專利名稱：直流變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流變換裝置，該直流變換裝置具有多個電流諧振型變換器，并控制 成在各電流諧振型變換器之間具有相位差。
背景技術(shù)：
以往，利用電流諧振型變換器的直流變換裝置被用作高效率、低噪聲的電源裝置。 這樣的電源裝置一般利用開關(guān)電路對來自直流電源的電力進行開關(guān)動作，將該開關(guān)輸出提 供給諧振電路，經(jīng)由變壓器的繞組取出諧振輸出，變換為直流并將其輸出。因此，具有上述 結(jié)構(gòu)的電源裝置在希望大電力輸出的情況下有必要考慮變壓器等的溫度上升來設(shè)計，招致 部件和裝置的大型化、高成本化的問題。
因此，為了抑制大型化和高成本化，并獲得大電力的輸出，將多個電流諧振型變換 器并聯(lián)連接的方式是公知的。圖5是示出現(xiàn)有的直流變換裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。在該直流 變換裝置中，如圖5所示，2個電流諧振型變換器并聯(lián)連接。第1電流諧振型變換器由開關(guān) 元件Qll、Q12、諧振電抗器Li、變壓器Tl、諧振電容器Cl、二極管Dll、D12以及平滑電容器 C構(gòu)成。第2電流諧振型變換器由開關(guān)元件Q21、Q22、諧振電抗器L2、變壓器T2、諧振電容 器C2、二極管D21、D22以及平滑電容器C構(gòu)成。
在直流電源Vin的兩端，連接基于MOSFET的開關(guān)元件Qll和開關(guān)元件Q12的串聯(lián) 電路，而且并聯(lián)連接基于MOSFET的開關(guān)元件Q21和開關(guān)元件Q22的串聯(lián)電路。開關(guān)元件 Qll的漏極和開關(guān)元件Q21的漏極與直流電源Vin的正極連接。并且，開關(guān)元件Q12的源極 和開關(guān)元件Q22的源極與直流電源Vin的負(fù)極連接。
由諧振電抗器Li、變壓器Tl的一次繞組Pl以及諧振電容器Cl構(gòu)成的串聯(lián)諧振電 路與開關(guān)元件Q12的漏極一源極之間并聯(lián)連接。另一方面，由諧振電抗器L2、變壓器T2的 一次繞組P2以及諧振電容器C2構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路與開關(guān)元件Q22的漏極一源極之間并 聯(lián)連接。
變壓器Tl具有一次繞組Pl和二次繞組Sl 1、S12。變壓器Tl的二次繞組Sll的 一端與二極管Dll的陽極連接。變壓器Tl的二次繞組Sll的另一端和變壓器Tl的二次繞 組S12的一端與平滑電容器C的一端連接。并且，變壓器Tl的二次繞組S12的另一端與二 極管D12的陽極連接。二極管Dll的陰極和二極管D12的陰極與平滑電容器C的另一端連接。
同樣，變壓器T2具有一次繞組P2和二次繞組S21、S22。變壓器T2的二次繞組S21 的一端與二極管D21的陽極連接。變壓器T2的二次繞組S21的另一端和變壓器T2的二次 繞組S22的一端與平滑電容器C的一端連接。并且，變壓器T2的二次繞組S22的另一端與 二極管D22的陽極連接。二極管D21的陰極和二極管D22的陰極與平滑電容器C的另一端 連接。
控制電路1根據(jù)來自平滑電容器C的輸出電壓Vout，將控制信號提供給開關(guān)元件 Qll、Q12、Q2UQ22的各個柵極，控制成使平滑電容器C的輸出電壓Vout為恒定。
串聯(lián)連接的開關(guān)元件Qll、Q12根據(jù)控制電路1的控制交替地進行接通動作，對輸 入的直流電源Vin的電力進行開關(guān)動作，將該開關(guān)輸出提供給包含變壓器Tl的一次繞組Pl 的串聯(lián)諧振電路。
與開關(guān)元件Q11、Q12的開關(guān)頻率對應(yīng)的正弦波電流流入由諧振電抗器Li、一次繞 組Pl以及諧振電容器Cl構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路。此時，與一次繞組Pl磁耦合的二次繞組 S11、S12產(chǎn)生感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓由與變壓器Tl的二次繞組S11、S12連接的二極管D11、 D12和平滑電容器C變換為直流并將其輸出。
另一方面，串聯(lián)連接的開關(guān)元件Q21、Q22根據(jù)控制電路1的控制交替地進行接通 動作，對輸入的直流電源Vin的電力進行開關(guān)動作，將該開關(guān)輸出提供給包含變壓器T2的 一次繞組P2的串聯(lián)諧振電路。
與開關(guān)元件Q21、Q22的開關(guān)頻率對應(yīng)的正弦波電流流入由諧振電抗器L2、一次繞 組P2以及諧振電容器C2構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路。此時，與一次繞組P2磁耦合的二次繞組 S21、S22產(chǎn)生感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓由與變壓器T2的二次繞組S21、S22連接的二極管D21、 D22和平滑電容器C變換為直流并將其輸出。
下面，簡單說明按上述構(gòu)成的現(xiàn)有的直流變換裝置的動作。首先，控制電路1通過 接通開關(guān)元件Ql 1，可在變壓器Tl的一次側(cè)根據(jù)Vin — Qll — Ll — Pl — Cl — Vin的路徑 使電流流動，使諧振電容器Cl蓄積電荷。此時，在變壓器Tl的二次側(cè)感應(yīng)的電壓從二次繞 組Sll通過二極管Dll和平滑電容器C進行整流平滑，作為Vout被輸出到負(fù)載。
然后，控制電路1通過斷開開關(guān)元件Qll并接通開關(guān)元件Q12，使蓄積在諧振電容 器Cl內(nèi)的電荷通過一次繞組Ql放電。在該情況下，流入一次繞組Pl的電流與諧振電容器 Cl的充電時方向相反，使變壓器Tl的二次側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。在變壓器Tl的二次側(cè)感應(yīng)的 電壓從二次繞組S12通過二極管D12和平滑電容器C進行整流平滑，作為Vout被輸出到負(fù) 載。
控制電路1使開關(guān)元件Q11、Q12的接通期間，即針對諧振電容器Cl的充放電期間 變化，控制在變壓器Tl的二次側(cè)感應(yīng)的電力量。
如上所述，控制電路1通過控制開關(guān)元件Q11、Q12，進行第1電流諧振型變換器的 運轉(zhuǎn)。而且，控制電路1通過控制開關(guān)元件Q21、Q22，進行第2電流諧振型變換器的運轉(zhuǎn)， 該第2電流諧振型變換器相對于第1電流諧振型變換器具有90度的相位差。這樣，圖5所 示的直流變換裝置可對多個電流諧振型變換器進行并聯(lián)運轉(zhuǎn)，獲得大電力的輸出。
在專利文獻1中，記載了這樣的電源裝置即使使2個以上的電流諧振型開關(guān)變換 器并聯(lián)動作，也調(diào)節(jié)電流的平衡，使各個電流諧振型開關(guān)變換器的輸出電力的負(fù)擔(dān)相等。在 該電源裝置中，諧振型變換器組由以下構(gòu)成第1和第2場效晶體管，其與設(shè)在變壓器的一 次繞組側(cè)的驅(qū)動電路連接；電容器，其與第1場效晶體管的源極和第2場效晶體管的漏極連 接，設(shè)在第2場效晶體管的源極和變壓器的一次繞組的一方之間；以及平滑電路，其設(shè)在變 壓器的二次繞組側(cè)，并聯(lián)設(shè)置至少2個諧振型變換器組，使構(gòu)成平滑電路的扼流圈分別磁 華禹合。
根據(jù)該電源裝置，根據(jù)簡單的電路結(jié)構(gòu)，即使在使2個以上的電流諧振型開關(guān)變 換器并聯(lián)動作來獲得大電力的輸出的情況下，也能抑制裝置的大型化，實現(xiàn)低成本。
并且，根據(jù)該電源裝置，通過使設(shè)在諧振用變換器變壓器的二次繞組側(cè)的扼流圈磁耦合來校正電感，可使2個以上的電流諧振型開關(guān)變換器的并聯(lián)動作時的諧振條件成為 最佳值，因而可消除電流的相位差或振幅差，或者可使電流的平衡均等。而且，該電源裝置 可使裝置使用的部件的溫度平衡均等，并且即使使2個以上的電流諧振型開關(guān)變換器并聯(lián) 動作，也能使各自的輸出電力的負(fù)擔(dān)均等，可使各個部位的部件的壽命均勻。
專利文獻1日本特開2005-33956號公報
具有多個電流諧振型變換器的現(xiàn)有的直流變換裝置在進行各電流諧振型變換器 的輸出穩(wěn)定控制時，通過控制開關(guān)頻率并改變串聯(lián)諧振電路的阻抗來執(zhí)行。然而，由于構(gòu)成 串聯(lián)諧振電路的諧振電容器或諧振電抗器的電路常數(shù)值通常在各電流諧振型變換器之間 少許不同，因而進行控制以使各個電流諧振型變換器的分擔(dān)電流相等是非常困難的。在電 流平衡不良、通過電流諧振型變換器流動的電流值產(chǎn)生偏差的情況下，招致效率不良，并且 變壓器或開關(guān)元件中的發(fā)熱、破損的問題。
例如，在圖5所示的現(xiàn)有的直流變換裝置中，在諧振電抗器Ll和諧振電抗器L2的 電感具有完全相同的值、而且諧振電容器Cl和諧振電容器C2的電容值是完全相同的值的 情況下，由于各電流諧振型變換器的串聯(lián)諧振電路的阻抗相等，因而進行控制以使各個電 流諧振型變換器的分擔(dān)電流相等是比較容易的。然而，為了根據(jù)各部件的特性使串聯(lián)諧振 電路的阻抗一致，需要針對諧振電抗器和諧振電容器的電路常數(shù)的測定、選擇作業(yè)，因而具 有非?；ǔ杀镜膯栴}。
圖6是示出在現(xiàn)有的直流變換裝置中電流諧振型變換器的串聯(lián)諧振電路存在常 數(shù)偏差的情況下流入諧振電容器Cl、C2的電流值的波形圖。如圖6所示，由于因Ll Φ L2 或者Cl Φ C2這樣的常數(shù)偏差而使電流諧振型變換器的串聯(lián)諧振電路中的諧振條件不同， 因而流入諧振電容器Cl的電流和流入諧振電容器C2的電流的峰值大幅不同。
在專利文獻1記載的電源裝置中，如上所述通過使設(shè)在諧振用變換器變壓器的二 次繞組側(cè)的扼流圈磁耦合來校正電感，可使電流平衡均等。然而，該電源裝置由于需要與并 聯(lián)運轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)的磁路數(shù)，因而具有并聯(lián)運轉(zhuǎn)數(shù)越增加就越花成本并且電路尺寸就越大的問 題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的課題是提供這樣的直流變換裝 置能以低成本且簡單結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，即使在使多個電流諧振型變換器具有相位差來運轉(zhuǎn)的情 況下，也能適當(dāng)控制流入各變換器的電流的平衡。
為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的直流變換裝置包含多個電流諧振型變換器，其 特征在于，所述多個電流諧振型變換器的各方具有串聯(lián)連接的2個開關(guān)元件；變壓器，其 具有一次繞組和二次繞組；串聯(lián)諧振電路，其是由諧振電抗器、所述變壓器的一次繞組以及 諧振電容器串聯(lián)連接而成的；以及整流電路，其對在所述變壓器的二次繞組中產(chǎn)生的電壓 進行整流，所述直流變換裝置具有平滑電路，其由設(shè)在下述連接點的后級的電抗器和平滑 電容器構(gòu)成，所述連接點是由所述多個電流諧振型變換器的各方具有的整流電路的輸出端 公共連接的連接點；以及控制電路，其根據(jù)由所述平滑電路輸出的電壓，控制所述多個電流 諧振型變換器的各方具有的2個開關(guān)元件的接通/斷開。
根據(jù)本發(fā)明，能以低成本且簡單結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，即使在使多個電流諧振型變換器具有相位差來運轉(zhuǎn)的情況下，也能適當(dāng)控制流入各電流諧振型變換器的電流的平衡。


圖1是示出本發(fā)明的實施例1的方式的直流變換裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是示出本發(fā)明的實施例1的方式的直流變換裝置的控制電路的各開關(guān)元件的 柵極波形的圖。
圖3是示出在本發(fā)明的實施例1的方式的直流變換裝置中流入各諧振電容器的電 流和流入二次側(cè)的電抗器的脈動電流的波形圖。
圖4是示出本發(fā)明的實施例1的方式的直流變換裝置的另一結(jié)構(gòu)例的電路圖。
圖5是示出現(xiàn)有的直流變換裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖6是示出在現(xiàn)有的直流變換裝置中電流諧振型變換器的諧振電路存在常數(shù)偏 差的情況下流入諧振電容器的電流的波形圖。
標(biāo)號說明
1，la, Ib 控制電路；C 平滑電容器；Cl, C2 諧振電容器；CIO, C20 分壓電容器； Dll, D12，D21，D22 二極管；Li, L2 諧振電抗器；L3 電抗器；PI, P2 一次繞組；Qll, Q12， Q21，Q22 開關(guān)元件；Sll, S12，S21，S22 二次繞組；Tl, T2 變壓器；Vin 直流電源。
具體實施方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的直流變換裝置的實施方式。
實施例1
以下，參照

本發(fā)明的實施例。首先，說明本實施方式的結(jié)構(gòu)。圖1是示出 本發(fā)明的實施例1的直流變換裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖1所示，該直流變換裝置具有2 個電流諧振型變換器、平滑電路以及控制電路la。不過，在應(yīng)用本發(fā)明時，電流諧振型變換 器的數(shù)量不限于僅2個，本發(fā)明的直流變換裝置可應(yīng)用于包含多個電流諧振型變換器的裝置。
本實施例的直流變換裝置中的2個電流諧振型變換器具有相同電路結(jié)構(gòu)。具體地 說，電流諧振型變換器的各方具有串聯(lián)連接的2個開關(guān)元件；變壓器，其具有一次繞組和 二次繞組；串聯(lián)諧振電路，其是由諧振電抗器、變壓器的一次繞組以及諧振電容器串聯(lián)連接 而成的；以及整流電路，其對在變壓器的二次繞組產(chǎn)生的電壓進行整流。
在本實施例中，第1電流諧振型變換器具有串聯(lián)連接的2個開關(guān)元件Qll，Q12； 變壓器Tl，其具有一次繞組Pl和二次繞組S11、S12 ；串聯(lián)諧振電路，其是由諧振電抗器Li、 一次繞組Pl以及諧振電容器Cl串聯(lián)連接而成的；以及整流電路，其由二極管D11、D12構(gòu) 成，對在二次繞組Sl 1、S12產(chǎn)生的電壓進行整流。
這里，變壓器Tl的二次繞組Sll、S12同相串聯(lián)連接。在二次繞組Sll、S12產(chǎn)生 的電壓由二極管Dll、D12整流，由電抗器L3和平滑電容器C平滑，作為輸出電壓Vout被輸出ο
同樣，第2電流諧振型變換器具有串聯(lián)連接的2個開關(guān)元件Q21，Q22 ；變壓器T2， 其具有一次繞組P2和二次繞組S21、S22 ；串聯(lián)諧振電路，其是由諧振電抗器L2、一次繞組 P2以及諧振電容器C2串聯(lián)連接而成的；以及整流電路，其由二極管D21、D22構(gòu)成，對在二次繞組S21、S22產(chǎn)生的電壓進行整流。變壓器T2的二次繞組S21、S22同相串聯(lián)連接。在二次繞組S21、S22產(chǎn)生的電壓 由二極管D21、D22整流，由電抗器L3和平滑電容器C平滑，作為輸出電壓Vout被輸出。另外，變壓器Tl、T2均是輸出側(cè)的電壓低于輸入側(cè)的電壓。即，變壓器Tl通過將 二次繞組Sll、S12的匝數(shù)設(shè)定得比一次繞組Pl的匝數(shù)少來進行降壓。同樣，變壓器T2通 過將二次繞組S21、S22的匝數(shù)設(shè)定得比一次繞組P2的匝數(shù)少來進行降壓。并且，假定變壓 器Tl的匝數(shù)比和變壓器T2的匝數(shù)比相同。開關(guān)元件Qll和開關(guān)元件Q12的串聯(lián)電路與直流電源Vin的兩端連接。并且，開 關(guān)元件Q21和開關(guān)元件Q22的串聯(lián)電路也與直流電源Vin的兩端連接。開關(guān)元件Q11、Q12、 Q21、Q22例如是M0SFET。具體地說，開關(guān)元件Qll的漏極和開關(guān)元件Q21的漏極與直流電 源Vin的正極連接。并且，開關(guān)元件Q12的源極和開關(guān)元件Q22的源極與直流電源Vin的 負(fù)極連接。由諧振電抗器Li、一次繞組Pl以及諧振電容器Cl構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路與開關(guān)元 件Q12的漏極一源極之間并聯(lián)連接。另一方面，由諧振電抗器L2、一次繞組P2以及諧振電 容器C2構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路與開關(guān)元件Q22的漏極一源極之間并聯(lián)連接。本發(fā)明的直流變換裝置具有的平滑電路由設(shè)在下述連接點的后級的電抗器和平 滑電容器構(gòu)成，所述連接點是由所述多個電流諧振型變換器的各方具有的整流電路的輸出 端公共連接而成的。本實施例中的平滑電路由設(shè)在下述連接點的后級的電抗器L3和平滑 電容器C構(gòu)成，所述連接點是由2個電流諧振型變換器的各方具有的整流電路的輸出端公 共連接而成的。控制電路Ia根據(jù)由平滑電路輸出的電壓Vout，控制多個電流諧振型變換器的各 方具有的2個開關(guān)元件(第1電流諧振型變換器具有的開關(guān)元件Q11、Q12以及第2電流諧 振型變換器具有的開關(guān)元件Q21、Q22)的接通/斷開。因此，與圖5中說明的現(xiàn)有的直流變換裝置的不同點是，新設(shè)置電抗器L3。S卩，電 抗器L3是本發(fā)明的特征部分。下面，說明按上述構(gòu)成的本實施方式的作用。圖2是示出本實施例的直流變換裝 置的控制電路Ia的各開關(guān)元件(Qll、Q12、Q21、Q22)的柵極波形的圖。控制電路Ia通過 圖2所示的多相控制，向2個電流諧振型變換器之間提供90度的相位差。另外，在電流諧振型變換器的數(shù)量更多的情況下，只要提供與并聯(lián)連接數(shù)(相數(shù)) 對應(yīng)的相位差即可。即，在將多個電流諧振型變換器的數(shù)量設(shè)定為η的情況下，控制電路控 制各電流諧振型變換器具有的2個開關(guān)元件的接通/斷開，以使流入多個電流諧振型變換 器的各方具有的變壓器的一次繞組的正弦波電流的相位在各電流諧振型變換器之間彼此 相差η/η。因此，如本實施例那樣在2相的情況下，控制電路向2個電流諧振型變換器之間 提供90度的相位差，在3相的情況下，提供60度的相位差，在4相的情況下，提供45度的 相位差。 說明本實施例的控制電路Ia的具體動作，控制電路Ia如圖2所示控制成使開關(guān) 元件Qll和開關(guān)元件Q12交替地以相同接通范圍重復(fù)接通/斷開，從而使與開關(guān)頻率對應(yīng) 的正弦波電流流入由諧振電抗器Li、一次繞組Pl以及諧振電容器Cl構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路。同樣，控制電路Ia如圖2所示控制成與第1電流諧振型變換器錯開90度相位來使開關(guān)元件Q21和開關(guān)元件Q22交替地以相同接通范圍重復(fù)接通/斷開，從而使與開關(guān)頻 率對應(yīng)的正弦波電流流入由諧振電抗器L2、一次繞組P2以及諧振電容器C2構(gòu)成的串聯(lián)諧 振電路。通過 使由諧振電抗器Li、一次繞組Pl以及諧振電容器Cl構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路的 諧振時間常數(shù)以及由諧振電抗器L2、一次繞組P2以及諧振電容器C2構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路 的諧振時間常數(shù)取相同值，流入包含諧振電容器C2的串聯(lián)諧振電路的正弦波電流成為相 對于流入包含諧振電容器Cl的串聯(lián)諧振電路的正弦波電流具有90度相位差的電流。這里，作為本發(fā)明的特征，設(shè)在二次側(cè)的電抗器L3有助于使上述2個串聯(lián)諧振電 路的諧振條件一致。在本實施例中，由于變壓器T1、T2的匝數(shù)比相同、且一次側(cè)的匝數(shù)多于 二次側(cè)，因而從一次側(cè)觀察的阻抗看起來大于與二次側(cè)連接的電抗器L3的實際阻抗，成為 匝數(shù)比(=一次側(cè)匝數(shù)/二次側(cè)匝數(shù))的平方的值。因此，即使構(gòu)成串聯(lián)諧振電路的諧振電容器或諧振電抗器的電路常數(shù)值在各電流 諧振型變換器之間少許不同，電抗器L3具有的阻抗也會大幅影響一次側(cè)，在未發(fā)生由常數(shù) 偏差引起的電流的不平衡的程度之前使各串聯(lián)諧振電路的諧振條件一致。另外，由于電抗 器L3如上所述設(shè)在各電流諧振型變換器在二次側(cè)具有的整流電路的輸出端公共連接而成 的連接點的后級，因而對于任何電流諧振型變換器都同樣作用，有助于使諧振條件在二次 側(cè)一致。換句話說，輸出電壓越是低電壓，匝數(shù)比就越大，對于通常在一次側(cè)設(shè)定的諧振電 感，匝數(shù)比越大，在二次側(cè)的輸出阻抗就越小。即，用于使諧振條件在二次側(cè)一致的電抗器 L3的電感可以小，例如可以是1 μ H以下的值。圖3是示出在本實施例的直流變換裝置中流入各諧振電容器C1、C2的電流和流入 二次側(cè)的電抗器L3的脈動電流的波形圖。不過，圖3所示的波形是假定直流電源Vin的電 壓是400V、輸出是12V40A時的電流波形(2A/div)。通過設(shè)置電抗器L3，使各電流諧振型變 換器內(nèi)的串聯(lián)諧振電路的諧振條件一致來進行適當(dāng)?shù)碾娏髌胶猓魅胫C振電容器Cl的電 流和流入諧振電容器C2的電流成為如圖3所示具有90度相位差、且具有大致相同峰值的 電流。由于在一次繞組Pl產(chǎn)生正弦波電流而在變壓器Tl的二次繞組Sll、S12產(chǎn)生的電 壓由整流電路(二極管D11、D12)整流。同樣，由于在一次繞組P2產(chǎn)生正弦波電流而在變 壓器T2的二次繞組S21、S22產(chǎn)生的電壓由整流電路(二極管D21、D22)整流。這些整流后的電流均流入電抗器L3。S卩，由2個電流諧振型變換器的各方輸出的 電流相互具有90度的相位差，而且進行全波整流，因而當(dāng)兩者匯合流入電抗器L3時相互補 充，可減少脈動電流。流入圖3所示的電抗器L3的脈動電流針對40A輸出是980mArms，因 而是非常小的脈動電流。另外，即使電流諧振型變換器的數(shù)量增加(3相時60度的相位差， 4相時45度的相位差等)，也能同樣享有由該交織動作帶來的脈動電流的減少效果。一般用于平滑電容器C的電解電容器有容許脈動電流的規(guī)定，為了滿足該規(guī)定， 通常將若干個電解電容器并聯(lián)連接。本實施例的直流變換裝置通過減少脈動電流，能減少 電解電容器的數(shù)量，實現(xiàn)低成本和小型化，并能延長電解電容器的壽命。而且，流入電抗器L3的電流的頻率是由2個電流諧振型變換器的各方輸出的電流 的頻率的2倍。S卩，由于電抗器L3設(shè)置在各電流諧振型變換器在二次側(cè)具有的整流電路的輸出端公共連接而成的連接點的后級、以及在各電流諧振型變換器之間具有相位差，因而 與單相的情況或者各相分別設(shè)置的情況相比流入高頻率的電流(2相時是2倍，3相時是3 倍等)，因此具有實現(xiàn)小型化且可以是低電感值的優(yōu)點。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例1的方式涉及的直流變換裝置，能以低成本且簡 單結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，即使在使多個電流諧振型變換器具有相位差來并聯(lián)運轉(zhuǎn)的情況下，也能適當(dāng) 控制流入各電流諧振型變換器的電流的平衡。S卩，本實施例的直流變換裝置與圖5中說明的現(xiàn)有的直流變換裝置的結(jié)構(gòu)相比， 如圖1所示，在2個電流諧振型變換器的各方具有的整流電路的輸出端公共連接而成的連 接點的后級設(shè)置電抗器L3，能以這樣的低成本和簡單結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，可使各電流諧振型變換器 內(nèi)的設(shè)在一次側(cè)的串聯(lián)諧振電路的諧振條件一致來適當(dāng)控制電流平衡。因此，本實施例的直流變換裝置由于不需要針對用于使串聯(lián)諧振電路的諧振條件 一致的諧振電抗器和諧振電容器的測定和選擇作業(yè)，因而能實現(xiàn)低成本，而且通過適當(dāng)進 行各電流諧振型變換器的電流平衡，可避免變壓器或開關(guān)元件中的發(fā)熱和破損的問題。

并且，專利文獻1中記載的電源裝置需要與并聯(lián)運轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)的磁路數(shù)，并聯(lián)運轉(zhuǎn) 數(shù)越 增加，就越花成本，并且電路尺寸就越大，與此相對，本實施例的直流變換裝置不管并 聯(lián)運轉(zhuǎn)數(shù)(并聯(lián)連接數(shù))怎樣增加，都僅追加1個電抗器即可，針對成本和安裝面積的效果 大。而且，在將多個電流諧振型變換器的數(shù)量設(shè)定為η的情況下，各電流諧振型變換 器的動作是相位彼此相差η/η的交織動作，并且根據(jù)在多個電流諧振型變換器的輸出的 公共連接點的后級設(shè)置電抗器3的結(jié)構(gòu)，流入電抗器L3的電流的頻率高，因而具有電抗器 L3的電感值可以低的優(yōu)點。并且，由于本實施例的直流變換裝置中的交織動作還具有使輸出的脈動電流減少 的作用，因而可減少用于平滑電容器C的電解電容器的數(shù)量而有助于低成本和小型化，并 可延長電解電容器的壽命。并且，由于各電流諧振型變換器的變壓器是使二次繞組的匝數(shù)比一次繞組的匝數(shù) 少的降壓型，因而從一次側(cè)觀察的阻抗看起來大于與二次側(cè)連接的電抗器L3的實際阻抗， 成為匝數(shù)比(=一次側(cè)匝數(shù)/ 二次側(cè)匝數(shù))的平方的值。因此，電抗器L3即使電感值小也 能使1次側(cè)受到大的影響，可使各串聯(lián)諧振電路的諧振條件一致來適當(dāng)控制電流平衡。圖4是示出本實施例的直流變換裝置的另一結(jié)構(gòu)例的電路圖。與圖1所示的直流 變換裝置的不同點是，設(shè)置分壓電容器C10、C20構(gòu)成的分壓電路。在該分壓電路中，將與多個電流諧振型變換器相同數(shù)量的電容器(在本實施例中 是2個分壓電容器CIO、C20)串聯(lián)連接，對直流電源Vin的電源電壓進行分壓，將直流電力 提供給多個電流諧振型變換器的各方。具體地說，分壓電容器ClO與由開關(guān)元件Qll、Q12構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。并 且，分壓電容器C20與由開關(guān)元件Q21、Q22構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。圖4所示的直流變換裝置僅是針對各電流諧振型變換器的輸入電壓的供給源不 同，動作和效果均與圖1所示的直流變換裝置相同。然而，例如假定用于電流諧振型變換器 的開關(guān)元件等部件的耐壓可達400V，在輸入的直流電源Vin是800V的情況下，具有可使用 分壓電容器進行分壓來應(yīng)用的優(yōu)點。即，即使在考慮了用于直流變換裝置的部件的額定電容時輸入電壓比假想高的情況下，通過采用圖4所示的結(jié)構(gòu)來對輸入電壓進行分壓，不管 輸入電壓的大小如何都能應(yīng)用本發(fā)明的直流變換裝置。
本發(fā)明涉及的直流變換裝置能用于將多個電流諧振型變換器并聯(lián)連接而成的電 源電路等的直流變換裝置。
權(quán)利要求
1.一種直流變換裝置，該直流變換裝置包含多個電流諧振型變換器，其特征在于，所述多個電流諧振型變換器的各方具有串聯(lián)連接的2個開關(guān)元件；變壓器，其具有一次繞組和二次繞組；串聯(lián)諧振電路，其是由諧振電抗器、所述變壓器的一次繞組以及諧振電容器串聯(lián)連接 而成的；以及整流電路，其對在所述變壓器的二次繞組中產(chǎn)生的電壓進行整流，所述直流變換裝置具有平滑電路，其由設(shè)在下述連接點的后級的電抗器和平滑電容器構(gòu)成，所述連接點是由 所述多個電流諧振型變換器的各方具有的整流電路的輸出端公共連接的連接點；以及控制電路，其根據(jù)由所述平滑電路輸出的電壓，控制所述多個電流諧振型變換器的各 方具有的2個開關(guān)元件的接通/斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流變換裝置，其特征在于，所述變壓器通過將二次繞組的 匝數(shù)設(shè)定得比一次繞組的匝數(shù)少來進行降壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流變換裝置，其特征在于，在將所述多個電流諧振型變 換器的數(shù)量設(shè)為η的情況下，所述控制電路控制各電流諧振型變換器具有的2個開關(guān)元件 的接通/斷開，以使流入所述多個電流諧振型變換器的各方具有的變壓器的一次繞組的正 弦波電流的相位在各電流諧振型變換器之間彼此相差η /η。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任意一項所述的直流變換裝置，其特征在于，所述直流變換 裝置具有分壓電路，所述分壓電路是將與所述多個電流諧振型變換器相同數(shù)量的電容器串 聯(lián)連接而成的，對直流電源的電源電壓進行分壓，將直流電力提供給所述多個電流諧振型 變換器的各方。
全文摘要
本發(fā)明提供直流變換裝置，能以低成本且簡單結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，在使多個電流諧振型變換器具有相位差來運轉(zhuǎn)時，也能適當(dāng)控制流入各電流諧振型變換器的電流的平衡。直流變換裝置包含多個電流諧振型變換器，其各方具有串聯(lián)連接的2個開關(guān)元件；變壓器，具有一次繞組和二次繞組；串聯(lián)諧振電路，是由諧振電抗器、變壓器的一次繞組以及諧振電容器串聯(lián)連接而成的；整流電路，對在二次繞組產(chǎn)生的電壓進行整流；直流變換裝置具有平滑電路，由設(shè)在多個電流諧振型變換器的各方具有的整流電路的輸出端公共連接而成的連接點的后級的電抗器和平滑電容器構(gòu)成；控制電路，根據(jù)由平滑電路輸出的電壓，控制多個電流諧振型變換器的各方具有的2個開關(guān)元件的接通/斷開。
文檔編號H02M3/335GK102035389SQ20101028786
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者千葉明輝 申請人:三墾電氣株式會社