JP2023163364A - 電力変換回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】スイッチング素子間電圧を抑制するとともに、ノイズを低減することができる電力変換回路。【解決手段】電力変換回路1は、スイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q1と負荷との間に接続される第1共振回路2と、第2共振回路L4,C4と第3共振回路L5,C5を備える。第2共振回路L4,C4は、スイッチング素子Q1の第1端子とアース電位とに接続される。第3共振回路L5,C5は、スイッチング素子Q1の第2端子とアース電位とに接続される。【選択図】図1
Description
本発明は、電力変換回路に関する。
E級を含む電圧共振型の電力変換回路は、スイッチング素子の両端電圧がゼロの時にターンオンするゼロ電圧スイッチングによって低損失なスイッチング動作を行う。これにより、スイッチング素子の駆動周波数を高周波化してインダクタやキャパシタなどの受動部品を小型化することができる。
しかし、電圧共振によりスイッチング素子間電圧が増大する。このため、スイッチング素子として、耐圧が高いものを使用する必要があり、スイッチング素子の高コスト化、導通損失の増大を招く。このため、駆動周波数よりも高い共振周波数を有するLC直列共振回路をスイッチング素子と並列に付加することで、ピーク電圧を抑制させることができる。これにより、スイッチング素子の低耐圧化が可能となり、低コスト、導通損失の抑制が可能となる。
しかしながら、特許文献1の電力変換回路では、高周波、かつ高電圧で駆動する電力変換器の課題となる電磁ノイズに対し、フィルタの段数を削減するようなノイズ抑制効果は得られない。このため、ノイズフィルタの多段化が必要であり、電力変換回路の大型化・高コストを招いてしまう。また、スイッチング素子と並列に接続したLC直列共振回路によりノイズが発生してしまう。
本発明は、スイッチング素子間電圧を抑制するとともに、ノイズを低減することができる電力変換回路を提供することを目的とする。
本発明に係る電力変換回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子と負荷との間に接続される第1共振回路と、さらに第2共振回路と第3共振回路を備える。第2共振回路は、スイッチング素子の第1端子とアース電位とに接続される。第3共振回路は、スイッチング素子の第2端子とアース電位とに接続される。
本発明によれば、スイッチング素子間電圧を抑制するとともに、ノイズを低減することができる電力変換回路を提供することができる。
以下、本発明のいくつかの実施形態に係る電力変換回路を、図面を参照しながら詳細に説明する。各実施形態に係る電力変換回路の図中の同一または相当部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る電力変換回路の回路図である。第1の実施に係る電力変換回路1は、入力側に接続された入力電源から供給された電力をスイッチング素子Q1をオン・オフさせることにより所定の電力に変換し、変換された電力を出力側に接続された負荷に電力を供給する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る電力変換回路の回路図である。第1の実施に係る電力変換回路1は、入力側に接続された入力電源から供給された電力をスイッチング素子Q1をオン・オフさせることにより所定の電力に変換し、変換された電力を出力側に接続された負荷に電力を供給する。
電力変換回路1は、E級電力変換回路であり、E級インバータ回路11と、図示しない整流回路とを有する。E級インバータ回路11は、チョークコイルL1,L2、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q1と並列に接続されたキャパシタC1、LC共振回路2を有する。E級インバータ回路11は、スイッチング素子Q1が高周波、かつ高電圧でオン・オフを繰り返すことで高周波の交流電流を生成する。整流回路は、E級インバータ回路11で生成された高周波電流を整流する。
直流電源からなる入力電源の入力正極端子Pとスイッチング素子Q1の一端との間には、チョークコイルL1が接続されている。入力電源の入力負極端子Nとスイッチング素子Q1の他端との間には、チョークコイルL2が接続されている。
スイッチング素子Q1は、一端がチョークコイルL1の一端に接続され、他端がチョークコイルL2の一端に接続されている。スイッチング素子Q1は、例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)などのユニポーラトランジスタで構成される。スイッチング素子Q1は、制御部5からのオン・オフ制御信号によりオン動作とオフ動作とを切り替える。
キャパシタC1は、単体の部品のキャパシタが配置されることもあれば、スイッチング素子Q1として使用されるMOSFETの寄生容量を利用することで個別の部品としては配置されないこともある。
整流回路は、ダイオードとダイオードに並列に接続された整流側シャントキャパシタと出力チョークインダクタを有する、いわゆるE級整流器を配置することもあれば、ブリッジ接続された4つのダイオードからなるいわゆるD級整流器を配置することもある。
電力変換回路の動作周波数を高周波にするほど、使用されるインダクタやキャパシタなどの受動部品に要求されるインダクタンス値やキャパシタンス値が小さくなり、電力変換回路を小型化することができる。
LC共振回路2は、インダクタL3とキャパシタC3とからなり、インダクタL3とキャパシタC3とによる共振周波数は、スイッチング素子Q1の駆動周波数と略同じであり、第1共振回路を構成する。
LC共振回路2は、スイッチング素子Q1がオフ動作時にインダクタL3とキャパシタC3との共振によりスイッチング素子Q1の電圧を正弦波状に上昇させ、スイッチング素子Q1がターンする時に正弦波状にゼロ付近又はゼロまで下降させる。この時にスイッチング素子Q1をターンオンすることでターンオン損失をゼロにする。
いわゆるゼロ電圧スイッチングを行うことができることから、駆動周波数を高周波化しても損失を低減することが可能で、電力変換回路を小型化できる。
(第1の実施形態の特徴的な構成)
第1の実施形態の特徴的な構成として、スイッチング素子Q1のピーク電圧を抑制するために共振するピーク電圧抑制共振回路3を設けている。ピーク電圧抑制共振回路3は、インダクタL4とキャパシタC4との直列共振回路と、インダクタL5とキャパシタC5との直列共振回路とからなる。
第1の実施形態の特徴的な構成として、スイッチング素子Q1のピーク電圧を抑制するために共振するピーク電圧抑制共振回路3を設けている。ピーク電圧抑制共振回路3は、インダクタL4とキャパシタC4との直列共振回路と、インダクタL5とキャパシタC5との直列共振回路とからなる。
インダクタL4とキャパシタC4との直列共振回路において、インダクタL4の一端がチョークコイルL1の一端とスイッチング素子Q1の一端とに接続され、インダクタL4の他端にキャパシタC4の一端が接続される。キャパシタC4の他端はアース電位P1に接続される。
インダクタL5とキャパシタC5との直列共振回路において、インダクタL5の一端がチョークコイルL2の一端とスイッチング素子Q1の他端とに接続され、インダクタL5の他端にはキャパシタC5の一端が接続される。キャパシタC5の他端はアース電位P1に接続される。
インダクタL4とキャパシタC4との直列共振回路は、第2共振回路を構成する。イL4ンダクタL5とキャパシタC5との直列共振回路は、第3共振回路を構成する。
インダクタL4のインダクタンス値とインダクタL5のインダクタンス値とは同一値である。キャパシタC4のキャパシタンス値とキャパシタC5のキャパシタンス値とは、同一値である。チョークコイルL1,L2のそれぞれのインダクタンス値に対して、インダクタL4,L5のインダクタンス値は十分に小さい。
次に、第1の実施形態に係る電力変換回路の動作について図2を参照しながら説明する。図2(a)に示す電力変換回路は、スイッチング素子Q1のピーク電圧抑制の機能として図2(b)に示す等価回路になる。スイッチング素子Q1の両端間にインダクタLとキャパシタCが接続される。インダクタLとキャパシタCとの共振周波数fLCは、式(1)で表される。
fLC=1/{2π(LC)1/2}…(1)
共振周波数fLCは、スイッチング素子Q1をオンオフさせるための駆動周波数fSWよりも高い周波数である。
次に、図2(c)を参照して、ピーク電圧抑制共振回路3によるスイッチング素子Q1のピーク電圧抑制としての機能と、ピーク電圧抑制共振回路3とチョークコイルL1,L2とによりノイズを抑制するノイズフィルタ機能について説明する。
まず、ピーク電圧抑制共振回路3によるピーク電圧抑制としての機能について説明する。チョークコイルL1とチョークコイルL2との間にインダクタL4とインダクタL5とが直列に接続されているので、インダクタンス値は2Lとなる。また、チョークコイルL1とチョークコイルL2との間にキャパシタC4とキャパシタC5とが直列に接続されているので、キャパシタンス値はC/2となる。
インダクタンス2LとキャパシタンスC/2とを乗算すると、LCとなり、共振周波数fLCは、式(1)で表され、このときの共振回路は、図2(b)に示す直列共振回路となる。ピーク電圧抑制共振回路3は、スイッチング素子Q1間で共振回路として形成するため、スイッチング素子Q1のピーク電圧を抑制することができる。このため、スイッチング素子Q1の低耐圧化/低コスト、低損失化を実現できる。
次に、ピーク電圧抑制共振回路3とチョークコイルL1,L2とによりノイズを抑制するフィルタ機能について説明する。ノイズとしては、スイッチング素子Q1のスイッチングによるノイズやLC共振回路2によるノイズが発生する。
入力正極端子Pとアース電位P1との間にはチョークコイルL1とインダクタL4とキャパシタC4とが接続される。入力負極端子Nとアース電位P1との間にはチョークコイルL2とインダクタL5とキャパシタC5とが接続される。チョークコイルL1とチョークコイルL2とのインダクタンス値は同一値であり、その値をLcとする。
電力変換回路1は、スイッチング素子Q1などによる寄生容量を介し、コモンモード電流がアース電位P1に流出する。コモンモード電流はキャパシタC4とインダクタL4とを流れ、チョークコイルL1で抑制される。また、コモンモード電流はキャパシタC5とインダクタL5とを流れ、チョークコイルL2で抑制される。チョークコイルL1,L2は、コモンモードチョークコイルとして機能する。
チョークコイルL1とインダクタL4とキャパシタC4とは、ローパスフィルタとして機能する。チョークコイルL2とインダクタL5とキャパシタC5とは、ローパスフィルタフィルタとして機能する。チョークコイルL1,L2のインダクタンス値に対してインダクタL5,L6のインダクタンス値は十分に小さい。このため、インダクタL5,L6を無視すると、各々のローパスフィルタの遮断周波数fcは、チョークコイルL1(又はL2)とキャパシタC4(又はC5)とで決定され、以下の式(2)で表される。
fc=1/{2π(L1C4)1/2}…(2)
チョークコイルL1のインダクタンス値がインダクタL4のインダクタンス値よりも十分に大きいため、ローパスフィルタの遮断周波数fcは、図2(d)に示す共振周波数fLCよりも十分に低い周波数となる。図2(d)に示す周波数特性おいて、遮断周波数fcの位置は、周波数特性の利得0dBから3dB減衰した位置である。ローパスフィルタは、遮断周波数fcよりも高い周波数になるほど、フィルタの減衰特性が良く、ノイズを抑制する効果が大きい。
(第1の実施形態に係る電力変換回路の効果)
第1の実施形態に係る電力変換回路によれば、ピーク電圧抑制共振回路3は、スイッチング素子Q1間で共振回路として形成するため、スイッチング素子Q1のピーク電圧を抑制することができる。また、ピーク電圧抑制共振回路3は、コモンモード電流をカットするノイズフィルタとしても機能する。このため、ノイズ抑制効果によるフィルタ段数を削減し、電力変換回路1の小型化・低コスト化ができる。
第1の実施形態に係る電力変換回路によれば、ピーク電圧抑制共振回路3は、スイッチング素子Q1間で共振回路として形成するため、スイッチング素子Q1のピーク電圧を抑制することができる。また、ピーク電圧抑制共振回路3は、コモンモード電流をカットするノイズフィルタとしても機能する。このため、ノイズ抑制効果によるフィルタ段数を削減し、電力変換回路1の小型化・低コスト化ができる。
また、駆動周波数fSWよりも高い共振周波数fLCを有する第2共振回路と第3共振回路とを設けることで、スイッチング素子間の電圧が抑制するだけでなく、ノイズフィルタとして機能する。これにより、スイッチング素子の低耐圧化/低コスト、低損失化の実現とともに、ノイズ抑制効果によるフィルタ段数を削減し、電力変換回路の小型化・低コスト化ができる。
また、E級電力変換回路において、駆動周波数fSWよりも高い共振周波数fLCを有する第2共振回路と第3共振回路を設けたことで、スイッチング素子間の電圧が抑制する。また、ピーク電圧抑制共振回路3とチョークコイルL1,L2とは、コモンモード電流をカットするノイズフィルタとしても機能する。これにより、スイッチング素子Q1の低耐圧化/低コスト、低損失化の実現とともに、ノイズ抑制効果によるフィルタ段数を削減し、電力変換回路の小型化・低コスト化ができる。
また、第2共振回路と第3共振回路はインダクタとキャパシタの直列接続で形成されることで、チューニングが容易である。その上、スイッチング素子の低耐圧化/低コスト、低損失化、ノイズ抑制効果によるフィルタ段数を削減し、電力変換回路の小型化・低コスト化ができる。
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る電力変換回路を示す回路図である。図3の電力変換回路は、高周波のE級PFC(power factor correction)回路を構成し、入力電源は、交流を電力変換回路1aに出力する。高周波のE級PFC回路は、図1に対して、スイッチング素子が少なくとも2つの直列接続されたスイッチ群Q1,Q2からなることを特徴とする。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る電力変換回路を示す回路図である。図3の電力変換回路は、高周波のE級PFC(power factor correction)回路を構成し、入力電源は、交流を電力変換回路1aに出力する。高周波のE級PFC回路は、図1に対して、スイッチング素子が少なくとも2つの直列接続されたスイッチ群Q1,Q2からなることを特徴とする。
その他の構成は、図1に示す構成と同じであるので、ここでは、スイッチ群Q1,Q2の構成と動作についてのみ説明する。
スイッチ群Q1,Q2は、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との直列回路からなる。スイッチング素子Q1の一端がチョークコイルL1の一端に接続され、スイッチング素子Q2の一端がチョークコイルL2の一端に接続される。スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とのオン動作とオフ動作は、制御部5aにより制御される。
E級PFC回路に入力される電圧は、交流電圧となり、交流電圧の極性によりスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2のうち、制御部5aが一方をスイッチング動作させ、他方を導通させる。これにより、PFC動作が可能となり、力率が改善される。
入力電圧が交流であること、2つの スイッチング素子Q1,Q2の動作は、第1の実施形態に係る電力変換回路とは異なるが、ノイズ抑制の作用効果は、第1の実施形態に係る電力変換回路と同様である。
(第2の実施形態に係る電力変換回路の効果)
第2の実施形態に係る電力変換回路によれば、E級PFC電力変換回路において、駆動周波数fSWよりも高い共振周波数fLCを有する第2共振回路と第3共振回路を設けたことで、スイッチング素子間の電圧が抑制する。また、ピーク電圧抑制共振回路3とチョークコイルL1,L2とは、コモンモード電流をカットするノイズフィルタとしても機能する。これにより、スイッチング素子Q1,Q2の低耐圧化/低コスト、低損失化を実現するとともに、ノイズ抑制効果によるフィルタ段数を削減し、電力変換回路の小型化・低コスト化ができる。
第2の実施形態に係る電力変換回路によれば、E級PFC電力変換回路において、駆動周波数fSWよりも高い共振周波数fLCを有する第2共振回路と第3共振回路を設けたことで、スイッチング素子間の電圧が抑制する。また、ピーク電圧抑制共振回路3とチョークコイルL1,L2とは、コモンモード電流をカットするノイズフィルタとしても機能する。これにより、スイッチング素子Q1,Q2の低耐圧化/低コスト、低損失化を実現するとともに、ノイズ抑制効果によるフィルタ段数を削減し、電力変換回路の小型化・低コスト化ができる。
(第3の実施形態)
図4は本発明の第3の実施形態に係る電力変換回路の回路図である。第3の実施形態に係る電力変換回路は、第2共振回路L4a,C4のインダクタL4aと第3共振回路L5a,C5のインダクタL5aとは、磁気結合していることを特徴とする。
図4は本発明の第3の実施形態に係る電力変換回路の回路図である。第3の実施形態に係る電力変換回路は、第2共振回路L4a,C4のインダクタL4aと第3共振回路L5a,C5のインダクタL5aとは、磁気結合していることを特徴とする。
ノーマルモード電流は、A→L4a→C4→P1→C5→L5a→BのループLP1で流れる。このため、ノーマルモードにおける磁気結合はインダクタL4a,L5aの磁束を強め合う。
一方、コモンモード電流は、スイッチング素子Q1の寄生容量C6を介してアース電位P1を通り、C4→L4a→Aと、C5→L5a→BとのループLP2で流れる。この場合、コモンモードにおける磁気結合はインダクタL4a,L5aの磁束を打ち消す。
このため、スイッチグ素子Q1の駆動周波数fSWよりも高いノーマルモード共振周波数fLC_Nを有し、かつノーマルモード共振周波数fLC_Nよりも高いコモンモード時の共振周波数fLC_Cを有する。
ノーマルモード共振周波数fLC_Nは、式(3)で表される。
fLC_N=1/{2π(L_NC)1/2}>fSW…(3)
L_NはインダクタL4a,L5aの磁束を強め合うときのインダクタンス値である。
コモンモード共振周波数は、式(4)で表される。
fLC_C=1/{2π(L_ C)1/2}>fSW…(4)
L_ C はインダクタL4a,L5aの磁束を打ち消すときのインダクタンス値である。
図5は本発明の第3の実施形態に係る電力変換回路のピーク電圧抑制共振回路の2つのインダクタの磁気結合ありと磁気結合なしのフィルタ特性を示す図である。磁気結合なしの場合よりも磁気結合ありの場合の方がピーク電圧を抑制する共振周波数が高くなる。
これにより、スイッチ素子Q1の低耐圧化/低コスト、低損失化の実現とともに、さらにより高周波帯域までノイズ抑制効果を発揮することができ、フィルタ段数を削減し、電力変換回路の小型化・低コスト化ができる。
図6は、図4におけるピーク電圧抑制共振回路の実装例を示す。図6では、磁気材料からなるコア6を貫通して流れるコモンモード電流のループLP2とノーマルモード電流のループLP1を示す。インダクタL4aとインダクタL5aとは磁性部品からなるコア6を用いてそれぞれ磁気結合しており、ノーマルモードにおける磁気結合は磁束を強め合い、コモンモードにおける磁気結合は磁束を打ち消すように形成されるように設置される。
(第3の実施形態に係る電力変換回路の効果)
第3の実施形態に係る電力変換回路によれば、第2共振回路と第3共振回路のインダクタンス成分はそれぞれ磁気結合し、ノーマルモードにおける磁気結合は、磁束を強め合い、コモンモードにおける磁気結合は、磁束を打ち消すように形成されている。このため、スイッチング素子の駆動周波数fSWよりも高いノーマルモード共振周波数fLC_Nを有し、かつノーマルモード共振周波数fLC_Nよりも高いコモンモード時の共振周波数fLC_Cを有する。これにより、スイッチング素子の低耐圧化/低コスト、低損失化の実現とともに、さらにより高周波帯域までノイズ抑制効果を発揮することができフィルタ段数を削減し、電力変換回路の小型化・低コスト化ができる。
第3の実施形態に係る電力変換回路によれば、第2共振回路と第3共振回路のインダクタンス成分はそれぞれ磁気結合し、ノーマルモードにおける磁気結合は、磁束を強め合い、コモンモードにおける磁気結合は、磁束を打ち消すように形成されている。このため、スイッチング素子の駆動周波数fSWよりも高いノーマルモード共振周波数fLC_Nを有し、かつノーマルモード共振周波数fLC_Nよりも高いコモンモード時の共振周波数fLC_Cを有する。これにより、スイッチング素子の低耐圧化/低コスト、低損失化の実現とともに、さらにより高周波帯域までノイズ抑制効果を発揮することができフィルタ段数を削減し、電力変換回路の小型化・低コスト化ができる。
また、第2共振回路と第3共振回路のインダクタンス成分は磁性部品からなるコア6を用いてそれぞれ磁気結合しているため、所望のノーマルモード共振周波数fLC_Nを最短で得られることで、小型化が可能となる。さらに、最短により、より高周波帯域までノイズ抑制効果を発揮することができフィルタ段数を削減し、電力変換回路の小型化・低コスト化ができる。
(第4の実施形態)
図7は本発明の第4の実施形態に係る電力変換回路の回路図である。電力変換回路は、スイッチ群Q1,Q2と、スイッチ群Q1,Q2に並列に接続されたコンデンサC1と、チョークコイルL1,L2と、直列LC共振回路L3a,C3a、L3b,C3bとを有する高周波のE級PFC回路からなる。
図7は本発明の第4の実施形態に係る電力変換回路の回路図である。電力変換回路は、スイッチ群Q1,Q2と、スイッチ群Q1,Q2に並列に接続されたコンデンサC1と、チョークコイルL1,L2と、直列LC共振回路L3a,C3a、L3b,C3bとを有する高周波のE級PFC回路からなる。
チョークコイルL2の一端とスイッチング素子Q2の一端には、スイッチング素子Q2の寄生容量と放熱部材7aの寄生容量とによる静電容量C7を介して放熱部材7aの一端が接続され、放熱部材7aの他端はインダクタL7の一端に接続されている。
チョークコイルL1の一端とスイッチング素子Q1の一端には、スイッチング素子Q1の寄生容量と放熱部材7bの寄生容量とによる静電容量C8を介して放熱部材7bの一端が接続され、放熱部材7bの他端はインダクタL8の一端に接続されている。
放熱部材7a,7bは、例えばヒートシンクからなる。放熱部材7aは、スイッチング素子Q2に発生する熱を放熱し、放熱部材7bは、スイッチング素子Q1に発生する熱を放熱する。
(第4の実施形態に係る電力変換回路の効果)
第4の実施形態に係る電力変換回路によれば、放熱部材7a,7bとスイッチ群Q1,Q2とに寄生する静電容量C7,C8をピーク電圧抑制共振回路3のキャパシタ成分として活用することで、実装するキャパシタを削減でき、コスト低減ができる。
第4の実施形態に係る電力変換回路によれば、放熱部材7a,7bとスイッチ群Q1,Q2とに寄生する静電容量C7,C8をピーク電圧抑制共振回路3のキャパシタ成分として活用することで、実装するキャパシタを削減でき、コスト低減ができる。
(第5の実施形態)
図8は本発明の第5の実施形態に係る電力変換回路の回路図である。第5の実施形態に係る電力変換回路は、図7に示す第4の実施形態に係る電力変換回路に対して、チョークコイルL2の一端とスイッチング素子Q2の一端に絶縁性の熱伝導部材8aの一端を接続し、熱伝導部材8aの他端を放熱部材7aの一端に接続している。
図8は本発明の第5の実施形態に係る電力変換回路の回路図である。第5の実施形態に係る電力変換回路は、図7に示す第4の実施形態に係る電力変換回路に対して、チョークコイルL2の一端とスイッチング素子Q2の一端に絶縁性の熱伝導部材8aの一端を接続し、熱伝導部材8aの他端を放熱部材7aの一端に接続している。
チョークコイルL1の一端とスイッチング素子Q1の一端に絶縁性の熱伝導部材8bの一端を接続し、熱伝導部材8bの他端を放熱部材7bの一端に接続している。熱伝導部材8a,8bは、絶縁性を有するので、キャパシタンス成分を有する。
(第5の実施形態に係る電力変換回路の効果)
第5の実施形態に係る電力変換回路によれば、放熱部材7a,7bとスイッチ群Q1,Q2との間に熱伝導部材8a,8bを設けることで、ピーク電圧抑制共振回路3のキャパシタ成分として活用することで、実装するキャパシタを削減でき、コスト低減ができる。また、スイッチング素子Q1,Q2を放熱することができる。
第5の実施形態に係る電力変換回路によれば、放熱部材7a,7bとスイッチ群Q1,Q2との間に熱伝導部材8a,8bを設けることで、ピーク電圧抑制共振回路3のキャパシタ成分として活用することで、実装するキャパシタを削減でき、コスト低減ができる。また、スイッチング素子Q1,Q2を放熱することができる。
なお、第1の実施形態に係る電力変換回路乃至第5の実施形態に係る電力変換回路では、2つのチョークコイルL1,L2を設けたが、チョークコイルL1,L2の一方のみを設ける構成としてもよい。
また、本発明は、第1乃至第5の実施形態に係る電力変換回路に限定されるものではなく、第1乃至第5の実施形態に係る電力変換回路の内のいくつの実施形態に係る電力変換回路を組わせて用いても良い。
1 電力変換回路
2 LC共振回路
3,3b ピーク電圧抑制共振回路
5,5a 制御部
6 コア
7a,7b 放熱部材
8a,8b 熱伝導部材
11 E級インバータ回路
Q1,Q2 スイッチング素子
L1,L2 チョークコイル
L3,L4,L5,L7,L8 インダクタ
C1~C5 シャントキャパシタ
2 LC共振回路
3,3b ピーク電圧抑制共振回路
5,5a 制御部
6 コア
7a,7b 放熱部材
8a,8b 熱伝導部材
11 E級インバータ回路
Q1,Q2 スイッチング素子
L1,L2 チョークコイル
L3,L4,L5,L7,L8 インダクタ
C1~C5 シャントキャパシタ
Claims (9)
- スイッチング素子と、前記スイッチング素子と負荷との間に接続される第1共振回路とを備える電力変換回路において、
前記スイッチング素子の第1端子とアース電位とに接続される第2共振回路と、
前記スイッチング素子の第2端子と前記アース電位とに接続される第3共振回路とを備える電力変換回路。 - 前記第2共振回路と前記第3共振回路は、前記スイッチング素子の駆動周波数よりも高い共振周波数を有する請求項1記載の電力変換回路。
- 前記スイッチング素子に並列に接続されたコンデンサと、
複数の入力端子と前記スイッチング素子とに接続された少なくとも1つのチョークコイルと、
前記スイッチング素子の少なくとも一端に接続されるインダクタとキャパシタとからなる前記第1共振回路と、
を有する高周波のE級回路である請求項1記載の電力変換回路。 - 前記スイッチング素子は、少なくとも2つの直列接続されたスイッチ群であり、
前記スイッチ群に並列に接続されたコンデンサと、
複数の入力端子と前記スイッチング素子との間に接続された少なくとも1つのチョークコイルと、
前記スイッチ群の少なくとも一端に接続されるインダクタとキャパシタとからなる前記第1共振回路と
を有する高周波のE級力率改善回路である請求項1記載の電力変換回路。 - 前記第2共振回路と前記第3共振回路は、インダクタとキャパシタとが直列に接続されて形成される請求項1乃至4のいずれか1項記載の電力変換回路。
- 前記第2共振回路と前記第3共振回路の前記インダクタのインダクタンス成分は、それぞれ磁気結合し、ノーマルモードにおける磁気結合は、磁束を強め合い、コモンモードにおける磁気結合は、磁束を打ち消すように形成される請求項5記載の電力変換回路。
- 前記第2共振回路と前記第3共振回路の前記インダクタのインダクタンス成分は、磁性部品を用いてそれぞれ磁気結合している請求項6記載の電力変換回路。
- 前記第2共振回路と前記第3共振回路のキャパシタ成分は、放熱部材と前記スイッチング素子で形成される寄生容量である請求項5記載の電力変換回路。
- 前記放熱部材と前記スイッチング素子との間に絶縁性の熱伝導部材を配置する請求項8記載の電力変換回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022074221A JP2023163364A (ja) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 電力変換回路 |
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2022
- 2022-04-28 JP JP2022074221A patent/JP2023163364A/ja active Pending
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