特許 7564350 デュアル出力エネルギー変換装置、変調方法及び給電設備

(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】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】デュアル出力エネルギー変換装置、変調方法及び給電設備

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20241001BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 W

H02M3/155 U

H02M3/155 H

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023518414

(86)(22)【出願日】2021-10-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-05

(86)【国際出願番号】 CN2021127098

(87)【国際公開番号】W WO2022089543

(87)【国際公開日】2022-05-05

【審査請求日】2023-03-22

(31)【優先権主張番号】202011177447.8

(32)【優先日】2020-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】515308855

【氏名又は名称】蘇州捷芯威半導体有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＧＰＯＷＥＲ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】胡 茂

(72)【発明者】

【氏名】裴 軼

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０５９２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４７００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－００７９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０９５６８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／００

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デュアル出力エネルギー変換装置であって、
第１エネルギー貯蔵モジュールと、第１複合直列ブリッジアームモジュールと、コンデンサエネルギー貯蔵モジュールと、第２複合直列ブリッジアームモジュールと、を含み、
前記第１エネルギー貯蔵モジュール、第１複合直列ブリッジアームモジュール、コンデンサエネルギー貯蔵モジュール、第２複合直列ブリッジアームモジュールは順に接続されており、
前記第１複合直列ブリッジアームモジュールは直列接続された第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットと第１補助トランジスタブリッジアームユニットを含み、
前記第２複合直列ブリッジアームモジュールは直列接続された第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットと第２補助トランジスタブリッジアームユニットを含み、
前記第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットと前記第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットは第１変換出力回路を形成し、前記第１エネルギー貯蔵モジュール及び／又は前記コンデンサエネルギー貯蔵モジュールのエネルギーを後段負荷に出力し、
前記第１補助トランジスタブリッジアームユニットと前記第２補助トランジスタブリッジアームユニットは第２変換出力回路を形成し、前記第１エネルギー貯蔵モジュール及び／又は前記コンデンサエネルギー貯蔵モジュールのエネルギーを後段負荷に出力し、
前記第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットは第１マスタースイッチトランジスタと第２マスタースイッチトランジスタを含み、前記第１マスタースイッチトランジスタと前記第２マスタースイッチトランジスタは直列接続されており、
前記第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットは第３マスタースイッチトランジスタと第４マスタースイッチトランジスタを含み、前記第３マスタースイッチトランジスタと前記第４マスタースイッチトランジスタは直列接続されてり、
前記コンデンサエネルギー貯蔵モジュールは第１バスコンデンサを含み、前記第１バスコンデンサの第１端子は前記第１マスタースイッチトランジスタ及び前記第３マスタースイッチトランジスタに電気的に接続され、前記第１バスコンデンサの第２端子は前記第２マスタースイッチトランジスタ及び前記第４マスタースイッチトランジスタに電気的に接続され、
前記第１変換出力回路は第１出力端子と第２出力端子を含み、前記第１出力端子は前記第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットの中性点に形成され、前記第２出力端子は前記第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットの中性点に形成され、
前記第１マスタースイッチトランジスタ、第２マスタースイッチトランジスタ、第３マスタースイッチトランジスタ及び第４マスタースイッチトランジスタは駆動信号に応じて導通状態を切り替えて、前記第１エネルギー貯蔵モジュール及び前記第１バスコンデンサのエネルギーを、前記第１出力端子及び前記第２出力端子を介して交番信号を後段負荷に出力する
ことを特徴とするデュアル出力エネルギー変換装置。

【請求項2】

前記第１補助トランジスタブリッジアームユニットは第１補助トランジスタと第２補助トランジスタを含み、前記第１補助トランジスタと前記第２補助トランジスタは直列接続されており、
前記第２補助トランジスタブリッジアームユニットは第３補助トランジスタと第４補助トランジスタを含み、前記第３補助トランジスタと前記第４補助トランジスタは直列接続されており、
前記コンデンサエネルギー貯蔵モジュールは第２バスコンデンサを含み、前記第２バスコンデンサは前記第１バスコンデンサに直列接続されており、前記第２バスコンデンサの第１端子は前記第１バスコンデンサの第２端子に電気的に接続され、
前記第２バスコンデンサの第１端子はさらに、前記第２補助トランジスタ及び前記第４補助トランジスタに電気的に接続され、前記第２バスコンデンサの第２端子は前記第１補助トランジスタ及び前記第３補助トランジスタに電気的に接続され、
前記第２変換出力回路は第３出力端子と第４出力端子を含み、前記第３出力端子は前記第１補助トランジスタブリッジアームユニットの中性点に形成され、前記第４出力端子は前記第２補助トランジスタブリッジアームユニットの中性点に形成され、
前記第１補助トランジスタ、第２補助トランジスタ、第３補助トランジスタ及び第４補助トランジスタは、駆動信号に応じて導通状態を切り替えて、前記第１エネルギー貯蔵モジュール及び前記第２バスコンデンサのエネルギーを、前記第３出力端子及び前記第４出力端子を介して交番信号を後段負荷に出力することを特徴とする請求項１に記載のデュアル出力エネルギー変換装置。

【請求項3】

第１フィルタリングモジュールと第２フィルタリングモジュールをさらに含み、
前記第１フィルタリングモジュールは前記第１変換出力回路の出力端子に電気的に接続され、前記第１変換出力回路によって出力された交番信号を標準正弦波信号に変換し、
前記第２フィルタリングモジュールは前記第２変換出力回路の出力端子に電気的に接続され、前記第２変換出力回路によって出力された交番信号を標準正弦波信号に変換することを特徴とする請求項２に記載のデュアル出力エネルギー変換装置。

【請求項4】

第１逆流防止モジュールを含み、
前記第１逆流防止モジュールは前記第１エネルギー貯蔵モジュールと前記第１変換出力回路との間に設けられ、第１変換出力回路のエネルギーの逆流を防止することを特徴とする請求項２に記載のデュアル出力エネルギー変換装置。

【請求項5】

第２逆流防止モジュールを含み、
前記第２逆流防止モジュールは前記第２変換出力回路と電源負極との間に設けられ、第２変換出力回路のエネルギーの逆流を防止することを特徴とする請求項２に記載のデュアル出力エネルギー変換装置。

【請求項6】

前記第１エネルギー貯蔵モジュールは電源正極と第１変換出力回路との間に設けられ、
前記第１エネルギー貯蔵モジュールは少なくとも１つのダイオードを含み、前記第１エネルギー貯蔵モジュールはインダクタ及びコンデンサのうちの少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のデュアル出力エネルギー変換装置。

【請求項7】

前記第１複合直列ブリッジアームモジュール、前記第２複合直列ブリッジアームモジュールのスイッチトランジスタはすべてＩＩＩ族窒化物トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のデュアル出力エネルギー変換装置。

【請求項8】

変調方法であって、
請求項１～７のいずれか１項に記載のデュアル出力エネルギー変換装置に適用され、
第１変調波信号を第１搬送波入力信号及び第２搬送波入力信号とそれぞれ比較して、第１正弦パルス幅信号及び第２正弦パルス幅信号を生成するステップと、
第２変調波信号を第１搬送波入力信号及び第２搬送波入力信号のそれぞれと比較して、第２固定パルス幅信号及び第２固定パルス幅信号を生成するステップと、
第１変調波入力信号及び第２変調波入力信号をそれぞれ駆動基準グラウンド信号と比較して、第１ゼロクロス検出信号及び第２ゼロクロス検出信号を生成するステップと、
前記第１正弦パルス幅信号、第１固定パルス幅信号及び第１ゼロクロス検出信号に基づいて、第１複合論理モジュールによって第１変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓ１～Ｖｇｓ４を生成するステップと、
前記第２正弦パルス幅信号、第２固定パルス幅信号及び第２ゼロクロス検出信号に基づいて、第２複合論理モジュールによって第２変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓｕｂ１～Ｖｇｓｕｂ４を生成するステップと、
前記第１変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓ１～Ｖｇｓ４に応じて、前記第１変換出力回路を駆動するステップと、
前記第２変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓｕｂ１～Ｖｇｓｕｂ４に応じて、前記第２変換出力回路を駆動するステップと、を含み、
前記第１搬送波入力信号と前記第２搬送波入力信号との位相差が１８０°であることを特徴とする変調方法。

【請求項9】

請求項１～７のいずれか１項に記載のデュアル出力エネルギー変換装置を含むことを特徴とする給電設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はインバータの技術分野に関し、具体的には、デュアル出力エネルギー変換装置、変調方法及び給電設備に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電、風力発電などの新エネルギー発電の場合、インバータは電気エネルギー変換を効果的に実現する重要な装置である。新エネルギー発電の場合の逆変換装置は主に電源の広範な出力電圧範囲とマルチポート出力との２つの特徴を備えている。この応用の特徴に対応するために、逆変換装置は通常、昇降圧電気エネルギーの変化能力とマルチポート出力、柔軟な容量拡張能力を備える必要がある。前者は二段式や多段式の昇降圧電力変換装置を採用するのが一般的であり、一方、後者は通常、複数の電力変換装置を並列接続したり、分離型回路により単入力、多出力を実現したりする。

【0003】

上記のどちらの解決手段も、多くの回路部材と複雑な制御を必要とし、回路の電圧ストレスが非常に大きくなる。しかし、電圧ストレスが大きすぎると、電力管のスイッチング動作過程で大きな瞬時電流が発生し、電源装置の電波障害（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を悪化させ、さらに装置の電気エネルギー変換効率を低下させ、ＩＩＩ族窒化物などのワイドバンドギャップ半導体デバイスの応用を深刻に制限している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、例えば、回路の電圧ストレスを低下させ、装置の電力変換効率を高めることができるデュアル出力エネルギー変換装置、変調方法及び給電設備を提供することを含む。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施例は以下のように実現される。
第１態様では、本発明の実施例は、
第１エネルギー貯蔵モジュールと、第１複合直列ブリッジアームモジュールと、コンデンサエネルギー貯蔵モジュールと、第２複合直列ブリッジアームモジュールと、を含み、
前記第１エネルギー貯蔵モジュール、第１複合直列ブリッジアームモジュール、コンデンサエネルギー貯蔵モジュール、第２複合直列ブリッジアームモジュールは順に接続されており、
前記第１複合直列ブリッジアームモジュールは直列接続された第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットと第１補助トランジスタブリッジアームユニットを含み、
前記第２複合直列ブリッジアームモジュールは直列接続された第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットと第２補助トランジスタブリッジアームユニットを含み、
前記第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットと前記第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットは第１変換出力回路を形成し、前記第１エネルギー貯蔵モジュール及び／又は前記コンデンサエネルギー貯蔵モジュールのエネルギーを後段負荷に出力し、
前記第１補助トランジスタブリッジアームユニットと前記第２補助トランジスタブリッジアームユニットは第２変換出力回路を形成し、前記第１エネルギー貯蔵モジュール及び／又は前記コンデンサエネルギー貯蔵モジュールのエネルギーを後段負荷に出力するデュアル出力エネルギー変換装置を提供する。

【0006】

好ましい実施形態では、前記第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットは第１マスタースイッチトランジスタと第２マスタースイッチトランジスタを含み、前記第１マスタースイッチトランジスタと前記第２マスタースイッチトランジスタは直列接続されており、
前記第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットは第３マスタースイッチトランジスタと第４マスタースイッチトランジスタを含み、前記第３マスタースイッチトランジスタと前記第４マスタースイッチトランジスタは直列接続されており、
前記コンデンサエネルギー貯蔵モジュールは第１バスコンデンサを含み、前記第１バスコンデンサの第１端子は前記第１マスタースイッチトランジスタ及び前記第３マスタースイッチトランジスタに電気的に接続され、前記第１バスコンデンサの第２端子は前記第２マスタースイッチトランジスタ及び前記第４マスタースイッチトランジスタに電気的に接続され、
前記第１変換出力回路は第１出力端子と第２出力端子を含み、前記第１出力端子は前記第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットの中性点に形成され、前記第２出力端子は前記第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニットの中性点に形成され、
前記第１マスタースイッチトランジスタ、第２マスタースイッチトランジスタ、第３マスタースイッチトランジスタ及び第４マスタースイッチトランジスタは駆動信号に応じて導通状態を切り替えて、前記第１エネルギー貯蔵モジュール及び前記第１バスコンデンサのエネルギーを、前記第１出力端子及び前記第２出力端子を介して交番信号を後段負荷に出力する。

【0007】

好ましい実施形態では、前記第１補助トランジスタブリッジアームユニットは第１補助トランジスタと第２補助トランジスタを含み、前記第１補助トランジスタと前記第２補助トランジスタは直列接続されており、
前記第２補助トランジスタブリッジアームユニットは第３補助トランジスタと第４補助トランジスタを含み、前記第３補助トランジスタと前記第４補助トランジスタは直列接続されており、
前記コンデンサエネルギー貯蔵モジュールは第２バスコンデンサを含み、前記第２バスコンデンサは前記第１バスコンデンサに直列接続されており、前記第２バスコンデンサの第１端子は前記第１バスコンデンサの第２端子に電気的に接続され、
前記第２バスコンデンサの第１端子はさらに、前記第２補助トランジスタ及び前記第４補助トランジスタに電気的に接続され、前記第２バスコンデンサの第２端子は前記第１補助トランジスタ及び前記第３補助トランジスタに電気的に接続され、
前記第２変換出力回路は第３出力端子と第４出力端子を含み、前記第３出力端子は前記第１補助トランジスタブリッジアームユニットの中性点に形成され、前記第４出力端子は前記第２補助トランジスタブリッジアームユニットの中性点に形成され、
前記第１補助トランジスタ、第２補助トランジスタ、第３補助トランジスタ及び第４補助トランジスタは、駆動信号に応じて導通状態を切り替えて、前記第１エネルギー貯蔵モジュール及び前記第２バスコンデンサのエネルギーを、前記第３出力端子及び前記第４出力端子を介して交番信号を後段負荷に出力する。

【0008】

好ましい実施形態では、前記デュアル出力エネルギー変換装置は第１フィルタリングモジュールと第２フィルタリングモジュールをさらに含み、
前記第１フィルタリングモジュールは前記第１変換出力回路の出力端子に電気的に接続され、前記第１変換出力回路によって出力された交番信号を標準正弦波信号に変換し、
前記第２フィルタリングモジュールは前記第２変換出力回路の出力端子に電気的に接続され、前記第２変換出力回路によって出力された交番信号を標準正弦波信号に変換する。

【0009】

好ましい実施形態では、前記デュアル出力エネルギー変換装置は第１逆流防止モジュールを含み、
前記第１逆流防止モジュールは前記第１エネルギー貯蔵モジュールと前記第１変換出力回路との間に設けられ、第１変換出力回路のエネルギーの逆流を防止する。

【0010】

好ましい実施形態では、前記デュアル出力エネルギー変換装置は第２逆流防止モジュールを含み、
前記第２逆流防止モジュールは前記第２変換出力回路と電源負極との間に設けられ、第２変換出力回路のエネルギーの逆流を防止する。

【0011】

好ましい実施形態では、前記第１エネルギー貯蔵モジュールは電源正極と第１変換出力回路との間に設けられ、
前記第１エネルギー貯蔵モジュールは少なくとも１つのダイオードを含み、前記第１エネルギー貯蔵モジュールはインダクタ及びコンデンサのうちの少なくとも１種をさらに含む。

【0012】

好ましい実施形態では、前記第１複合直列ブリッジアームモジュール、前記第２複合直列ブリッジアームモジュールのスイッチトランジスタはすべてＩＩＩ族窒化物トランジスタである。

【0013】

第２態様では、本発明の実施例は、前述実施形態のいずれかに記載のデュアル出力エネルギー変換装置に適用され、
第１変調波信号を第１搬送波入力信号及び第２搬送波入力信号とそれぞれ比較して、第１正弦パルス幅信号及び第２正弦パルス幅信号を生成するステップと、
第２変調波信号を第１搬送波入力信号及び第２搬送波入力信号のそれぞれと比較して、第２固定パルス幅信号及び第２固定パルス幅信号を生成するステップと、
前記第１変調波入力信号及び第２変調波入力信号をそれぞれ駆動基準グラウンド信号と比較して、第１ゼロクロス検出信号及び第２ゼロクロス検出信号を生成するステップと、
前記第１正弦パルス幅信号、第１固定パルス幅信号及び第１ゼロクロス検出信号に基づいて、第１複合論理モジュールによって第１変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓ１～Ｖｇｓ４を生成するステップと、
前記第２正弦パルス幅信号、第２固定パルス幅信号及び第２ゼロクロス検出信号に基づいて、第２複合論理モジュールによって第２変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓｕｂ１～Ｖｇｓｕｂ４を生成するステップと、
前記第１変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓ１～Ｖｇｓ４に応じて、前記第１変換出力回路を駆動するステップと、
前記第２変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓｕｂ１～Ｖｇｓｕｂ４に応じて、前記第２変換出力回路を駆動するステップと、を含み、
前記第１搬送波入力信号と前記第２搬送波入力信号との位相差が１８０°である変調方法を提供する。
第３態様では、本発明の実施例は、前述実施形態のいずれかに記載のデュアル出力エネルギー変換装置を含む給電設備を提供する。

【発明の効果】

【0014】

従来技術と比べて、本発明によるデュアル出力エネルギー変換装置、変調方法及び給電設備において、第１エネルギー貯蔵モジュールを用いることにより変換装置のバス電圧向上能力を大幅に向上させ、変換装置を広範な入力電圧範囲内で使用可能にし、第１変換出力回路及び第２変換出力回路が設けられ、すべてのスイッチトランジスタの電圧ストレスを直流バス電圧の半分に低下させることにより、高周波応用の場合の変換装置のシステムＥＭＩを大幅に低下させ、装置の電力変換効率を高める。前段と後段の中性点電圧クランプ及びその他の制御を同時に実現しなければならず、制御構造が複雑である従来の多段式構造と比べて、本発明によるデュアル出力エネルギー変換装置は、１段の電力変換の制御を実現するだけでよく、制御構造が簡素化する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本発明の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例に必要な図面を簡単に説明するが、以下の図面は本発明のいくつかの実施例だけを示し、範囲を限定するものとしてみなすべきではなく、当業者であれば、創造的な努力を必要とせずに、これらの図面に基づいて他の関連する図面を得ることもできることを理解すべきである。

【図1】本実施例によるデュアル出力エネルギー変換装置の構造概略図を示す。

【図2A】本実施例による変調主要波形図（Ｄ＞０．５）を示す。

【図2B】本実施例による変調主要波形図（Ｄ≦０．５）を示す。

【図3A-3H】本実施例によるデュアル出力エネルギー変換装置の昇圧逆変換（（Ｄ＞０．５）作動モード図を示す。

【図4A-4E】本実施例によるデュアル出力エネルギー変換装置の降圧逆変換（（Ｄ≦０．５）作動モード図を示す。

【図5A-5C】本実施によるスイッチトランジスタの概略図を示す。

【図6】本実施例によるＩＩＩ族窒化物ダイオードの概略断面図を示す。

【図7A-7B】本実施例によるＩＩＩ族窒化物整流デバイスの電気的接続の概略図を示す。

【図8A-8B】本実施例によるＩＩＩ族窒化物整流デバイスの平面断面図を示す。

【図9A-9C】本実施例による第１エネルギー貯蔵モジュールの概略図を示す。

【図10A-10C】本実施例によるデュアル出力エネルギー変換装置の実験結果の概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本発明の実施例の図面を参照して、本発明の実施例における技術案を明確かつ完全に説明するが、明らかに、説明する実施例は本発明の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。通常、ここでの図面に説明されたり示されたりする本発明の実施例の部材はさまざまな構成で配置、設計され得る。

【0017】

太陽光発電、風力発電などの新エネルギー発電の場合、インバータは電気エネルギー変換を効果的に実現する重要な装置である。新エネルギー発電の場合の逆変換装置は主に（1）電源の広範な出力電圧範囲と（2）マルチポート出力との２つの特徴を備えている。この応用の特徴に対応するために、逆変換装置は通常、昇降圧電気エネルギーの変化能力とマルチポート出力、柔軟な容量拡張能力を備える必要がある。前者は二段式や多段式の昇降圧電力変換装置を採用するのが一般的であり、一方、後者は通常、複数の電力変換装置を並列接続したり、分離型回路により単入力、多出力を実現したりする。

【0018】

上記のどちらの解決手段も、多くの回路部材と複雑な制御を必要とし、回路の電圧ストレスが非常に大きくなる。特に新世代半導体デバイスの適用に伴い、スイッチングデバイスの作動頻度が大幅に高くなり、電圧ストレスが大きすぎると、電力管のスイッチング動作過程で大きなｄｖ／ｄｔが発生し、電源装置のＥＭＩを悪化させ、さらに装置の電気エネルギー変換効率を低下させ、ＩＩＩ族窒化物などのワイドバンドギャップ半導体デバイスの応用を深刻に制限している。

【0019】

従来技術に存在する上記の欠点を解決するために、本発明は、デュアル出力エネルギー変換装置を提供し、図１に示すように、図１は本実施例によるデュアル出力エネルギー変換装置の構造概略図を示す。

【0020】

デュアル出力エネルギー変換装置は、電源入力端子と、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔと、第１複合直列ブリッジアームモジュール１１０と、第２エネルギー貯蔵モジュールと、第２複合直列ブリッジアームモジュール１３０と、を含む。

【0021】

第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔ、第１複合直列ブリッジアームモジュール１１０、コンデンサエネルギー貯蔵モジュール１２０、第２複合直列ブリッジアームモジュール１３０は順に接続されている。

【0022】

第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは電源入力端子に電気的に接続され、電源（本実施例では、電源は直流電源Ｕｉｎ）に接続されて、エネルギーを貯蔵してバス電圧を向上させるものであり、第１複合直列ブリッジアームモジュール１１０は、直列接続された第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１１１と第１補助トランジスタブリッジアームユニット１１２を含み、第２複合直列ブリッジアームモジュール１３０は直列接続された第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１３１と第２補助トランジスタブリッジアームユニット１３２を含み、第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１１１と第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１３１は第１変換出力回路（図示せず）を形成し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔ及び／又はコンデンサエネルギー貯蔵モジュール１２０のエネルギーについて、交番信号を後段負荷に出力し、第１補助トランジスタブリッジアームユニット１１２と第２補助トランジスタブリッジアームユニット１３２は第２変換出力回路（図示せず）を形成し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔ及び／又はコンデンサエネルギー貯蔵モジュール１２０のエネルギーについて、交番信号を後段負荷に出力する。

【0023】

本実施例による技術案では、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔを用いることにより変換装置のバス電圧向上能力を大幅に向上させ、変換装置を広範な入力電圧範囲で使用可能にし、補助トランジスタ及びマスタースイッチトランジスタが設けられることにより、２つの変換出力回路を形成し、マスタースイッチトランジスタによって第１変換出力回路のエネルギー変換、補助トランジスタによって第２変換出力回路のエネルギー変換を担当し、これによってデュアル出力回路を形成し、また、補助トランジスタを利用してマスタースイッチトランジスタの電圧ストレスを分散させ、システムの電圧ストレスを低下させ、１段の電力変換の制御を実現するだけでよく、制御構造が簡素化する。

【0024】

可能な実施形態では、また、図１に示すように、第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１１１は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第２マスタースイッチトランジスタＳ２を含み、第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１３１は第３マスタースイッチトランジスタＳ３と第４マスタースイッチトランジスタＳ４を含み、第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第２マスタースイッチトランジスタＳ２は直列接続されており、第３マスタースイッチトランジスタＳ３と第４マスタースイッチトランジスタＳ４は直列接続されている。

【0025】

可能な実施形態では、コンデンサエネルギー貯蔵モジュール１２０は第１バスコンデンサＣｂｕｓ１を含み、第１バスコンデンサＣｂｕｓ１の第１端子（本実施例では、第１端子は正極）は第１マスタースイッチトランジスタＳ１及び第３マスタースイッチトランジスタＳ３に電気的に接続され、第１バスコンデンサＣｂｕｓ１の第２端子（本実施例では、第２端子は負極）は第２マスタースイッチトランジスタＳ２及び第４マスタースイッチトランジスタＳ４に電気的に接続される。

【0026】

第１変換出力回路は第１出力端子Ｂと第２出力端子Ａを含み、第１出力端子Ｂは第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１１１の中性点、すなわち、第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第２マスタースイッチトランジスタＳ２との接続点に形成され、第２出力端子Ａは第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１３１の中性点、すなわち、第３マスタースイッチトランジスタＳ３と第４マスタースイッチトランジスタＳ４との接続点に形成され、第１マスタースイッチトランジスタＳ１、第２マスタースイッチトランジスタＳ２、第３マスタースイッチトランジスタＳ３及び第４マスタースイッチトランジスタＳ４は、駆動信号に応じて導通状態を切り替えて、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔ及び第１バスコンデンサＣｂｕｓ１のエネルギーを変換して、第１出力端子Ｂ及び第２出力端子Ａを介して交番信号を後段負荷に出力するものである。

【0027】

可能な実施形態では、また、図１に示すように、第１補助トランジスタブリッジアームユニット１１２は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２を含み、第２補助トランジスタブリッジアームユニット１３２は第３補助トランジスタＳｓｕｂ３と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４を含み、第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２は直列接続されており、第３補助トランジスタＳｓｕｂ３と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４は直列接続されている。

【0028】

コンデンサエネルギー貯蔵モジュール１２０は第２バスコンデンサＣｂｕｓ２を含み、第２バスコンデンサＣｂｕｓ２は第１バスコンデンサＣｂｕｓ１に直列接続され、第２バスコンデンサＣｂｕｓ２の第１端子（本実施例では、第１端子は正極）は第１バスコンデンサＣｂｕｓ１の第２端子に電気的に接続され、第２バスコンデンサＣｂｕｓ２の第１端子はさらに、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２及び第４補助トランジスタＳｓｕｂ４に電気的に接続され、第２バスコンデンサＣｂｕｓ２の第２端子（本実施例では、第２端子は負極）は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１及び第３補助トランジスタＳｓｕｂ３に電気的に接続される。

【0029】

第２変換出力回路は第３出力端子Ｃと第４出力端子Ｄを含み、第３出力端子Ｃは第１補助トランジスタブリッジアームユニット１１２の中性点、すなわち、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第１補助トランジスタＳｓｕｂ１との接続点に形成され、第４出力端子Ｄは第２補助トランジスタブリッジアームユニット１３２の中性点、すなわち、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３との接続点に形成される。

【0030】

第１補助トランジスタＳｓｕｂ１、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２、第３補助トランジスタＳｓｕｂ３及び第４補助トランジスタＳｓｕｂ４は、駆動信号に応じて導通状態を切り替えて、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔ及び第２バスコンデンサのエネルギーを変換して、第３出力端子Ｃ及び第４出力端子Ｄを介して交番信号を後段負荷に出力するものである。

【0031】

本実施例では、第１複合直列ブリッジアームモジュール１１０を例にして、第１複合直列ブリッジアームモジュール１１０は第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１１１と第１補助トランジスタブリッジアームユニット１１２を含み、第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット１１１と第１補助トランジスタブリッジアームユニット１１２は直列接続されており、第１補助トランジスタブリッジアームユニット１１２は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２を含み、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２は第２マスタースイッチトランジスタＳ２に接続され、同様に、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４は第４マスタースイッチトランジスタＳ４に接続される。

【0032】

デュアル出力エネルギー変換装置は第１逆流防止モジュールＤ１と第２逆流防止モジュールＤ２を含み、第１逆流防止モジュールＤ１は第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔと第１変換出力回路との間に設けられ、第１変換出力回路のエネルギーの逆流を防止する。

【0033】

可能な実施形態では、第１逆流防止モジュールＤ１は第１逆流防止ダイオードＤ１Ａと第２逆流防止ダイオードＤ１Ｂを含み、第１逆流防止ダイオードＤ１Ａと第２逆流防止ダイオードＤ１Ｂの正極はいずれも第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔの第２端子に電気的に接続され、第１逆流防止ダイオードＤ１Ａの負極は第１出力端子Ｂに電気的に接続され、第２逆流防止ダイオードＤ１Ｂの負極は第２出力端子Ａに電気的に接続される。

【0034】

第２逆流防止モジュールＤ２は第２変換出力回路と電源負極との間に設けられ、第２変換出力回路のエネルギーの逆流を防止する。

【0035】

可能な実施形態では、第２逆流防止モジュールＤ２は第３逆流防止ダイオードＤ２Ａと第４逆流防止ダイオードＤ２Ｂを含み、第３逆流防止ダイオードＤ２ＡＤと第４逆流防止ダイオードＤ２Ｂの負極はすべて電源負極に電気的に接続され、第３逆流防止ダイオードＤ２Ａの正極は第３出力端子Ｃに電気的に接続され、第４逆流防止ダイオードＤ２Ｂの正極は第４出力端子Ｄに電気的に接続される。

【0036】

可能な実施形態では、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２が同時に導通する、又は第４マスタースイッチトランジスタＳ４と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４が同時に導通する場合に電気エネルギーを貯蔵し、それ以外の場合に、第１変換出力回路、第２変換出力回路、第１バスコンデンサＣｂｕｓ１及び第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に電気エネルギーを供給する。

【0037】

当第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２が同時に導通する場合、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは電源入力端子の両端に直接接続されることに相当し、第４マスタースイッチトランジスタＳ４と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４が同時に導通する場合、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは電源入力端子の両端に直接接続されることに相当し、このような場合、電源は第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔに充電し、それ以外の場合、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電状態であり、貯蔵したエネルギーを負荷又は第１バスコンデンサＣｂｕｓ１及び第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に移すことができる。

【0038】

可能な実施形態では、第１変換出力回路の各スイッチトランジスタとして第１マスタースイッチトランジスタＳ１、第２マスタースイッチトランジスタＳ２、第３マスタースイッチトランジスタＳ３及び第４マスタースイッチトランジスタＳ４は駆動信号により導通又は遮断制御されて、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔのエネルギー及び／又は第１バスコンデンサＣｂｕｓ１のエネルギーに応じて、第１出力端子及び第２出力端子を介して交番パルス信号を出力するものである。

【0039】

第２変換出力回路の各スイッチトランジスタとして第１補助トランジスタＳｓｕｂ１、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２、第３補助トランジスタＳｓｕｂ３及び第４補助トランジスタＳｓｕｂ４は駆動信号によって導通又は遮断制御されて、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔのエネルギー及び／又は第２バスコンデンサＣｂｕｓ２のエネルギーに応じて、第３出力端子及び第４出力端子を介して交番パルス信号を出力するものである。

【0040】

可能な実施形態では、デュアル出力エネルギー変換装置は第１フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ１と第２フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ２をさらに含む。

【0041】

第１フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ１は第１変換出力回路に電気的に接続されて、第１変換出力回路によって出力されたパルス信号を正弦パルス信号に変換する。第１フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ１は第１入力端子と第２入力端子を含み、第１フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ１の第１入力端子は第１変換出力回路の第１出力端子Ｂに電気的に接続され、第１フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ１の第２入力端子は第１変換出力回路の第２出力端子Ａに電気的に接続される。

【0042】

第２フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ２は第２変換出力回路に電気的に接続されて、第２変換出力回路によって出力されたパルス信号を正弦パルス信号に変換するものである。第２フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ２は第１入力端子と第２入力端子を含み、第２フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ２の第１入力端子は第２変換出力回路の第３出力端子Ｃに電気的に接続され、第２フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ２の第２入力端子は第２変換出力回路の第４出力端子Ｄに電気的に接続される。

【0043】

可能な実施形態では、該第１フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ１及び第２フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ２はＬ型フィルタリングモジュール、Ｌ－Ｃ型フィルタリングモジュール又はＬ－Ｃ－Ｌ型フィルタリングモジュールのうちの１種であってもよい。

【0044】

第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは少なくとも２種の複数の素子か構成される昇圧モジュールを含み、例えば第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは少なくとも１つのダイオードに加えて、インダクタ及びコンデンサのうちの少なくとも１種を含む。

【0045】

可能な実施形態では、図９Ａに示すように、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは複数のコンデンサ、ダイオードから構成されるものであってもよく、いくつかの他の可能な実施形態では、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは複数のインダクタ、コンデンサ及びダイオードから構成されるものであってもよい。

【0046】

可能な実施形態では、該デュアル出力エネルギー変換装置は入力コンデンサをさらに含み、入力コンデンサの第１端子は電源の正極に電気的に接続され、入力コンデンサの第２端子は電源の負極に電気的に接続される。入力コンデンサは電源の出力端子によって出力されたスパイク電圧を吸收して、電源出力端子によって出力された直流信号の波形をより平滑にするためである。

【0047】

以下、図面を参照して、本実施例によるデュアル出力エネルギー変換装置の変調方法の作動原理について例示的に説明する。

【0048】

該変調方法は以下のステップを含む。
ステップ１１０：第１変調波信号を第１搬送波入力信号及び第２搬送波入力信号とそれぞれ比較して、第１正弦パルス幅信号及び第２正弦パルス幅信号を生成する。
ステップ１２０：第２変調波信号を第１搬送波入力信号及び第２搬送波入力信号のそれぞれと比較して、第２固定パルス幅信号及び第２固定パルス幅信号を生成する。
ステップ１３０：前記第１変調波入力信号及び第２変調波入力信号をそれぞれ駆動基準グラウンド信号と比較して、第１ゼロクロス検出信号及び第２ゼロクロス検出信号を生成する。
ステップ１４０：前記第１正弦パルス幅信号、第１固定パルス幅信号及び第１ゼロクロス検出信号に基づいて、第１複合論理モジュールによって第１変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓ１～Ｖｇｓ４を生成する。
ステップ１５０：前記第２正弦パルス幅信号、第２固定パルス幅信号及び第２ゼロクロス検出信号に基づいて、第２複合論理モジュールによって第２変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓｕｂ１～Ｖｇｓｕｂ４を生成する。
ステップ１６０：前記第１変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓ１～Ｖｇｓ４に応じて、前記第１変換出力回路を駆動する。
ステップ１７０：前記第２変換出力回路の駆動信号Ｖｇｓｕｂ１～Ｖｇｓｕｂ４に応じて、前記第２変換出力回路を駆動する。

【0049】

前記第１搬送波入力信号と前記第２搬送波入力信号との位相差が１８０°である。

【0050】

具体的には、デュアル出力エネルギー変換装置の変調信号は第１搬送波入力信号Ｖｔｒｉ１、第２搬送波入力信号Ｖｔｒｉ２、第１変調波入力信号Ｖｓｉｎｅ、第２変調波入力信号Ｖｄｃ、第１～第５比較モジュールＣｏｍｐ１～Ｃｏｍｐ５、第１複合論理モジュールＬｏｇ１、第２複合論理モジュールＬｏｇ２、第１～第４マスタースイッチトランジスタのトランジスタ出力駆動信号Ｖｇｓ１～Ｖｇｓ４、第１～第４３レベル補助トランジスタ駆動信号Ｖｇｓｕｂ１～Ｖｇｓｕｂ４を含む。

【0051】

第１搬送波入力信号Ｖｔｒｉ１と第２搬送波入力信号Ｖｔｒｉ２との位相差が１８０°であり、第１搬送波入力信号Ｖｔｒｉ１と第２搬送波入力信号Ｖｔｒｉ２はいずれもノコギリ波信号であり、第１変調波入力信号Ｖｓｉｎｅは正弦波信号であり、第２変調波入力信号Ｖｄｃは直流信号である。

【0052】

第１変調波入力信号Ｖｓｉｎｅと第１搬送波入力信号Ｖｔｒｉ１からは第１比較モジュールＣｏｍｐ１によって第１正弦パルス幅信号Ｖｓｐｗｍ１を生成し、第２変調波入力信号Ｖｄｃと第１搬送波入力信号Ｖｔｒｉ１からは第２比較モジュールＣｏｍｐ１によって第１固定パルス幅信号Ｖｐｗｍ１を生成し、第１変調波入力信号Ｖｓｉｎｅと駆動基準グラウンド信号ＡＧＮＤからは第５比較モジュールＣｏｍｐ５によってゼロクロス検出信号Ｖｚｅｒｏを生成し、第１正弦パルス幅信号Ｖｓｐｗｍ１、第１固定パルス幅信号Ｖｐｗｍ１及びゼロクロス検出信号Ｖｚｅｒｏからは第１複合論理モジュールＬｏｇ１によって第１～第４マスタースイッチトランジスタのトランジスタ出力駆動信号Ｖｇｓ１～Ｖｇｓ４を生成する。

【0053】

同様に、第１変調波入力信号Ｖｓｉｎｅ、第２搬送波入力信号Ｖｔｒｉ２、第２変調波入力信号Ｖｄｃからは第３比較モジュールＣｏｍｐ３、第４比較モジュールＣｏｍｐ４、第５比較モジュールＣｏｍｐ５によって第１正弦パルス幅信号Ｖｓｐｗｍ２を生成し、第１固定パルス幅信号Ｖｐｗｍ２及びゼロクロス検出信号Ｖｚｅｒｏからは、第２複合論理モジュールＬｏｇ２によって第１～第４３レベル補助トランジスタ駆動信号Ｖｇｓｕｂ１～Ｖｇｓｕｂ４を生成することができる。

【0054】

デュアル出力エネルギー変換装置の昇降圧能力は第１固定パルス幅信号Ｖｐｗｍ１（又は第２固定パルス幅信号Ｖｐｗｍ２）のデューティサイクルＤの値に依存し、Ｄ＞０．５とＤ≦０．５の２つの場合があり、変調主要波形図（正弦正半周）は図２Ａ－２Ｂに示され、正負半周変調が対称であることから、本実施例では、正半周変調主要波形図のみが示される。

【0055】

図３Ａ－３Ｈに示すように、図２Ａに示す変調信号を参照した、デュアル出力エネルギー変換装置の８つの昇圧モードでの各作動状態がそれぞれ示されている。

【0056】

モード１：図３Ａに示すように、この段階では、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３マスタースイッチトランジスタＳ３は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４に導通し、一方では、電源は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔに充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔはエネルギーを貯蔵し、他方では、第１バスコンデンサＣｂｕｓ１は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３マスタースイッチトランジスタＳ３によって、第１フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ１を介して第１出力負荷Ｒｌ１にエネルギーを供給する。

【0057】

このとき、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝－Ｖｃｂｕｓ１であり、第２変換出力回路は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４を介してフリーウィーリングタスクを実行し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝０である。第１マスタースイッチトランジスタＳ１の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第１補助トランジスタＳｓｕｂ１の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第４マスタースイッチトランジスタＳ４の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第３補助トランジスタＳｓｕｂ３の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0058】

モード２：図３Ｂに示すように、この段階では、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第４マスタースイッチトランジスタＳ４は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４に導通する。一方では、電源は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔに充電し、また、第４マスタースイッチトランジスタＳ４と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４によって第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔに充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは充電されてエネルギーを貯蔵し、他方では、第１変換出力回路は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第４マスタースイッチトランジスタＳ４によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝０であり、第２変換出力回路は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝０である。このモードでは、第１マスタースイッチトランジスタＳ１の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第１補助トランジスタＳｓｕｂ１の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第３マスタースイッチトランジスタＳ３の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第３補助トランジスタＳｓｕｂ３の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0059】

モード３：図３Ｃに示すように、この段階では、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第４マスタースイッチトランジスタＳ４は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３に導通する。一方では、電源は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第１補助トランジスタＳｓｕｂ１によって第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、また、第４マスタースイッチトランジスタＳ４と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によって第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電してエネルギーを放出し、他方では、第１変換出力回路は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第４マスタースイッチトランジスタＳ４によってフリーウィーリングタスクを実行し、このモードでは、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝０であり、第２変換出力回路は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝０である。このモードでは、第１マスタースイッチトランジスタＳ１の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第３マスタースイッチトランジスタＳ３の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0060】

モード４：図３Ｄに示すように、この段階では、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第４マスタースイッチトランジスタＳ４は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２とＳｓｕｂ３に導通し、一方では、電源は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔに充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは充電されてエネルギーを貯蔵し、他方では、第１変換出力回路は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第４マスタースイッチトランジスタＳ４によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝０であり、第２バスコンデンサＣｂｕｓ２は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によって第２出力負荷Ｒｌ２にエネルギーを供給し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝Ｖｃｂｕｓ２である。この段階では、第１マスタースイッチトランジスタＳ１の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第１補助トランジスタＳｓｕｂ１の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第３マスタースイッチトランジスタＳ３の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0061】

モード５：図３Ｅに示すように、この段階では、第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４に導通し、一方では、電源は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１バスコンデンサＣｂｕｓ１に充電し、また、第３マスタースイッチトランジスタＳ３と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４によって第１バスコンデンサＣｂｕｓ１に充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電してエネルギーを放出し、他方では、第１変換出力回路は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝０であり、第２変換出力回路は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝０である。第２マスタースイッチトランジスタＳ２の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第１補助トランジスタＳｓｕｂ１の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第４マスタースイッチトランジスタＳ４の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第３補助トランジスタＳｓｕｂ３の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0062】

モード６：図３Ｆに示すように、この段階では、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３マスタースイッチトランジスタＳ３は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３に導通し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔはエネルギーを放出して、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第１補助トランジスタＳｓｕｂ１によって第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、また、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によって第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電してエネルギーを放出し、他方では、第１バスコンデンサＣｂｕｓ１は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３Ｓ３によって第１出力負荷Ｒｌ１にエネルギーを供給し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝－Ｖｃｂｕｓ１であり、第２変換出力回路は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝０である。第１マスタースイッチトランジスタＳ１の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第４マスタースイッチトランジスタＳ４の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0063】

モード７：図３Ｇに示すように、この段階では、第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３に導通し、一方では、電源は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１バスコンデンサＣｂｕｓ１に充電し、また、第３マスタースイッチトランジスタＳ３と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１バスコンデンサＣｂｕｓ１に充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電してエネルギーを放出し、他方では、第１変換出力回路は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝０であり、第２バスコンデンサＣｂｕｓ２は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によって第２出力負荷Ｒｌ２にエネルギーを供給し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝Ｖｃｂｕｓ２である。第２マスタースイッチトランジスタＳ２の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第１補助トランジスタＳｓｕｂ１の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第４マスタースイッチトランジスタＳ４の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0064】

モード８：図３Ｈに示すように、この段階では、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３マスタースイッチトランジスタＳ３は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３に導通し、一方では、電源は第マスター２スイッチトランジスタＳ２と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔに充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは充電されてエネルギーを貯蔵し、他方では、第１バスコンデンサＣｂｕｓ１は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３マスタースイッチトランジスタＳ３によって第１出力負荷Ｒｌ１にエネルギーを供給し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝－Ｖｃｂｕｓ１であり、第２バスコンデンサＣｂｕｓ２は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によって第２出力負荷Ｒｌ２にエネルギーを供給し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝Ｖｃｂｕｓ２である。この段階では、第１マスタースイッチトランジスタＳ１の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第１補助トランジスタＳｓｕｂ１の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第４マスタースイッチトランジスタＳ４の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0065】

上記の８つの異なる段階の作動状態のうち少なくとも６つの状態では、正弦正半周において、Ａ点とＢ点との間の電位差ＶＡＢが常に－Ｖｃｂｕｓ１又は０であり、Ｃ点とＤ点との間の電位差ＶＣＤが常にＶｃｂｕｓ２又は０であることによって、信号は出力側の第１フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ１と第２フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ２のそれぞれによってフィルタリングされて正弦交流信号に変換され、後段負荷に出力される。バス電圧Ｖｂｕｓ＝Ｖｃｂｕｓ１＋Ｖｃｂｕｓ２＝１／（１－Ｄ）＊Ｖｉｎであり、式においては、Ｄは第１固定パルス幅信号Ｖｐｗｍ１又は第２固定パルス幅信号Ｖｐｗｍ２のデューティサイクルであって、Ｖｃｂｕｓ１＝Ｖｃｂｕｓ２であるため、Ｄ＞０．５の場合、Ｖｃｂｕｓ１＝Ｖｃｂｕｓ２＞Ｖｉｎであり、すなわち、第１変換出力回路と第２変換出力回路との２つによって出力された正弦パルス電圧はすべて電源の電圧Ｖｉｎよりも高く、これは昇圧逆変換である。

【0066】

以下、図２Ｂを参照して、双方向エネルギー変換装置が降圧モードである場合のいくつかの可能なモードについて説明する。

【0067】

モード１：図４Ａに示すように、この段階では、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３マスタースイッチトランジスタＳ３は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３に導通し、一方では、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第１補助トランジスタＳｓｕｂ１は第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、また、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３は第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電してエネルギーを放出し、他方では、第１バスコンデンサＣｂｕｓ１は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第３マスタースイッチトランジスタＳ３によって第１出力負荷Ｒｌ１にエネルギーを供給し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝－Ｖｃｂｕｓ１であり、第２変換出力回路は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝０である。第１マスタースイッチトランジスタＳ１の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第４マスタースイッチトランジスタＳ４の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0068】

モード２：図４Ｂに示すように、この段階では、第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第４マスタースイッチトランジスタＳ４は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３に導通する。一方では、電源は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第１補助トランジスタＳｓｕｂ１によって第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、また、第４マスタースイッチトランジスタＳ４と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によって第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電してエネルギーを放出し、他方では、第１変換出力回路は第２マスタースイッチトランジスタＳ２と第４マスタースイッチトランジスタＳ４によってフリーウィーリングタスクを実行し、このモードでは、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝０であり、第２変換出力回路は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝０である。このモードでは、第１マスタースイッチトランジスタＳ１の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第３マスタースイッチトランジスタＳ３の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0069】

モード３：図４Ｃに示すように、この段階では、第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３に導通し、一方では、電源は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１バスコンデンサＣｂｕｓ１に充電し、また、第３マスタースイッチトランジスタＳ３と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１バスコンデンサＣｂｕｓ１に充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電してエネルギーを放出し、他方では、第１変換出力回路は通第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝０であり、第２バスコンデンサＣｂｕｓ２は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によって第２出力負荷Ｒｌ２にエネルギーを供給し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝Ｖｃｂｕｓ２である。第２マスタースイッチトランジスタＳ２の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第１補助トランジスタＳｓｕｂ１の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第４マスタースイッチトランジスタＳ４の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0070】

モード４：図４Ｄに示すように、この段階では、第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４に導通し、一方では、電源は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第２補助トランジスタＳｓｕｂ２によって第１バスコンデンサＣｂｕｓ１に充電し、また、第３マスタースイッチトランジスタＳ３と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４によって第１バスコンデンサＣｂｕｓ１に充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電してエネルギーを放出し、他方では、第１変換出力回路は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝０であり、第２変換出力回路は第２補助トランジスタＳｓｕｂ２と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝０である。第２マスタースイッチトランジスタＳ２の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第１補助トランジスタＳｓｕｂ１の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第４マスタースイッチトランジスタＳ４の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第３補助トランジスタＳｓｕｂ３の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0071】

モード５：図４Ｅに示すように、この段階では、第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３に導通し、一方では、電源は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第１補助トランジスタＳｓｕｂ１によって１経路を通じて第１バスコンデンサＣｂｕｓ１、第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、また、第２経路はマスタースイッチトランジスタＳ３と第４補助トランジスタＳｓｕｂ４によって第１バスコンデンサＣｂｕｓ１と第２バスコンデンサＣｂｕｓ２に充電し、第１エネルギー貯蔵モジュールＬＣＤ Ｕｎｉｔは放電してエネルギーを放出し、他方では、第１変換出力回路は第１マスタースイッチトランジスタＳ１と第３マスタースイッチトランジスタＳ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ａ点とＢ点との間の電位差はＶＡＢ＝０であり、第２変換出力回路は第１補助トランジスタＳｓｕｂ１と第３補助トランジスタＳｓｕｂ３によってフリーウィーリングタスクを実行し、Ｃ点とＤ点との間の電位差はＶＣＤ＝０である。第２マスタースイッチトランジスタＳ２の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第２補助トランジスタＳｓｕｂ２の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しく、第４マスタースイッチトランジスタＳ４の電圧はＶｃｂｕｓ１に等しく、第４補助トランジスタＳｓｕｂ４の電圧はＶｃｂｕｓ２に等しい。

【0072】

上記の５つの異なる段階の作動状態では、正弦正半周において、Ａ点とＢ点との間の電位差ＶＡＢが常に－Ｖｃｂｕｓ１又は０であり、Ｃ点とＤ点との間の電位差ＶＣＤが常にＶｃｂｕｓ２又は０であることによって、信号は出力側の第１フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ１と第２フィルタリングモジュールＦｉｌｔｏ２のそれぞれによってフィルタリングされて正弦交流信号に変換され、後段負荷に出力される。バス電圧Ｖｂｕｓ＝Ｖｃｂｕｓ１＋Ｖｃｂｕｓ２＝１／（１－Ｄ）＊Ｖｉｎであり、Ｖｃｂｕｓ１＝Ｖｃｂｕｓ２であるため、Ｄ≦０．５の場合、Ｖｃｂｕｓ１＝Ｖｃｂｕｓ２≦Ｖｉｎであり、すなわち、第１変換出力回路と第２変換出力回路の２つによって出力された正弦パルス電圧はいずれも電源の電圧Ｖｉｎ以下であり、これは降圧逆変換である。

【0073】

昇圧逆変換及び降圧逆変換の原理を考慮して、本実施例によるデュアル出力エネルギー変換装置は、いずれの状態で作動していても、マスタースイッチトランジスタと補助トランジスタの電圧ストレスがバス電圧Ｖｂｕｓの半分であり、すなわち、該回路はデバイスの電圧ストレスを低下させることができ、一方、２つの出力回路によって出力された電圧はすべてＶｃｂｕｓ１（又はＶｃｂｕｓ２）よりも低く、又はＶｃｂｕｓ１（又はＶｃｂｕｓ２）よりも高く、このように、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧には昇降圧の調整能力を付与する。

【0074】

可能な実施形態では、本実施例によるデュアル出力エネルギー変換装置では、マスタースイッチトランジスタＳ１～Ｓ４及び補助トランジスタＳｓｕｂ１～Ｓｓｕｂ４はすべてＩＩＩ族窒化物トランジスタであり、これらは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、例えば高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）、ＰＯＬＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＣＡＶＥＴ又は電力スイッチング用に適している他の任意のＩＩＩ族窒化物トランジスタの構造であってもよい。

【0075】

いくつかの実施形態では、ＩＩＩ族窒化物トランジスタはエンハンスメント型（Ｅ型）デバイス、図５Ａに示すようにノーマリオフデバイスであり、これにより、閾値電圧が０Ｖよりも大きく、例えば約１．５Ｖ～２Ｖ又は２Ｖよりも大きく、前記エンハンスメント型（Ｅ型）デバイスを使用する場合は、逆ボディダイオードが含まれていないため、電源装置のデバイスリバースフリーウィーリングの場合の導通損失を低下させることができる。他の可能な実施形態では、ＩＩＩ族窒化物トランジスタは高電圧ＩＩＩ族窒化物デプレッション型（Ｄ型）トランジスタと低電圧エンハンスメント型（Ｅ型）トランジスタとをカスケード接続したものであり、図５Ｂに示すように接続されており、前記デプレッション型（Ｄ型）デバイスはノーマルオンデバイスであり、閾値電圧を０Ｖ未満にし、前記低電圧エンハンスメント型（Ｅ型）トランジスタは低電圧Ｓｉ ＭＯＳデバイスであってもよく、いくつかの実施例では、図５Ｃに示すように、図５Ｂに記載の前記ＩＩＩ族窒化物トランジスタはデバイスの逆回復損失を低減させるための外付けされた逆並列ダイオードをさらに含む。

【0076】

いくつかの実施形態では、ＩＩＩ族窒化物トランジスタは高電圧スイッチングトランジスタである。本実施例に使用されるスイッチトランジスタのように、高電圧スイッチングトランジスタは高電圧スイッチング用のために最適化されたトランジスタである。すなわち、トランジスタは遮断したとき、高電圧、例えば約３００Ｖ、又は約６００Ｖ、又は約１２００Ｖ又はこれらよりも高い電圧を遮断することができ、トランジスタは導通したとき、上記の用途に用いられるのに十分に低い導通抵抗を有し、すなわち、大量の電流が該デバイスを流れる場合に、低い導通損失が図られる。

【0077】

いくつかの実施例では、デュアル出力エネルギー変換装置の逆流防止モジュールはすべてＩＩＩ族窒化物整流デバイスであり、ＩＩＩ族窒化物整流デバイスは少なくとも２つの横型ＩＩＩ族窒化物ダイオードであってもよく、例えば図６に示すＩＩＩ族窒化物ダイオードのように、すべての電極に対して半導体本体の対向側に絶縁又は半絶縁性部分を有する。図６のＩＩＩ族窒化物ダイオードは、絶縁又は半絶縁性部分６１と、ＩＩＩ族窒化物緩衝層６３（例えばＧａＮ）と、ＩＩＩ族窒化物バリア層６４（例えばＡｌＧａＮ）と、二次元電子ガス（２ＤＥＧ）チャンネル６５の半導体本体６２、絶縁又は半絶縁性部分６１の対向側で半導体本体６２と接触して、半導体本体６２の半導体材料とのショットキー接触を形成する陽極接点２８と、２ＤＥＧチャンネル６５とのオーム接触を形成する陰極接点２９と、を含む。ＩＩＩ族窒化物ダイオードは任意に導電又は半導電部分６６、例えばシリコン基板を含んでもよい。

【0078】

可能な実施形態では、ＩＩＩ族窒化物整流デバイスのＩＩＩ族窒化物ダイオードは図７Ａに示すように共通陽極接続であってもよく、図７Ｂに示すように共通陰極接続であってもよい。

【0079】

いくつかの実施例では、ＩＩＩ族窒化物整流デバイスは独立したパッケージを有する２つのＩＩＩ族窒化物ダイオードを外部で電気的に接続してなるＩＩＩ族窒化物整流デバイスであり、独立したパッケージを有するＩＩＩ族窒化物ダイオードは図８Ａに示され、図８Ａの平面図においては、パッケージの複数の部分やパッケージ内にパッケージ又はシールされた電子デバイスが示されている。電子部品９０は、独立したパッケージ内にパッケージ、封入又はシールされた単一のＩＩＩ族窒化物ダイオード２２を含む。独立したパッケージは複数のシール構造部分、例えばパッケージベース９４、及び非構造部分、例えばピン９１、９２及び９３を含む。本明細書に使用されるパッケージの「構造部分」とはパッケージの基本形状を構成するか、又は封入対象のデバイスを成形して保護するために必要なパッケージの構造剛性部分である。多くの場合、ディスクリート回路にパッケージを含む電子部品が使用されている場合、パッケージの構造部分は回路又は回路基板に直接取り付けられる。図８Ａの独立したパッケージでは、パッケージベース９４は導電性材料で形成され、すなわち、パッケージベース９４はパッケージの導電性構造部分である。単一のパッケージは陽極ピン９１と陰極ピン９３の少なくとも２つのピンを含み、また、任意に少なくとも１つの他のピン、例えば開回路ピン９２を含んでもよい。ピン９１～９３はすべて導電性材料で形成される。開回路ピン９２を含む場合、この開回路ピン９２はパッケージベース９４に電気的に接続されるか、又はパッケージベース９４に電気的に絶縁してもよく、また、他のピンはすべてパッケージベースに電気的に絶縁する。本明細書において使用される場合、２つ以上の接点又は他の事項が、十分に導電して、接点又は他の事項における各々の箇所での電気ポテンシャルがいずれのバイアス条件でも同じであることを確保できれば、すなわち、ほぼ同じ材料で接続すれば、２つ以上の接点又は他の事項は「電気的に接続される」として記載される。

【0080】

ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２がＩＩＩ族窒化物整流デバイスに用いられる場合、ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２は単一のパッケージ内に取り付けられ、また、以下のように接続されてもよく、１つ又は複数のワイヤボンディングであってもよい電気ボンディングワイヤ３８～３９はパッケージの複数の部分及びＩＩＩ族窒化物ダイオード２２同士を電気的に接続することができる。ここでは、ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２に対応する絶縁又は半絶縁基板はすべてパッケージベース９４に接触する。ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２の陰極接点２９はパッケージの導電性構造部分、例えばパッケージベース９４に電気的に接続されるか、又は、また例えば導電性ボンディングワイヤ３９を介してパッケージの陰極ピン９３に電気的に接続されてもよい。ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２の陽極接点２８は例えば導電性ボンディングワイヤ３８を介してパッケージの陽極ピン９１に電気的に接続される。

【0081】

いくつかの他の実施例では、ＩＩＩ族窒化物整流デバイスは２本入りパッケージを有するＩＩＩ族窒化物ダイオードから構成されるものであり、図８Ｂに示すように、図８Ｂの平面図においては、パッケージの複数の部分、及びパッケージ内にパッケージ又はシールされた電子デバイスが示されている。電子部品９０’は、２本入りパッケージ内にパッケージ、封入又はシールされたＩＩＩ族窒化物ダイオード２２とＩＩＩ族窒化物ダイオード２２’を含む。２本入りパッケージは複数のシール構造部分、例えばパッケージベース９４、及び非構造部分、例えばピン９１、９２及び９３を含む。本明細書に使用されるパッケージの「構造部分」とはパッケージの基本形状を構成するか、又は封入対象のデバイスを成形して保護するために必要なパッケージの構造剛性部分である。多くの場合、ディスクリート回路にパッケージを含む電子部品が使用されている場合、パッケージの構造部分は回路又は回路基板に直接取り付けられる。図８Ｂの２本入りパッケージでは、パッケージベース９４は導電性材料で形成され、すなわち、パッケージベース９４はパッケージの導電性構造部分である。単一のパッケージは陽極ピン９１、陽極ピン９３及び共通陰極ピン９２の少なくとも３つのピンを含む。ピン９１～９３はすべて導電性材料で形成される。共通陰極ピン９２はパッケージベース９４に電気的に接続されるか、又はパッケージベース９４に電気的に絶縁してもよく、また、他のピンはすべてパッケージベースに電気的に絶縁する。本明細書において使用される場合、２つ以上の接点又は他の事項が、十分に導電して、接点又は他の事項における各々の箇所での電気ポテンシャルがいずれの偏置条件でも同じであることを確保できれば、すなわち、ほぼ同じ材料で接続すれば、２つ以上の接点又は他の事項は「電気的に接続される」として記載される。

【0082】

ＩＩＩ族窒化物ダイオードがＩＩＩ族窒化物整流デバイスに用いられる場合、ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２とＩＩＩ族窒化物ダイオード２２’は２本入りパッケージ内に取り付けられ、また、以下のように接続されてもよく、１つ又は複数のワイヤボンディングであってもよい電気ボンディングワイヤ３８、３８’、３９はパッケージの複数の部分、ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２及びＩＩＩ族窒化物ダイオード２２’同士を電気的に接続することができる。ここでは、ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２及びＩＩＩ族窒化物ダイオード２２’に対応する絶縁又は半絶縁基板はすべてパッケージベース９４に接触する。ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２の陰極接点２９とＩＩＩ族窒化物ダイオード２２’の陰極接点２９’はパッケージの導電性構造部分、例えばパッケージベース９４に電気的に接続され、また、導電性ボンディングワイヤ３９を介してパッケージの共通陰極ピン９２に電気的に接続される。ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２の陽極接点２８は例えば導電性ボンディングワイヤ３８を介してパッケージの陽極ピン９１に電気的に接続され、ＩＩＩ族窒化物ダイオード２２’の陽極接点２８’は例えば導電性ボンディングワイヤ３８’を介してパッケージの陽極ピン９３に電気的に接続される。

【0083】

図１０Ａ－図１０Ｃには、デュアル出力エネルギー変換装置の実験結果が示されており、これらのうち、図１０Ａはデュアル出力エネルギー変換装置の昇圧逆変換（Ｖｉｎ＝２００Ｖ、Ｐｏ＝１０００Ｗ）の場合の第１入力直流電源Ｕｉｎの電流Ｉｉｎ、第１入力直流電源Ｕｉｎの電圧Ｖｉｎ、第１出力電圧Ｖｏ１、第２出力電圧Ｖｏ１の波形であり、第１出力負荷Ｒｌ１、第２出力負荷Ｒｌ２側の電圧Ｖｏ１（３１１．５８Ｖ）及びＶｏ２（３１１．７４Ｖ）はすべて第１入力直流電源Ｕｉｎの電圧Ｖｉｎよりも高いことが分かった。

【0084】

図１０Ｂはデュアル出力エネルギー変換装置の降圧逆変換（Ｖｉｎ＝２００Ｖ、Ｐｏ＝１０００Ｗ）の場合の第１入力直流電源Ｕｉｎの電流Ｉｉｎ、第１入力直流電源Ｕｉｎの電圧Ｖｉｎ、第１出力電圧Ｖｏ１、第２出力電圧Ｖｏ１の波形であり、第１出力負荷Ｒｌ１、第２出力負荷Ｒｌ２側の電圧Ｖｏ１（８７．８４Ｖ）及びＶｏ２（８７．７１Ｖ）はすべて第１入力直流電源Ｕｉｎの電圧Ｖｉｎよりも低いことが分かった。

【0085】

図１０Ｃに示すように、図１０Ｃはデュアル出力エネルギー変換装置のバス電圧Ｖｂｕｓ、マスタースイッチトランジスタＳ１～Ｓ４の電圧ストレス及び３レベル補助トランジスタＳｓｕｂ１～Ｓｓｕｂ４の電圧ストレスであり、すべてのマスタースイッチトランジスタ及び補助トランジスタの電圧ストレスはバス電圧Ｖｂｕｓの半分であることが分かり、デバイスの電圧ストレスの低下が図られる。

【0086】

本実施例はまた、上記の実施例によるデュアル出力エネルギー変換装置を含む給電設備を提供する。

【0087】

以上は本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の特許範囲はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明で開示された技術範囲を逸脱することなく容易に想到し得る変化又は置換はすべて本発明の特許範囲に含まれる。このため、本発明の特許範囲は特許請求オン範囲による特許範囲に準じるべきである。

【符号の説明】

【0088】

ＬＣＤ Ｕｎｉｔ 第１エネルギー貯蔵モジュール
１１０ 第１複合直列ブリッジアームモジュール
１１１ 第１マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット
１１２ 第１補助トランジスタブリッジアームユニット
１２０ コンデンサエネルギー貯蔵モジュール
１３０ 第２複合直列ブリッジアームモジュール
１３１ 第２マスタースイッチトランジスタブリッジアームユニット
１３２ 第２補助トランジスタブリッジアームユニット
Ｂ 第１出力端子
Ａ 第２出力端子
Ｃ 第３出力端子
Ｄ 第４出力端子
Ｄ１ 第１逆流防止モジュール
Ｄ１Ａ 第１逆流防止ダイオード
Ｄ１Ｂ 第２逆流防止ダイオード
Ｄ２ 第２逆流防止モジュール
Ｄ２Ａ 第３逆流防止ダイオード
Ｄ２Ｂ 第４逆流防止ダイオード

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図3H】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図10C】