JPWO2017056450A1 - 電力変換装置およびそれを用いた電源装置 - Google Patents

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Abstract

電力変換装置は、スイッチング素子と、ゲート駆動部と、スイッチ回路部と、直流電源部と、制御部と、を備えている。制御部は、複数のスイッチ回路部と、複数のゲート駆動部を制御する。制御部は、通常期間において、第１スイッチおよび第２スイッチを閉じ、ゲート駆動部からの信号をハイレベルもしくはローレベルに継続させる。さらに、制御部は、切り替え期間において、第１スイッチおよび第２スイッチを開放し、ゲート駆動部からの信号をローレベルからハイレベルに切り替える、もしくはハイレベルからローレベルに切り替える。

Description

本開示は、各種電子機器に使用される電力変換装置、およびそれを用いた電源装置に関する。
以下、従来の電力変換装置について図面を用いて説明する。図４は、従来の電力変換装置の回路ブロック図である。図４は従来の電源装置１における電力変換装置２、３の構成を示した回路ブロック図であり、電源装置１は電力変換装置２と電力変換装置３とを有する。電力変換装置２と電力変換装置３とは、極性以外の構成は同じである。したがって、ここでは電力変換装置３を用いて、その構成と動作とを説明する。
電力変換装置３は、スイッチ部４、５、６、７と、スイッチ部４、５、６、７に対応したゲート駆動部８、９、１０、１１と、ゲート駆動部に直流電圧を供給する直流電源８Ｐ、９Ｐ、１０Ｐ、１１Ｐとを有する。特に、電力変換装置３が大電力対応として適用される場合は、個々のスイッチ部４、５、６、７における負担を軽減するために、また大電流に対応するために、スイッチ部４、５、６、７は並列に接続されている。
ここで、それぞれのスイッチ部４、５、６、７には誘導リアクタンス４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａが存在している。またそれぞれの誘導リアクタンス４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａに流れる過渡状態の電流Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６、Ｉ７によって生じる電圧は異なる値となる。このことから、スイッチ部４、５、６、７のそれぞれのソース端子４Ｓ、５Ｓ、６Ｓ、７Ｓの電位も異なる値となる。スイッチ部４、５、６、７に対応してゲート駆動部８、９、１０、１１と直流電源８Ｐ、９Ｐ、１０Ｐ、１１Ｐとが、それぞれ設けられている。このため、スイッチ部４、５、６、７におけるゲートとソース間の電圧は、それぞれゲート駆動部８、９、１０、１１から供給される電圧のみに依存している。過渡状態の電流Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６、Ｉ７により、ソース端子４Ｓ、５Ｓ、６Ｓ、７Ｓの電位はそれぞれ異なる値となるが、ゲートとソース間の電圧は、ソース端子４Ｓ、５Ｓ、６Ｓ、７Ｓからの影響を殆ど受けない。このように、スイッチ部４、５、６、７は、それぞれ個別のゲート駆動部８、９、１０、１１によって駆動されている。
なお、この出願に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
特開２０１２−７４８２９号公報
本開示の電力変換装置は、スイッチング素子と、ゲート駆動部と、スイッチ回路部と、直流電源部と、制御部と、を備えている。
スイッチング素子は、ゲート端子と、ドレイン端子と、ソース端子とを有し、並列に接続された複数のスイッチング素子のうちの一つである。
ゲート駆動部は、ドライバ回路と、第１駆動入力部と、第２駆動入力部と、コンデンサと、を有する。
ドライバ回路は、第１駆動出力部と、第２駆動出力部と、第１入力端子と、第２入力端子とを有する。第１駆動出力部は、ゲート端子に接続されている。第２駆動出力部は、ソース端子に接続されている。
第１駆動入力部は、第１入力端子に接続されている。第２駆動入力部は、第２入力端子に接続されている。コンデンサは、第１駆動入力部と第２駆動入力部との間に設置されている。ゲート駆動部は、スイッチング素子に対応して設けられ、複数のゲート駆動部のうちの一つである。
スイッチ回路部は、第１スイッチと、第２スイッチとを有する。第１スイッチは、第１駆動入力部に接続されている。第２スイッチは、第２駆動入力部に接続されている。スイッチ回路部は、ゲート駆動部に対応して設けられ、複数のスイッチ回路部のうちの一つである。
直流電源部は、複数のスイッチ回路部に接続されている。
制御部は、複数のスイッチ回路部と、複数のゲート駆動部に接続されている。制御部は、複数のスイッチ回路部の開閉を制御し、かつ、スイッチング素子をオン、あるいはオフさせるために、複数のゲート駆動部を制御する。
制御部は、通常期間において、第１スイッチおよび第２スイッチを閉じ、ゲート駆動部からの信号をハイレベルもしくはローレベルに継続させる。
さらに、制御部は、切り替え期間において、第１スイッチおよび第２スイッチを開放し、ゲート駆動部からの信号をローレベルからハイレベルに切り替える、もしくはハイレベルからローレベルに切り替える。
また、本開示の電源装置は、前述の電力変換装置を２つ有し、前述の２つの電力変換装置に供給される電力の極性が互いに異なっている。
図１は、実施の形態における電力変換装置を用いた電源装置の回路ブロック図である。 図２は、実施の形態における電力変換装置の回路ブロック図である。 図３は、実施の形態における電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。 図４は、従来の電源装置の回路ブロック図である。 図５は、従来の他の電源装置の回路ブロック図である。 図６は、従来の他の電源装置における電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。
しかしながら、図４に示す電源装置１の電力変換装置３では、複数の直流電源８Ｐ、９Ｐ、１０Ｐ、１１Ｐが必要となり、電力変換装置３の小型化や低コスト化が困難である。
図５は、従来の他の電源装置１２の回路ブロック図である。図５に示すように、電力変換装置１３には直流電源１４によって電力が供給される。直流電源１４は、スイッチ部１５、１６、１７、１８をそれぞれ駆動するためのゲート駆動部１９、２０、２１、２２に一括して電力を供給する。これにより、電力変換装置１３の小型化や低コスト化が可能となる。
単一の直流電源１４が用いられる場合においてもスイッチ部１５、１６、１７、１８には誘導リアクタンス１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ、１８Ａが存在する。またそれぞれの誘導リアクタンス１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ、１８Ａに流れる電流Ｉ１５、Ｉ１６、Ｉ１７、Ｉ１８は異なる値となる。このため、スイッチ部１５、１６、１７、１８のそれぞれのソース端子１５Ｓ、１６Ｓ、１７Ｓ、１８Ｓの電位も異なる値となる。スイッチ部１５、１６、１７、１８をそれぞれ駆動するゲート駆動部１９、２０、２１、２２に対して共通の直流電源１４が設けられている。
スイッチ部１５、１６、１７、１８のそれぞれのゲート端子１５Ｇ、１６Ｇ、１７Ｇ、１８Ｇの電位は同一の値で安定している。一方、ソース端子１５Ｓ、１６Ｓ、１７Ｓ、１８Ｓはそれぞれが異なる電位を有する。さらに、ソース端子１５Ｓ、１６Ｓ、１７Ｓ、１８Ｓのうち隣接する２つは、互いに接続されている。そのために、ソース端子１５Ｓ、１６Ｓ、１７Ｓ、１８Ｓの電位は相互に影響を及ぼして不安定になる場合がある。この結果、個々のスイッチ部１５、１６、１７、１８におけるゲートとソース間の電圧は、均等に保持され難くなる。特にスイッチ部１５、１６、１７、１８の切り替え時には、過渡状態の電流によって誘導リアクタンス１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ、１８Ａの影響による不安定度が増大する。その結果、並列に接続されたスイッチ部１５、１６、１７、１８が均等に動作しなくなり、出力が不安定になる場合がある。
図６は、従来の電源装置１２における電力変換装置１３の動作を示すタイミングチャートである。直流電源１４が共通で用いられる場合、図６のタイミングチャートに示すように、スイッチ部１５におけるゲートとソース間の電圧Ｖｇｓ１５と、スイッチ部１８におけるゲートとソース間の電圧Ｖｇｓ１８とは、誘導リアクタンス１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ、１８Ａの影響により異なった軌跡を示す。すなわち、過渡状態で誘導リアクタンス１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ、１８Ａに生じる電圧によって、電圧Ｖｇｓ１５と電圧Ｖｇｓ１８とは異なった値となる。
さらに、図６の波形は単純化した軌跡で示されているが、実際にはスイッチ部１５、１８のソース端子１５Ｓ、１８Ｓは接続されているために、図６に示された波形よりも複雑な軌跡となる。図６では、電圧Ｖｇｓ１５が閾値Ｖｔ以上である期間と、電圧Ｖｇｓ１８が閾値Ｖｔ以上である期間とが異なる。
電圧Ｖｇｓ１５が閾値Ｖｔ以上となる期間は、ｔ０〜ｔ１および、スイッチ部１５がオンを継続する期間であるｔ１〜ｔ３’である。電圧Ｖｇｓ１８が閾値Ｖｔ以上となる期間は、ｔ０〜ｔ１’および、スイッチ部１８がオンを継続する期間であるｔ１’〜ｔ３である。ｔ０〜ｔ１’の期間では、誘導リアクタンス１６Ａ、１７Ａ、１８Ａに生じる起電力により、電圧Ｖｇｓ１５は電圧Ｖｇｓ１８よりも大きくなる。また、ｔ２〜ｔ３’の期間でも、電圧Ｖｇｓ１５は電圧Ｖｇｓ１８よりも大きくなる。
すなわち、スイッチ部１５およびスイッチ部１８における波形が異なる軌跡を示す場合がある。そして、第２電力変換装置１３の出力も安定しない場合がある。
以上のように、図４に示すようにスイッチ部４、５、６、７とゲート駆動部８、９、１０、１１とに対応した直流電源８Ｐ、９Ｐ、１０Ｐ、１１Ｐを有する電力変換装置３は、小型化や低コスト化が困難である。一方、図５に示すようにスイッチ部１５、１６、１７、１８に対応する単一の直流電源１４を有する電力変換装置１３は、小型化や低コスト化は可能であるが、出力が不安定になる。このように、電力変換装置の小型化や低コスト化と、出力の安定性とを両立させるのは困難であった。
以下、本開示の実施の形態について図面を用いて説明する。
（実施の形態）
図１は、実施の形態における電力変換装置２３Ａ、２３Ｂを用いた電源装置２３の回路ブロック図である。図２は、実施の形態における電力変換装置２３Ａの回路ブロック図である。電源装置２３は、負電圧出力を担う電力変換装置２３Ａと、正電圧出力を担う電力変換装置２３Ｂとを有している。電力変換装置２３Ａと電力変換装置２３Ｂとは共に出力端子「ＯＵＴ」に接続されている。電力変換装置２３Ａと電力変換装置２３Ｂは、基本的な構成および動作は同じである。ただし、それぞれに供給される電力の極性は互いに異なっており、また、それぞれを構成する一部の要素において反転した極性を有する。以下においては負電圧出力を担う電力変換装置２３Ａを例にとり、説明する。
負電圧出力を担う電力変換装置２３Ａは、並列に接続されたスイッチング素子２４、２５、２６、２７と、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１と、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５と、直流電源部３６と、制御部３７とを有する。
ゲート駆動部２８はスイッチング素子２４を駆動する。ゲート駆動部２９はスイッチング素子２５を駆動する。ゲート駆動部３０はスイッチング素子２６を駆動する。ゲート駆動部３１はスイッチング素子２７を駆動する。ゲート駆動部２８、２９、３０、３１とスイッチング素子２４、２５、２６、２７とは、それぞれが１対１に対応して設けられている。また、スイッチ回路部３２はゲート駆動部２８に、スイッチ回路部３３はゲート駆動部２９に、スイッチ回路部３４はゲート駆動部３０に、スイッチ回路部３５はゲート駆動部３１に、それぞれ１対１に対応して設けられている。図２では一例として、スイッチング素子２４、２５、２６、２７と、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１と、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５とが、それぞれ４つ設けられている。しかし、これらの数は４つに限らず、それぞれが２つ以上で、かつ同数であればよい。
直流電源部３６は全てのスイッチ回路部３２、３３、３４、３５に接続され、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５を介して、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１へと直流電圧を供給する。
スイッチング素子２４は、ゲート端子２４Ｇと、ドレイン端子２４Ｄと、ソース端子２４Ｓとを有する。スイッチング素子２５は、ゲート端子２５Ｇと、ドレイン端子２５Ｄと、ソース端子２５Ｓとを有する。スイッチング素子２６は、ゲート端子２６Ｇと、ドレイン端子２６Ｄと、ソース端子２６Ｓとを有する。スイッチング素子２７は、ゲート端子２７Ｇと、ドレイン端子２７Ｄと、ソース端子２７Ｓとを有する。
ゲート駆動部２８は、ドライバ回路２８Ｈと、第１駆動入力部２８Ｃと、第２駆動入力部２８Ｄと、コンデンサ２８Ｅとを有する。ドライバ回路２８Ｈは、第１駆動出力部２８Ａと、第２駆動出力部２８Ｂと、第１入力端子２８Ｆと、第２入力端子２８Ｇとを有する。第１入力端子２８Ｆは、第１駆動入力部２８Ｃに接続されている。第２入力端子２８Ｇは、第２駆動入力部２８Ｄに接続されている。
ゲート駆動部２９は、ドライバ回路２９Ｈと、第１駆動入力部２９Ｃと、第２駆動入力部２９Ｄと、コンデンサ２９Ｅとを有する。ドライバ回路２９Ｈは、第１駆動出力部２９Ａと、第２駆動出力部２９Ｂと、第１入力端子２９Ｆと、第２入力端子２９Ｇとを有する。第１入力端子２９Ｆは、第１駆動入力部２９Ｃに接続されている。第２入力端子２９Ｇは、第２駆動入力部２９Ｄに接続されている。
ゲート駆動部３０は、ドライバ回路３０Ｈと、第１駆動入力部３０Ｃと、第２駆動入力部３０Ｄと、コンデンサ３０Ｅとを有する。ドライバ回路３０Ｈは、第１駆動出力部３０Ａと、第２駆動出力部３０Ｂと、第１入力端子３０Ｆと、第２入力端子３０Ｇとを有する。第１入力端子３０Ｆは、第１駆動入力部３０Ｃに接続されている。第２入力端子３０Ｇは、第２駆動入力部３０Ｄに接続されている。
ゲート駆動部３１は、ドライバ回路３１Ｈと、第１駆動入力部３１Ｃと、第２駆動入力部３１Ｄと、コンデンサ３１Ｅとを有する。ドライバ回路３１Ｈは、第１駆動出力部３１Ａと、第２駆動出力部３１Ｂと、第１入力端子３１Ｆと、第２入力端子３１Ｇとを有する。第１入力端子３１Ｆは、第１駆動入力部３１Ｃに接続されている。第２入力端子３１Ｇは、第２駆動入力部３１Ｄに接続されている。
第１駆動出力部２８Ａ、２９Ａ、３０Ａ、３１Ａはそれぞれ、ゲート端子２４Ｇ、２５Ｇ、２６Ｇ、２７Ｇに接続されている。第２駆動出力部２８Ｂ、２９Ｂ、３０Ｂ、３１Ｂはそれぞれ、ソース端子２４Ｓ、２５Ｓ、２６Ｓ、２７Ｓに接続されている。
コンデンサ２８Ｅの一端には第１駆動入力部２８Ｃが、他端には第２駆動入力部２８Ｄが接続されている。コンデンサ２９Ｅの一端には第１駆動入力部２９Ｃが、他端には第２駆動入力部２９Ｄが接続されている。コンデンサ３０Ｅの一端には第１駆動入力部３０Ｃが、他端には第２駆動入力部３０Ｄが接続されている。コンデンサ３１Ｅの一端には第１駆動入力部３１Ｃが、他端には第２駆動入力部３１Ｄが接続されている。
スイッチ回路部３２は、第１スイッチ３２Ａと、第２スイッチ３２Ｂとを有する。スイッチ回路部３３は、第１スイッチ３３Ａと、第２スイッチ３３Ｂとを有する。スイッチ回路部３４は、第１スイッチ３４Ａと、第２スイッチ３４Ｂとを有する。スイッチ回路部３５は、第１スイッチ３５Ａと、第２スイッチ３５Ｂとを有する。第１スイッチ３２Ａ、３３Ａ、３４Ａ、３５Ａは、それぞれ、第１駆動入力部２８Ｃ、２９Ｃ、３０Ｃ、３１Ｃに接続されている。第２スイッチ３２Ｂ、３３Ｂ、３４Ｂ、３５Ｂは、それぞれ、第２駆動入力部２８Ｄ、２９Ｄ、３０Ｄ、３１Ｄに接続されている。
制御部３７は、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５の開閉を制御する。また制御部３７は、スイッチング素子２４、２５、２６、２７をオンあるいはオフさせるために、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１がハイレベルもしくはローレベルの信号を交互に出力するように、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１を制御する。制御部３７は、通常期間と、切り替え期間との、２つの期間において、異なる制御を行なう。
通常期間において、制御部３７は、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５を閉じて接続状態としている。言い換えると、制御部３７は、第１スイッチ３２Ａ、３３Ａ、３４Ａ、３５Ａおよび第２スイッチ３２Ｂ、３３Ｂ、３４Ｂ、３５Ｂが閉じるように、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５を制御する。さらに通常期間においては、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１からの出力信号は、ハイレベルが継続している、あるいは、ローレベルが継続している。
切り替え期間において、制御部３７は、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５を開放して非接続状態としている。言い換えると、制御部３７は、第１スイッチ３２Ａ、３３Ａ、３４Ａ、３５Ａおよび第２スイッチ３２Ｂ、３３Ｂ、３４Ｂ、３５Ｂが開放するように、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５を制御する。さらに切り替え期間において、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１からの出力信号が、ハイレベルからローレベルへ切り替わる、あるいは、ローレベルからハイレベルへ切り替わる。
以上の構成および動作により、単一の直流電源部３６によって複数のゲート駆動部２８、２９、３０、３１へ電力が供給される。これにより、電力変換装置２３Ａの小型化が可能となる。
そして、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１から出力されるスイッチング素子２４、２５、２６、２７に対する駆動信号がローレベルからハイレベルへと切り替わるとき、あるいは、ハイレベルからローレベルへと切り替わるときに、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１は直流電源部３６から一時的に切り離される、あるいは切り離されている。
スイッチング素子２４、２５、２６、２７のドレインとソースの間の電流が過渡状態の場合、ソース端子２４Ｓ、２５Ｓ、２６Ｓ、２７Ｓの電位が誘導リアクタンス２４Ａ、２５Ａ、２６Ａ、２７Ａからの影響を受け易く、ゲートとソース間の電圧の変動が大きくなり易い。この過渡状態において、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１は直流電源部３６から一時的に切り離された状態となる。
ゲート駆動部２８、２９、３０、３１が直流電源部３６から一時的に切り離された期間において、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１は、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１に設けられたコンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅに蓄えられた電荷を用いて、ゲート駆動信号を出力する。
これにより、直流電源部３６から切り離されている期間のゲート駆動部２８、２９、３０、３１は、誘導リアクタンス２４Ａ、２５Ａ、２６Ａ、２７Ａなど、他の回路要素からの影響を受けないで、ゲートとソース間の電圧を供給できる。
ゲート駆動部２８、２９、３０、３１からの出力信号がローレベルからハイレベル、あるいは、ハイレベルからローレベルへと切り替わるタイミングにおいて、あるいは、このタイミングが含まれる前後の所定の期間において、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１は、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅに蓄えられた電荷のみを用いて、スイッチング素子２４、２５、２６、２７へ出力信号を供給する。
この結果、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１が直流電源部３６から切り離されている期間では、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１に個別に設けられた電源が、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１へ電力を供給している状態になる。そして上記の期間では、スイッチング素子２４のソース端子２４Ｓの電位が変動しても、ゲート端子２４Ｇとソース端子２４Ｓとの間の電位差は変動しない。スイッチング素子２５、２６、２７についても同様である。このため、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１によって駆動されるスイッチング素子２４、２５、２６、２７は安定して動作する。その結果、電力変換装置２３Ａからの出力は安定する。
また、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１から発せられる出力信号がハイレベルを継続しているとき、あるいはローレベルを継続しているとき、つまり過渡状態でないときには、出力電流は概ね一定となる。このため、誘導リアクタンス２４Ａ、２５Ａ、２６Ａ、２７Ａで起電力は発生しない。したがって、出力信号がオンレベルを継続している期間の一部あるいは期間の全体、あるいはオフレベルを継続している期間の一部あるいは期間の全体において、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５が接続状態であっても、ソース端子２４Ｓ、２５Ｓ、２６Ｓ、２７Ｓの電位は安定している。
以上のように、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１によって駆動されるスイッチング素子２４、２５、２６、２７は安定して動作し、電力変換装置２３Ａからの出力は安定する。よって、電源装置２３からの出力も安定する。
以下で、電力変換装置２３Ａについて詳しく説明する。図３は、実施の形態における電力変換装置２３Ａの動作を示すタイミングチャートである。
図３において、ＣＬＫはクロックパルスを示す波形である。クロックパルスは、ローレベルとハイレベルとを繰り返す。これにより、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１がローレベルあるいはハイレベルの出力信号を出力するタイミング、およびスイッチ回路部３２、３３、３４、３５を制御するタイミングなどが決定される。すなわち、クロックパルスは、電力変換装置２３Ａにおける制御の時間の基準となる。
図３において、Ｖｏｕｔは電源装置２３の出力電圧を示す波形である。電力変換装置２３Ａと電力変換装置２３Ｂとによって出力電圧は＋Ｖと−Ｖとを繰り返す。先にも述べたように、電力変換装置２３Ａは負の電圧出力を担うので、電力変換装置２３Ａのみによる出力電圧はＶｏｕｔとは異なる。また、電力変換装置２３Ａの入力端子Ｎ（図１、２参照）には負の直流電源が接続される。しかしながら、この直流電源は定電圧出力を継続するので、タイミングチャートに示していない。
図３において、電圧Ｖｇｓ２４は、スイッチング素子２４におけるゲート端子２４Ｇとソース端子２４Ｓとの間の電圧を示す波形であり、ゲート駆動部２８の出力信号に相当する。電圧Ｖｇｓ２７は、スイッチング素子２７におけるゲート端子２７Ｇとソース端子２７Ｓとの間の電圧を示す波形であり、ゲート駆動部３１の出力信号に相当する。図３に示すように、電圧Ｖｇｓ２４と電圧Ｖｇｓ２７は、同じ軌跡を示している。
電圧Ｖｇｓ２４と電圧Ｖｇｓ２７に限らず、電圧Ｖｇｓ２５および電圧Ｖｇｓ２６も同様の軌跡を示す。ここで、電圧Ｖｇｓ２５は、スイッチング素子２５におけるゲート端子２５Ｇとソース端子２５Ｓとの間の電圧であり、ゲート駆動部２９の出力信号に相当する。電圧Ｖｇｓ２６は、スイッチング素子２６におけるゲート端子２６Ｇとソース端子２６Ｓとの間の電圧であり、ゲート駆動部３０の出力信号に相当する。
図３において、電流Ｉ２４は、誘導リアクタンス２４Ａに流れる電流を示している。電流Ｉ２７は、誘導リアクタンス２７Ａに流れる電流を示している。電流Ｉ２４と電流Ｉ２７とはピーク値は異なるが、通電の開始および終了のタイミングやピーク値が継続する期間は同じである。ここでは、電流Ｉ２４および電流Ｉ２７が示されているが、誘導リアクタンス２５Ａ、２６Ａに流れる電流Ｉ２５、Ｉ２６もピーク値のみが異なり、同様の軌跡を示す。また、ピーク値は電流Ｉ２４、Ｉ２５、Ｉ２６、Ｉ２７の順で大きい。これはスイッチング素子２４、２５、２６、２７の各々に流れる電流は概ね同一の値であるが、誘導リアクタンス２４Ａ、２５Ａ、２６Ａ、２７Ａに流れる電流がそれぞれ重畳されるためである。
図３において、波形ＳＷは、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５の開閉のタイミングを示している。スイッチ回路部３２、３３、３４、３５はオン（接続）とオフ（切り離し）とを繰り返し、クロックパルスがローレベルからハイレベルあるいは、ハイレベルからローレベルへと反転する際に、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５が接続状態から切り離し状態へと移るように設定されている。さらに、切り離し状態は所定期間Ｔｃに渡って継続する。所定期間Ｔｃは、後述のように、Ｔ１０からＴ１４までの期間、およびＴ２０からＴ２４までの期間に相当する。所定期間Ｔｃは、切り替え制御期間である。所定期間Ｔｃ以外の期間は、通常制御期間である。
図３において、Ｖｃは、コンデンサ２８Ｅの両端の電位差を示している。言い換えるとＶｃは、第１駆動入力部２８Ｃと第２駆動入力部２８Ｄとの電位差を示している。ここで、コンデンサ２８Ｅの両端の電位差は、コンデンサ２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅの両端の電位差に等しい。すなわち、第１駆動入力部２８Ｃと第２駆動入力部２８Ｄとの電位差は、第１駆動入力部２９Ｃと第２駆動入力部２９Ｄとの電位差、第１駆動入力部３０Ｃと第２駆動入力部３０Ｄとの電位差、第１駆動入力部３１Ｃと第２駆動入力部３１Ｄとの電位差に等しい。
先に述べたように、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１がハイレベルあるいはローレベルの出力信号を出力するタイミングは、クロックパルスによって決定される。クロックパルスの発信、およびゲート駆動部２８、２９、３０、３１から出力信号として発せられるゲートとソース間の電圧は、制御部３７によって制御される。クロックパルスがオフからオンへと切り替わるタイミングのＴ１０から所定時間（Ｔｕ）後のＴ１１で、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１の出力信号がローレベルからハイレベルへと切り替わるように、制御部３７はゲート駆動部２８、２９、３０、３１を制御する。これにより、スイッチング素子２４、２５、２６、２７のゲートとソース間に電位差が生じ、スイッチング素子２４、２５、２６、２７は非導通状態から導通状態へと切り替わろうとする。
厳密には、制御部３７がゲート駆動部２８、２９、３０、３１の出力信号をローレベルからハイレベルへと切り替わるように指示するタイミングＴ１１と、出力信号がスイッチング素子２４、２５、２６、２７をオフからオンへと切り替えるタイミングＴ１２とは異なる。スイッチング素子２４、２５、２６、２７が非導通状態から導通状態へと切り替わるためには、ゲートとソース間の電位差が所定の閾値Ｖｔｈよりも大きくなる必要があるためである。つまり、電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７の波形の傾斜部分に示されるように、出力信号に相当するゲートとソース間の電位差はローレベルからハイレベルへと移る過程での立ち上がりの際に時間を有する。このため、電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７が閾値Ｖｔｈよりも大きくなったＴ１２のタイミングで、スイッチング素子２４、２５、２６、２７は非導通状態から導通状態へと切り替わる。そして、ドレインとソース間に電流が流れ始め、誘導リアクタンス２４Ａ、２７Ａに電流Ｉ２４、Ｉ２７が流れ始める。そして、電流Ｉ２４、Ｉ２７は漸増する。
その後、電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７が十分に大きな値となったＴ１３のタイミングで、スイッチング素子２４、２５、２６、２７のドレインとソース間の抵抗値が極小となり、誘導リアクタンス２４Ａ、２７Ａの電流Ｉ２４、Ｉ２７として、概ね平坦な極大値が継続する。このとき、電源装置２３の出力電圧であるＶｏｕｔはＴ１３のタイミングで、−Ｖとなる。電流Ｉ２４、Ｉ２７、電圧Ｖｇｓ２４、Ｖｇｓ２７は、それぞれの極値をＴ２１まで継続する。またＶｏｕｔは概ね、電流Ｉ２４、Ｉ２７と同様に、極大値が継続された軌跡となる。
クロックパルスがハイからローへと切り替わるタイミングであるＴ２０から所定時間（Ｔｘ）後のＴ２１において、制御部３７は、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１の出力信号がハイレベルからローレベルへと切り替わるように、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１に指示する。これにより、スイッチング素子２４、２５、２６、２７のゲートとソース間にＴ２１まで存在した電位差が低下し、スイッチング素子２４、２５、２６、２７は導通状態から非導通状態へと切り替わろうとする。
厳密には、制御部３７がゲート駆動部２８、２９、３０、３１の出力信号をハイレベルからローレベルへと切り替わるように指示するタイミングＴ２１と、上記の出力信号がスイッチング素子２４、２５、２６、２７をオンからオフへと切り替えるタイミングＴ２２とは異なる。これは、スイッチング素子２４、２５、２６、２７が導通状態から非導通状態へと切り替わるために、ゲートとソース間の電位差が所定の閾値Ｖｔｈよりも小さくなる必要があるためである。つまり、電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７の波形の傾斜部分に示されるように、出力信号に相当するゲートとソース間の電位差は、ハイレベルからローレベルへと移る過程で低下する際に時間を有する。このため、電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７が閾値Ｖｔｈよりも小さくなったＴ２２のタイミングで、スイッチング素子２４、２５、２６、２７は導通状態から非導通状態へと切り替わり、出力信号はオンレベルからオフレベルへと切り替わる。そして、ドレインとソース間に電流が流れなくなり、誘導リアクタンス２４Ａ、２７ＡにはＴ２１から漸減していた電流Ｉ２４、Ｉ２７がＴ２２で流れなくなる。
その後、Ｔ２３において、ゲートとソース間の電位差である電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７は０となる。電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７が０となっている状態は、次にＴ１０でクロックパルスが再びローからハイへと切り替わった後の、Ｔ１１まで継続する。このとき、チャートには示していないが、電力変換装置２３Ａからの出力電圧は０Ｖとなり、電流Ｉ２４、Ｉ２７と概ね同様の軌跡となる。
ゲート駆動部２８、２９、３０、３１の出力信号はＴ１２からＴ２２にかけてハイレベルとなり、スイッチング素子２４、２５、２６、２７は導通状態となる。そして、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１の出力信号はＴ２２から次のＴ１２にかけてローレベルとなり、スイッチング素子２４、２５、２６、２７は非導通状態となる。
電力変換装置２３Ａは、直流電源部３６とゲート駆動部２８、２９、３０、３１との間にスイッチ回路部３２、３３、３４、３５を有している。スイッチ回路部３２、３３、３４、３５は、通常期間で直流電源部３６とゲート駆動部２８、２９、３０、３１とを接続し、切り替え期間で直流電源部３６とゲート駆動部２８、２９、３０、３１とを切り離す。
通常期間は、図３の波形ＳＷにおけるＴ１０以前の期間、Ｔ１４からＴ２０までの期間、Ｔ２４以降の期間、に相当する。切り替え期間は、波形ＳＷにおけるＴ１０からＴ１４までの期間、およびＴ２０からＴ２４までの期間、に相当する。
スイッチ回路部３２は、直流電源部３６の高電位出力に接続された第１スイッチ３２Ａと、直流電源部３６の低電位出力に接続された第２スイッチ３２Ｂとを有する。そして、第１スイッチ３２Ａはゲート駆動部２８の第１駆動入力部２８Ｃに、第２スイッチ３２Ｂはゲート駆動部２８の第２駆動入力部２８Ｄに、接続されている。第１スイッチ３２Ａと第２スイッチ３２Ｂとは同期して、通常期間において閉じられ、切り替え期間において開放される。
同様に、スイッチ回路部３３は、直流電源部３６の高電位出力に接続された第１スイッチ３３Ａと、直流電源部３６の低電位出力に接続された第２スイッチ３３Ｂとを有する。そして、第１スイッチ３３Ａはゲート駆動部２９の第１駆動入力部２９Ｃに、第２スイッチ３３Ｂはゲート駆動部２９の第２駆動入力部２９Ｄに、接続されている。第１スイッチ３３Ａと第２スイッチ３３Ｂとは同期して、通常期間において閉じられ、切り替え期間において開放される。
同様に、スイッチ回路部３４は、直流電源部３６の高電位出力に接続された第１スイッチ３４Ａと、直流電源部３６の低電位出力に接続された第２スイッチ３４Ｂとを有する。そして、第１スイッチ３４Ａはゲート駆動部３０の第１駆動入力部３０Ｃに、第２スイッチ３４Ｂはゲート駆動部３０の第２駆動入力部３０Ｄに、接続されている。第１スイッチ３４Ａと第２スイッチ３４Ｂとは同期して、通常期間において閉じられ、切り替え期間において開放される。
同様に、スイッチ回路部３５は、直流電源部３６の高電位出力に接続された第１スイッチ３５Ａと、直流電源部３６の低電位出力に接続された第２スイッチ３５Ｂとを有する。そして、第１スイッチ３５Ａはゲート駆動部３１の第１駆動入力部３１Ｃに、第２スイッチ３５Ｂはゲート駆動部３１の第２駆動入力部３１Ｄに、接続されている。第１スイッチ３５Ａと第２スイッチ３５Ｂとは同期して、通常期間において閉じられ、切り替え期間において開放される。
スイッチ回路部３２、３３、３４、３５とゲート駆動部２８、２９、３０、３１とは、制御部３７によって制御されている。そして、第１スイッチ３２Ａ、３３Ａ、３４Ａ、３５Ａと、第２スイッチ３２Ｂ、３３Ｂ、３４Ｂ、３５Ｂとは、同期するように、制御部３７により制御されている。
そして、ゲート駆動部２８における、第１駆動入力部２８Ｃと第２駆動入力部２８Ｄとの間には、コンデンサ２８Ｅが設けられている。ゲート駆動部２９における、第１駆動入力部２９Ｃと第２駆動入力部２９Ｄとの間にはコンデンサ２９Ｅが設けられている。ゲート駆動部３０における、第１駆動入力部３０Ｃと第２駆動入力部３０Ｄとの間にはコンデンサ３０Ｅが設けられている。ゲート駆動部３１における、第１駆動入力部３１Ｃと第２駆動入力部３１Ｄとの間にはコンデンサ３１Ｅが設けられている。これにより、通常期間においてはコンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅは、直流電源部３６によって充電され、切り替え期間においてはコンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅが放電可能な状態となる。特に、切り替え期間におけるクロックパルスがオフからオンへと切り替わった後のタイミングＴ１１からＴ１３までは、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅは、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１が出力信号を発することができるように放電する。
先にも述べたように、切り替え期間において、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５は、直流電源部３６とゲート駆動部２８、２９、３０、３１とを切り離している。したがって、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１は切り替え期間において、直流電源部３６による電力ではなくコンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅから放電された電荷によって、ゲートとソース間の電圧が供給される。すなわち、コンデンサから放電された電荷によって、第１駆動出力部２８Ａと第２駆動出力部２８Ｂとの間、第１駆動出力部２９Ａと第２駆動出力部２９Ｂとの間、第１駆動出力部３０Ａと第２駆動出力部３０Ｂとの間、第１駆動出力部３１Ａと第２駆動出力部３１Ｂとの間に、電圧が供給される。これにより切り替え期間においては、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１は、それぞれが個別の電源を有することになり、この電源によってゲート駆動部２８、２９、３０、３１はゲートとソース間の電圧を出力する。
ここで、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅは同じ容量であることが望ましい。さらに、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１における回路定数が同じ値であることが望ましい。これにより、全てのゲート駆動部２８、２９、３０、３１から出力される電圧は同じ値となる。そして、スイッチング素子２４、２５、２６、２７におけるゲートとソース間の電圧も同じ値となる。ただし、上記の容量や回路定数が異なった値を有していても、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅはスイッチング素子２４、２５、２６、２７へゲートとソース間の電圧を供給するために十分な電荷を有していればよい。
同一特性を有するスイッチング素子２４、２５、２６、２７を用いることにより、全てのスイッチング素子２４、２５、２６、２７の動作は完全に連動する。そして、電力変換装置２３Ａは安定して動作し、電力変換装置２３Ａの出力は安定する。
このとき、スイッチング素子２４、２５、２６、２７におけるゲートとソース間の電圧は、それぞれ異なる値を有する電流Ｉ２４、Ｉ２５、Ｉ２６、Ｉ２７からの影響を受けない。言い換えると、誘導リアクタンス２４Ａ、２５Ａ、２６Ａ、２７Ａと電流Ｉ２４、Ｉ２５、Ｉ２６、Ｉ２７とにより、主としてＴ１２からＴ１３に至る期間とその前後の期間において、過渡状態での異なる電圧は存在する。しかし、それらは、ソース端子２４Ｓ、２５Ｓ、２６Ｓ、２７Ｓに適用されず、ゲートとソース間の電位差には関与しない。そして、先に述べたように、切り替え期間では、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１は、個別に独自の電源を有した状態となる。その結果、第１駆動出力部２８Ａと第２駆動出力部２８Ｂとから、第１駆動出力部２９Ａと第２駆動出力部２９Ｂとから、第１駆動出力部３０Ａと第２駆動出力部３０Ｂとから、第１駆動出力部３１Ａと第２駆動出力部３１Ｂとから、それぞれ、適切な電位差の安定したゲートとソース間の電圧が出力される。
また、通常期間である、Ｔ１４からＴ２０にかけての期間や、Ｔ１０以前の期間、あるいはＴ２４以降の期間においては、誘導リアクタンス２４Ａ、２５Ａ、２６Ａ、２７Ａと電流Ｉ２４、Ｉ２５、Ｉ２６、Ｉ２７とによる過渡状態は存在しない。よって、直流電源部３６がゲート駆動部２８、２９、３０、３１に共通に適用されていても、ソース端子２４Ｓ、２５Ｓ、２６Ｓ、２７Ｓの電位や、ゲートとソース間の電圧は安定する。そして、全てのスイッチング素子２４、２５、２６、２７の動作も安定する。その結果、電力変換装置２３Ａは安定して動作し、電力変換装置２３Ａの出力は安定する。
以上のように、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５は、クロックパルスがローからハイへと切り替わるタイミングであるＴ１１よりも所定期間前のＴ１０で、直流電源部３６とゲート駆動部２８、２９、３０、３１とを切り離す。そして、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５は、電圧Ｖｇｓ２４、Ｖｇｓ２７あるいは電流Ｉ２４、Ｉ２７が極大値となったＴ１３から所定期間が経過した後のＴ１４で、直流電源部３６とゲート駆動部２８、２９、３０、３１とを再び接続する。
さらに、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５は、クロックパルスがハイからローへと切り替わるタイミングであるＴ２１よりも所定期間前のＴ２０で、直流電源部３６とゲート駆動部２８、２９、３０、３１とを切り離す。そして、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５は、電圧Ｖｇｓ２４、Ｖｇｓ２７が極小値となったＴ２３から所定期間が経過した後のＴ２４で、直流電源部３６とゲート駆動部２８、２９、３０、３１とを再び接続する。
このように、切り替え期間ではゲート駆動部２８、２９、３０、３１は個別に独自の電源を有した状態となり、安定したゲートとソース間の電圧をスイッチング素子２４、２５、２６、２７へ供給する。
図３における電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７のタイミングチャートには示していないが、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５が通常期間から切り替え期間へと移行するＴ１０あるいはＴ２０において、電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７は変動する可能性がある。このため、電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７の変動値はＶｔｈよりも小さくなるように、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅの容量値が設定されるのが望ましい。これにより、Ｔ１０からＴ１１までの期間、あるいはＴ２０からＴ２１までの期間において、スイッチング素子２４、２５、２６、２７が通電することが抑制される。これにより、電力変換装置２３Ａは安定して動作し、電力変換装置２３Ａの出力は安定する。
また、図３において、Ｔ１０とＴ１１と、Ｔ１３とＴ１４と、Ｔ２０とＴ２１と、Ｔ２３とＴ２４との、それぞれが時間差を有している。しかしながら、Ｔ１０とＴ１１と、Ｔ１３とＴ１４と、Ｔ２０とＴ２１と、Ｔ２３とＴ２４との、それぞれは同じタイミングであってもよい。
さらに、本実施の形態では、切り替え期間において、Ｔ１２からＴ１３まで、およびＴ２１からＴ２２までの過渡状態が生じる期間で、電力変換装置２３Ａは安定して動作し、安定した出力電圧を出力する。しかしながら、過渡状態が生じる前のＴ１１のタイミングでコンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅは放電を始めた方がよい。このため、実際の切り替え期間は最低限でもＴ１１からＴ１３まで必要となる。よって、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１の出力信号がハイレベルになる前のＴ１１のタイミング以前で切り替え期間が始まることがより望ましい。Ｔ２１からＴ２２までの切り替え期間は放電を考慮する必要はない。
また、図３におけるＴ１１からＴ１３までの期間で、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅは、スイッチング素子２４、２５、２６、２７へと電荷を放電する。このため、Ｔ１１からＴ１３までの期間でコンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅの両端の電圧は、電位差Ｖｄ相当で降下する。したがって、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅが適切に動作し、放電するために、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅの容量は、スイッチング素子２４、２５、２６、２７を非導通状態から導通状態へと切り替える制御電圧を供給することができる値にする必要がある。言い換えると、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅの電力容量は、スイッチング素子２４、２５、２６、２７を制御するための電力より大きい値であればよい。
図３におけるＴ１４からＴ１５の期間では、放電後のコンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅが再充電される。放電に要する期間よりも充電に要する期間は短い。さらに充電に要する期間は、スイッチ回路部３２、３３、３４、３５が閉じられるＴ１４からＴ２０までの通常期間に相当する期間よりも短い。クロックパルスの周期や、それに応じて決定される通常期間や切り替え期間の期間は予め決定されている。したがって、上記の各期間よりも短い時間で充電が完了するように、コンデンサ２８Ｅ、２９Ｅ、３０Ｅ、３１Ｅの容量を決定するのが好ましい。
以上の説明では、制御部３７はゲート駆動部２８、２９、３０、３１やスイッチ回路部３２、３３、３４、３５とは別に配置されている。しかし、制御部３７はゲート駆動部２８、２９、３０、３１に含まれていてもよい。あるいは、制御部３７はスイッチ回路部３２、３３、３４、３５に含まれてもよい。そして、制御部３７は、電力変換装置２３Ａの何れの箇所に配置されてもよい。制御部３７は、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１とスイッチ回路部３２、３３、３４、３５との双方を制御する機能を有していれば良い。
また以上の説明では、スイッチング素子２４、２５、２６、２７が、Ｎチャンネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である場合を一例として示している。しかしながら、スイッチング素子２４、２５、２６、２７として、Ｐチャンネル型ＦＥＴを用いてもよい。Ｎチャンネル型の場合、スイッチング素子２４、２５、２６、２７をオンさせるために、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１がハイレベルの信号を出力するように、制御部３７がゲート駆動部２８、２９、３０、３１を制御するとよい。Ｐチャンネル型の場合、スイッチング素子２４、２５、２６、２７をオンさせるために、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１がローレベルの信号を出力するように、制御部３７がゲート駆動部２８、２９、３０、３１を制御するとよい。そして、Ｎチャンネル型の場合、スイッチング素子２４、２５、２６、２７をオフさせるために、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１がローレベルの信号を出力するように、制御部３７はゲート駆動部２８、２９、３０、３１を制御するとよい。Ｐチャンネル型の場合、スイッチング素子２４、２５、２６、２７をオフさせるために、ゲート駆動部２８、２９、３０、３１がハイレベルの信号を出力するように、制御部３７はゲート駆動部２８、２９、３０、３１を制御するとよい。
本開示によれば、単一の直流電源部によって複数のゲート駆動部へ電力が供給される。これにより、電力変換装置は小型化される。
そして、ゲート駆動信号がローレベルからハイレベルへと切り替わるとき、あるいは、ハイレベルからローレベルへと切り替わるときに、ゲート駆動部は直流電源部から一時的に切り離される。言い換えると、スイッチング素子のドレインとソース間の電流が過渡状態で、ソース端子の電位が誘導リアクタンスからの影響を受け易いときに、ゲート駆動部は直流電源部から一時的に切り離される。
ゲート駆動部が直流電源部から一時的に切り離された期間に、コンデンサに蓄えられた電荷を用いて、ゲート駆動部はゲート駆動信号を発信する。これにより、直流電源部から切り離されている期間の個々のゲート駆動部は、他の回路要素などからの影響を受けない電圧を、スイッチング素子へと供給できる。言い換えると、ゲート駆動部によって駆動されるスイッチング素子のゲートとソース間の電圧は安定した値となり、電力変換装置からの出力は安定する。
本開示の電力変換装置は、小型化で、かつ、出力を安定させるという効果を有し、各種電子機器において有用である。
１，１２，２３ 電源装置
２，３，１３，２３Ａ，２３Ｂ 電力変換装置
４，５，６，７，１５，１６，１７，１８ スイッチ部
２４，２５，２６，２７ スイッチング素子
４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａ，１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ，１８Ａ，２４Ａ，２５Ａ，２６Ａ，２７Ａ 誘導リアクタンス
８，９，１０，１１，１９，２０，２１，２２ ゲート駆動部
８Ｐ，９Ｐ，１０Ｐ，１１Ｐ，１４ 直流電源
２４Ｄ，２５Ｄ，２６Ｄ，２７Ｄ ドレイン端子
１５Ｇ，１６Ｇ，１７Ｇ，１８Ｇ，２４Ｇ，２５Ｇ，２６Ｇ，２７Ｇ ゲート端子
４Ｓ，５Ｓ，６Ｓ，７Ｓ，１５Ｓ，１６Ｓ，１７Ｓ，１８Ｓ，２４Ｓ，２５Ｓ，２６Ｓ，２７Ｓ ソース端子
２８，２９，３０，３１ ゲート駆動部
２８Ａ，２９Ａ，３０Ａ，３１Ａ 第１駆動出力部
２８Ｂ，２９Ｂ，３０Ｂ，３１Ｂ 第２駆動出力部
２８Ｃ，２９Ｃ，３０Ｃ，３１Ｃ 第１駆動入力部
２８Ｄ，２９Ｄ，３０Ｄ，３１Ｄ 第２駆動入力部
２８Ｅ，２９Ｅ，３０Ｅ，３１Ｅ コンデンサ
２８Ｆ，２９Ｆ，３０Ｆ，３１Ｆ 第１入力端子
２８Ｇ，２９Ｇ，３０Ｇ，３１Ｇ 第２入力端子
２８Ｈ，２９Ｈ，３０Ｈ，３１Ｈ ドライバ回路
３２，３３，３４，３５ スイッチ回路部
３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ 第１スイッチ
３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ 第２スイッチ
３６ 直流電源部
３７ 制御部
Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ１５，Ｉ１６，Ｉ１７，Ｉ１８，Ｉ２４，Ｉ２５，Ｉ２６，Ｉ２７ 電流
図４に示す電源装置１の電力変換装置３では、複数の直流電源８Ｐ、９Ｐ、１０Ｐ、１１Ｐが必要となり、電力変換装置３の小型化や低コスト化が困難である。
その後、電圧Ｖｇｓ２４および電圧Ｖｇｓ２７が十分に大きな値となったＴ１３のタイミングで、スイッチング素子２４、２５、２６、２７のドレインとソース間の抵抗値が極小となり、誘導リアクタンス２４Ａ、２７Ａの電流Ｉ２４、Ｉ２７として、概ね平坦な極大値が継続する。このとき、電源装置２３の出力電圧であるＶｏｕｔはＴ１３のタイミングで、−Ｖとなる。電流Ｉ２４、Ｉ２７、電圧Ｖｇｓ２４、Ｖｇｓ２７は、それぞれの極大値をＴ２１まで継続する。またＶｏｕｔは概ね、電流Ｉ２４、Ｉ２７と同様に、極大値が継続された軌跡となる。

Claims (7)

  1. ゲート端子と、ドレイン端子と、ソース端子とを有し、並列に接続された複数のスイッチング素子のうちの一つである、スイッチング素子と、
    前記ゲート端子に接続された第１駆動出力部と、
    前記ソース端子に接続された第２駆動出力部と、
    第１入力端子と、
    第２入力端子と、
    を有するドライバ回路と、
    前記第１入力端子に接続された第１駆動入力部と、
    前記第２入力端子に接続された第２駆動入力部と、
    前記第１駆動入力部と前記第２駆動入力部との間に設置されたコンデンサと、
    を有し、
    前記スイッチング素子に対応して設けられ、複数のゲート駆動部のうちの一つである、ゲート駆動部と、
    前記第１駆動入力部に接続された第１スイッチと、
    前記第２駆動入力部に接続された第２スイッチと、
    を有し、
    前記ゲート駆動部に対応して設けられ、複数のスイッチ回路部のうちの一つである、スイッチ回路部と、
    前記複数のスイッチ回路部に接続された直流電源部と、
    前記複数のスイッチ回路部に接続され、前記複数のスイッチ回路部の開閉を制御し、かつ、前記複数のゲート駆動部に接続され、前記スイッチング素子をオン、あるいはオフさせるために、前記複数のゲート駆動部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    通常期間において、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを閉じ、前記ゲート駆動部からの信号をハイレベルもしくはローレベルに継続させ、
    切り替え期間において、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを開放し、前記ゲート駆動部からの前記信号をローレベルからハイレベルに切り替える、もしくはハイレベルからローレベルに切り替える
    電力変換装置。
  2. 前記切り替え期間において、前記ゲート駆動部からの前記信号がローレベルからハイレベルに切り替わる時よりも所定時間前に、
    前記制御部は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを開放する
    請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記スイッチング素子の前記ゲート端子と前記ソース端子との間の電圧が極大値になった時から、所定時間後に、前記制御部は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを閉じる
    請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 前記切り替え期間において、前記ゲート駆動部からの前記信号がハイレベルからローレベルに切り替わる時よりも所定時間前に、前記制御部は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを開放する
    請求項１に記載の電力変換装置。
  5. 前記スイッチング素子の前記ゲート端子と前記ソース端子との間の電圧が極小値になった時から、所定時間後に、前記制御部は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを閉じる
    請求項４に記載の電力変換装置。
  6. 前記切り替え期間において、前記ゲート駆動部は、前記コンデンサに蓄えられた電荷を用いて、前記信号を出力する
    請求項１に記載の電力変換装置。
  7. 請求項１に記載の電力変換装置を２つ有し、
    前記２つの電力変換装置に供給される電力の極性が互いに異なる
    電源装置。
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