DE10345651A1 - Gleichstromwandler - Google Patents

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DE10345651A1
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Tomomichi Kariya Mizoguchi
Koji Nishio Kawasaki
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Abstract

Es wird ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler vom Hilfsresonanztyp geschaffen, der kompakt, kostengünstig und hocheffizient ist. Bei einem nach unten konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15, der zwei Hauptschalter 1 und 2 aufweist, die zwischen Eingangsanschlüssen 11 und 12 geschaltet sind, und einen Glättungsreaktor Lo aufweist, der zwischen einem Verbindungspunkt M der Hauptschalter 1 und 2 und einem Ausgangsanschluß 14 geschaltet ist, ist ein Hilfsresonanzkreis 10, in welchem ein Resonanzreaktor Lr und ein Hilfsschalter 3 in Reihe geschaltet sind, zwischen dem Verbindungspunkt M und dem Ausgangsanschluß 14 vorgesehen, und darüber hinaus sind Kondensatoren C1 und C2 zur Herstellung einer Resonanz parallel zu dem Hauptschalter 1 bzw. 2 geschaltet. Der Hilfsschalter 3 wird eingeschaltet, wenn der Hauptschalter 2 ausgeschaltet ist oder ausgeschaltet wird und der Hauptschalter 1 eingeschaltet ist oder eingeschaltet wird, und es wird elektrische Energie von dem Ausgangsanschluß 14 dem Resonanzreaktor Lr zugeführt, wobei dann der Hauptschalter 1 eingeschaltet wird, wenn eine Spannung Vds an dem Hauptschalter 1 auf Null abfällt, entsprechend der Resonanz von Lr und C1 und C2.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Um die Größe zu reduzieren und um den Wirkungsgrad eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers zu verbessern, der eine Gleichstromspannung generiert und ausgibt, und zwar anhand einer Eingangsgleichspannung, deren Spannungswert verschieden ist von der Eingangsspannung, ist es wirksam die Schaltverluste von Schaltelementen zu reduzieren, und zwar durch Verwendung einer Soft-Schalttechnik, um die Treiberfrequenz entsprechend zu erhöhen und um die Größe der Teile, wie beispielsweise die Größe eines Glättungsreaktors zu reduzieren.
  • Ein Hilfsresonanzumrichter, das heißt, ein Umrichter, der die Soft-Schalttechnik verwendet, ist weit verbreitet bekannt. Bei solch einem Umrichter wird beispielsweise der Nullspannungsschaltvorgang, das heißt der Schaltvorgang eines Schaltelements in einem Zustand, in welchem die an Schaltelement anzulegende Spannung auf Null gehalten wird, dadurch erreicht, indem eine Teilresonanz eines Hilfsresonanzkreises verwendet wird (siehe Patentdokument 1 als Beispiel).
  • Ein Beispiel einer Konfiguration, bei der die Technik gemäß dem zuvor genannten Patentdokument 1 bei einem Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzer angewendet wird, ist in 14 gezeigt. Ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 101 in 14 ist ein nach unten konvertierender Gleichstrom/Gleichstrom-Umrichtertyp, bei dem eine Ausgangsspannung Vout kleiner ist als eine Eingangsspannung Vin.
  • Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 101, der in 14 gezeigt ist, umfaßt zwei Eingangsanschlüsse 11 und 12, an die eine Gleichstromversorgung angeschlossen wird, die aus einer Ausgangsstromquelle der Eingangsspannung Vin besteht, und es sind dabei zwei Hauptschalter 1 und 2 in Reihe zwischen die Eingangsanschlüsse 11 und 12 geschaltet, ferner sind Kondensatoren C1 und C2 parallel jeweils zu den Hauptschaltern 1 und 2 geschaltet, und ein Glättungsreaktor Lo besitzt ein Ende, welches mit einem Verbindungspunkt M der Hauptschalter 1 und 2 verbunden ist, und mit einem Ausgangsanschluß 14, der mit dem anderen Ende des Glättungsreaktors Lo verbunden ist, wobei ein Ausgangsanschluß 13 gemeinsam an den Eingangsanschluß 12 angeschlossen ist und ein Ausgangsfilterkondensator Cout, der zwischen die Ausgangsanschlüsse 13 und 14 geschaltet ist, vorgesehen ist, und Schwankungen in der Ausgangsspannung Vout unterdrückt, die zwischen den Ausgangsanschlüssen 13 und 14 erzeugt werden. Zusätzlich zu der weit bekannten Konfiguration, die zuvor beschrieben wurde, umfaßt der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 101 ferner zwei Mittelpotentialgenerierungskondensatoren (Neutralpunktspannungs-Klemmkondensator) Ca und Cb, die zwischen die Eingangsanschlüsse 11 und 12 in Reihe geschaltet sind, und einen Resonanzreaktor Lr, eine Diode Dr und einen Schalter Sr, die in dieser Reihenfolge in Reihe zwischen einen Verbindungspunkt N der Kondensatoren Ca und Cb und dem Verbindungspunkt M der Hauptschalter 1 und 2 geschaltet sind.
  • Bei dieser Konfiguration bestehen die Hauptschalter 1 und 2 je aus Transistoren (N-Kanal-MOSFET) S1 und S2 und aus parasitären Dioden D1 und D2, die zwischen dem Drainanschluß und dem Sourceanschluß der Transistoren S1 und S2 jeweils vorhanden sind, wobei ein Einschalten/Ausschalten von jedem Transistor S1 und S2 bewirkt wird, entsprechend dem Einschalten/Ausschalten der Hauptschalter 1 und 2. Auf der anderen Seite spielt in Verbindung mit den Eingangsanschlüssen 11 und 12 der Eingangsanschluß 11 die Rolle eines Plus-Anschlusses an der Eingangsseite, und der Eingangsanschluß 12 spielt die Rolle des Minus-Anschlusses auf der Eingangsseite. In ähnlicher Weise spielen in Verbindung mit den Ausgangsanschlüssen 13 und 14 der Ausgangsanschluß 13 die Rolle des Minus-Anschlusses auf der Ausgangsseite und der Ausgangsanschluß 14 spielt die Rolle des Plus-Anschlusses auf der Ausgangsseite.
  • Grundsätzlich wird bei diesem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 101 eine Zeitperiode (Todzeit) vorgesehen, während welcher beide Transistoren S1 und S2 ausgeschaltet gehalten werden und wobei zwei Transistoren abwechselnd eingeschaltet/ausgeschaltet werden und zum gleichen Zeitpunkt, wenn der Transistor S1 eingeschaltet ist, die elektrische Energie von der Gleichstrom-Stromversorgung auf der Eingangsseite in dem Glättungsreaktor Lo gespeichert wird, und, wenn der Transistor S2 eingeschaltet wird, die elektrische Energie, die in dem Glättungsreaktor Lo gespeichert ist, zu einer Last hin entladen wird, die über die Ausgangsanschlüsse 13 und 14 geschaltet ist.
  • Wenn bei diesem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 101 beispielsweise der Transistor S2 ausgeschaltet wird und der Transistor S1 eingeschaltet wird (während der Periode der Kommutation von S2 auf S1), wird der Schalter Sr für eine festgelegte Zeitdauer eingeschaltet gehalten, es wird die elektrische Energie von dem oben erwähnten Verbindungspunkt N des Resonanzreaktors Lr aus zugeführt und die darin gespeicherte elektrische Energie wird für eine Resonanzoperation der Kondensatoren C1 und C2 und des Resonanzreaktors Lr verwendet. Nachdem die Kondensatoren C1 und C2 entladen wurden und durch die Resonanzoperation geladen wurden, und zwar zwischen sich selbst und dem Resonanzreaktor Lr, und wenn es den Anschein hat, daß die Spannung zwischen dem Drainanschluß und dem Sourceanschluß des Transistors S1 auf Null abfüllt, wird der Transistor S1 eingeschaltet und es kann dann auf diese Weise die Nullspannungseinschaltung des Transistors S1 realisiert werden.
  • Gemäß dem Soft-Schaltvorgang solch eines Hilfsresonanztyps (Teilresonanztyp, der eine Hilfsresonanzschaltung verwendet) ist es nicht erforderlich, die entgegenstehende Spannung von jedem Element anzuheben, da die Resonanzspannung die Eingangs-/Ausgangsspannung nicht überschreitet. Darüber hinaus ergibt sich ein Vorteil dahingehend, daß die PWM-(Impulsweitenmodulation)-Steuerung, bei welcher die Treiberperiode für jeden Transistor S1 und S2 konstant gehalten wird, ausgeführt werden kann und gleichzeitig die Konstruktion eines Störsignalfilters einfach wird. Mit anderen Worten ist es im Falle der Vollresonanz anstelle einer Teilresonanz erforderlich, die Aus-Zeit der Transistoren S1 und S2 auf einen konstanten Wert einzustellen und auch die Treiberperiode selbst zu ändern, um das Tastverhältnis zu ändern, so daß dadurch die Konstruktion eines optimalen Störsignalfilters kompliziert wird, wobei jedoch die Teilresonanz solch ein Problem vermeidet.
  • Patentdokument 1
  • Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 8-340676
  • Bei der in 14 gezeigten Konfiguration ist es jedoch erforderlich, ein mittleres Potential neu zu erzeugen (Neutralpunktspannung), welches eine Rolle als Referenz der Resonanzspannung und der Resonanzstromquelle spielt, so daß dabei zwei ein mittleres Potential erzeugende Kondensatoren Ca und Cb auf der Eingangsseite erforderlich sind, mit dem Ergebnis einer Erhöhung der Größe und der Kosten der Schaltung.
  • Um darüber hinaus in sicherer Weise das mittlere Potential zu stabilisieren, ist es erforderlich, zusätzlich zwei Abgleichwiderstände Ra und Rb parallel zu dem Kondensator Ca bzw. Cb vorzusehen, so daß der Leistungswirkungsgrad abgesenkt wird, und zwar auf Grund des Verlustes an den Widerständen Ra und Rb.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hilfsresonanztyp-Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler zu schaffen, der kompakt und kostengünstig ausgeführt werden kann und hocheffizient ist.
  • Ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß einem ersten Aspekt zum Lösen der oben genannten Aufgabe enthält zwei Hauptschalter, die in Reihe geschaltet sind und die abwechselnd ein-/ausgeschaltet werden und gleichzeitig, wenn ein erster Hauptschalter, der einer von zwei Hauptschaltern ist, eingeschaltet wird, die elektrische Energie von einer Gleichstrom-Stromversorgungsquelle, die an den Anschluß auf der Eingangsseite angeschlossen ist, in einem Glättungsreaktor gespeichert wird, und wobei dann, wenn ein zweiter Hauptschalter, welcher der andere der zwei Hauptschalter ist, eingeschaltet wird, die in dem Glättungsreaktor gespeicherte elektrische Energie zu einer Last hin entladen wird, die an den Anschluß an der Ausgangsseite angeschaltet ist, wie dies bei einem normalen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler der Fall ist.
  • Darüber hinaus ist der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß dem ersten Aspekt dadurch gekennzeichnet, daß er eine Hilfsresonanzschaltung enthält, in der ein Resonanzreaktor und eine Hilfsschalter in Reihe geschaltet sind und gleichzeitig eine kapazitive Komponente parallel zu beiden Hauptschaltern oder zu einem von diesen geschaltet enthält und speziell dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Hilfsschalter eingeschaltet ist, die von dem Anschluß auf der Ausgangsseite zu dem Resonanzreaktor zugeführte elektrische Energie und die darin gespeicherte elektrische Energie dazu verwendet wird, um eine Resonanzoperation der kapazitiven Komponente und des Resonanzreaktors (Selbstinduktionsspule) verwendet wird.
  • Gemäß dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler des ersten Aspektes kann der Bedarf nach Teilen, wie beispielsweise den ein mittleres Potential erzeugenden Kondensatoren und Widerständen, vermieden werden, da der Resonanzstrom zu dem Resonanzreaktor bzw. Resonanzselbstinduktionsspule von der Außenseite her zugeführt wird, anstatt von der Innenseite wie beim Stand der Technik, so daß es dadurch möglich wird, die Größe und die Kosten der Schaltung zu reduzieren. Mit anderen Worten ergibt sich dies, da das Potential auf der Ausgangsseite (Ausgangsspannung des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers) so gesteuert wird, daß dieses konstant ist, und zwar durch die Ursprungsfunktion des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, und es daher möglich wird, das Bezugspotential der Resonanzspannung konstant zu halten, ohne dabei irgendwelche zusätzlichen speziellen Teile vorsehen zu müssen.
  • Darüber hinaus kann der Bedarf nach einem ein mittleres Potential stabilisierenden Widerstand (Abgleichwiderstand) vermieden werden und der Energieverlust an dem Widerstand kann vermieden werden und daher kann ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden.
  • Ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß einem zweiten Aspekt ist derart konfiguriert, daß ein Ausgangsfilterkondensator an den Anschluß auf der Ausgangsseite angeschaltet ist, um Schwankungen in der Ausgangsspannung und der elektrischen Energie zu unterdrücken, die von dem Anschluß auf der Ausgangsseite zu dem Resonanzreaktor zugeführt wird, wenn der Hilfsschalter eingeschaltet wird, und die von dem Ausgangsfilterkondensator in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler des ersten Aspektes zugeführt wird.
  • Gemäß dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler des zweiten Aspektes wird es möglich, in sicherer Weise elektrische Energie dem Resonanzreaktor selbst dann zuzuführen, wenn die Last, die an den Anschluß auf der Ausgangsseite anzuschließen ist, nicht aus einer kapazitiven Last besteht (Last, die eine elektrostatische Kapazität besitzt). Umgekehrt ausgedrückt ist es möglich, dem Bedarf nach einem Ausgangsfilterkondensator zu begegnen, wenn eine Last eine ausreichend große elektrostatische Kapazität besitzt.
  • Bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist es zum Erzielen eines Nullspannungsschaltvorganges des ersten Hauptschalters erforderlich, eine Todzeit vorzusehen, während welcher sowohl der erste als auch der zweite Hauptschalter ausgeschaltet gehalten werden und gleichzeitig den Hilfsschalter zu steuern, so daß dieser wenigstens während der Periode vom Ausschalten des zweiten Hauptschalters bis zum Einschalten des ersten Hauptschalters eingeschaltet gehalten wird, wie dies bei einem dritten Aspekt beschrieben ist.
  • Speziell bei der Beschreibung eines vierten Aspektes wird durch Einschalten des Hilfsschalters in der Periode, während welcher der zweite Hauptschalter eingeschaltet ist, und zur gleichen Zeit durch Ausschalten des Hilfsschalters in der Periode, während welcher der erste Hauptschalter eingeschaltet ist, und ferner, wenn die Richtung, in welcher ein Strom durch den zweiten Hauptschalter fließt, wenn lediglich der zweite Hauptschalter eingeschaltet ist und angenommen wird, daß dieser in positiver Richtung fließt, durch das Ausschalten des zweiten Hauptschalters, wenn der Strom, der durch den zweiten Hauptschalter fließt, auf Null abfällt oder negativ wird, und zwar in der Periode, während welcher der zweite Hauptschalter und der Hilfsschalter zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, möglich, die Resonanzspannung des Resonanzreaktors zu erhöhen, und es können die kapazitive Komponente und der Nullspannungsschaltvorgang des ersten Hauptschalters ohne Fehler oder Ausfall erreicht werden, selbst wenn der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler ein abwärts konvertierender Typ ist, bei dem die Ausgangsspannung Vout gleich ist mit oder niedriger ist als die Hälfte der Eingangsspannung Vin, wie dies bei einem achten Aspekt beschrieben wird, oder von einem aufwärts konvertierenden Typ ist, bei dem die Ausgangsspannung Vout gleich ist mit oder niedriger ist als das Zweifache der Eingangsspannung Vin, wie dies bei einem neunten Aspekt beschrieben wird, oder einem Umkehrtyp besteht, bei dem der Absolutwert der Ausgangsspannung Vout gleich ist mit oder niedriger ist als der Absolutwert der Eingangsspannung Vin, wie dies bei einem zehnten Aspekt beschrieben wird.
  • Um das Nullspannungseinschaltschalten des ersten Hauptschalters in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler des vierten Aspektes zu erreichen, ist es erforderlich, der Prozedur zu folgen, die bei einem fünften Aspekt beschrieben wird. Mit anderen Worten, wenn die Richtung, in welcher ein Strom durch den ersten Hauptschalter fließt, wenn lediglich der ersten Hauptschalter eingeschaltet ist, und angenommen wird, daß dieser in der positiven Richtung fließt, sollte der erste Hauptschalter eingeschaltet werden, wenn der Strom, der durch den ersten Hauptschalter fließt, negativ wird oder auf Null fällt.
  • Als nächstes ist ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß einem sechsten Aspekt dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine Glättungsreaktorstrommeßeinrichtung enthält, um einen Strom iL zu messen, der durch einen Glättungsreaktor bzw. Selbstin duktionsspule fließt, und um den zweiten Schalter auszuschalten, wenn eine Zeitperiode T1, während welcher der zweite Hauptschalter und der Hilfsschalter zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, die Bedingung des Ausdruckes 1 erfüllt, der bei dem sechsten Aspekt bei einem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler des vierten oder fünften Aspektes beschrieben ist.
  • Gemäß diesem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler ist es möglich, die Periode aktive zu optimieren, während welcher der zweite Hauptschalter und der Hilfsschalter zur gleichen Zeit eingeschaltet gehalten werden, und zwar in Einklang mit dem aktuellen Glättungsreaktorstrom (mit anderen Worten einem Laststrom) iL und es wird als ein Ergebnis davon möglich zu verhindern, daß ein Energieverlust in der Hilfsresonanzschaltung auftritt bzw. Energie in dieser vergeudet wird.
  • Als nächstes ist ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der gemäß einem siebten Aspekt beschrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine Glättungsreaktor-Strommeßeinrichtung enthält, um den Strom iL zu messen, der durch den Glättungsreaktor fließt, und eine Resonanzreaktor-Strommeßeinrichtung enthält, um einen Strom ir zu messen, der durch einen Resonanzreaktor bzw. Selbstinduktionsspule fließt, und wobei der zweite Hauptschalter ausgeschaltet wird, wenn der Resonanzreaktorstrom ir die Bedingung gemäß dem Ausdruck 2 erfüllt, der in Verbindung mit dem siebten Aspekt beschrieben wird, und zwar in der Periode, während welcher der zweite Hauptschalter und der Hilfsschalter zur gleichen Zeit eingeschaltet gehalten werden, und zwar in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler des vierten oder fünften Aspektes.
  • Gemäß diesem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler ist es möglich, die Periode zu optimieren, während welcher der zweite Hauptschalter und der Hilfsschalter zur gleichen Zeit eingeschaltet gehalten werden, und zwar in Einklang mit dem aktuellen Glättungsreaktorstrom iL und dem Resonanzreaktorstrom ir in noch präziserer Form als im Fall des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers des sechsten Aspektes.
  • Wenn auf der anderen Seite der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß irgendeinem der ersten bis achten Aspekte aus einem abwärts konvertierenden Typ besteht (ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, bei dem die Ausgangsspannung kleiner ist als die Eingangsspannung), wird es durch Anschließen eines Eingangsfilterkondensators zwischen dem Plus-Anschluß auf der Eingangsseite (einem der Eingangsanschlüsse, dessen Potential höher liegt als bei dem anderen) und dem Plus-Anschluß des Ausgangsfilterkondensators in dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, wie dies in einem elften Aspekt beschrieben wird, möglich, die entgegen stehende Spannung des Eingangsfilterkondensators abzusenken und auch die Größe des Eingangsfilterkondensators zu reduzieren, da der Eingangsfilterkondensator und der Ausgangsfilterkondensator in Reihe geschaltet sind und der Ausgangsfilterkondensator die Rolle auch von dem Eingangsfilterkondensator spielt bzw. übernimmt.
  • Darüber hinaus, wenn der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß irgendeinem der ersten bis siebten Aspekte oder gemäß dem neuen Aspekt aus einem aufwärts konvertierenden Typ besteht (ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, bei dem die Ausgangsspannung größer ist als die Eingangsspannung), wird es durch Anschließen eines Ausgangsfilterkondensators zwischen dem Plus-Anschluß auf der Ausgangsseite (einem der Ausgangsanschlüsse, dessen Potential höher liegt als von dem anderen) und dem Plus-Anschluß des Eingangsfilterkondensators bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, wie dieser bei einem zwölften Aspekt beschrieben wird, möglich, die entgegenstehende Spannung des Ausgangsfilterkondensators abzusenken und auch die Größe des Ausgangsfilterkondensators zu reduzieren, da der Ausgangsfilterkondensator und der Eingangsfilterkondensator in Reihe geschaltet sind, und der Eingangsfilterkondensator die Rolle des Ausgangsfilterkondensators ebenfalls übernimmt.
  • Als nächstes wird ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß einem dreizehnten Aspekt beschrieben und dieser ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler von irgendeinem der ersten bis zwölften Aspekte aus einem Zwei-Richtungs-Schaltung besteht, der die Möglichkeit bietet, daß ein Strom in zwei Richtungen fließen kann, und dadurch, daß der vorliegende Gleich strom/Gleichstrom-Wandler aus einem Zwei-Richtungs-Typ besteht, bei dem es möglich ist, die Eingangsseite und die Ausgangsseite umzukehren, indem einer der zwei Hauptschalter umgekehrt wird, der als der erste Hauptschalter funktionieren soll, und wobei der andere Hauptschalter dann als zweiter Hauptschalter funktioniert.
  • Gemäß diesem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler ist es möglich, einen Soft-Schaltvorgang unter Verwendung einer Teilresonanz des Hilfsresonanzkreises zu erreichen, und zwar wenn eine der Eingangs-/Ausgangsrichtungen gewählt wird.
  • Als nächstes wird ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß einem vierzehnten Aspekt beschrieben, bei dem der Hilfsschalter in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler von einem der ersten bis zwölften Aspekte aus zwei Ein-Richtungs-Schaltern besteht, welche die Fähigkeit bieten, zuzulassen, daß Ströme lediglich in Richtungen fließen, die einander jeweils entgegengesetzt verlaufen, und zwar zur gleichen Zeit durch Einschalten von einem der zwei Ein-Richtungs-Schalter, wobei dann ein Strom lediglich in der Richtung fließt, die durch den eingeschalteten Ein-Richtungs-Schalter spezifiziert wird. Darüber hinaus besteht der vorliegende Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler aus einem Zwei-Richtungs-Typ, bei dem es möglich ist, die Eingangsseite und die Ausgangsseite umzukehren, indem einer der zwei Hauptschalter umgekehrt wird, der dann als erster Hauptschalter funktionieren soll, und wobei der andere Hauptschalter als zweiter Hauptschalter funktioniert, und wobei zur gleichen Zeit nur einer der zwei Ein-Richtungs-Schalter in Betrieb gesetzt wird entsprechend der Eingangs-/Ausgangsrichtung.
  • Wie bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler des dreizehnten Aspektes ist es selbst bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler des vierzehnten Aspektes möglich, einen Soft-Schaltvorgang zu erreichen, und zwar unter Verwendung einer Teilresonanz der Hilfsresonanzschaltung, ungeachtet der Eingangs-/Ausgangsrichtung.
  • Als nächstes wird ein Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler gemäß einem fünfzehnten Aspekt beschrieben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der zweite Hauptschalter eingeschaltet wird, wenn eine Zeitperiode T2, welche die Bedingung des Ausdruckes 3, der bei dem fünfzehnten Aspekt beschrieben ist, verstrichen ist, nachdem der erste Hauptschalter in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler des ersten bis vierzehnten Aspektes ausgeschaltet worden ist.
  • Gemäß diesem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler ist es möglich, einen Nullspannungseinschaltschaltvorgang des zweiten Hauptschalters ohne Fehler oder Ausfall zu erreichen.
  • Bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler von irgendeinem der ersten bis fünfzehnten Aspekte ist es auch möglich, eine kapazitive Komponente parallel zu der Hilfsresonanzschaltung vorzusehen, anstatt der kapazitiven Komponente parallel zum Hauptschalter, wie dies bei einem sechzehnten Aspekt beschrieben ist.
  • Darüber hinaus ist es bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler von irgendeinem der ersten bis dritten Aspekte möglich, den zweiten Hauptschalter aus lediglich passiven Schaltern zusammenzusetzen, wie beispielsweise einer Schwungraddiode (flywheel diode), wie dies bei einem siebzehnten Aspekt beschrieben ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines nach unten konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers gemäß einer ersten Ausführungsform wiedergibt;
  • 2 ist ein Zeitplan, der den Betrieb des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers in 1 veranschaulicht;
  • 3(a) bis 3(d) sind Diagramme 1, welche den Betrieb des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers in 1 veranschaulichen;
  • 4(b) bis 4(f) sind Diagramme 2, die den Betrieb des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers in 1 veranschaulichen;
  • 5 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers vom Umkehrtyp wiedergibt, der eine Abwandlung des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers von 1 ist;
  • 6 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines nach oben konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers zeigt, der aus einer Abwandlung des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers von 1 besteht;
  • 7 ist ein Zeitplan, der ein allgemeines Schaltmuster eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers zeigt, und zwar unter Verwendung einer normalen Hilfsresonanzschaltung;
  • 8 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers veranschaulicht, der aus dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach 1 besteht, und zwar abgewandelt in einen Zwei-Richtungs-Typ unter den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 9 zeigt eine Schaltungsanordnung, welche die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers zeigt, der aus dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach 5 besteht, und zwar abgewandelt in einen Zwei-Richtungs-Typ, unter den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern gemäß der zweiten Ausführungsform;
  • 10 ist eine Schaltungsanordnung, welche die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers gemäß einer dritten Ausführungsform wiedergibt;
  • 11 ist eine Schaltungsanordnung, welche die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
  • 12 ist eine Schaltungsanordnung, welche die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers darstellt, entsprechend einer fünften Ausführungsform;
  • 13 ist eine Schaltungsanordnung, welche die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt; und
  • 14 ist eine Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es werden im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnungen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach den Ausführungsformen beschrieben, bei denen die vorliegende Erfindung angewendet wurde.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 gemäß der ersten Ausführungsform wiedergibt.
  • Wie in 1 gezeigt ist, besteht der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 gemäß der ersten Ausführungsform aus einem nach unten konvertierenden Typ eines Gleich strom/Gleichstrom-Wandlers ähnlich dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 101, der in 14 gezeigt ist, sich jedoch von dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 101 nach 14 hinsichtlich der folgenden Punkte (1-1) und (1-2) unterscheidet, die im folgenden beschrieben werden. In 1 sind gleiche Teile wie diejenigen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 101 in 14 mit den gleichen Symbolen markiert, so daß daher hier keine detaillierte Beschreibung erfolgt.
  • (1-1): Es sind zwei mittelpotential-erzeugende Kondensatoren Ca und Cb und die Widerstände Ra und Rb zwischen den Eingangsanschlüssen 11 und 12 nicht vorgesehen und stattdessen ist ein Eingangsfilterkondensator Cin angeschlossen.
  • Der Eingangsfilterkondensator Cin ist dafür erforderlich, um hochfrequente Störsignale (sogenannte Spannungsstöße) von dem Anschluß 11 zu absorbieren, dieser kann jedoch dann, wenn die entgegenstehende Spannung der Elemente, wie der Hauptschalter 1 und 2, ausreichend hoch ist, auch eliminiert werden.
  • (1-2): Es sind eine Hilfsresonanzschaltung 10, in der der Resonanzreaktor Lr und ein Hilfsschalter 3 in Reihe geschaltet sind, zwischen dem Verbindungspunkt M der Hauptschalter 1 und 2 und dem Ausgangsanschluß 14 vorgesehen. Der Hilfsschalter 3 shuntet einen Strom, der in beiden Richtungen fließt, wenn dieser ausgeschaltet ist und wenn dieser eingeschaltet ist, und funktioniert als ein Ein-Richtungs-Schalter, der es ermöglicht, daß nur ein Strom in der Richtung von dem Ausgangsanschluß 14 zu dem Verbindungspunkt M fließt, und der aus einem Transistor (N-Kanal-MOSFET) S3 und einer parasitären Diode D3 desselben bei der vorliegenden Ausführungsform besteht. Auf Grund dieser Konfiguration entspricht das Einschalten/Ausschalten des Transistors S3 dem Einschalten/Ausschalten des Hilfsschalters 3 bei der vorliegenden Ausführungsform.
  • Bei diesem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 sind auch die Kondensatoren C1 und C2 parallel zu den Hauptschaltern 1 und 2 jeweils geschaltet (Transistoren S1 und S2), es ist jedoch möglich, schwebende oder schwimmende Kapazitäten der Transi storen S1 und S2 anstatt der Kondensatoren C1 und C2 zu verwenden, um eine Resonanz zu erzielen, um die Zahl der Teile dadurch zu reduzieren. Es ist auch möglich, zusätzlich einen neuen Kondensator vorzusehen, um die Resonanzfrequenz präzise einzustellen. Obwohl darüber hinaus die Kondensatoren C1 und C2 mit beiden Hauptschaltern 1 und 2 bei der vorliegenden Ausführungsform verbunden sind, da diese Kondensatoren die Rolle von Schwingungsdämpfern zum Unterdrücken von Störsignalen spielen, ist es möglich, diese lediglich mit einem der Schalter 1 und 2 zu verbinden, wenn keine Störsignalprobleme vorhanden sind. Die Kapazitäten der Kondensatoren C1 und C2 können untereinander gleich sein oder auch voneinander verschieden sein. Auf der anderen Seite ist es möglich, unterschiedliche Arten von Schalterelementen, wie beispielsweise IGBTs und Bipolartransistoren, für die Transistoren S1 bis S3 zu verwenden, so daß hier keine Beschränkung auf die MOSFETs vorliegt.
  • Die Betriebsweisen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 mit der oben erläuterten Konfiguration werden nun weiter unten unter Hinweis auf die 2 bis 4 beschrieben.
  • 2 zeigt die Zeitsteuerung, mit der eine Steuerschaltung (nicht gezeigt), die aus einem Mikrocomputer oder ähnlichem als Hauptteil besteht, die Transistoren S1, S2 und S3 jeweils ein-/ausschaltet, und wobei der Strom oder die Spannung in jedem Hauptelement in 1 gezeigt ist.
  • Die 3(a) bis 3(d) und die 4(d) bis 4(f) sind Diagramme, die den Strompfad in jeder Periode der Zeit 3a bis f in 2 darstellen, wobei jedoch Elemente, durch die kein Strom fließt, in den 3(a) bis 3(d) und in den 4(d) bis 4(f) nicht gezeigt sind. Die Ströme, die in den jeweiligen Filterkondensator Cin und Cout jeweils geglättet wurden, fließen durch eine Gleichstrom-Stromversorgung (eingangsseitige Gleichstrom-Stromversorgung), die zwischen die Eingangsanschlüsse 11 und 12 angeschlossen ist, und durch eine elektrische Last, die über die Ausgangsanschlüsse 13 und 14 geschaltet ist, sie sind hier jedoch zur Vereinfachung der Beschreibung nicht gezeigt. Es sei angenommen, daß die Eingangsspannung Vin über den Eingangsanschlüssen 11 und 12 und die Ausgangsspannung Vout über den Ausgangsanschlüssen 13 und 14 jeweils konstante Werte aufweist.
  • In 2 bis 4(f) und in der folgenden Beschreibung bezeichnet jeder Ausdruck (der Ausdruck 4 bis hin zum Ausdruck 12) "iL" einen Strom (Glättungsreaktorstrom), der durch den Glättungsreaktor Lo fließt, "ir" bezeichnet einen Strom (Resonanzreaktorstrom), der durch den Resonanzreaktor Lr und den Hilfsschalter 3 fließt, "i1" bezeichnet einen Strom, der durch den Hauptschalter 1 fließt, "i2" bezeichnet einen Strom, der durch den Hauptschalter 2 fließt, "iC1" ist ein Strom, der durch den Kondensator C1 fließt, und "iC2" ist ein Strom, der durch den Kondensator C2 fließt. Die Richtung, in der diese Ströme iL, ir, i1, i2, iC1 und iC2 fließen, sei angenommenermaßen die positive Richtung, wenn diese in der Richtung fließen, die durch einen Pfeil in 1 angegeben ist.
  • Auf der anderen Seite bezeichnet jeder Ausdruck (der Ausdruck 4 bis hin zum Ausdruck 12) weiter unten entsprechend "Lr" die Induktivität des Resonanzreaktors Lr, "C1" ist die elektrostatische Kapazität des Kondensators C1 und "C2" ist die elektrostatische Kapazität des Kondensators C2. Zusätzlich bedeutet in jedem weiter unten angegebenen Ausdruck und auch in der folgenden Beschreibung "V1" eine Spannung, die an den Glättungsreaktor Lo anzulegen ist, wenn der Transistor S1 eingeschaltet ist, und "V2" bedeutet eine Spannung, die an den Glättungsreaktor Lo anzulegen ist, wenn der Transistor S2 eingeschaltet ist. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler bei der ersten Ausführungsform ist ein nach unten konvertierender Typ, wobei gilt "V1 = Vin – Vout" und "V2 = Vout".
  • Wie in 2 gezeigt ist, werden bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 gemäß der ersten Ausführungsform der Transistor S1 und der Transistor S2 abwechselnd eingeschaltet/ausgeschaltet und, wenn die Einschaltzustände und die Ausschaltzustände der Transistoren S1 und S2 umgeschaltet werden (während der Periode der Kommutierung), wird eine Todzeit vorgesehen, während welcher beide Transistoren S1 und S2 ausgeschaltet sind, das heißt nachdem der Transistor S2 ausgeschaltet wurde und der Transistor S1 eingeschaltet wurde und nachdem der Transistor S1 ausgeschaltet wurde und der Transistor S2 eingeschaltet wurde. In der Periode, während welcher der Transistor S2 eingeschaltet ist, wird der Transistor S3 des Hilfsschalters 3 eingeschaltet, und der Transistor S3 wird in der Periode ausgeschaltet, während welcher der Transistor S1 eingeschaltet ist und eingeschaltete gehalten wird.
  • Unmittelbar vor dem Zeitpunkt t10 in 2, wenn der Transistor S3 eingeschaltet wird (um dies präzise zum Ausdruck zu bringen, in der Periode a von dem Einschalten des Transistors S2 zu dem Einschalten des Transistors S3), ist lediglich der Transistor S2 unter den Transistoren S1 bis S3 eingeschaltet, wie dies in 3(a) gezeigt ist, und es fließt daher lediglich der Rücklaufstrom iL des Glättungsreaktors Lo. In der Periode a, während welcher lediglich der Transistor S2 eingeschaltet ist, wird die elektrische Energie, die in dem Glättungsreaktor Lo gespeichert ist, zur Ausgangsseite hin entladen (um dies präziser zu sagen, zu einer Last, die über die Ausgangsanschlüsse 13 und 14 geschaltet ist), was eine der Operationen eines normalen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers darstellt.
  • Als nächstes, wenn der Transistor S3 zu dem Zeitpunkt t10 in 2 eingeschaltet wird, fließt der Strom ir durch den Resonanzreaktor Lr über den Hilfsschalter 3 (D3, S3), wie dies in 3(b) gezeigt ist, und es wird der Resonanzreaktor Lr mit der elektrischen Energie von dem Ausgangsanschluß 14 versorgt, oder um präziser zu sein, von dem Ausgangsfilterkondensator Cout (oder zusätzlich einer Last), der an die Ausgangsanschlüsse 13 und 14 angeschlossen ist.
  • Der Wert i0 des Resonanzreaktorstromes ir zum Zeitpunkt t11, wenn der Transistor S2 ausgeschaltet ist (das heißt der Resonanzreaktorstrom ir unmittelbar bevor der Transistor S2 ausgeschaltet wird) wird durch den Ausdruck 4 zum Ausdruck gebracht und es gilt daher, je länger die Periode vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t10 ist (das heißt die Periode "t11 – t10 = T1", während welcher sowohl der Transistor S2 als auch der Transistor S3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind), desto größer ist die elektrische Energie (entsprechend i0 in dem Ausdruck 4), die in dem Resonanzreaktor Lr gespeichert wird.
  • Figure 00180001
  • Es ist wünschenswert, die Induktivität des Resonanzreaktors Lr auf einen Wert niedriger als den Induktivitätswert des Glättungsreaktors Lo einzustellen.
  • Dies ist deshalb der Fall, da dann, wenn die Induktivität des Resonanzreaktors Lr groß ist, die Proportion der Periode, während welcher der Resonanzreaktorstrom ir fließt (die Periode zwischen den Zeitpunkten t10 und t11 in 2 oder die Periode zwischen den Zeitpunkten t12 und t20, was noch an späterer Stelle beschrieben wird), zur Gesamtheit von einer Periode groß wird und daher der Verlust an der Diode 3 und an dem Transistor S3 groß wird, und zwar auf Grund des Resonanzreaktorstromes ir. Mit anderen Worten, wenn die Induktivität des Resonanzreaktors Lr groß ist, wird die Steigung, mit welcher der Resonanzreaktorstrom ir anwächst oder abnimmt, flacher und es ergibt sich daher, wenn i0 in dem Ausdruck 4 zunimmt, auf einen Wert, der für einen Soft-Schaltvorgang erforderlich ist, wird der Energieverlust an dem Hilfsschalter 3 groß. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Induktivität des Resonanzreaktors Lr auf einen Wert eingestellt, der gleich ist mit oder niedriger liegt als ein Zehntel der Induktivität des Glättungsreaktors Lo.
  • Wenn der Transistor S2 ausgeschaltet wird, und zwar vor dem Zeitpunkt t11' (wenn i2 abnimmt und auf Null abfällt), und zwar in 2, das heißt, wenn die Periode zwischen den Zeitpunkten t10 und t11 kürzer ist als die Periode zwischen den Zeitpunkten t10 und t11', ist i0 kleiner als iL in dem Ausdruck 4, jedoch bleibt in diesem Fall i2 (= iL – ir) weiterhin positiv und i2 fließt weiterhin durch die Diode D2, bis dieser auf Null abfällt, so daß daher i0 gleich wird mit iL, da der gleiche Zustand wie derjenige, bei welchem der Transistor S2 zu dem Zeitpunkt t11' ausgeschaltet wird, aufgebaut wird. Dies bedeutet, daß selbst dann, wenn der Transistor S2 ausgeschaltet wird, und zwar vor dem Zeitpunkt t11', der Betrieb der gleiche ist wie derjenige, wenn i0 = iL ist.
  • Wenn als nächstes der Transistor S2 zu dem Zeitpunkt t11 in 2 ausgeschaltet wird, tritt der Resonanzbetrieb des Resonanzreaktors Lr und der Kondensatoren C1 und C2 auf, wie in 3(c) gezeigt ist, und es wird der Resonanzreaktorstrom ir verteilt auf den Glättungsreaktorstrom iL und die Resonanzkondensatorströme iC1 und iC2. Der anfängliche Wert des Resonanzreaktorstromes ir beträgt i0.
  • Da zu diesem Zeitpunkt die Induktivität des Glättungsreaktors Lo ausreichend größer ist als die Induktivität des Resonanzreaktors Lr, wie dies oben beschrieben wurde, ist es möglich, iL als nahezu konstant während der Periode vom Zeitpunkt an, wenn der Transistor S2 ausgeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Potentialdifferenz Vr über den Kondensator C2 Vin erreicht (Vin = V1 + V2), zu betrachten. Daher kann der Resonanzreaktorstrom ir in diesem Fall durch den folgenden Ausdruck 5 zum Ausdruck gebracht werden, und die Potentialdifferenz Vr über dem Resonanzkondensator C2 wird durch den folgenden Ausdruck 6 zum Ausdruck gebracht. In beiden Ausdrücken 5 und Ausdruck 6 ist angenommen, daß t11 = 0 (das heißt die Zeitlage, zu der der Transistor S2 ausgeschaltet ist, wird als originaler Punkt der Zeit t genommen). Zusätzlich werden α und β in dem Ausdruck 5 und in dem Ausdruck 6 jeweils in dem Ausdruck 7 bzw. dem Ausdruck 8 ausgedrückt.
  • Figure 00190001
  • Gemäß dem Ausdruck 6 ist die Bedingung des folgenden Ausdruckes 9 erforderlich, um einen Nullspannungsschaltvorgang des Transistors S1 zu erreichen. Die rechte Seite des Ausdrucks 9 entspricht dem Maximum von Vr.
  • Figure 00200001
  • Dies ist deshalb der Fall, da dann, wenn die Bedingung des Ausdruckes nicht erfüllt wird, die Spannung Vr (die Spannung an dem Verbindungspunkt M) des Kondensators C2 Vin (= V1 + V2) nicht überschreitet und die Potentialdifferenz Vds über dem Transistor S1 (die Spannung zwischen Drain und Source) nicht auf null Volt abfällt.
  • Wenn der Ausdruck 9 erweitert wird, wird der folgende Ausdruck 10 erhalten, und wenn die Periode zwischen den Zeitpunkten t10 und t11 in 2 (das heißt die Periode der Zeit T1, während welcher beide Transistoren S2 und S3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind) so gesteuert wird, daß die Bedingung des Ausdrucks 10 erfüllt wird, wird es möglich, den Nullspannungsschaltvorgang des Transistors S1 zu erreichen.
  • Figure 00200002
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind daher ein Sensor 17 (entsprechend der Meßeinrichtung für den Glättungsreaktorstrom) zum Messen des Stromes iL, der tatsächlich durch den Glättungsreaktor Lo fließt, und ein Sensor 18 (entsprechend der Meßeinrichtung für den Resonanzreaktorstrom) zum Messen des Stromes ir, der tatsächlich durch den Resonanzreaktor Lr fließt, vorgesehen, wie durch die abwechselnd langen und kurzen Strichlinien in 1 gezeigt ist, und die Steuerschaltung ist so ausgelegt, um den Transistor S2 auszuschalten, wenn der durch den Sensor 18 detektierte Strom ir den Wert auf der rechten Seite des Ausdrucks 10 in der Periode überschreitet, während welcher beide Transistoren S2 und S3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind (das heißt, wenn die Bedingung des Ausdrucks 2, der gemäß dem siebten Aspekt beschrieben wurde, erfüllt wird). In diesem Fall ist iL auf der rechten Seite des Ausdrucks 10, der zu verwenden ist, ein aktuell gemessener Wert des Sensors 17.
  • Auf Grund der oben erläuterten Steuerung wird es möglich, einen Nullspannungseinschaltschaltvorgang des Transistors S1 zu erreichen, und zwar ohne Fehler, indem i0 erhöht wird, welches der Resonanzreaktorstrom ir unmittelbar vor dem Ausschalten des Transistors S2 ist, so daß dieser größer ist als der Wert der rechten Seite des Ausdrucks 10.
  • Selbst wenn die Zeitperiode T1 (die Periode zwischen den Zeitpunkten t10 und t11), während welcher die Transistoren S2 und S3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, fixiert ist und auch i0 fixiert ist, nimmt, wenn die Last klein ist (unter einer Niedriglastbedingung) iL ab und schlägt niemals fehl, den Ausdruck 10 zu befriedigen, und es wird daher selbst dann, wenn die Zeitperiode T1, während welcher die Transistoren S2 und S3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, im voraus als ein fixierter Wert erhalten wird, so daß der folgende Ausdruck 11, der aus dem Ausdruck 4 und aus dem Ausdruck 10 abgeleitet wird (das heißt der gleiche wie der Ausdruck 1, der bei dem ersten Aspekt beschrieben wurde, bei welchem T1 beschrieben wurde als "t11 – t10") befriedigt wird, und zwar selbst bei der maximalen Ausgangsleistung, ist es möglich, einen Nullspannungsschaltvorgang unter der erforderlichen Ausgangsbedingung zu erreichen. Wenn T1 im voraus bestimmt wird, und zwar bei einem Design, welches in dieser Weise erfolgt, kann iL in dem Ausdruck 11 gleich einem Wert bei der maximalen Ausgangsleistung sein (gleich dem Ausgangsstrom im Falle eines abwärts konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers).
  • Figure 00210001
  • Die Tatsache, dass i0 sich nicht ändert (fixiert ist), und zwar selbst wenn die Last klein ist, bedeutet, dass der Leitungsverlust bei dem Hilfsresonanzkreis 10 sich nicht ändert, und es ist daher dann, wenn ein höherer Wirkungsgrad angestrebt wird, wenn die Last klein ist, möglich, eine Konfiguration so auszulegen, bei der lediglich der Sensor 17 vorgesehen ist, nicht jedoch der Sensor 18, und es wird der Transistor S2 ausgeschaltet, wenn die Zeitperiode T1 (= "t11 – t10"), während welcher die Transistoren S2 und S3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, die Bedingung des Ausdruckes 11 erfüllt. Obwohl bei solch einer Konfiguration die Genauigkeit mehr oder weniger verschlechtert wird, und zwar verglichen mit dem Fall, bei dem zwei Sensoren 17 und 18 vorgesehen sind, ist es möglich, aktiv die Zeitperiode T1 zu optimieren, während welcher die Transistoren S2 und S3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, und auch den Wert von i0 in Einklang mit dem tatsächlichen Glättungsreaktorstrom (Laststrom) iL, und einen Energieverlust durch Vergeudung am Auftreten zu hindern, und zwar bei dem Hilfsresonanzkreis 10.
  • Jedoch stellt der Ausdruck 10 in sich selbst einen Zustand oder Bedingung zum Minimieren der Schaltverluste des Transistors S1 dar, wie dies oben beschrieben wurde, und es kann daher Fälle geben, bei denen der Verlust der gesamten Schaltung nicht notwendigerweise minimiert wird. Dies ist deshalb der Fall, da dann, wenn die Zeitperiode T1, während welcher die Transistoren S2 und S3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, verlängert wird, die effektiven Werte von ir, i1 und i2, die während dieser Zeitperiode fließen, anwachsen und der Leitungsverlust von jedem Schalterelement entsprechend ansteigt. Speziell dann, wenn der Widerstand des Transistors S3 und die Einschaltzustandsspannung (vorwärts gerichteter Spannungsabfall) der Diode D3 zunimmt, wird dieser Trend mehr außenständig und es kann in diesem Fall der Verlust der Gesamtschaltung minimiert werden, und zwar selbst wenn die Zeitperiode T1, während welcher die Transistoren S2 und S3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, einen kleinen Wert hat, der den Ausdruck 10 nicht befriedigt.
  • Bei dem Zeitpunkt t12 in 2 erreicht die Potentialdifferenz (Spannung an dem Verbindungspunkt M) Vr über dem Kondensator C2 Vin, und die Potentialdifferenz Vds über dem Transistor S1 fällt auf Null ab. Es wird daher die Diode D1 eingeschaltet (es fließt durch die Diode D1 ein vorwärts gerichteter Strom) und es fließt kein Strom durch den Kondensator C1 und es wird auch die Resonanz beendet, wie dies in 3(d) gezeigt ist.
  • Bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 wird der Transistor S1 eingeschaltet gehalten, während die Diode D1 eingeschaltet ist, wie dies oben beschrieben wurde, es wird daher ein Nullspannungsschaltvorgang des Transistors S1 erreicht, wie in 4(d) gezeigt ist. Das heißt, die Zeitsteuerung, mit welcher der Transistor S1 eingeschaltet wird, um den Nullspannungsschaltvorgang zu erreichen (t13 in 2), kann so sein, während i1 negativ ist oder wenn dieser auf Null fällt, entsprechend der Zeitperiode Δt1 in 2.
  • Wenn eine festgelegte Zeit verstrichen ist, und zwar nach der Zeitlage, bei der der Transistor S2 ausgeschaltet wird (Zeitpunkt t11), und zur gleichen Zeit, wenn die Diode D3 ausgeschaltet wird und ir als Null betrachtet werden kann (Zeitpunkt t20 in 2), wird der Transistor S3 ausgeschaltet.
  • Es wird dann ein Zustand, bei welchem lediglich der Transistor S1 eingeschaltet ist, aufgebaut, wie dies in 4(e) gezeigt ist, und der vorliegende Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 speichert die elektrische Energie von der eingangsseitigen Gleichstrom-Stromversorgung in dem Glättungsreaktor Lo, was eine der Operationen eines normalen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers ist.
  • Bei der Konfiguration des Transistors S3 und der Diode D3 als Schalter 3 in 1, kann die Zeitsteuerung, mit der S3 ausgeschaltet wird, zwischen t20 und t21 in 2 ausgewählt werden. Dies ist deshalb möglich, da das Potential des Verbindungspunktes M gleich ist Vin, während S1 in 1 eingeschaltet ist, und nach dem Zeitpunkt t20, wenn der Resonanzreaktorstrom ir auf Null abfällt, die Diode D3 rückwärts vorgespannt wird, so daß daher ir auf Null abfällt, und zwar ungeachtet dem Zustand von S3. Wenn, nebenbei bemerkt, die Zeitsteuerung, mit der S3 ausgeschaltet wird, vor dem Zeitpunkt t2 liegt, erfolgt ein Schaltverlust bei S3, da ir durch diesen hindurch fließt. Nach dem Zeitpunkt t21 fließt ir, wenn die Diode D3 vorwärts vorgespannt ist, was dann zu Fehlfunktionen führt.
  • Wenn der Transistor S1 zu dem Zeitpunkt t21 in 2 ausgeschaltet wird, fließt der Strom, wie in 4(f) gezeigt ist. Da auch in diesem Fall die Induktivität des Glättungsreaktors Lo ausreichend größer ist als die Induktivität des Resonanzreaktors Lr, wie dies oben beschrieben wurde, wird die Periode ("t30 – t21") von der Zeitlage t21, mit der der Transistor S1 ausgeschaltet wird, bis zum Zeitpunkt t30, wenn die Potentialdifferenz Vr über dem Kondensator C2 auf 0V abfällt (das heißt, es gilt Vds = Vin), vernachlässigbar klein, und zwar verglichen mit der Resonanzperiode des Glättungsreaktors Lo und der Kondensatoren C1 und C2, und es wird möglich, iL als konstant zu betrachten. Es kann daher die Periode "t30 – t21" von dem Zeitpunkt an, wenn der Transistor S1 eingeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn Vr auf 0V abfällt, durch den Ausdruck 12 zum Ausdruck gebracht werden, der im folgenden angegeben ist.
  • Figure 00240001
  • Wenn die Zeitlage, zu der der Transistor S2 eingeschaltet wird, vor dem Zeitpunkt t30 in 2 gewählt wird, kann ein Nullspannungsschaltvorgang des Transistors S2 nicht erreicht werden. Wenn die Zeitlage, zu der der Transistor S2 eingeschaltet wird, weit hinter dem Zeitpunkt t30 gewählt wird, nimmt der Leitungsverlust an der Diode D2 zu.
  • Es ist daher wünschenswert, die Zeitlage für die Transistoreinschaltung nach dem Zeitpunkt t30 zu wählen und, wenn dies möglich ist, unmittelbar nach dem Zeitpunkt t30 zu wählen.
  • Nachdem bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 der Transistor S1 ausgeschaltet worden ist und wenn die Zeit verstrichen ist, die durch die rechte Seite des Ausdrucks 12 zum Ausdruck gebracht ist (das heißt, wenn die Zeitperiode T2, die die Bedingung des Ausdrucks 3 erfüllt, verstrichen ist, wie dies gemäß dem fünfzehnten Aspekt beschrieben wurde), wird der Transistor S2 eingeschaltet.
  • Die Operationen des vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 wurden oben beschrieben und die gleiche Beschreibung kann auf einen Umkehrtyp eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers oder eines aufwärts konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers in der gleichen Weise angewendet werden, wie diese jeweils in den 5 und 6 veranschaulicht sind.
  • Mit anderen Worten zeigt 5 ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines Umkehr-Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 19 veranschaulicht, der basierend auf den gleichen Konstruktionsprinzipien wie denjenigen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 in 1 konfiguriert ist, und wobei 6 eine Schaltungsanordnung zeigt, welche die Konfiguration eines aufwärts konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 21 wiedergibt, der basierend auf den gleichen Konstruktionsprinzipien wie denjenigen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 in 1 konfiguriert ist. In 5 und in 6 sind Teile, welche die gleiche Rolle und Funktion haben wie diejenigen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 in 1, mit den gleichen Symbolen bezeichnet. Darüber hinaus ist bei den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 19 und 21 in 5 und in 6 die Zeitsteuerung für das Einschalten/Ausschalten der Transistoren S1 bis S3 die gleiche wie diejenige in 2, und es können die Ausdrücke 4 bis hin zu dem Ausdruck 12, die oben beschrieben sind, ebenfalls angewendet werden.
  • Wie oben beschrieben ist, sind mit V1 und V2 in dem Ausdruck 4 bis hin zu dem Ausdruck 12 Spannungen bezeichnet, die an den Glättungsreaktor Lo anzulegen sind, wenn der Transistor S1 oder der Transistor S2 eingeschaltet wird, und es kann daher V1 und V2 für jeden Typ der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15, 19 und 21 aus der folgenden Tabelle 1 ausgewählt werden. Tabelle 1
    Figure 00260001
  • Bei dem Umkehrtyp eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 19 gemäß 5 spielt der Anschluß 14 nicht nur die Rolle des Plus-Anschlusses auf der Ausgangsseite, sondern auch die Rolle des Minus-Anschlusses auf der Eingangsseite. Das heißt, der Plus-Anschluß auf der Ausgangsseite und der Minus-Anschluß auf der Eingangsseite sind in einen einzigen gemeinsamen Anschluß 14 integriert. Die zwei Hauptschalter 1 und 2 sind zwischen dem Anschluß 11 (entsprechend dem Puls-Anschluß auf der Eingangsseite) und dem Anschluß 13 (entsprechend dem Minus-Anschluß auf der Ausgangsseite) in Reihe geschaltet. Der aufwärts konvertierende Typ eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 21 gemäß 6 besitzt eine Konfiguration, bei der die Eingangsseite und die Ausgangsseite umgekehrt sind (eine Konfiguration, bei der die Eingangs-/Ausgangsrichtung entgegengesetzt verläuft), verglichen mit der Konfiguration des abwärts konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 in 1, so daß daher die zwei Hauptschalter 1 und 2 in Reihe zwischen die Ausgangsanschlüsse 13 und 14 geschaltet sind und gleichzeitig der Hauptschalter 2 auf der Seite des Ausgangsanschlusses 14 die Rolle des zweiten Hauptschalters spielt, und zwar wie der Hauptschalter 2 in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 von 1, und wobei der Hauptschalter 1 auf der Seite des Ausgangsanschlusses 13 die Rolle des ersten Hauptschalters spielt, wie der Hauptschalter 1 bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1. Das heißt, bei jedem der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15, 19 und 21 entspricht der Hauptschalter 1 dem ersten Hauptschalter und der Hauptschalter 2 entspricht dem zweiten Hauptschalter und dies ist auch auf die Gleichstrom/Gleichstrom- Wandler bei den anderen Ausführungsformen anwendbar, die noch später beschrieben werden. Darüber hinaus sind bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 21 von 6 der Glättungsreaktor Lo und der Hilfsresonanzkreis 10 zwischen dem Verbindungspunkt M der Hauptschalter 1 und 2 und dem Eingangsanschluß 11 vorgesehen, und der Hilfsschalter 3 arbeitet als Ein-Richtungs-Schalter, wenn dieser eingeschaltet ist, was die Möglichkeit schafft, daß lediglich ein Strom in der Richtung von dem Verbindungspunkt M zu dem Eingangsanschluß 11 hin fließt. Bei diesem aufwärts konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler wird auch dann, wenn der Transistor S3 des Hilfsschalters 3 eingeschaltet wird, elektrische Energie dem Resonanzreaktor Lr von dem Ausgangsanschluß 14 über den Transistor S2 als ein Ergebnis zugeführt.
  • Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 der ersten Ausführungsform und die Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 19 und 21, die Beispiele von dessen Abwandlungen sind, wurden oben beschrieben, und der Zustand oder Bedingung der Eingangs-/Ausgangsspannungen Vin und Vout wird weiter unten beschrieben, unter welcher es erforderlich ist, eine Periode vorzusehen, während welcher der Hauptschalter 2 (S2) und der Hilfsschalter 3 (S3) zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, und zwar bei einem aktuellen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, wie dies bei der im folgenden beschriebenen Ausführungsform der Fall ist.
  • Die Bedingung wird durch den Bereich spezifiziert, in welchem reale Lösungen des Ausdruckes 10 existieren, der die Bedingung für einen Nullspannungsschaltvorgang darstellt, das heißt der Bereich, in welchem der Wert von (V1⋀2 – V2⋀2) in dem Ausdruck 10 positiv ist. Hierbei bedeutet "⋀2" das Quadrat.
  • Die äußerste rechte Spalte in der Tabelle 1 zeigt diese Bedingung an, die in Ausdrücken Vin und Vout von jedem Typ eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers zum Ausdruck gebracht ist.
  • Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der effektiv dadurch gesteuert werden kann, indem eine Periode vorgesehen wird, wäh rend welcher der Hauptschalter 2 und der Hilfsschalter 3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, wie dies oben beschrieben wurde, (1) um einen abwärts konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, bei dem die Ausgangsspannung Vout gleich ist mit oder kleiner ist als die Hälfte der Eingangsspannung Vin, oder (2) um einen Umkehrtyp eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, bei dem der absolute Wert der Ausgangsspannung Vout gleich ist mit oder kleiner ist als der Absolutwert der Eingangsspannung Vin, oder (3) einen aufwärts konvertierenden Typ (step-up type) eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, bei dem die Ausgangsspannung Vout gleich ist mit oder kleiner ist als das Zweifache der Eingangsspannung Vin.
  • In Verbindung mit Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern, die anders sind als diejenigen unter den Bedingungen gemäß der am weitesten rechts gelegenen Spalte in der Tabelle 1, ist es nicht erforderlich, eine Periode vorzusehen, während welcher der Hauptschalter 2 und der Hilfsschalter 3 zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, und es kann der Nullspannungsschaltvorgang erreicht werden, wenn der Transistor S3 zu der gleichen Zeit eingeschaltet wird, wenn der Transistor 2 ausgeschaltet wird, und der Transistor S3 zu der gleichen Zeit ausgeschaltet wird, wenn der Transistor S1 eingeschaltet wird, gemäß einem allgemeinen Schaltmuster eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers unter Verwendung einer normalen Hilfsresonanzschaltung, die in 7 gezeigt ist.
  • Jedoch selbst bei einem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler anders als demjenigen gemäß den Bedingungen in der am weitesten rechts gelegenen Spalte in der Tabelle 1, existiert die Möglichkeit, daß ein Nullspannungsschaltvorgang nicht erreicht werden kann, und zwar auf Grund eines Spannungsabfalls an der Diode D3 oder in der Ausgangsspannung Vout und in solch einem Fall arbeitet die oben erläuterte Steuerung, bei der eine Periode, während welcher der Hauptschalter 2 und der Hilfsschalter 3 zur gleichen Zeit eingeschaltet werden bzw. vorgesehen sind, effektiv.
  • Wie oben in Einzelheiten beschrieben ist, ist es gemäß dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 der ersten Ausführungsform und bei dessen Abwandlungen entsprechend den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 19 und 21 möglich, den Bedarf nach Teilen, beispielsweise nach ein mittleres Potential erzeugenden Kondensatoren und Widerständen, zu begegnen und die Größe und die Kosten der Schaltung zu reduzieren, da der Resonanzstrom dem Resonanzreaktor Lr von der Außenseite und nicht von der Innenseite aus zugeführt wird. Dies ist deshalb der Fall, da, um dies in anderer Weise zum Ausdruck zu bringen, das Potential auf der Ausgangsseite (die Ausgangsspannung Vout) so gesteuert wird, daß sie konstant ist, was mit Hilfe der Originalfunktion des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers erfolgt, so daß es dadurch möglich wird, das Bezugspotential der Resonanzspannung konstant zu halten, ohne dabei spezielle Teile zusätzlich vorstehen zu müssen. Darüber hinaus kann ein sehr hoher Wirkungsgrad erzielt werden, da es nicht erforderlich ist, einen Widerstand vorzusehen, um das mittlere Potential auf der Eingangsseite zu stabilisieren, und es somit dort keinen Energieverlust gibt.
  • Zweite Ausführungsform
  • Als nächstes wird im folgenden ein Zwei-Richtungs-Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler als eine zweite Ausführungsform beschrieben, bei dem die Eingangsseite und die Ausgangsseite umgekehrt sind.
  • 8 zeigt ein Schaltungsdiagramm entsprechend der Konfiguration eines aufwärts-abwärts-konvertierenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 23, der aus dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1 besteht, der als ein Zwei-Richtungs-Typ abgewandelt ist.
  • Der Unterschied in der Konfiguration zwischen dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 23 in 8 und dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1 besteht darin, daß bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 23 der Hilfsschalter 3 in dem Hilfsresonanzkreis 10 aus zwei Ein-Richtungs-Schaltern zusammengesetzt ist, die Ströme ein-/ausschalten können, welche in entgegengesetzten Richtungen zueinander fließen (um dies präzise zum Ausdruck zu bringen, ein Ein-Richtungs-Schalter, zusammengesetzt aus einem Transistor S3a und einer Diode Dia, und einem anderen Ein- Richtungs-Schalter, zusammengesetzt aus einem Transistor S3b und einer Diode D3b) und wobei dann, wenn einer der zwei Ein-Richtungs-Schalter eingeschaltet wird (um dies präzise auszudrücken, einer der Transistoren S3a und S3b), ein Strom lediglich in einer Richtung fließt, die durch den eingeschalteten Ein-Richtungs-Schalter festgelegt ist. Mit anderen Worten, wenn der Transistor S3a eingeschaltet wird, fließt ein Strom lediglich in der Vorwärtsrichtung der Diode Dia und, wenn der Transistor S3b eingeschaltet wird, fließt ein Strom lediglich in der Vorwärtsrichtung der Diode D3b.
  • In 8 sind vom Hardware-Standpunkt aus gesehen diejenigen Anschlüsse, die den Anschlüssen 11 bis 14 in 1 entsprechen, jeweils als Anschlüsse J1 bis J4 bezeichnet. Dies ist deshalb so, da die Anschlüsse J1 und J2 den Eingangsanschlüssen 11 und 12 in 1 entsprechen und die Anschlüsse J3 und J4 den Ausgangsanschlüssen 13 und 14 in 1 entsprechen und die Rolle von sowohl den Eingangsanschlüssen als auch den Ausgangsanschlüssen des vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 23 spielen können.
  • Die folgende Beschreibung basiert auf der Verwendung der Symbole ohne Klammern in 8. Bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 23 wird der Transistor S1 auf der Seite des Anschlusses J1 ein-/ausgeschaltet, und zwar mit der gleichen Zeitsteuerung wie der Transistor S1 bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1, und es wird zur gleichen Zeit der Transistor S2 auf der Seite des Anschlusses J2 ein-/ausgeschaltet, und zwar mit der gleichen Zeitsteuerung wie der Transistor S2 bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1, und darüber hinaus wird in einem Zustand, bei dem der Transistor S3b die ganze Zeit über ausgeschaltet gehalten wird, der Transistor S3a betätigt (ein-/ausgeschaltet), und zwar mit der gleichen Zeitlage wie der Transistor S3 bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1 und daher funktioniert der vorliegende Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 23 als abwärts konvertierender Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, bei dem die Anschlüsse J1 und J2 die Funktion der Eingangsanschlüsse spielen und die Anschlüsse J3 und J4 die Rolle der Ausgangsanschlüsse spielen, wie diejenigen, die in 1 gezeigt sind. Im Gegensatz dazu wird der Transistor S1 auf der Seite des Anschlusses J1 ein- /ausgeschaltet, und zwar mit der gleichen Zeitsteuerung wie der Transistor S2 bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1, und zur gleichen Zeit wird der Transistor S2 auf der Seite des Anschlusses J2 ein-/ausgeschaltet, und zwar mit der gleichen Zeitsteuerung wie der Transistor S1 bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1, und darüber hinaus wird in einem Zustand, bei dem der Transistor S3a die ganze Zeit ausgeschaltet gehalten wird, der Transistor S3b betätigt (ein-/ausgeschaltet), und zwar mit der gleichen Zeitlage wie der Transistor S3 bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1, und somit funktioniert der vorliegende Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 23 als aufwärts konvertierender Typ eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, bei dem die Anschlüsse J3 und J4 als Eingangsanschlüsse funktionieren und die Anschlüsse J1 und J2 als Ausgangsanschlüsse funktionieren, wie dies in 6 gezeigt ist.
  • In 8 sind Teile, welche die gleiche Rolle und Funktion haben, wie diejenigen der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 und 21, die in 1 und 6 gezeigt sind, mit den gleichen Symbolen markiert, um dies jedoch präzise zum Ausdruck zu bringen, so funktioniert jedes Element als ein Element, welches durch ein Symbol ohne Klammern im Falle des abwärts konvertierenden Typs bezeichnet ist, bei dem eine Spannung von der linken Seite zu der rechten Seite in 8 hin konvertiert wird, und funktioniert als ein Element, welches durch ein Symbol mit Klammern angegeben ist, entsprechend dem Fall eines aufwärts konvertierenden Typs, bei dem eine Spannung von der rechten Seite zu der linken Seite in 8 hin umgesetzt oder umgewandelt wird.
  • 9 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines Umkehr-Umkehr-Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 25 wiedergibt, der aus dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 19 in 5 besteht, welcher aus Zwei-Richtungs-Typ abgewandelt ist.
  • Der Unterschied in der Konfiguration zwischen dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 25 in 9 und dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 19 in 5 besteht darin, daß der vorliegende Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 25 aus einem Zwei-Richtungs-Typ besteht, mit zwei Paaren an Anschlüssen, so daß dieser zwei Anschlüsse J2 und J4 aufweist, die zusammen geschaltet sind, und zwar als Anschluß, welcher dem Anschluß 14 in 5 entspricht. Der Anschluß J2 und der Anschluß J1 entsprechen dem Anschluß 11 in 5 und bilden ein Paar, und der Anschluß J4 und der Anschluß J3 entsprechen dem Anschluß 13 in 5 und bilden ein Paar. Darüber hinaus besteht auch bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 25 genauso wie bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 23 in 8 der Hilfsschalter 3 in der Hilfsresonanzschaltung 10 aus zwei Ein-Richtungs-Schaltern, welche Ströme ein-/ausschalten können, welche in entgegengesetzten Richtungen zueinander fließen (um dies präzise zu sagen, ein Ein-Richtungs-Schalter besteht aus dem Transistor S3a und der Diode Dia, und der andere Ein-Richtungs-Schalter besteht aus dem Transistor S3b und der Diode D3b), und, wenn einer der zwei Ein-Richtungs-Schalter (S3a oder S3b) eingeschaltet wird, fließt ein Strom lediglich in einer Richtung, die durch den eingeschalteten Ein-Richtungs-Schalter festgelegt wird.
  • Die folgende Beschreibung basiert auf der Verwendung von Symbolen ohne Klammen in 9. Bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 25 wird der Transistor S1 auf der Seite des Anschlusses J1 ein-/ausgeschaltet, und zwar mit der gleichen Zeitsteuerung wie der Transistor S1 bei den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 15 und 19 in 1 bzw. 5, und gleichzeitig wird der Transistor S2 auf der Seite des Anschlusses J3 ein-/ausgeschaltet, und zwar mit der gleichen Zeitsteuerung wie der Transistor S2 bei den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 15 und 19 in 1 bzw. in 5, und darüber hinaus wird in einem Zustand, bei dem der Transistor S3b die ganze Zeit über ausgeschaltet gehalten wird, der Transistor S3a in Betrieb genommen (ein-/ausgeschaltet) und zwar mit der gleichen Zeitlage wie der Transistor S3 bei den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 15 und 19 in 1 bzw. 5, und somit funktioniert der vorliegende Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 25 als ein Umkehrtyp eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, bei dem die Anschlüsse J1 und J2 als Eingangsanschlüsse dienen und die Anschlüsse J3 und J4 als Ausgangsanschlüsse dienen, wie diejenigen, die in 5 gezeigt sind. Im Gegensatz dazu wird der Transistor S1 auf der Seite des Anschlusses J1 ein-/ausgeschaltet, und zwar mit der gleichen Zeitsteuerung wie der Transistor S2 bei den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 15 und 19 in
  • 1 bzw. in 5, und zur gleichen Zeit wird der Transistor S2 auf der Seite des Anschlusses J3 ein-/ausgeschaltet, und zwar mit der gleichen Zeitlage wie der Transistor S1 bei den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 15 und 19 in 1 bzw. in 5, und darüber hinaus wird in einem Zustand, in welchem der Transistor S3a die ganze Zeit über ausgeschaltet gehalten wird, der Transistor S3b betätigt (ein-/ausgeschaltet), und zwar mit der gleichen Zeitlage wie der Transistor S3 bei den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 15 und 19 in 1 bzw. in 5, und somit funktioniert der vorliegende Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 25 als ein Umkehrtyp eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, bei dem die Anschlüsse J3 und J4 als Eingangsanschlüsse dienen und die Anschlüsse J1 und J2 als Ausgangsanschlüsse dienen (das heißt es handelt sich um einen Umkehrtyp eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers, bei dem die Eingabe-/Ausgaberichtung entgegengesetzt zu derjenigen ist, die in 5 gezeigt ist).
  • Wie bei der oben beschriebenen 8 sind auch in 9 Teile, welche die gleiche Rolle spielen und die gleiche Funktion haben wie diejenigen, der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 und 19, die in 1 bzw. in 5 gezeigt sind, mit den gleichen Symbolen markiert, um jedoch präzise zu sein, funktioniert jedes Element als ein Element, welches durch ein Symbol ohne Klammern bezeichnet ist, wenn eine Spannung von der linken Seite zur rechten Seite in 9 umgewandelt oder umgesetzt wird, und funktioniert als ein Element, welches durch ein Symbol mit Klammern angegeben ist, wenn eine Spannung von der rechten Seite zu der linken Seite in 9 hin umgewandelt oder umgesetzt wird.
  • Wie oben beschrieben ist, ist es gemäß den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 23 und 25 in 8 bzw. in 9 möglich, die Eingabe-/Ausgaberichtung zu ändern und gleichzeitig die gleichen Effekte und Wirkungen wie diejenigen zu erzielen, wie sie bei den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern 15, 19 und 21 erreicht werden, die gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wurden.
  • Bei der vorangegangenen Beschreibung wird, wenn eine Spannung von der linken Seite zur rechten Seite in 8 und in 9 umgewandelt wird, lediglich der Transi stor S3a betätigt und der Transistor S3b wird die ganze Zeit über ausgeschaltet gehalten und, wenn eine Spannung von der rechten Seite zu der linken Seite in 8 und in 9 umgewandelt wird, wird lediglich der Transistor S3b betätigt und der Transistor S3a wird die ganze Zeit über ausgeschaltet gehalten und es wird somit lediglich einer der zwei Ein-Richtungs-Schalter gemäß der Eingabe-/Ausgaberichtung betätigt.
  • Selbst wenn gemäß diesem Verfahren die Zeitsteuerung, mit der der Transistor S3a oder S3b ausgeschaltet wird, von dem Zeitpunkt t20 geringfügig verzögert wird, kann ein Nullspannungsschaltvorgang realisiert werden, während der Transistor ausgeschaltet ist, und der Schaltverlust kann reduziert werden, jedoch nimmt der Leitungsverlust an der Diode zu, da nämlich ein Strom durch die Diode Dia oder D3b fließt.
  • Es wird daher als ein zweites Verfahren empfohlen, den Transistor S3a und den Transistor S3b zur gleichen Zeit ein-/auszuschalten, und zwar ungeachtet der Eingabe-/Ausgaberichtung. In diesem Fall arbeitet der Hilfsschalter 3 als ein Zwei-Richtungs-Schalter, der einem Strom die Möglichkeit bietet, in zwei Richtungen zu fließen.
  • Gemäß dem zweiten Verfahren ist es möglich, Leitungsverluste an den Dioden Dia und D3b zu unterdrücken, da kein Strom durch die Dioden Dia und D3b fließt. Wenn jedoch die Zeitsteuerung, mit welcher die Transistoren S3a und S3b eingeschaltet werden, sich geringfügig nach vorne oder nach hinten hin verschiebt, kann ein Nullspannungsschaltvorgang nicht erreicht werden und der Schaltverlust an den Transistoren S3a und S3b nimmt zu.
  • Um auf der anderen Seite einen Nullspannungsschaltvorgang des Transistors in beiden Richtungen der Eingabe/Ausgabe zu erzielen, ist es erforderlich, die Periode zwischen den Zeitpunkten t10 und t11 so einzustellen, daß der Ausdruck 10 in beiden Richtungen befriedigt wird. Wenn jedoch die Bedingung bei dem Spannungsverhältnis in der am weitesten rechts gelegenen Spalte in der Tabelle 1 für eine der Eingabe-/Ausgaberichtungen erfüllt wird, wird die Bedingung nicht für die entgegengesetzte Eingabe-/Ausgaberichtung erfüllt und es muß daher die Periode zwischen den Zeit punkten t10 und t11 in 2 so eingestellt werden, daß der Ausdruck 10 für lediglich eine der Eingabe-/Ausgaberichtungen befriedigt wird.
  • Die Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 23 und 25 in 8 und in 9 können auch als ein Ein-Richtungs-Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler verwendet werden.
  • Wenn beispielsweise eine Spannung von der linken Seite zur rechten Seite in 8 und in 9 umgewandelt wird und wenn der Transistor S3b während der Periode zwischen den Zeitpunkten t21 und t30 in 2 eingeschaltet wird und die Potentialdifferenz Vds über dem Transistor S1 positiv gemacht wird, so daß diese Vin erreicht, indem der Kondensator C1 geladen wird, kann der Nullspannungseinschaltschaltvorgang des Transistors S2 auf Grund solch einer Resonanz realisiert werden. Mit anderen Worten, selbst wenn die Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 23 und 25 als Ein-Richtungs-Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler wie in 1 und 5 verwendet werden, kann der Nullspannungsschaltvorgang von S2 während der Periode der Kommutierung von S1 auf S2 durch die Verwendung des Transistors S3b realisiert werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • 10 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 27 gemäß der dritten Ausführungsform wiedergibt. In 10 sind gleiche Teile wie diejenigen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 in 1 mit den gleichen Symbolen versehen, so daß eine detaillierte Beschreibung hier nicht vorgenommen wird.
  • Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 27 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem abwärts konvertierenden Typ des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 in 1 in den folgenden Punkten.
  • Bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 27 ist der Eingangsfilterkondensator Cin zwischen den Eingangsanschluß 11 (entsprechend dem Plus-An schluß auf der Eingangsseite) und dem Plus-Anschluß des Ausgangsfilterkondensators Cout (das heißt dem Ausgangsanschluß 14 entsprechend dem Plus-Anschluß auf der Ausgangsseite) geschaltet, anstatt zwischen die Eingangsanschlüsse 11 und 12.
  • Gemäß dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 27 sind der Eingangsfilterkondensator Cin und der Ausgangsfilterkondensator Cout in Reihe geschaltet und der Ausgangsfilterkondensator Cout kann die Rolle des Eingangsfilterkondensators Cin spielen, so daß es dadurch möglich wird, die entgegenstehende Spannung des Eingangsfilterkondensators Cin abzusenken und die Größe des Kondensators Cin entsprechend zu reduzieren.
  • Bei einem ersten Blick kann gesagt werden, daß bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 27, wie bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 101 in 14, zwei Kondensatoren Cin und Cout in Reihe zwischen die Eingangsanschlüsse 11 und 12 geschaltet sind, und daß der Resonanzstrom dem Hilfsresonanzkreis 10 von dem Verbindungspunkt N der Kondensatoren Cin und Cout aus zugeführt wird. Da jedoch bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 27 der Verbindungspunkt N mit dem Ausgangsanschluß 14 verbunden ist, wird selbstverständlich der Resonanzstrom dem Hilfsresonanzkreis 10 von dem Ausgangsanschluß 14 her zugeführt, dessen Spannung konstant ist, wie bei dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1, und es ist daher nicht erforderlich, zusätzlich Teile, wie beispielsweise ein mittleres Potential erzeugende Kondensatoren und Widerstände vorzusehen.
  • Vierte Ausführungsform
  • 11 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 29 gemäß der vierten Ausführungsform wiedergibt. In 11 sind gleiche Teile wie diejenigen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 21 in 6 mit den gleichen Symbolen bezeichnet, so daß eine detaillierte Beschreibung derselben hier nicht vorgenommen wird.
  • Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 29 gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von dem aufwärts konvertierenden Typ des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 21 in 6 in dem folgenden Punkt.
  • Bei dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 29 ist der Ausgangsfilterkondensator Cout zwischen den Ausgangsanschluß 14 (entsprechend dem Plus-Anschluß auf der Ausgangsseite) und dem Plus-Anschluß des Eingangsfilterkondensators Cin (das heißt dem Eingangsanschluß 11 entsprechend dem Plus-Anschluß auf der Eingangsseite) geschaltet, anstatt zwischen die Ausgangsanschlüsse 13 und 14.
  • Gemäß dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 29 sind der Ausgangsfilterkondensator Cout und der Eingangsfilterkondensator Cin in Reihe geschaltet, und es kann der Eingangsfilterkondensator Cin die Rolle des Ausgangsfilterkondensators Cout übernehmen, so daß es daher möglich ist, die entgegenstehende Spannung des Ausgangsfilterkondensators Cout abzusenken und die Größe des Kondensators Cout entsprechend zu reduzieren.
  • Fünfte Ausführungsform
  • 12 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 31 gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht. In 12 sind gleiche Teile wie diejenigen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 mit den gleichen Symbolen versehen, so daß hier eine detaillierte Beschreibung derselben nicht erfolgt.
  • Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 31 gemäß der fünften Ausführungsform ist so konfiguriert, um die Kondensatoren C1 und C2 für die Resonanz zu beseitigen, wobei ein Kondensator C3 (entsprechend der kapazitiven Komponente bei dem sechzehnten Aspekt) im Gegensatz zu dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1 vorgesehen wird.
  • Gemäß dem vorliegenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 31 braucht der Kondensator C3 lediglich eine entgegenstehende oder Widerstandsspannung der Ausgangsspannung Vout oder "Vin – Vout" zu haben, die größer ist, während der Kondensator C1 und der Kondensator C2 in 1 eine entgegenstehende oder Widerstandsspannung haben müssen, die höher ist als Vin, so daß sich daher ein Vorteil dahingehend ergibt, daß der Kondensator C3 in der Größe reduziert werden kann.
  • Die Konfiguration gemäß der fünften Ausführungsform kann ähnlich angewendet werden wie jeder Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der verschieden ist von demjenigen, der in 1 gezeigt ist.
  • Sechste Ausführungsform
  • 13 ist ein Schaltungsdiagramm, welches die Konfiguration eines Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 33 gemäß der sechsten Ausführungsform wiedergibt. In 13 sind gleiche Teile wie diejenigen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 15 in 1 mit den gleichen Symbolen versehen, so daß hier eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen wird.
  • Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 33 gemäß der sechsten Ausführungsform ist so konfiguriert, daß der Hauptschalter 2 lediglich aus der Diode D2 gebildet wird (entsprechend einem passiven Schalter bei dem siebzehnten Aspekt) und indem dem Flywheel-Strom die Möglichkeit gegeben wird, durch die Diode D2 in den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 15 in 1 zu fließen. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, die Kosten zu reduzieren, indem der Transistor (MOSFET) S2 als ein aktiver Schalter beseitigt wird.
  • Obwohl ein Nullspannungsschaltvorgang nicht unter der Bedingung gemäß der am weitesten rechts gelegenen Spalte in der Tabelle 1 bei der sechsten Ausführungsform realisiert werden kann, können die Schaltverluste um einen bestimmten Betrag reduziert werden, da der Hilfsresonanzkreis 10 arbeitet. Darüber hinaus kann die Konfiguration gemäß der sechzehnten Ausführungsform bei einem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler eines nach unten konvertierenden Typs, eines nach oben konvertierenden Typs und eines Umkehrtyps angewendet werden, nicht jedoch bei einem Zwei-Richtungs-Typ.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben, es ist in diesem Zusammenhang jedoch nicht nötig zu erwähnen, daß die vorliegende Erfindung vielfältige Ausführungsformen aufweisen kann.
  • Beispielsweise kann bei jedem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der oben beschrieben wurde, in einem Fall, bei dem eine kapazitive Last an die Ausgangsseite angeschlossen ist, wie beispielsweise dann, wenn der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler zum Laden einer Batterie verwendet wird, der Ausgangsfilterkondensator Cout eliminiert werden, da die Ausgangsspannung Vout durch eine kapazitive Last, wie beispielsweise eine Batterie stabilisiert wird.
    •

Claims (17)

  1. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, mit: zwei Hauptschaltern, die in Reihe geschaltet sind; und einer Glättungsdrossel, von der ein Ende mit einem Verbindungspunkt der Hauptschalter verbunden ist, wobei die zwei Hauptschalter abwechseln ein-/ausgeschaltet werden und zur gleichen Zeit, wenn ein erster Hauptschalter, der einer der zwei Hauptschalter ist, eingeschaltet wird, die elektrische Energie von einer Gleichstrom-Stromversorgung, die an den Anschluß auf der Eingangsseite anschlossen ist, in der Glättungsdrossel (Glättungsreaktor) gespeichert wird, und wobei dann, wenn ein zweiter Hauptschalter, welcher der andere der zwei Hauptschalter ist, eingeschaltet wird, die in der Glättungsdrossel gespeicherte elektrische Energie zu einer Last hin entladen wird, die an den Anschluß auf der Ausgangsseite angeschlossen ist, wobei ein Hilfsresonanzkreis, in welchem ein Resonanzreaktor und ein Hilfsschalter in Reihe geschaltet sind, vorgesehen ist und zur gleichen Zeit eine kapazitive Komponente parallel zu wenigstens einem der zwei Hauptschalter geschaltet ist, und wobei dann, wenn der Hilfsschalter eingeschaltet ist, die elektrische Energie von dem Anschluß auf der Ausgangsseite zu dem Resonanzreaktor zugeführt wird und die darin gespeicherte elektrische Energie für den Resonanzbetrieb der kapazitiven Komponente und des Resonanzreaktors verwendet wird.
  2. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach Anspruch 1, bei dem ein Ausgangsfilterkondensator zum Unterdrücken von Schwankungen in der Ausgangsspannung an den Anschluß auf der Ausgangsseite angeschlossen ist, und bei dem dann, wenn der Hilfsschalter eingeschaltet ist, die elektrische Energie, die von dem Anschluß auf der Ausgangsseite dem Resonanzreaktor zuzuführen ist, von dem Ausgangsfilterkondensator aus zugeführt wird.
  3. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach Anspruch 1, bei dem eine Todzeit, während welcher beide Schalter gemäß dem ersten Hauptschalter und dem zweiten Hauptschalter zur gleichen Zeit ausgeschaltet gehalten werden, vorgesehen ist, und bei dem zur gleichen Zeit wenigstens während der Periode vom Ausschalten des zweiten Hauptschalters bis zum Einschalten des ersten Hauptschalters der Hilfsschalter eingeschaltet gehalten wird.
  4. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach Anspruch 3, bei dem die Periode, während welcher der zweite Hauptschalter eingeschaltet ist, der Hilfsschalter eingeschaltet ist und zur gleichen Zeit in der Periode, während welcher der erste Hauptschalter eingeschaltet ist, der Hilfsschalter ausgeschaltet ist, und wobei dann, wenn die Richtung, in welcher ein Strom durch den zweiten Hauptschalter fließt, wenn lediglich der zweite Hauptschalter eingeschaltet ist, als positive Richtung angenommen wird, der zweite Hauptschalter ausgeschaltet wird, wenn der durch den zweiten Hauptschalter fließende Strom auf Null abfällt oder negativ wird, und zwar in der Periode, während welcher sowohl der zweite Hauptschalter als auch der Hilfsschalter zur gleichen Zeit eingeschaltet gehalten werden.
  5. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach Anspruch 4, bei dem dann, wenn die Richtung, in welcher ein Strom durch den ersten Hauptschalter fließt, wenn lediglich der erste Hauptschalter eingeschaltet ist, als positive Richtung angenommen wird, der erste Hauptschalter eingeschaltet wird, wenn der durch den ersten Hauptschalter fließende Strom negativ wird oder auf Null abfällt.
  6. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach Anspruch 4 oder 5, bei dem eine Glättungsdrosselstrommeßeinrichtung zum Messen eines Stromes iL, der durch die Glättungsdrossel fließt, vorgesehen ist, und bei dem der zweite Hauptschalter in einer Zeitperiode T1 ausgeschaltet ist, während welcher sowohl der zweite Hauptschalter als auch der Hilfsschalter zur gleichen Zeit eingeschaltet gehalten sind, wobei die Zeitperiode eine Bedingung gemäß dem folgenden Ausdruck 1 erfüllt:
    Figure 00420001
    worin V 1 eine Spannung bedeutet, die an die Glättungsdrossel angelegt wird, wenn der erste Hauptschalter eingeschaltet wird, V2 eine Spannung bedeutet, die an die Glättungsdrossel angelegt wird, wenn der zweite Hauptschalter eingeschaltet wird, Lr eine Induktivität des Resonanzreaktors angibt, C1 die elektrostatische Kapazität der kapazitiven Komponente bedeutet, die parallel zu dem ersten Hauptschalter vorhanden ist, und C2 die elektrostatische Kapazität der kapazitiven Komponente bedeutet, die parallel zu dem zweiten Hauptschalter vorhanden ist.
  7. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach Anspruch 4 oder 5, bei dem eine Glättungsreaktorstrommeßeinrichtung zum Messen eines Stromes iL vorgesehen ist, der durch die Glättungsdrossel hindurch fließt, und eine Resonanzreaktorstrom meßeinrichtung vorgesehen ist, um einen Strom ir zu messen, der durch den Resonanzreaktor fließt, und bei dem der zweite Hauptschalter ausgeschaltet wird, wenn in der Periode, während welcher sowohl der zweite Hauptschalter als auch der Hilfsschalter zur gleichen Zeit eingeschaltet gehalten werden, der Strom ir die Bedingung des folgenden Ausdrucks 2 erfüllt:
    Figure 00430001
    worin V1 eine Spannung ist, die an die Glättungsdrossel angelegt wird, wenn der erste Hauptschalter eingeschaltet wird, V2 eine Spannung ist, die an die Glättungsdrossel angelegt wird, wenn der zweite Hauptschalter eingeschaltet wird, Lr die Induktivität des Resonanzreaktors ist, C1 die elektrostatische Kapazität der kapazitiven Komponente ist, die parallel zu dem ersten Hauptschalter vorhanden ist, und C2 die elektrostatische Kapazität der kapazitiven Komponente ist, die parallel zu dem zweiten Hauptschalter vorhanden ist.
  8. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler aus einem nach unten konvertierenden Typ besteht, bei dem die Ausgangsspannung gleich ist mit oder kleiner ist als die Hälfte der Eingangsspannung.
  9. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler aus einem aufwärts konvertierenden Typ besteht, bei dem die Ausgangsspannung gleich ist mit oder kleiner ist als das Zweifache der Eingangsspannung.
  10. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler aus einem Typ besteht, bei dem der Ab solutwert der Ausgangsspannung gleich ist mit oder kleiner ist als der Absolutwert der Eingangsspannung.
  11. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler aus einem nach unten konvertierenden Typ besteht, bei dem die Ausgangsspannung kleiner ist als die Eingangsspannung, und bei dem ein Eingangsfilterkondensator zwischen den Plus-Anschluß auf der Eingangsseite des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers und dem Plus-Anschluß eines Ausgangsfilterkondensators geschaltet ist.
  12. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9, bei dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler aus einem aufwärts konvertierenden Typ besteht, bei dem die Ausgangsspannung größer ist als die Eingangsspannung, und bei dem ein Ausgangsfilterkondensator zwischen den Plus-Anschluß auf der Ausgangsseite des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers und dem Plus-Anschluß eines Eingangsfilterkondensators geschaltet ist.
  13. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Hilfsschalter aus einem Zwei-Richtungs-Schalter besteht, der die Möglichkeit bietet, daß ein Strom in zwei Richtungen fließen kann, und bei dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler aus einem Zwei-Richtungs-Typ besteht, der die Fähigkeit hat, die Eingangsseite und die Ausgangsseite umzukehren, indem der Hauptschalter umgeschaltet wird, so daß dieser als erster Hauptschalter funktioniert und der Hauptschalter auch als zweiter Hauptschalter funktioniert.
  14. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Hilfsschalter aus zwei Ein-Richtungs-Schaltern besteht, der es ermöglicht, daß Ströme lediglich in Richtungen fließen, die jeweils zueinander entgegengesetzt verlaufen, und zwar zur gleichen Zeit, wenn einer der zwei Ein-Richtungs-Schalter eingeschaltet wird, wobei ein Strom lediglich in der einen Richtung fließt, die durch den Ein-Richtungs-Schalter beim Einschalten spezifiziert wird, und bei dem der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler aus einem Zwei-Richtungs-Typ besteht, der die Fähigkeit hat, die Eingangsseite mit der Ausgangsseite zu vertauschen, indem der Hauptschalter vertauscht wird, so daß dieser als erster Hauptschalter funktioniert, und der Hauptschalter auch als zweiter Hauptschalter funktioniert und wobei zur gleichen Zeit lediglich einer der zwei Ein-Richtungs-Schalter entsprechend der Eingabe-/Ausgaberichtung betätigt wird.
  15. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der zweite Hauptschalter eingeschaltet wird, nachdem der erste Hauptschalter eingeschaltet wurde, und bei dem eine Zeitperiode T2, welche die folgende Bedingung entsprechend dem Ausdruck 3 erfüllt, verstreicht:
    Figure 00450001
    worin V1 eine Spannung ist, die an die Glättungsdrossel angelegt wird, wenn der ersten Hauptschalter eingeschaltet wird, V2 eine Spannung ist, die an die Glättungsdrossel angelegt wird, wenn der zweite Hauptschalter eingeschaltet wird, iL ein Strom ist der durch die Glättungsdrossel hindurch fließt, C1 eine elektrostatische Kapazität der kapazitiven Komponente ist, die parallel zu dem ersten Hauptschalter liegt, und C2 die elektrostatische Kapazität der kapazitiven Komponente bedeutet, die parallel zu dem zweiten Hauptschalter vorhanden ist.
  16. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem eine kapazitive Komponente parallel zu dem Hilfsresonanzkreis vorgesehen ist, anstatt der kapazitiven Komponente parallel zu dem Hauptschalter.
  17. Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der zweite Hauptschalter lediglich aus passiven Schaltern gebildet ist.
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