān)的延遲等而引起的問(wèn)題，可靠性提高。
另外，由于從各驅(qū)動(dòng)用脈沖la、 lb的上升沿時(shí)刻起在期間t的范圍內(nèi)產(chǎn)生整流用脈沖2a、 2b，所以在LC串聯(lián)體LC12、LC13、 LC14 的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流之后，電流被切斷而不發(fā)生逆流。如果發(fā)生電流的逆流，則不僅能量的轉(zhuǎn)移量減少，而且為了得到期望的電力而需要使更多的電流流過(guò)，損失增大且電力轉(zhuǎn)換效率惡化。在本實(shí)施方式中，由于防止了這樣的電流的逆流，所以能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振現(xiàn)象，而且能夠通過(guò) 使用MOSFET而降低導(dǎo)電損耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC 電力轉(zhuǎn)換裝置。
另夕卜，由于在控制電路13中具備驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)生成部分130A 和整流用柵極信號(hào)生成部分130B,來(lái)分別生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào) GatelL、 GatelH和整流用柵才及4言號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H，所以能夠容易地與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al 的MOSFET獨(dú)立地控制整流電路A2 ~ A4的MOSFET,能夠可靠地實(shí)現(xiàn)上述期望的動(dòng)作，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置。
實(shí)施方式2
在上述實(shí)施方式l中，示出了將電壓Vl升壓至大約4倍的電壓 V2的升壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，但在本實(shí)施方式中，示出從電壓V2降壓至電壓VI的降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
本實(shí)施方式的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的主要部分與圖 l所示的電路結(jié)構(gòu)相同，但在該情況下，將電路A2、 A3、 A4用于驅(qū) 動(dòng)用逆變器電路，將電路A1用于整流電路。另外，作為柵極信號(hào)生成部分的控制電路13a與上述實(shí)施方式l不同，如圖4所示。
如圖4所示，在控制電路13a中生成柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H。在控制電路13a中具有生成用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2、 A3、 A4的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H 的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)生成部分130A;以及生成用于驅(qū)動(dòng)整流電路Al的整流用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH的整流用柵極信號(hào)生成部分130B。另外，在本實(shí)施方式中，也在微型計(jì)算機(jī)等信號(hào)處理電路中生成驅(qū)動(dòng) 用柵極信號(hào)以及整流用柵極信號(hào)。接下來(lái)說(shuō)明動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的容量值^^皮設(shè)定為與LC串聯(lián) 體的電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的容量值相比充分大的值。
因?yàn)閷⑤斎氲诫妷憾俗覸H-Vcom之間的電壓V2變?yōu)榻祲褐?大約1/4倍的電壓VI而輸出到電壓端子VL-Vcom之間，所以負(fù)載連接在電壓端子VL-Vcom之間，電壓V2成為比4xVl高的值。
圖5示出驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H、整流用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2~A4和整流電路Al內(nèi)的高壓側(cè)MOSFET ( Mos2H ~ Mos4H、 MoslH)中流過(guò)的電流、以及在低壓側(cè)MOSFET ( Mos2L ~ Mos4L、 MoslL)中流過(guò)的電流。在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2 ~ A4內(nèi)的 MOSFET中電流從漏極流向源極，在整流電路A1內(nèi)的MOSFET中電流從源極流向漏極。MOSFET在柵極信號(hào)為高電壓時(shí)導(dǎo)通。
如圖5所示，驅(qū)動(dòng)用4冊(cè)極訐言號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4H、 Gate4L是具有與諧振周期2t相比稍微大的周期T且占空比大約50%的導(dǎo)通截止信號(hào)，其中，上述諧振周期2t是基于由Lr和 Cr構(gòu)成的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14決定的。另外，lc、 ld是驅(qū)動(dòng)用才冊(cè)才及信號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H 的脈沖(以下稱為驅(qū)動(dòng)用脈沖)。
向整流電路Al內(nèi)的高壓側(cè)MOSFET的整流用柵極信號(hào)GatelH 以及向低壓側(cè)MOSFET的整流用柵極信號(hào)GatelL是由從各驅(qū)動(dòng)用脈沖lc、 ld的上升沿時(shí)刻起在期間t的范圍內(nèi)產(chǎn)生的脈沖(以下稱為整流用脈沖2c、 2d)構(gòu)成的導(dǎo)通截止信號(hào)。在此，整流用脈沖2c、 2d 的上升沿時(shí)刻與驅(qū)動(dòng)用脈沖lc、 ld的上升沿時(shí)刻一致，并且整流用
17脈沖2c、 2d的下降沿時(shí)刻比驅(qū)動(dòng)用脈沖lc、 ld的下降沿時(shí)刻早規(guī)定時(shí)間tH、 tL。
當(dāng)各電路A2 A4、 Al的作為高壓側(cè)MOSFET的Mos2H、 Mos3H、 Mos4H、 MoslH由于向高壓側(cè)MOSFET的才冊(cè)極信號(hào)的驅(qū)動(dòng) 用脈沖lc以及整流用脈沖2c而成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，由于存在電壓差，所以平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Crl2、 Crl3、 Crl4。另外，在MoslH中，在整流用脈沖2c為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振周期的1/2 的期間t內(nèi)流過(guò)電流3c，之后由于寄生二極管的防止逆流功能而電流被切斷。
Cs2—Cs3—Cs4—Mos4H—Lrl4—Crl4—MoslH Cs2—Cs3—Mos3H—Lrl3—Crl3—MoslH Cs2—Mos2H—Lrl2—Crl2—MoslH
接下來(lái)，當(dāng)各電路A2~A4、 Al的作為低壓側(cè)MOSFET的 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L、 MoslL由于向低壓側(cè)MOSFET的柵極信號(hào)的驅(qū)動(dòng)用脈沖Id以及整流用脈沖2d而成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，由于存在電壓差，所以充電于電容器Crl2、 Crl3、 Crl4中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3。另外，在MoslL中，在整流用脈沖2d為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流3d，之后由于寄生二極管的防止逆流功能而電流被切斷。
Crl4—Lrl4—Mos4L—Cs3—Cs2—Cs1—MoslL
Crl3—Lrl3—Mos3L—Cs2—Csl—MoslL
Crl2—Lrl2—Mos2L—Cs1—MoslL
這樣，通過(guò)電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充放電，從平滑電容器 Cs2、 Cs3、 Cs4向平滑電容器Csl轉(zhuǎn)移能量。于是，將輸入到電壓端子VH與Vcom之間的電壓V2變?yōu)榻祲褐链蠹s1/4倍的電壓VI而輸
18出到電壓端子VL與Vcom之間。另外，由于對(duì)各電容器Crl2、 Crl3、 Crl4串聯(lián)連接電感器Lrl2、 Lrl3、 L14而構(gòu)成LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14，所以上述能量轉(zhuǎn)移是利用諧振現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行的，能夠高效地轉(zhuǎn)移大量的能量。
另外，在本實(shí)施方式中，在整流電路A1與作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的其他各電路A2、 A3、 A4之間連接了 LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14，其中，在上述整流電路A1中，在平滑電容器Csl的兩個(gè)端子上連接了成為輸入端子的低電壓側(cè)的電壓端子VL、 Vcom。另外，在本實(shí)施方式中，與上述實(shí)施方式1中示出的比較例子、即在相鄰的電路之間連接LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34并使其同樣地動(dòng)作的情況相比，能夠使流過(guò)LC串聯(lián)體LC12的電流值降低至1/3，另外在高壓側(cè)與電路A3連接的LC串聯(lián)體LC13中，能夠降低至流過(guò)比較例子的LC串聯(lián)體LC23的電流值的1/2。即，能夠使流過(guò)各LC串聯(lián)體 LC12、 LC13、 LC14的電流值與最小的電流值相等。因此，能夠降低能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電感器Lr、電容器 Cr的額定電流，能夠使電感器Lr和電容器Cr小型化。
另外，在本實(shí)施方式中，由于在整流電路A1中使用了 MOSFET, 所以與使用二極管時(shí)相比，能夠降低導(dǎo)電損耗，能夠提高電力轉(zhuǎn)換的效率。
另外，整流電路A1的MOSFET與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2~ A4 的MOSFET同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，在期間t的范圍內(nèi)比驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2~A4的MOSFET更早成為截止?fàn)顟B(tài)。如果使整流電路Al 的MOSFET的導(dǎo)通期間與該MOSFET的導(dǎo)電期間t一致則可以使導(dǎo) 電損耗成為最小，但由于即使如上所述那樣使MOSFET的導(dǎo)通狀態(tài) 結(jié)束得早，也經(jīng)由寄生二極管導(dǎo)電，所以在該期間中也能夠轉(zhuǎn)移能量，另外能夠避免由與控制相關(guān)的延遲等而引起的問(wèn)題，可靠性提高。
另外，由于從各驅(qū)動(dòng)用脈沖lc、 Id的上升沿時(shí)刻起在期間t的范圍內(nèi)產(chǎn)生整流用脈沖2c、 2d，所以在LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LCI4 的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流之后，電流被切斷而不發(fā)生逆流。因此，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振現(xiàn)象，而且能夠通過(guò)使用MOSFET而降低導(dǎo)電損耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn) 轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在控制電路13a中具有驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)生成部分130A和整流用柵極信號(hào)生成部分130B，分別生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H和整流用斥冊(cè)極信號(hào) GatelL、 GatelH，所以能夠容易地與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2 ~ A4的 MOSFET獨(dú)立地控制整流電路Al的MOSFET，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)上述期望的動(dòng)作，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
實(shí)施方式3
在上述實(shí)施方式1中示出了 VI—V2的升壓型DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，在上述實(shí)施方式2中示出了 V2—VI的降壓型DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置，但在本實(shí)施方式中，示出同時(shí)具有上述實(shí)施方式1、 2的功能而實(shí)現(xiàn)雙向的能量轉(zhuǎn)移的升降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
本實(shí)施方式的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的主要部分與上述實(shí)施方式1、 2同樣地是圖1中示出的電路結(jié)構(gòu)，在該情況下，在升壓時(shí)將電路Al用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將電路A2、 A3、 A4用于整流電路，在降壓時(shí)將電路A2、 A3、 A4用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將電路Al用于整流電路。另外，作為柵極信號(hào)生成部分的控制電路13b 與上述實(shí)施方式l、 2不同，是圖6中示出的電路結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，在控制電路13b中，輸入電壓端子Vcom、 VL、 VH的電壓，而生成并輸出柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H。利用所輸入的各端子電壓求出VI、 V2(V1: VL-Vcom、 V2: VH-Vcom)，在Vlx4〉V2 的情況下，識(shí)別為升壓模式而如上述實(shí)施方式1中所示那樣輸出柵極信號(hào)，在Vlx4<V2的情況下，識(shí)別為降壓模式而如上述實(shí)施方式2 中所示那樣輸出柵極信號(hào)。
在這樣控制的升降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中，得到與上迷實(shí)施方式1、 2同樣的效果，并且能夠通過(guò)一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)雙向的能量
20轉(zhuǎn)移，能夠廣泛利用。
實(shí)施方式4
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式4的升壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)的圖。
如圖7所示，與上述實(shí)施方式1的情況同樣地，將輸入到電壓端子VL與Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VH與Vcom之間，在圖1中示出的電路結(jié)構(gòu)中具備作為電流檢測(cè)單元的電流傳感器CT2、 CT3、 CT4。
電流傳感器CT2配置在Mos2L和Mos2H的連接點(diǎn)與LC串聯(lián) 體LC12之間的配線上，對(duì)來(lái)自Mos2L和Mos2H的連接點(diǎn)的電流進(jìn) 行檢測(cè)。電流傳感器CT3配置在Mos3L和Mos3H的連接點(diǎn)與LC串聯(lián)體LC13之間的配線上，對(duì)來(lái)自Mos3L和Mos3H的連接點(diǎn)的電流進(jìn)行檢測(cè)。電流傳感器CT4配置在Mos4L和Mos4H的連接點(diǎn)與LC 串聯(lián)體LC14之間的配線上，對(duì)來(lái)自Mos4L和Mos4H的連接點(diǎn)的電流進(jìn)行檢測(cè)。
在本實(shí)施方式中，也與上述實(shí)施方式1同樣地，電路A1被用于將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的能量通過(guò)MOSFET ( MoslL、 MoslH)的導(dǎo)通截止動(dòng)作而傳送給高電壓側(cè)的驅(qū)動(dòng)用逆變器電路。另外，電路A2、 A3、 A4被用于對(duì)由驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，并將能量轉(zhuǎn)移給高電壓側(cè)的整流電路。
在該情況下，雖然省略了柵極信號(hào)生成部分的圖示，但該柵極信號(hào)生成部分具備生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH的控制電路；和具備比較器并生成整流用柵極信號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H的電路。
驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH與上述實(shí)施方式1同樣地，是具有與諧振周期2t相比稍微大的周期T且占空比大約50%的導(dǎo)通截止信號(hào)，其中，上述諧振周期2t是由LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14 決定的。整流用柵極信號(hào)Gate2L、 Gate2H是將電流傳感器CT2的輸
21出信號(hào)與閾值電壓VtL、 VtH進(jìn)行比較而生成的。即，在來(lái)自Mos2L 與Mos2H的連接點(diǎn)的電流正向流過(guò)時(shí)產(chǎn)生整流用脈沖而使Mos2L導(dǎo) 通，在電流負(fù)向流過(guò)時(shí)產(chǎn)生整流用脈沖而使Mos2H導(dǎo)通。由此，各 Mos2L、 Mos2H在寄生二極管導(dǎo)電的期間內(nèi)導(dǎo)通。在整流電路A3、 A4的情況下，也與整流電路A2的情況同樣地，將電流傳感器CT3、 CT4的輸出信號(hào)與閾值電壓VtL、 VtH進(jìn)行比較而生成。在此，閾值電壓VtL、 VtH被設(shè)定為可以利用電流傳感器CT2 ~ CT4檢測(cè)出正向或負(fù)向的電流的程度的電壓。
根據(jù)這樣的柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H,電流在與上述實(shí)施方式1同樣的電流路徑中流過(guò)，通過(guò)電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充方文電，從平滑電容器Csl向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。于是，將輸入到電壓端子VL與Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VH與Vcom之間。
在本實(shí)施方式中，i殳置對(duì)來(lái)自整流電路A2 A4的高壓側(cè) MOSFET與低壓側(cè)MOSFET的連接點(diǎn)的輸出電流進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器CT2、 CT3、 CT4,并根據(jù)檢測(cè)電流而生成整流用柵極信號(hào) Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H,所以可以在寄生二極管導(dǎo)電的期間內(nèi)使整流電路A2 ~ A4的各MOSFET導(dǎo)通。因此，可以從各驅(qū)動(dòng)用脈沖的上升沿時(shí)刻起在LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振周期的1/2的期間t的范圍內(nèi)可靠地產(chǎn)生柵極信號(hào)中的整流用脈沖。于是在期間t內(nèi)流過(guò)電流之后，電流;故切斷而不產(chǎn)生逆流。因此，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14 的諧振現(xiàn)象，而且能夠通過(guò)在整流電路A2~ A4中使用MOSFET而降低導(dǎo)電損耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定閾值電壓VtL、 VtH，能夠使整流用脈沖與MOSFET的導(dǎo)電期間t大概一致，能夠使導(dǎo)電損耗最小。
另外，在本實(shí)施方式中，也由于獨(dú)立地生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào) GatelL、 GatelH和整流用柵極信號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、
22Gate3H、 Gate4L、 Gate4H，所以能夠容易地與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al 的MOSFET獨(dú)立地控制整流電路A2 ~ A4的MOSFET，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)上述期望的動(dòng)作，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置。
在上述實(shí)施方式4中，對(duì)來(lái)自整流電路A2~A4的高壓側(cè) MOSFET與低壓側(cè)MOSFET的連接點(diǎn)的輸出電流進(jìn)行了檢測(cè)，但電流傳感器CT2 ~ CT4的檢測(cè)電流與在連接于整流電路A2 ~ A4的各電容器Crl2~Crl4中流過(guò)的電流大致一致。因此，在上述實(shí)施方式4 中，可以使用電流傳感器CT2 ~ CT4對(duì)在連接于整流電路A2 ~ A4的各電容器Crl2 Cr14中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)該檢測(cè)電流生成整流電路A2 ~ A4的檢測(cè)出的整流用柵極信號(hào)。
實(shí)施方式5
在本實(shí)施方式5中，示出與實(shí)施方式2同樣地，從電壓V2降壓至大約1/4倍的電壓VI的降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。圖8示出本實(shí)施方式的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的主要部分。
如圖8所示，在圖1中示出的電路結(jié)構(gòu)中具備作為電流檢測(cè)單元的電流傳感器CT1。在該情況下，將電路A2 A4用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將電路Al用于整流電路，電流傳感器CT1對(duì)來(lái)自整流電路 Al的高壓側(cè)MOSFET與^f氐壓側(cè)MOSFET的連接點(diǎn)的輸出電流進(jìn)行檢測(cè)。
在該情況下，省略了柵極信號(hào)生成部分的圖示，但該柵極信號(hào)生成部分具備生成驅(qū)動(dòng)用斥冊(cè)極信號(hào)Gate2L、Gate2H、Gate3L、Gate3H、 Gate4L、 Gate4H的控制電路；和具備比較器并生成整流用柵極信號(hào) GatelL、 GatelH的電路。
驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H與上述實(shí)施方式2同樣地，是具有與諧振周期2t相比稍微大的周期且占空比大約50°/。的導(dǎo)通截止信號(hào)，其中，上述諧振周期2t 是由LC串聯(lián)體LC12、LC13、LC14決定的。整流用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH是將電流傳感器CT1的輸出信號(hào)與閾值電壓VtL、 VtH進(jìn)行
23比較而生成的。即，在來(lái)自MoslL與MoslH的連接點(diǎn)的電流正向流過(guò)時(shí)產(chǎn)生整流用脈沖而使MoslL導(dǎo)通，在電流負(fù)向流過(guò)時(shí)產(chǎn)生整流用脈沖而使MoslH導(dǎo)通。由此，各MoslL、 MoslH在寄生二極管導(dǎo) 電的期間內(nèi)導(dǎo)通。在此，閾值電壓VtL、 VtH,皮設(shè)定為可以利用電流傳感器CT1檢測(cè)出正向或負(fù)向的電流的程度的電壓。
基于這才羊的柵才及信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H，電流在與上述實(shí)施方式2同樣的電流路徑中流過(guò)，通過(guò)電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充方丈電，從平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4向平滑電容器Csl轉(zhuǎn)移能量。于是，將輸入到電壓端子VH與Vcom之間的電壓V2變?yōu)榻祲褐链蠹s1/4倍的電壓VI而輸出到電壓端子VL與Vcom之間。
在本實(shí)施方式中，設(shè)置對(duì)來(lái)自整流電路A1的高壓側(cè)MOSFET 與低壓側(cè)MOSFET的連接點(diǎn)的輸出電流進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器 CT1，根據(jù)檢測(cè)電流而生成整流用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH，所以可以在寄生二極管導(dǎo)電的期間內(nèi)4吏整流電路Al的MOSFET導(dǎo)通。因此，可以從各驅(qū)動(dòng)用脈沖的上升沿時(shí)刻起在LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振周期的1/2的期間t的范圍內(nèi)可靠地產(chǎn)生柵極信號(hào)中的整流用脈沖。于是在期間t內(nèi)流過(guò)電流之后，電流被切斷而不產(chǎn)生逆流。因此，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振現(xiàn)象，而且能夠通過(guò)在整流電路Al中使用MOSFET而降低導(dǎo)電損耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定閾值電壓VtL、 VtH，能夠使整流用脈沖與MOSFET的導(dǎo)電期間t大概一致，能夠使導(dǎo)電損耗最小。
另外，在本實(shí)施方式中也獨(dú)立地生成驅(qū)動(dòng)用4冊(cè)極信號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H和整流用才冊(cè)極信號(hào) GatelL、 GatelH，所以能夠容易地與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2 ~ A4的 MOSFET獨(dú)立地控制整流電路Al的MOSFET，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)上述期望的動(dòng)作，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在上述實(shí)施方式5中，對(duì)來(lái)自整流電路Al的高壓側(cè)MOSFET與低壓側(cè)MOSFET的連接點(diǎn)的輸出電流進(jìn)行了檢測(cè)，但電流傳感器CT1的檢測(cè)電流與在各電容器Crl2 Cr14中流過(guò)的電流的振幅值不同但相位大致一致。因此，能夠根據(jù)電流傳感器CT1的輸出檢測(cè)出在與整流電路Al連接的電容器Crl2 Cr14中流過(guò)的電流，通過(guò)與實(shí)施方式5同樣地生成整流電路Al的整流用柵極信號(hào)，從而得到同樣的效果。
另外，在上述實(shí)施方式4中示出了 VI—V2的升壓型DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，在上述實(shí)施方式5中示出了 V2—VI的降壓型DC/DC 電力轉(zhuǎn)換裝置，但還可以在圖1示出的電路結(jié)構(gòu)中具備作為電流檢測(cè) 單元的電流傳感器CT1、 CT2、 CT3、 CT4，同時(shí)具有上述實(shí)施方式 4、 5的功能而實(shí)現(xiàn)雙向的能量轉(zhuǎn)移。在該情況下，具備利用檢測(cè)電流生成升壓動(dòng)作用的整流用柵極信號(hào)的電路和生成降壓動(dòng)作用的整流
用柵極信號(hào)的電路，在升壓時(shí)和降壓時(shí)切換柵極信號(hào)。
另外，在上述實(shí)施方式4、 5中，在高壓側(cè)MOSFET和低壓側(cè) MOSFET的連接點(diǎn)與LC串聯(lián)體之間的配線上配置電流傳感器來(lái)檢測(cè)電流，〗旦也可以利用電流傳感器對(duì)流過(guò)各MOSFET的電流進(jìn)行檢測(cè)。
實(shí)施方式6
在上述實(shí)施方式4、 5中，利用電流傳感器CT1 CT4對(duì)來(lái)自各電路Al ~ A4的中間端子(高壓側(cè)MOSFET與低壓側(cè)MOSFET的連接點(diǎn))的輸出電流進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)電流生成了整流用柵極信號(hào)，但在本實(shí)施方式中，直接對(duì)在能量轉(zhuǎn)移用的電容器Cr中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)。
如上所述，各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14在電路A1與其他電路之間連接在中間端子之間，所以在各電容器Cr中流過(guò)的電流與上述實(shí)施方式4中的電流傳感器CT2 ~ CT4的檢測(cè)電流大致一致，與上述實(shí)施方式5中的電流傳感器CT1的檢測(cè)電流的振幅值不同但相位大致一致。所以，可以對(duì)在各電容器Cr中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)該檢測(cè)電流與上述實(shí)施方式4、 5同樣地生成整流用柵極信號(hào)。
25圖9是本實(shí)施方式的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的部分電路圖，例如示出用于對(duì)在LC串聯(lián)體LC12的電容器Crl2中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè) 的電路。
如圖9所示，通過(guò)對(duì)將電容器Cr12的電路A2側(cè)的電壓進(jìn)行分壓而取出的電壓Va與將電路Al側(cè)的電壓進(jìn)行分壓而取出的電壓Vb 的差電壓進(jìn)行微分，來(lái)檢測(cè)在電容器Crl2中流過(guò)的電流。所檢測(cè)出的電流信號(hào)作為信號(hào)CT12sig輸出。
根據(jù)這樣輸出的電流信號(hào)CT12sig，可以與上述實(shí)施方式4、 5 中的電流傳感器CT1 ~ CT4的輸出信號(hào)同樣地生成整流用柵極信號(hào)，得到同樣的效果。
在上述實(shí)施方式6中，對(duì)在電容器Cr中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)，但也可以對(duì)在電感器Lr中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)。而且，電容器Cr 的電流與電感器Lr的電流都是在LC串聯(lián)體中流過(guò)的電流且相同。例如，圖IO示出用于對(duì)在LC串聯(lián)體LC12的電感器Lrl2中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)的電路。
如圖IO所示，通過(guò)對(duì)將電感器Lr12的電路A2側(cè)的電壓進(jìn)行分壓而取出的電壓Vc與將電路Al側(cè)的電壓進(jìn)行分壓而取出的電壓Vd 的差電壓進(jìn)行積分，來(lái)檢測(cè)在電感器Lrl2中流過(guò)的電流。所檢測(cè)出的電流信號(hào)作為信號(hào)CT12sig輸出。于是，可以與上述實(shí)施方式6同樣地生成整流用柵極信號(hào)，得到同樣的效果。
另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了檢測(cè)在LC串聯(lián)體LC12中流過(guò)的電流的方式，^S對(duì)于流過(guò)其他LC串聯(lián)體LC13、 LC14的電流也可以同樣地進(jìn)行檢測(cè)，并且可以根據(jù)該電流信號(hào)生成整流用柵極信號(hào)。
實(shí)施方式7
接下來(lái)，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式7的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。圖11示出本發(fā)明的實(shí)施方式7的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施方式7中，示出從電壓端子VL與Vcom之間的電壓VI向電壓端子VH與Vcom之間的電壓V2轉(zhuǎn)移能量的升壓型的 DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。與上述實(shí)施方式l同樣地，電壓V2成為電壓 Vl的大約4倍，Vli殳為50V， V2i殳為大約200V。
在本實(shí)施方式中，如圖ll所示，代替圖1中示出的上述實(shí)施方式1的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中的電路Al~ A4,使用電路Ala~ A4a，電路Ala的結(jié)構(gòu)與電路Al的結(jié)構(gòu)相同，而電路A2a A4a將兩個(gè) MOSFET ( Mos2L、 Mos2H ) 、 (Mos3L、 Mos3H ) 、 ( Mos4L、 Mos4H)分別置換成二極管(Di2L、 Di2H) 、 ( Di3L、 Dis3H) 、 ( Di4L、 Di4H)。即，驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Ala構(gòu)成為將作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的兩個(gè)MOSFET (MoslL、 MoslH)串聯(lián)連接而連接在平滑電容器Csl的兩個(gè)端子之間。另外，整流電路A2a A4a構(gòu)成為將作為〗氐壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的各自兩個(gè)二^ L管(Di2L、 Di2H)、 (Di3L、 Di3H) 、 (Di4L、 Di4H)串聯(lián)連接而連接在各平滑電容器 Cs2、 Cs3、 Cs4的兩個(gè)端子之間。與其相伴，用于驅(qū)動(dòng)MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)電路111、光耦合器121H、 121L、電源Vsl、柵極信號(hào)GatelH、 GatelL是刪除了與MOSFET ( MoslL、 MoslH )對(duì)應(yīng)的部分以外的部分。在該情況下，從控制電路僅輸出驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelH、 GatelL。其他結(jié)構(gòu)與圖1中示出的上述實(shí)施方式1相同。
接下來(lái)，說(shuō)明動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的容量值被設(shè)定為與LC串聯(lián) 體LC12、 LC13、 LC14的電容器Cr的容量值相比充分大的值。由于將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VH-Vcom之間，所以負(fù)載連4妄在電壓端子VH-Vcom之間，電壓V2成為比4xVl低的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，將平滑電容器Csl充電到電壓Vl的電壓，將平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電到(V2-VI) /3的電壓。
驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Ala將輸入到電壓端子VL - Vcom之間的能量通過(guò)MOSFET (MoslL、 MoslH)的導(dǎo)通截止動(dòng)作傳送給高電壓側(cè)，整流電路A2a ~ A4a對(duì)由驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Ala驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行
27整流，并將能量轉(zhuǎn)移給高電壓側(cè)。
驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelH、 GatelL與上述實(shí)施方式1同樣地生成，《旦在上述實(shí)施方式1中流過(guò)整流電路內(nèi)的MOSFET的電流在本實(shí)施方式中流過(guò)整流電路A2a~ A4a內(nèi)的二極管，所以發(fā)生導(dǎo)電損耗，但通過(guò)與上述實(shí)施方式1同樣的升壓動(dòng)作，能夠有效地利用LC串聯(lián)體 LC12、 LC13、 LC14的諧振現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另夕卜，在各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14中流過(guò)的電流I12、 113、 114也與上述實(shí)施方式1的情況大致相同。即，在本實(shí)施方式中，也與上述實(shí)施方式1同樣地，在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Ala與其他各整流電路A2a A4a的中間端子之間連接了 LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14,所以能夠使在能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14 中流過(guò)的電流降低，能夠使各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14內(nèi)的電感器Lr、電容器Cr的額定電流降低，能夠使電感器Lr和電容器 Cr小型化。
實(shí)施方式8
接下來(lái)，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式8的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。圖12示出本發(fā)明的實(shí)施方式8的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施方式8中，示出從電壓端子VH、 Vcom之間的電壓V2 向電壓端子VL、 Vcom之間的電壓VI轉(zhuǎn)移能量的降壓型的DC/DC 電力轉(zhuǎn)換裝置。與上述實(shí)施方式2同樣地，電壓V2成為電壓V1的大約4倍，Vli殳為50V, V2i殳為大約200V。
在本實(shí)施方式中，如圖12所示，代替圖1中示出的上述實(shí)施方式2的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中的電路A1 A4，使用電路Alb A4b，電路A2b~A4b的結(jié)構(gòu)與電路A2~A4的結(jié)構(gòu)相同，而電路Alb將兩個(gè)MOSFET ( MoslL、 MoslH)分別置換成二極管(DilL、 DilH)。即，驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2b~ A4b構(gòu)成為將作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè) 元件的各自兩個(gè)MOSFET串聯(lián)連接而連接在平滑電容器Cs2、 Cs3、
28Cs4的兩個(gè)端子之間。另夕卜，整流電路Alb構(gòu)成為將作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的兩個(gè)二極管(DilL、 DilH)串聯(lián)連接而連接在平滑電容器Csl的兩個(gè)端子之間。與其相伴，刪除了圖1中的用于驅(qū)動(dòng)電路 Al內(nèi)的MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)電路111、光耦合器121H、 121L、電源Vsl、柵極信號(hào)GatelH、 GatelL，在該情況下，從控制電路僅輸出驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate2H Gate4H、 Gate2L ~ Gate4L。其他結(jié)構(gòu)與圖1中示出的上述實(shí)施方式2相同。
驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate2H~Gate4H、 Gate2L ~ Gate4L與上述實(shí) 施方式2同樣地生成，^f旦在上述實(shí)施方式2中流過(guò)整流電路內(nèi)的 MOSFET的電流在本實(shí)施方式中流過(guò)整流電路Alb內(nèi)的二極管，所以發(fā)生導(dǎo)電損耗，但通過(guò)與上述實(shí)施方式2同樣的降壓動(dòng)作，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn) 換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14中流過(guò)的電流I12、 113、 114也與上述實(shí)施方式2的情況大致相同。即，在本實(shí)施方式中，也與上述實(shí)施方式2同樣地，在整流電路Alb與其他各驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A2b~A4b的中間端子之間連接了 LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14，所以能夠使在能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14 中流過(guò)的電流降低，能夠使各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14內(nèi)的電感器Lr、電容器Cr的額定電流降低，能夠使電感器Lr和電容器 Cr小型化。
實(shí)施方式9
以下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式9的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。圖13、圖14示出本發(fā)明的實(shí)施方式9的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)，尤其圖13示出主要部分，圖14示出柵極信號(hào)生成部分。
在本實(shí)施方式9中，示出具有將輸入到電壓端子VL與Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VHh 與VH1之間的功能的升壓型DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。電壓V2成為電壓V1的大約4倍，在此V1設(shè)為50V， V2設(shè)為大約200V。如圖13所示，圖1示出的上述實(shí)施方式1中的電路Al~ A4和 MOSFET以及平滑電容器的結(jié)構(gòu)使用相同電路A1~A4,而設(shè)置在電路之間的LC串聯(lián)體以及電壓端子的連接結(jié)構(gòu)采用不同的結(jié)構(gòu)。即，低電壓側(cè)的正極電壓端子VL與平滑電容器Cs3和Cs4的連接點(diǎn)連接，被接地的低電壓側(cè)的負(fù)極電壓端子Vcom與平滑電容器Cs2和Cs3的連接點(diǎn)連接。另夕卜，高電壓側(cè)的正極電壓端子VHh與平滑電容器Cs4 的高電壓側(cè)端子連接，高電壓側(cè)的負(fù)極電壓端子VH1與平滑電容器 Csl的低電壓側(cè)端子連接。
于是，在成為規(guī)定的一個(gè)電路的電路A3與其他各電路A1、 A2、 A4的中間端子之間，連接LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34，上述LC 串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34由電容器Crl3、 Cr23、 Cr34以及電感器Lrl3、 Lr23、 Lr34的串聯(lián)體構(gòu)成并作為能量轉(zhuǎn)移元件發(fā)揮功能。根據(jù)各級(jí)的電感器Lr和電容器Cr的電感值和容量值決定的諧振周期的值設(shè)定為分別相等。
另外，各MOSFET是在源極、漏極之間形成有寄生二極管的功率MOSFET。
電路A3被用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的能量通過(guò)MOSFET (Mos3L、 Mos3H)的導(dǎo)通截止動(dòng)作傳送給高電壓側(cè)和^氐電壓側(cè)。另外，電路A1、 A2、 A4^f皮用于整流電路，對(duì)由驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，并轉(zhuǎn)移能量。
如圖14所示，在成為柵極信號(hào)生成部分的控制電路13c中生成柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H。在控制電路13c中，具有生成用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate3L、 Gate3H的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)生成部分130A;以及生成用于驅(qū)動(dòng)整流電路Al、 A2、 A4的整流用4冊(cè)才及信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate4L、 Gate4H 的整流用柵極信號(hào)生成部分130B。在該情況下，在微型計(jì)算機(jī)等信號(hào)處理電路中，生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)以及整流用柵極信號(hào)。
接下來(lái)說(shuō)明動(dòng)作。
30平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的容量值^i殳定為與LC串聯(lián) 體的電容器Cr13、 Cr23、 Cr34的容量值相比充分大的值。
如上所述，將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯?壓至大約4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VHh - VH1之間，所以負(fù) 載連接在電壓端子VHh-VH1之間，電壓V2成為比4xVl低的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，將平滑電容器Cs3充電到電壓VI的電壓，將平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs4平均地充電到(V2-VI) /3的電壓。
驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate3L、Gate3H與上述實(shí)施方式1的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH同樣地，是具有與諧振周期2t相比稍微大的周期T且占空比大約50%的導(dǎo)通截止信號(hào)，其中，上述諧振周期2t 是由基于Lr和Cr產(chǎn)生的LC串聯(lián)諧振決定的。另外，整流用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate4L、 Gate4H的各脈沖與上述實(shí)施方式1中的整流用柵極信號(hào)Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H同樣地，上升沿與驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的各脈沖一致，并且下降沿時(shí)刻比驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的各脈沖早規(guī)定時(shí)間tH、 tL (參照?qǐng)D3)。
如果各電路Al ~ A4的作為低壓側(cè)MOSFET的MoslL、Mos2L、 Mos3L、 Mos4L成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以平滑電容器 Cs3中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Cr34,充電于平滑電容器Cr23、 Crl3中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器Cs2、 Csl。另外，在MoslL、 Mos2L、 Mos4L中，在整流用脈沖為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流被切斷。
Cs3—Mos化—Lr34—Cr34—Mos3L Cr23—Lr23—Mos3L—Cs2—Mos2L Crl3—Lrl3—Mos3L—Cs2—Csl—MoslL
接下來(lái)，如果各電路Al ~ A4的作為高壓側(cè)MOSFET的MoslH、Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以充電于電容器Cr34中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器 Cs4，平滑電容器Cs2、 Cs3中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Cr13、 Cr23。另外，在MoslH、 Mos2H、 Mos4H中，在整流用脈沖為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流^皮切斷。
Cr3"Lr34—Mos4H—Cs4—Mos3H
Cs3—Mos3H—Lr23—Cr23—Mos2H
Cs2—Cs3—Mos3H—Lrl3—Crl3—MoslH
這樣，通過(guò)電容器Cr13、 Cr23、 Cr34的充放電，從平滑電容器 Cs3向平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。于是，將輸入到電壓端子VL與Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VHh與VH1之間。另外，對(duì)各電容器Cr13、 Cr23、 Cr34 串聯(lián)連接電感器Lr13、 Lr23、 L34而構(gòu)成LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34，所以上述能量轉(zhuǎn)移是利用諧振現(xiàn)象而進(jìn)行的，能夠高效地轉(zhuǎn)移大量的能量。
另外，在本實(shí)施方式中，在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3與作為整流電路的其他各電路A1、 A2、 A4之間連接了 LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34，其中，在上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3中，在平滑電容器Csl的兩個(gè)端子上連接了成為輸入端子的低電壓側(cè)的電壓端子VL、 Vcom。因此，與上述實(shí)施方式l同樣地，使流過(guò)各LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的電流值與最小的電流值相等，從而能夠使該電流值降低。因此，能夠使能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的電感器 Lr、電容器Cr的額定電流降低，能夠使電感器Lr和電容器Cr小型化。
另外，在上述實(shí)施方式1中，將低電壓側(cè)電壓端子VL、 Vcom 連接在平滑電容器Csl的兩個(gè)端子，但在本實(shí)施方式中，連接到位于
32由其他電路夾住的中間處的電路A3的平滑電容器Cs3的兩個(gè)端子，并將電壓VI輸入到平滑電容器Cs3的端子之間。如果將上述實(shí)施方式1中的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電容器Crl2、 Crl3、 Crl4 的電壓設(shè)為V12r、 V13r、 V14r，將本實(shí)施方式中的LC串聯(lián)體LC12、 LC23、 LC34的電容器Crl3、 Cr23、 Cr34的電壓設(shè)為V13、 V23、 V34，則成為
V12r:V13r:V14r= 1:2:3
V34:V13:V23 = 1:2:1
V34 = V23 = V12r
這樣，通過(guò)將低電壓側(cè)電壓端子VL、 Vcom與位于由其他電路夾住的中間處的電路A3的平滑電容器Cs3的兩個(gè)端子連接，本實(shí)施方式的電容器Cr23的電壓成為實(shí)施方式1的電容器Crl4的電壓的 1/3。這樣，通過(guò)降低LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的電容器Crl3、 Cr23、Cr34的電壓，從而與上述實(shí)施方式l相比，能夠使電容器Crl3、 Cr23、 Cr34的額定電壓降低，能夠使電容器進(jìn)一步小型化。
另外，在本實(shí)施方式中，由于在整流電路Al、 A2、 A4中使用了 MOSFET，所以與使用二極管相比，能夠降低導(dǎo)電損耗，能夠提高電力轉(zhuǎn)換的效率。
另外，整流電路A1、 A2、 A4的MOSFET與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路 A3的MOSFET同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，在期間t的范圍內(nèi)與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3的MOSFET相比更早成為截止?fàn)顟B(tài)。如果使整流電路A1、 A2、 A4的MOSFET的導(dǎo)通期間與該MOSFET的導(dǎo)電期間t一致，則可以使導(dǎo)電損耗成為最小，但即使如上所述使MOSFET的導(dǎo)通狀態(tài)結(jié)束得早，也經(jīng)由寄生二極管導(dǎo)電，所以在該期間中也可以轉(zhuǎn)移能量，另外可以回避由與控制相關(guān)的延遲等而引起的問(wèn)題，可靠性提高。
另外，從驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的上升沿時(shí)刻起在期間t的范圍內(nèi)產(chǎn)生整流用柵極信號(hào)，所以在LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流之后，電流被切斷而不發(fā)生逆流。因此，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的諧振現(xiàn)象，而且能夠通過(guò)使用MOSFET而降低導(dǎo)電損耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在控制電路13c中，具有驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)生成部分130A 和整流用柵極信號(hào)生成部分130B，分別生成了驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào) Gate3L、 Gate3H和整流用才冊(cè)極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate4L、 Gate4H，所以能夠容易地與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3 的MOSFET獨(dú)立地控制整流電路Al、 A2、 A4的MOSFET，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)上述期望的動(dòng)作，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在本實(shí)施方式9中，在控制電路13c中生成了驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3的柵極信號(hào)和整流電路Al、 A2、 A4的柵極信號(hào)，但也可以如上述實(shí)施方式4~6所述，通過(guò)對(duì)在電容器Cr中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)而生成整流電路A1、 A2、 A4的柵極信號(hào)。
實(shí)施方式10
在上述實(shí)施方式9中，示出了將電壓Vl升壓至大約4倍的電壓 V2的升壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，但在本實(shí)施方式中，示出從電壓V2降壓至電壓VI的降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
本實(shí)施方式的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的主要部分與圖 13所示的電路結(jié)構(gòu)相同，但在該情況下，將電路A1、 A2、 A4用于驅(qū) 動(dòng)用逆變器電路，將電路A3用于整流電路。另外，圖15示出作為柵極信號(hào)生成部分的控制電路13d。另外，在該情況下，與平滑電容器 Cs3的兩個(gè)端子連接的電壓端子VL、 Vcom成為從平滑電容器Cs3 的端子之間輸出電壓VI的輸出用端子，連接負(fù)栽。
如圖15所示，在控制電路13d中生成柵極信號(hào)GatelL、GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H。在控制電路13d中，具有生成用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al、 A2、 A4的驅(qū) 動(dòng)用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate4L、 Gate4H 的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)生成部分130A;以及生成用于驅(qū)動(dòng)整流電路A3的整流用柵極信號(hào)Gate3L、 Gate3H的整流用柵極信號(hào)生成部分130B。
34另外，在本實(shí)施方式中也在微型計(jì)算機(jī)等信號(hào)處理電路中生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)以及整流用柵極信號(hào)。接下來(lái)說(shuō)明動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的容量值被設(shè)定為與LC串聯(lián) 體的電容器Cr13、 Cr23、 Cr34的容量值相比充分大的值。
將輸入到電壓端子VHh-VH1之間的電壓V2變?yōu)榻祲褐链蠹s 1/4倍的電壓VI而輸出到電壓端子VL-Vcom之間，所以負(fù)載連接在電壓端子VL-Vcom之間，電壓V2成為比4xVl高的值。
驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate4L、 Gate4H是具有與諧振周期2t相比稍微大的周期T且占空比大約50 %的導(dǎo)通截止信號(hào)，其中，上述諧振周期2t是由基于Lr和Cr產(chǎn)生的LC串聯(lián)諧振決定的。整流用柵極信號(hào)Gate3L、 Gate3H的上升沿與驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的上升沿一致，并且整流用柵極信號(hào)Gate3L、 Gate3H的下降沿時(shí)刻比驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的下降沿時(shí)刻早規(guī)定時(shí)間 tH、 tL。
如果各電路Al ~ A4的作為高壓側(cè)MOSFET的MoslH、Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以平滑電容器Cs4中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Cr34, 充電于電容器Cr23、 Crl3中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器Cs2、 Cs3。另外，在Mos3H中，在整流用脈沖為截止?fàn)顟B(tài)時(shí) 也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC 串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流#皮切斷。
Cs4—Mos4H—Lr34—Cr3"Mos3H
Cr23—Lr23—Mos3H—Cs3—Mos2H
Crl3—Lrl3—Mos3H—Cs3—Cs2—MoslH
接下來(lái)，如果各電路Al ~ A4的作為低壓側(cè)MOSFET的MoslL、 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以充電于電容器Cr34中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器
35Cs3，平滑電容器Csl、 Cs2中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Cr13、 Cr23。另外，在Mos3L中，在整流用脈沖為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流被切斷。
Cr34—Lr34—Mos4L—Cs3—Mos3L
Cs2—Mos3L—Lr23—Cr23—Mos2L
Csl—Cs2~>Mos3L—Lrl3—Crl3—MoslL
這樣，通過(guò)電容器Cr13、 Cr23、 Cr34的充放電，從平滑電容器 Csl、 Cs2、 Cs4向平滑電容器Cs3轉(zhuǎn)移能量。于是，將輸入到電壓端子VHh與VH1之間的電壓V2變?yōu)榻祲褐链蠹s1/4倍的電壓VI而輸出到電壓端子VL與Vcom之間。另外，對(duì)各電容器Crl3、 Cr23、 Cr34串聯(lián)連接電感器Lrl3、 Lr23、 L34而構(gòu)成LC串聯(lián)體，所以上述能量轉(zhuǎn)移是利用諧振現(xiàn)象而進(jìn)行的，能夠高效地轉(zhuǎn)移大量的能量。
另外，在本實(shí)施方式中，也與上述實(shí)施方式9同樣地，使流過(guò)各 LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的電流值與最小的電流值相等，從而能夠使該電流值降低。因此，能夠使能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的電感器Lr、電容器Cr的額定電流降低，能夠^f吏電感器Lr和電容器Cr小型化。
另外，將成為輸出用端子的電壓端子VL、 Vcom與位于由其他電路夾住的中間處的電路A3的平滑電容器Cs3的兩個(gè)端子連接，所以與上述實(shí)施方式9同樣地，能夠使LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34 的電容器Crl3、 Cr23、 Cr34的額定電流降低，能夠使電容器進(jìn)一步小型化。
另外，整流電路A3的MOSFET與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A1、 A2、 A4的MOSFET同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，在期間t的范圍內(nèi)比驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A1、 A2、 A4的MOSFET更早成為截止?fàn)顟B(tài)。如果4吏整流電路A3的MOSFET的導(dǎo)通期間與該MOSFET的導(dǎo)電期間t一致則可以使導(dǎo)電損耗成為最小，但即使如上所述使MOSFET的導(dǎo)通狀態(tài)結(jié)束得早，也經(jīng)由寄生二極管導(dǎo)電，所以在該期間中也能夠轉(zhuǎn)移能量，另外能夠回避由與控制相關(guān)的延遲等而引起的問(wèn)題，可靠性提高。
另外，在本實(shí)施方式中，也從驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的脈沖的上升沿時(shí)
刻起在期間t的范圍內(nèi)產(chǎn)生整流用柵極信號(hào)的脈沖，所以在LC串聯(lián) 體LC13、 LC23、 LC34的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流之后，電流被切斷而不發(fā)生逆流。因此，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的諧振現(xiàn)象，而且能夠通過(guò)在整流電路A3中使用 MOSFET而降低導(dǎo)電損耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，由于分別生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)與整流用柵極信號(hào)，所以能夠容易地與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al、 A2、 A4的MOSFET獨(dú)立地控制整流電路A3的MOSFET，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)上述期望的動(dòng)作，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在本實(shí)施方式10中，也可以如上述實(shí)施方式4~6那樣，通過(guò)對(duì)在電容器Cr中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)而形成整流電路A3的柵極信號(hào)。
另外，在上述實(shí)施方式9、 10中，將輸入輸出用的電壓端子VL、 Vcom與平滑電容器Cs3的兩個(gè)端子連接，但也可以與平滑電容器Cs2 的兩個(gè)端子連接，得到與上述實(shí)施方式9、 IO同樣的效果。進(jìn)而，在增加了整流電路的級(jí)數(shù)的情況下，將電壓端子VL、 Vcom與位于由其他電路夾住的中間處的電路的平滑電容器Cs的兩個(gè)端子連接也能得到同樣的效果。
實(shí)施方式11
在上述實(shí)施方式9中示出了 VI—V2的升壓型DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，在上述實(shí)施方式10中示出了 V2—VI的降壓型DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置，但在本實(shí)施方式中，示出同時(shí)具有上述實(shí)施方式9、 10的功能而實(shí)現(xiàn)雙向的能量轉(zhuǎn)移的升降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
本實(shí)施方式的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的主要部分與上述實(shí)施方式9、 10同樣地采用圖13中示出的電路結(jié)構(gòu)，在該情況下，在升壓時(shí)將電路A3用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將電路A1、 A2、 A4用于整流電路，在降壓時(shí)將電路A3用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將電路Al、 A2、 A4用于整流電路。
在該情況下，將電壓端子VL、 Vcom、 VHh、 VH1的電壓輸入到控制電路，與上述實(shí)施方式3同樣地，在控制電路中根據(jù)電壓端子的電壓切換整流用柵極信號(hào)與驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)升降壓型的 DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。另夕卜，如上述實(shí)施方式5中所述，具備利用檢測(cè)電流而生成升壓動(dòng)作用的整流用柵極信號(hào)的電路、和生成降壓動(dòng)作用的整流用柵極信號(hào)的電路，并切換整流用柵極信號(hào)與驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)，也可以實(shí)現(xiàn)升降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
實(shí)施方式12
接下來(lái)，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式12的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置。圖16示出本發(fā)明的實(shí)施方式12的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施方式12中，示出從電壓端子VL與Vcom之間的電壓 VI向電壓端子VHh與VH1之間的電壓V2轉(zhuǎn)移能量的升壓型的 DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。與上述實(shí)施方式9同樣地，電壓V2成為電壓 Vl的大約4倍，V1設(shè)為50V， V2設(shè)為大約200V。
如圖16所示，代替圖13中示出的上述實(shí)施方式9的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中的電路Al~ A4，使用電路Alc A4c，電路A3c的結(jié)構(gòu) 與電路A3的結(jié)構(gòu)相同，而電路Alc、 A2c、 A4c將兩個(gè)MOSFET (MoslL、 MoslH) 、 (Mos2L、 Mos2H) 、 ( Mos4L、 Mos4H)分別置換成二極管(DilL、 DilH) 、 (Di2L、 Di2H ) 、 (Di4L、 Di4H )。即，驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3c構(gòu)成為將作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的兩個(gè)MOSFET (Mos3L、 Mos3H )串聯(lián)連接而連接在平滑電容器Cs3 的兩個(gè)端子之間。另夕卜，整流電路Alc、 A2c、 A4c構(gòu)成為將作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的各自兩個(gè)二極管(DilL、 DilH) 、 (Di2L、 Di2H) 、 (Di4L、 Di4H)串聯(lián)連接而連接在各平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs4的兩個(gè)端子之間。與其相伴，用于驅(qū)動(dòng)MOSFET的4冊(cè)極驅(qū)動(dòng)電
38路113、光耦合器123H、 123L、電源Vs3、柵極信號(hào)Gate3H、 Gate3L 是刪除了與MOSFET (Mos3L、 Mos3H)對(duì)應(yīng)的部分以外的部分，在該情況下，從控制電路僅輸出驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate3H、 Gate3L。其他結(jié)構(gòu)與圖13中示出的上述實(shí)施方式9相同。接下來(lái)，說(shuō)明動(dòng)作。
驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3c將輸入到電壓端子VL - Vcom之間的能量通過(guò)MOSFET (Mos3L、 Mos3H )的導(dǎo)通截止動(dòng)作傳送給高電壓側(cè)，整流電路Alc、 A2c、 A4c對(duì)由驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3c驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，將能量轉(zhuǎn)移到高電壓側(cè)。
雖然與上述實(shí)施方式9同樣地生成驅(qū)動(dòng)用柵^L信號(hào)Gate3H、 Gate3L,但在上述實(shí)施方式9中流過(guò)整流電路內(nèi)的MOSFET的電流在本實(shí)施方式中流過(guò)整流電路Alc、 A2c、 A4c內(nèi)的二極管，所以發(fā) 生導(dǎo)電損耗，但通過(guò)與上述實(shí)施方式9同樣的升壓動(dòng)作，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的諧振現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在各LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34中流過(guò)的電流以及電容器Crl3、 Cr23、 Cr34的電壓也與上述實(shí)施方式9的情況大致相同。
即，在本實(shí)施方式中，也與上述實(shí)施方式9同樣地，4吏流過(guò)各 LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的電流值與最小的電流值相等，從而能夠使該電流值降低。因此，能夠使能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的電感器Lr、電容器Cr的額定電流降低，能夠使電感器Lr和電容器Cr小型化。另外，將成為輸出用端子的電壓端子VL、 Vcom與位于由其他電路夾住的中間處的電路A3的平滑電容器Cs3 的兩個(gè)端子連接，所以與上述實(shí)施方式9同樣地，能夠使LC串聯(lián)體 LC13、 LC23、 LC34的電容器Crl3、 Cr23、 Cr34的額定電壓降低，能夠使電容器進(jìn)一步小型化。
實(shí)施方式13
接下來(lái)，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式13的DC/DC電力轉(zhuǎn)
39換裝置。圖17示出本發(fā)明的實(shí)施方式13的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施方式13中，示出從電壓端子VHh、 VH1之間的電壓 V2向電壓端子VL、 Vcom之間的電壓VI轉(zhuǎn)移能量的降壓型的DC/DC 電力轉(zhuǎn)換裝置。與上述實(shí)施方式10同樣地，電壓V2成為電壓VI的大約4倍，V1設(shè)為50V， V2i殳為大約200V。
在本實(shí)施方式中如圖17所示，代替圖13中示出的上述實(shí)施方式 10的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中的電路Al~ A4，使用電路Ald A4d，電路Ald、 A2d、 A4d的結(jié)構(gòu)與Al、 A2、 A4的結(jié)構(gòu)相同，而電路A3d 將兩個(gè)MOSFET( Mos3L、 Mos3H )分別置換成二極管(Di3L、 Di3H )。即，驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Ald、 A2d、 A4d構(gòu)成為將作為^[氐壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的各自兩個(gè)MOSFET串聯(lián)連接而連接在平滑電容器Cs 1 、 Cs2、 Cs4的兩個(gè)端子之間。另外，整流電路A3d構(gòu)成為將作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件的兩個(gè)二極管(Di3L、 Di3H)串聯(lián)連接而連接在平滑電容器Cs3的兩個(gè)端子之間。與其相伴，刪除用于驅(qū)動(dòng)圖13 中的電路A3內(nèi)MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)電路113、光耦合器123H、123L、電源Vs3、柵極信號(hào)Gate3H、 Gate3L,在該情況下，從控制電路僅輸出驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelH、 Gate2H、 Gate4H、 GatelL、 Gate2L、 Gate4L。其他結(jié)構(gòu)與圖13中示出的上述實(shí)施方式IO相同。
雖然與上述實(shí)施方式10同樣地生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)GatelH、 Gate2H、 Gate4H、 GatelL、 Gate2L、 Gate4L，但在上述實(shí)施方式 10中流過(guò)整流電路內(nèi)的MOSFET的電流在本實(shí)施方式中流過(guò)整流電路A3d內(nèi)的二極管，所以發(fā)生導(dǎo)電損耗，但通過(guò)與上述實(shí)施方式10 同樣的降壓動(dòng)作，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34 的諧振現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在各LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34中流過(guò)的電流以及電容器Crl3、 Cr23、 Cr34的電壓也與上述實(shí)施方式10的情況大致相同。
即，在本實(shí)施方式中，也與上述實(shí)施方式10同樣地，使流過(guò)各
40LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的電流值與最小的電流值相等，從而能夠使該電流值降低。因此，能夠使能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC13、 LC23、 LC34的電感器Lr、電容器Cr的額定電流降低，能夠使電感器Lr和電容器Cr小型化。另夕卜，將成為輸出用端子的電壓端子VL、 Vcom與位于由其他電路夾住的中間處的電路A3的平滑電容器Cs3 的兩個(gè)端子連接，所以與上述實(shí)施方式9同樣地，能夠使LC串聯(lián)體 LC13、 LC23、 LC34的電容器Crl3、 Cr23、 Cr34的額定電壓降低，能夠使電容器進(jìn)一步小型化。實(shí)施方式14
接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式14的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。圖18、圖19示出本發(fā)明的實(shí)施方式14的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)，尤其圖18示出主要部分，圖19示出柵極信號(hào)生成部分。
在本實(shí)施方式14中，示出具有將輸入到電壓端子VL與Vcom 之間的電壓Vl變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VHh 與VH1之間的功能的升壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
在本實(shí)施方式中，如圖18所示，電壓端子的位置與圖1所示的上述實(shí)施方式1的電路結(jié)構(gòu)不同。低電壓側(cè)的正極電壓端子VL與平滑電容器Cs3和Cs4的連接點(diǎn)連接，被接地的低電壓側(cè)的負(fù)極電壓端子Vcom與平滑電容器Cs2和Cs3的連接點(diǎn)連接。另外，高電壓側(cè)的正極電壓端子VHh與平滑電容器Cs4的高電壓側(cè)端子連接，高電壓側(cè)的負(fù)極電壓端子VHl與平滑電容器Csl的低電壓側(cè)端子連接。即，在上述實(shí)施方式l中，將低電壓側(cè)電壓端子VL、 Vcom與平滑電容器 Csl的兩個(gè)端子連接，但在本實(shí)施方式中，與位于由其他電路夾住的中間處的電路A3的平滑電容器Cs3的兩個(gè)端子連接，并將電壓VI 輸入到平滑電容器Cs3的端子之間。其他電路結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式1 相同，根據(jù)各級(jí)的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14中的電感器Lr和電容器Cr的電感值和容量值決定的諧振周期的值被設(shè)定為分別相等。
電路A3以及A2用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的能量通過(guò)MOSFET ( Mos3L、 Mos3H ) (Mos2L、 Mos2H)的導(dǎo)通截止動(dòng)作傳送給高電壓側(cè)和低電壓側(cè)。另外，電路 A4用于整流電路，對(duì)由驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3、 A2驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，并轉(zhuǎn)移能量。電路Al具有作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的作用和作為整流電路的作用這兩方面作用，但由于用后述的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所以在此稱為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路。
如圖19所示，在成為柵極信號(hào)生成部分的控制電路13e中生成柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H。在控制電路13e中，具有生成用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3、 A2、 Al的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate3L、Gate3H、Gate2L、 Gate2H、 GatelL、 GatelH的驅(qū)動(dòng)用斥冊(cè)極信號(hào)生成部分130A;以及生成用于驅(qū)動(dòng)整流電路A4的整流用柵極信號(hào)Gate4L、 Gate4H的整流用柵極信號(hào)生成部分130B。在該情況下，在微型計(jì)算機(jī)等信號(hào)處理電路中，生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)以及整流用柵極信號(hào)。
接下來(lái)說(shuō)明動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的容量值被設(shè)定為與LC串聯(lián) 體的電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的容量值相比充分大的值。
如上所述，將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯?壓至大約4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VHh-VH1之間，所以負(fù) 載連接在電壓端子VHh - VH1之間，電壓V2成為比4xVl低的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，將平滑電容器Cs3充電到電壓VI的電壓，將平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs4平均地充電到(V2-VI) /3的電壓。
驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate3L、 Gate3H、 Gate2L、 Gate2H、 GatelL、 GatelH是具有與諧振周期2t大致相同的周期T且占空比大約50 %的導(dǎo)通截止信號(hào)，其中，上述諧振周期2t是由基于Lr和Cr產(chǎn)生的LC 串聯(lián)諧振決定的。另外，整流用柵極信號(hào)Gate4L、 Gate4H的脈沖與上述實(shí)施方式l中的整流用柵極信號(hào)同樣地，上升沿時(shí)刻與驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的各脈沖一致，并且下降沿時(shí)刻比驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的各脈沖的下降沿時(shí)刻早規(guī)定時(shí)間tH、 tL (參照?qǐng)D3)。
42在該情況下，由于作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的電路A1具有整流的作用，所以通過(guò)將驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的周期T設(shè)為與諧振周期2t大致相同，從而防止在電路Al中流過(guò)的電流的逆流。
如果各電路Al ~ A4的作為低壓側(cè)MOSFET的MoslL、Mos2L、 Mos3L、 Mos4L成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以平滑電容器 Cs3、 Cs2、 Csl中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Crl4，充電于電容器Cr13、 Crl2中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn) 移到平滑電容器Cs2、 Csl。另外，在Mos4L中，在整流用脈沖為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC14的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流#皮切斷。
Csl—Cs2—Cs3—Mos化—Lrl4—Crl4—MoslL Crl3—Lrl3—Mos3L—Cs2—Csl—MoslL Crl2—Lr12—Mos2L—Csl—MoslL
接下來(lái)，如果各電路Al ~ A4的作為高壓側(cè)MOSFET的MoslH、 Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以充電于電容器Crl4中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器 Cs4、 Cs3、 Cs2、 Csl,平滑電容器Cs2、 Cs3中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Cr13、 Crl2。另外，在Mos4H中，在整流用脈沖為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC14的諧振周期的1/2的期間t 內(nèi)流過(guò)電流，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流被切斷。
014—Lrl"Mos4H—Cs4—Cs3—Cs2—MoslH
Cs2—Cs3—Mos3H—Lrl3—Crl3—MoslH
Cs2—Mos2H—Lrl2—Crl2—MoslH
這樣，通過(guò)電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充放電，從平滑電容器 Cs3向平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。于是，將輸入到電壓端子VL與Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VHh與VH1之間。另外，對(duì)各電容器Cr12、 Crl3、 Crl4
43串聯(lián)連接電感器Lr12、 Lrl3、 L14而構(gòu)成LC串聯(lián)體LC13、 LC13、 LC14，所以上述能量轉(zhuǎn)移是利用諧振現(xiàn)象而進(jìn)行的，能夠高效地轉(zhuǎn)移大量的能量。
另外，與上述實(shí)施方式l同樣地，使流過(guò)各LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電流值與最小的電流值相等，從而能夠使該電流值降低。因此，能夠使能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的電感器Lr、電容器Cr的額定電流降低，能夠使電感器Lr和電容器 Cr小型化。
另外，在本實(shí)施方式中，由于在整流電路A4中使用了 MOSFET，所以與使用二極管時(shí)相比，能夠降低導(dǎo)電損耗，能夠提高電力轉(zhuǎn)換的效率。
另外，整流電路A4的MOSFET與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3、 A2、 Al的MOSFET同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，在期間t的范圍內(nèi)比驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3、 A2、 Al的MOSFET更早成為截止?fàn)顟B(tài)。如果使整流電路A4的MOSFET的導(dǎo)通期間與該MOSFET的導(dǎo)電期間t一致則可以使導(dǎo)電損耗成為最小，但即使如上所述使MOSFET的導(dǎo)通狀態(tài)結(jié) 束得早，也經(jīng)由寄生二極管導(dǎo)電，所以在該期間中也可以轉(zhuǎn)移能量，另外可以回避由與控制相關(guān)的延遲等而引起的問(wèn)題，可靠性提高。
另外，從驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的上升沿時(shí)刻起在期間t的范圍內(nèi)產(chǎn)生整流用柵極信號(hào)，所以在LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流之后，電流;故切斷而不發(fā)生逆流。因此，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振現(xiàn)象，而且能夠通過(guò)使用MOSFET而降低導(dǎo)電損耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在控制電路13e中，具有驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)生成部分130A 和整流用柵極信號(hào)生成部分130B,并分別生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào) Gate3L、 Gate3H、 Gate2L、 Gate2H、 GatelL、 GatelH和整流用柵極信號(hào)Gate4L、 Gate4H，所以能夠容易地與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3、 A2、 Al的MOSFET獨(dú)立地控制整流電路A4的MOSFET，能夠可
44靠地實(shí)現(xiàn)上述期望的動(dòng)作，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在本實(shí)施方式14中，在控制電路13e中形成了驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A3、 A2、 Al的柵極信號(hào)和整流電路A4的柵極信號(hào)，但也可以如上述實(shí)施方式4~6所述，通過(guò)對(duì)在電容器Cr中流過(guò)的電流進(jìn) 行檢測(cè)而形成整流電路A4的柵極信號(hào)。
實(shí)施方式15
在上述實(shí)施方式14中，示出了將電壓VI升壓至大約4倍的電壓V2的升壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，但在本實(shí)施方式中，示出從電壓V2降壓至電壓VI的降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
本實(shí)施方式的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的主要部分與圖 18中示出的電路結(jié)構(gòu)相同，但在該情況下，將電路A4用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將電路A3、 A2用于整流電路。電路A1具有作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的作用和作為整流電路的作用這兩方面作用，但由于用后述的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所以在此稱為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路。另外，圖20示出作為柵極信號(hào)生成部分的控制電路13f。另外，在該情況下，與平滑電容器Cs3的兩個(gè)端子連接的電壓端子VL、 Vcom成為從平滑電容器Cs3的端子之間輸出電壓VI的輸出用端子，連接負(fù) 載。
如圖20所示，在控制電路13f中生成柵極信號(hào)GatelL、GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H。在控制電路13f中，具有生成用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A4、 Al的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate4L、 Gate4H、 GatelL、 GatelH的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)生成部分130A;以及生成用于驅(qū)動(dòng)整流電路A3、 A2的整流用柵極信號(hào) Gate3L、Gate3H、Gate2L、Gate2H的整流用柵極信號(hào)生成部分130B。另外，在本實(shí)施方式中，也在微型計(jì)算機(jī)等信號(hào)處理電路中，生成驅(qū) 動(dòng)用柵極信號(hào)以及整流用柵極信號(hào)。
接下來(lái)說(shuō)明動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的容量值被設(shè)定為與LC串聯(lián)體的電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的容量值相比充分大的值。
將輸入到電壓端子VHh-VH1之間的電壓V2變?yōu)榻祲褐链蠹s 1/4倍的電壓VI而輸出到電壓端子VL-Vcom之間，所以負(fù)載連接在電壓端子VL-Vcom之間，電壓V2成為比4xVl高的值。
驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)Gate4L、 Gate4H、 GatelL、 GatelH是具有與諧振周期2t大致相同的周期T且占空比大約50%的導(dǎo)通截止信號(hào)，其中，上述諧振周期2t是基于Lr和Cr產(chǎn)生的LC串聯(lián)諧振決定的。整流用4冊(cè)極信號(hào)Gate3L、 Gate3H、 Gate2L、 Gate2H的上升沿時(shí)刻與驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的上升沿時(shí)刻一致，并且整流用柵極信號(hào)Gate3L、 Gate3H、 Gate2L、 Gate2H的下降沿時(shí)刻比驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的下降沿時(shí)刻早規(guī)定時(shí)間tH、 tL。
在該情況下，由于作為驅(qū)動(dòng)用逆變器電路的電路Al具有整流的作用，所以通過(guò)將驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的周期T設(shè)為與諧振周期2t大致相同，從而防止在電路Al中流過(guò)的電流的逆流。
如果各電路Al ~ A4的作為高壓側(cè)MOSFET的MoslH、Mos2H、 Mos3H、 Mos4H成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以平滑電容器Cs4、 Cs3、 Cs2中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Crl4，充電于電容器Cr13、 Crl2中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器Cs3、 Cs2。另外，在Mos3H、 Mos2H中，在整流用脈沖為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC13、 LC12的諧振周期的1/2的期間t 內(nèi)流過(guò)電流，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流被切斷。
Cs2—Cs3—Cs4—Mos4H—Lrl4—Crl4—MoslH
Crl3—Lrl3—Mos3H—Cs3—Cs2—MoslH
Crl2—Lrl2—Mos2H—Cs2—MoslH
接下來(lái)，如果各電路Al ~ A4的作為低壓側(cè)MOSFET的MoslL、 Mos2L、 Mos3L、 Mos4L成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以充電于電容器Crl4中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器 Cs3、 Cs2、 Csl,平滑電容器Csl、 Cs2中積蓄的一部分能量通過(guò)以
46下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Crl3、 Crl2。另外，在Mos3L、 Mos2L 中，在整流用脈沖為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在LC串聯(lián)體LC13、 LC12的諧振周期的1/2 的期間t內(nèi)流過(guò)電流，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流被切斷。
Crl4—Lrl4—Mos4L—Cs3—Cs2—Csl—MoslL Csl—Cs2—Mos3L—Lrl3—Crl3—MoslL Csl—Mos2L—Lrl2—Crl2—MoslL
這樣，通過(guò)電容器Cr14、 Crl3、 Crl2的充放電，將輸入到電壓端子VHh與VH1之間的電壓V2變?yōu)榻祲褐链蠹s1/4倍的電壓VI而輸出到電壓端子VL與Vcom之間。另外，對(duì)各電容器Cr14、 Crl3、 Crl2串聯(lián)連接電感器Lrl4、 Lrl3、 L12而構(gòu)成LC串聯(lián)體，所以上述能量轉(zhuǎn)移是利用諧振現(xiàn)象而進(jìn)行的，能夠高效地轉(zhuǎn)移大量的能量。
另外，在本實(shí)施方式中，也與上述實(shí)施方式14同樣地，使流過(guò) 各LC串聯(lián)體LC14、 LC13、 LC12的電流值與最小的電流值相等，從而能夠使該電流值降低。因此，能夠使能量轉(zhuǎn)移用的LC串聯(lián)體 LC14、 LC13、 LC12的電感器Lr、電容器Cr的額定電流降低，能夠使電感器Lr和電容器Cr小型化。
另夕卜，在本實(shí)施方式中，在整流電路A3、A2中使用了 MOSFET，所以與使用二極管時(shí)相比，能夠降低導(dǎo)電損耗，能夠提高電力轉(zhuǎn)換的效率。
另外，整流電路A3、 A2的MOSFET與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A4、 Al的MOSFET同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，在期間t的范圍內(nèi)比驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A4、 Al的MOSFET更早成為截止?fàn)顟B(tài)。如果使整流電路A3、 A2的MOSFET的導(dǎo)通期間與該MOSFET的導(dǎo)電期間t 一致則可以使導(dǎo)電損耗成為最小，但即使如上所述使MOSFET的導(dǎo)通狀態(tài)結(jié)束得早，也經(jīng)由寄生二極管導(dǎo)電，所以在該期間中也可以轉(zhuǎn)移能量，另外可以回避由與控制相關(guān)的延遲等而引起的問(wèn)題，可靠性提高。
另外，在本實(shí)施方式中，也從驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的脈沖的上升沿時(shí)
47刻起在期間t的范圍內(nèi)產(chǎn)生整流用柵極信號(hào)的脈沖，所以在LC串聯(lián) 體LC12、 LC13、 LC14的諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流之后，電流被切斷而不發(fā)生逆流。因此，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振現(xiàn)象，而且能夠通過(guò)在整流電路A3、 A2中使用 MOSFET而降低導(dǎo)電損耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，由于分別生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)和整流用柵極信號(hào)，所以能夠容易地與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路A4、 Al的MOSFET獨(dú)立地控制整流電路A3、 A2的MOSFET,能夠可靠地實(shí)現(xiàn)上述期望的動(dòng)作，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在本實(shí)施方式15中，也可以如上述實(shí)施方式4 6所述，通過(guò)對(duì)在電容器Cr中流過(guò)的電流進(jìn)4亍檢測(cè)而形成整流電路A3、 A2 的柵極信號(hào)。
另外，在上述實(shí)施方式14、 15中，將輸入輸出用的電壓端子VL、 Vcom與平滑電容器Cs3的兩個(gè)端子連接，但也可以與平滑電容器Cs2 的兩個(gè)端子連接，得到與上述實(shí)施方式14、 15同樣的效果。而且，在增加了整流電路的級(jí)數(shù)的情況下，將電壓端子VL、 Vcom與位于由其他電路夾住的中間處的電路的平滑電容器Cs的兩個(gè)端子連接，也得到同樣的效果。
另外，在上述實(shí)施方式14中示出了 VI—V2的升壓型DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，在上述實(shí)施方式15中示出了 V2—VI的降壓型DC/DC 電力轉(zhuǎn)換裝置，但還可以同時(shí)具有上述實(shí)施方式14、 15的功能而實(shí) 現(xiàn)雙向的能量轉(zhuǎn)移。在該情況下，將電壓端子VL、 Vcom、 VHh、 VH1 的電壓輸入到控制電路，與上述實(shí)施方式3同樣地，在控制電路中根據(jù)電壓端子的電壓切換整流用柵極信號(hào)與驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn) 升降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。另外，如上述實(shí)施方式5中所述，具備利用檢測(cè)電流而生成升壓動(dòng)作用的整流用柵極信號(hào)的電路、和生成降壓動(dòng)作用的整流用柵極信號(hào)的電路，并切換整流用柵極信號(hào)與驅(qū) 動(dòng)用柵極信號(hào)，也可以實(shí)現(xiàn)升降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
48另外，在上述實(shí)施方式14、 15中，各整流電路也可以構(gòu)成為作為低壓側(cè)元件、高壓側(cè)元件分別串聯(lián)連接兩個(gè)二極管并連接到各平滑電容器的兩個(gè)端子之間。在該情況下，對(duì)于用于驅(qū)動(dòng)MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)電路、光耦合器、電源柵極信號(hào)，刪除除了與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路對(duì)應(yīng)的元件以外的元件，從控制電路僅輸出驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)。在整流電路內(nèi)電流流過(guò)二極管，所以發(fā)生導(dǎo)電損耗，但通過(guò)與上述各實(shí) 施方式14、 15同樣的動(dòng)作，能夠有效地利用LC串聯(lián)體LC12、 LC13、 LC14的諧振現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
實(shí)施方式16
接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式16的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。圖21示出本發(fā)明的實(shí)施方式16的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)。柵極信號(hào)生成部分與實(shí)施方式1中示出的圖2相同。
在本實(shí)施方式16中，示出具有將輸入到電壓端子VL與Veom 之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VH 與Vcom之間的功能的升壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
在本實(shí)施方式中，如圖21所示，電感器Lr的配置與圖1所示的上述實(shí)施方式l不同。即，能量轉(zhuǎn)移用的電容器Crl2、 Crl3、 Crl4 在電路Al與其他電路之間連接在中間端子之間，但連接在對(duì)該電容器Crl2、 Crl3、 Crl4進(jìn)行充放電的路徑上的電感器Lr0、 Lrl、 Lr2、 Lr3、 Lr4連接于將多個(gè)MOSFET進(jìn)行連接的連接線與平滑電容器 Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的端子之間。
詳細(xì)說(shuō)明連接。在平滑電容器Cs4的高壓側(cè)端子與Mos4H的漏極端子之間插入電感器Lr4,在Cs3的高壓側(cè)端子與Mos3H的漏極端子之間插入電感器Lr3,在Cs2的高壓側(cè)端子與Mos2H的漏極端子之間插入電感器Lr2，在Csl的高壓側(cè)端子與MoslH的漏極端子之間插入電感器Lrl，在Csl的低壓側(cè)端子與MoslL的源極端子之間插入電感器Lr0。
各電容器Cr的容量值大致相等，且各電感器Lr的電感值也大致相等，在各電容器Cr的充放電路徑中，根據(jù)電感器Lr和電容器Cr的電感值和容量值決定的諧振周期的值被設(shè)定為分別相等。在本實(shí)施方式中，在各電容器Cr的充放電路徑內(nèi)，包括該電容器Cr和兩個(gè)電感器Lr，所以如果將電感器Lr的電感值設(shè)為L(zhǎng)r，將電容器Cr 的容量值設(shè)為Cr,則通過(guò)2Ti (2Lr.Cr) °'5來(lái)計(jì)算出諧振周期。
與上述實(shí)施方式l同樣地，電路A1用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的能量通過(guò)MOSFET ( MoslL、 MoslH)的導(dǎo)通截止動(dòng)作傳送給高電壓側(cè)。另外，電路A2、 A3、 A4 用于整流電路，對(duì)由驅(qū)動(dòng)用逆變器電路驅(qū)動(dòng)的電流進(jìn)行整流，并轉(zhuǎn)移能量。關(guān)于柵極信號(hào)GatelL、 GatelH、 Gate2L、 Gate2H、 Gate3L、 Gate3H、 Gate4L、 Gate4H，也與實(shí)施方式l相同(參照?qǐng)D3)。
接下來(lái)說(shuō)明動(dòng)作。
平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的容量值凈皮設(shè)定為與電容器 Crl2、 Crl3、 Crl4的容量值相比充分大的值。
如上所述，將輸入到電壓端子VL-Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯?壓至大約4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VH-Vcom之間，所以負(fù) 載連接在電壓端子VH - Vcom之間，電壓V2成為比4xVl低的值。在穩(wěn)定狀態(tài)下，將平滑電容器Csl充電到電壓VI的電壓，將平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4平均地充電到(V2-VI) /3的電壓。
如果各電路Al ~ A4的作為4氐壓側(cè)MOSFET的MoslL、Mos2L、 Mos3L、 Mos4L由于向低壓側(cè)MOSFET的柵極信號(hào)的驅(qū)動(dòng)用脈沖lb 以及整流用脈沖2b而成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3中積蓄的一部分能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到電容器Crl2、 Crl3、 Crl4。另外，在Mos2L、 Mos3L、 Mos4L中，在整流用脈沖2b為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏極，所以在上述諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流3b，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流被切斷。 Csl—Lrl—Mos2L—Crl2—MoslL—Lr0 Csl—Cs2—Lr2—Mos3L—Crl3—MoslL—Lr0 Csl—Cs2—Cs3—Lr3~>Mos4L—Crl4—MoslL—Lr0
50接下來(lái)，如果各電路Al ~ A4的作為高壓側(cè)MOSFET的MoslH、 Mos2H、 Mos3H、 Mos4H由于向高壓側(cè)MOSFET的4冊(cè)極信號(hào)的驅(qū)動(dòng) 用脈沖la以及整流用脈沖2a而成為導(dǎo)通狀態(tài)，則由于存在電壓差，所以充電于電容器Crl2、 Crl3、 Crl4中的能量通過(guò)以下所示的路徑轉(zhuǎn)移到平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4。另外，在Mos2H、 Mos3H、 Mos4H 中，在整流用脈沖2a為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)也由于MOSFET的寄生二極管而電流從源極流向漏才及，所以在上述諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流3 a ，之后由于寄生二極管的逆流防止功能而電流;陂切斷。 Crl2—Mos2H—Lr2—Cs2—Lrl—MoslH Crl3—Mos3H—Lr3—Cs3—Cs2—Lrl—MoslH Crl4—Mos4H—Lr4—Cs4—Cs3—Cs2—Lrl—MoslH 這樣，通過(guò)電容器Cr12、 Crl3、 Crl4的充放電，從平滑電容器 Csl向平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4轉(zhuǎn)移能量。于是，將輸入到電壓端子VL與Vcom之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VH與Vcom之間。另外，在各電容器Cr12、 Crl3、 Crl4 的充放電路徑上串聯(lián)連接了兩個(gè)電感器Lr(LrO Lr4),所以上述能量轉(zhuǎn)移是利用諧振現(xiàn)象而進(jìn)行的，能夠高效地轉(zhuǎn)移大量的能量。
另外，與上述實(shí)施方式l同樣地，能夠使流過(guò)各電容器Cr、電感器Lr的電流值降低，能夠使電感器Lr和電容器Cr小型化。
另外，整流電路A2、 A3、 A4的MOSFET與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路 Al的MOSFET同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，在期間t的范圍內(nèi)比驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al的MOSFET更早成為截止?fàn)顟B(tài)。如果使整流電路A2、 A3、 A4的MOSFET的導(dǎo)通期間與該MOSFET的導(dǎo)電期間t 一致則可以使導(dǎo)電損耗成為最小，但即使如上所述使MOSFET的導(dǎo)通狀態(tài)結(jié)束得早，也經(jīng)由寄生二極管導(dǎo)電，所以在該期間中也可以轉(zhuǎn)移能量，另外可以回避由與控制相關(guān)的延遲等而引起的問(wèn)題，可靠性提高。
另外，在本實(shí)施方式中，也從驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的脈沖的上升沿時(shí) 刻起在期間t的范圍內(nèi)產(chǎn)生整流用柵極信號(hào)的脈沖，所以在諧振周期的1/2的期間t內(nèi)流過(guò)電流之后，電流;陂切斷而不發(fā)生逆流。因此，
51能夠有效地利用基于電感器Lr和電容器Cr的諧振現(xiàn)象，而且能夠通過(guò)在整流電路A2、 A3、 A4中使用MOSFET而降低導(dǎo)電損耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，由于分別生成驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)和整流用柵極信號(hào)，所以能夠容易地與驅(qū)動(dòng)用逆變器電路Al的MOSFET獨(dú)立地控制整流電路 A2、 A3、 A4的MOSFET，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)上述期望的動(dòng)作，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率高的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。
另外，在本實(shí)施方式16中，也可以如上述實(shí)施方式4~6所述，通過(guò)對(duì)在電容器Cr中流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)而形成整流電路A2、 A3、 A4的柵極信號(hào)。
在本實(shí)施方式16中，示出了在上述實(shí)施方式1中應(yīng)用了如下結(jié) 構(gòu)的情況將連接于對(duì)能量轉(zhuǎn)移用的電容器Cr進(jìn)行充放電的路徑上的電感器Lr0 ~ Lr4連接在將多個(gè)MOSFET進(jìn)行連接的連接線與平滑電容器Csl、 Cs2、 Cs3、 Cs4的端子之間的結(jié)構(gòu)。在上述各實(shí)施方式 2~15中同樣也可以應(yīng)用這樣的電感器LrO Lr4的配置，得到與各實(shí)施方式同樣的效果。
實(shí)施方式17
接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式17的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。圖22是示出本發(fā)明的實(shí)施方式17的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié) 構(gòu)的圖，示出主要部分。
在本實(shí)施方式17中，示出具有將輸入到電壓端子VL與Vcom 之間的電壓VI變?yōu)樯龎褐链蠹s4倍的電壓V2而輸出到電壓端子VH 與Vcom之間，并且變?yōu)樯龎褐链蠹s2倍的電壓V3而輸出到電壓端子VM與Vcom之間的功能的升壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。在該情況下，輸入端子、輸出端子的組合是VL-Vcom、 VH-Vcom和 VL-Vcom、 VM-Vcom這兩組。
如圖22所示，在平滑電容器Cs2的高電壓側(cè)端子上連接有電壓端子VM。除此以外，包括柵極信號(hào)生成部分在內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同。
52本實(shí)施方式進(jìn)行與上述實(shí)施方式1同樣的升壓動(dòng)作，但由于設(shè)置
了電壓端子VM，所以除了輸出電壓V2以外，還可以輸出電壓V3。
輸入輸出端子對(duì)也可以是三組以上，這樣通過(guò)設(shè)置多組輸入輸出端子對(duì)，可以升壓至多個(gè)級(jí)別的電壓，電路設(shè)計(jì)的自由度提高。
另外，在本實(shí)施方式中，敘述了升壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，但在實(shí)施方式2那樣的降壓型的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中，如果設(shè)置中間的電壓端子VM，則除了輸出電壓VI以外還可以輸出電壓V3。另外，在實(shí)施方式3那樣的雙向的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中，如果設(shè) 置中間的電壓端子VM，則除了輸出電壓VI以外還可以輸出電壓V3。
另外，也可以在上述實(shí)施方式4 ~ 16中同樣地應(yīng)用如上所述設(shè)置多組輸入輸出端子對(duì)的結(jié)構(gòu)，得到與各實(shí)施方式同樣的效果。
另外，在上述各實(shí)施方式中，在驅(qū)動(dòng)用逆變器電路、整流電路內(nèi) 的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件中，使用了在源極、漏極之間形成有寄生二極管的功率MOSFET，但也可以是IGBT等可以用控制電極控制導(dǎo)通截止動(dòng) 作的其他半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，在該情況下采用反向并聯(lián)連接有二極管的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，該二極管起到功率MOSFET的寄生二極管的功能。由此，通過(guò)與上述各實(shí)施方式同樣的控制，得到同樣的效果。
另外，當(dāng)然，在上述各實(shí)施方式中，還可以將發(fā)明應(yīng)用于改變了整流電路的級(jí)數(shù)的各種電壓比的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中。
實(shí)施方式18
以下，說(shuō)明在構(gòu)成上述各實(shí)施方式的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的多個(gè)電路中，為了對(duì)電路內(nèi)的MOSFET、柵極驅(qū)動(dòng)電路、光耦合器等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而具備的電源Vsk ( Vsl~ Vs4)。
圖23是示出電源Vsk的電路結(jié)構(gòu)的圖。各電路，例如上述實(shí)施方式1的電路Al~ A4的電源Vsk將在各電路內(nèi)的平滑電容器Cs(k) (Csl Cs4)中產(chǎn)生的電壓作為輸入電壓Vsi (k)，在輸出端子Vsh (k) -Com (k)之間生成輸出電壓Vso (k)。
將電壓Vso (k)和Vsi (k)的基準(zhǔn)電壓設(shè)為Com (k)。平滑電容器Cs(k)的高電壓側(cè)的端子與p型的MOSFETM2的源極端子連接，MOSFET M2的漏極端子與二極管Dl的陰極端子和扼流線圏 Ll的一個(gè)端子連接。二極管Dl的陽(yáng)極端子與基準(zhǔn)電壓Com (k)連接，扼流線圏Ll的另一個(gè)端子與電容器C2的一個(gè)端子連接，電容器 C2的另一個(gè)端子與基準(zhǔn)電壓Com (k)連接。由電容器Cs(k)、電容器C2、 MOSFET M2、二極管Dl、扼流線圏Ll構(gòu)成非絕緣降壓型的DC/DC轉(zhuǎn)換器10，經(jīng)由該DC/DC轉(zhuǎn)換器10，輸入電壓Vsi(k) 轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vso (k)。
電容器Cl、電容器C2和穩(wěn)壓二極管(zener diode ) Zl并聯(lián)連接，穩(wěn)壓二極管Zl的陽(yáng)極端子側(cè)與基準(zhǔn)電壓Com (k)連接，穩(wěn)壓二極管Zl的陰極端子側(cè)與扼流線圏Ll的端子連接。在該Cl、 C2、 Zl的并聯(lián)體上產(chǎn)生輸出電壓Vso (k)。向時(shí)鐘發(fā)生電路dl、誤差放大電路d2、比較器電路d3供給電壓Vso (k)，以使各電路dl d3 動(dòng)作。另夕卜，省略了向誤差放大電路d2、比較器電路d3供給電壓Vso (k)的圖示。
時(shí)鐘發(fā)生電路dl的輸出經(jīng)由由電阻R3和電容器C3構(gòu)成的鋸齒波形成部分而輸入到比較器電路d3的一個(gè)輸入端中。由電阻R2和穩(wěn) 壓二極管Z2構(gòu)成的目標(biāo)電壓輸入到誤差放大電路d2的一個(gè)輸入端， Vso (k)的測(cè)定電壓通過(guò)電阻R3和R4分壓而輸入到另一個(gè)輸入端。另外，誤差放大電路d2的輸出被輸入到比較器電路d3的另一個(gè)輸入端，其連接點(diǎn)與電阻R5和R6的連接點(diǎn)連接。電阻R5的另一個(gè)端子與電壓Vso (k)的輸出端子Vsh (k)連接，電阻R6的另一個(gè)端子與基準(zhǔn)電壓Com (k)連接。
比較器電路d3的輸出端子與n型的MOSFET Ml的柵極端子連 #■， MOSFET Ml的源極端子與基準(zhǔn)電壓Com (k)連接，漏極端子與電阻R7的一個(gè)端子連接。電阻R7的另一個(gè)端子與MOSFET M2 的柵極端子和電阻R8的一個(gè)端子連接。另外，電阻R8的另一個(gè)端子與MOSFET M2的源極端子連接。
說(shuō)明這樣構(gòu)成的電源Vsk的動(dòng)作。在降壓動(dòng)作的情況下，能量源連接在VH-Vcom之間，所以在平滑電容器Cs (k)中產(chǎn)生電壓，
54電源Vsk動(dòng)作。
另一方面，在升壓動(dòng)作的情況下，能量源連接在VL-Vcom之間，因此在平滑電容器Csl中產(chǎn)生電壓，但除此以外的平滑電容器 Cs (k)在動(dòng)作開(kāi)始時(shí)處于沒(méi)有產(chǎn)生電壓的狀態(tài)。但是，電源Vsl在平滑電容器Csl的電壓下動(dòng)作，通過(guò)電路Al內(nèi)的MOSFET進(jìn)行導(dǎo) 通截止動(dòng)作，從而電路A2~ A4的MOSFET的寄生二極管動(dòng)作，肯巨量轉(zhuǎn)移到平滑電容器Cs2、 Cs3、 Cs4。使用了該寄生二極管進(jìn)行動(dòng)作的電力轉(zhuǎn)換效率不佳，但向各平滑電容器Cs (k)轉(zhuǎn)移能量所需要的時(shí)間不到1秒。這樣，在各平滑電容器Cs(k)中產(chǎn)生電壓，從而各電源Vsk動(dòng)作。
詳細(xì)敘述動(dòng)作。如果在平滑電容器Cs (k)中形成電壓，則經(jīng)由電阻R1對(duì)電容器C1、 C2進(jìn)行充電。電壓成為穩(wěn)壓二才及管Zl的穩(wěn)壓電壓，在此設(shè)為16V。通過(guò)該電壓的供給，在C1、 C2、 Zl的并聯(lián)體上產(chǎn)生輸出電壓Vso (k)，被供給到時(shí)鐘發(fā)生電路dl、誤差放大電路d2、比較器電路d3，從而各電路dl ~ d3動(dòng)作，并且電源Vsk動(dòng)作。
為了抑制電力損失，電阻R1^L設(shè)成比較大的電阻值，所以電源 Vsk的動(dòng)作前的經(jīng)由電阻Rl的能量供給不足以使各電路內(nèi)的 MOSFET動(dòng)作。如果電源Vsk開(kāi)始動(dòng)作，則非絕緣型的DC/DC轉(zhuǎn)換器10動(dòng)作，從而經(jīng)由該DC/DC轉(zhuǎn)換器10將電壓Vsi (k)轉(zhuǎn)換成電壓Vso(k)，該能量量足以使各電路內(nèi)的MOSFET動(dòng)作。
圖24示出比較器電路d3的誤差放大電路d2側(cè)的輸入端子的電壓Da、時(shí)鐘發(fā)生電路dl側(cè)的輸入端子的電壓Db、輸出端子的電壓 Dc、 MOSFET M2的柵極電壓Dd。誤差放大電路d2輸出使兩個(gè)輸入端子之間的電壓成為零那樣的電壓Da。即，將電壓Da決定為使輸出電壓Vso ( k) (15V)成為穩(wěn)壓二極管Z2所決定的目標(biāo)電壓(15V)。電壓Db是鋸齒波狀的電壓，是通過(guò)將來(lái)自時(shí)鐘發(fā)生電路dl的矩形波電壓經(jīng)由CR電路而形成的。由比較器電路d3比較電壓Da與Db而形成矩形波電壓Dc。例如，在抑制輸出電壓Vso (k)的情況下，電壓Da變低，作為結(jié)果，矩形波電壓Dc的高電壓期間變短。由于矩形
55波電壓Dc， MOSFETMl導(dǎo)通截止，以MOSFET Ml的源極端子的電壓為基準(zhǔn)，MOSFET M2的柵極端子的電壓在低電平和高電平之間變化。MOSFET M2由于是p型MOSFET，所以在低電平下進(jìn)行導(dǎo) 通的動(dòng)作，在高電平下進(jìn)行截止的動(dòng)作。通過(guò)電阻R7與R8的分壓， MOSFET M2的柵極、源極之間電壓成為小于等于最大額定值。這樣，對(duì)MOSFET M2控制導(dǎo)通時(shí)間而使其進(jìn)行導(dǎo)通截止動(dòng)作，從而從平滑電容器Cs (k)轉(zhuǎn)移能量，將輸出端子Com (k) 、 Vsh (k)之間的電壓Vso (k)控制為成為規(guī)定的電壓(15V)。在本實(shí)施方式中，將對(duì)構(gòu)成DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的各電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電源Vsk構(gòu)成為通過(guò)非絕緣型的DC/DC轉(zhuǎn)換器10從各電路內(nèi)的平滑電容器Cs (k)供給電力。因此，不需要輸入電壓部分與各電源Vsk之間的配線以及用于其的連接器等，另外還不需要使用變壓器來(lái)使各電源之間絕緣，成為小型且轉(zhuǎn)換效率良好的電源結(jié)構(gòu)。由此，實(shí)現(xiàn)DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的高效化、小型化。另外，在上述實(shí)施方式中，示出了假設(shè)輸入電壓Vsi(k)為20V 以上且DC/DC轉(zhuǎn)換器10為降壓型的電路結(jié)構(gòu)，但在輸入電壓Vsi( k) 較低的情況，例如10V以下的情況下，使用升壓型的DC/DC轉(zhuǎn)換器 10。另外，在上述實(shí)施方式中，將用于對(duì)DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的各電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電源Vsk的基準(zhǔn)電壓設(shè)為Com (k)，構(gòu)成各電路內(nèi) 的柵極驅(qū)動(dòng)電路等的控制部在基準(zhǔn)電壓Com (k)下進(jìn)行動(dòng)作，但也可以構(gòu)成各電路內(nèi)的柵極驅(qū)動(dòng)電路等的控制部在電壓端子Vcom的電壓基準(zhǔn)下進(jìn)行動(dòng)作，將電源Vsk的基準(zhǔn)電壓i殳為Vcom而以電壓Vcom 為基準(zhǔn)來(lái)驅(qū)動(dòng)MOSFET M2，雖然配線的走向多少變得復(fù)雜，但成為轉(zhuǎn)換效率高的電源結(jié)構(gòu)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性可以廣泛應(yīng)用于在由驅(qū)動(dòng)用逆變器電路和整流電路構(gòu)成的多個(gè) 電路的每一個(gè)中并聯(lián)配置平滑電容器從而利用能量轉(zhuǎn)移用電容器的充放電的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中。
權(quán)利要求
1.一種DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，串聯(lián)連接有將由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件串聯(lián)連接而連接在平滑電容器的正負(fù)端子之間而成的三個(gè)以上的電路，在該多個(gè)電路內(nèi)，在規(guī)定的一個(gè)電路與其他各電路之間分別連接能量轉(zhuǎn)移用的電容器，并且在對(duì)該電容器進(jìn)行充放電的路徑上設(shè)置電感器，在上述多個(gè)電路內(nèi)，將規(guī)定的電路用于驅(qū)動(dòng)用逆變器電路，將其他電路用于整流電路，通過(guò)上述電容器的充放電進(jìn)行直流/直流轉(zhuǎn)換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，將上述各電路內(nèi)的上述高壓側(cè)元件與上述低壓側(cè)元件的連接點(diǎn)作為中間端子，在成為上述規(guī)定的一個(gè)電路與其他電路之間的該中間端子之間，分別連接上述電容器與上述電感器的串聯(lián)體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，將上述各電路內(nèi)的上述高壓側(cè)元件與上述低壓側(cè)元件的連接點(diǎn)作為中間端子，在成為上述規(guī)定的一個(gè)電路與其他各電路之間的該中間端子之間分別連接上述電容器，在上述高壓側(cè)元件以及上述低壓側(cè)元件的連接線與上述平滑電容器的端子之間分別連接上述電感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具備驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)生成單元，生成用于對(duì)上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路內(nèi)的上述各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通截止控制的驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)；以及整流用柵極信號(hào)生成單元，與上述驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)獨(dú)立地生成用于對(duì)上述整流電路內(nèi)的上述各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件進(jìn) 行導(dǎo)通截止控制的整流用柵極信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，由上述各電容器的電容器容量和該各電容器的充放電路徑內(nèi)的上述各電感器的電感決定的諧振周期分別相等，上述整流用柵極信號(hào)由從上述驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的各脈沖的上升沿時(shí)刻起在上述諧振周期的1/2的期間的范圍內(nèi)產(chǎn)生的脈沖構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述整流用柵極信號(hào)的各脈沖的上升沿時(shí)刻與上述驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào) 的脈沖的上升沿時(shí)刻一致，并且上述整流用柵極信號(hào)的各脈沖的下降沿時(shí)刻比上述驅(qū)動(dòng)用柵極信號(hào)的脈沖的下降沿時(shí)刻早規(guī)定時(shí)間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述整流用柵極信號(hào)的各脈沖的脈沖寬度與上述諧振周期的1/2大概一致。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具備對(duì)流過(guò)與上述整流電路連接的上述電容器的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流檢測(cè)單元，上述整流用柵極信號(hào)生成單元才艮據(jù)由上述電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的電流生成上述整流用柵極信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述直流/直流轉(zhuǎn)換是基于升壓動(dòng)作的電力轉(zhuǎn)換，上述規(guī)定的一個(gè)電路是上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述直流/直流轉(zhuǎn)換是基于降壓動(dòng)作的電力轉(zhuǎn)換，上述規(guī)定的一個(gè)電路以外的其他各電路是上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述規(guī)定的一個(gè)電路的兩側(cè)與上述多個(gè)電路內(nèi)的其他電路連接而位于中間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件是在源極、漏極之間具有寄生二極管的功率MOSFET，或者是反向并聯(lián)連接有二極管的半導(dǎo) 體開(kāi)關(guān)元件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上述各電路具備用于使該電路動(dòng)作的電源電路，該各電源電路從上述各電路內(nèi)的平滑電容器經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器供給電力。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，具備多組與上述平滑電容器的端子連接的、該DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的輸入輸出用端子對(duì)。
15. —種DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，串聯(lián)連接基于驅(qū) 動(dòng)用逆變器電路和整流電路的三個(gè)以上的電路，上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路將由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件串聯(lián)連接而連接在平滑電容器的正負(fù)端子之間而成，上述整流電路將由二極管元件構(gòu)成的高壓側(cè)元件以及低壓側(cè)元件串聯(lián)連接而連接在平滑電容器的正負(fù)端子之間而成，在該多個(gè)電路內(nèi)，在規(guī)定的一個(gè)電路與其他各電路之間分別連接能量轉(zhuǎn)移用的電容器，并且在對(duì)該電容器進(jìn)行充放電的路徑上設(shè)置電感器，通過(guò)上述電容器的充放電進(jìn)行直流/直流轉(zhuǎn)換。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，將上述各電路內(nèi)的上述高壓側(cè)元件與上述低壓側(cè)元件的連接點(diǎn)作為中間端子，在成為上述規(guī)定的一個(gè)電路與其他各電路之間的該中間端子之間，分別連接上述電容器與上述電感器的串聯(lián)體。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，將上述各電路內(nèi)的上述高壓側(cè)元件與上述低壓側(cè)元件的連接點(diǎn)作為中間端子，在成為上述規(guī)定的一個(gè)電路與其他各電路之間的該中間端子之間分別連接上述電容器，在上述高壓側(cè)元件以及上述低壓側(cè)元件的連接線與上述平滑電容器的端子之間分別連接上述電感器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15~17中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置，其特征在于，由上述各電容器的電容器容量和該各電容器的充放電路徑內(nèi)的上述各電感器的電感決定的諧振周期被設(shè)置為分別相等。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15~ 17中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置，其特征在于，上述直流/直流轉(zhuǎn)換是基于升壓動(dòng)作的電力轉(zhuǎn)換，上述規(guī)定的一個(gè)電路是上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15~17中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置，其特征在于，上述直流/直流轉(zhuǎn)換是基于降壓動(dòng)作的電力轉(zhuǎn)換，上述規(guī)定的一個(gè)電路以外的其他各電路是上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路。
21. ^^據(jù)權(quán)利要求15~17中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置，其特征在于，上述規(guī)定的一個(gè)電路的兩側(cè)與上述多個(gè)電路內(nèi) 的其他電路連接而位于中間。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15~17中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置，其特征在于，上述各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件是在源極、漏極之間具有寄生二極管的功率MOSFET，或者是反向并聯(lián)連接有二極管的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。
23. 根據(jù)權(quán)利要求15~17中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置，其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路具備用于使該電路動(dòng)作的電源電路，該電源電路從上述驅(qū)動(dòng)用逆變器電路內(nèi)的平滑電容器經(jīng) 由DC/DC轉(zhuǎn)換器供給電力。
24. 根據(jù)權(quán)利要求15~17中的任意一項(xiàng)所述的DC/DC電力轉(zhuǎn) 換裝置，其特征在于，具備多組與上述平滑電容器的端子連接的、該 DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置的輸入輸出用端子對(duì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置。串聯(lián)連接將高壓側(cè)MOSFET以及低壓側(cè)MOSFET串聯(lián)連接而連接在平滑電容器(Cs1～Cs4)的正負(fù)端子之間而構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)用逆變器電路(A1)和整流電路(A2～A4)的三個(gè)以上的電路。在規(guī)定的一個(gè)電路(A1)與其他各電路(A2～A4)之間，分別以使諧振周期相等的方式設(shè)置電容器(Cr)與電感器(Lr)的LC串聯(lián)體(LC12、LC13、LC14)。于是，在利用了電容器(Cr)的充放電的DC/DC電力轉(zhuǎn)換裝置中，利用基于LC串聯(lián)體(LC12、LC13、LC14)的諧振現(xiàn)象來(lái)提高轉(zhuǎn)換效率，并且謀求裝置結(jié)構(gòu)的小型化。
文檔編號(hào)H02M7/10GK101517877SQ20078003383
公開(kāi)日2009年8月26日申請(qǐng)日期2007年5月17日優(yōu)先權(quán)日2006年9月15日
發(fā)明者前川博敏, 奧田達(dá)也, 安西清治, 小林勝, 巖田明彥, 池田又彥, 浦壁隆浩, 菊永敏之申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社

完整全部詳細(xì)技術(shù)資料下載