[发明专利]直流变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及直流变换装置，该直流变换装置具有多个电流谐振型变换器，并控制成在各电流谐振型变换器之间具有相位差。

背景技术

以往，利用电流谐振型变换器的直流变换装置被用作高效率、低噪声的电源装置。这样的电源装置一般利用开关电路对来自直流电源的电力进行开关动作，将该开关输出提供给谐振电路，经由变压器的绕组取出谐振输出，变换为直流并将其输出。因此，具有上述结构的电源装置在希望大电力输出的情况下有必要考虑变压器等的温度上升来设计，招致部件和装置的大型化、高成本化的问题。

因此，为了抑制大型化和高成本化，并获得大电力的输出，将多个电流谐振型变换器并联连接的方式是公知的。图5是示出现有的直流变换装置的结构的电路图。在该直流变换装置中，如图5所示，2个电流谐振型变换器并联连接。第1电流谐振型变换器由开关元件Q11、Q12、谐振电抗器L1、变压器T1、谐振电容器C1、二极管D11、D12以及平滑电容器C构成。第2电流谐振型变换器由开关元件Q21、Q22、谐振电抗器L2、变压器T2、谐振电容器C2、二极管D21、D22以及平滑电容器C构成。

在直流电源Vin的两端，连接基于MOSFET的开关元件Q11和开关元件Q12的串联电路，而且并联连接基于MOSFET的开关元件Q21和开关元件Q22的串联电路。开关元件Q11的漏极和开关元件Q21的漏极与直流电源Vin的正极连接。并且，开关元件Q12的源极和开关元件Q22的源极与直流电源Vin的负极连接。

由谐振电抗器L1、变压器T1的一次绕组P1以及谐振电容器C1构成的串联谐振电路与开关元件Q12的漏极—源极之间并联连接。另一方面，由谐振电抗器L2、变压器T2的一次绕组P2以及谐振电容器C2构成的串联谐振电路与开关元件Q22的漏极—源极之间并联连接。

变压器T1具有一次绕组P1和二次绕组S11、S12。变压器T1的二次绕组S11的一端与二极管D11的阳极连接。变压器T1的二次绕组S11的另一端和变压器T1的二次绕组S12的一端与平滑电容器C的一端连接。并且，变压器T1的二次绕组S12的另一端与二极管D12的阳极连接。二极管D11的阴极和二极管D12的阴极与平滑电容器C的另一端连接。

同样，变压器T2具有一次绕组P2和二次绕组S21、S22。变压器T2的二次绕组S21的一端与二极管D21的阳极连接。变压器T2的二次绕组S21的另一端和变压器T2的二次绕组S22的一端与平滑电容器C的一端连接。并且，变压器T2的二次绕组S22的另一端与二极管D22的阳极连接。二极管D21的阴极和二极管D22的阴极与平滑电容器C的另一端连接。

控制电路1根据来自平滑电容器C的输出电压Vout，将控制信号提供给开关元件Q11、Q12、Q21、Q22的各个栅极，控制成使平滑电容器C的输出电压Vout为恒定。

串联连接的开关元件Q11、Q12根据控制电路1的控制交替地进行接通动作，对输入的直流电源Vin的电力进行开关动作，将该开关输出提供给包含变压器T1的一次绕组P1的串联谐振电路。

与开关元件Q11、Q12的开关频率对应的正弦波电流流入由谐振电抗器L1、一次绕组P1以及谐振电容器C1构成的串联谐振电路。此时，与一次绕组P1磁耦合的二次绕组S11、S12产生感应电压。该感应电压由与变压器T1的二次绕组S11、S12连接的二极管D11、D12和平滑电容器C变换为直流并将其输出。

另一方面，串联连接的开关元件Q21、Q22根据控制电路1的控制交替地进行接通动作，对输入的直流电源Vin的电力进行开关动作，将该开关输出提供给包含变压器T2的一次绕组P2的串联谐振电路。

与开关元件Q21、Q22的开关频率对应的正弦波电流流入由谐振电抗器L2、一次绕组P2以及谐振电容器C2构成的串联谐振电路。此时，与一次绕组P2磁耦合的二次绕组S21、S22产生感应电压。该感应电压由与变压器T2的二次绕组S21、S22连接的二极管D21、D22和平滑电容器C变换为直流并将其输出。

下面，简单说明按上述构成的现有的直流变换装置的动作。首先，控制电路1通过接通开关元件Q11，可在变压器T1的一次侧根据Vin→Q11→L1→P1→C1→Vin的路径使电流流动，使谐振电容器C1蓄积电荷。此时，在变压器T1的二次侧感应的电压从二次绕组S11通过二极管D11和平滑电容器C进行整流平滑，作为Vout被输出到负载。