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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-05
(54)【発明の名称】ＤＣ－ＤＣコンバータ及び電源装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20240628BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 H
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023577983
(86)(22)【出願日】2022-06-14
(85)【翻訳文提出日】2023-12-15
(86)【国際出願番号】 CN2022098575
(87)【国際公開番号】W WO2022262702
(87)【国際公開日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】202121328038.3
(32)【優先日】2021-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】202110663929.2
(32)【優先日】2021-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523473626
【氏名又は名称】深▲せん▼市新思電能科技有限責任公司
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＩＮＫＩＮＧ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（ＳＨＥＮ ＺＨＥＮ）ＬＩＭＩＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】Ｄ０９，６ｔｈ ｆｌｏｏｒ，Ｎｏ．１－２ Ｔａｏｈｕａ Ｒｏａｄ，Ｆｕｔｉａｎ Ｆｒｅｅ Ｔｒａｄｅ Ｚｏｎｅ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０４５，Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100112656
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 英毅
(74)【代理人】
【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
(72)【発明者】
【氏名】呉臻員
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA14
5H730AS04
5H730AS05
5H730BB27
5H730BB61
5H730BB82
5H730EE01
5H730EE07
5H730EE08
5H730FG05
5H730FG10
(57)【要約】
本願はＤＣ－ＤＣコンバータ及び電源装置を開示し、前記コンバータは、直流電源が接続されるように構成された電源入力端子と、給電電源を出力するように構成された電源出力端子と、入力端子が電源入力端子に接続されたＭ個のブリッジアーム回路と、各変圧器の一次側コイル接続端子が前記Ｍ個のブリッジアーム回路の中点に接続された変圧器組立体と、入力端子が変圧器組立体の二次側コイル接続端子に接続され、出力端子が電源出力端子に接続された整流フィルタ回路と、を含み、Ｍ個のブリッジアーム回路と変圧器組立体とは、接続された直流電源を、変圧器組立体の二次側コイルにおいて所要の電圧に変換して、整流フィルタ回路による整流及びフィルタリングを経てから、電源出力端子に出力するように構成され、ここで、Ｍ≧３である。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＤＣ－ＤＣコンバータであって、直流電源が接続されるように構成された電源入力端子と、
給電電源を出力するように構成された電源出力端子と、
入力端子が電源入力端子に接続されたＭ個のブリッジアーム回路と、
Ｍ－１個の変圧器を含む変圧器組立体であって、前記Ｍ－１個の変圧器には少なくとも２種類の異なる巻数比の変圧器が設けられ、各前記変圧器は２つの一次側コイル接続端子を含み、Ｎ番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、Ｎ番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ＋１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、１≦Ｎ≦Ｍ－１である変圧器組立体と、
入力端子が変圧器組立体の二次側コイル接続端子に接続され、出力端子が前記電源出力端子に接続された整流フィルタ回路と、を含み、
Ｍ個の前記ブリッジアーム回路と前記変圧器組立体とは、接続された前記直流電源を、前記変圧器組立体の二次側コイルにおいて所要の電圧に変換して、前記整流フィルタ回路による整流及びフィルタリングを経てから、前記電源出力端子に出力するように構成され、Ｍ≧３である
ＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項2】
隣接する２つの変圧器の両方に接続されたブリッジアーム回路のスイッチの状態を変化させることにより、前記隣接する２つの変圧器の状態を同時に変化させる請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項3】
Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンする請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項4】
Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンし、既に前記直流電源に接続されて動作しているもう１つの変圧器がブリッジアームスイッチの状態を維持したまま動作することにより、上述した２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作することになる請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項5】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、交番位相シフトフルブリッジ動作モードを有し、前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、Ｍ－１個の前記変圧器の一次側は順番に、前記直流電源電圧とゼロ電圧で、１つ又は複数の制御周期にわたって動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項6】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、交番位相シフトフルブリッジ動作モードを有し、前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、Ｍ－１個の前記変圧器は順番にサイクルして動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項7】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、デュアルモード動作モードを有し、前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項8】
前記デュアルモード動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する請求項７に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項9】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、デュアルモード動作モードを有し、前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項10】
前記デュアルモード動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する請求項９に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項11】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、半統合動作モードを有し、前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項12】
前記半統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する請求項１１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項13】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、半統合動作モードを有し、前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項14】
前記半統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する請求項１３に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項15】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、全統合動作モードを有し、前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項16】
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整する請求項１５に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項17】
前記全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する請求項１５に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項18】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、全統合動作モードを有し、前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項19】
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整する請求項１８に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項20】
前記全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する請求項１８に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項21】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードを有し、交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、Ｍ－１個の前記変圧器の一次側は順番に、前記直流電源電圧とゼロ電圧で、１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、
デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流し、
半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作し、
全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項22】
デュアルモード動作モード、又は半統合動作モード、又は全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する請求項２１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項23】
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整する請求項２１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項24】
等価的なフルブリッジデューティ比の変化に伴い、任意の２つのモード間の切替は、等価的なフルブリッジデューティ比の変化のヒステリシス性を有する請求項２１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項25】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、交番フルブリッジ動作モードを有し、前記交番フルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、前記Ｍ－１個の変圧器のうちの１つの変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより前記変圧器の入力端子を切断し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項26】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、個別フルブリッジ動作モードを有し、前記個別フルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより、前記変圧器の入力端子を切断する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項27】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、個別位相シフトフルブリッジ動作モードを有し、前記個別位相シフトフルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させる方式で動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項28】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの少なくとも１つのモードを有し、前記個別位相シフトフルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させる方式で動作し、
前記個別フルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより、前記変圧器の入力端子を切断し、
前記交番フルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、前記Ｍ－１個の変圧器のうちの１つの変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより前記変圧器の入力端子を切断し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、
前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項29】
デュアルモード動作モード、又は半統合動作モード、又は全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する請求項２８に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項30】
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整する請求項２８に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項31】
等価的なフルブリッジデューティ比の変化に伴い、任意の２つのモード間の切替は、等価的なフルブリッジデューティ比の変化のヒステリシス性を有する請求項２８に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項32】
Ｍが３である場合、３つの前記ブリッジアーム回路は、第１のブリッジアームスイッチ、第２のブリッジアームスイッチ、第３のブリッジアームスイッチ、第４のブリッジアームスイッチ、第５のブリッジアームスイッチ及び第６のブリッジアームスイッチを含み、前記第１のブリッジアームスイッチと前記第２のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第１のブリッジアーム回路を構成し、
前記第３のブリッジアームスイッチと前記第４のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第２のブリッジアーム回路を構成し、
前記第５のブリッジアームスイッチと前記第６のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第３のブリッジアーム回路を構成する
請求項２８に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項33】
前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアーム回路の２つのブリッジアームスイッチをターンオン／ターンオフするように制御する時、前記第１のブリッジアーム回路と第３のブリッジアーム回路のうちのいずれか一つのブリッジアーム回路の２つのブリッジアームスイッチをターンオン／ターンオフするように制御し、もう１つのブリッジアーム回路内の２つのブリッジアームスイッチを全てターンオフするように制御する請求項３２に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項34】
前記デュアルモード動作モードでは、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオフするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオフするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御する
請求項３２に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項35】
前記半統合動作モード、又は前記全統合動作モードでは、前記メインコントローラは、前記第３のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第２のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、
前記メインコントローラは、前記第５のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第３のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御する
請求項３２に記載ＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項36】
請求項１から３５の何れか一項に記載のＤＣ－ＤＣコンバータを含むことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【0001】
本願は２０２１年６月１５日に出願された、出願番号が２０２１２１３２８０３８．３である中国特許出願、及び２０２１年６月１５日に出願された、出願番号が２０２１１０６６３９２９．２である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容を引用により本願に組み入れる。
【技術分野】
【0002】
本願は電源の技術分野に関し、特にＤＣーＤＣコンバータ及び電源装置に関する。
【背景技術】
【0003】
従来の位相シフトフルブリッジアーキテクチャでは、デューティ比を変化させることにより出力電圧を調節する。図７及び図８を参照し、図７は位相シフトフルブリッジアーキテクチャのＤＣ－ＤＣコンバータの回路構成模式図であり、図８は位相シフトフルブリッジアーキテクチャのＤＣ－ＤＣコンバータのタイミング図である。以下の分析は、インダクタＬ１の最小電流がゼロより大きい状況に基づいて行われる。ｔ０において、還流が終了し、Ｑ２２がターンオフし、変圧器の漏れインダクタンスが共振状態に入り始め、Ｖ２点で充電し電圧を上昇させる。ｔ１において、Ｖ２点の電圧が最高点に達した後にＱ２１がソフトターンオンし、Ｑ２１とＱ１２とが共同で動作し、変圧器の二次側が整流を経てから外へエネルギーを出力する。ｔ２において、Ｑ１２がターンオフする。変圧器一次側電流がＶ１で充電する。ｔ３において、Ｖ１点の電圧が最高点に達した後にＱ１１がソフトターンオンする。変圧器の出力電圧が０である。変圧器Ｔｘ、Ｑ１１及びＱ２１は、還流状態に入る。この状態では、トランジスタや変圧器コイルでエネルギーが浪費される。ｔ４において、還流が終了し、Ｑ２１がターンオフし、変圧器の漏れインダクタンスが共振状態に入り始め、Ｖ２点を放電して電圧を低下させる。ｔ５において、Ｖ２点の電圧が最低点に達した後にＱ２２がソフトターンオンし、Ｑ２２とＱ１１とが共同で動作し、変圧器の二次側が整流を経てから外へエネルギーを出力する。ｔ６において、Ｑ１１がターンオフする。変圧器一次側電流でＶ１点を放電し電圧を低下させる。ｔ７において、Ｖ１点の電圧が最低点に達した後にＱ１２がソフトターンオンする。変圧器の出力電圧が０である。変圧器Ｔｘ、Ｑ１２及びＱ２２は、還流状態に入る。この状態では、トランジスタや変圧器コイルでエネルギーが浪費される。負荷の瞬間的な変化に対応するために１００％デューティ比で動作することができないため、還流電流損失が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本願の主な目的は、ブリッジアーム回路及び変圧器の抵抗損失、特に還流電流損失を低減させることを目的とするＤＣ－ＤＣコンバータ及び電源装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、本願はＤＣーＤＣコンバータを提案し、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、
直流電源が接続されるように構成された電源入力端子と、
給電電源を出力するように構成された電源出力端子と、
入力端子が電源入力端子に接続されたＭ個のブリッジアーム回路と、
Ｍ－１個の変圧器を含む変圧器組立体であって、前記Ｍ－１個の変圧器には少なくとも２種類の異なる巻数比の変圧器が設けられ、各前記変圧器は２つの一次側コイル接続端子を含み、Ｎ番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、Ｎ番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ＋１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、１≦Ｎ≦Ｍ－１である変圧器組立体と、
入力端子が変圧器組立体の二次側コイル接続端子に接続され、出力端子が前記電源出力端子に接続された整流フィルタ回路と、を含み、
Ｍ個の前記ブリッジアーム回路と前記変圧器組立体とは、接続された前記直流電源を、前記変圧器組立体の二次側コイルにおいて所要の電圧に変換して、前記整流フィルタ回路による整流及びフィルタリングを経てから、前記電源出力端子に出力するように構成され、ここで、Ｍ≧３である。
直流電源が接続されるように構成された電源入力端子と、
給電電源を出力するように構成された電源出力端子と、
入力端子が電源入力端子に接続されたＭ個のブリッジアーム回路と、
Ｍ－１個の変圧器を含む変圧器組立体であって、前記Ｍ－１個の変圧器には少なくとも２種類の異なる巻数比の変圧器が設けられ、各前記変圧器は２つの一次側コイル接続端子を含み、Ｎ番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、Ｎ番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ＋１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、１≦Ｎ≦Ｍ－１である変圧器組立体と、
入力端子が変圧器組立体の二次側コイル接続端子に接続され、出力端子が前記電源出力端子に接続された整流フィルタ回路と、を含み、
Ｍ個の前記ブリッジアーム回路と前記変圧器組立体とは、接続された前記直流電源を、前記変圧器組立体の二次側コイルにおいて所要の電圧に変換して、前記整流フィルタ回路による整流及びフィルタリングを経てから、前記電源出力端子に出力するように構成され、ここで、Ｍ≧３である。
【0006】
一実施形態において、隣接する２つの変圧器の両方に接続されたブリッジアーム回路のスイッチの状態を変化させることにより、前記隣接する２つの変圧器の状態を同時に変化させる。
【0007】
一実施形態において、Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンする。
【0008】
一実施形態において、Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンし、既に前記直流電源に接続されて動作しているもう１つの変圧器がブリッジアームスイッチの状態を維持したまま動作することにより、上述した２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作することになる。
【0009】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、交番位相シフトフルブリッジ動作モードを有し、前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、Ｍ－１個の前記変圧器の一次側は順番に、前記直流電源電圧とゼロ電圧で、１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、又は、
１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、Ｍ－１個の前記変圧器は順番にサイクルして動作する。
１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、Ｍ－１個の前記変圧器は順番にサイクルして動作する。
【0010】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータはデュアルモード動作モードを有し、デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、又は、
１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、又は、
１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0011】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは半統合動作モードを有し、前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、又は、
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、又は、
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0012】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは全統合動作モードを有し、前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作し、又は、
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、又は、
１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、又は、
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、又は、
１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、又は、
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整し、又は、
最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0013】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードを有し、
交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、Ｍ－１個の前記変圧器の一次側は順番に、前記直流電源電圧とゼロ電圧で、１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、
デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流し、
半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作し、
全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、Ｍ－１個の前記変圧器の一次側は順番に、前記直流電源電圧とゼロ電圧で、１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、
デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流し、
半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作し、
全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
【0014】
一実施形態において、デュアルモード動作モード、又は半統合動作モード、又は全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0015】
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整する。
【0016】
一実施形態において、等価的なフルブリッジデューティ比の変化に伴い、任意の２つのモード間の切替は、等価的なフルブリッジデューティ比の変化のヒステリシス性を有する。
【0017】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、交番フルブリッジ動作モードを有し、前記交番フルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、前記Ｍ－１個の変圧器のうちの１つの変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより前記変圧器の入力端子を切断し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作する。
【0018】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、個別フルブリッジ動作モードを有し、前記個別フルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより、前記変圧器の入力端子を切断する。
【0019】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、個別位相シフトフルブリッジ動作モードを有し、前記個別位相シフトフルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させる方式で動作する。
【0020】
別の実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの少なくとも１つのモードを有し、
前記個別位相シフトフルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させる方式で動作し、
前記個別フルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより、前記変圧器の入力端子を切断し、
前記交番フルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、前記Ｍ－１個の変圧器のうちの１つの変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより前記変圧器の入力端子を切断し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、その後、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、
前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
前記個別位相シフトフルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させる方式で動作し、
前記個別フルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより、前記変圧器の入力端子を切断し、
前記交番フルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、前記Ｍ－１個の変圧器のうちの１つの変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより前記変圧器の入力端子を切断し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、その後、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、
前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
【0021】
一実施形態において、デュアルモード動作モード、又は半統合動作モード、又は全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0022】
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整する。
【0023】
一実施形態において、等価的なフルブリッジデューティ比の変化に伴い、任意の２つのモード間の切替は、等価的なフルブリッジデューティ比の変化のヒステリシス性を有する。
【0024】
一実施形態において、Ｍが３である場合、３つの前記ブリッジアーム回路は、第１のブリッジアームスイッチ、第２のブリッジアームスイッチ、第３のブリッジアームスイッチ、第４のブリッジアームスイッチ、第５のブリッジアームスイッチ及び第６のブリッジアームスイッチを含み、
前記第１のブリッジアームスイッチと前記第２のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第１のブリッジアーム回路を構成し、
前記第３のブリッジアームスイッチと前記第４のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第２のブリッジアーム回路を構成し、
前記第５のブリッジアームスイッチと前記第６のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第３のブリッジアーム回路を構成する。
前記第１のブリッジアームスイッチと前記第２のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第１のブリッジアーム回路を構成し、
前記第３のブリッジアームスイッチと前記第４のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第２のブリッジアーム回路を構成し、
前記第５のブリッジアームスイッチと前記第６のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第３のブリッジアーム回路を構成する。
【0025】
一実施形態において、前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアーム回路の２つのブリッジアームスイッチをターンオン／ターンオフするように制御する時、前記第１のブリッジアーム回路と第３のブリッジアーム回路のうちのいずれか一つのブリッジアーム回路の２つのブリッジアームスイッチをターンオン／ターンオフするように制御し、もう１つのブリッジアーム回路内の２つのブリッジアームスイッチを全てターンオフするように制御し、又は、
前記デュアルモード動作モードでは、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオフするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオフするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、又は、
前記半統合動作モード、又は前記全統合動作モードでは、前記メインコントローラは、前記第３のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第２のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記メインコントローラは、前記第５のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第３のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御する。
前記デュアルモード動作モードでは、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオフするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオフするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、又は、
前記半統合動作モード、又は前記全統合動作モードでは、前記メインコントローラは、前記第３のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第２のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記メインコントローラは、前記第５のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第３のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御する。
【0026】
本願は、上記のようなＤＣ－ＤＣコンバータを含む電源装置をさらに提案する。
【0027】
本願のＤＣ－ＤＣコンバータによれば、電源入力端子と電源出力端子との間に、Ｍ個のブリッジアーム回路、変圧器組立体及び整流フィルタ回路を設け、Ｍ個のブリッジアーム回路及び前記変圧器組立体により、接続された前記直流電源を所要の電圧に変換してから、整流フィルタリングを経て前記電源出力端子に出力する。ＤＣ－ＤＣコンバータの動作中において、変圧器組立体内の各変圧器は、各ブリッジアーム回路のブリッジアームスイッチがそれぞれのタイミングでターンオン／ターンオフする協働により、一定の時間割合で交代で、且つ／又は同時に動作し、変圧器の漏れインダクタンスの残留エネルギー及び磁化電流を用いて充放電することにより、ブリッジアームスイッチのターンオン時の損失を低減させる。従来の位相シフトフルブリッジアーキテクチャでは、デューティ比を変化させることにより出力電圧を調節するが、負荷の瞬間的な変化に対応するために１００％デューティ比で動作することができないため、還流電流損失が発生する。本願によれば、ブリッジアーム回路及び変圧器の抵抗損失、特に還流電流損失を低減させ、さらに、ＤＣ－ＤＣコンバータの放熱器のサイズを小さくすることができるため、省エネ・排出削減に有利である。
【図面の簡単な説明】
【0028】
本願実施例及び従来技術の技術案をより明確に説明するため、以下では、実施例或いは従来技術の説明に必要とされる添付図面を簡単に紹介する。下記説明における添付図面は本願の一部の実施例に過ぎないことは明らかであって、当業者にとって、創造的な労働を行うことなく、これらの添付図面が示す構造により他の添付図面を得ることができる。
【0029】
【図1】本願のＤＣ－ＤＣコンバータの一実施例の回路構成模式図である。
【0030】
【図2】本願のＤＣ－ＤＣコンバータの別の実施例の回路構成模式図である。
【0031】
【図3】交番位相シフトフルブリッジ動作モードで動作する本願のＤＣ－ＤＣコンバータのタイミング図である。
【0032】
【図4】デュアルモード動作モードで動作する本願のＤＣ－ＤＣコンバータのタイミング図である。
【0033】
【図5】半統合動作モードで動作する本願のＤＣ－ＤＣコンバータのタイミング図である。
【0034】
【図6】全統合動作モードで動作する本願のＤＣ－ＤＣコンバータのタイミング図である。
【0035】
【図7】従来の位相シフトフルブリッジアーキテクチャのＤＣ－ＤＣコンバータの回路構成模式図である。
【0036】
【符号の説明】
【0037】
【表1】
【0038】
添付図面を参照して、実施例と組み合わせて本願目的の実現、機能特徴及び長所をさらに説明する。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下では、本願実施例における図面と組み合わせ、本願実施例における技術案を明確且つ完全に説明する。説明される実施例は本願の全ての実施例ではなく、本願の一部の実施例に過ぎないことは明らかである。本願における実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を行うことなく得られる全ての他の実施例は、本願の保護する範囲に属す。
【0040】
もし本願実施例で方向性指示（例えば上、下、左、右、前、後…）に関わる場合、当該方向性指示はある特定の姿勢（添付図面に示す）における各部品間の相対的位置関係、運動状況等を説明するためだけに用いられ、もし当該特定の姿勢が変わる場合、当該方向性指示もそれに応じて変わることは説明すべきである。
【0041】
また、本願実施例において「第一」、「第二」等の説明に関わる場合、当該「第一」、「第二」等の説明は、説明のために利用されるだけであって、その相対的重要性を提示又は暗示する、或いは提示される技術的特徴の数を暗示的に指定するように理解すべきではない。これにより、「第一」、「第二」に限定された特徴は明示的或いは暗示的に少なくとも一つの当該特徴を含んでもよい。また、各実施例の技術案は互いに組み合わせることができる。ただし、当業者が実現できることはその前提である。技術案の組み合わせに矛盾が生じるか、実現できない場合には、このような技術案の組み合わせが存在せず、且つ本願が請求する保護範囲にないと理解すべきである。
【0042】
本明細書の用語「及び／又は」は、関連対象の関連関係を説明し、３つの関係が存在し得ることを意味するだけである。例えば、Ａ及び／又はＢの場合、Ａのみが存在する、ＡとＢが同時に存在する、Ｂのみが存在するという３つの状況を表すことができる。なお、本明細書における符号「／」は通常、前後の関連対象が「又は」の関係であることを表す。
【0043】
本願はＤＣーＤＣコンバータを提案する。
【0044】
図１から図６を参照し、本願の実施例において、該ＤＣーＤＣコンバータは、
直流電源が接続されるように構成された電源入力端子Ｖ－ｉｎと、
給電電源を出力するように構成された電源出力端子Ｖ－ｏｕｔと、
入力端子が電源入力端子Ｖ－ｉｎに接続されたＭ個のブリッジアーム回路１０であって、各ブリッジアーム回路は、直列接続されるように配置された２つのスイッチングトランジスタを含み、ブリッジアーム回路同士に並列接続されるように配置され、スイッチングトランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＡＮＦＥＴ、ＳｉＣＦＥＴ等のパワートランジスタを用いて実現できるＭ個のブリッジアーム回路１０と、
各変圧器の一次側コイル接続端子が前記Ｍ個のブリッジアーム回路の中点に接続された変圧器組立体２０と、を含み、
変圧器組立体２０は、Ｍ－１個の変圧器Ｔｘ１～ＴｘＭ－１を含み、前記Ｍ－１個の変圧器Ｔｘ１～ＴｘＭ－１には少なくとも２種類の異なる巻数比の変圧器が設けられ、各前記変圧器は２つの一次側コイル接続端子を含み、Ｎ番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、Ｎ番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ＋１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、ここで、１≦Ｎ≦Ｍ－１である。
直流電源が接続されるように構成された電源入力端子Ｖ－ｉｎと、
給電電源を出力するように構成された電源出力端子Ｖ－ｏｕｔと、
入力端子が電源入力端子Ｖ－ｉｎに接続されたＭ個のブリッジアーム回路１０であって、各ブリッジアーム回路は、直列接続されるように配置された２つのスイッチングトランジスタを含み、ブリッジアーム回路同士に並列接続されるように配置され、スイッチングトランジスタは、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＡＮＦＥＴ、ＳｉＣＦＥＴ等のパワートランジスタを用いて実現できるＭ個のブリッジアーム回路１０と、
各変圧器の一次側コイル接続端子が前記Ｍ個のブリッジアーム回路の中点に接続された変圧器組立体２０と、を含み、
変圧器組立体２０は、Ｍ－１個の変圧器Ｔｘ１～ＴｘＭ－１を含み、前記Ｍ－１個の変圧器Ｔｘ１～ＴｘＭ－１には少なくとも２種類の異なる巻数比の変圧器が設けられ、各前記変圧器は２つの一次側コイル接続端子を含み、Ｎ番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、Ｎ番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ＋１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、ここで、１≦Ｎ≦Ｍ－１である。
【0045】
具体的には、１番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、１番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、２番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、２番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、２番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、２番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、３番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、以下同様にして、Ｍ－１番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｍ－１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、Ｍ－１番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｍ番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続される。本願でいう接続とは、電気的な接続を意味し、本願は、隣接する２つの変圧器の一次側コイル端子と対応するブリッジアームの中点との物理的な接続方法について限定しない。
【0046】
前記変圧器組立体２０の変圧器コイルは、降圧に設定されてもよく、昇圧に設定されてもよい。
【0047】
整流フィルタ回路３０は、入力端子が変圧器組立体２０の二次側コイル接続端子に接続され、出力端子が前記電源出力端子に接続されている。整流フィルタ回路３０として、整流ダイオード、インダクタ、コンデンサなどの素子で実現されてもよい。具体的には、ＤＣ－ＤＣコンバータは変圧器の二次側コイルにあり、すなわち、出力側に整流用にダイオードが設けられ、このダイオードは、同期整流トランジスタの寄生ダイオードであってもよい。回路におけるダイオードの接続関係は、実際の応用に応じて適応的に調整されてもよく、ここでは限定されない。ＤＣ－ＤＣコンバータの出力側には、インダクタＬ１とコンデンサＣ１とが設けられ、インダクタＬ１は二次側コイル接続端子又は整流ダイオードの出力端子と電源出力端子Ｖ－ｏｕｔとの間に直列に設けられ、コンデンサＣ１は電源出力端子Ｖ－ｏｕｔに設けられる。
【0048】
Ｍ個の前記ブリッジアーム回路１０、前記変圧器組立体２０は、接続された前記直流電源を、前記変圧器組立体２０の二次側コイルにおいて所要の電圧に変換して、前記整流フィルタ回路３０による整流及びフィルタリングを経てから、前記電源出力端子に出力するように構成され、ここで、Ｍ≧３である。
【0049】
本願のＤＣ－ＤＣコンバータによれば、電源入力端子Ｖ－ｉｎと電源出力端子Ｖ－ｏｕｔとの間に、Ｍ個のブリッジアーム回路１０、変圧器組立体２０及び整流フィルタ回路３０を設け、Ｍ個のブリッジアーム回路１０及び前記変圧器組立体２０により、接続された前記直流電源を所要の電圧に変換して、整流フィルタ回路３０を経てから前記電源出力端子Ｖ－ｏｕｔに出力する。ＤＣ－ＤＣコンバータの動作中において、変圧器組立体２０内の各変圧器は、各ブリッジアーム回路のブリッジアームスイッチがそれぞれのタイミングでターンオン／ターンオフする協働により、一定の時間割合で交代で、且つ／又は同時に動作し、変圧器の漏れインダクタンスの残留エネルギー及び磁化電流を用いて充放電することにより、ブリッジアームスイッチのターンオン時の損失を低減させる。従来の位相シフトフルブリッジアーキテクチャでは、デューティ比を変化させることにより出力電圧を調節するが、負荷の瞬間的な変化に対応するために１００％デューティ比で動作することができないため、還流電流損失が発生する。本願は、ブリッジアーム回路及び変圧器の抵抗損失、特に還流電流損失を低減させ、さらに、放熱器のサイズを小さくすることができるため、省エネ・排出削減に有利である。
【0050】
隣接する２つの変圧器の両方に接続されたブリッジアーム回路のスイッチの状態を変化させることにより、前記隣接する２つの変圧器の状態を同時に変化させる。図１を参照し、一実施例において、初期状態では、Ｑ１１がオン、Ｑ１２がオフ、Ｑ２１がオフ、Ｑ２２がオン、Ｑ３１がオフ、Ｑ３２がオンになっており、理想的な状況では、Ｔｘ１の両端電圧は前記直流電源電圧であり、Ｔｘ２の両端電圧はゼロである。Ｑ１１、Ｑ１２の状態を変更せず、Ｑ２２をオフにして、デッドタイム後に再びＱ２１をオンにする。理想的な状況では、Ｔｘ１の両端電圧がゼロとなり、Ｔｘ２の両端電圧が前記直流電源電圧となる。
【0051】
Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンする。図１を参照し、一実施例において、初期状態では、Ｑ１１がオフ、Ｑ１２がオフになっており、Ｔｘ１の磁化電流はＶ１点から流出し、Ｖ２点から流入する。Ｖ１点に関連するＱ１１とＱ１２との両方がオフになっているため、Ｖ１点が切断状態となり、Ｖ１点の電圧はＴｘ１磁化電流の放電に伴って低下し続ける。Ｖ１点電圧の低下に伴い、Ｑ１２のターンオンによるスイッチング損失が減少する。
【0052】
Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンし、既に前記直流電源に接続されて動作しているもう１つの変圧器がブリッジアームスイッチの状態を維持したまま動作することにより、上述した２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作することになる。図１を参照し、一実施例において、初期状態では、Ｑ１１がオフ、Ｑ１２がオフ、Ｑ２１がオン、Ｑ２２がオフ、Ｑ３１がオフ、Ｑ３２がオンになっており、Ｔｘ２は前記直流電源に接続されて動作する。Ｔｘ１の磁化電流は、Ｖ１点から流出し、Ｖ２点から流入する。Ｖ１点に関連するＱ１１とＱ１２との両方がオフになっているため、Ｖ１点が切断状態となり、Ｖ１点の電圧はＴｘ１磁化電流の放電に伴って低下し続ける。Ｖ１点電圧の低下に伴い、Ｑ１２のターンオンによるスイッチング損失が減少する。Ｑ１２がターンオンした後に、変圧器Ｔｘ１及びＴｘ２は同時に動作する。
【0053】
図７～図８を参照し、従来の位相シフトフルブリッジＤＣ－ＤＣコンバータの変圧器Ｔｘの一次側コイルと二次側コイルの巻数は、それぞれ２ＫＮと２ｋである。磁束の正負のバランスを考慮して、従来の位相シフトフルブリッジＤＣ－ＤＣコンバータの変圧器Ｔｘにおける最大磁束Ｂｍａｘの計算式は次式となる。
【数1】
【0054】
ここで、ＶＢＵＳは前記直流電源電を、Ｄはフルブリッジ変圧器Ｔｘの等価デューティ比、ＴはフルブリッジＤＣ－ＤＣコンバータのスイッチング周期、２ｋＮはフルブリッジ変圧器Ｔｘの一次側コイル巻数、Ａｅはフルブリッジ変圧器Ｔｘの等価断面積である。
【0055】
図１～図６を参照し、一実施例において、Ｍは３であり、３つのブリッジアーム回路を有する３ブリッジアーキテクチャに適した変圧器の数は２である。２つの変圧器Ｔｘ１とＴｘ２は、最大磁束が変圧器材料の最大磁束を超えないことを保証できれば、同じ磁束を有する方式で動作してもよく、非対称磁束の方式で動作してもよい。
【0056】
３ブリッジ変圧器Ｔｘ１は、新しい変圧器の磁心の等価断面積を一定に保ったまま、すなわち、Ａｅ１＝Ａｅを保ったまま、フルブリッジ変圧器の磁心を２分割し、半分の空間に半分の一次側コイルと二次側コイルを配置し、さらに断面に沿って磁気回路を補完する。３ブリッジ変圧器Ｔｘ１の一次側コイルと二次側コイルの巻数はそれぞれｋＮとｋであり、フルブリッジ変圧器と比べて、抵抗がいずれも半減した。
【0057】
３ブリッジ変圧器Ｔｘ２は、変圧器Ｔｘ１と同様の磁心を使用し、一次側コイルと二次側コイルの巻数はｐｋＮとｋに調整されてもよく、ここで、ｐは１以上である。
【0058】
磁束の正負のバランスを考慮して、３ブリッジアーキテクチャのＤＣ－ＤＣコンバータの変圧器Ｔｘ１における最大磁束Ｂ１ｍａｘの計算式は次式となる。
【数2】
【0059】
ここで、ＶＢＵＳは前記直流電源電を、Ｄ１は変圧器Ｔｘ１の等価デューティ比、Ｔは３ブリッジＤＣ－ＤＣコンバータのスイッチング周期、ｋＮは変圧器Ｔｘ１の一次側コイル巻数、ＡｅとＡｅ１は変圧器ＴｘとＴｘ１の等価断面積である。
【0060】
【数3】
【0061】
【数4】
【0062】
定常状態且つ同じ出力電圧電流の下で、３ブリッジコンバータはフルブリッジコンバータと同じインダクタ電流を有する。比較しやすいように、３ブリッジコンバータとフルブリッジコンバータには同じ抵抗値のトランジスタを使用する。
【0063】
３ブリッジ変圧器Ｔｘ１の一次側コイル抵抗は、フルブリッジ変圧器Ｔｘの半分である。その独立動作時のインダクタ電流と巻数比はいずれもフルブリッジ変圧器と同じであるため、一次側電流も同じである。その独立動作時の一次側コイルの瞬時抵抗損失はフルブリッジ変圧器の半分であり、トランジスタの瞬時抵抗損失はフルブリッジ変圧器と同じである。
【0064】
【数5】
【0065】
【数6】
【0066】
【数7】
【0067】
従来のフルブリッジアーキテクチャのインダクタ電流がゼロより大きく、且つ、出力電圧電流が定常状態にあるとき、インダクタ電流バランスに基づいて、次式を導出できる。
【数8】
【0068】
ここで、ＶＢＵＳは前記直流電源電圧、ＶＯＵＴは前記出力給電電源電圧、Ｎはフルブリッジ変圧器Ｔｘの一次側と二次側の巻数比、Ｄは変圧器Ｔｘの等価デューティ比である。
【0069】
全統合モードのインダクタ電流がゼロより大きく、且つ、出力電圧電流が定常状態にあるとき、インダクタ電流バランスに基づいて、次式を導出できる。
【数9】
【0070】
ここで、ＶＢＵＳは前記直流電源電圧、ＶＯＵＴは前記出力給電電源電圧、Ｎ、Ｎ１及びＮ２はそれぞれ変圧器Ｔｘ、Ｔｘ１及びＴｘ２の一次側と二次側のコイル巻数比、Ｄ１及びＤ２は変圧器Ｔｘ１及びＴｘ２の等価デューティ比である。
【0071】
簡略化して次式を導出できる。
【数10】
【0072】
【数11】
【0073】
以上のことから分かるように、変圧器の総占有空間が実質的に変わることなく（従来のＩｎｔｅｒｌｅａｖｅアーキテクチャでは変圧器空間が２倍になる）、フルブリッジ変圧器に比べて、３ブリッジ変圧器Ｔｘ１及びＴｘ２の合計の一次側と二次側の抵抗損失はいずれも少なくとも半減する。表皮効果と近接効果を考慮する場合、コイルの巻数が減少すると、３ブリッジコンバータの２つの変圧器の合計抵抗損失はより大幅に減少する。デュアルモードと半統合動作モードでは、３ブリッジコンバータの一次側ブリッジアーム回路における合計のブリッジアームスイッチングトランジスタ抵抗損失はある程度減少する。全統合動作モードでは、３ブリッジコンバータの一次側ブリッジアーム回路における合計のブリッジアームスイッチングトランジスタ抵抗損失は、位相シフトフルブリッジアーキテクチャの還流損失を差し引いた値よりも小さい。
【0074】
図１～図６を参照し、一実施例において、本願の３ブリッジＤＣ－ＤＣコンバータの変圧器Ｔｘ１は、フルブリッジＤＣ－ＤＣコンバータの変圧器と同じ巻数として、一次側コイルと二次側コイルの巻数をそれぞれ２ｋＮと２ｋとしてもよく、この場合、半分の断面積の磁心を用いて、すなわち、Ａｅ１＝０．５Ａｅとしてもよい。磁束の正負のバランスを考慮して、本願の３ブリッジアーキテクチャのＤＣ－ＤＣコンバータの変圧器Ｔｘ１における最大磁束Ｂ１ｍａｘの計算式は次式となる。
【数12】
【0075】
ここで、ＶＢＵＳは前記直流電源電を、Ｄ１は変圧器Ｔｘ１の等価デューティ比、Ｔは３ブリッジＤＣ－ＤＣコンバータのスイッチング周期、２ｋＮは変圧器Ｔｘ１の一次側コイル巻数、ＡｅとＡｅ１は変圧器ＴｘとＴｘ１の等価断面積である。
【0076】
【数13】
【0077】
本実例の変圧器Ｔｘ２の設計は、前の実例を参照することができる。
【0078】
図１～図６を参照し、一実施例において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードを有する。
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体２０を、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体２０を、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
【0079】
本実施例において、ＤＣ－ＤＣコンバータが交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードで動作する場合、４つのモードは異なるタイミングを有し、異なるデューティ比の応用に対応することができる。等価的なフルブリッジデューティ比（すなわち、従来のフルブリッジ方式を使用するために必要なデューティ比）が比較的小さい場合、交番位相シフトフルブリッジ動作モード又はデュアルモード動作モードを使用してもよい。等価的なフルブリッジデューティ比が比較的大きい場合、半統合動作モード又は全統合動作モードを使用してもよい。
【0080】
図１～図６を参照し、一実施例において、Ｍが３である場合、３つの前記ブリッジアーム回路は、第１のブリッジアームスイッチＱ１１、第２のブリッジアームスイッチＱ１２、第３のブリッジアームスイッチＱ２１、第４のブリッジアームスイッチＱ２２、第５のブリッジアームスイッチＱ３１及び第６のブリッジアームスイッチＱ３２を含み、ここで、
前記第１のブリッジアームスイッチＱ１１と前記第２のブリッジアームスイッチＱ１２とが直列に設けられて第１のブリッジアーム回路１１を構成し、前記第３のブリッジアームスイッチＱ２１と前記第４のブリッジアームスイッチＱ２２とが直列に設けられて第２のブリッジアーム回路１２を構成し、前記第５のブリッジアームスイッチＱ３１と前記第６のブリッジアームスイッチＱ３２とが直列に設けられて第３のブリッジアーム回路１３を構成する。
前記第１のブリッジアームスイッチＱ１１と前記第２のブリッジアームスイッチＱ１２とが直列に設けられて第１のブリッジアーム回路１１を構成し、前記第３のブリッジアームスイッチＱ２１と前記第４のブリッジアームスイッチＱ２２とが直列に設けられて第２のブリッジアーム回路１２を構成し、前記第５のブリッジアームスイッチＱ３１と前記第６のブリッジアームスイッチＱ３２とが直列に設けられて第３のブリッジアーム回路１３を構成する。
【0081】
変圧器組立体２０がＭ－１個の変圧器を含む実施例において、Ｍが３である場合、３つの前記ブリッジアーム回路と２つの変圧器とで３ブリッジＤＣ－ＤＣコンバータを構成し、２つの変圧器はそれぞれ変圧器Ｔｘ１とＴｘ２であり、変圧器Ｔｘ１の一次側コイルの一端が第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点に接続され、変圧器Ｔｘ１の一次側コイルの他端が第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点に接続され、変圧器Ｔｘ２の一次側コイルの一端が第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点に接続され、変圧器Ｔｘ２の一次側コイルの他端が第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点に接続される。各ブリッジアームスイッチは、受信した駆動信号のハイレベル又はローレベルに応じてオン又はオフし、各ブリッジアームスイッチは、ハイレベルの駆動信号を受信したときにオンし、ローレベルの駆動信号を受信したときにオフし、あるいは、ローレベルの駆動信号を受信したときにオンし、ハイレベルの駆動信号を受信したときにオフしてもよい。本実施例において、各ブリッジアームスイッチがハイレベルの駆動信号を受信するとターンオンし、ローレベルの駆動信号を受信するとターンオフするとして説明するが、各ブリッジアームスイッチングトランジスタがターンオン／ターンオフする時に、一次側コイルは、オンになったブリッジアームスイッチングトランジスタを介して、接続された直流電源と電流ループを形成し、接続された直流電源の電流を、一次側コイルを流れるようにすることにより、電気エネルギーを変圧器組立体２０の二次側コイルに結合させ、さらに、整流フィルタ回路３０による整流及びフィルタリングを経てから、給電電源に変換して電気負荷に出力し、直流電源の変換及び絶縁された出力を実現する。Ｍが３よりも大きい場合、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路とＭ－１個の変圧器とでＭブリッジＤＣ－ＤＣコンバータの変圧器を構成し、ここで、前記第Ｍ１のブリッジアームスイッチＱＭ１と前記第Ｍ２のブリッジアームスイッチＱＭ２とが直列に設けられて第Ｍのブリッジアーム回路１Ｍを構成する。
【0082】
図１、図２及び図３を参照し、一実施例において、前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアーム回路１２の２つのブリッジアームスイッチをターンオン／ターンオフするように制御する時、前記第１のブリッジアーム回路１１と第３のブリッジアーム回路１３のうちのいずれか一つのブリッジアーム回路の２つのブリッジアームスイッチをターンオン／ターンオフするように制御し、もう１つのブリッジアーム回路内の２つのブリッジアームスイッチを全てターンオフするように制御する。
【0083】
図３を参照し、図３は、交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、各ブリッジアームスイッチにより受信される駆動信号のタイミング図である。以下の分析は、インダクタＬ１の最小電流がゼロより大きいことに基づいて行われる。
【0084】
前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、Ｍ－１個の前記変圧器の一次側は順番に、前記直流電源電圧とゼロ電圧で、１つ又は複数の制御周期にわたって動作する。
【0085】
１つの制御周期の前の部分では、１つの前記変圧器の一次側電圧は前記直流電源電圧であり、１つの制御周期の後の部分では、この変圧器の一次側電圧はゼロである。前記変圧器は、このようにして、１つ又は複数の周期にわたって動作する。Ｍ－１個の前記変圧器は順番にサイクルする。
【0086】
前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、Ｍ－１個の前記変圧器は順番にサイクルして動作する。
【0087】
時刻ｔ０において、時刻ｔ０までは、第４のブリッジアームスイッチＱ２２及び第６のブリッジアームスイッチＱ３２がオン状態にあり、残りのブリッジアームスイッチがオフ状態にある。時刻ｔ０になると、第４のブリッジアームスイッチＱ２２がターンオフして、漏れインダクタンスによる共振が開始し、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が上昇し始める。
【0088】
時刻ｔ１において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が最高点に達し、第３のブリッジアームスイッチＱ２１がソフトターンオンする。このとき、変圧器Ｔｘ２の一次側コイルは、電気エネルギーを二次側コイルに結合させることにより、外へエネルギーを出力する。
【0089】
時刻ｔ２において、第６のブリッジアームスイッチＱ３２がターンオフして、第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３の電圧が上昇し始める。
【0090】
時刻ｔ３において、第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３の電圧が最高点に達し、第５のブリッジアームスイッチＱ３１がソフトターンオンする。変圧器Ｔｘ２、第３のブリッジアームスイッチＱ２１及び第５のブリッジアームスイッチＱ３１は、還流状態に入り始める。
【0091】
時刻ｔ４において、第３のブリッジアームスイッチＱ２１がターンオフして、漏れインダクタンスによる共振が開始し、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が低下し始める。
【0092】
時刻ｔ５において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が最低点に達し、第４のブリッジアームスイッチＱ２２がソフトターンオンする。このとき、変圧器Ｔｘ２の一次側コイルは、電気エネルギーを二次側コイルに結合させることにより、外へエネルギーを出力する。
【0093】
時刻ｔ６において、第５のブリッジアームスイッチＱ３１がターンオフして、第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３の電圧が低下し始める。
【0094】
時刻ｔ６～ｔ７の間の変圧器Ｔｘ２、第４のブリッジアームスイッチＱ２２及び第６のブリッジアームスイッチＱ３２の還流期間中、第６のブリッジアームスイッチＱ３２は同期整流をアクティブ化してもよく、しなくてもよい。オンになっている場合、時刻ｔ８までにＱ３２をオフにする必要がある。
【0095】
時刻ｔ７において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２電圧、第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３電圧の影響で、第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１が自動的に最低電圧に達する。このとき、第２のブリッジアームスイッチＱ１２はソフトターンオンする。
【0096】
時刻ｔ８において、第４のブリッジアームスイッチＱ２２がターンオフして、漏れインダクタンスによる共振が開始し、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が上昇し始める。
【0097】
時刻ｔ９において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が最高点に達し、第３のブリッジアームスイッチＱ２１がソフトターンオンする。このとき、変圧器Ｔｘ１の一次側コイルは、電気エネルギーを二次側コイルに結合させることにより、外へエネルギーを出力する。
【0098】
時刻ｔ１０において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオフして、第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１の電圧が上昇し始める。
【0099】
時刻ｔ１１において、第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１の電圧が最高点に達し、第のブリッジアームスイッチＱ１１がソフトターンオンする。変圧器Ｔｘ１、第３のブリッジアームスイッチＱ２１及び第１のブリッジアームスイッチＱ１１は、還流状態に入る。
【0100】
時刻ｔ１２において、第３のブリッジアームスイッチＱ２１がターンオフして、漏れインダクタンスによる共振が開始し、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が低下し始める。
【0101】
時刻ｔ１３において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が最低点に達し、第４のブリッジアームスイッチＱ２２がソフトターンオンする。このとき、変圧器Ｔｘ１の一次側コイルは、電気エネルギーを二次側コイルに結合させることにより、外へエネルギーを出力する。
【0102】
時刻ｔ１４において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１がターンオフして、第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１の電圧が低下し始める。
【0103】
時刻ｔ１４～ｔ１５の間の変圧器Ｔｘ１では、第２のブリッジアームスイッチＱ１２及び第４のブリッジアームスイッチＱ２２の還流期間中、第２のブリッジアームスイッチＱ１２は同期整流をアクティブ化してもよく、しなくてもよい。オンになっている場合、時刻ｔ０までにＱ１２をオフにする必要がある。
【0104】
時刻ｔ１５において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２電圧、第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１電圧の影響で、第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３が自動的に最低電圧に達する。第６のブリッジアームスイッチＱ３２はソフトターンオンする。
【0105】
期間ｔ０～ｔ１５はサイクルして繰り返される。
【0106】
変圧器Ｔｘ２に作用する時間が変圧器Ｔｘ１の残留磁気リセット時間よりも大きければ、交番動作により、変圧器を自動的にリセットさせることができる。他の方法（例えば、ＤＣブロッキングコンデンサＣｂ１、Ｃｂ２、電流サンプリング等）の関与は不要である。変圧器Ｔｘ１の順方向動作の電圧時間積変化をＶＴ１、逆方向動作の電圧時間積変化をＶＴ２とすると、残留磁気の電圧時間積は（ＶＴ１－ＶＴ２）となり、順方向と逆方向の対称的な駆動の場合、残留磁気の電圧時間積（ＶＴ１－ＶＴ２）は、順方向動作の電圧時間積変化ＶＴ１又は逆方向動作の電圧時間積変化ＶＴ２に対して、非常に小さい値となる。変圧器Ｔｘ２が順方向又は逆方向に動作する場合、１つの合理的な時間さえ超えれば、変圧器Ｔｘ１の１つの方向にリセットを提供することができるので、変圧器Ｔｘ１は常にリセットされることが可能である。同様に、変圧器Ｔｘ２も変圧器Ｔｘ１によりリセットされることが可能である。
【0107】
上述した実施例において、ｔ０～ｔ７期間はフェーズＡと称される。ｔ８～ｔ１５時刻はフェーズＢと称される。全体の動作タイミングは、Ａ－Ｂ－Ａ－Ｂの交番動作であってもよく、複数のＡが連続した動作の後に複数のＢが連続した動作からなる交番動作であってもよい。ｔ０～ｔ１５期間では、（第３のブリッジアームスイッチＱ２１、第４のブリッジアームスイッチＱ２２）が動作している間、（第１のブリッジアームスイッチＱ１１、第２のブリッジアームスイッチＱ１２）又は（第５のブリッジアームスイッチＱ３１、第６のブリッジアームスイッチＱ３２）のうちの１対のみが動作し、残りの１対は全てオフになっている。ここで、ブリッジアームスイッチ動作とは、駆動信号のタイミングに従って、一定のデューティ比でターンオン／ターンオフすることを指す。
【0108】
図１、図２及び図４を参照し、一実施例において、前記デュアルモード動作モードでは、前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチＱ１２がまずターンオフするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチＱ３１がそれからターンオンするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチＱ１１がまずターンオフするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチＱ３２がそれからターンオンするように制御し、
前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチＱ１２がまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチＱ３２がそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチＱ１１がまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチＱ３１がそれからターンオフするように制御する。
前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチＱ１２がまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチＱ３２がそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチＱ１１がまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチＱ３１がそれからターンオフするように制御する。
【0109】
図４を参照し、図４は、デュアルモード動作モードにおいて、各ブリッジアームスイッチにより受信される駆動信号のタイミング図である。以下の分析は、インダクタＬ１の最小電流がゼロより大きい状況に基づいて行われる。
【0110】
前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内では、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流する。本実例の変圧器は、右から左へ数えられると、１番目の変圧器は図示の変圧器Ｔｘ２、２番目の変圧器は図示の変圧器Ｔｘ１である。
【0111】
前記デュアルモード動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0112】
前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流する。
【0113】
前記デュアルモード動作モードでは、最後の変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0114】
時刻ｔ０において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２と第４のブリッジアームスイッチＱ２２とがターンオフして、漏れインダクタンスによる共振が開始し、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が上昇し始める。
【0115】
時刻ｔ１において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が最高点に達したことに応じて第３のブリッジアームスイッチＱ２１がターンオンし、変圧器Ｔｘ２の二次側コイルが整流を経てから外へエネルギーを出力する。
時刻ｔ２において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオンし、変圧器Ｔｘ１の二次側コイルが整流を経てから外へエネルギーを出力する。
時刻ｔ２において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオンし、変圧器Ｔｘ１の二次側コイルが整流を経てから外へエネルギーを出力する。
【0116】
時刻ｔ３において、第６のブリッジアームスイッチＱ３２がターンオフする。第６のブリッジアームスイッチＱ３２がターンオフした後、漏れインダクタンスの残留エネルギーと磁化電流で第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３で充電する。
【0117】
時刻ｔ４において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオフする。
【0118】
時刻ｔ５において、１つのデッドゾーンを経てから、第１のブリッジアームスイッチＱ１１と第５のブリッジアームスイッチＱ３１とがターンオンする。変圧器Ｔｘ１、第１のブリッジアームスイッチＱ１１及び第３のブリッジアームスイッチＱ２１は、還流状態に入る。
【0119】
時刻ｔ６において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１と第３のブリッジアームスイッチＱ２１とがターンオフして、漏れインダクタンスによる共振が開始し、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が低下し始める。
【0120】
時刻ｔ７において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が最低点に達した後に第４のブリッジアームスイッチＱ２２がターンオンし、変圧器Ｔｘ２の二次側コイルが整流を経てから外へエネルギーを出力する。
【0121】
時刻ｔ８において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１がターンオンし、変圧器Ｔｘ１の二次側コイルが整流を経てから外へエネルギーを出力する。
【0122】
時刻ｔ９において、第５のブリッジアームスイッチＱ３１がターンオフする。第５のブリッジアームスイッチＱ３１がターンオフした後、漏れインダクタンスの残留エネルギーと磁化電流で第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３で放電する。
【0123】
時刻ｔ１０において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１がターンオフする。
【0124】
時刻ｔ１１において、１つのデッドゾーンを経てから、第２のブリッジアームスイッチＱ１２と第６のブリッジアームスイッチＱ３２とがターンオンする。変圧器Ｔｘ１、第２のブリッジアームスイッチＱ１２及び第４のブリッジアームスイッチＱ２２は、還流状態に入る。
【0125】
期間ｔ０～ｔ１１はサイクルして繰り返される。
【0126】
上述した実施例において、メインコントローラは、以上のように駆動信号のタイミング制御し、一定のデューティ比でターンオン／ターンオフする。
【0127】
図１、図２、図５及び図６を参照し、一実施例において、前記半統合動作モード、又は前記全統合動作モードでは、前記メインコントローラは、前記第３のブリッジアームスイッチＱ２１がまずターンオンするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチＱ１１がそれからターンオフするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチＱ２２がまずターンオンするように制御し、前記第２のブリッジアームスイッチＱ１２がそれからターンオフするように制御し、
前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチＱ１２がまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチＱ３２がそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチＱ１１がまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチＱ３１がそれからターンオフするように制御し、
前記メインコントローラは、前記第５のブリッジアームスイッチＱ３１がまずターンオンするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチＱ２２がそれからターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチＱ３２がまずターンオンするように制御し、前記第３のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御する。
前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチＱ１２がまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチＱ３２がそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチＱ１１がまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチＱ３１がそれからターンオフするように制御し、
前記メインコントローラは、前記第５のブリッジアームスイッチＱ３１がまずターンオンするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチＱ２２がそれからターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチＱ３２がまずターンオンするように制御し、前記第３のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御する。
【0128】
【0129】
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作する。本実例の変圧器は、右から左へ数えられると、１番目の変圧器は図示の変圧器Ｔｘ２、２番目の変圧器は図示の変圧器Ｔｘ１である。
【0130】
前記半統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0131】
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作する。
【0132】
前記半統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0133】
時刻ｔ０において、第３のブリッジアームスイッチＱ２１がターンオンし、Ｔｘ２が整流を経てから単独で外へエネルギーを出力する。
【0134】
時刻ｔ１において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１がターンオフし、磁化電流が第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１に対して放電する。
【0135】
時刻ｔ２において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオンし、この場合、変圧器Ｔｘ１が整流を経てから単独で外へエネルギーを出力する。
【0136】
時刻ｔ３において、第６のブリッジアームスイッチＱ３２がターンオフする。ｔ３～ｔ４の間で、Ｔｘ１の漏れインダクタンス残留エネルギーと磁化電流を利用して第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３で充電し、第５のブリッジアームスイッチＱ３１のターンオン時の損失を低減させる。
【0137】
時刻ｔ４において、第３のブリッジアームスイッチＱ２１がターンオフする。第５のブリッジアームスイッチＱ３１がターンオンする。ｔ４～ｔ５の間で、変圧器Ｔｘ１と変圧器Ｔｘ２とが整流を経てから共同で外へエネルギーを出力する。
【0138】
時刻ｔ５において、第４のブリッジアームスイッチＱ２２がターンオンする。このとき、変圧器Ｔｘ２が整流を経てから単独で外へエネルギーを出力する。
【0139】
時刻ｔ６において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオフし、磁化電流が第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１に対して充電する。
【0140】
時刻ｔ７において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１がターンオンし、変圧器Ｔｘ１が整流を経てから単独で外へエネルギーを出力する。
【0141】
時刻ｔ８において、第５のブリッジアームスイッチＱ３１がターンオフする。期間ｔ８～ｔ９で、変圧器Ｔｘ２の漏れインダクタンス残留エネルギーと磁化電流を最大限に利用して第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３で放電し、第６のブリッジアームスイッチＱ３２のターンオン時の損失を低減させる。
【0142】
時刻ｔ９において、第４のブリッジアームスイッチＱ２２がターンオフする。第６のブリッジアームスイッチＱ３２がターンオンする。ｔ９～ｔ０の間で、変圧器Ｔｘ１と変圧器Ｔｘ２とが整流を経てから共同で外へエネルギーを出力する。
【0143】
期間ｔ０～ｔ９はサイクルして繰り返される。
【0144】
このモードでは、Ｔｘ２＞Ｔｘ１＞（Ｔｘ１とＴｘ２とがともに動作する場合）であり、変圧器に出力電圧がゼロで且つ電流が存在する還流状態が存在しないため、還流損失はない。上述した実施例において、メインコントローラは、以上のように駆動信号のタイミング制御し、一定のデューティ比でターンオン／ターンオフする。
【0145】
図６を参照し、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、全統合動作モードを有し、図６は、全統合動作モードにおいて、各ブリッジアームスイッチにより受信される駆動信号のタイミング図である。以下の分析は、インダクタＬ１の最小電流がゼロより大きい状況に基づいて行われる。
【0146】
前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作する。
【0147】
前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作する。
【0148】
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整する。磁性材料の最大磁束が許容値を超えないようにして、磁気飽和の発生を防止するために、入力電圧とデューティ比との積が増大するにつれて、制御周期を減少させる。
【0149】
前記全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0150】
時刻ｔ０において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が最高点に上昇したことに応じて、第３のブリッジアームスイッチＱ２１がターンオンする。変圧器Ｔｘ２が整流を経てから単独で外へエネルギーを出力する。
【0151】
時刻ｔ１において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１がターンオフし、磁化電流が第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１に対して放電する。
【0152】
時刻ｔ２において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオンし、変圧器Ｔｘ１が整流を経てから単独で外へエネルギーを出力する。
【0153】
時刻ｔ３において、第６のブリッジアームスイッチＱ３２がターンオフする。時刻ｔ３～ｔ４では、Ｔｘ２の漏れインダクタンス残留エネルギーと磁化電流を最大限に利用して第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３に対して充電し、第５のブリッジアームスイッチＱ３１のターンオン時の損失を低減させる。第５のブリッジアームスイッチＱ３１は、時刻ｔ３～ｔ４の間のいずれかの時刻にターンオンする。
【0154】
時刻ｔ４において、第３のブリッジアームスイッチＱ２１がターンオフする。共振が開始し、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が低下し始める。
【0155】
時刻ｔ５において、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が最低点まで低下し、第４のブリッジアームスイッチＱ２２がターンオンする。変圧器Ｔｘ２が整流を経てから単独で外へエネルギーを出力する。
【0156】
時刻ｔ６において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオフし、磁化電流が第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１に対して充電する。
【0157】
時刻ｔ７において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１がターンオンし、変圧器Ｔｘ１が整流を経てから単独で外へエネルギーを出力する。
【0158】
時刻ｔ８において、第５のブリッジアームスイッチＱ３１がターンオフする。時刻ｔ８～ｔ９では、変圧器Ｔｘ２の漏れインダクタンス残留エネルギーと磁化電流を最大限に利用して第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３で放電し、第６のブリッジアームスイッチＱ３２のターンオン時の損失を低減させる。第６のブリッジアームスイッチＱ３２は、時刻ｔ８～ｔ９の間のいずれかの時刻にターンオンする。
【0159】
時刻ｔ９において、第４のブリッジアームスイッチＱ２２がターンオフして、共振が開始し、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２の電圧が上昇し始める。
【0160】
期間ｔ０～ｔ９はサイクルして繰り返される。
【0161】
このモードでは、変圧器Ｔｘ２と変圧器Ｔｘ１が交代で上記の直流電源電圧で動作し、変圧器に出力電圧がゼロで且つ電流が存在する還流状態が存在しないため、還流損失はない。上述した実施例において、メインコントローラは、以上のように駆動信号のタイミング制御し、一定のデューティ比でターンオン／ターンオフする。
【0162】
図１～図６を参照し、一実施例において、前記変圧器組立体２０はＭ－１個の変圧器Ｔｘ１～ＴｘＭ－１を含み、Ｍ－１個の変圧器には、２種類の異なる巻数比の変圧器が設けられてもよく、各前記変圧器は２つの一次側コイル接続端子を含み、
Ｎ番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、Ｎ番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ＋１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点にともに接続され、ここで、１≦Ｎ≦Ｍ－１であり、前記メインコントローラが、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体２０を、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させる過程において、
交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、Ｍ－１個の前記変圧器の一次側は順番に、前記直流電源電圧とゼロ電圧で、１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、
デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流し、
半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作し、
全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
Ｎ番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、Ｎ番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ＋１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点にともに接続され、ここで、１≦Ｎ≦Ｍ－１であり、前記メインコントローラが、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体２０を、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させる過程において、
交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、Ｍ－１個の前記変圧器の一次側は順番に、前記直流電源電圧とゼロ電圧で、１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、
デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流し、
半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作し、
全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器の一次側が順番に前記直流電源電圧で動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
【0163】
交番位相シフトフルブリッジ動作モードでは、Ｍ－１個の変圧器Ｔｘ１～ＴｘＭ－１はＭ個のブリッジアーム回路１０と組み合わされ、Ｍ－１個の変圧器Ｔｘ１～ＴｘＭ－１は、位相シフトフルブリッジ方式で順番に交代で１つ又は複数の制御周期にわたって動作する。具体的には、１つのサイクル内で、１番目の変圧器が位相シフトフルブリッジ方式で１つ又は複数の制御周期にわたって動作してから、２番目の変圧器が１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、以下同様に、Ｍ－１番目の変圧器が完了するまで、繰り返す。次のサイクルでは、１番目の変圧器がＭ－１番目の変圧器にシームレスに続いて動作して、以下同様にして、繰り返す。デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器ＴｘＭ－１はゼロ電圧方式で還流し、次の制御周期では、１番目の変圧器がＭ－１番目の変圧器にシームレスに続いて動作し始める。半統合動作モードでは、１つの制御周期内で１番目～Ｍ－１番目の変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後、Ｍ－１個の変圧器Ｔｘ１～ＴｘＭ－１が同時に動作し（１番目のブリッジアーム回路の上アームトランジスタと最後のブリッジアーム回路の下アームトランジスタのみがオンになっているか、又は１番目のブリッジアーム回路の下アームトランジスタと最後のブリッジアーム回路の上アームトランジスタのみがオンになっている）、次の制御周期では、１番目の変圧器がシームレスに続いて動作し始め、このモードでは還流損失はない。全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作し、次の制御周期では、１番目の変圧器がＭ－１番目の変圧器にシームレスに続いて動作し始め、このモードでは還流損失はない。
【0164】
図１～図６を参照し、上記の実施例において、Ｍブリッジアーキテクチャでは、Ｍが３以上であり、ＤＣ－ＤＣコンバータにはＤＣブロッキングコンデンサがさらに設けられてもよく、それぞれのＤＣブロッキングコンデンサは、磁気平衡を必要とする変圧器の一次側コイルに直列に接続され、ＤＣブロッキングコンデンサの数は変圧器の数に応じて設けられてもよい。ＤＣ－ＤＣコンバータがＭ－１個の変圧器を有する実施例において、例えばＭが３である場合、ＤＣブロッキングコンデンサは、第１のブリッジアーム回路１１のブリッジアーム中点Ｖ１と変圧器Ｔｘ１の一つの前記一次側コイル接続端子との間に設けられてもよく、第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２と変圧器Ｔｘ１のもう１つの前記一次側コイル接続端子との間に設けられてもよい。同様に、変圧器Ｔｘ２の１つの前記一次側コイル接続端子と第２のブリッジアーム回路１２のブリッジアーム中点Ｖ２との間、又は変圧器Ｔｘ２のもう１つの前記一次側コイル接続端子と第３のブリッジアーム回路１３のブリッジアーム中点Ｖ３との間にも、１つのＤＣブロッキングコンデンサが設けられてもよい。Ｍ－１個の変圧器は、ＤＣブロッキングコンデンサを介して又は介さずにＭ個のハーフブリッジに接続される。
【0165】
本願に記載のＤＣ－ＤＣコンバータは、上記の各動作モード及び各動作モードの具体的な動作方式に限定されず、例えば、本願における前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの少なくとも１つのモードを有し、
前記個別位相シフトフルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させる方式で動作し、
前記個別フルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより、前記変圧器の入力端子を切断し、
前記交番フルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、前記Ｍ－１個の変圧器のうちの１つの変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより前記変圧器の入力端子を切断し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、
前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
前記個別位相シフトフルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させる方式で動作し、
前記個別フルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより、前記変圧器の入力端子を切断し、
前記交番フルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、前記Ｍ－１個の変圧器のうちの１つの変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより前記変圧器の入力端子を切断し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、
前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている。
【0166】
本実施例において、
デュアルモード動作モード、又は半統合動作モード、又は全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
デュアルモード動作モード、又は半統合動作モード、又は全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【0167】
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整する。
【0168】
等価的なフルブリッジデューティ比の変化に伴い、任意の２つのモード間の切替は、等価的なフルブリッジデューティ比の変化のヒステリシス性を有する。ここで、
交番位相シフトフルブリッジ動作モードから半統合動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比は、半統合動作モードから交番位相シフトフルブリッジ動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比よりも大きく、
デュアルモード動作モードから半統合動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比は、半統合動作モードからデュアルモード動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比よりも大きく、
半統合動作モードから全統合動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比は、全統合動作モードから半統合動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比よりも大きい。
交番位相シフトフルブリッジ動作モードから半統合動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比は、半統合動作モードから交番位相シフトフルブリッジ動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比よりも大きく、
デュアルモード動作モードから半統合動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比は、半統合動作モードからデュアルモード動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比よりも大きく、
半統合動作モードから全統合動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比は、全統合動作モードから半統合動作モードへの切替の等価的なフルブリッジデューティ比よりも大きい。
【0169】
本願は、上記のようなＤＣ－ＤＣコンバータを含む電源装置をさらに提案する。
【0170】
このＤＣ－ＤＣコンバータの詳しい構成は上記実施例を参照し、ここでは説明を省略する。本願の電源装置では上記ＤＣ－ＤＣコンバータが使用されるので、本願の電源装置の実施例は上記ＤＣ－ＤＣコンバータの全ての実施例の全ての技術案を含み、且つ、達成する技術的効果も完全に同様なので、ここで説明を省く。
【0171】
以上に述べたことは本願の好ましい実施例に過ぎず、それによって本願の特許請求の範囲を制限するわけではない。本願の発明構想の下で、本願の明細書及び添付図面の内容を利用してなされた均等構造変換、或いは他の関連する技術分野への直接／間接的な応用は、何れも本願の特許請求の範囲に含まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＤＣ－ＤＣコンバータであって、直流電源が接続されるように構成された電源入力端子と、
給電電源を出力するように構成された電源出力端子と、
入力端子が電源入力端子に接続されたＭ個のブリッジアーム回路と、
Ｍ－１個の変圧器を含む変圧器組立体であって、前記Ｍ－１個の変圧器には少なくとも２種類の異なる巻数比の変圧器が設けられ、各前記変圧器は１つの一次側コイルと少なくとも１つの二次側コイルとを含み、前記１つの一次側コイルは２つの一次側コイル接続端子を含み、Ｎ番目の前記変圧器の１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、Ｎ番目の前記変圧器のもう１つの前記一次側コイル接続端子は、Ｎ＋１番目の前記ブリッジアーム回路のブリッジアーム中点に接続され、１≦Ｎ≦Ｍ－１である変圧器組立体と、
入力端子が変圧器組立体の二次側コイル接続端子に接続され、出力端子が前記電源出力端子に接続され、１つのインダクタが共用される整流フィルタ回路と、を含み、
前記変圧器組立体の変圧器二次側コイルは前記整流フィルタ回路による整流を経てから並列接続され、
Ｍ個の前記ブリッジアーム回路と前記変圧器組立体とは、接続された前記直流電源を、前記変圧器組立体の二次側コイルにおいて所要の電圧に変換して、前記整流フィルタ回路による整流及びフィルタリングを経てから、前記電源出力端子に出力するように構成され、Ｍ≧３である
ＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項2】
単一の変圧器の動作時の最大磁束を減少させるように、１つの制御周期内で、複数の変圧器が交代で動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項3】
隣接する２つの変圧器の両方に接続されたブリッジアーム回路のスイッチの状態を変化させることにより、前記隣接する２つの変圧器の状態を同時に変化させる請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項4】
１つの変圧器が前記直流電源電圧で動作している間、外へエネルギーを出力し、Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンする請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項5】
１つの変圧器が前記直流電源電圧で動作している間、外へエネルギーを出力し、Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンし、既に前記直流電源に接続されて動作しているもう１つの変圧器がブリッジアームスイッチの状態を維持したまま動作することにより、上述した２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作することになる請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項6】
１つの変圧器が前記直流電源電圧で動作している間、外へエネルギーを出力し、その隣接する変圧器の２つの一次側コイル接続端子がブリッジアーム回路を介して短絡され、その隣接する変圧器及び隣接する変圧器に接続された１つのブリッジアーム回路が磁化電流還流状態にあり、このブリッジアーム回路の対応するスイッチのターンオフを制御し、隣接する変圧器の磁化電流を用いて、切断された端部の寄生容量を充放電する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項7】
隣接する変圧器の磁化電流の大きさに応じて、前記ブリッジアーム回路の対応するスイッチのターンオフ時間を制御する
請求項６に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項8】
Ｍ－１個の前記変圧器のうちの巻数比の異なる隣接する２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、巻数比の大きい方の変圧器には全部又は大部分の電流が通り、
この状態を、前記巻数比の大きい方の変圧の一次側コイルに接続された１つのブリッジアーム回路が比較的小さい電流でターンオフしてターンオフ損失を減少させるように、一定時間保つ
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項9】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、デュアルモード動作モードを有し、前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流し、又は
前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項10】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、半統合動作モードを有し、前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作し、又は
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項11】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、全統合動作モードを有し、前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作し、又は、
前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項12】
前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整する請求項１１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項13】
前記全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する請求項１１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項14】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、個別位相シフトフルブリッジ動作モードを有し、前記個別位相シフトフルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させる方式で動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項15】
整流出力電圧が電源出力端子電圧より変圧器のうち、動作している前記変圧器が最も大きい巻数比を有する
請求項１４に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項16】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、近接動作モードを有し、
前記近接動作モードでは、１つの制御周期内で、電源出力端子電圧がＭ－１個の変圧器のうちのいずれか２つの変圧器の整流電圧の間にある場合、前記２つの変圧器が交代で動作し、且つ／又は、
前記近接動作モードでは、１つの制御周期内で、電源出力端子電圧がＭ－１個の変圧器のうちの全ての変圧器の整流電圧よりも小さい場合、整流電圧の最も小さい１つの変圧器が動作する
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項17】
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの少なくとも１つのモードを有し、前記個別位相シフトフルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させる方式で動作し、
前記個別フルブリッジ動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうち１つのみの変圧器が動作し、１つの制御周期において、前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより、前記変圧器の入力端子を切断し、
前記交番フルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、前記Ｍ－１個の変圧器のうちの１つの変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続され、その後、前記変圧器に接続されたブリッジアームを全てターンオフすることにより前記変圧器の入力端子を切断し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードでは、１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、前記Ｍ－１個の変圧器は順番にサイクルして動作し、
前記デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、
前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、
前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路におけるブリッジアームスイッチの被制御端子にそれぞれ接続されたメインコントローラをさらに含み、前記メインコントローラは、ＤＣ－ＤＣコンバータの動作時に、Ｍ個の前記ブリッジアーム回路における対応するブリッジアームスイッチのオン／オフを制御することにより、前記変圧器組立体を、個別位相シフトフルブリッジ動作モード、個別フルブリッジ動作モード、交番フルブリッジ動作モード、交番位相シフトフルブリッジ動作モード、デュアルモード動作モード、半統合動作モード及び全統合動作モードのうちの１つ又は複数のモードの組み合わせで動作させるように構成されている
請求項１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項18】
Ｍが３である場合、３つの前記ブリッジアーム回路は、第１のブリッジアームスイッチ、第２のブリッジアームスイッチ、第３のブリッジアームスイッチ、第４のブリッジアームスイッチ、第５のブリッジアームスイッチ及び第６のブリッジアームスイッチを含み、前記第１のブリッジアームスイッチと前記第２のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第１のブリッジアーム回路を構成し、
前記第３のブリッジアームスイッチと前記第４のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第２のブリッジアーム回路を構成し、
前記第５のブリッジアームスイッチと前記第６のブリッジアームスイッチとが直列に設けられて第３のブリッジアーム回路を構成し
前記半統合動作モード、又は前記全統合動作モードでは、前記メインコントローラは、前記第３のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第２のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、
前記メインコントローラは、前記第２のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、前記第１のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第５のブリッジアームスイッチがそれからターンオフするように制御し、
前記メインコントローラは、前記第５のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第４のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御し、前記第６のブリッジアームスイッチがまずターンオンするように制御し、前記第３のブリッジアームスイッチがそれからターンオンするように制御する
請求項１０又は請求項１１に記載のＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項19】
請求項１から１８の何れか一項に記載のＤＣ－ＤＣコンバータを含むことを特徴とする電源装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、交番位相シフトフルブリッジ動作モードを有し、前記交番位相シフトフルブリッジ動作モードにおいて、Ｍ－１個の前記変圧器の一次側は順番に、前記直流電源電圧とゼロ電圧で、１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、且つ／又は、
１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、Ｍ－１個の前記変圧器は順番にサイクルして動作する。
１つの制御周期において、そのうちの１つの前記変圧器は、まず、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、その後、対応するブリッジアームを介して前記変圧器の両端を短絡させて動作し、前記変圧器はこうして１つ又は複数の制御周期にわたって動作し、Ｍ－１個の前記変圧器は順番にサイクルして動作する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータはデュアルモード動作モードを有し、デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１番目の変圧器はゼロ電圧で還流し、
一実施形態において、デュアルモード動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータはデュアルモード動作モードを有し、デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、
一実施形態において、デュアルモード動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
一実施形態において、デュアルモード動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータはデュアルモード動作モードを有し、デュアルモード動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、最後の１つの変圧器は、対応するブリッジアームを介して前記最後の１つの変圧器の両端を短絡させて還流し、
一実施形態において、デュアルモード動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは半統合動作モードを有し、前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作した後に、Ｍ－１個の変圧器が同時に動作し、
一実施形態において、前記半統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、
一実施形態において、前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、
一実施形態において、前記半統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
一実施形態において、前記半統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、
一実施形態において、前記半統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、サイクルの後、前記Ｍ－１個の変圧器が同時に直列に動作し、
一実施形態において、前記半統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
一実施形態において、前記ＤＣ－ＤＣコンバータは全統合動作モードを有し、前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、１番目～Ｍ－１番目の前記変圧器が順番に前記直流電源電圧で動作し、
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整し、
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整し、
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整し、
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作し、
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、１つの制御周期内で、前記Ｍ－１個の変圧器は、何れか１つの変圧器から１つのサイクルを開始し、順番に、対応するブリッジアームを介して前記直流電源に接続されて動作し、
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、前記Ｍ－１個の変圧器のうちのいずれの変圧器の最大磁束も磁性体の最大許容値を超えないように、入力電圧と各変圧器のデューティ比の変化に応じて、制御周期を調整し、
一実施形態において、前記全統合動作モードでは、最後の１つの変圧器が動作するように切り替わると、最後の２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作する。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0051】
１つの変圧器が前記直流電源電圧で動作している間、外へエネルギーを出力し、Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンする。図１を参照し、一実施例において、初期状態では、Ｑ１１がオフ、Ｑ１２がオフになっており、Ｔｘ１の磁化電流はＶ１点から流出し、Ｖ２点から流入する。Ｖ１点に関連するＱ１１とＱ１２との両方がオフになっているため、Ｖ１点が切断状態となり、Ｖ１点の電圧はＴｘ１磁化電流の放電に伴って低下し続ける。Ｖ１点電圧の低下に伴い、Ｑ１２のターンオンによるスイッチング損失が減少する。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0052】
１つの変圧器が前記直流電源電圧で動作している間、外へエネルギーを出力し、Ｍ－１個の前記変圧器のうちの１つの、少なくとも一端が切断された変圧器の動作切替時に、ブリッジアーム回路のスイッチング損失が最小となるように、一次側コイル接続端子に接続された２つのブリッジアーム中点における磁化電流が流出するブリッジアーム回路の下アームトランジスタがターンオンし、ブリッジアーム中点における磁化電流が流入するブリッジアーム回路の上アームトランジスタがターンオンし、既に前記直流電源に接続されて動作しているもう１つの変圧器がブリッジアームスイッチの状態を維持したまま動作することにより、上述した２つの変圧器が同時に前記直流電源に接続されて動作することになる。図１を参照し、一実施例において、初期状態では、Ｑ１１がオフ、Ｑ１２がオフ、Ｑ２１がオン、Ｑ２２がオフ、Ｑ３１がオフ、Ｑ３２がオンになっており、Ｔｘ２は前記直流電源に接続されて動作する。Ｔｘ１の磁化電流は、Ｖ１点から流出し、Ｖ２点から流入する。Ｖ１点に関連するＱ１１とＱ１２との両方がオフになっているため、Ｖ１点が切断状態となり、Ｖ１点の電圧はＴｘ１磁化電流の放電に伴って低下し続ける。Ｖ１点電圧の低下に伴い、Ｑ１２のターンオンによるスイッチング損失が減少する。Ｑ１２がターンオンした後に、変圧器Ｔｘ１及びＴｘ２は同時に動作する。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0135】
時刻ｔ２において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオンし、この場合、変圧器Ｔｘ１が整流を経てから外へエネルギーをＴｘ
２
に応じて出力し始める。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0140】
時刻ｔ７において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１がターンオンし、変圧器Ｔｘ１が整流を経てから外へエネルギーをＴｘ
２
に応じて出力し始める。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0144】
このモードでは、Ｔｘ２＞Ｔｘ１＞（Ｔｘ１とＴｘ２とがともに動作する場合）であり、変圧器に出力電圧がゼロで且つ出力電流が存在する還流状態が存在しないため、還流損失はない。上述した実施例において、メインコントローラは、以上のように駆動信号のタイミング制御し、一定のデューティ比でターンオン／ターンオフする。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0152】
時刻ｔ２において、第２のブリッジアームスイッチＱ１２がターンオンし、変圧器Ｔｘ１が整流を経てから外へエネルギーをＴｘ
２
に応じて出力し始める。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0157】
時刻ｔ７において、第１のブリッジアームスイッチＱ１１がターンオンし、変圧器Ｔｘ１が整流を経てから外へエネルギーをＴｘ
２
に応じて出力し始める。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0161】
このモードでは、変圧器Ｔｘ２と変圧器Ｔｘ１が交代で上記の直流電源電圧で動作し、変圧器に出力電圧がゼロで且つ出力電流が存在する還流状態が存在しないため、還流損失はない。上述した実施例において、メインコントローラは、以上のように駆動信号のタイミング制御し、一定のデューティ比でターンオン／ターンオフする。
【国際調査報告】