特許

J-GLOBAL ID：200903008070517422

スイッチングDC-DC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2001-582899
公開番号（公開出願番号）：特表2003-533163
出願日： 2001年05月02日
公開日（公表日）： 2003年11月05日
要約：

【要約】ソフトスイッチングDC-DC変換器(図14a)が、新しい磁気回路構造および対応して特別な特性を備える新規な変換器回路構成のおかげで極めて高い効率および非常に小さなサイズを同時に達成する。独特な磁気設計によってまた、通常の負荷電流の何倍かの過負荷電流耐量が備えられる。スイッチング・デバイスの適切な駆動タイミングしか必要でなく簡単に実現されるにもかかわらず、独特なソフトスイッチング方法は、結果として全動作範囲にわたってほとんど完全にスイッチング損を除去する。続いてこれによって、さらに高いスイッチング周波数で動作が可能となり、サイズと重量が更に低減されることとなる。

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負荷へ電力を提供する変換器であって、 DC変圧器を形成するよう共通磁心に配置され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、各々の巻線は、ドットの付いた一端と別の印の付いていない一端とを有し、それによって、前記中間インダクタ巻線に印加される如何なるAC電圧も前記入力および出力インダクタ巻線にAC電圧を誘導して、前記印加されたAC電圧と前記誘導されたAC電圧とが前記入力、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相となるものとされ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、 前記入力インダクタ巻線のドットの付いた一端で前記入力端子に接続されて前記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、 前記出力インダクタ巻線のドットの付いた一端で前記出力端子に接続されて前記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、 前記中間インダクタ巻線の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て前記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、 入力キャパシタであって、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、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、 相補出力スイッチであって、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、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とからなる枝であって、前記相補入力スイッチの一端が前記補助キャパシタの一端に接続され、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が前記枝の両端をなす枝と、 前記入力スイッチと前記出力スイッチの双方を時間インタバルDTSの間閉ざし続け、前記相補入力スイッチと前記相補出力スイッチの双方を相補時間インタバルD’TSの間閉ざし続けるスイッチング手段であって、ここで1つの完全かつ制御されたスイッチ動作サイクルTS内でDが負荷比でありD’が相補負荷比であるスイッチング手段と、 前記枝の前記両端を前記変換器に接続し、それによって、前記相補時間インタバルD’TSの間前記枝を流れる電流を、前記入力インダクタ巻線の前記ドット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ドットの付いた一端に流れ込む中間インダクタ電流との和を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る出力インダクタ電流だけ低減したものに等しくする手段とを具備し、ここで 前記入力スイッチ、前記相補入力スイッチおよび前記相補出力スイッチは、半導体電流2方向スイッチング・デバイスであって、ON状態にある間双方向に電流を流し、かつOFF状態にある間1方向に電圧を保持することができ、 前記出力スイッチは、半導体電圧2方向スイッチング・デバイスであって、ON状態にある間電流を流し、かつOFF状態にある間双方向に電圧を保持することができ、 前記半導体スイッチング・デバイスは、高スイッチング周波数でONおよびOFFし、 前記変換器のDC-DC電圧変換比は、線形的に前記負荷比Dに依存し、 0から1までの前記負荷比Dに対して、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電流の双方がそれぞれの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電流が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までの範囲にある前記負荷比Dに対して、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前記DC電流の合計が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同数の巻数が含まれ、そして前記負荷比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って相互に加わる正の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って負のDC磁束を生成し、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、および 前記共通磁心が空気間隙を有しておらず、 それによって、前記共通磁心における前記ネットでゼロのDC磁束が、前記入力、中間および出力インダクタのインダクタンスの増大を可能とし、そして前記スイッチングDC-DC変換器が過負荷耐量を増大させ、かつ それによって、前記DC変圧器が、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結合して、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と効率的なDC-DC電力転送を得て前記DC変圧器の前記共通磁心内のエネルギー蓄積を低減させ、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によって前記スイッチングDC-DC変換器のサイズおよび重量を低減し、一方同時に前記スイッチングDC-DC変換器の効率および過負荷耐量を増大させ、かつ電磁干渉を低減させる変換器。

FI (5件)：

H02M 3/28 M ,  H02M 3/28 D ,  H02M 3/28 F ,  H02M 3/28 H ,  H02M 3/28 Q

Fターム (22件)：

5H730AA02 ,  5H730AA14 ,  5H730AA19 ,  5H730AA20 ,  5H730AS01 ,  5H730BB30 ,  5H730BB57 ,  5H730BB81 ,  5H730BB88 ,  5H730BB95 ,  5H730DD04 ,  5H730DD32 ,  5H730DD41 ,  5H730EE02 ,  5H730EE08 ,  5H730EE10 ,  5H730EE13 ,  5H730EE19 ,  5H730EE72 ,  5H730FG05 ,  5H730XX05 ,  5H730ZZ16