特許

J-GLOBAL ID：200903007923227172

DC変圧器を備える無損失スイッチング変換器

発明者： チューク、スロボダン
出願人/特許権者： チューク、スロボダン
代理人 (1件)： 浅村 皓 (外3名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願2001-571543
公開番号（公開出願番号）：特表2003-529311
出願日： 2001年03月22日
公開日（公表日）： 2003年09月30日
要約：

【要約】新しいスイッチング変換器が、その小さなサイズと軽い重量にもかかわらず、記録的に高い効率で動作し、2つの新規な方法のおかげで極めて高い過負荷電流耐性を可能とする。新しい無損失スイッチング方法は、4つの制御可能スイッチの正確なシーケンスおよびタイミングを用いることでスイッチング損を除去し、一方、新規なDC変圧器構造は、マグネティクスに蓄積されたDCエネルギーを除去する方法を提供し、それは、更に効率を高め、マグネティクスと変換器のサイズを低減する。

請求項（抜粋）：

入力端子と共通入力端子との間に接続されるDC電圧源から出力端子と共通出力端子との間に接続されるDC負荷に電力を提供する変換器であって、 共通磁心に配置され、DC変圧器を形成する入力インダクタ巻線、中間インダクタ巻線および出力インダクタ巻線であって、各巻線がドットの付いた一端および印の付いていない他の一端を有し、それによって、前記中間インダクタ巻線に印加されるAC電圧が、前記入力および出力インダクタ巻線にAC電圧を誘導し、前記印加されるAC電圧および前記誘導されるAC電圧が、前記入力、出力および中間インダクタ巻線のドットの付いた一端で同位相となるようにする入力インダクタ巻線、中間インダクタ巻線および出力インダクタ巻線と、 前記ドットの付いた一端で前記入力端子に接続され、前記DC変圧器の入力巻線を形成する前記入力インダクタ巻線と、 前記ドットの付いた一端で前記出力端子に接続され、前記DC変圧器の出力巻線を形成する前記出力インダクタ巻線と、 前記ドットの付いた一端で前記共通入力端子および前記共通出力端子に接続され、前記DC変圧器の中間巻線を形成する前記中間インダクタ巻線と、 前記入力インダクタ巻線の前記印の付いていない一端に接続される一端を有する入力キャパシタであって、前記入力キャパシタの他の一端が前記中間インダクタ巻線の前記印の付いていない一端に接続される前記入力キャパシタと、 一端が前記共通入力端子に接続され、他の一端が前記入力インダクタ巻線の前記印の付いていない一端に接続される入力スイッチと、 一端が前記共通出力端子に接続され、他の一端が前記出力インダクタ巻線の前記印の付いていない一端に接続される出力スイッチと、 前記出力インダクタ巻線の前記印の付いていない一端に接続される一端を有する相補出力スイッチであって、前記相補出力スイッチの他の一端が前記中間インダクタ巻線の前記印の付いていない一端に接続される前記相補出力スイッチと、 相補入力スイッチと補助キャパシタを備える枝であって、前記補助キャパシタの一端に接続される前記相補入力スイッチの一端を有し、一方、前記相補入力スイッチの他の一端と前記補助キャパシタの他の一端とで前記枝の両端を構成する前記枝と、 前記入力スイッチ、前記相補入力スイッチ、前記出力スイッチおよび前記相補出力スイッチに信号をONおよびOFFとする正確なシーケンスおよびタイミングを提供するスイッチング時間制御手段と、 前記変換器に前記枝の前記両端を接続し、それによって、状態2のインタバルの間、前記枝を通る電流が、前記入力インダクタ巻線の前記印の付いた一端に流れ込む入力インダクタ電流と前記中間インダクタ巻線の前記印の付いた一端に流れ込む中間インダクタ電流との合計で前記出力インダクタ巻線の前記印の付いた一端から流れ出す出力インダクタ電流だけ低減されたものに等しくなるようにする手段とを具備し、 前記入力スイッチ、前記出力スイッチおよび前記相補出力スイッチは、半導体スイッチング・デバイスであって、ONとされる間少なくとも1つの方向に電流を通し、OFFとされる間少なくとも1つの方向で電圧を保持することができ、 前記相補入力スイッチは、半導体2方向スイッチング・デバイスであって、ONとされる間双方の方向に電流を流し、OFFとされる間少なくとも1つの方向で電圧を保持することができ、 前記半導体スイッチング・デバイスおよび前記半導体電流2方向スイッチング・デバイスは、高いスイッチング周波数でONおよびOFFとされ、 前記変換器のDC-DC電圧変換比は、線形的に負荷比Dに依存し、 0から1の範囲にある前記負荷比Dについて、前記入力インダクタ巻線のDC電流と前記中間インダクタ巻線のDC電流の双方は、前記入力および中間インダクタ巻線の前記ドットの付いた一端に流れ込み、一方、前記出力インダクタ巻線のDC電流は、前記出力インダクタ巻線の前記ドットの付いた一端から流れ出、 0から1の範囲にある前記負荷比Dについて、前記入力インダクタ巻線と前記中間インダクタ巻線の前記DC電流の合計は、前記出力インダクタ巻線の前記DC電流の大きさに等しく、 前記DC変圧器には、前記入力、出力および中間インダクタ巻線について等しい巻数が含まれ、前記負荷比Dで、前記入力インダクタ巻線および前記中間インダクタ巻線のDCアンペア回数が正であり、足し合わされる正のDC磁束を生成し、一方、前記出力インダクタ巻線のDCアンペア回数が負であり、負のDC磁束を生成して、結果として、前記共通磁心においてネットでゼロのDC磁束を生じ、 前記共通磁心は空気間隙を有しておらず、 それによって、前記共通磁心の前記ネットでゼロのDC磁束は、前記入力、中間および出力インダクタ巻線のインダクタンスを増大させることができ、かつ、前記変換器は過負荷耐性を増大させ、 それによって、前記DC変圧器は、前記入力インダクタ巻線、前記出力インダクタ巻線および前記中間インダクタ巻線を組み合わせて、前記DC変圧器の前記共通磁心内のエネルギー蓄積を低減して、前記入力インダクタ巻線から前記出力インダクタ巻線への効率的なDC-DC電力移送を達成し、それによって、前記共通磁心のサイズおよび重量を低減することで前記変換器のサイズおよび重量を低減させると同時に、前記変換器の効率および過負荷耐性を増大させ、および電磁干渉を低減する変換器。

FI (3件)：

H02M 3/28 A ,  H02M 3/28 H ,  H02M 3/28 U

Fターム (6件)：

5H730AA14 ,  5H730BB23 ,  5H730BB61 ,  5H730BB86 ,  5H730DD04 ,  5H730EE19