特許 6237346 直流−直流変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6237346

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】直流−直流変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/155 F

   H02M3/155 W

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-40796(P2014-40796)

(22)【出願日】2014年3月3日

(65)【公開番号】特開2015-167434(P2015-167434A)

(43)【公開日】2015年9月24日

【審査請求日】2016年3月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161562

【弁理士】

【氏名又は名称】阪本 朗

(72)【発明者】

【氏名】有田 康彦

【審査官】 神田 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０３８９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８９６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９８２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９９２０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のダイオード，第１の半導体スイッチ，第２の半導体スイッチ，第２のダイオードが順に直列接続された第１のスイッチ回路と、
第３のダイオード，第３の半導体スイッチ，第４の半導体スイッチ，第４のダイオードが順に直列接続された第２のスイッチ回路と、
第１のコンデンサと第２のコンデンサとが直列接続された第１のコンデンサ回路と、
第３のコンデンサと第４のコンデンサとが直列接続された第２のコンデンサ回路と、
第１のインダクターと第２のインダクターと、
を備え、
前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路と前記第１のコンデンサ回路と前記第２のコンデンサ回路とが並列に接続されるとともに、前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチの接続点と、前記第３の半導体スイッチと前記第４の半導体スイッチの接続点と、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサの接続点と、前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサの接続点とがそれぞれ接続され、
前記第１のインダクターの一端が、直流電源の高電位端子に接続され、
前記第１のインダクターの他端が、前記第１のダイオードと前記第１の半導体スイッチの接続点と、前記第３のダイオードと前記第３の半導体スイッチの接続点とに接続され、
前記第２のインダクターの一端が、直流電源の低電位端子に接続され、
前記第２のインダクターの他端が、前記第２の半導体スイッチと前記第２のダイオードの接続点と、前記第４の半導体スイッチと前記第４のダイオードの接続点とに接続され、
前記第１の半導体スイッチ，前記第２の半導体スイッチ，前記第３の半導体スイッチ，前記第４の半導体スイッチは、順方向電圧が正の温度特性を有し、
前記第１のダイオード，前記第２のダイオード，前記第３のダイオード，前記第４のダイオードは、順方向電圧が正の温度特性を有する、
ことを特徴とする直流−直流変換回路。

【請求項2】

第１のダイオード，第１の半導体スイッチ，第２の半導体スイッチ，第２のダイオードが順に直列接続された第１のスイッチ回路と、
第３のダイオード，第３の半導体スイッチ，第４の半導体スイッチ，第４のダイオードが順に直列接続された第２のスイッチ回路と、
第１のコンデンサと第２のコンデンサとが直列接続された第１のコンデンサ回路と、
第３のコンデンサと第４のコンデンサとが直列接続された第２のコンデンサ回路と、
第１のインダクターと第２のインダクターと、
を備え、
前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路と前記第１のコンデンサ回路と前記第２のコンデンサ回路とが並列に接続されるとともに、前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチの接続点と、前記第３の半導体スイッチと前記第４の半導体スイッチの接続点と、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサの接続点と、前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサの接続点とがそれぞれ接続され、
前記第１のインダクターの一端が、前記第２のインダクターの一端と直流電源の高電位端子とに接続され、
前記第１のインダクターの他端が、前記第１のダイオードと前記第１の半導体スイッチの接続点に接続され、
前記第２のインダクターの他端が、前記第３のダイオードと前記第３の半導体スイッチの接続点に接続され、
前記直流電源の低電位端子が、前記第２の半導体スイッチと前記第２のダイオードの接続点と、前記第４の半導体スイッチと前記第４のダイオードの接続点とに接続され、
前記第２の半導体スイッチと前記第４の半導体スイッチとは、順方向電圧が正の温度特性を有し、
前記第２のダイオードと前記第４のダイオードとは、順方向電圧が正の温度特性を有する、
ことを特徴とする直流−直流変換回路。

【請求項3】

第１のダイオード，第１の半導体スイッチ，第２の半導体スイッチ，第２のダイオードが順に直列接続された第１のスイッチ回路と、
第３のダイオード，第３の半導体スイッチ，第４の半導体スイッチ，第４のダイオードが順に直列接続された第２のスイッチ回路と、
第１のコンデンサと第２のコンデンサとが直列接続された第１のコンデンサ回路と、
第３のコンデンサと第４のコンデンサとが直列接続された第２のコンデンサ回路と、
第１のインダクターと第２のインダクターと、
を備え、
前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路と前記第１のコンデンサ回路と前記第２のコンデンサ回路とが並列に接続されるとともに、前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチの接続点と、前記第３の半導体スイッチと前記第４の半導体スイッチの接続点と、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサの接続点と、前記第３のコンデンサと前記第４のコンデンサの接続点とがそれぞれ接続され、
前記第１のダイオードと前記第１の半導体スイッチの接続点と、前記第３のダイオードと前記第３の半導体スイッチの接続点とが、直流電源の高電位端子に接続され、
前記直流電源の低電位端子が、前記第１のインダクターの一端と前記第２のインダクターの一端とに接続され、
前記第１のインダクターの他端が、前記第２のダイオードと前記第２の半導体スイッチの接続点に接続され、
前記第２のインダクターの他端が、前記第４のダイオードと前記第４の半導体スイッチの接続点に接続され、
前記第１の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチとは、順方向電圧が正の温度特性を有し、
前記第１のダイオードと前記第３のダイオードとは、順方向電圧が正の温度特性を有する、
ことを特徴とする直流−直流変換回路。

【請求項4】

前記第１の半導体スイッチと前記第３の半導体スイッチとは、共通の制御装置からの同じ信号により駆動され、
前記第２の半導体スイッチと前記第４の半導体スイッチとは、前記制御装置からの同じ信号により駆動される、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流−直流変換装置。

【請求項5】

前記順方向電圧が正の温度特性を有する半導体スイッチはＭＯＳＦＥＴであり、前記順方向電圧が正の温度特性を有するダイオードはワイドバンドギャップ半導体で構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流−直流変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流入力電源から前記直流入力電源の電圧より高い直流出力電圧を得る直流−直流変換装置に関し、大容量化のために並列接続する場合の回路構成と半導体部品の適用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

図６に、特許文献１又は２に記載された昇圧チョッパ回路図を示す。第1のダイオードＤ１と第1の半導体スイッチＳ１（この図ではＭＯＳＦＥＴ）を直列接続した第１のスイッチ直列回路と、第１のスイッチ直列回路と並列接続した第１のコンデンサＣ１と、第２のスイッチ素子Ｓ２（この図ではＭＯＳＦＥＴ）と第２のダイオードＤ２とを直列接続した第２のスイッチ直列回路と、第２のスイッチ直列回路と並列接続した第２のコンデンサＣ２と、から構成され、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２とが直列接続される。
第１のスイッチ直列回路の直列接続点と第２のスイッチ直列回路の直列接続点とをそれぞれ入力端子とし、第１のダイオードＤ１と第１のコンデンサＣ１との接続点を直流出力の正極端子、第２のダイオードＤ２と第２のコンデンサＣ２との接続点を直流出力の負極端子、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２との直列接続点を直流出力の中間極端子とする。直流出力の正極端子と負極端子との間には負荷ＬＤが接続される。また、直流電源ＢＡＴの正極端子ＢＰと第１のスイッチ直列回路の直列接続点との間にはインダクターＬ１が、直流電源ＢＡＴの負極端子ＢＮと第２のスイッチ直列回路の直列接続点との間にはインダクターＬ２が、それぞれ接続される。
図７に、図６に示した昇圧チョッパの動作を説明する。動作モードとしては４種類あるが、図７には３種類を示している。図７（ａ）は半導体Ｓ１とＳ２をオンさせ、直流電源ＢＡＴからインダクターＬ１とＬ２にエネルギーを蓄積するモード（第１のモード）で、直流電源の正極端子ＢＰ→インダクターＬ１→半導体スイッチＳ１→半導体スイッチＳ２→インダクターＬ２→直流電源の負極端子ＢＮの経路で、電流Ｉ１が流れ上昇する。
図７（ｂ）は図７（ａ）のモードから半導体スイッチＳ１をオフした時のモード（第２のモード）で、直流電源の正極端子ＢＰ→インダクターＬ１→ダイオードＤ１→コンデンサＣ１→半導体スイッチＳ２→インダクターＬ２→直流電源の負極端子ＢＮの経路で、電流Ｉ２が流れ、インダクターＬ１、Ｌ２の電流は減少し、コンデンサＣ１の電圧が上昇する。
図７（ｃ）は図７（ａ）のモードから半導体スイッチＳ２をオフした時のモード（第３のモード）で、直流電源の正極端子ＢＰ→インダクターＬ１→半導体スイッチＳ１→コンデンサＣ２→ダイオードＤ２→インダクターＬ２→直流電源の負極端子ＢＮの経路で、電流Ｉ３が流れ、インダクターＬ１、Ｌ２の電流は減少し、コンデンサＣ２の電圧が上昇する。
図７に記載を省略したモード（第４のモード）は、図７（ａ）のモードから半導体スイッチＳ１及びＳ２をオフした時のモードで、直流電源の正極端子ＢＰ→インダクターＬ１→ダイオードＤ１→コンデンサＣ１→コンデンサＣ２→ダイオードＤ２→インダクターＬ２→直流電源の負極端子ＢＮの経路で、電流が流れ、インダクターＬ１、Ｌ２の電流は減少し、コンデンサＣ２、Ｃ１の電圧が上昇する。これらの４種類のモードを組合せて、コンデンサＣ１、Ｃ２の電圧を均等にしながら、直流電源の電圧より高い出力電圧を生成する。
図８は、図７に記載の昇圧チョッパ回路を２台並列接続して、容量を増大させた時の回路構成例で、特許文献１に記載されている。直流入力側では、直流電源ＢＡＴの正極端子ＢＰを１台目のインダクターＬ１１の端子と２台目のインダクターＬ２１の端子に、直流電源ＢＡＴの負極端子ＢＮを１台目のインダクターＬ１２の端子と２台目のインダクターＬ２２の端子に、各々接続する。直流出力側では、１台目のコンデンサ１１の正極端子Ｐと２台目のコンデンサ２１の正極端子Ｐとを、１台目のコンデンサ１１と１２の接続点Ｍと２台目のコンデンサ２１と２２の接続点Ｍとを、１台目のコンデンサＣ１２の負極端子Ｎと２台目のコンデンサＣ２２の負極端子Ｎとを、各々接続した構成である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−３８９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のように、図６に示した昇圧チョッパ回路の直流入力と直流出力を２台並列接続すれば、２倍の電流を流すことができるので、並列接続数を増加させれば、より大容量の直流−直流変換装置を実現できる。
このように、図６に示した昇圧チョッパ回路を並列接続すると、昇圧用のインダクターの使用数が昇圧チョッパ回路の並列接続数の２倍の数だけ必要となる。この結果、装置の構成が複雑になると共に、装置が高価になる問題が生じる。
従って、本発明の課題は、インダクターの使用数を減少させ、小型低価格の大容量直流−直流変換装置を実現できるチョッパ並列接続技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上述の課題を解決するための第１の実施形態は、第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路と第１のコンデンサ回路と第２のコンデンサ回路と第１のインダクターと第２のインダクターとを含む直流−直流変換装置である。
第１のスイッチ回路は第１のダイオード，第１の半導体スイッチ，第２の半導体スイッチ，第２のダイオードが順に直列接続された回路であり、第２のスイッチ回路は第３のダイオード，第３の半導体スイッチ，第４の半導体スイッチ，第４のダイオードが順に直列接続された回路である。また、第１のコンデンサ回路は第１のコンデンサと第２のコンデンサとが直列接続された回路であり、第２のコンデンサ回路は第３のコンデンサと第４のコンデンサとが直列接続された回路である。
第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路と第１のコンデンサ回路と第２のコンデンサ回路は、それぞれの両端が並列に接続される。さらに、第１の半導体スイッチと第２の半導体スイッチの接続点と、第３の半導体スイッチと第４の半導体スイッチの接続点と、第１のコンデンサと第２のコンデンサの接続点と、第３のコンデンサと第４のコンデンサの接続点とがそれぞれ接続される。
そして、第１のインダクターの一端が直流電源の高電位端子に接続され、第１のインダクターの他端が第１のダイオードと第１の半導体スイッチの接続点と第３のダイオードと第３の半導体スイッチの接続点とに接続される。また、第２のインダクターの一端が直流電源の低電位端子に接続され、第２のインダクターの他端が第２の半導体スイッチと第２のダイオードの接続点と第４の半導体スイッチと第４のダイオードの接続点とに接続される。
さらに、第１の半導体スイッチ，第２の半導体スイッチ，第３の半導体スイッチ，第４の半導体スイッチが順方向電圧が正の温度特性を有し、第１のダイオード，第２のダイオード，第３のダイオード，第４のダイオードが順方向電圧が正の温度特性を有する。

【0006】

第２の実施形態に係る直流−直流変換装置は、第１の実施形態に係る直流−直流変換装置と同様に、第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路と第１のコンデンサ回路と第２のコンデンサ回路と第１のインダクターと第２のインダクターとを備える。
そして、第１のインダクターの一端が第２のインダクターの一端と直流電源の高電位端子とに接続され、第１のインダクターの他端が第１のダイオードと第１の半導体スイッチの接続点に接続される。また、第２のインダクターの他端が第３のダイオードと第３の半導体スイッチの接続点に接続される。さらに、直流電源の低電位端子が、第２の半導体スイッチと第２のダイオードの接続点と、第４の半導体スイッチと第４のダイオードの接続点とに接続される。
そして、第２の半導体スイッチと第４の半導体スイッチとが順方向電圧が正の温度特性を有し、第２のダイオードと第４のダイオードとが順方向電圧が正の温度特性を有する。

【0007】

第３の実施形態係る直流−直流変換装置は、第１の実施形態に係る直流−直流変換装置と同様に、第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路と第１のコンデンサ回路と第２のコンデンサ回路と第１のインダクターと第２のインダクターとを備える。
そして、第１のダイオードと第１の半導体スイッチの接続点と、第３のダイオードと第３の半導体スイッチの接続点とが、直流電源の高電位端子に接続され、直流電源の低電位端子が、前記第１のインダクターの一端と前記第２のインダクターの一端とに接続される。さらに、第１のインダクターの他端が第２のダイオードと第２の半導体スイッチの接続点に接続され、第２のインダクターの他端が第４のダイオードと第４の半導体スイッチの接続点に接続される。
そして、第１の半導体スイッチと第３の半導体スイッチとが順方向電圧が正の温度特性を有し、第１のダイオードと第３のダイオードとが順方向電圧が正の温度特性を有する。

【0008】

上記第１〜第３の実施形態において、第１の半導体スイッチと第３の半導体スイッチとは共通の制御装置からの同じ信号により駆動され、第２の半導体スイッチと第４の半導体スイッチとは制御装置からの同じ信号により駆動される。

【発明の効果】

【0009】

本発明では、並列接続される複数台の変換回路の中で、直接並列接続されるダイオードをワイドバンドギャップ半導体で構成し、電流のアンバランスを改善し、インダクターの使用数を従来回路の半数以下に低減できる変換回路を提供している。
この結果、インダクターの使用数が減少した昇圧チョッパ回路の並列接続が可能となり、小型低価格の直流−直流変換装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施例を示す回路図である。

【図2】本発明の第２の実施例を示す回路図である。

【図3】本発明の第３の実施例を示す回路図である。

【図4】ダイオードの順電圧降下特性図である。

【図5】ＭＯＳＦＥＴの順方向電圧特性図である。

【図6】従来の昇圧チョッパ回路図を示す。

【図7】従来の昇圧チョッパ回路の動作説明図である。

【図8】従来の昇圧チョッパ回路の並列接続回路である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の要点は、第１のダイオードと第１の半導体スイッチとを直列接続した第１のスイッチ直列回路と、前記第１のスイッチ直列回路と並列接続した第１のコンデンサと、第２の半導体スイッチと第２のダイオードとを直列接続した第２のスイッチ直列回路と、前記第２のスイッチ直列回路と並列接続した第２のコンデンサと、から構成され、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとが直列接続され、前記第１のスイッチ直列回路の直列接続点と前記第２のスイッチ直列回路の直列接続点とをそれぞれ入力端子とし、前記第１のダイオードと前記第１のコンデンサとの接続点を直流出力の正極端子とし、前記第２のダイオードと前記第２のコンデンサとの接続点を直流出力の負極端子とし、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの直列接続点を直流出力の中間極端子とする変換回路を複数台用いて、それぞれ並列接続して容量を拡大する場合に、複数台のそれぞれの半導体装置の中の直接並列接続されるダイオードをワイドバンドギャップ半導体で構成し、インダクターの使用数を減少させる点である。

【実施例1】

【0012】

図１に、本発明の第1の実施例を示す。ダイオードとしてはワイドバンドギャップ半導体を用いた素子を、半導体スイッチとしてはＭＯＳＦＥＴを用いた実施例である。２台の変換回路を並列接続し、直流電源ＢＡＴと２台の変換回路との間にインダクターＬ１とＬ２を接続する構成である。１台目の変換回路は。第１のダイオードＤ１１と第１の半導体スイッチＳ１１とを直列接続した第１のスイッチ直列回路と、前記第１のスイッチ直列回路と並列接続した第１のコンデンサＣ１１と、第２の半導体スイッチＳ１２と第２のダイオードＤ１２とを直列接続した第２のスイッチ直列回路と、前記第２のスイッチ直列回路と並列接続した第２のコンデンサＣ１２と、から構成される。
２台目の変換回路は。第１のダイオードＤ２１と第１の半導体スイッチＳ２１とを直列接続した第１のスイッチ直列回路と、前記第１のスイッチ直列回路と並列接続した第１のコンデンサＣ２１と、第２の半導体スイッチＳ２２と第２のダイオードＤ２２とを直列接続した第２のスイッチ直列回路と、前記第２のスイッチ直列回路と並列接続した第２のコンデンサＣ２２と、から構成される。ここでＧＤ１１、ＧＤ１２、ＧＤ２１、ＧＤ２２は、制御装置ＣＮＴからの信号をＭＯＳＦＥＴ駆動用の信号に変換するゲート駆動回路である。
それぞれの変換回路で前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとは直列接続され、前記第１のスイッチ直列回路の直列接続点と前記第２のスイッチ直列回路の直列接続点とをそれぞれ入力端子とし、前記第１のダイオードと前記第１のコンデンサとの接続点を直流出力の正極端子とし、前記第２のダイオードと前記第２のコンデンサとの接続点を直流出力の負極端子とし、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの直列接続点を直流出力の中間極端子とする。２台のそれぞれの変換回路の前記入力端子同士及び前記出力端子同士を、それぞれ並列接続し、直流電源の一端と前記入力端子の一方の端子との間に第１のインダクターを、前記直流電源の他端と前記入力端子の他方の端子との間に第２のインダクターを、各々接続する。また、各変換回路の第１の半導体スイッチ（Ｓ１１とＳ２１）と第２の半導体スイッチ（Ｓ１２とＳ２２）には制御装置ＣＮＴからそれぞれ同じ信号が供給される。
このように構成することにより、各変換回路の第１のダイオード同士（Ｄ１１とＤ２１）、第１の半導体スイッチ同士（Ｓ１１とＳ２１）、第２の半導体スイッチ同士（Ｓ１２とＳ２２）、第２のダイオード同士（Ｄ１２とＤ２２）は、それぞれ直接並列接続された構成となる。ここで、各変換回路の第１のダイオード（Ｄ１１とＤ２１）と第２のダイオード（Ｄ１２とＤ２２）は、ワイドバンドギャップ半導体で構成する。
変換回路を複数台並列接続するときの課題は、並列接続された半導体素子に流れる電流をバランスさせることである。図４にダイオードの順方向電圧特性を示す。温度変化に対する順方向電圧特性はＳｉ(シリコン)ダイオード（ＶシリーズＰＮＤ）は実使用領域では負特性、ＳｉＣ（炭化珪素）ダイオードは正特性であることがわかる。従って、並列接続では電流が増加して温度が上昇するとＳｉ(シリコン)ダイオードでは順方向電圧が低下して電流を抑制できない。一方ＳｉＣ（炭化珪素）ダイオードでは電流が増加して温度が上昇すると、順方向電圧が増加して電流を抑制する。従って、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２として、ＳｉＣ（炭化珪素）ダイオードを用いることにより、並列接続される構成のダイオードＤ１１とＤ２１、Ｄ１２とＤ２２に流れる電流をバランスさせることが可能となる。
一方、ＭＯＳＦＥＴの順方向電圧特性は、図５に示すように正の温度特性であり、電流が増加した素子の電流を抑制する方向に働くため、電流をバランスさせることができる。
以上のように、本実施例では、従来回路で４個必要であったインダクターを２個に減少させることができる回路構成であるが、半導体素子が直接並列接続される構成となるため、ダイオードとしてＳｉＣ（炭化珪素）半導体を用いることにより並列接続されるダイオードの電流をバランスさせるようにしている。これらの結果、インダクターの使用数が減少した昇圧チョッパ回路の並列接続が可能となり、小型低価格の直流−直流変換装置を実現できる。また、変換装置を２台用いた実施例を示したが、複数台用いた場合も使用するインダクターは２台で済むため、大容量化に対して小型低価格化の効果は大きくなる。

【実施例2】

【0013】

図２に、本発明の第２の実施例を示す。ダイオードとしては一部にワイドバンドギャップ半導体を用いた素子を、半導体スイッチとしてはＭＯＳＦＥＴを用い、２台の変換回路を各変換回路の直流入力に１個のインダクターを用いて並列接続する構成である。１台目の変換回路は。第１のダイオードＤ１１と第１の半導体スイッチＳ１１とを直列接続した第１のスイッチ直列回路と、前記第１のスイッチ直列回路と並列接続した第１のコンデンサＣ１１と、第２の半導体スイッチＳ１２と第２のダイオードＤ１２とを直列接続した第２のスイッチ直列回路と、前記第２のスイッチ直列回路と並列接続した第２のコンデンサＣ１２と、から構成される。
２台目の変換回路は、第１のダイオードＤ２１と第１の半導体スイッチＳ２１とを直列接続した第１のスイッチ直列回路と、前記第１のスイッチ直列回路と並列接続した第１のコンデンサＣ２１と、第２の半導体スイッチＳ２２と第２のダイオードＤ２２とを直列接続した第２のスイッチ直列回路と、前記第２のスイッチ直列回路と並列接続した第２のコンデンサＣ２２と、から構成される。
それぞれの変換回路で前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとは直列接続され、前記第１のスイッチ直列回路の直列接続点と前記第２のスイッチ直列回路の直列接続点とをそれぞれ入力端子とし、前記第１のダイオードと前記第１のコンデンサとの接続点を直流出力の正極端子とし、前記第２のダイオードと前記第２のコンデンサとの接続点を直流出力の負極端子とし、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの直列接続点を直流出力の中間極端子とする。２台のそれぞれの変換回路の入力端子の中で、第１のスイッチ直列回路の直列接続点はインダクターＬ１とインダクターＬ２を介して、第２のスイッチ直列回路の直列接続点同士は直接、及び出力端子同士は直接、それぞれ並列接続する。
また、インダクターＬ１とＬ２の接続点は直流電源ＢＡＴの正極端子ＢＰに、第２のスイッチ直列回路の直列接続点同士の接続点は直流電源ＢＡＴの負極ＢＮに、各々接続する。また、各変換回路の第１の半導体スイッチ（Ｓ１１とＳ２１）と第２の半導体スイッチ（Ｓ１２とＳ２２）には制御装置ＣＮＴからそれぞれ同じ信号が供給される。
ここで、各変換回路の第２のダイオード（Ｄ１２とＤ２２）は、ワイドバンドギャップ半導体（ここではＳｉＣ）で構成する。
変換回路を複数台並列接続するときの課題は、並列接続された半導体素子に流れる電流をバランスさせることである。ここで、ダイオードＤ１２とＤ２２は直接並列接続される構成であるが、ワイドバンドギャップ半導体で構成しているため、電流をバランスさせることが可能となる。
一方、ＭＯＳＦＥＴＳ１２とＳ２２は直接並列接続される構成であるが、順方向電圧特性は正の温度特性であり、電流が増加した素子は電流を抑制する方向に働くため、電流をバランスさせることができる。
以上のように、本実施例では、従来回路で４個必要であったインダクターを２個に減少させることができる回路構成であるが、半導体素子が直接並列接続される構成となるため、直接並列接続されるダイオードとしてＳｉＣ（炭化珪素）半導体を用いることにより並列接続されるダイオードの電流をバランスさせるようにしている。これらの結果、インダクターの使用数が減少した昇圧チョッパ回路の並列接続が可能となり、小型低価格の直流−直流変換装置を実現できる。また、変換装置を２台用いた実施例を示したが、複数台用いた場合も使用するインダクターは変換装置の台数と同じ数で済むため、大容量化に対して小型低価格化が図れる。

【実施例3】

【0014】

図３に、本発明の第３の実施例を示す。第２の実施例におけるリアクトルの接続位置を変更した構成である。この構成ではダイオードＤ１１とＤ２１が直接並列接続されるため、ダイオードとしてＳｉＣ（炭化珪素）半導体を用いることにより並列接続されるダイオードの電流をバランスさせるようにしている。動作原理、効果は第２の実施例と同じであるので、説明は省略する。
尚、上記実施例には半導体スイッチとしてＭＯＳＦＥＴを用いた例を示したが、ＭＯＳＦＥＴとしてＳｉＣ（炭化珪素）半導体を用いても実現可能である。

【産業上の利用可能性】

【0015】

本発明は、直流入力電圧よりも高い直流出力電圧を得る昇圧型の直流−直流変換回路で、昇圧比の大きな用途でのメリットが大であり、車両用補助電源、無停電電源装置、系統連系用変換装置などへの適用が可能である。

【符号の説明】

【0016】

Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２・・・ダイオード
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２・・・ＭＯＳＦＥＴ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２・・・インダクター
ＢＡＴ・・・直流電源 ＬＤ・・・負荷
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２・・・コンデンサ
ＣＮＴ・・・制御装置
ＧＤ１１、ＧＤ１２、ＧＤ２１、ＧＤ２２・・・ゲート駆動回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】