ＤＣ／ＤＣ変換回路
【課題】昇圧用のＤＣ／ＤＣ変換回路において、小型化及び変換効率の向上を実現する。
【解決手段】入力された直流電圧を昇圧して出力するＤＣ／ＤＣ変換回路１であって、複数のキャパシタＣ１〜Ｃ４と、これらを並列又は直列に接続する接続装置１０とを備える。接続装置１０は、並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを介して各キャパシタを並列接続する回路、及び、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃを介して各キャパシタを直列接続する回路を含み、各スイッチのオン又はオフを選択することによって、並列接続された各キャパシタＣ１〜Ｃ４を、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す。
【解決手段】入力された直流電圧を昇圧して出力するＤＣ／ＤＣ変換回路１であって、複数のキャパシタＣ１〜Ｃ４と、これらを並列又は直列に接続する接続装置１０とを備える。接続装置１０は、並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを介して各キャパシタを並列接続する回路、及び、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃを介して各キャパシタを直列接続する回路を含み、各スイッチのオン又はオフを選択することによって、並列接続された各キャパシタＣ１〜Ｃ４を、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ／ＤＣ変換回路、特に、直流電圧を昇圧する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の、昇圧型チョッパ１００の基本回路である（例えば、非特許文献１参照。）。図において、スイッチング素子Ｑをオンさせると、直流電源２００からリアクトルＬに電流が流れ、エネルギーがリアクトルＬに蓄えられる。次に、スイッチング素子Ｑをオフにすると、リアクトルＬに蓄えられたエネルギーが出力側へ放出され、ダイオードＤを介してキャパシタＣの両端には、直流電源２００の電源電圧より高い電圧が現れる。スイッチング素子Ｑは図示しない制御装置によってＰＷＭ制御され、所望の出力電圧が得られるように、デューティが調整される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】アルテ２１「パワーエレクトロニクス」第１版（平成１１年発行）、第６８ページ、オーム社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の昇圧型チョッパ１００では、リアクトルＬが比較的大きな部品であり、コンパクト化を妨げる要因となっている。また、リアクトルＬはコイルの銅損及び鉄心の鉄損があり、そのため、昇圧によるＤＣ／ＤＣ変換の変換効率が損なわれる。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、昇圧用のＤＣ／ＤＣ変換回路において、小型化及び変換効率の向上を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明は、入力された直流電圧を昇圧して出力するＤＣ／ＤＣ変換回路であって、複数のキャパシタと、並列接続用のスイッチを介して各キャパシタを並列接続する回路、及び、直列接続用のスイッチを介して各キャパシタを直列接続する回路を含み、各スイッチのオン又はオフを選択することによって、並列接続された各キャパシタを、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す接続装置とを備えたものである。
【０００６】
上記のように構成されたＤＣ／ＤＣ変換回路では、並列接続の状態で充電されたキャパシタが、直列接続に切り替えられることにより、放電により出力される電圧は各キャパシタの両端電圧の総和となる。すなわち、入力された電圧は、基本的にキャパシタの数だけ増倍され、昇圧される。このようなＤＣ／ＤＣ変換回路は、昇圧にリアクトルを必要としない。
【０００７】
（２）また、上記（１）のＤＣ／ＤＣ変換回路において、直列接続の放電出力を平滑する平滑用キャパシタと、当該平滑用キャパシタに至る回路に介挿された出力用のスイッチとを備えていることが好ましい。
この場合、出力用のスイッチをオフにすることにより、平滑用キャパシタすなわち出力側を、並列接続時のキャパシタ及び入力電圧から絶縁することができる。
【０００８】
（３）また、上記（１）のＤＣ／ＤＣ変換回路において、複数のキャパシタ及び接続装置を１段の構成として、当該構成が複数段に設けられていてもよい。
この場合、入力された電圧を、複数段階で昇圧することで、さらに高い電圧へ昇圧することができる。
【０００９】
（４）また、上記（１）のＤＣ／ＤＣ変換回路において、スイッチは、ＳｉＣ半導体、ＧａＮ半導体、又は、ダイヤモンド半導体からなるスイッチング素子であってもよい。
これらの素子は、シリコンと比較して圧倒的に絶縁耐力が優れている他、オン抵抗が小さいのでスイッチング損失が少ない。また、高速応答に適し、耐久性にも優れている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＤＣ／ＤＣ変換回路によれば、小型化が可能となり、また、変換効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路の主要な構成を示す図である。
【図２】図１に示すＤＣ／ＤＣ変換回路に関して、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、キャパシタの充電時及び放電時のスイッチの状態を示す回路図である。
【図３】図１又は図２に示す各スイッチのオン・オフに関するタイムチャートの一例である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路の主要な構成を示す図である。
【図５】図４に示す各スイッチのオン・オフに関するタイムチャートの一例である。
【図６】図１におけるスイッチを例えばＭＯＳ−ＦＥＴで構成する場合の回路図の一例である。
【図７】従来の、昇圧型チョッパの基本回路である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《第１実施形態》
図１は、本発明の第１実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路の主要な構成を示す図である。図において、ＤＣ／ＤＣ変換回路１には、直流電源２から直流電圧が入力される。直流電源２は、交流電圧を整流した電源、又は、電池による電源である。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣ変換回路１は、複数のキャパシタＣ１〜Ｃ４と、これらのキャパシタＣ１〜Ｃ４を並列又は直列に接続するための接続装置１０（キャパシタＣ１〜Ｃ４は含まない。）と、を主要な構成要素として備えている。接続装置１０は、並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを介して各キャパシタＣ１〜Ｃ４を並列接続する回路（図の横方向の線路）、及び、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃを介して各キャパシタＣ１〜Ｃ４を直列接続する回路（図の斜め方向の線路）を含んでいる。
【００１４】
また、回路上のノード（接続点）Ｎｐと、Ｎｎとの間に、出力用のスイッチＳｏｕｔを介して出力用の平滑用キャパシタＣｏｕｔが接続されている。この平滑用キャパシタＣｏｕｔの両端電圧が、ＤＣ／ＤＣ変換回路１の出力電圧となる。
【００１５】
各スイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂ，Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ，Ｓｏｕｔは、マイクロコンピュータや、スイッチング用のドライバを含む制御装置１１によってオン・オフ制御される。なお、図示したキャパシタの個数（４個）は説明の便宜上の一例に過ぎず、入力電圧と所望の出力電圧との関係によって個数は異なる。また、キャパシタＣ１〜Ｃ４のキャパシタンスは必ずしも共通の値でなくてもよいが、典型的には同一値である。
【００１６】
スイッチとしては、ＳｉＣ半導体、ＧａＮ半導体、又は、ダイヤモンド半導体からなるスイッチング素子が好適である。これらの素子は、シリコンと比較して圧倒的に絶縁耐力が優れており、１０００Ｖ以上の耐圧を低オン抵抗で実現することも可能である。低オン抵抗により、スイッチング損失を少なくすることができる。また、高速応答に適し、耐久性にも優れている。
【００１７】
次に、上記のように構成されたＤＣ／ＤＣ変換回路１の動作について説明する。図２の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、キャパシタＣ１〜Ｃ４の充電時及び放電時のスイッチの状態を示す回路図である。
まず、充電時において制御装置１１（図１）は、（ａ）に示すように、並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを全てオンの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ及び出力用のスイッチＳｏｕｔをオフの状態とする。
【００１８】
この状態では、直流電源２から供給される入力電圧Ｖｉｎにより、互いに並列に接続された４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４が充電され、両端電圧は同じ値Ｖｉｎとなる。なお、仮に、４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４のキャパシタンスが完全に同一ではなかったとしても、それぞれのキャパシタンスに応じた電荷が蓄積され、両端電圧は同じ値Ｖｉｎである。
【００１９】
次に、制御装置１１は、（ｂ）に示すように、並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを全てオフの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ及び出力用のスイッチＳｏｕｔをオンの状態とする。これによって４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４は直列に接続される。このとき、ノードＮｐ−Ｎｎ間に発生する電圧をＶｏｕｔは、短時間的には、４直列に接続されたキャパシタＣ１〜Ｃ４の両端電圧の総和となり、
Ｖｏｕｔ＝４・Ｖｉｎ
となる。キャパシタの数がｎ（２以上の自然数）であれば、一般的には
Ｖｏｕｔ＝ｎ・Ｖｉｎ
と表される。
【００２０】
図３は、各スイッチのオン・オフに関するタイムチャートの一例である。例えば時刻ｔ１に並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂがオンの状態になり、時刻ｔ２にオフの状態となる。その直後の時刻ｔ３に、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ及び出力用のスイッチＳｏｕｔがオンの状態となり、時刻ｔ４にオフの状態となる。以下同様に、スイッチングが周期Ｔで繰り返される。並列接続用のスイッチと、直列接続用のスイッチとは、互いに同時にオンの状態とならないように、僅かな時間差（例えばｔ２〜ｔ３）が設けてある。
【００２１】
このようにして、図２の（ａ）に示すキャパシタＣ１〜Ｃ４の充電と、（ｂ）に示すキャパシタＣ１〜Ｃ４の放電とは、例えば２ｋＨｚ程度の高頻度で繰り返し実行される。すなわち、接続装置１０は、各スイッチのオン又はオフを適宜選択することによって、並列接続された各キャパシタＣ１〜Ｃ４を、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す。従って、キャパシタＣ１〜Ｃ４は、エネルギーが尽きることなく直流電源として機能し、平滑用キャパシタＣｏｕｔの両端から上記電圧Ｖｏｕｔが出力される。すなわち、入力電圧を４倍（ｎ倍）に昇圧するＤＣ／ＤＣ変換回路１となる。
【００２２】
なお、具体的な数値の一例を挙げると、キャパシタＣ１〜Ｃ４のキャパシタンスは４０００μＦ、充電時の両端電圧は２５Ｖ、平滑用キャパシタＣｏｕｔのキャパシタンスは１０００μＦ、出力電圧Ｖｏｕｔが１００Ｖとして、１０Ａの電流を負荷に供給するとき、２ｋＨｚのスイッチングにより、電圧Ｖｏｕｔの出力変動を、−５％程度（９５〜１００Ｖ）に抑えることができる。
【００２３】
以上のように、このＤＣ／ＤＣ変換回路１では、並列接続の状態で充電されたキャパシタが、直列接続に切り替えられることにより、放電により出力される電圧は各キャパシタの両端電圧の総和となる。すなわち、入力された電圧は、基本的にキャパシタの数だけ増倍され、昇圧される。このようなＤＣ／ＤＣ変換回路１は、昇圧にリアクトルを必要としないため、小型化・軽量化に適し、また、リアクトルの銅損・鉄損が無いので、変換効率が改善される。
【００２４】
なお、平滑用キャパシタＣｏｕｔに至る回路に出力用のスイッチＳｏｕｔが介挿されていることにより、このスイッチＳｏｕｔをオフにすれば、平滑用キャパシタＣｏｕｔすなわち出力側を、電圧の異なる並列接続時のキャパシタＣ１〜Ｃ４及び入力電圧Ｖｉｎから絶縁することができる。
【００２５】
《第２実施形態》
図４は、本発明の第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路１の主要な構成を示す図である。この場合も図１と同様に制御装置１１が設けられているが、ここでは図示を省略している。
【００２６】
第１実施形態との本質的な違いは、「複数のキャパシタ及び接続装置」を１段の構成として、当該構成が複数段（この例では２段）に設けられている点である。ここでは、各段のキャパシタの構成数は３としているが、これは説明の便宜上の一例に過ぎず、入力電圧と所望の出力電圧との関係によって個数は異なる。
【００２７】
まず、第１段の昇圧回路１０１は、３個のキャパシタＣ１１〜Ｃ１３と、並列接続用のスイッチＳ１１ａ，Ｓ１２a，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂを介して各キャパシタＣ１１〜Ｃ１３を並列接続する回路（図の横方向の線路）、及び、直列接続用のスイッチＳ１１ｃ，Ｓ１２ｃを介して各キャパシタＣ１１〜Ｃ１３を直列接続する回路（図の斜め方向の線路）を含んでいる。
【００２８】
また、第２段の昇圧回路１０２は、３個のキャパシタＣ２１〜Ｃ２３と、並列接続用のスイッチＳ２１ａ，Ｓ２２a，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂを介して各キャパシタＣ２１〜Ｃ２３を並列接続する回路（図の横方向の線路）、及び、直列接続用のスイッチＳ２１ｃ，Ｓ２２ｃを介して各キャパシタＣ２１〜Ｃ２３を直列接続する回路（図の斜め方向の線路）を含んでいる。
【００２９】
第１段の昇圧回路１０１における放電時の高電位側ノードＮｐ１は、第１段の昇圧回路１０１の出力用のスイッチＳｏ１を介して、第２段の昇圧回路１０２における充電電圧印加用のノードＮｐｃに接続される。また、第２段の昇圧回路１０２における放電時の高電位側ノードＮｐ２と負極電路側のノードＮｎ２との間に、第２段の昇圧回路１０２の出力用のスイッチＳｏ２を介して、出力用の平滑用キャパシタＣｏｕｔが接続されている。この平滑用キャパシタＣｏｕｔの両端電圧が、ＤＣ／ＤＣ変換回路１の出力電圧となる。
【００３０】
次に、上記のように構成された第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路１の動作について説明する。
まず、第１段の昇圧回路１０１における充電時において制御装置１１（図１）は、並列接続用のスイッチＳ１１ａ，Ｓ１２a，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂを全てオンの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ１１ｃ，Ｓ１２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ１をオフの状態とする。
【００３１】
この状態では、直流電源２から供給される入力電圧Ｖｉｎにより、互いに並列に接続された３つのキャパシタＣ１１〜Ｃ１３が充電され、両端電圧は同じ値Ｖｉｎとなる。なお、仮に、３つのキャパシタＣ１１〜Ｃ１３のキャパシタンスが完全に同一ではなかったとしても、それぞれのキャパシタンスに応じた電荷が蓄積され、両端電圧は同じ値Ｖｉｎである。
【００３２】
次に、制御装置１１は、並列接続用のスイッチＳ１１ａ，Ｓ１２a，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂを全てオフの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ１１ｃ，Ｓ１２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ１をオンの状態とする。これによって３つのキャパシタＣ１１〜Ｃ１３は直列に接続される。このとき、ノードＮｐ１−Ｎｎ１間に発生する電圧Ｖｏ１は、短時間的には、３直列に接続されたキャパシタＣ１１〜Ｃ１３の両端電圧の総和となり、
Ｖｏ１＝３・Ｖｉｎ
となる。キャパシタの数がｎ（２以上の自然数）であれば、一般的には
Ｖｏ１＝ｎ・Ｖｉｎ
と表される。
【００３３】
このような第１段の昇圧回路１０１に関しての、キャパシタＣ１１〜Ｃ１３の充電と放電とは、例えば２ｋＨｚ程度の高頻度で繰り返し実行される。すなわち、接続装置１０は、各スイッチのオン又はオフを適宜選択することによって、並列接続された各キャパシタＣ１１〜Ｃ１３を、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す。従って、キャパシタＣ１１〜Ｃ１３は、エネルギーが尽きることなく直流電源として機能し、ノードＮｐ１−Ｎｎ１の間に、電圧Ｖｏ１が出力される。
【００３４】
一方、第１段の昇圧回路１０１から放電出力を行うとき、制御装置１１は、第２段の昇圧回路１０２において並列接続用のスイッチＳ２１ａ，Ｓ２２a，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂを全てオンの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ２１ｃ，Ｓ２２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ２をオフの状態とする。
【００３５】
この状態では、第１段の昇圧回路１０１から供給される入力電圧Ｖｏ１により、互いに並列に接続された３つのキャパシタＣ２１〜Ｃ２３が充電され、両端電圧は同じ値Ｖｏ１となる。なお、仮に、３つのキャパシタＣ２１〜Ｃ２３のキャパシタンスが完全に同一ではなかったとしても、それぞれのキャパシタンスに応じた電荷が蓄積され、両端電圧は同じ値Ｖｏ１である。
【００３６】
次に、制御装置１１は、並列接続用のスイッチＳ２１ａ，Ｓ２２a，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂを全てオフの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ２１ｃ，Ｓ２２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ２をオンの状態とする。これによって３つのキャパシタＣ２１〜Ｃ２３は直列に接続される。このとき、ノードＮｐ２−Ｎｎ２間に発生する電圧Ｖｏ２は、短時間的には、３直列に接続されたキャパシタＣ２１〜Ｃ２３の両端電圧の総和となり、
Ｖｏ２＝３・Ｖｏ１＝９・Ｖｉｎ
となる。昇圧回路１０１のキャパシタの数がｎ、昇圧回路１０２のキャパシタの数がｍ（２以上の自然数）であれば、一般的には
Ｖｏ２＝ｍ・Ｖｏ１＝ｍ・ｎ・Ｖｉｎ
と表される。
【００３７】
このような第２段の昇圧回路１０２に関しての、キャパシタＣ２１〜Ｃ２３の充電と放電とは、第１段の昇圧回路１０１と同様に高頻度で繰り返し実行される。すなわち、接続装置１０は、各スイッチのオン又はオフを適宜選択することによって、並列接続された各キャパシタＣ２１〜Ｃ２３を、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す。従って、キャパシタＣ２１〜Ｃ２３は、エネルギーが尽きることなく直流電源として機能し、ノードＮｐ２−Ｎｎ２の間に、電圧Ｖｏ２が出力される。
【００３８】
図５は、図４のＤＣ／ＤＣ変換回路１における各スイッチのオン・オフに関するタイムチャートの一例である。例えば時刻ｔ１に第１段の昇圧回路１０１における並列接続用のスイッチＳ１１ａ，Ｓ１２a，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂがオンの状態になり、時刻ｔ２にオフの状態となる。また、これと並行して、時刻ｔ１に第２段の昇圧回路１０２における直列接続用のスイッチＳ２１ｃ，Ｓ２２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ２がオンの状態になり、時刻ｔ２にオフの状態となる。
【００３９】
時刻ｔ３には、第１段の昇圧回路１０１における直列接続用のスイッチＳ１１ｃ，Ｓ１２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ１がオンの状態となり、時刻ｔ４にオフの状態となる。また、これと並行して、時刻ｔ３に第２段の昇圧回路１０２における並列接続用のスイッチＳ２１ａ，Ｓ２２ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂがオンの状態になり、時刻ｔ４にオフの状態となる。
以下同様に、スイッチングが周期Ｔで繰り返される。並列接続用のスイッチと、直列接続用のスイッチとは、互いに同時にオンの状態とならないように、僅かな時間差（例えばｔ２〜ｔ３）が設けてある。
【００４０】
以上のように、第２実施形態におけるＤＣ／ＤＣ変換回路１では、第１実施形態と同様に、昇圧にリアクトルを必要としないため、小型化に適し、また、リアクトルの銅損・鉄損が無いので、変換効率が改善される。
また、このような複数段に昇圧回路（複数のキャパシタ＋接続装置）を設けることで、入力された電圧を、複数段階に昇圧することができ、第１実施形態の場合よりも、さらに高い電圧へ昇圧することができる。
【００４１】
《その他》
なお、図１におけるスイッチを例えばＭＯＳ−ＦＥＴで構成する場合、例えば図６のように構成することができる。ＭＯＳ−ＦＥＴは通常、内部に寄生ダイオードを有するので、ドレイン、ソースの配置に配慮する必要がある。並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂは、キャパシタＣ１〜Ｃ４を直列接続したとき（すなわち並列接続用のスイッチがオフのとき）電位差に対して寄生ダイオードが順方向にならないように配置される。
【００４２】
また、直列接続用のスイッチも同様に、キャパシタＣ１〜Ｃ４を並列接続したとき（すなわち直列接続用のスイッチがオフのとき）電位差に対して寄生ダイオードが順方向にならないように配置すればよいが、図示のように、それぞれ一対を逆極性で対向するように直列に配置してもよい。一対三組のスイッチ（Ｓ１ｃ１，Ｓ１ｃ２）、（Ｓ２ｃ１，Ｓ２ｃ２）、（Ｓ３ｃ１，Ｓ３ｃ２）はそれぞれ同時にオン・オフし、オフ時には、対向する寄生ダイオードにより双方向に通電を阻止する。
【００４３】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のＤＣ／ＤＣ変換回路は、コンパクトで変換効率が高いので、各種のＤＣ昇圧用途に使用することができる。例えば、太陽光発電システムにも利用可能である。すなわち、太陽光発電システムおいては、日照条件によって変動する太陽電池モジュールの発電電圧を昇圧する必要があるが、本発明のＤＣ／ＤＣ変換回路は、このような昇圧目的に好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１：ＤＣ／ＤＣ変換回路
１０：接続装置
Ｃ１〜Ｃ４，Ｃ１１〜Ｃ１３，Ｃ２１〜Ｃ２３：キャパシタ
Ｃｏｕｔ：平滑用キャパシタ
Ｓ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂ，Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ，Ｓ１１ａ，Ｓ１２ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂ，Ｓ２１ａ，Ｓ２２ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂ，Ｓ１１ｃ，Ｓ１２ｃ，Ｓ２１ｃ，Ｓ２２ｃ，Ｓ１ｃ１，Ｓ１ｃ２，Ｓ２ｃ１，Ｓ２ｃ２，Ｓ３ｃ１，Ｓ３ｃ２，Ｓｏｕｔ，Ｓｏ１，Ｓｏ２：スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ／ＤＣ変換回路、特に、直流電圧を昇圧する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の、昇圧型チョッパ１００の基本回路である（例えば、非特許文献１参照。）。図において、スイッチング素子Ｑをオンさせると、直流電源２００からリアクトルＬに電流が流れ、エネルギーがリアクトルＬに蓄えられる。次に、スイッチング素子Ｑをオフにすると、リアクトルＬに蓄えられたエネルギーが出力側へ放出され、ダイオードＤを介してキャパシタＣの両端には、直流電源２００の電源電圧より高い電圧が現れる。スイッチング素子Ｑは図示しない制御装置によってＰＷＭ制御され、所望の出力電圧が得られるように、デューティが調整される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】アルテ２１「パワーエレクトロニクス」第１版（平成１１年発行）、第６８ページ、オーム社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の昇圧型チョッパ１００では、リアクトルＬが比較的大きな部品であり、コンパクト化を妨げる要因となっている。また、リアクトルＬはコイルの銅損及び鉄心の鉄損があり、そのため、昇圧によるＤＣ／ＤＣ変換の変換効率が損なわれる。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、昇圧用のＤＣ／ＤＣ変換回路において、小型化及び変換効率の向上を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明は、入力された直流電圧を昇圧して出力するＤＣ／ＤＣ変換回路であって、複数のキャパシタと、並列接続用のスイッチを介して各キャパシタを並列接続する回路、及び、直列接続用のスイッチを介して各キャパシタを直列接続する回路を含み、各スイッチのオン又はオフを選択することによって、並列接続された各キャパシタを、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す接続装置とを備えたものである。
【０００６】
上記のように構成されたＤＣ／ＤＣ変換回路では、並列接続の状態で充電されたキャパシタが、直列接続に切り替えられることにより、放電により出力される電圧は各キャパシタの両端電圧の総和となる。すなわち、入力された電圧は、基本的にキャパシタの数だけ増倍され、昇圧される。このようなＤＣ／ＤＣ変換回路は、昇圧にリアクトルを必要としない。
【０００７】
（２）また、上記（１）のＤＣ／ＤＣ変換回路において、直列接続の放電出力を平滑する平滑用キャパシタと、当該平滑用キャパシタに至る回路に介挿された出力用のスイッチとを備えていることが好ましい。
この場合、出力用のスイッチをオフにすることにより、平滑用キャパシタすなわち出力側を、並列接続時のキャパシタ及び入力電圧から絶縁することができる。
【０００８】
（３）また、上記（１）のＤＣ／ＤＣ変換回路において、複数のキャパシタ及び接続装置を１段の構成として、当該構成が複数段に設けられていてもよい。
この場合、入力された電圧を、複数段階で昇圧することで、さらに高い電圧へ昇圧することができる。
【０００９】
（４）また、上記（１）のＤＣ／ＤＣ変換回路において、スイッチは、ＳｉＣ半導体、ＧａＮ半導体、又は、ダイヤモンド半導体からなるスイッチング素子であってもよい。
これらの素子は、シリコンと比較して圧倒的に絶縁耐力が優れている他、オン抵抗が小さいのでスイッチング損失が少ない。また、高速応答に適し、耐久性にも優れている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＤＣ／ＤＣ変換回路によれば、小型化が可能となり、また、変換効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路の主要な構成を示す図である。
【図２】図１に示すＤＣ／ＤＣ変換回路に関して、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、キャパシタの充電時及び放電時のスイッチの状態を示す回路図である。
【図３】図１又は図２に示す各スイッチのオン・オフに関するタイムチャートの一例である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路の主要な構成を示す図である。
【図５】図４に示す各スイッチのオン・オフに関するタイムチャートの一例である。
【図６】図１におけるスイッチを例えばＭＯＳ−ＦＥＴで構成する場合の回路図の一例である。
【図７】従来の、昇圧型チョッパの基本回路である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《第１実施形態》
図１は、本発明の第１実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路の主要な構成を示す図である。図において、ＤＣ／ＤＣ変換回路１には、直流電源２から直流電圧が入力される。直流電源２は、交流電圧を整流した電源、又は、電池による電源である。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣ変換回路１は、複数のキャパシタＣ１〜Ｃ４と、これらのキャパシタＣ１〜Ｃ４を並列又は直列に接続するための接続装置１０（キャパシタＣ１〜Ｃ４は含まない。）と、を主要な構成要素として備えている。接続装置１０は、並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを介して各キャパシタＣ１〜Ｃ４を並列接続する回路（図の横方向の線路）、及び、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃを介して各キャパシタＣ１〜Ｃ４を直列接続する回路（図の斜め方向の線路）を含んでいる。
【００１４】
また、回路上のノード（接続点）Ｎｐと、Ｎｎとの間に、出力用のスイッチＳｏｕｔを介して出力用の平滑用キャパシタＣｏｕｔが接続されている。この平滑用キャパシタＣｏｕｔの両端電圧が、ＤＣ／ＤＣ変換回路１の出力電圧となる。
【００１５】
各スイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂ，Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ，Ｓｏｕｔは、マイクロコンピュータや、スイッチング用のドライバを含む制御装置１１によってオン・オフ制御される。なお、図示したキャパシタの個数（４個）は説明の便宜上の一例に過ぎず、入力電圧と所望の出力電圧との関係によって個数は異なる。また、キャパシタＣ１〜Ｃ４のキャパシタンスは必ずしも共通の値でなくてもよいが、典型的には同一値である。
【００１６】
スイッチとしては、ＳｉＣ半導体、ＧａＮ半導体、又は、ダイヤモンド半導体からなるスイッチング素子が好適である。これらの素子は、シリコンと比較して圧倒的に絶縁耐力が優れており、１０００Ｖ以上の耐圧を低オン抵抗で実現することも可能である。低オン抵抗により、スイッチング損失を少なくすることができる。また、高速応答に適し、耐久性にも優れている。
【００１７】
次に、上記のように構成されたＤＣ／ＤＣ変換回路１の動作について説明する。図２の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、キャパシタＣ１〜Ｃ４の充電時及び放電時のスイッチの状態を示す回路図である。
まず、充電時において制御装置１１（図１）は、（ａ）に示すように、並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを全てオンの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ及び出力用のスイッチＳｏｕｔをオフの状態とする。
【００１８】
この状態では、直流電源２から供給される入力電圧Ｖｉｎにより、互いに並列に接続された４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４が充電され、両端電圧は同じ値Ｖｉｎとなる。なお、仮に、４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４のキャパシタンスが完全に同一ではなかったとしても、それぞれのキャパシタンスに応じた電荷が蓄積され、両端電圧は同じ値Ｖｉｎである。
【００１９】
次に、制御装置１１は、（ｂ）に示すように、並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂを全てオフの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ及び出力用のスイッチＳｏｕｔをオンの状態とする。これによって４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４は直列に接続される。このとき、ノードＮｐ−Ｎｎ間に発生する電圧をＶｏｕｔは、短時間的には、４直列に接続されたキャパシタＣ１〜Ｃ４の両端電圧の総和となり、
Ｖｏｕｔ＝４・Ｖｉｎ
となる。キャパシタの数がｎ（２以上の自然数）であれば、一般的には
Ｖｏｕｔ＝ｎ・Ｖｉｎ
と表される。
【００２０】
図３は、各スイッチのオン・オフに関するタイムチャートの一例である。例えば時刻ｔ１に並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２a，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂがオンの状態になり、時刻ｔ２にオフの状態となる。その直後の時刻ｔ３に、直列接続用のスイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ及び出力用のスイッチＳｏｕｔがオンの状態となり、時刻ｔ４にオフの状態となる。以下同様に、スイッチングが周期Ｔで繰り返される。並列接続用のスイッチと、直列接続用のスイッチとは、互いに同時にオンの状態とならないように、僅かな時間差（例えばｔ２〜ｔ３）が設けてある。
【００２１】
このようにして、図２の（ａ）に示すキャパシタＣ１〜Ｃ４の充電と、（ｂ）に示すキャパシタＣ１〜Ｃ４の放電とは、例えば２ｋＨｚ程度の高頻度で繰り返し実行される。すなわち、接続装置１０は、各スイッチのオン又はオフを適宜選択することによって、並列接続された各キャパシタＣ１〜Ｃ４を、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す。従って、キャパシタＣ１〜Ｃ４は、エネルギーが尽きることなく直流電源として機能し、平滑用キャパシタＣｏｕｔの両端から上記電圧Ｖｏｕｔが出力される。すなわち、入力電圧を４倍（ｎ倍）に昇圧するＤＣ／ＤＣ変換回路１となる。
【００２２】
なお、具体的な数値の一例を挙げると、キャパシタＣ１〜Ｃ４のキャパシタンスは４０００μＦ、充電時の両端電圧は２５Ｖ、平滑用キャパシタＣｏｕｔのキャパシタンスは１０００μＦ、出力電圧Ｖｏｕｔが１００Ｖとして、１０Ａの電流を負荷に供給するとき、２ｋＨｚのスイッチングにより、電圧Ｖｏｕｔの出力変動を、−５％程度（９５〜１００Ｖ）に抑えることができる。
【００２３】
以上のように、このＤＣ／ＤＣ変換回路１では、並列接続の状態で充電されたキャパシタが、直列接続に切り替えられることにより、放電により出力される電圧は各キャパシタの両端電圧の総和となる。すなわち、入力された電圧は、基本的にキャパシタの数だけ増倍され、昇圧される。このようなＤＣ／ＤＣ変換回路１は、昇圧にリアクトルを必要としないため、小型化・軽量化に適し、また、リアクトルの銅損・鉄損が無いので、変換効率が改善される。
【００２４】
なお、平滑用キャパシタＣｏｕｔに至る回路に出力用のスイッチＳｏｕｔが介挿されていることにより、このスイッチＳｏｕｔをオフにすれば、平滑用キャパシタＣｏｕｔすなわち出力側を、電圧の異なる並列接続時のキャパシタＣ１〜Ｃ４及び入力電圧Ｖｉｎから絶縁することができる。
【００２５】
《第２実施形態》
図４は、本発明の第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路１の主要な構成を示す図である。この場合も図１と同様に制御装置１１が設けられているが、ここでは図示を省略している。
【００２６】
第１実施形態との本質的な違いは、「複数のキャパシタ及び接続装置」を１段の構成として、当該構成が複数段（この例では２段）に設けられている点である。ここでは、各段のキャパシタの構成数は３としているが、これは説明の便宜上の一例に過ぎず、入力電圧と所望の出力電圧との関係によって個数は異なる。
【００２７】
まず、第１段の昇圧回路１０１は、３個のキャパシタＣ１１〜Ｃ１３と、並列接続用のスイッチＳ１１ａ，Ｓ１２a，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂを介して各キャパシタＣ１１〜Ｃ１３を並列接続する回路（図の横方向の線路）、及び、直列接続用のスイッチＳ１１ｃ，Ｓ１２ｃを介して各キャパシタＣ１１〜Ｃ１３を直列接続する回路（図の斜め方向の線路）を含んでいる。
【００２８】
また、第２段の昇圧回路１０２は、３個のキャパシタＣ２１〜Ｃ２３と、並列接続用のスイッチＳ２１ａ，Ｓ２２a，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂを介して各キャパシタＣ２１〜Ｃ２３を並列接続する回路（図の横方向の線路）、及び、直列接続用のスイッチＳ２１ｃ，Ｓ２２ｃを介して各キャパシタＣ２１〜Ｃ２３を直列接続する回路（図の斜め方向の線路）を含んでいる。
【００２９】
第１段の昇圧回路１０１における放電時の高電位側ノードＮｐ１は、第１段の昇圧回路１０１の出力用のスイッチＳｏ１を介して、第２段の昇圧回路１０２における充電電圧印加用のノードＮｐｃに接続される。また、第２段の昇圧回路１０２における放電時の高電位側ノードＮｐ２と負極電路側のノードＮｎ２との間に、第２段の昇圧回路１０２の出力用のスイッチＳｏ２を介して、出力用の平滑用キャパシタＣｏｕｔが接続されている。この平滑用キャパシタＣｏｕｔの両端電圧が、ＤＣ／ＤＣ変換回路１の出力電圧となる。
【００３０】
次に、上記のように構成された第２実施形態に係るＤＣ／ＤＣ変換回路１の動作について説明する。
まず、第１段の昇圧回路１０１における充電時において制御装置１１（図１）は、並列接続用のスイッチＳ１１ａ，Ｓ１２a，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂを全てオンの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ１１ｃ，Ｓ１２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ１をオフの状態とする。
【００３１】
この状態では、直流電源２から供給される入力電圧Ｖｉｎにより、互いに並列に接続された３つのキャパシタＣ１１〜Ｃ１３が充電され、両端電圧は同じ値Ｖｉｎとなる。なお、仮に、３つのキャパシタＣ１１〜Ｃ１３のキャパシタンスが完全に同一ではなかったとしても、それぞれのキャパシタンスに応じた電荷が蓄積され、両端電圧は同じ値Ｖｉｎである。
【００３２】
次に、制御装置１１は、並列接続用のスイッチＳ１１ａ，Ｓ１２a，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂを全てオフの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ１１ｃ，Ｓ１２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ１をオンの状態とする。これによって３つのキャパシタＣ１１〜Ｃ１３は直列に接続される。このとき、ノードＮｐ１−Ｎｎ１間に発生する電圧Ｖｏ１は、短時間的には、３直列に接続されたキャパシタＣ１１〜Ｃ１３の両端電圧の総和となり、
Ｖｏ１＝３・Ｖｉｎ
となる。キャパシタの数がｎ（２以上の自然数）であれば、一般的には
Ｖｏ１＝ｎ・Ｖｉｎ
と表される。
【００３３】
このような第１段の昇圧回路１０１に関しての、キャパシタＣ１１〜Ｃ１３の充電と放電とは、例えば２ｋＨｚ程度の高頻度で繰り返し実行される。すなわち、接続装置１０は、各スイッチのオン又はオフを適宜選択することによって、並列接続された各キャパシタＣ１１〜Ｃ１３を、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す。従って、キャパシタＣ１１〜Ｃ１３は、エネルギーが尽きることなく直流電源として機能し、ノードＮｐ１−Ｎｎ１の間に、電圧Ｖｏ１が出力される。
【００３４】
一方、第１段の昇圧回路１０１から放電出力を行うとき、制御装置１１は、第２段の昇圧回路１０２において並列接続用のスイッチＳ２１ａ，Ｓ２２a，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂを全てオンの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ２１ｃ，Ｓ２２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ２をオフの状態とする。
【００３５】
この状態では、第１段の昇圧回路１０１から供給される入力電圧Ｖｏ１により、互いに並列に接続された３つのキャパシタＣ２１〜Ｃ２３が充電され、両端電圧は同じ値Ｖｏ１となる。なお、仮に、３つのキャパシタＣ２１〜Ｃ２３のキャパシタンスが完全に同一ではなかったとしても、それぞれのキャパシタンスに応じた電荷が蓄積され、両端電圧は同じ値Ｖｏ１である。
【００３６】
次に、制御装置１１は、並列接続用のスイッチＳ２１ａ，Ｓ２２a，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂを全てオフの状態とし、かつ、直列接続用のスイッチＳ２１ｃ，Ｓ２２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ２をオンの状態とする。これによって３つのキャパシタＣ２１〜Ｃ２３は直列に接続される。このとき、ノードＮｐ２−Ｎｎ２間に発生する電圧Ｖｏ２は、短時間的には、３直列に接続されたキャパシタＣ２１〜Ｃ２３の両端電圧の総和となり、
Ｖｏ２＝３・Ｖｏ１＝９・Ｖｉｎ
となる。昇圧回路１０１のキャパシタの数がｎ、昇圧回路１０２のキャパシタの数がｍ（２以上の自然数）であれば、一般的には
Ｖｏ２＝ｍ・Ｖｏ１＝ｍ・ｎ・Ｖｉｎ
と表される。
【００３７】
このような第２段の昇圧回路１０２に関しての、キャパシタＣ２１〜Ｃ２３の充電と放電とは、第１段の昇圧回路１０１と同様に高頻度で繰り返し実行される。すなわち、接続装置１０は、各スイッチのオン又はオフを適宜選択することによって、並列接続された各キャパシタＣ２１〜Ｃ２３を、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す。従って、キャパシタＣ２１〜Ｃ２３は、エネルギーが尽きることなく直流電源として機能し、ノードＮｐ２−Ｎｎ２の間に、電圧Ｖｏ２が出力される。
【００３８】
図５は、図４のＤＣ／ＤＣ変換回路１における各スイッチのオン・オフに関するタイムチャートの一例である。例えば時刻ｔ１に第１段の昇圧回路１０１における並列接続用のスイッチＳ１１ａ，Ｓ１２a，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂがオンの状態になり、時刻ｔ２にオフの状態となる。また、これと並行して、時刻ｔ１に第２段の昇圧回路１０２における直列接続用のスイッチＳ２１ｃ，Ｓ２２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ２がオンの状態になり、時刻ｔ２にオフの状態となる。
【００３９】
時刻ｔ３には、第１段の昇圧回路１０１における直列接続用のスイッチＳ１１ｃ，Ｓ１２ｃ及び出力用のスイッチＳｏ１がオンの状態となり、時刻ｔ４にオフの状態となる。また、これと並行して、時刻ｔ３に第２段の昇圧回路１０２における並列接続用のスイッチＳ２１ａ，Ｓ２２ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂがオンの状態になり、時刻ｔ４にオフの状態となる。
以下同様に、スイッチングが周期Ｔで繰り返される。並列接続用のスイッチと、直列接続用のスイッチとは、互いに同時にオンの状態とならないように、僅かな時間差（例えばｔ２〜ｔ３）が設けてある。
【００４０】
以上のように、第２実施形態におけるＤＣ／ＤＣ変換回路１では、第１実施形態と同様に、昇圧にリアクトルを必要としないため、小型化に適し、また、リアクトルの銅損・鉄損が無いので、変換効率が改善される。
また、このような複数段に昇圧回路（複数のキャパシタ＋接続装置）を設けることで、入力された電圧を、複数段階に昇圧することができ、第１実施形態の場合よりも、さらに高い電圧へ昇圧することができる。
【００４１】
《その他》
なお、図１におけるスイッチを例えばＭＯＳ−ＦＥＴで構成する場合、例えば図６のように構成することができる。ＭＯＳ−ＦＥＴは通常、内部に寄生ダイオードを有するので、ドレイン、ソースの配置に配慮する必要がある。並列接続用のスイッチＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂは、キャパシタＣ１〜Ｃ４を直列接続したとき（すなわち並列接続用のスイッチがオフのとき）電位差に対して寄生ダイオードが順方向にならないように配置される。
【００４２】
また、直列接続用のスイッチも同様に、キャパシタＣ１〜Ｃ４を並列接続したとき（すなわち直列接続用のスイッチがオフのとき）電位差に対して寄生ダイオードが順方向にならないように配置すればよいが、図示のように、それぞれ一対を逆極性で対向するように直列に配置してもよい。一対三組のスイッチ（Ｓ１ｃ１，Ｓ１ｃ２）、（Ｓ２ｃ１，Ｓ２ｃ２）、（Ｓ３ｃ１，Ｓ３ｃ２）はそれぞれ同時にオン・オフし、オフ時には、対向する寄生ダイオードにより双方向に通電を阻止する。
【００４３】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のＤＣ／ＤＣ変換回路は、コンパクトで変換効率が高いので、各種のＤＣ昇圧用途に使用することができる。例えば、太陽光発電システムにも利用可能である。すなわち、太陽光発電システムおいては、日照条件によって変動する太陽電池モジュールの発電電圧を昇圧する必要があるが、本発明のＤＣ／ＤＣ変換回路は、このような昇圧目的に好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１：ＤＣ／ＤＣ変換回路
１０：接続装置
Ｃ１〜Ｃ４，Ｃ１１〜Ｃ１３，Ｃ２１〜Ｃ２３：キャパシタ
Ｃｏｕｔ：平滑用キャパシタ
Ｓ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ３ｂ，Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓ３ｃ，Ｓ１１ａ，Ｓ１２ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂ，Ｓ２１ａ，Ｓ２２ａ，Ｓ２１ｂ，Ｓ２２ｂ，Ｓ１１ｃ，Ｓ１２ｃ，Ｓ２１ｃ，Ｓ２２ｃ，Ｓ１ｃ１，Ｓ１ｃ２，Ｓ２ｃ１，Ｓ２ｃ２，Ｓ３ｃ１，Ｓ３ｃ２，Ｓｏｕｔ，Ｓｏ１，Ｓｏ２：スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された直流電圧を昇圧して出力するＤＣ／ＤＣ変換回路であって、
複数のキャパシタと、
並列接続用のスイッチを介して各キャパシタを並列接続する回路、及び、直列接続用のスイッチを介して各キャパシタを直列接続する回路を含み、各スイッチのオン又はオフを選択することによって、並列接続された各キャパシタを、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す接続装置と
を備えていることを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項２】
前記直列接続の放電出力を平滑する平滑用キャパシタと、当該平滑用キャパシタに至る回路に介挿された出力用のスイッチとを備えた請求項１記載のＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項３】
前記複数のキャパシタ及び接続装置を１段の構成として、当該構成が複数段に設けられている請求項１記載のＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項４】
前記スイッチは、ＳｉＣ半導体、ＧａＮ半導体、又は、ダイヤモンド半導体からなるスイッチング素子である請求項１〜３のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項１】
入力された直流電圧を昇圧して出力するＤＣ／ＤＣ変換回路であって、
複数のキャパシタと、
並列接続用のスイッチを介して各キャパシタを並列接続する回路、及び、直列接続用のスイッチを介して各キャパシタを直列接続する回路を含み、各スイッチのオン又はオフを選択することによって、並列接続された各キャパシタを、入力された電圧で充電した後、直列接続に切り替えて放電出力させる、という工程を繰り返す接続装置と
を備えていることを特徴とするＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項２】
前記直列接続の放電出力を平滑する平滑用キャパシタと、当該平滑用キャパシタに至る回路に介挿された出力用のスイッチとを備えた請求項１記載のＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項３】
前記複数のキャパシタ及び接続装置を１段の構成として、当該構成が複数段に設けられている請求項１記載のＤＣ／ＤＣ変換回路。
【請求項４】
前記スイッチは、ＳｉＣ半導体、ＧａＮ半導体、又は、ダイヤモンド半導体からなるスイッチング素子である請求項１〜３のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣ変換回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４４７９９（Ｐ２０１２−４４７９９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８５００５（Ｐ２０１０−１８５００５）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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