JP2017531990A - 絶縁型dc/dcコンバータ - Google Patents
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Abstract
Description
直列に接続されたスイッチを含み、コンバータの入力に接続された第1のアームと、
直列に接続されたスイッチを含む第2のアームと、
第1のアームと第2のアームの中間点に接続されたインダクタンスと、
第2のアームの端部端子間に接続されたキャパシタンスと、
磁気部品を有し、第2のアームの中間点に接続された第3のアームとを備え、
スイッチの開閉動作の連続により、磁気部品によって入力電圧が出力電圧に変換される。
コンバータの動作期間の第1の部分において、一次回路の第1の部分が二次回路の第1の部分にエネルギを伝達し、一次回路の第2の部分がエネルギを蓄積するインダクタンスを提供し、
コンバータの動作期間の第2部分において、一次回路の第2の部分が二次回路の第2の部分にエネルギを伝達し、一次回路の第1の部分がエネルギを蓄積するインダクタンスを提供する。
第1の変圧器の一次側が一次回路の第1の部分を構成し、第1の変圧器の二次側が二次回路の第1の部分を構成し、
第2の変圧器の一次側が一次回路の第2の部分を構成し、第2の変圧器の二次側が二次回路の第2の部分を構成する。
本発明に基づく少なくとも1つの絶縁型DC/DCコンバータを準備するステップと、スイッチの開閉動作の連続を実行して、絶縁型DC/DCコンバータの磁気部品によって入力電圧を出力電圧に変換するステップとを有する。
絶縁型DC/DCコンバータの第2のアームのそれぞれは、nを絶縁型DC/DCコンバータの数として、π/nの位相シフトで動作し、
絶縁型DC/DCコンバータの第1のアームのそれぞれは、2π/nの位相シフトで動作する。
V(D31)=Vout/(1−αB)及びV(D32)=Vout/αB
デューティサイクルαBは50%であることが好ましい。これにより、2つのダイオードD31、D32の端子における電圧ストレスは等しくなり、ダイオードD31、D32の消耗が同じになる。さらに、50%のデューティサイクルでは、変圧器T1、T2の磁化インダクタンスによる電流リップルは、相互に補償される。したがって、二次側L12、L22上の電流は連続的になる。
Claims (17)
- 絶縁型DC/DCコンバータ(1)であって、
直列に接続されたスイッチ(MA1、MA2)を含み、前記コンバータの入力に接続された第1のアーム(A)と、
直列に接続されたスイッチ(MB1、MB2)を含む第2のアーム(B)と、
前記第1のアーム(A)と前記第2のアーム(B)の中間点に接続されたインダクタンス(L2)と、
前記第2のアーム(B)の端部端子間に接続されたキャパシタンス(C1)と、
磁気部品(31)を有し、前記第2のアーム(B)の中間点に接続された第3のアーム(C)とを備え、
前記スイッチ(MA1、MA2、MB1、MB2)の開閉動作の連続により、前記磁気部品(31)によって入力電圧(Ue)が出力電圧(Vout)に変換されるコンバータ。 - 前記第1のアーム(A)は、前記インダクタンス(L2)を流れる信号の電気的パラメータを変更することにより、前記絶縁型DC/DCコンバータの出力電圧(Vout)を制御するように構成されており、前記第2のアーム(B)のデューティサイクル(αB)は、実質的に一定である請求項1に記載のコンバータ(1)。
- 前記第2のアーム(B)は、デューティサイクル(αB)が実質的に50%になるように構成されている請求項2に記載のコンバータ(1)。
- 前記第1のアーム(B)と前記第2のアーム(B)との間に接続された前記インダクタンス(L2)を流れる信号の電気的パラメータに対する設定点(I2cons)を、前記絶縁型DC/DCコンバータ(1)の出力電圧の値(Vout_mes)と前記絶縁型DC/DCコンバータ(1)の設定出力電圧(V*)との差に拘束する第1のループを実現するように意図された回路(5)を備える請求項1から3までのいずれか1項に記載のコンバータ(1)。
- 前記磁気部品は、電気絶縁バリアによって分離された一次回路と二次回路とを有し、前記磁気部品は、前記絶縁型DC/DCコンバータ(1)の入力電圧(Ue)を出力電圧(Uout)に変換する際に、前記一次回路から前記二次回路への変圧器として及び前記一次回路内のエネルギを保存するインピーダンスとして動作する請求項1から4までのいずれか1項に記載のコンバータ(1)。
- 前記磁気部品は、
前記コンバータの動作期間の第1の部分において、前記一次回路の第1の部分(L11)が前記二次回路の第1の部分(L12)にエネルギを伝達し、前記一次回路の第2の部分(L21)がエネルギを蓄積するインダクタンスを提供し、
前記コンバータの動作期間の第2部分において、前記一次回路の第2の部分(L21)が前記二次回路の第2の部分(L12)にエネルギを伝達し、前記一次回路の第1の部分(L11)がエネルギを蓄積するインダクタンスを提供する請求項1から5までのいずれか1項に記載のコンバータ(1)。 - 前記磁気部品(31)の一次回路は、一次巻線(33)を含み、前記磁気部品(31)の二次回路は、互いに磁気的に結合されていない少なくとも1つの第1の二次巻線(35a)と少なくとも1つの第2の二次巻線(35b)とを含み、前記第1の二次巻線(35a)及び前記第2の二次巻線(35b)は、前記一次巻線(33)に磁気的に結合されている請求項5又は6に記載のコンバータ(1)。
- 前記磁気部品(31)は、前記一次巻線(33)から前記第1の二次巻線(35a)及び前記第2の二次巻線(35b)のいずれかへの変圧器として動作しながら、前記一次巻線(33)にエネルギを蓄積するインピーダンスとして動作する請求項7に記載のコンバータ(1)。
- 前記磁気部品は、直列に接続された少なくとも第1の変圧器(T1)と第2の変圧器(T2)を備え、前記変圧器は、
前記第1の変圧器(T1)の一次側(L11)が前記一次回路の第1の部分を構成し、前記第1の変圧器(T1)の二次側(L12)が二次回路の第1の部分を構成し、
前記第2の変圧器(T2)の一次側(L21)が前記一次回路の第2の部分を構成し、前記第2の変圧器(T2)の二次側(L22)が前記二次回路の第2の部分を構成する請求項6に記載のコンバータ(1)。 - 請求項1から9までのいずれか1項に記載の少なくとも2つの絶縁型DC/DCコンバータ(1)の組合せを含む、電圧を変換するためのデバイス(10)であって、前記絶縁型DC/DCコンバータ(1)の数をnとして、前記絶縁型DC/DCコンバータの第1のアームのそれぞれは、2π/nの位相シフトで動作するように構成され、前記コンバータの第2のアームのそれぞれは、π/nの位相シフトで動作するように構成されるデバイス(10)。
- 請求項4に記載のコンバータ(1)を含み、前記絶縁型DC/DCコンバータ(1)は、前記絶縁型DC/DCコンバータの第1のアームのそれぞれが同じ設定点(I2cons)を受け取るように、第1のループを実現するよう意図された単一の回路(5)を共有する請求項10に記載のデバイス(10)。
- 電圧を変換する方法であって、
請求項1から9までのいずれか1項に記載の少なくとも1つの絶縁型DC/DCコンバータ(1)を準備するステップと、
前記スイッチの開閉動作の連続を実行して、前記絶縁型DC/DCコンバータの磁気部品(31)によって入力電圧を出力電圧に変換するステップと、を有する方法。 - 前記スイッチの開閉動作の連続の実行は、前記インダクタンス(L2)を流れる信号の電気的パラメータの変更を含み、前記第2のアーム(B)の前記デューティサイクル(αB)は、実質的に一定のままである請求項12に記載の方法。
- 前記第2のアーム(B)のデューティサイクル(αB)は、実質的に50%である請求項13に記載の方法。
- 前記入力電圧の出力電圧への変換は、
前記第1のアーム(A)を流れる信号の電気的パラメータの設定点(I2cons)を、前記絶縁型DC/DCコンバータ(1)の前記出力電圧の値(Vout_mes)と、前記絶縁型DC/DCコンバータ(1)の設定出力電圧(V*)との間の差に拘束する第1のループを含む請求項12から14までのいずれか1項に記載の方法。 - 複数の絶縁型DC/DCコンバータ(1)を準備するステップを有し、
前記絶縁型DC/DCコンバータの前記第2のアームのそれぞれは、nを前記絶縁型DC/DCコンバータの数として、π/nの位相シフトで動作し、
前記絶縁型DC/DCコンバータの前記第1のアームのそれぞれは、2π/nの位相シフトで動作する請求項12から15までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記入力電圧の出力電圧への変換は、前記絶縁型DC/DCコンバータ(1)の間で共有される単一の第1のアーム(A)によって提供される同じ設定点(I2cons)を用いて行われる請求項15又は16に記載の方法。
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