JP2015208210A - コンバータ及びその電圧クランプ回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】出力端子に直列連結される第1のスイッチユニットと第2のスイッチユニットを含む第1のブリッジアームと、中性点端子に直列連結される2つの電圧源を含む第2のブリッジアームと、中性点端子と出力端子との間に電気的に結合されるスイッチ回路と、出力端子、中性点端子及び正入力端子又は負入力端子を電気的に結合し、またスイッチ回路における電圧をクランプするための電圧クランプ回路と、を備えるコンバータ。
【選択図】図1A
Description
110 第1のブリッジアーム
120 第2のブリッジアーム
130、130a スイッチ回路
140a、140b、240、740、840、1340、1640、1645、1650、1655、1740、1745、1840、1940 電圧クランプ回路
112、114、232、234、532、534、632、634、2130a、2135a、2130b、2135b、2212a、2214a、2212b、2214b スイッチユニット
122、124 電圧源
2010a、2010b 充電回路
2020a、2020b 能動回路
2025a、2025b DC−DCコンバータ
2030 駆動回路
Claims (30)
- 出力端子に電気的に直列に結合される第1のスイッチユニット及び第2のスイッチユニットを含む第1のブリッジアームと、
中性点端子に電気的に直列に結合される第1の電圧源及び第2の電圧源を含む第2のブリッジアームと、
前記中性点端子と前記出力端子との間に電気的に結合されるスイッチ回路と、
前記出力端子、前記中性点端子及び正入力端子又は負入力端子を電気的に結合し、また前記スイッチ回路における電圧をクランプするための電圧クランプ回路と、
を備えるコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、
前記スイッチ回路とが前記出力端子と前記中性点端子との間に並列に結合される充電回路と、
前記充電回路及び前記正入力端子又は負入力端子を電気的に結合する放電回路と、
を含む請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、
コンデンサー、抵抗器及び第1のダイオードを含み、
前記コンデンサーと前記第1のダイオードとがノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記抵抗器が前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される第2のダイオードを更に含む請求項3に記載のコンバータ。
- 前記第1のスイッチユニットは、逆並列に接続されたスイッチ素子と第3のダイオードを含み、
前記第2のダイオードと前記抵抗器との何れも前記ノードと前記正入力端子との間に電気的に結合される場合、前記スイッチ素子がオフになる時、前記第2のダイオード、前記コンデンサー及び前記スイッチ回路が充電回路を構成し、前記コンデンサーが前記スイッチ素子における電圧スパイクを吸収してから、前記コンデンサーが吸収された電気エネルギーを前記抵抗器によって前記第1の電圧源へ放出する請求項4に記載のコンバータ。 - 前記第2のスイッチユニットは、逆並列に接続されたスイッチ素子と第3のダイオードを含み、
前記第2のダイオードと前記抵抗器との何れも前記ノードと前記負入力端子との間に電気的に結合される場合、前記スイッチ素子がオフになる時、前記第2のダイオード、前記コンデンサー及び前記スイッチ回路が充電回路を構成し、前記コンデンサーが前記スイッチ素子における電圧スパイクを吸収してから、前記コンデンサーが吸収された電気エネルギーを前記抵抗器によって前記第2の電圧源へ放出する請求項4に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のダイオード、第2のダイオード、コンデンサー及び抵抗器を含み、
前記第1のダイオードと前記コンデンサーがノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第2のダイオードと前記抵抗器が前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、コンデンサー、インダクタ及びダイオードを含み、
前記コンデンサーと前記ダイオードがノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記インダクタが前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のダイオード、第2のダイオード、コンデンサー及びインダクタを含み、
前記第1のダイオードと前記コンデンサーがノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第2のダイオードと前記インダクタが前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、コンデンサー及びダイオードを含み、
前記コンデンサーと前記ダイオードが前記正入力端子又は負入力端子に電気的に直列に結合され、前記コンデンサーと前記ダイオードが前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のダイオード、第2のダイオード及びコンデンサーを含み、
前記第1のダイオードと前記コンデンサーがノードに電気的に直列に結合され、前記第2のダイオードが前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、
第1のコンデンサーと第2のコンデンサー、第1の抵抗器と第2の抵抗器及び第1のダイオードと第2のダイオードを含み、
前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードが第1のノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第1の抵抗器が前記第1のノードと前記正入力端子との間に電気的に結合され、
前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードが第2のノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第2の抵抗器が前記第2のノードと前記負入力端子との間に電気的に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第3のダイオード及び第4のダイオードを更に含み、
前記第3のダイオードが前記第1のノードと前記正入力端子との間に電気的に結合され、前記第4のダイオードが前記第2のノードと前記負入力端子との間に電気的に結合される請求項12に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のコンデンサーと第2のコンデンサー、第1のインダクタと第2のインダクタ及び第1のダイオードと第2のダイオードを含み、
前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードが第1のノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第1のインダクタが前記第1のノードと前記正入力端子との間に電気的に結合され、
前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードが第2のノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第2のインダクタが前記第2のノードと前記負入力端子との間に電気的に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のコンデンサー、第2のコンデンサー、第1のダイオード及び第2のダイオードを含み、
前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードが前記正入力端子に電気的に直列に結合され、前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードが前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、
前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードが前記負入力端子に電気的に直列に結合され、前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードが前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のコンデンサーと第2のコンデンサー、第1の抵抗器と第2の抵抗器及び第1のダイオード、第2のダイオードと第3のダイオードを含み、
前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードが第1のノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第1の抵抗器が前記第1のノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合され、
前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードが第2のノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第2の抵抗器と前記第3のダイオードが前記第2のノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のコンデンサーと第2のコンデンサー、第1のインダクタと第2のインダクタ及び第1のダイオード、第2のダイオードと第3のダイオードを含み、
前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードが第1のノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第1のインダクタが前記第1のノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合され、
前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードが第2のノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第2のインダクタと前記第3のダイオードが前記第2のノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のコンデンサーと第2のコンデンサー、及び第1のダイオード、第2のダイオードと第3のダイオードを含み、
前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードが前記正入力端子又は負入力端子に電気的に直列に結合され、前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードが前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、
前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードがノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第3のダイオードが前記正入力端子又は負入力端子に電気的に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のコンデンサーと第2のコンデンサー、抵抗器及び第1のダイオード、第2のダイオードと第3のダイオードを含み、
前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードがノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードが前記ノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記抵抗器と前記第3のダイオードが前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のコンデンサーと第2のコンデンサー、インダクタ及び第1のダイオード、第2のダイオードと第3のダイオードを含み、
前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードがノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードが前記ノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記インダクタと前記第3のダイオードが前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に直列に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記電圧クランプ回路は、第1のコンデンサーと第2のコンデンサー及び第1のダイオード、第2のダイオードと第3のダイオードを含み、
前記第1のコンデンサーと前記第1のダイオードがノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第2のコンデンサーと前記第2のダイオードが前記ノードに電気的に直列に結合され、且つ前記出力端子と前記中性点端子との間に電気的に直列に結合され、前記第3のダイオードが前記ノードと前記正入力端子又は負入力端子との間に電気的に結合される請求項1に記載のコンバータ。 - 前記スイッチ回路は、前記出力端子と前記中性点端子との間に逆直列又は逆並列に電気的に結合される2つのスイッチユニットを含む請求項1から21のいずれか1項に記載のコンバータ。
- 前記2つのスイッチユニットは、逆直列に電気的に結合され、それぞれ、互いに逆並列に結合されるスイッチ素子及びダイオードを含む請求項22に記載のコンバータ。
- 前記スイッチ素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ又は金属酸化物半導体電界効果トランジスタである請求項23に記載のコンバータ。
- 前記2つのスイッチユニットは、逆直列に電気的に結合され、それぞれ、互いに電気的に直列又は並列にされる複数のスイッチ素子を含む請求項22に記載のコンバータ。
- 前記2つのスイッチユニットは、逆並列に電気的に結合され、それぞれ、互いに電気的に直列に結合されるスイッチ素子及びダイオードを含む請求項22に記載のコンバータ。
- 前記スイッチ素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ又は金属酸化物半導体電界効果トランジスタである請求項26に記載のコンバータ。
- 出力端子に電気的に直列に結合される第1のスイッチユニット及び第2のスイッチユニットを含む第1のブリッジアームと、
中性点端子に電気的に直列に結合される第1の電圧源及び第2の電圧源を含む第2のブリッジアームと、
前記中性点端子と前記出力端子との間に電気的に結合されるスイッチ回路と、
前記スイッチ回路における電圧をクランプするための電圧クランプ回路と、を備え、
前記電圧クランプ回路は、前記スイッチ回路とが前記出力端子と前記中性点端子との間に並列に結合され、前記スイッチ回路における電圧によって充電操作を行うための充電回路と、前記充電回路を電気的に結合し、前記充電回路の操作によって操作電圧を正入力端子又は負入力端子、前記出力端子或いは駆動回路に出力するための能動回路と、を含み、また、前記駆動回路が前記第1のスイッチユニット、前記第2のスイッチユニット又は前記スイッチ回路を駆動することに用いられるコンバータ。 - 前記充電回路は、前記中性点端子と前記出力端子との間に電気的に直列に結合されるダイオード及びコンデンサーを含み、前記能動回路は、入力端子が前記コンデンサーの両端を電気的に結合し、出力端子が前記正入力端子又は負入力端子を電気的に結合するDC−DCコンバータを含む請求項28に記載のコンバータ。
- 前記充電回路は、前記中性点端子と前記出力端子との間に電気的に直列に結合されるコンデンサー及びダイオードを含み、前記能動回路は、入力端子が前記コンデンサーの両端を電気的に結合し、出力端子が前記駆動回路を電気的に結合するDC−DCコンバータを含む請求項28に記載のコンバータ。
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