專利名稱：直流變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效率、小型且廉價的直流變換裝置。
背景技術(shù)：
圖1是表示現(xiàn)有直流變換裝置的電路構(gòu)成圖(專利文獻1)?，F(xiàn)有的該直流變換裝 置，是以半橋電路構(gòu)成，由MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件Ql和Q2的串聯(lián)電路與直流電源Vin的 兩端連接。并且，開關(guān)元件Q2的漏極與直流電源Vin的正極連接，開關(guān)元件Ql的源極與直 流電源Vin的負極連接。在開關(guān)元件Ql的漏源之間并聯(lián)連接有二極管Dl及電壓共振電容器Crv的同時， 連接有電抗器Lrl和變壓器Tl的一次線圈Pl和電流共振電容器Cri的串聯(lián)電路。電抗器 Lrl包括變壓器Tl，在該變壓器Tl的一次及二次線圈之間發(fā)生漏感。在一次線圈Pl等價 地連接有作為電抗器Lp的勵磁電感。在開關(guān)元件Q2的漏源之間并聯(lián)連接有二極管D2。將變壓器Tl的線圈卷繞的開始，以點(·)表示。在變壓器Tl的二次線圈Sl的 一端( 側(cè))，連接有二極管D3的陽極。在變壓器Tl的二次線圈Sl的另一端和變壓器Tl 的二次線圈S2的一端( 側(cè))與平滑用的電容器Co的一端連接。變壓器Tl的二次線圈 S2的另一端與二極管D4的陽極連接。二極管D3的陰極和二極管D4的陰極與電容器Co的 另一端連接。并且，負載Ro與電容器Co的兩端連接。PFM控制電路10，基于電容器Co的輸出電壓Vo來將開關(guān)元件Ql和開關(guān)元件Q2 交替地接通/關(guān)斷。由此，使得開關(guān)元件Ql和開關(guān)元件Q2的占空比固定，開關(guān)元件Ql和 Q2的頻率可變。由此，進行PFM控制(頻率控制)，使得電容器Co的輸出電壓Vo成為預(yù)定值。其次，參照圖2所示的額定負載時的各部信號的時序圖對如下構(gòu)成的現(xiàn)有直流變 換裝置的動作進行說明。在圖2中，VQl是開關(guān)元件Ql的漏源間電壓，IQl是開關(guān)元件Ql的漏極電流，VQ2 是開關(guān)元件Q2的漏源間電壓，IQ2是開關(guān)元件Q2的漏極電流，Vcri是電流共振電容器Cri 的兩端電壓，VD3是二極管D3的兩端電壓，ID3是二極管D3的電流，VD4是二極管D4的兩 端電壓，ID4是二極管D4的電流。并且是具有開關(guān)元件Ql和Q2這兩者均為關(guān)斷狀態(tài)的死時間，開關(guān)元件Ql和Q2 交替進行接通/關(guān)斷動作的結(jié)構(gòu)。首先，在時刻t0 時刻tl的期間，在時刻t0，開關(guān)元件Q2從接通變 為關(guān)斷。在開關(guān)元件Q2處于接通的狀態(tài)下，在變壓器Tl的一次側(cè)，電流流過 Vin — Q2 — Lrl — Lp — Cri — Vin線路。并且，在變壓器Tl的二次側(cè)，電流流過 Co — Ro — Co 線路。在開關(guān)元件Q2關(guān)斷時，從變壓器Tl的一次側(cè)流過的電流從開關(guān)元件Q2轉(zhuǎn)流到電 流共振電容器Crv，電流流過Crv — Lrl — Lp — Cri — Crv線路。從而，電壓共振電容器Crv，在開關(guān)元件Q2處于接通的狀態(tài)下大致為直流電源Vin的電壓，通過Q2關(guān)斷而將放電到OV (以下，將直流電源Vin的電壓也表示為Vin)。從而，電壓共振電容器Crv的電壓與開關(guān)元件Ql的電壓VQl相等，從而開關(guān)元件 Ql的電壓VQl從Vin減少到0V。并且，因開關(guān)元件Q2的電壓VQ2是(Vin-VQl)，從而從OV 上升到Vin。在時刻tl 時刻t2期間，在時刻tl，電壓共振電容器Crv的電壓減少到OV。于 是二極管Dl接通，電流流過Dl — Lrl — Lp (Pl) — Cri — Dl線路。并且，變壓器Tl的二 次線圈S2的電壓達到輸出電壓Vo。S卩，在變壓器Tl的二次側(cè)，電流流過Co — Ro — Co的 線路和S2 — D4 — Co — S2的線路。并且，在時刻tl t2期間，開關(guān)元件Ql的門信號接 通。由此，開關(guān)元件Ql實現(xiàn)零電壓開關(guān)(ZVS)及零電流開關(guān)(ZCS)動作。在時刻t2 t3期間，在時刻t2，開關(guān)元件Ql接通。因此，電流流過 Cri — Lp(Pl) — Lrl — Ql — Cri的線路。由此，電流共振電容器Cri的電壓VCri減少。 并且，變壓器Tl的二次側(cè)，電流流過S2 — D4 — Co — S2的線路，及Co — Ro — Co的線路。 二次線圈S2的電壓是以輸出電壓Vo的電壓來進行鉗位，一次線圈Pl的電壓通過與輸出電 壓Vo匝數(shù)比成比例的電壓鉗位。由此，在變壓器Tl的一次側(cè)流過利用電抗器Lrl和電流 共振電容器Cri的共振電流。在時刻t3 時刻t4期間，在時刻t3，二次線圈S2的電壓成為輸出電壓Vo以下， 在變壓器Tl的二次側(cè)的電流消失。由此，在變壓器Tl的二次側(cè)，電流流過Co —Ro —Co 的線路。并且，在變壓器Tl的一次側(cè)，電流流過Cri — Lp — Lrl — Ql — Cri的線路。艮口， 在變壓器Tl的一次側(cè)，流過利用兩個電抗器Lrl、Lp之和(Lrl+Lp)和電流共振電容器Cri 的共振電流。在時刻t4 t5期間，在時刻t4，開關(guān)元件Ql關(guān)斷。于是，流過變壓器Tl的一次側(cè) 的電流，從開關(guān)元件Ql轉(zhuǎn)流到電流共振電容器Crv，電流流過Lp — Lrl — Crv — Cri — Lp 的線路。從而，電壓共振電容器Crv，雖然在開關(guān)元件Ql接通的狀態(tài)下大致為0V，但利用開 關(guān)元件Ql關(guān)斷而充電到Vin。因電壓共振電容器Crv的電壓與開關(guān)元件Ql的電壓VQl相 等，VQl也從OV上升到Vin。并且，開關(guān)元件Q2的電壓VQ2為(Vin-VQl)，從Vin減少到OV。在時刻t5 時刻t6的期間，在時刻t5，電壓共振電容器Crv的電壓上升到Vin。 于是，二極管D2導(dǎo)通，電流流過Lp (Pl) — Lrl — D2 — Vin — Cri — Lp (Pl)的線路。并且， 變壓器Tl的二次線圈Sl的電壓達到輸出電壓Vo。由此，在變壓器Tl的二次側(cè)，電流流過 Co — Ro — Co的線路，和Sl — D3 — Co — Sl的線路。并且，在時刻t5 時刻t6的期間， 開關(guān)元件Q2的門信號接通。由此，開關(guān)元件Q2實現(xiàn)零電壓開關(guān)及零電流開關(guān)動作。在時刻t6 時刻t7的期間，在時刻t6，開關(guān)元件Q2接通。因此，電流流過 Vin — Q2 — Lrl — Lp(Pl) — Cri — Vin的線路。通過此，電流共振電容器Cri的電壓 VCri上升。并且，在變壓器Tl的二次側(cè)，電流流過經(jīng)Sl — D3 — Co — Sl的線路，和流過 Co — Ro — Co的線路的電流。二次線圈Sl的電壓以輸出電壓Vo的電壓進行鉗位，一次線 圈Pl的電壓以與輸出電壓Vo的匝數(shù)比成比例的電壓進行鉗位。從而，在變壓器Tl的一次 側(cè)流過利用電抗器Lrl和電流共振電容器Cri的共振電流。在時刻t7 時刻t8的期間，在時刻t7，二次線圈Sl的電壓為輸出電壓Vo以下。 因此，在變壓器Tl的二次側(cè)，電流流過Co — Ro — Co的線路。并且，在變壓器Tl的一次側(cè)，電流流過Vin — Q2 — Lrl — Lp — Cri — Vin的線路。即，在變壓器Tl的一次側(cè)，流過利 用兩個電抗器Lrl、Lp之和(Lrl+Lp)和電流共振電容器Cri的共振電流。這樣，如圖1所示的現(xiàn)有的直流變換裝置中，使用將占空比大致為50%的脈沖信 號，控制了開關(guān)元件Ql和Q2的開關(guān)頻率。通過此，使得利用電抗器Lrl和電抗器Lp和電 流共振電容器Cri的共振電流變化而控制了輸出電壓Vo。從而，在提高開關(guān)頻率時，輸出電 壓Vo將降低。并且，在圖3表示空載時各部信號的時序圖。在圖3中，負載Ro為無限大。在二 極管D3和D4的各個流過的電流ID3和ID4，是指僅流過用于檢測輸出電壓Vo的電流。通過如下公式計算空載時的開關(guān)元件的頻率。公式1
<formula>formula see original document page 6</formula> …(1)在這里，Vf是二極管D3和D4的順方向電壓，Np是表示變壓器Tl的一次線圈Pl 的匝數(shù)，Ns是表示變壓器Tl的二次線圈Sl的匝數(shù)。然而，在實際電路中由于變壓器Tl的二次線圈側(cè)的二極管的寄生電容或變壓器 的一次側(cè)線圈之間的寄生電容及二次線圈之間的寄生電容的影響，使得實際頻率高于通過 公式1所計算的理論值頻率。圖4是考慮到寄生電容的現(xiàn)有的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。在圖4中，Cdl是 二極管D3的寄生電容，Cd2是二極管D4的寄生電容，Cpl是變壓器Tl的一次線圈Pl之間 的寄生電容，CSl是二次線圈Sl之間的寄生電容，CS2是表示二次線圈S2之間的寄生電容。 圖5是考慮了圖4所示的寄生電容的現(xiàn)有的直流變換裝置的空載時的各部信號的時序圖。 圖6中對圖5的時序圖的一部期間進行了詳細描述。并且，在圖7是將考慮了圖4所示的寄生電容的現(xiàn)有的直流變換裝置的寄生電容 Cpl、Cdl、Cd2、CSl、CS2集中到變壓器Tl的一次線圈Pl之間，從而以一個浮地電容Cp表示 的等效電路圖。這樣，在圖1所示的電流共振電路，空載時或者輕負載時頻率上升到理論值頻率 以上。因此，通過在輕負載時變換為間歇模式，來避免頻率上升到理論值以上，并且具有通 過間歇振動來降低消費電力的優(yōu)點。專利文獻1 日本特開2003-319650號公報然而，將直流變換裝置設(shè)置為多輸出構(gòu)成時，以一方的負載為空載(輕負載)，另 一方的負載為重負載的組合的負載條件下，交叉調(diào)整將惡化。本來，在電流共振電路中變壓器Tl的二次線圈之間緊密耦合，理論上以空載時和 重負載時的組合的負載條件下，交叉調(diào)整應(yīng)當(dāng)良好。并且，為良好地保持交叉調(diào)整，有必要設(shè)計具有在以空載時也可抑制頻率上升的 同時不進行間歇振動的共振條件的電路。但是，由于頻率上升到高于理論值，實際上不能將 額定負載時的頻率設(shè)置成那么高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在空載時沒有頻率上升，小型且廉價的高效率的直流變換裝置。本發(fā)明的第一技術(shù)方面的直流變換裝置，具有具有一次線圈和二次線圈的變壓器；由電流共振電抗器、所述變壓器的一次線圈、電流共振電容器串聯(lián)連接而成的串聯(lián)共振電路；將直流電源的直流電壓變換為矩形波電壓，將該矩形波電壓輸出到所述串聯(lián)共振 電路的變換電路；對在所述變壓器的二次線圈中產(chǎn)生的電壓進行整流平滑，將直流輸出電壓輸出到 負載的整流平滑電路；以及具有與在所述變壓器的一次線圈之間等效表示出的浮地電容對應(yīng)的電容成分，且 與所述電流共振電抗器并聯(lián)連接的電容元件。所述變換電路具有一端與所述直流電源的負極連接的第一開關(guān)元件；以及—端與所述第一開關(guān)元件的另一端連接，另一端與所述直流電源的正極連接的第 二開關(guān)元件，其中，通過將所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件交替接通/關(guān)斷，所述直流 電源的直流電壓變換為矩形波電壓，對在所述第一開關(guān)元件的兩端之間或所述第二開關(guān)元件的兩端之間連接的所述 串聯(lián)共振電路輸出矩形波電壓?；蛘?，所述變換電路具有一端與所述直流電源的負極連接的第一開關(guān)元件；一端與所述第一開關(guān)元件的另一端連接，另一端與所述直流電源的正極連接的第 二開關(guān)元件；一端與所述直流電源的負極連接的第三開關(guān)元件；以及一端與所述第三開關(guān)元件的另一端連接，另一端與所述直流電源的正極連接的第 四開關(guān)元件，其中，通過將所述第一開關(guān)元件及所述第四開關(guān)元件、所述第二開關(guān)元件及所述 第三開關(guān)元件交替地接通/關(guān)斷，來將所述直流電源的直流電壓變換為交流的矩形波電 壓，對在所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的連接點、所述第三開關(guān)元件和所述 第四開關(guān)元件的連接點之間連接的所述串聯(lián)共振電路，輸出交流的矩形波電壓。根據(jù)本發(fā)明第一技術(shù)方面的直流變換裝置，在所述變換裝置如前所述地具有兩個 開關(guān)元件的情況下，具有通過使交替地接通/關(guān)斷的一方的開關(guān)元件的接通時間固定、使 交替地接通/關(guān)斷的另一方的開關(guān)元件的接通時間可變，來控制所述直流輸出電壓的控制 電路。根據(jù)本發(fā)明第一技術(shù)方面的直流變換裝置，在所述變換裝置如前所述地具有四個 開關(guān)元件的情況下，具有通過使所述第一開關(guān)元件及所述第四開關(guān)元件的接通時間固定、 使所述第二開關(guān)元件及所述第三開關(guān)元件的接通時間可變，或使所述第二開關(guān)元件及所述 第三開關(guān)元件的接通時間固定、使所述第一開關(guān)元件及所述第四開關(guān)元件的接通時間可變，來控制所述直流輸出電壓的控制電路。根據(jù)本發(fā)明第一技術(shù)方面的直流變換裝置，作為如前所述的控制電路的替換，可 具有通過使各開關(guān)元件的占空比固定、使各開關(guān)元件的頻率可變，來控制所述直流輸出電 壓的控制電路。或者，根據(jù)本發(fā)明第一技術(shù)方面的直流變換裝置，具有通過使各開關(guān)元件的頻率 固定、使各開關(guān)元件的占空比可變，來控制所述直流輸出電壓的控制電路。并且，所述電容元件的值，優(yōu)選為基于所述變壓器的一次線圈的勵磁電感的值、所 述變壓器的一次線圈之間表示出的浮地電容的值、所述電流共振電抗器的值來決定的。根據(jù)本發(fā)明第一技術(shù)方面的直流變換裝置，因在電流共振電抗器并聯(lián)連接有電容 元件，因此可對不會使得電流在電流共振電抗器流過、而使得電流在電容元件流過而等效 地表示在變壓器的一次線圈之間的浮地電容進行充放電。從而，可提供在空載時避免頻率 上升，小型、廉價、高效率的直流變換裝置。


圖1是表示現(xiàn)有直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。圖2是表示圖1所示的現(xiàn)有直流變換裝置的額定負載時各部信號的時序圖。圖3是表示圖1所示的現(xiàn)有直流變換裝置的空載時各部信號的時序圖。圖4是表示考慮了寄生電容的現(xiàn)有直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。圖5是表示考慮了圖4所示的寄生電容的現(xiàn)有直流變換裝置空載時各部信號的時 序圖。圖6是表示詳細描述圖5的時序圖的一部期間的示意圖。圖7是表示將考慮了寄生電容的現(xiàn)有直流變換裝置各部的寄生電容集中到變壓 器的一次線圈之間，從而作為一個寄生電容表示的等效電路圖。圖8是表示本發(fā)明實施例1的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。圖9是表示本發(fā)明實施例1的直流變換裝置空載時各部信號的時序圖。圖10是表示詳細說明圖9所示的時序圖的一部分期間的示意圖。圖11是表示本發(fā)明實施例2的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。圖12是表示本發(fā)明實施例3的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。圖13是表示本發(fā)明實施例4的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。圖14是表示本發(fā)明實施例5的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。圖15是表示本發(fā)明實施例6的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。圖16是表示本發(fā)明實施例7的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。
具體實施例方式以下，結(jié)合附圖對本發(fā)明直流變換裝置的幾個實施方式進行詳細說明。首先，在如圖7所示的現(xiàn)有電路中，空載時的頻率上升問題，是由于變壓器Tl的一次線圈Pl之間所示的浮地電容Cp而發(fā)生。該浮地電容的大部分是變壓器Tl的二次側(cè)二 極管D3和D4的寄生電容。在變壓器Tl的一次側(cè)半橋構(gòu)成的開關(guān)元件Ql、Q2的dV/dt變 化時，用于對變壓器Tl的二次側(cè)的二極管D3、D4的寄生電容進行充放電的能量積蓄到電流共振電抗器Lrl。并且，由于該能量傳遞到變壓器Tl的二次側(cè)而發(fā)生上述問題。實施例1在此，如圖8所示的實施例1中，具有與電流共振電抗器Lr并聯(lián)連接的電容器 Cr (電容元件)，以分流與在變壓器Tl的一次線圈Pl之間等效地表現(xiàn)的浮地電容Cp的充 放電荷相對應(yīng)的電荷量。由此，二極管D3、D4的寄生電容的充放電能量不會積蓄到電流共 振電抗器Lr。即，電容器Cr與電流共振電抗器Lr并聯(lián)連接。由此，利用變壓器Tl的一次 線圈Pl之間的浮地電容Cp的充放電荷的 電流不會流過電流共振電容器Lr。并且，在如圖8所示的實施例1中，電流共振電抗器Lr和變壓器Tl的一次線圈Pl 和電流共振電容器Cri的串聯(lián)共振電路，與開關(guān)元件Ql并聯(lián)連接。但是，例如，串聯(lián)共振電 路也可以與開關(guān)元件Q2并聯(lián)連接。電流共振電抗器Lr是外部設(shè)置部件，并不是指在變壓器Tl的一次線圈Pl和二次 線圈Si之間產(chǎn)生漏感的電抗器。并且，如圖8所示的其他結(jié)構(gòu)，因與圖1所示的電路結(jié)構(gòu)相同，從而對相同的部分 賦予相同的符號，并省略相同部分的說明。二極管D1、D2，可以是開關(guān)元件Q1、Q2的寄生電容。圖9是表示本發(fā)明實施例1的直流變換裝置空載時的各部信號的時序圖。如圖9 所示的實施例1的信號的動作波形，因與圖3所示的現(xiàn)有電路的信號的動作波形大致相同， 且其動作也大致相同，因此僅對不同部分進行說明。開關(guān)元件Ql或Q2從接通變換為關(guān)斷后，開關(guān)元件Ql或Q2的兩端電壓通過電壓 共振而從零電壓變換為電源電壓Vin或從電源電壓Vin變換為零電壓。在此情況下(例如 時刻t0 tl、t4 t5)，電流不流過電流共振電抗器Lr，而流過電容器Cr。由此，使得變 壓器Tl的一次線圈Pl之間的浮地電容Cp充放電。在無浮地電容Cp的情況下，使得與電流共振電抗器Lr和電抗器Lp的電感值成比 例的電壓施加到變壓器Tl的一次線圈P1。從而，即使存在浮地電容Cp的情況下，只要對 變壓器Tl的一次線圈Pl施加與沒有浮地電容Cp時相同的電壓即可。由此，電容器Cr的 容量值，可從電抗器Lp的電感值和電流共振電抗器Lr的電感值和浮地電容Cp的電容值求
出οS卩，以電流共振電抗器Lr的兩端之間的阻抗和電抗器Lp兩端之間的阻抗之比與 Lr和Lp的電感比相同的方式設(shè)置Cr即可。從而電容器Cr的條件變成如下所示。公式2Cr = — · Gp
Lr如此，電容器Cr與電流共振電抗器Lr并聯(lián)連接。由此，開關(guān)元件Ql和Q2的dV/ dt變化時，電流不流過電流共振電抗器Lr，而流過電容器Cr。并且，使得變壓器Tl的一次 線圈Pl之間的浮地電容Cp充放電。由此，用于對二極管D3、D4的寄生電容進行充放電的 能量沒有積蓄到電流共振電抗器Lr，能量不會傳遞到變壓器Tl的二次側(cè)。從而，空載時的 頻率不會上升，有利于變壓器的小型化，可提供低噪音、小型化、廉價、高效率的直流變換裝 置。實施例2
圖11是表示本發(fā)明實施例2的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。變壓器Tl的一次線 圈Pl之間的浮地電容Cp包含串聯(lián)連接的電阻成分，因此，如圖11所示，表示為以浮地電容 Cp和電阻Rp的串聯(lián)電路所構(gòu)成的等效電路。從而，如圖11所示，作為實際電路而適用了以下結(jié)構(gòu)即，通過與浮地電容Cp和電 阻Rp的串聯(lián)電路對應(yīng)，使得電容器Cr和電阻Rr的串聯(lián)電路與電流共振電抗器Lr并聯(lián)連 接的電路結(jié)構(gòu)。如圖11所示的實施例2中，也與實施例1相同，將電容器Cr和電阻Rr設(shè)置為公 式3所示，從而可消除電抗器Lp的影響。即，通過將利用電容器Cr和電阻Rr的阻抗和利 用變壓器Tl的一次線圈Pl之間的浮地電容Cp和電阻Rp的阻抗之比設(shè)置成與電抗器Lp 和電流共振電抗器Lr之比相同，來設(shè)定電容器Cr和電阻Rr的值。公式3Cr =Lp/Lr.CpRr =Lr/Lp.Rp浮地電容Cp的大部分是二極管D3、D4的寄生電容。二極管的寄生電容的大小隨著 施加電壓而變化。因此，可將電容器Cr的定額設(shè)置成，可對二極管D3、D4的寄生電容Cdl、 Cd2的充放電的電荷量進行充放電的容量即可。如將寄生電容Cdl、Cd2的充放電荷量設(shè)為 Q，則基于在施加電壓范圍內(nèi)平均化的電容量來設(shè)定電容器Cr。實施例3圖12是表示本發(fā)明實施例3的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。在圖12所示的實施 例3中，相對圖11所示的實施例2具備具有一次線圈Pl和二次線圈Sl的變壓器T2，且取 消了二次線圈S2和二極管D4，且使用了 PRC控制電路11。PRC控制電路11，將一方的開關(guān)元件Ql (或Q2)的接通時間固定，使得另一方的開 關(guān)元件Q2(或Ql)的接通時間可變。由此，控制了直流輸出電壓Vo。并且，具有開關(guān)元件 Ql和開關(guān)元件Q2這兩方均為關(guān)斷狀態(tài)的死時間。根據(jù)這種構(gòu)成，將開關(guān)元件Q2接通時，電流從變壓器T2的二次線圈Sl介由二極 管D3而流過電容器Co。由此，將電力供給到負載Ro。一方面，在開關(guān)元件Ql接通時，二極 管D3關(guān)斷。由此，半波整流輸出供給到負載Ro。其他動作與實施例1的動作完全相同，因 而獲得與實施例1相同的效果。實施例4圖13是表示本發(fā)明實施例4的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。在圖13所示的實施 例4中，相對圖12所示的實施例3，代替PRC控制電路11，使用了 PWM控制電路12。PWM控制電路12，可固定開關(guān)元件Ql、Q2的頻率，可改變開關(guān)元件Ql、Q2的占空 比。由此，控制了直流輸出電壓Vo。并且，具有開關(guān)元件Ql和開關(guān)元件Q2這兩者均為關(guān)斷 狀態(tài)的死時間。通過這樣的實施例4的構(gòu)成，因與實施例1的動作完全相同，從而獲得與實施例1 相同的效果。實施例5
圖14是表示本發(fā)明實施例5的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。相對圖8所表示的實施例1的構(gòu)成，在圖14中所表示的實施例5中追加開關(guān)元件Q3、Q4，并使用了 PFM控制 電路10a。二極管Dl D4可以是開關(guān)元件Ql Q4的寄生電容。相對實施例1的構(gòu)成，在直流電源Vin的兩端追加連接有由MOSFET所構(gòu)成的開關(guān) 元件Q3和Q4的串聯(lián)電路。此時，開關(guān)元件Q4的漏極與直流電源Vin的正極連接，開關(guān)元 件Q3的源極與直流電源Vin的負極連接。在開關(guān)元件Q3和開關(guān)元件Q4的連接點，連接有電流共振電容器Cri的一端和電 壓共振電容器Crv的一端。PFM控制電路10a，將開關(guān)元件Ql及開關(guān)元件Q4、開關(guān)元件Q2及開關(guān)元件Q3交替 地接通/關(guān)斷，進行PFM控制。由此，控制了直流輸出電壓Vo。并且，具有開關(guān)元件Ql及開關(guān)元件Q4、開關(guān)元件Q2及開關(guān)元件Q3這兩者均為關(guān) 斷的死時間。通過這樣的實施例5的構(gòu)成，也可以獲得與實施例1完全相同的動作、與實施例1 相同的效果。實施例6圖15是本發(fā)明實施例6的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。相對圖12所表示的實施 例3的構(gòu)成，在圖15所表示的實施例6中追加開關(guān)元件Q3和Q4，并使用了 PRC控制電路 Ila0在直流電源Vin的兩端，連接有由MOSFET所構(gòu)成的開關(guān)元件Q3和由MOSFET所構(gòu) 成的開關(guān)元件Q4的串聯(lián)電路。開關(guān)元件Q4的漏極與直流電源Vin的正極連接，開關(guān)元件 Q3的源極與直流電源Vin的負極連接。在開關(guān)元件Q3和Q4的連接點，連接有電流共振電容器Cri的一端和電壓共振電 容器Crv的一端。PRC控制電路1 la，交替地接通/關(guān)斷開關(guān)元件Ql及開關(guān)元件Q4、開關(guān)元件Q2及 開關(guān)元件Q3。此時，一方開關(guān)元件Ql和Q4(或Q2和Q3)的接通時間固定，另一方開關(guān)元件 Q2和Q3 (或Ql和Q4)的接通時間可變。通過此控制直流輸出電壓Vo。并且，具有開關(guān)元件Ql及Q4、開關(guān)元件Q2及Q3這兩者均為關(guān)斷的死時間。通過這樣的實施例6的構(gòu)成，也可以獲得與實施例1完全相同的動作、與實施例1 相同的效果。實施例7圖16是表示本發(fā)明實施例7的直流變換裝置的電路構(gòu)成圖。相對圖13所表示的 實施例4的構(gòu)成，在圖16中所表示的實施例7中追加開關(guān)元件Q3、Q4，并使用了 PWM控制 電路12a。在直流電源Vin的兩端，連接有由MOSFET所構(gòu)成的開關(guān)元件Q3和Q4的串聯(lián)電路。 開關(guān)元件Q4的漏極與直流電源Vin的正極連接，開關(guān)元件Q3的源極與直流電源Vin的負 極連接。在開關(guān)元件Q3和開關(guān)元件Q4的連接點，連接有電流共振電容器Cri的一端和電 壓共振電容器Crv的一端。PWM控制電路12a，將開關(guān)元件Ql及開關(guān)元件Q4、開關(guān)元件Q2及開關(guān)元件Q3交替地接通/關(guān)斷。此時，開關(guān)元件Ql Q4的頻率固定，開關(guān)元件Ql Q4的占空比可變。由此控制直流輸出電壓Vo。并且，具有開關(guān)元件Ql及Q4、開關(guān)元件Q2及Q3這兩者均為關(guān)斷的死時間。通過這樣的實施例7的構(gòu)成，也可以獲得與實施例1完全相同的動作、與實施例1相同的效果。
權(quán)利要求
一種直流變換裝置，具有具有一次線圈和二次線圈的變壓器；由電流共振電抗器、所述變壓器的一次線圈、電流共振電容器串聯(lián)連接而成的串聯(lián)共振電路；將直流電源的直流電壓變換為矩形波電壓，將該矩形波電壓輸出到所述串聯(lián)共振電路的變換電路；對在所述變壓器的二次線圈中產(chǎn)生的電壓進行整流平滑，將直流輸出電壓輸出到負載的整流平滑電路；以及具有與在所述變壓器的一次線圈之間等效表示出的浮地電容對應(yīng)的電容成分、且與所述電流共振電抗器并聯(lián)連接的電容元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的直流變換裝置，所述變換電路具有一端與所述直流電源的負極連接的第一開關(guān)元件；以及一端與所述第一開關(guān)元件的另一端連接，另一端與所述直流電源的正極連接的第二開 關(guān)元件，其中，通過將所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件交替接通/關(guān)斷，所述直流電源 的直流電壓變換為矩形波電壓，對在所述第一開關(guān)元件的兩端之間或所述第二開關(guān)元件的兩端之間連接的所述串聯(lián) 共振電路輸出矩形波電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的直流變換裝置，所述變換電路具有一端與所述直流電源的負極連接的第一開關(guān)元件；一端與所述第一開關(guān)元件的另一端連接，另一端與所述直流電源的正極連接的第二開 關(guān)元件；一端與所述直流電源的負極連接的第三開關(guān)元件；以及一端與所述第三開關(guān)元件的另一端連接，另一端與所述直流電源的正極連接的第四開 關(guān)元件，其中，通過將所述第一開關(guān)元件及所述第四開關(guān)元件、所述第二開關(guān)元件及所述第三 開關(guān)元件交替地接通/關(guān)斷，來將所述直流電源的直流電壓變換為交流的矩形波電壓，對在所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的連接點、所述第三開關(guān)元件和所述第四 開關(guān)元件的連接點之間連接的所述串聯(lián)共振電路，輸出交流的矩形波電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2記載的直流變換裝置，具有通過使交替地接通/關(guān)斷的一方的開 關(guān)元件的接通時間固定、使交替地接通/關(guān)斷的另一方的開關(guān)元件的接通時間可變，來控 制所述直流輸出電壓的控制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3記載的直流變換裝置，具有通過使所述第一開關(guān)元件及所述第四 開關(guān)元件的接通時間固定、使所述第二開關(guān)元件及所述第三開關(guān)元件的接通時間可變，或 使所述第二開關(guān)元件及所述第三開關(guān)元件的接通時間固定、使所述第一開關(guān)元件及所述第 四開關(guān)元件的接通時間可變，來控制所述直流輸出電壓的控制電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求2記載的直流變換裝置，具有通過使各開關(guān)元件的占空比固定、使各 開關(guān)元件的頻率可變，來控制所述直流輸出電壓的控制電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求3記載的直流變換裝置，具有通過使各開關(guān)元件的占空比固定、使各開關(guān)元件的頻率可變，來控制所述直流輸出電壓的控制電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求2記載的直流變換裝置，具有通過使各開關(guān)元件的頻率固定、使各開 關(guān)元件的占空比可變，來控制所述直流輸出電壓的控制電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求3記載的直流變換裝置，具有通過使各開關(guān)元件的頻率固定、使各開 關(guān)元件的占空比可變，來控制所述直流輸出電壓的控制電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1記載的直流變換裝置，所述電容元件的值，是基于所述變壓器的一 次線圈的勵磁電感的值、所述變壓器的一次線圈之間表示出的浮地電容的值、所述電流共 振電抗器的值來決定的。
全文摘要
本發(fā)明公開一種直流變換裝置，具有具有一次線圈(P1)和二次線圈(S1)的變壓器(T1)；電流共振電抗器(Lr)、變壓器的一次線圈(P1)、電流共振電容器(Cri)串聯(lián)連接而成的串聯(lián)共振電路；將直流電源(Vin)的直流電壓變換為矩形波電壓，將該矩形波電壓輸出到所述串聯(lián)共振電路的變換電路(Q1、Q2)；對在所述變壓器的二次線圈(S1)中產(chǎn)生的電壓進行整流平滑，將直流輸出電壓輸出到負載的整流平滑電路(D3、D4、Co)，其中，將具有與在所述變壓器的一次線圈之間等效表示出的浮地電容(Cp)對應(yīng)的電容成分的電容元件(Cr)與所述電流共振電抗器(Lr)并聯(lián)連接。
文檔編號H02M3/28GK101821930SQ20088011101
公開日2010年9月1日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者麻生真司 申請人:三墾電氣株式會社