[發明專利]DC－DC變換器

無效

• 申請號: 201410079815.3
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN104052287A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 筱原尚人;永井一信
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 徐殿軍

技術領域

本發明的實施方式涉及諧振型的DC－DC變換器。

背景技術

對直流電源電壓進行變換的DC－DC變換器例如用于當對作為電動車的驅動用電源的鋰離子電池等進行充電時，或為了將太陽能電池發出的電力進行變換等而利用。并且，關于DC－DC變換器，降低電力損失并謀求電源效率的提高成為一般的技術課題（參考日本特開2009－60747號公報）。

諧振型的DC－DC變換器中，為了以向次級側的負載供給的直流電壓Vo固定的方式進行控制，控制電路監測電壓Vo，使向開關元件輸出的PWM信號的占空比或頻率變化成為必要。然而，若這樣進行控制，則效率良好的固定在50％占空比的開關無法實現，從而導致電力損失增大，電源效率降低。

發明內容

因此，提供一種適當地控制輸出電壓并且能夠維持電源效率的DC－DC變換器。

根據實施方式的DC－DC變換器，在高頻變壓器的初級側和次級側，分別具備平滑電容器、開關電路、電容器電路。并且，當通過電壓檢測機構檢測電容器電路的中點電壓時，定時信號輸出機構按照開關電路的開關動作，將與高頻變壓器的繞組電壓變化的周期同步的定時信號，根據上述中點電壓的變化來生成，并輸出到驅動電路。

附圖說明

圖1是表示第1實施方式的諧振型DC－DC變換器的構成的電路圖及功能框圖。

圖2是動作時序圖。

圖3是表示第2實施方式的與圖1相當的圖。

圖4是表示第3實施方式的與圖1相當的圖。

圖5是與圖2相當的圖。

圖6是表示電力調整電路以及MCU的動作的時序圖。

圖7是表示第4實施方式的與圖1相當的圖。

圖8是表示啟動電路的構成的圖。

圖9是表示啟動電路的邏輯的圖。

具體實施方式

（第1實施方式）

以下，參照圖1及圖2說明第1實施方式。圖1是表示諧振型DC－DC變換器的構成的電路圖及功能框圖。在DC－DC變換器1的輸入端子2a（正側）、2b（負側）之間，連接有直流電源3。該直流電源3例如是電池、交流－直流間變換整流電路、太陽能電池等。此外，在輸入端子2a、2b之間，連接有平滑電容器4、開關元件（例如N溝道MOSFET）5a、5b的串聯電路（開關電路5）、和電容器6a、6b的串聯電路（電容器電路6）。并且，在這些串聯電路的共同連接點間，連接有高頻變壓器7的初級側繞組7P。

直流電源的符號所表示的負載13連接在DC－DC變換器1的輸出端子12a（正側）、12b（負側）之間。該負載13例如是對電池、電阻負載、電動機等感應負載進行驅動的逆變器（inverter）裝置等。此外，在輸出端子12a、12b之間，與輸入側同樣，連接有平滑電容器14、開關元件15a、15b的串聯電路（開關電路15）、和電容器16a、16b的串聯電路（電容器電路16）。并且，在這些串聯電路的共同連接點之間，連接有高頻變壓器7的次級側繞組7S。

寄生二極管17a、17b、18a、18b分別連接在開關元件5a、5b、15a、15b的漏極、源極（導通端子）間。開關元件不限于MOSFET，也可以是雙極型晶體管或IGBT，在采用雙極型晶體管時，外接替代寄生二極管17、18的續流二極管即可。此外，上述各開關元件的種類、個數沒有特別限定。

電壓檢測部21（電壓檢測機構）的輸入端子連接在電容器6a、6b的中點，電壓檢測部21檢測以地電位為基準的上述中點的電壓。其檢測電壓經由驅動信號生成電路22（定時信號輸出機構）向開關元件驅動電路23輸入。開關元件驅動電路23根據所輸入的電壓信號，生成驅動信號，并向開關元件5a、5b的柵極（導通控制端子）輸出。

此時，開關元件驅動電路23以不形成開關元件5a、5b同時導通的期間的方式，設置作為同時截止的期間的死區時間（dead?time）。但是，通過例如微機等的具有死區時間生成機構的控制單元，對開關元件5進行驅動的情況下，不限于上述方式。此外，開關元件驅動電路23例如經由光耦合器（photo?coupler）等絕緣電路24，向次級側的開關元件15a、15b的導通控制端子也輸出驅動信號。

接著，還參照圖2說明本實施方式的作用。若輸入側的一對開關元件5a、5b交替導通截止，則以由電容器6a及6b的電容和高頻變壓器7的初級側繞組7P的電感決定的諧振頻率，向該初級側繞組7P流通電流。此時，若輸出側的負載變動，則輸入側（初級側）電路的輸入阻抗和高頻變壓器7的互感變化，所以諧振頻率不為固定值。