JP5012715B2

JP5012715B2 - Ｄｃ−ｄｃコンバータ

Info

Publication number: JP5012715B2
Application number: JP2008192789A
Authority: JP
Inventors: 祐一半田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: JP2010035290A

Description

本発明は、トランス対を備えたＤＣ−ＤＣコンバータに関する。

従来、トランス対を備えたＤＣ−ＤＣコンバータとして、例えば特許文献１に開示されているＤＣ−ＤＣコンバータがある。図６に示すように、このＤＣ−ＤＣコンバータ１は、昇圧チョッパ回路２Ａと、第１交直変換回路２１と、２つのトランスＴ１、Ｔ２と、第２交直変換回路２２とから構成されている。

昇圧チョッパ回路２Ａは、高電圧電源４の直流電圧を昇圧する回路である。昇圧チョッパ回路２Ａは、直列接続された２のトランジスタＱ５、Ｑ６を備えている。昇圧チョッパ回路２Ａは、２つのトランジスタＱ５、Ｑ６からなるトランジスタ対を相補的にオン、オフさせるとともに、そのオン期間を制御することで、出力電圧を調整する。

第１交直変換回路２１は、昇圧チョッパ回路２Ａによって昇圧された直流電力を交流電力に変換する回路である。第１交直変換回路２１は、直列接続された２つのトランジスタＱ１、Ｑ２を備えている。第１交直変換回路２１は、２つのトランジスタＱ１、Ｑ２からなるトランジスタ対を相補的にオン、オフすることで、入力される直流電力を交流電力に変換する。変換された交流電力は、２のトランスＴ１、Ｔ２からなるトランス対によって絶縁されるとともに、形態の異なる交流電力に変換される。

第２交直変換回路２２は、トランス対によって変換された交流電力を直流電力に変換し、低電圧電源５に供給する回路である。第２交直変換回路２２は、直列接続された２つのトランジスタＱ３、Ｑ４を備えている。第２交直変換回路２２は、２つのトランジスタＱ３、Ｑ４からなるトランジスタ対を、第１交直変換回路２１のトランジスタ対に同期して相補的にオン、オフすることで、入力される交流電力を直流電力に変換し、低電圧電源に供給する。

これにより、高電圧電源４の直流電力を変換して低電圧電源５に供給することできる。また、逆に、低電圧電源５の直流電力を変換して高電圧電源４に供給することもできる。
特開２００８−１１３５４８号公報

ところで、前述したＤＣ−ＤＣコンバータでは、トランス対の高電圧電源側において、２組のトランジスタ対、つまり４つのトランジスタＱ１、Ｑ２，Ｑ５、Ｑ６が必要となる。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータのコストを抑えることが難しかった。また、ＤＣ−ＤＣコンバータを小型化することも困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スイッチを削減し、コストを抑えるとともに小型化することができるＤＣ−ＤＣコンバータを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決する、請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータは、１次側に第１コイルと第２コイルを、２次側に第３コイルを有する第１トランスと、１次側に第４コイルと第５コイルを、２次側に第６コイルを有する第２トランスとからなり、第１コイル、第４コイル、第５コイル及び第２コイルが順次直列接続されるトランス対と、一端側が第１直流端子に接続されるとともに、他端側が第１コイルの独立端、第２コイルの独立端、及び、第４コイルと第５コイルの接続点に接続され、一端側と他端側との間で交直電力変換を行う第１交直電力変換回路と、一端側が第３コイルの両端、及び、第６コイルの両端に接続されるとともに、他端側が第２直流端子に接続され、一端側と他端側との間で交直電力変換を行う第２交直電力変換回路と、を備えたＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第１交直電力変換回路は、周期的にオン、オフする第１スイッチと、第１スイッチに対して相補的にオン、オフする第２スイッチとからなり、第１スイッチ及び第２スイッチが直列接続され、第１スイッチの独立端が低電位側の第１直流端子に接続されるとともに、第１スイッチと第２スイッチの接続点が第４コイルと第５コイルの接続点に接続されるスイッチ対と、高電位側の第１直流端子と、第１スイッチと第２スイッチの接続点との間に接続される第７コイルと、第１スイッチの独立端と第２コイルの独立端との間に接続される第１コンデンサと、第２スイッチの独立端と第１コイルの独立端との間に接続される第２コンデンサと、を有することを特徴とする。

この構成によれば、トランス対の１次側には、１組のスイッチ対のみが設けられている。ところで、図６に示すように、前述したＤＣ−ＤＣコンバータでは、２組のトランジスタ対が並列接続された構成となっている。しかも、各トランジスタ対は、ともに、相補的にオン、オフすることで機能している。そのため、１組のスイッチ対を共用することで、同様の機能を実現することできる。これにより、従来、トランス対の１次側に４つ必要であったスイッチを削減することができる。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータのコストを抑えることができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータを小型化することもできる。

請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータは、請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第１交直電力変換回路は、スイッチ対に並列接続される第３コンデンサを有することを特徴とする。この構成によれば、スイッチ対の電圧を安定化することができる。

請求項３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータは、請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第１交直電力変換回路は、高電位側の第１直流端子と第２スイッチの独立端との間に接続される第４コンデンサを有することを特徴とする。この構成によれば、請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータに比べ、コンデンサの耐圧を抑え、スイッチ対の電圧を安定させることができる。

請求項４に記載のＤＣ−ＤＣコンバータは、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第１交直電力変換回路は、第１スイッチと第２スイッチの接続点と、第４コイルと第５コイルの接続点の間に介挿され、第７コイルと磁気的に結合する第８コイルを有することを特徴とする。この構成によれば、従来非線形であったスイッチ対のスイッチングと出力電圧の関係を、より線形に近づけることができる。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御性を向上させることができる。

請求項５に記載のＤＣ−ＤＣコンバータは、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第２交直電力変換回路は、第２スイッチと同期してオン、オフし、第６コイルの両端を第２直流端子に接続、切断する第３スイッチと、第１スイッチと同期してオン、オフし、第３コイルの両端を第２直流端子に接続、遮断する第４スイッチと、を有することを特徴とする。この構成によれば、交直電力変換を確実に行うことができる。

請求項６に記載のＤＣ−ＤＣコンバータは、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第１交直電力変換回路は、第１直流端子に供給される直流電力を交流電力に変換してトランス対に出力し、第２交直電力変換回路は、トランス対から出力される交流電力を直流電力に変換して第２直流端子から出力することを特徴とする。この構成によれば、第１直流端子に供給される直流電力を変換して第２直流端子から出力することができる。

請求項７に記載のＤＣ−ＤＣコンバータは、請求項１〜５に記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、第２交直電力変換回路は、第２直流端子に供給される直流電力を交流電力に変換してトランス対に出力し、第１交直電力変換回路は、トランス対から出力される交流電力を直流電力に変換して第１直流端子から出力することを特徴とする。この構成によれば、第２直流端子に供給される直流電力を変換して第１直流端子から出力することができる。

なお、前述した第１〜第８コイル、第１及び第２トランス、第１及び第２交直電力変換回路、第１及び第４スイッチ及び第１〜第４コンデンサは、コイル、トランス、交直電力変換回路、スイッチ及びコンデンサを区別するために便宜的に導入したものである。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照してＤＣ−ＤＣコンバータの構成について説明する。ここで、図１は、第１実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。

図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１は、高電圧バッテリＢ１０の直流高電圧を直流低電圧に変換して低電圧バッテリＢ１１に供給する装置である。また、逆に、低電圧バッテリＢ１１の直流低電圧を直流高電圧に変換して高電圧バッテリＢ１０に供給する装置でもある。つまり、高電圧バッテリＢ１０と低電圧バッテリＢ１１の間で、双方向に直流電圧を変換して供給する装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、第１交直電力変換回路１０と、トランス対１１と、第２交直電力変換回路１２と、制御回路１３とから構成されている。

第１交直電力変換回路１０は、高電圧バッテリＢ１０の直流高電圧を昇圧し、交流電力に変換してトランス対１１に供給する回路である。また、逆に、トランス対１１から供給される交流電力を直流電力に変換し、降圧して高電圧バッテリＢ１０に供給する回路でもある。第１交直電力変換回路１０は、トランジスタ対１００（スイッチ対）と、コイル１０１（第７コイル）と、コンデンサ１０２（第３コンデンサ）と、コンデンサ１０３（第１コンデンサ）と、コンデンサ１０４（第２コンデンサ）とから構成されている。

トランジスタ対１００は、トランジスタ１００ａ（第１スイッチ）と、トランジスタ１００ｂ（第２スイッチ）とによって構成されている。トランジスタ１００ａ、１００ｂは直列接続されている。具体的には、トランジスタ１００ａのドレインがトランジスタ１００ｂのソースに接続されている。直列接続されたトランジスタ１００ａ、１００ｂのうち、トランジスタ１００ａの独立端であるソースは、高電圧バッテリＢ１０の負極端が接続される端子ＴＢ１（第１直流端子）に接続されている。トランジスタ１００ａ、１００ｂの接続点は、トランス対１１が接続される端子ＴＢ４に接続されている。高電圧バッテリＢ１０の正極端が接続される端子ＴＢ２（第１直流端子）と、トランジスタ１００ａ、１００ｂの接続点との間には、コイル１０１が接続されている。直列接続されたトランジスタ１００ａ、１００ｂには、コンデンサ１０２が並列接続されている。トランジスタ１００ａのソースと、トランス対１１が接続される端子ＴＢ３との間には、コンデンサ１０３が接続されている。直列接続されたトランジスタ１００ａ、１００ｂのうち、トランジスタ１００ｂの独立端であるドレインと、トランス対１１が接続される端子ＴＢ５の間には、コンデンサ１０４が接続されている。

トランス対１１は、第１交直電力変換回路１０から供給される交流電力を、絶縁した状態で形態の異なる交流電力に変換して第２交直電力変換回路１２に供給する素子である。また、逆に、第２交直電力変換回路１２から供給される交流電力を、絶縁した状態で形態の異なる交流電力に変換して第１交直電力変換回路１０に供給する素子でもある。トランス対１１は、トランス１１０（第１トランス）と、トランス１１１（第２トランス）とから構成されている。

トランス１１０は、１次側にコイル１１０ａ、１１０ｂを、２次側にコイル１１０ｃを備えている。トランス１１１は、１次側にコイル１１１ａ、１１１ｂを、２次側にコイル１１１ｃを備えている。１次側のコイル１１０ａ、１１１ａ、１１１ｂ、１１０ｂは、この順番で直列接続されている。直列接続されたコイル１１０ａ、１１１ａ、１１１ｂ、１１０ｂのうち、コイル１１０ｂの独立端である一端は、コンデンサ１０３が接続される端子ＴＢ３に接続されている。コイル１１１ａとコイル１１１ｂの接続点は、トランジスタ１００ａとトランジスタ１００ｂの接続点が接続される端子ＴＢ４に接続されている。直列接続されたコイル１１０ａ、１１１ａ、１１１ｂ、１１０ｂのうち、コイル１１０ａの独立端である一端は、コンデンサ１０５が接続される端子ＴＢ５に接続されている。２次側のコイル１１１ｃの両端は、第２交直電力変換回路１２が接続される端子ＴＢ６、ＴＢ７に接続されている。２次側のコイル１１０ｃの両端は、第２交直電力変換回路１２が接続される端子ＴＢ８、ＴＢ９に接続されている。

第２交直電力変換回路１２は、トランス対１１から供給される交流電力を直流電力に変換し、直流低電圧を低電圧バッテリＢ１１に供給する回路である。また、逆に、低電圧バッテリＢ１１から供給される直流電力を交流電力に変換してトランス対１１に供給する回路でもある。第２交直電力変換回路１２は、トランジスタ１２０（第３スイッチ）と、トランジスタ１２１（第４スイッチ）と、コンデンサ１２２とから構成されている。トランジスタ１２０のドレインは、コイル１１１ｃの一端が接続される端子ＴＢ７に接続されている。また、ソースは、低電圧バッテリＢ１１の負極端が接続される端子ＴＢ１０（第２直流端子）に接続されている。トランジスタ１２１のドレインは、コイル１１０ｃの一端が接続される端子ＴＢ８に接続されている。また、ソースは、トランジスタ１２０と同様に、端子ＴＢ１０に接続されている。コイル１１１ｃ、１１０ｃの他端が接続される端子ＴＢ６、ＴＢ９は、低電圧バッテリＢ１１の正極端が接続される端子ＴＢ１１（第２直流端子）に接続されている。低電圧バッテリＢ１１が接続される端子ＴＢ１０、ＴＢ１１間には、コンデンサ１２１が接続されている。

制御回路１３は、予め設定された目標電圧、高電圧バッテリＢ１０の直流高電圧及び低電圧バッテリＢ１１の直流低電圧に基づいてトランジスタ１００ａ、１００ｂ、１２０、１２１を制御する回路である。高電圧バッテリＢ１０から低電圧バッテリＢ１１に直流電圧を供給する場合、制御回路１３は、トランジスタ１００ａ、１００ｂを所定周期で相補的にオン、オフさせるとともに、これに同期してトランジスタ１２０、１２１をオン、オフさせる。さらに、低電圧バッテリＢ１１の直流電圧が目標電圧となるように、トランジスタ１００ａのオン期間を調整する。一方、逆に、低電圧バッテリＢ１１から高電圧バッテリＢ１０に直流電圧を供給する場合、制御回路１３は、トランジスタ１２０、１２１を所定周期で相補的にオン、オフさせるとともに、これに同期してトランジスタ１００ａ、１００ｂをオン、オフさせる。さらに、高電圧バッテリＢ１０の直流電圧が所定電圧となるように、トランジスタ１２０のオン期間を調整する。制御回路１３は、高電圧バッテリＢ１０の正極端が接続される端子ＴＢ２、及び、低電圧バッテリＢ１１の正極端が接続される端子ＴＢ１１に接続されている。また、トランジスタ１００ａ、１００ｂ、１２０、１２１のゲートに接続されている。

次に、図１及び図２を参照してＤＣ−ＤＣコンバータの動作について説明する。ここで、図２は、デューティ比に対する出力電圧の関係を示すグラフである。なお、デューティ比は、トランジスタ１００ａがオン、オフする１周期中におけるオン期間の比率である。また、出力電圧は、第２交直電圧変換回路１２の出力電圧ＶＢ１１である。なお、基本的な動作については、前述した特許文献１に開示されているＤＣ−ＤＣコンバータと同一であるため、説明を省略する。ここでは、トランジスタ１００ａ、１００ｂ、１２０、１２１の動作と、出力電圧の関係を中心に説明する。

図１において、高電圧バッテリＢ１０から低電圧バッテリＢ１１に直流電圧を供給する場合、制御回路１３は、トランジスタ１００ａ、１００ｂを所定周期で相補的にオン、オフさせる。また、トランジスタ１００ａに同期してトランジスタ１２１を、トランジスタ１００ｂに同期してトランジスタ１２０をオン、オフさせる。これにより、第１交直電力変換回路１０によって、高電圧バッテリＢ１０の直流高電圧が昇圧され交流電力に変換されるとともに、第２交直電力変換回路１２によって、トランス対１１から供給される交流電力が直流電力に変換される。さらに、制御回路１３は、低電圧バッテリＢ１１の直流電圧が目標電圧となるように、トランジスタ１００ａのオン期間を調整する。図２に示すように、第２交直電力変換回路１２の出力電圧ＶＢ１１は、デューティ比の増加に伴って曲線的に増加する。そのため、トランジスタ１００ａのデューティ比を調整することで、第２交直電力変換回路１２の出力電圧ＶＢ１１を調整することができる。従って、低電圧バッテリＢ１１の直流低電圧を目標電圧にすることができる。

一方、低電圧バッテリＢ１１から高電圧バッテリＢ１０に直流電圧を供給する場合、制御回路１３は、トランジスタ１２０、１２１を所定周期で相補的にオン、オフさせる。また、トランジスタ１２０に同期してトランジスタ１００ｂを、トランジスタ１２１に同期してトランジスタ１２ａをオン、オフさせる。これにより、第２交直電力変換回路１２によって、低電圧バッテリＢ１１から供給される直流電力が交流電力に変換されるともに、第１交直電力変換回路１０によって、トランス対１１から供給される交流電力が直流電力に変換され降圧される。さらに、制御回路１３は、高電圧バッテリＢ１０の直流電圧が目標電圧となるように、トランジスタ１２０のオン期間を調整する。これにより、第１交直電力変換回路１０の出力電圧ＶＢ１０を調整することができる。従って、高電圧バッテリＢ１０の直流高電圧を目標電圧にすることができる。

次に、具体的効果について説明する。第１実施形態によれば、トランス対１１の１次側には、１組のスイッチ対１００のみが設けられている。ところで、図６に示すように、従来のＤＣ−ＤＣコンバータでは、２組のトランジスタ対が並列接続された構成となっている。しかも、各トランジスタ対は、ともに相補的にオン、オフすることで機能している。そのため、１組のトランジスタ対を共用することで、同様の機能を実現することできる。これにより、トランジスタを削減することができる。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータのコストを抑えることができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータを小型化することもできる。

また、第１実施形態では、トランジスタ対１００とトランス対１１との間にコンデンサ１０３、１０４を備えている。そのため、従来のＤＣ−ＤＣコンバータと同様に、トランジスタ１００ａ、１００ｂをソフトスイッチングすることができる。従って、スイッチング損失を抑えることができる。

また、第１実施形態によれば、トランジスタ対１００に並列接続されるコンデンサ１０２を備えている。そのため、トランジスタ対１００の電圧を安定化することができる。

さらに、第１実施形態によれば、トランジスタ１２０は、トランジスタ１００ｂと同期してオン、オフし、コイル１１１ｃを低電圧バッテリＢ１１に接続、切断する。また、トランジスタ１２１は、トランジスタ１００ａと同期してオン、オフし、コイル１１０ｃを低電圧バッテリＢ１１に接続、接続する。そのため、トランス対１１から供給される交流電力を直流電力に、低電圧バッテリから供給される直流電力を交流電力に確実に変換することができる。

加えて、第１実施形態によれば、第１交直電力変換回路１０及び第２交直電力変換回路１２は、双方向に電力を変換することができる。そのため、高電圧バッテリＢ１０から低電圧バッテリＢ１１に、また、低電圧バッテリＢ１１から高電圧バッテリＢ１０に、双方向に直流電圧を供給することもできる。

なお、第１実施形態では、トランジスタ対１００に並列接続されるコンデンサ１０２を有する例を挙げているが、これに限られるものではない。コンデンサ１０２がなくても、同様の動作を実現することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータについて説明する。第２実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータは、第１実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータに対して、トランジスタ対に並列接続されていたコンデンサの接続位置を変更したものである。

まず、図３を参照してＤＣ−ＤＣコンバータの構成について説明する。ここで、図３は、第２実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。ここでは、第１実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータとの相違部分であるコンデンサについて説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。

図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、第１交直電力変換回路２０と、トランス対２１と、第２交直電力変換回路２２と、制御回路２３とから構成されている。トランス対２１、第２交直電力変換回路２２及び制御回路２３は、第１実施形態におけるトランス対１１、第２交直電力変換回路１２及び制御回路１３と同一構成である。

第１交直電力変換回路２０は、トランジスタ対２００（スイッチ対）と、コイル２０１（第７コイル）と、コンデンサ２０５（第４コンデンサ）と、コンデンサ２０３（第１コンデンサ）と、コンデンサ２０４（第２コンデンサ）とから構成されている。トランジスタ対２００、コイル２０１、コンデンサ２０３及びコンデンサ２０４は、第１実施形態におけるトランジスタ対１００、コイル１０１、コンデンサ１０３及びコンデンサ１０４と同一構成である。高電圧バッテリＢ２０の正極端が接続される端子ＴＢ２（第１直流端子）と、トランジスタ２００ｂの独立端であるドレインとの間に、コンデンサ２０５が接続されている。

動作については、第１実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータと同一であるため、説明を省略する。

次に、具体的効果について説明する。第２実施形態によれば、コンデンサ２０５によってトランジスタ対２００の電圧を安定化させることできる。しかも、加わる電圧が下がることから、第１実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータのコンデンサ１０２に比べ、コンデンサ２０５の耐圧を抑えることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータについて説明する。第３実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータは、第２実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータに対して、トランジスタ対とトランス対の間にコイルを追加したものである。

まず、図４を参照してＤＣ−ＤＣコンバータの構成について説明する。ここで、図４は、第３実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。ここでは、第２実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータとの相違部分であるコイルについて説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。

図４に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、第１交直電力変換回路３０と、トランス対３１と、第２交直電力変換回路３２と、制御回路３３とから構成されている。トランス対３１、第２交直電力変換回路３２及び制御回路３３は、第２実施形態における
トランス対２１、第２交直電力変換回路２２及び制御回路２３と同一構成である。

第１交直電力変換回路３０は、トランジスタ対３００（スイッチ対）と、コイル３０１（第７コイル）とコンデンサ３０５（第４コンデンサ）と、コンデンサ３０３（第１コンデンサ）と、コンデンサ３０４（第２コンデンサ）と、コイル３０６（第８コイル）とから構成されている。トランジスタ対３００、コイル３０１、コンデンサ３０５、コンデンサ３０３及びコンデンサ３０４は、第２実施形態におけるコイル２０１、トランジスタ対２００、コンデンサ２０３及びコンデンサ２０４と同一構成である。トランジスタ３００ａとトランジスタ３００ｂの接続点と、コイル３１１ａとコイル３１１ｂの接続点の間に、コイル３０１と磁気的に結合されたコイル３０７が接続されている。

次に、図５を参照して動作及び効果について説明する。ここで、図５は、デューティ比に対する出力電圧の関係を示すグラフである。なお、デューティ比は、トランジスタ３００ａがオン、オフする１周期中におけるオン期間の比率である。また、出力電圧は、第２交直電圧変換回路３２の出力電圧ＶＢ３１である。

動作については、第１実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータと同一であるが、デューティ比に対する出力電圧の関係が異なる。コイル３０１に磁気的に結合されたコイル３０７を設けることで、図５に示すように、第１実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ１において非線形であったデューティ比に対する出力電圧の関係を、より線形に近づけることができる。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の制御が容易になる。従って、制御性を向上させることができる。

なお、第３実施形態では、高電圧バッテリＢ３０の正極端が接続される端子ＴＢ２と、トランジスタ３００ｂのドレインとの間に、コンデンサ３０５が接続されている例を挙げているが、これに限られるものではない。第１実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータと同様に、トランジスタ対３００に並列接続されるコンデンサを設けてもよい。また、コンデンサ３０５がなくてもよい。いずれの場合も同様の動作を実現することができる。

第１実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。デューティ比に対する出力電圧の関係を示すグラフである。第２実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。第３実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。デューティ比に対する出力電圧の関係を示すグラフである。従来のＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。

符号の説明

１、２、３・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ、１０、２０、３０・・・第１交直電力変換回路、１００、２００、３００・・・トランジスタ対（スイッチ対）、１００ａ、２００ａ、３００ａ・・・トランジスタ（第１スイッチ）、１００ｂ、２００ｂ、３００ｂ・・・トランジスタ（第２スイッチ）、１０１、２０１、３０１・・・コイル（第７コイル）、１０２・・・コンデンサ（第３コンデンサ）、１０３、２０３、３０３・・・コンデンサ（第１コンデンサ）、１０４、２０４、３０４・・・コンデンサ（第２コンデンサ）、１１、２１、３１・・・トランス対、１１０、３１０・・・トランス（第１トランス）、１１０ａ、３１０ａ・・・コイル（第１コイル）、１１０ｂ、３１０ｂ・・・コイル（第２コイル）、１１１ｃ、３１０ｃ・・・コイル（第３コイル）、１１１、３１１・・・トランス（第２トランス）、１１１ａ、３１１ａ・・・コイル（第４コイル）、１１１ｂ、３１１ｂ・・・コイル（第５コイル）、１１１ｃ、３１１ｃ・・・コイル（第６コイル）、１２、２２、３２・・・第２交直電力変換回路、１２０、１２１・・・トランジスタ、１２２・・・コンデンサ、１３、２３・・・制御回路、Ｂ１０、Ｂ２０、Ｂ３０・・・高電圧バッテリ、Ｂ１１、Ｂ２１、Ｂ３１・・・低電圧バッテリ、ＴＢ１、ＴＢ２・・・端子（第１直流端子）、ＴＢ３〜ＴＢ９・・・端子、ＴＢ１０、ＴＢ１１・・・端子（第２直流端子）、ＶＢ１０、ＶＢ１１、Ｖ３１・・・出力電圧、２０５、３０５・・・コンデンサ（第４コンデンサ）、３０７・・・コイル（第８コイル）

Claims

１次側に第１コイルと第２コイルを、２次側に第３コイルを有する第１トランスと、１次側に第４コイルと第５コイルを、２次側に第６コイルを有する第２トランスとからなり、前記第１コイル、前記第４コイル、前記第５コイル及び前記第２コイルが順次直列接続されるトランス対と、
一端側が第１直流端子に接続されるとともに、他端側が前記第１コイルの独立端、前記第２コイルの独立端、及び、前記第４コイルと前記第５コイルの接続点に接続され、一端側と他端側との間で交直電力変換を行う第１交直電力変換回路と、
一端側が前記第３コイルの両端、及び、前記第６コイルの両端に接続されるとともに、他端側が第２直流端子に接続され、一端側と他端側との間で交直電力変換を行う第２交直電力変換回路と、
を備えたＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、
前記第１交直電力変換回路は、周期的にオン、オフする第１スイッチと、前記第１スイッチに対して相補的にオン、オフする第２スイッチとからなり、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが直列接続され、前記第１スイッチの独立端が低電位側の前記第１直流端子に接続されるとともに、前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続点が前記第４コイルと前記第５コイルの接続点に接続されるスイッチ対と、
高電位側の前記第１直流端子と、前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続点との間に接続される第７コイルと、
前記第１スイッチの独立端と前記第２コイルの独立端との間に接続される第１コンデンサと、
前記第２スイッチの独立端と前記第１コイルの独立端との間に接続される第２コンデンサと、
を有することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記第１交直電力変換回路は、前記スイッチ対に並列接続される第３コンデンサを有することを特徴とする請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記第１交直電力変換回路は、高電位側の前記第１直流端子と前記第２スイッチの独立端との間に接続される第４コンデンサを有することを特徴とする請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記第１交直電力変換回路は、前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続点と、前記第４コイルと前記第５コイルの接続点の間に介挿され、前記第７コイルと磁気的に結合する第８コイルを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記第２交直電力変換回路は、前記第２スイッチと同期してオン、オフし、前記第６コイルの両端を前記第２直流端子に接続、切断する第３スイッチと、
前記第１スイッチと同期してオン、オフし、前記第３コイルの両端を前記第２直流端子に接続、遮断する第４スイッチと、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記第１交直電力変換回路は、前記第１直流端子に供給される直流電力を交流電力に変換して前記トランス対に出力し、
前記第２交直電力変換回路は、前記トランス対から出力される交流電力を直流電力に変換して前記第２直流端子から出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
前記第２交直電力変換回路は、前記第２直流端子に供給される直流電力を交流電力に変換して前記トランス対に出力し、
前記第１交直電力変換回路は、前記トランス対から出力される前記交流電力を直流電力に変換して前記第１直流端子から出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。