[发明专利]直流-直流转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流-直流转换装置，在该直流-直流转换装置中，基于来自直流电源的输入直流电压在变压器的一次绕组中产生交流电压，对该变压器的二次绕组中产生的交流电压进行整流和平滑，从而产生直流电压。

背景技术

图3是表示这种直流-直流转换装置的现有结构例的电路图。在该直流-直流转换装置中，直流电源1与将半导体开关元件101和102串联连接而成的串联桥臂并联连接。这里，半导体开关元件101与二极管111和电容器121并联连接，半导体开关元件102与二极管112和电容器122并联连接。接着，在半导体开关元件101和102间的共同节点与直流电源1的负极之间串联插入谐振用电抗器3、变压器2的一次绕组21、以及谐振用电容器4。

在变压器2的二次侧，作为用于对变压器2的二次绕组22中产生的交流电压进行整流的单元，连接有由二极管131～134构成的全桥结构的全波整流电路13。该全波整流电路13的输出电压经由平滑用电容器5进行平滑后，从直流-直流转换装置输出。

输出电压检测电路6和脉宽调制控制电路7构成为用于对直流-直流转换装置输出的直流电压的电压值进行控制的控制单元，以使得该电压值维持目标值。

更详细而言，输出电压检测电路6是检测直流-直流转换装置的输出电压的电路。脉宽调制控制电路7是以规定周期重复进行以下动作的电路，即：产生使半导体开关元件101导通的第1脉冲，然后产生使半导体开关元件102导通的第2脉冲。该脉宽调制控制电路7具有脉宽调制功能，根据由输出电压检测电路6检测出的输出电压相对于目标值的增减，进行导通占空比(ON duty)控制，从而将直流-直流转换装置的输出电压值维持在目标值，其中，导通占空比为第1脉冲的脉冲宽度相对于第1和第2脉冲的周期所占的比率。

图4(a)是表示在由直流电源1提供的输入直流电压较低、且连接至平滑用电容器5的负载较重的低输入电压·重负载时的直流-直流转换装置的动作例的波形图，图4(b)是在同样的输入直流电压较高、且连接至平滑用电容器5的负载较轻或处于中等程度的高输入电压·轻负载～中负载时的直流-直流转换装置的动作例的波形图。在该图4(a)和图4(b)的各图中分别示出半导体开关元件101的漏极-源极间电压V101、半导体开关元件102的漏极-源极间电压V102、半导体开关元件101的漏极电流I101、半导体开关元件102的漏极电流I102、谐振用电容器4的电压V4、变压器2的一次绕组21的电压V21、分别流过二极管131、132、133、134的电流I131、I132、I133、I134的各波形。以下，参照该图4(a)和图4(b)，对图3所示的直流-直流转换装置的动作进行说明。

如上所述，脉宽调制控制电路7交替产生使半导体开关元件101导通的第1脉冲、以及使半导体开关元件102导通的第2脉冲。若半导体开关元件101导通，则经由直流电源1-半导体开关元件101-谐振用电抗器3-变压器2的一次绕组21-谐振用电容器4这样的路径流过谐振电流，通过该谐振电流给谐振用电容器4进行充电。在此期间，在变压器2的一次绕组21与谐振用电抗器3上施加来自直流电源1的输入直流电压与谐振用电容器4的电压V4之间的差值电压。接着，在变压器2的二次绕组22上产生与一次绕组21的电压V21相应的电压，利用该电压经由二极管131和134对平滑用电容器5进行充电。接着，由该平滑用电容器5向未图示的负载提供直流电。

接着，若半导体开关元件101变为截止，则到目前为止进行流动的谐振电流转流至电容器121、122，半导体开关元件101、102的漏极-源极间电压V101、V102缓缓上升或下降。

若变为截止的半导体开关元件101的漏极-源极间电压V101达到来自直流电源1的输入直流电压，则谐振电流转流至二极管112。此时，通过使半导体开关元件102变为导通，使得经由谐振用电容器4-变压器2的一次绕组21-谐振用电抗器3-半导体开关元件102这样的路径流过谐振电流I102，由此对谐振用电容器4进行放电。此时，在变压器2的一次绕组21和谐振用电抗器3上施加有谐振用电容器4的电压V4。接着，在变压器2的二次绕组22上产生与一次绕组21的电压V21相应的电压，利用该电压经由二极管133和132对平滑用电容器5进行充电。接着，由该平滑用电容器5向未图示的负载提供直流电。

接着，若半导体开关元件102变为截止，则到目前为止进行流动的谐振电流转流至电容器121、122，半导体开关元件101、102的漏极-源极间电压V101、V102缓缓上升或下降。