ＤＣ－ＤＣ转换器电路制造技术

ＤＣ－ＤＣ转换器电路具备：第１、第２开关元件（Ｓ１、Ｓ２）；输出变压器（Ｔ），具备在第１、第２开关元件（Ｓ１、Ｓ２）的正极间串联连接的第１一次绕组（Ｐ１）和在负极间串联连接的第２一次绕组（Ｐ２）和用于获得输出电压的二次绕组（Ｓ）和三次绕组（ｎ３、ｎ４）；第１电压源（Ｃ１），在第１一次绕组（Ｐ１）连接于第２开关元件（Ｓ２）的第１连接点和第１开关元件（Ｓ１）之间连接，经由第１一次绕组对第１开关元件施加电压；第２电压源（Ｃ２），在与第１电压源（Ｃ１）对称处连接；控制部（ＣＴ），使第１、第２开关元件（Ｓ１、Ｓ２）交替地导通截止；以及第１、第２再生缓冲电路（ＳＮ１、ＳＮ２），将缓冲电容器（Ｃ３、Ｃ４）的充电电荷再生到电压源（Ｃ１、Ｃ２），这些再生缓冲电路（ＳＮ１、ＳＮ２）具备以三次绕组（ｎ３、ｎ４）的输出电压驱动的第３、第４开关元件（Ｓ３、Ｓ４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术在涉及与全桥型、半桥型等的DC-DC转换器电路不同的崭新结构的DC-DC 转换器电路。
技术介绍
DC-DC转换器电路通过组合逆变器电路、输出变压器、和整流电路而构成，在历来熟知的逆变器电路中，有全桥型、半桥型、中心抽头推挽型。图1中表示这些电路的概念图。全桥型桥接开关元件SfS4而构成，将电源V连接在桥间。交替地使开关元件Sl、 S4和开关元件S2、S3导通截止，使交流电流流过输出变压器的一次绕组P (参照专利文献 1)。半桥型是分别将电压源Cl、C2并联连接于开关元件Si、S2，在电压源Cl、C2间连接电源V。交替地使开关元件S1、S2导通截止，使交流电流流过一次绕组P (参照专利文献 2)。中心抽头推挽型在连接于开关元件S1、S2之间的一次绕组P的中心抽头连接电源 V。交替地使开关元件Si、S2导通截止，使交流电流流过一次绕组P (参照专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2007-151225号公报； 专利文献2 日本特开2005-279774号公报； 专利文献3 日本特开2001-112253号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题可是，上述各种逆变器电路在以下方面存在问题。(1)全桥型由于使用4个开关元件，所以成本变高。(2)半桥型虽然开关元件是2个比较好，但流过各开关元件S1、S2和一次绕组P的电流与全桥型、 中心抽头推挽型相比变为2倍。因此，难以避免开关元件、变压器的大型化和高价格。(3)中心抽头推挽型开关元件是2个即可，流过各开关元件Si、S2和一次绕组P的电流与全桥型相同而不会变大。可是，由于将电源V连接到一次绕组P的中心抽头，所以在绕组P的左右的耦合中存在漏电感。因此，在切断第1开关元件时产生的浪涌电压经由上述漏电感而在连接于第 2开关元件的续流二极管而被钳位。由于上述漏电感的存在，所以不能完全钳位，有对第1 开关元件施加过大的浪涌电压的问题。本专利技术的目的在于提供一种DC-DC转换器电路(converter circuit)，其中，开关元件是2个即可，流到开关元件的电流值也小，此外，不会对开关元件施加过大的浪涌电压。此外，本专利技术的其它目的在于提供一种DC-DC转换器电路，其能够以低成本构成将缓冲电容器(sruAber capacitor)的充电电荷再生到电源的再生电路。用于解决课题的方案本专利技术的DC-DC转换器电路内设置的逆变器电路具备图1的最右侧所示的结构。在逆变器电路中，作为开关元件具备第1开关元件Sl和第2开关元件S2。这些开关元件以半导体开关元件构成，例如，以IGBT (绝缘栅型双极晶体管)、MOS-FET构成。此外，这些逆变器电路具备输出变压器，该输出变压器具备第1 一次绕组P1，在所述第1开关元件Sl和所述第2开关元件S2的正极侧之间串联连接；第2 —次绕组P2，在负极侧之间串联连接； 以及二次绕组，用于获得输出电压。此外，该逆变器电路具备2个电压源。第1电压源Cl， 连接在所述第1 一次绕组Pl连接于所述第2开关元件S2的第1连接点和所述第1开关元件Sl之间。由此，第1电压源Cl经由所述第1 一次绕组Pl对所述第1开关元件Sl施加电压。第2电压源C2，连接在所述第1 一次绕组Pl连接于所述第1开关元件Sl的第2连接点和所述第2开关元件S2之间。由此，第2电压源C2经由所述第1 一次绕组Pl对所述第2开关元件S2施加电压。控制部进行使所述第1开关元件Sl和所述第2开关元件S2交替地导通截止的控制。在本说明书中，将由以上结构构成的逆变器电路称为电流平衡推挽型(Current Balanced P. P)逆变器电路。在上述结构中，从电源V对第1电压源Cl和第2电压源C2总是流过充电电流(供给能量)。当第1开关元件Si导通时，从第1电压源Cl经由第1 一次绕组Pl流到第1开关元件Sl的电流成分、和从第2电压源C2经由第2 —次绕组P2流到第1开关元件Sl的电流成分被合成，该合成的电流流到第1开关元件Si。换句话说，流到第1开关元件Sl的电流，分流(shunt)到第1 一次绕组Pl和第2 —次绕组P2。逆变器电路通过具备缓冲电路和再生电路，从而能够实现ZVS (Zero Voltage Switching，零电压切换)工作，并且能够降低损失。缓冲电路构成为包括第1缓冲电路， 与所述第1开关元件Sl并联连接，包含第1缓冲二极管和第1缓冲电容器的串联电路；以及第2缓冲电路，与所述第2开关元件并联连接，包含第2缓冲二极管和第2缓冲电容器的串联电路。第1缓冲电路的工作如下所述。当第1开关元件Sl截止(切断)时，通过连接于输出变压器的二次侧的电抗(是输出变压器的漏电感也可)的作用，充电电流流到第1缓冲电容器，浪涌电压成分被充电到该电容器。由于这时的充电电压的变化渐渐地上升，所以切换工作是ZVS工作。另一方面，当第1开关元件导通(接通)时，通过上述漏电感的减流作用，电流直线状地倾斜地上升，因此切换工作成为ZCS (Zero Current Switching，零电流切换)工作。这时，第1缓冲电容器的充电电荷通过第1缓冲二极管的阻止，不会经由第1开关元件Sl放电，而通过第1再生电路再生到第1电压源。再有，在不具备再生电路的一般的缓冲电路中，缓冲电阻Rsl与第 1缓冲电容器并联连接，缓冲电容器的充电电荷对缓冲电阻Rsl放电。放电电流if在该缓冲电阻Rsl进行热变换(if X if XRsl)。因此，在不具备再生电路的一般的缓冲电路中热损失大，逆变器电路变为低效率。在本专利技术中，不连接缓冲电阻Rsl，而设置第1再生电路。在第1再生电路中，第1 缓冲电容器的充电电荷被再生到第1电压源。第1再生电路，连接于所述第1电压源的正极侧和所述第1缓冲电容器之间。第 1再生电路包含第3开关元件；第1电抗器，在所述第3开关元件和所述第1电压源的正极侧之间连接；以及第1再生用二极管，在所述第3开关元件和所述第1缓冲电容器之间连接。进而，输出变压器具备第1三次绕组，连接于所述第3开关元件的控制端子。该第1 三次绕组和所述一次绕组夹心状地夹着所述二次绕组而卷绕。第1三次绕组与第1开关元件Sl的导通定时同步地进行输出，因此在第1开关元件Sl导通时，第1缓冲电容器中蓄积的电荷再生到第1电压源。通过再生能够使逆变器电路为高效率。第2缓冲电路和第2再生电路具备与上述第1缓冲电路和第1再生电路同样的结构。此外，输出变压器具备第2三次绕组，连接于所述第4开关元件的控制端子。专利技术的效果根据本专利技术，开关元件是2个即可，流过开关元件的电流值也小，此外，不对开关元件施加过大的浪涌电压(surge voltage).此外，通过连接缓冲电路和再生电路，从而能够实现开关元件的ZVS工作，并且能够减少损失。进而，由于不需要以控制电路进行使再生电路的开关元件导通的定时控制，所以能够以低成本构成将缓冲电容器的充电电荷再生到电源的再生电路。附图说明图1表示全桥型、半桥型、中心抽头推挽型、电流平衡推挽型的各逆变器电路的概念图。图2是表示使用了电流平衡推挽型逆变器电路的DC-DC转换器电路的基本结构图。图3是图2所示的DC-DC转换器电路的时间图。图4是作为本专利技术的实施方式的电流平衡推挽型DC-DC转换器电路的电路图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种ＤＣ－ＤＣ转换器电路，其特征在于，具备：第１开关元件；第２开关元件；输出变压器，具备在所述第１开关元件和所述第２开关元件的正极间串联连接第１一次绕组、和在这些开关元件的负极间串联连接的第２一次绕组，还具备用于获得输出电压的二次绕组；整流二极管电路，连接于所述输出变压器的二次绕组；第１电压源，在所述第１一次绕组连接于所述第２开关元件的第１连接点、和所述第１开关元件之间连接，经由所述第１一次绕组对所述第１开关元件施加电压；第２电压源，在所述第１一次绕组连接于所述第１开关元件的第２连接点、和所述第２开关元件之间连接，经由所述第１一次绕组对所述第２开关元件施加电压；控制部，使所述第１开关元件和所述第２开关元件交替地导通截止；第１续流二极管，与所述第１开关元件反并联连接；第１缓冲电路，与所述第１开关元件并联连接，包含第１缓冲二极管和第１缓冲电容器的串联电路；以及第１再生电路，在所述第１电压源的正极侧和所述第１缓冲电容器之间连接，所述第１再生电路具备：第３开关元件；在所述第３开关元件和所述第１电压源的正极侧之间连接的第１电抗器；以及在所述第３开关元件和所述第１缓冲电容器之间连接的第１再生用二极管，所述输出变压器具备：在所述第３开关元件的控制端子连接的第１三次绕组，所述ＤＣ－ＤＣ转换器电路还具备：第２续流二极管，与所述第２开关元件反并联连接；第２缓冲电路，与所述第２开关元件并联连接，包含第２缓冲二极管和第２缓冲电容器的串联电路；以及第２再生电路，在所述第２电压源的正极侧和所述第２缓冲电容器之间连接，所述第２再生电路具备：第４开关元件；在所述第４开关元件和所述第２电压源的正极侧之间连接的第２电抗器；以及在所述第４开关元件和所述第２缓冲电容器之间连接的第２再生用二极管，所述输出变压器具备：在所述第４开关元件的控制端子连接的第２三次绕组。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：胜岛肇，
申请(专利权)人：株式会社三社电机制作所，
类型：发明
国别省市：JP