特許 7594981 絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ

(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】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20241128BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 M

H02M3/28 W

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021114997

(22)【出願日】2021-07-12

(65)【公開番号】P2023011250

(43)【公開日】2023-01-24

【審査請求日】2024-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004606

【氏名又は名称】ニチコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】弁理士法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石谷 博人

【審査官】尾家 英樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８５７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４２５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６９０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２８２９３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／００－ ３／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１次側に入力される直流電圧Ｖ１を直流電圧Ｖ２に変換して２次側から出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、
同一のコアに巻かれた各１本の１次巻線および２次巻線を含む、２Ｎ個（ただし、Ｎは正の整数）の同一のトランスと、
前記直流電圧Ｖ１が入力される入力部、および交流電圧を出力する出力部を有するフルブリッジ回路部と、
２Ｎ個の前記トランスと前記出力部との接続状態を、２Ｎ個の前記トランスに含まれる２Ｎ本の前記１次巻線の全部を並列接続したものが前記出力部に接続される並列接続状態と、２Ｎ個の前記トランスに含まれる２Ｎ本の前記１次巻線の全部を直列接続したものが前記出力部に接続される直列接続状態とに切り替える接続状態切替部と、
前記接続状態切替部を制御する制御部と、
を備え、
前記１次巻線の巻数をＮｐ、前記２次巻線の巻数のＮｓ、前記フルブリッジ回路部を構成するスイッチング素子の最大時比率をＤｍａｘ、前記スイッチング素子の最小時比率をＤｍｉｎとしたとき、前記制御部は、
Ｖ２≧｛Ｎｓ／（２Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍａｘ×Ｖ１の関係が成立するときは、前記接続状態が前記並列接続状態となるように前記接続状態切替部を制御し、
Ｖ２≦（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１の関係が成立するときは、前記接続状態が前記直列接続状態となるように前記接続状態切替部を制御し、
（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１＜Ｖ２＜｛Ｎｓ／（２Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍａｘ×Ｖ１の関係が成立するときは、前記接続状態が前記並列接続状態または前記直列接続状態となるように前記接続状態切替部を制御する
ことを特徴とする絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項2】

前記制御部は、（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１＜Ｖ２＜｛Ｎｓ／（２Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍａｘ×Ｖ１の関係が成立したとき、直前の前記接続状態を維持するように前記接続状態切替部を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、１次側に入力される直流電圧Ｖ１を直流電圧Ｖ２に変換して２次側から出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、身近なところで絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが使用されるケースが増えてきている。例えば、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、電気自動車（ＥＶ）およびプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）を充電するためのＶ２Ｈ（Vehicle to Home）システムや、安価な深夜電力または太陽電池で得られた電力を蓄電池に蓄えておくよう構成された蓄電システム等で使用されている。

【0003】

絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、一般に、高効率であることに加え、低騒音であること、および出力可能な電圧の範囲が広いことが好ましいとされている。

【0004】

低騒音は、スイッチング素子のスイッチング周波数を可聴域外に設定することで達成することができる。また、出力可能な電圧の範囲は、特許文献１に記載された構成、すなわち、１本の１次巻線および２本の２次巻線を有するトランスと、制御回路の制御下で上記２本の２次巻線の接続関係を並列接続または直列接続とする切替器とを備えた構成により広げることができる。なお、出力可能な電圧の範囲は、スイッチング周波数の増減によっても広げることができるが、この手法は、耳障りな騒音の悪化を招くおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５５４０８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、特許文献１に記載された構成によれば、出力可能な電圧の範囲を広げることができる。しかしながら、この構成に含まれる２本の２次巻線を有するトランスは、２次巻線が１本だけの一般的なトランスよりも銅損が大きいため、大電流を流すのに適していない。また、２本の２次巻線を有するトランスは、入手性が悪く、高コストな特注品となることも多い。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、一般的なトランスを使用しながら幅広い出力電圧範囲を実現することが可能な絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、１次側に入力される直流電圧Ｖ１を直流電圧Ｖ２に変換して２次側から出力するものであって、同一のコアに巻かれた各１本の１次巻線および２次巻線を含む、２Ｎ個（ただし、Ｎは正の整数）の同一のトランスと、直流電圧Ｖ１が入力される入力部、および交流電圧を出力する出力部を有するフルブリッジ回路部と、２Ｎ個のトランスと出力部との接続状態を、２Ｎ個のトランスに含まれる２Ｎ本の１次巻線の全部を並列接続したものが出力部に接続される並列接続状態と、２Ｎ個のトランスに含まれる２Ｎ本の１次巻線の全部を直列接続したものが出力部に接続される直列接続状態とに切り替える接続状態切替部と、接続状態切替部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

【0009】

この構成では、コアが共通化されていない独立した２Ｎ個のトランスを使用する。したがって、この構成によれば、トランスの銅損が低減され、トランスに比較的大きな電流を流すことが可能となる。また、この構成によれば、並列接続状態および直列接続状態を併用することにより、幅広い出力電圧範囲を実現することができる。

【0010】

１次巻線の巻数をＮｐ、２次巻線の巻数のＮｓ、フルブリッジ回路部を構成するスイッチング素子の最大時比率をＤｍａｘ、スイッチング素子の最小時比率をＤｍｉｎとしたとき、制御部は、例えば、
・Ｖ２≧｛Ｎｓ／（２Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍａｘ×Ｖ１の関係が成立するときは、接続状態が並列接続状態となるように接続状態切替部を制御し、
・Ｖ２≦（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１の関係が成立するときは、接続状態が直列接続状態となるように接続状態切替部を制御し、
・（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１＜Ｖ２＜｛Ｎｓ／（２Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍａｘ×Ｖ１の関係が成立するときは、接続状態が並列接続状態または直列接続状態となるように接続状態切替部を制御する
よう構成されていてもよい。

【0011】

また、制御部は、（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１＜Ｖ２＜｛Ｎｓ／（２Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍａｘ×Ｖ１の関係が成立したとき、直前の接続状態を維持するように接続状態切替部を制御してもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、一般的なトランスを使用しながら幅広い出力電圧範囲を実現することが可能な絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。

【図2】第１実施例における接続状態切替部の具体例を示す回路図である。

【図3】第１実施例における出力電圧範囲を示す図である。

【図4】本発明の第２実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。

【図5】第２実施例における接続状態切替部の具体例を示す回路図である。

【図6】本発明の第３実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。

【図7】第３実施例における接続状態切替部の具体例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの実施例について説明する。

【0015】

［第１実施例］
図１に、本発明の第１実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａを示す。本実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａは、入力端１１，１１から入力される直流電圧Ｖ１を直流電圧Ｖ２に変換して出力端１２，１２から出力するものであって、フルブリッジ回路部１３と、接続状態切替部１４Ａと、制御部１５Ａと、記憶部１６と、２個の同一のトランスＴ１，Ｔ２とを主に備えている。この他、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａは、整流・平滑回路としてのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ、コイルＬ１，Ｌ２およびコンデンサＣ１も備えている。

【0016】

なお、本明細書では、直流電圧Ｖ１を入力電圧と、直流電圧Ｖ２を出力電圧と呼ぶことがある。また、本明細書では、トランスＴ１，Ｔ２から見て入力端１１，１１側を１次側と、トランスＴ１，Ｔ２から見て出力端１２，１２側を２次側と呼ぶことがある。

【0017】

フルブリッジ回路部１３は、４個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４で構成されている。これらのうち、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は第１レグを構成し、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は第２レグを構成している。第１レグおよび第２レグは、いずれも入力端１１，１１に並列接続されている。ここで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のドレイン、およびスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソースは、入力電圧Ｖ１が入力される部分であるから、「入力部」と呼ぶことができる。また、第１レグを構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点１７、および第２レグを構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点１８は、交流電圧を出力する部分であるから、「出力部」と呼ぶことができる。

【0018】

２個のトランスＴ１，Ｔ２は、それぞれ同一のコアに巻かれた各１本の１次巻線Ｔｐおよび２次巻線Ｔｓを含んでいる。１次巻線Ｔｐの巻数はＮｐであり、２次巻線Ｔｓの巻数はＮｓである。巻数Ｎｐ，Ｎｓは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

【0019】

記憶部１６は、巻数Ｎｐ，Ｎｓを記憶している。

【0020】

接続状態切替部１４Ａは、２個のトランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態を、トランスＴ１，Ｔ２に含まれる２本の１次巻線Ｔｐを並列接続したものが出力部１７，１８に接続される並列接続状態と、トランスＴ１，Ｔ２に含まれる２本の１次巻線Ｔｐを直列接続したものが出力部１７，１８に接続される直列接続状態とに切り替えることができる。

【0021】

この切り替えを実現するために、接続状態切替部１４Ａは、２個の双投型の切替器ＳＷ１，ＳＷ２を含んでいる（図２参照）。切替器ＳＷ１，ＳＷ２は、それぞれ第１固定接点ａ、第２固定接点ｂおよび可動接点ｃを有している。

【0022】

切替器ＳＷ２の第１固定接点ａは、トランスＴ１の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）および出力部１７に接続され、切替器ＳＷ１の第１固定接点ａおよび切替器ＳＷ２の第２固定接点ｂは、トランスＴ１の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷ２の可動接点ｃは、トランスＴ２の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ１の可動接点ｃは、トランスＴ２の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）および出力部１８に接続されている。

【0023】

制御部１５Ａは、切替器ＳＷ１，ＳＷ２の可動接点ｃを第１固定接点ａおよび第２固定接点ｂのいずれかに接続させる。具体的には、制御部１５Ａは、表１に示す通り、トランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態を並列接続状態とする場合は、切替器ＳＷ１，ＳＷ２の可動接点ｃを第１固定接点ａに接続させ、トランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態を直列接続状態とする場合は、切替器ＳＷ１，ＳＷ２の可動接点ｃを第２固定接点ｂに接続させる。

【表1】

【0024】

また、制御部１５Ａは、フルブリッジ回路部１３を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のオン／オフを制御する。具体的には、制御部１５Ａは、トランスＴ１，Ｔ２の１次巻線Ｔｐに第１端（●あり）から第２端（●なし）へ向かう電流を生じさせる場合は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオンさせるとともに残りのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフさせる。また、制御部１５Ａは、トランスＴ１，Ｔ２の１次巻線Ｔｐに第２端（●なし）から第１端（●あり）へ向かう電流を生じさせる場合は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオンさせるとともに残りのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオフさせる。この制御において、制御部１５Ａは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の時比率をＤｍｉｎ～Ｄｍａｘの範囲で変化させることができる。

【0025】

トランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態が並列接続状態であり、かつ時比率がＤｍａｘであるとき、出力電圧Ｖ２は、次式で表すことができる。

Ｖ２＝（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１

トランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態が並列接続状態であり、かつ時比率をＤｍｉｎであるとき、出力電圧Ｖ２は、次式で表すことができる。

Ｖ２＝（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１

トランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態が直列接続状態であり、かつ時比率がＤｍａｘであるとき、出力電圧Ｖ２は、次式で表すことができる。

Ｖ２＝（Ｎｓ／２Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１

また、トランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態が直列接続状態であり、かつ時比率がＤｍｉｎであるとき、出力電圧Ｖ２は、次式で表すことができる。

Ｖ２＝（Ｎｓ／２Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１

【0026】

これらをまとめたのが図３である。同図に示すように、本実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａは、トランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態が並列接続状態であるときに、（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができ、トランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態が直列接続状態であるときに、（Ｎｓ／２Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／２Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができる。

【0027】

言い換えると、制御部１５Ａは、出力すべき出力電圧Ｖ２が（Ｎｓ／２Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１以上であるときは、並列接続状態となるように接続状態切替部１４Ａの切替器ＳＷ１，ＳＷ２を制御し、出力すべき出力電圧Ｖ２が（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１以下であるときは、直列接続状態となるように接続状態切替部１４Ａの切替器ＳＷ１，ＳＷ２を制御し、出力すべき出力電圧Ｖ２が（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／２Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲内にあるときは、並列接続状態または直列接続状態となるように接続状態切替部１４Ａの切替器ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。

【0028】

並列接続状態および直列接続状態のどちらでも所望の出力電圧Ｖ２を出力することができる場合、制御部１５Ａは、直前の接続状態を維持するように接続状態切替部１４Ａの切替器ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。例えば、並列接続状態にせざるを得ない状況からどちらの接続状態でも構わない状況に遷移した場合、制御部１５Ａは、並列接続状態を維持するように接続状態切替部１４Ａの切替器ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。これにより、切替器ＳＷ１，ＳＷ２の作動回数を減らすことができ、切替器ＳＷ１，ＳＷ２の長寿命化を図ることができる。

【0029】

制御部１５Ａは、図１には図示していない電圧計によって検出された入力電圧Ｖ１と、記憶部１６に記憶された巻数Ｎｐ，Ｎｓを参照しながら、上記の制御を行う。また、制御部１５Ａは、フィードバック制御のために、図１には図示していない電圧計によって検出された出力電圧Ｖ２を参照してもよい。

【0030】

以上のように、本実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａによれば、トランスＴ１，Ｔ２と出力部１７，１８との接続状態を並列接続状態および直列接続状態のいずれかとすることにより、幅広い出力電圧範囲（Ｎｓ／２Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１を実現することができる。また、本実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａによれば、コアが共通化されていない独立した２個のトランスＴ１，Ｔ２を使用することにより、銅損を低減することもできる。

【0031】

［第２実施例］
図４に、本発明の第２実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂを示す。本実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂは、接続状態切替部１４Ａの代わりに接続状態切替部１４Ｂを備えている点と、制御部１５Ａの代わりに制御部１５Ｂを備えている点と、４個の同一のトランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を備えている点とにおいて絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａと相違しているが、他の点においては絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａと共通している。

【0032】

４個のトランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、それぞれ同一のコアに巻かれた各１本の１次巻線Ｔｐおよび２次巻線Ｔｓを含んでいる。第１実施例と同様、１次巻線Ｔｐの巻数はＮｐであり、２次巻線Ｔｓの巻数はＮｓである。

【0033】

接続状態切替部１４Ｂは、４個のトランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と出力部１７，１８との接続状態を、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に含まれる４本の１次巻線Ｔｐを並列接続したものが出力部１７，１８に接続される並列接続状態と、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に含まれる４本の１次巻線Ｔｐを直列接続したものが出力部１７，１８に接続される直列接続状態とに切り替えることができる。

【0034】

この切り替えを実現するために、接続状態切替部１４Ｂは、６個の双投型の切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷａ，ＳＷｂを含んでいる（図５参照）。切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷａ，ＳＷｂは、それぞれ第１固定接点ａ、第２固定接点ｂおよび可動接点ｃを有している。

【0035】

切替器ＳＷ２の第１固定接点ａは、トランスＴ１の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）および出力部１７に接続され、切替器ＳＷ１の第１固定接点ａおよび切替器ＳＷ２の第２固定接点ｂは、トランスＴ１の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷ２の可動接点ｃは、トランスＴ２の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ１の可動接点ｃは、トランスＴ２の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。

【0036】

切替器ＳＷ４の第１固定接点ａは、トランスＴ３の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ３の第１固定接点ａおよび切替器ＳＷ４の第２固定接点ｂは、トランスＴ３の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷ４の可動接点ｃは、トランスＴ４の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ３の可動接点ｃは、トランスＴ４の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）および出力部１８に接続されている。

【0037】

切替器ＳＷｂの第１固定接点ａは、出力部１７に接続され、切替器ＳＷａの第１固定接点ａおよび切替器ＳＷｂの第２固定接点ｂは、トランスＴ２の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷｂの可動接点ｃは、トランスＴ３の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷａの可動接点ｃは、出力部１８に接続されている。

【0038】

制御部１５Ｂは、切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷａ，ＳＷｂの可動接点ｃを第１固定接点ａおよび第２固定接点ｂのいずれかに接続させる。具体的には、制御部１５Ｂは、表２に示す通り、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と出力部１７，１８との接続状態を並列接続状態とする場合は、切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷａ，ＳＷｂの可動接点ｃを第１固定接点ａに接続させ、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と出力部１７，１８との接続状態を直列接続状態とする場合は、切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷａ，ＳＷｂの可動接点ｃを第２固定接点ｂに接続させる。

【表2】

【0039】

本実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂは、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と出力部１７，１８との接続状態が並列接続状態であるときに、（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができ、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と出力部１７，１８との接続状態が直列接続状態であるときに、（Ｎｓ／４Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／４Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができる。

【0040】

［第３実施例］
図６に、本発明の第３実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｃを示す。本実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｃは、接続状態切替部１４Ａの代わりに接続状態切替部１４Ｃを備えている点と、制御部１５Ａの代わりに制御部１５Ｃを備えている点と、８個の同一のトランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８を備えている点とにおいて絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａと相違しているが、他の点においては絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａと共通している。

【0041】

８個のトランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８は、それぞれ同一のコアに巻かれた各１本の１次巻線Ｔｐおよび２次巻線Ｔｓを含んでいる。第１実施例と同様、１次巻線Ｔｐの巻数はＮｐであり、２次巻線Ｔｓの巻数はＮｓである。

【0042】

接続状態切替部１４Ｃは、８個のトランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８と出力部１７，１８との接続状態を、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８に含まれる８本の１次巻線Ｔｐを並列接続したものが出力部１７，１８に接続される並列接続状態と、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８に含まれる８本の１次巻線Ｔｐを直列接続したものが出力部１７，１８に接続される直列接続状態とに切り替えることができる。

【0043】

この切り替えを実現するために、接続状態切替部１４Ｃは、１４個の双投型の切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ，ＳＷｅ，ＳＷｆを含んでいる（図７参照）。切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ，ＳＷｅ，ＳＷｆは、それぞれ第１固定接点ａ、第２固定接点ｂおよび可動接点ｃを有している。

【0044】

切替器ＳＷ２の第１固定接点ａは、トランスＴ１の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）および出力部１７に接続され、切替器ＳＷ１の第１固定接点ａおよび切替器ＳＷ２の第２固定接点ｂは、トランスＴ１の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷ２の可動接点ｃは、トランスＴ２の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ１の可動接点ｃは、トランスＴ２の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。

【0045】

切替器ＳＷ４の第１固定接点ａは、トランスＴ３の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ３の第１固定接点ａおよび切替器ＳＷ４の第２固定接点ｂは、トランスＴ３の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷ４の可動接点ｃは、トランスＴ４の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ３の可動接点ｃは、トランスＴ４の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。

【0046】

切替器ＳＷｂの第１固定接点ａは、出力部１７に接続され、切替器ＳＷａの第１固定接点ａおよび切替器ＳＷｂの第２固定接点ｂは、トランスＴ２の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷｂの可動接点ｃは、トランスＴ３の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷａの可動接点ｃは、トランスＴ４の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。

【0047】

切替器ＳＷ６の第１固定接点ａは、トランスＴ５の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ５の第１固定接点ａおよび切替器ＳＷ６の第２固定接点ｂは、トランスＴ５の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷ６の可動接点ｃは、トランスＴ６の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ５の可動接点ｃは、トランスＴ６の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。

【0048】

切替器ＳＷ８の第１固定接点ａは、トランスＴ７の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ７の第１固定接点ａおよび切替器ＳＷ８の第２固定接点ｂは、トランスＴ７の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷ８の可動接点ｃは、トランスＴ８の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷ７の可動接点ｃは、トランスＴ８の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）および出力部１８に接続されている。

【0049】

切替器ＳＷｄの第１固定接点ａは、トランスＴ５の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷｃの第１固定接点ａおよび切替器ＳＷｄの第２固定接点ｂは、トランスＴ６の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷｄの可動接点ｃは、トランスＴ７の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷｃの可動接点ｃは、出力部１８に接続されている。

【0050】

切替器ＳＷｆの第１固定接点ａは、出力部１７に接続され、切替器ＳＷｅの第１固定接点ａおよび切替器ＳＷｆの第２固定接点ｂは、トランスＴ４の１次巻線Ｔｐの第２端（●なし）に接続されている。また、切替器ＳＷｆの可動接点ｃは、トランスＴ５の１次巻線Ｔｐの第１端（●あり）に接続され、切替器ＳＷｅの可動接点ｃは、出力部１８に接続されている。

【0051】

制御部１５Ｃは、切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ，ＳＷｅ，ＳＷｆの可動接点ｃを第１固定接点ａおよび第２固定接点ｂのいずれかに接続させる。具体的には、制御部１５Ｃは、表３に示す通り、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８と出力部１７，１８との接続状態を並列接続状態とする場合は、切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ，ＳＷｅ，ＳＷｆの可動接点ｃを第１固定接点ａに接続させ、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８と出力部１７，１８との接続状態を直列接続状態とする場合は、切替器ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ，ＳＷｅ，ＳＷｆの可動接点ｃを第２固定接点ｂに接続させる。

【表3】

【0052】

本実施例に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｃは、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８と出力部１７，１８との接続状態が並列接続状態であるときに、（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができ、トランスＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と出力部１７，１８との接続状態が直列接続状態であるときに、（Ｎｓ／８Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／８Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができる。

【0053】

［変形例］
以上、本発明に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの実施例について説明してきたが、本発明の構成はこれらに限定されるものではない。

【0054】

例えば、本発明に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、２Ｎ個（ただし、Ｎは正の整数）の同一のトランスを備えていてもよい。この場合、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、トランスＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ２Ｎと出力部１７，１８との接続状態が並列接続状態であるときに、（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができ、トランスＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ２Ｎと出力部１７，１８との接続状態が直列接続状態であるときに、｛Ｎｓ／（２Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～｛Ｎｓ／（２Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができる。なお、トランスの数が変われば、当然ながら接続状態切替部および制御部の構成も変わる。

【0055】

なお、本発明に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、２^Ｎ個（ただし、Ｎは正の整数）の同一のトランスを備えることが特に好ましい。この場合、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、トランスＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ２^Ｎと出力部１７，１８との接続状態が並列接続状態であるときに、（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～（Ｎｓ／Ｎｐ）×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができ、トランスＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ２^Ｎと出力部１７，１８との接続状態が直列接続状態であるときに、｛Ｎｓ／（２^Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍｉｎ×Ｖ１～｛Ｎｓ／（２^Ｎ×Ｎｐ）｝×Ｄｍａｘ×Ｖ１の範囲の出力電圧Ｖ２を出力することができる。この構成によれば、並列接続状態時に各トランスＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ２^Ｎに流れる電流を等しくすることができるとともに、直列接続状態時に各トランスＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ２^Ｎに生じる電圧を等しくすることができるので、設計が容易となる。

【0056】

また、本発明に係る絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの制御部は、接続状態を並列接続状態としても直列接続状態としても所望の出力電圧Ｖ２を出力することができる場合に、任意のルールに従って接続状態を選択するように構成されていてもよい。例えば、制御部は、このような場合に、並列接続状態を必ず選択するよう構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0057】

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ 入力端
１２ 出力端
１３ フルブリッジ回路部
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 接続状態切替部
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ 制御部
１６ 記憶部
１７ 出力部
１８ 出力部
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８ 切替器
ＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄ，ＳＷｅ，ＳＷｆ 切替器
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８ トランス
Ｔｐ １次巻線
Ｔｓ ２次巻線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】