ＤＣＤＣコンバータ
【課題】４象限動作に対応可能な高効率のＤＣＤＣコンバータを提供する。
【解決手段】絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、ブリッジ形状の１次側スイッチ群と、一端が共通電位点に接続された第１負荷の他端と接続するインダクタと、絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側とインダクタとを接続する２次側第１スイッチと、絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と共通電位点とを接続する２次側第２スイッチと、絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側とインダクタとを接続する２次側第３スイッチと、絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と共通電位点とを接続する２次側第４スイッチと、１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備える。
【解決手段】絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、ブリッジ形状の１次側スイッチ群と、一端が共通電位点に接続された第１負荷の他端と接続するインダクタと、絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側とインダクタとを接続する２次側第１スイッチと、絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と共通電位点とを接続する２次側第２スイッチと、絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側とインダクタとを接続する２次側第３スイッチと、絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と共通電位点とを接続する２次側第４スイッチと、１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置に関し、特に、計測用電源に適した４象限動作に対応可能な高効率のＤＣＤＣコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電源装置として、絶縁型ＤＣＤＣコンバータが広く普及している。図２０は、絶縁型ＤＣＤＣコンバータの１種である一般的なフルブリッジ全波整流型コンバータの従来の構成を示す図である。本図に示すフルブリッジ全波整流型コンバータは、１次側電源１と、電圧安定化のためのバイパスコンデンサ２と、それぞれＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成され、ブリッジ形状に接続された第１スイッチ３ａ、第２スイッチ３ｂ、第３スイッチ３ｃ、第４スイッチ３ｄと、絶縁トランス４と、全波整流を行なうダイオードブリッジ５を構成する第１ダイオード５ａ、第２ダイオード５ｂ、第３ダイオード５ｃ、第４ダイオード５ｄと、バイパスコンデンサ６と、負荷７と、制御部８とを備えている。
【０００３】
１次側電源１とバイパスコンデンサ２とは、並列に接続されていて、これらの正極性側には、絶縁トランス４の１次側巻線の第１極性側への入力を切り替える第１スイッチ３ａと、絶縁トランス４の１次側巻線の第２極性側への入力を切り替える第３スイッチ３ｃとが並列に接続されている。負極性側は、第１の共通電位点に接続されており、絶縁トランス４の１次側巻線の第１極性側への入力を切り替える第２スイッチ３ｂと、絶縁トランス４の１次側巻線の第２極性側への入力を切り替える第４スイッチ３ｄとが並列に接続されている。
【０００４】
絶縁トランス４の２次側巻線には、第１極性側が正極となる向きで全波整流を行なうダイオードブリッジ５に、バイパスコンデンサ６と負荷７とが並列に接続されている。負荷７の負極性側およびバイパスコンデンサ６の他端は第２の共通電位点に接続されている。
【０００５】
制御部８は、負荷７の端部の電圧をセンスして、負荷７の端部の電圧が一定になるように、各スイッチ３ａ〜３ｄを周期的に開閉するパルス波形を発生する。なお、以下において、負荷７の端部の電圧をセンスするためのセンス線の表示および説明は省略する。
【０００６】
図２１は、２次側の回路が別方式になっている従来の全波整流型コンバータの構成を示す図である。本図の例では、２次側巻線に中間タップを持つ絶縁トランス４１を用いる。１次側巻線側の構成は、図２０に示した例と同様である。
【０００７】
絶縁トランス４１の２次側巻線の第１極性側および第２極性側には、それぞれダイオード４２、ダイオード４３のアノードが接続され、両ダイオードのカソードは平滑用インダクタ４４に接続されている。平滑用インダクタ４４の他端には、バイパスコンデンサ４５と負荷４６とが並列に接続されている。負荷７の負極性側およびバイパスコンデンサ４５の他端は絶縁トランス４１の中間タップに接続されるとともに、第２の共通電位点に接続されている。
【０００８】
図２２に、図２０および図２１に示した従来の絶縁型全波整流コンバータにおける第１スイッチ３ａ、第２スイッチ３ｂ、第３スイッチ３ｃ、第４スイッチ３ｄの動作例を示す。それぞれのスイッチ３ａ〜３ｄは、デューティ比５０％の周期パルスでオン／オフを繰り返しており、第２スイッチ３ｂは第１スイッチ３ａの反転動作となっており、第４スイッチ３ｄは第３スイッチ３ｃの反転動作となっている。
【０００９】
第１スイッチ３ａと、第３スイッチ３ｃとの駆動パルスの位相差が１８０度のときに電力変換率が最大となるが、制御部８が駆動パルスの位相をずらすことで電力変換率を制御できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１９１６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の絶縁型ＤＣＤＣコンバータは、回路損失が少なく高効率であることから電源装置として広く普及しているが、２次側の整流にダイオードを用いているため、単方向の電圧・電流の発生しか行なうことができない。
【００１２】
このため、正負両極性の電圧の発生と、正負両極性の電流方向への対応が求められる４象限動作が必要な計測用電源としての使用には適さなかった。
【００１３】
例えば、従来の絶縁型ＤＣＤＣコンバータでは、半導体試験装置でウェハの検査にあたり、トランジスタや抵抗などに直流電圧を加えたときにどれだけの電流が流れるかという基本特性を測定するために、電圧を横軸に取って電流を縦軸に取った平面における、すべての正負の組み合わせを対象とした４象限動作への対応が求められるパラメトリックメジャメントユニット（ＰＭＵ）用電源等への適用は困難である。
【００１４】
そこで、本発明は、４象限動作に対応可能な高効率のＤＣＤＣコンバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様であるＤＣＤＣコンバータは、絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、前記絶縁トランスの２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、負極性側が第１共通電位点に接続された前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側とを接続する１次側第１スイッチと、前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第２スイッチと、前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側とを接続する１次側第３スイッチと、前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第４スイッチと、一端が第２共通電位点に接続された前記第１負荷の他端と接続するインダクタと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記インダクタとを接続する２次側第１スイッチと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記第２共通電位点とを接続する２次側第２スイッチと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記インダクタとを接続する２次側第３スイッチと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記第２共通電位点とを接続する２次側第４スイッチと、前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第２状態にし、Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび２次側第４スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第１状態にすることができる。
【００１７】
あるいは、Ａ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第２状態にし、Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第２状態にし、Ｃ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第１状態にするようにしてもよい。
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明の第の態様であるＤＣＤＣコンバータは、中間タップを備えた絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、前記絶縁トランスの２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、負極性側が第１共通電位点に接続された前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側とを接続する１次側第１スイッチと、前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第２スイッチと、前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側とを接続する１次側第３スイッチと、前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第４スイッチと、一端が第２共通電位点および前記中間タップに接続された前記第１負荷の他端と接続するインダクタと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記インダクタとを接続する２次側第１スイッチと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記インダクタとを接続する２次側第２スイッチと、前記中間タップと前記インダクタとを接続する２次側第３スイッチと、前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記制御部は、Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにすることができる。
【００２０】
あるいは、Ａ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、Ｃ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにするようにしてもよい。
【００２１】
さらに、前記１次側第３スイッチおよび前記１次側第４スイッチをコンデンサに置き換え、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＡＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、前記制御部は、ＡＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにするようにしてもよい。
【００２２】
いずれの場合も、前記１次側電源と並列に接続された第２負荷をさらに備えることができる。また、前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを絶縁するためのアイソレータをさらに備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、４象限動作に対応可能な高効率のＤＣＤＣコンバータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施例である電源装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施例において、第１負荷に正の電圧を与え、電流が負荷に流れ込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図３】Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図４】Ａ区間とＤ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図５】第１実施例において、正の電圧を発生する第１負荷から電流を吸い込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図６】Ａ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図７】Ｂ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図８】Ｃ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図９】Ｄ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例である電源装置の構成を示す図である。
【図１１】第２実施例において、第１負荷に正の電圧を与え、電流が負荷に流れ込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図１２】Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１３】Ａ区間とＤ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１４】第２実施例において、正の電圧を発生する第１負荷から電流を吸い込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図１５】Ａ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１６】Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１７】Ｄ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１８】電源装置の別構成を示す図である。
【図１９】別構成における制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図２０】絶縁型ＤＣＤＣコンバータの１種である一般的なフルブリッジ全波整流型コンバータの従来の構成を示す図である。
【図２１】２次側の回路が別方式になっている従来の全波整流型コンバータの構成を示す図である。
【図２２】従来のコンバータにおける第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、第４スイッチの動作例を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施例＞
図１は、本発明の第１実施例である電源装置の構成を示す図である。本図に示す電源装置は、１次側電源１１と、電圧安定化のためのバイパスコンデンサ１２と、それぞれＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成され、ブリッジ形状に接続された１次側第１スイッチ１３ａ、１次側第２スイッチ１３ｂ、１次側第３スイッチ１３ｃ、１次側第４スイッチ１３ｄと、絶縁トランス１４と、それぞれＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成され、ブリッジ形状に接続された２次側第１スイッチ１５ａ、２次側第２スイッチ１５ｂ、２次側第３スイッチ１５ｃ、２次側第４スイッチ１５ｄと、インダクタ１６と、バイパスコンデンサ１７と、第１負荷１８と、制御部１９と、絶縁用アイソレータ２０と、第２負荷２１とを備えている。
【００２６】
１次側電源１１とバイパスコンデンサ１２とは、並列に接続されていて、これらの正極性側には、絶縁トランス１４の１次側巻線の第１極性側への入力を切り替える１次側第１スイッチ１３ａと、絶縁トランス１４の１次側巻線の第２極性側への入力を切り替える１次側第３スイッチ１３ｃとが並列に接続されている。負極性側は、第１の共通電位点に接続されており、絶縁トランス１４の１次側巻線の第１極性側への入力を切り替える１次側第２スイッチ１３ｂと、絶縁トランス１４の１次側巻線の第２極性側への入力を切り替える１次側第４スイッチ１３ｄとが並列に接続されている。さらに、１次側電源１１と並列に、第２負荷２１が接続されている。第２負荷２１は、２次側の第１負荷１８から回生された電力を消費するために用いられる。
【００２７】
絶縁トランス４の２次側巻線の第１極性側は、２次側第１スイッチ１５ａを介してインダクタ１６が接続され、２次側第２スイッチ１５ｂを介して第２の共通電位点に接続されている。第２極性側は、２次側第３スイッチ１５ｃを介してインダクタ１６の同端が接続され、２次側第４スイッチ１５ｄを介して第２の共通電位点に接続されている。インダクタ１６の他端には、バイパスコンデンサ１７と第１負荷１８とが並列に接続されている。第１負荷１８の他端およびバイパスコンデンサ１７の他端は第２の共通電位点に接続されている。
【００２８】
制御部１９は、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄおよび２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄを開閉するパルス波形を発生する。制御部１９は、第１負荷１８の端部の電圧あるいは第１負荷１８に流れる電流をセンスして、パルス波形の位相、デューティ比を制御する。なお、上述のように、センス線の図示は省略している。
【００２９】
制御部１９と２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄとの間には、１次側と２次側との絶縁を確保するためのアイソレータ２０が備えられている。ただし、アイソレータ２０は、制御部１９と１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄとの間に設けるようにしてもよい。
【００３０】
次に、第１実施例における電源装置の動作について説明する。制御部１９は、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄについては、従来と同様の制御を行なう。すなわち、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄは、デューティ比５０％の周期パルスでオン／オフを繰り返しており、１次側第２スイッチ１３ｂは１次側第１スイッチ１３ａの反転動作となっており、１次側第４スイッチ１３ｄは１次側第３スイッチ１３ｃの反転動作となっている。
【００３１】
１次側第１スイッチ１３ａと、１次側第３スイッチ１３ｃとの駆動パルスの位相差が１８０度のときに電力変換率が最大となるが、制御部１９がパルスの位相をずらすことで電力変換率を制御できるようになっている。
【００３２】
ここで、１次側第１スイッチ１３ａと１次側第３スイッチ１３ｃとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａがオンで１次側第３スイッチ１３ｃがオフになっている区間をＢ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａと１次側第３スイッチ１３ｃとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａがオフで１次側第３スイッチ１３ｃがオンになっている区間をＤ区間と称するものとする。
【００３３】
本実施例において制御部１９は、第１負荷１８に電流が流れ込む場合と、第１負荷１８から電流を吸い込む場合とで２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄを開閉するタイミングを変更する。
＜１−１＞
まず、第１負荷１８に正の電圧を与え、第１負荷１８に電流が流れ込む場合の制御部１９の制御動作について図２のタイミング図を参照して説明する。第１負荷１８に正の電圧を与え、第１負荷１８に電流が負荷に流れ込む場合は、例えば、第１負荷１８として一般的な電力を消費する負荷を用いた場合や、第１負荷１８として電池を用いたときに充電を行なう場合等が該当する。
【００３４】
Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、図２に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオフにする。
【００３５】
図３にこのときの電流の流れを示す。なお、１次側の電流の流れは、Ｂ区間を示している。本期間では、絶縁トランス１４の１次側巻線の第１極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス１４の２次側巻線の第１極性側に正の電圧が誘起され、２次側第１スイッチ１５ａにより第１負荷１８に正の電圧を与えることになり、第１負荷１８に電流が流れ込む。
【００３６】
Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、図２に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオンにする。
【００３７】
図４にこのときの電流の流れを示す。なお、１次側の電流の流れは、Ｄ区間を示している。本期間では、絶縁トランス１４の１次側巻線の第２極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス１４の２次側巻線の第２極性側に正の電圧が誘起され、２次側第１スイッチ１５ｃにより第１負荷１８に正の電圧を与えることになり、第１負荷１８に電流が流れ込む。
【００３８】
制御部１９がこれらの動作を繰り返すことにより、第１負荷１８に継続的に電流が流れ込むことになる。本動作は、従来においてダイオードブリッジ５が行なっていた全波整流動作を、２次側スイッチ１５ａ〜１５ｄのオン／オフ切り替えで行なっているとみなすことができる。
【００３９】
なお、第１負荷１８に負の電圧を与え、第１負荷１８に電流が流れ込む場合については、２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄのオン／オフ制御を逆にすればよい。すなわち、Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中に、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオンにする。また、Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオフにする。
【００４０】
したがって、第１負荷１８に電流が流れ込む場合において、第１負荷１８に正負のいずれの電圧も与えることができることになる。
＜１−２＞
次に、第１実施例において、正電圧を発生する第１負荷１８から電流を吸い込む場合の制御部１９の制御動作について図５のタイミング図を参照して説明する。第１負荷１８から電流を吸い込む場合は、例えば、第１負荷１８として電力を供給する電池を用いたときに放電を行なう場合や、第１負荷１８に、より高圧の別電源が接続されている場合等が該当する。
【００４１】
Ａ区間に相当する期間中は、図５に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第２スイッチ１５ｂをオンにし、２次側第３スイッチ１５ｃおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにする。
【００４２】
図６にこのときの電流の流れを示す。第１負荷１８から供給されたエネルギーは、インダクタ１６に蓄積されることになる。
【００４３】
Ｂ区間に相当する期間中は、図５に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオフにする。
【００４４】
図７にこのときの電流の流れを示す。第１負荷１８から供給されたエネルギーと、インダクタ１６に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス１４を介して絶縁トランス１４の第１極性側が正となる方向で、１次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、１次側第１スイッチ１３ａを介して第２負荷２１により消費される。
【００４５】
Ｃ区間に相当する期間中は、図５に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第２スイッチ１５ｂをオフにし、２次側第３スイッチ１５ｃおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにする。
【００４６】
図８にこのときの電流の流れを示す。第１負荷１８から供給されたエネルギーは、再びインダクタ１６に蓄積されることになる。
【００４７】
Ｄ区間に相当する期間中は、図５に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオンにする。
【００４８】
図９にこのときの電流の流れを示す。第１負荷１８から供給されたエネルギーと、インダクタ１６に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス１４を介して絶縁トランス１４の第２極性側が正となる方向で、１次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、１次側第３スイッチ１３ｃを介して第２負荷２１により消費される。
【００４９】
制御部１９がこれらの動作を繰り返すことにより、第１負荷１８から継続的に電流を吸い込むことになる。このように、第１負荷１８が電力を供給する負荷の場合であっても、その電力を１次側に回生することで、定電流あるいは定電圧での動作が可能となる。
【００５０】
この場合の電流値あるいは電圧値の調整は、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間、Ｄ区間を決定するパルスの位相、デューティ比を調整することで行なうことができる。なお、第１負荷１８から電流を吸い込む場合の制御は、図６と図７とに対応したＡ区間とＢ区間の動作、あるいは、図８と図９とに対応したＣ区間とＤ区間の動作を繰り返すことでも可能であるが、絶縁トランス１４の偏磁の問題から、上述の動作とすることが好ましい。
【００５１】
なお、負電圧を発生する第１負荷１８から電流を吸い込む場合については、２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄのオン／オフ制御を逆にすればよい。
【００５２】
すなわち、Ａ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第２スイッチ１５ｂをオフにし、２次側第３スイッチ１５ｃおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにする。Ｂ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオンにする。Ｃ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第２スイッチ１５ｂをオンにし、２次側第３スイッチ１５ｃおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにする。Ｄ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオフにする。
【００５３】
したがって、第１負荷１８から電流を吸い込む場合において、第１負荷１８が正負のいずれの電圧にも対応することができる。このように、第１実施例における電源装置は、４象限動作を実現することができる。なお、第２負荷２１を単に電力を消費する負荷ではなく、電力回生回路とし、回生された電力をシステム電源、あるいは、ライン電源等に回生するようにすると、装置全体の低消費電力化を実現することができる。
＜第２実施例＞
次に、本発明の第２実施例について説明する。図１０は、本発明の第２実施例である電源装置の構成を示す図である。第２実施例では、２次側巻線に中間タップを持つ絶縁トランス５１を用いる。１次側巻線側の構成は、第１実施例と同様である。
【００５４】
絶縁トランス５１の２次側巻線の第１極性側と第２極性側と中間タップとは、それぞれ２次側第１スイッチ５２、２次側第２スイッチ５３、２次側第３スイッチ５４を介してインダクタ５５が接続さている。インダクタ５５の他端には、バイパスコンデンサ５６と第１負荷５７とが並列に接続されている。
【００５５】
第１負荷５７の他端およびバイパスコンデンサ５６の他端は、中間タップに接続されるとともに、第２の共通電位点に接続されている。
【００５６】
制御部５８は、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄおよび２次側の各スイッチ５２、５３、５４を開閉するパルス波形を発生する。制御部５８は、第１負荷５７の端部の電圧あるいは第１負荷５７に流れる電流をセンスして、パルス波形の位相、デューティ比を制御する。なお、上述のように、センス線の図示は省略している。
【００５７】
制御部５８と２次側の各スイッチ５２、５３、５４との間には、１次側と２次側との絶縁を確保するためのアイソレータ５９が備えられている。ただし、アイソレータ５９は、制御部５８と１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄとの間に設けるようにしてもよい。
【００５８】
次に、第２実施例における電源装置の動作について説明する。制御部５８は、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄについては、第１実施例と同様の制御を行なう。
【００５９】
本実施例において制御部５８は、第１負荷５７に電流が流れ込む場合と、第１負荷５７から電流を吸い込む場合とで２次側の各スイッチ５２、５３、５４を開閉するタイミングを変更する。
＜２−１＞
まず、第１負荷５７に正の電圧を与え、第１負荷５７に電流が流れ込む場合の制御部５８の制御動作について図１１のタイミング図を参照して説明する。
【００６０】
Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、図１１に示すように、２次側第１スイッチ５２をオンにし、２次側第２スイッチ５３および２次側第３スイッチ５４をオフにする。
【００６１】
図１２にこのときの電流の流れを示す。なお、１次側の電流の流れは、Ｂ区間を示している。本期間では、絶縁トランス５１の１次側巻線の第１極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス５１の２次側巻線の第１極性側に正の電圧が誘起され、２次側第１スイッチ５２により第１負荷５７に正の電圧を与えることになり、第１負荷５７に電流が流れ込む。
【００６２】
Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、図１１に示すように、２次側第２スイッチ５３をオンにし、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにする。
【００６３】
図１３にこのときの電流の流れを示す。なお、１次側の電流の流れは、Ｄ区間を示している。本期間では、絶縁トランス５１の１次側巻線の第２極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス１４の２次側巻線の第２極性側に正の電圧が誘起され、２次側第２スイッチ５３により第１負荷５７に正の電圧を与えることになり、第１負荷５７に電流が流れ込む。
【００６４】
制御部５８がこれらの動作を繰り返すことにより、第１負荷５７に継続的に電流が流れ込むことになる。本動作は、従来においてダイオードブリッジ５が行なっていた全波整流動作を、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３のオン／オフ切り替えで行なっているとみなすことができる。
【００６５】
なお、第１負荷５７に負の電圧を与え、第１負荷５７に電流が流れ込む場合については、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３のオン／オフ制御を入れ替えればよい。２次側第３スイッチ５４はオフのままとする。すなわち、Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中に、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第２スイッチ５３をオンにする。また、Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、２次側第２スイッチ５３および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第１スイッチ５２をオンにする。
【００６６】
したがって、第１負荷５７に電流が流れ込む場合において、第１負荷５７に正負のいずれの電圧も与えることができることになる。
＜２−２＞
次に、第２実施例において、正電圧を発生する第１負荷５７から電流を吸い込む場合の制御部５８の制御動作について図１４のタイミング図を参照して説明する。
【００６７】
Ａ区間に相当する期間中は、図１４に示すように、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。
【００６８】
図１５にこのときの電流の流れを示す。第１負荷５７から供給されたエネルギーは、インダクタ５５に蓄積されることになる。
【００６９】
Ｂ区間に相当する期間中は、図１４に示すように、２次側第１スイッチ５２をオンにし、２次側第２スイッチ５３および２次側第３スイッチ５４をオフにする。
【００７０】
図１６にこのときの電流の流れを示す。第１負荷５７から供給されたエネルギーと、インダクタ５５に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス５１を介して絶縁トランス５１の第１極性側が正となる方向で、１次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、１次側第１スイッチ１３ａを介して第２負荷２１により消費される。
【００７１】
Ｃ区間に相当する期間中は、図１４に示すように、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。このときの電流の流れは、図１５に示したＡ区間における電流の流れと同じである。第１負荷５７から供給されたエネルギーは、インダクタ５５に蓄積されることになる。
【００７２】
Ｄ区間に相当する期間中は、図１４に示すように、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第２スイッチ５３をオンにする。
【００７３】
図１７にこのときの電流の流れを示す。第１負荷５７から供給されたエネルギーと、インダクタ５５に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス５１を介して絶縁トランス５１の第２極性側が正となる方向で、１次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、１次側第３スイッチ１３ｃを介して第２負荷２１により消費される。
【００７４】
制御部１９がこれらの動作を繰り返すことにより、第１負荷５７から継続的に電流を吸い込むことになる。このように、第１負荷５７が電力を供給する負荷の場合であっても、その電力を１次側に回生することで、定電流あるいは定電圧での動作が可能となる。
【００７５】
この場合の電流値あるいは電圧値の調整は、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間、Ｄ区間を決定するパルスの位相、デューティ比を調整することで行なうことができる。なお、第１負荷５７から電流を吸い込む場合の制御は、図１５と図１６とに対応したＡ区間とＢ区間の動作、あるいは、図１５と図１７とに対応したＣ区間とＤ区間の動作を繰り返すことでも可能であるが、絶縁トランス５１の偏磁の問題から、上述の動作とすることが好ましい。
【００７６】
なお、負電圧を発生する第１負荷５７から電流を吸い込む場合については、２次側第１スイッチ５２と２次側第２スイッチ５３のオン／オフ制御を入れ替えればよい。２次側第３スイッチ５４のオン／オフ制御については変更しない。
【００７７】
すなわち、Ａ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。Ｂ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第２スイッチ５３をオンにする。Ｃ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。Ｄ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２をオンにし、２次側第２スイッチ５３および２次側第３スイッチ５４をオフにする。
【００７８】
したがって、第１負荷５７から電流を吸い込む場合において、第１負荷５７が正負のいずれの電圧にも対応することができる。このように、第２実施例における電源回路は、４象限動作を実現することができる。なお、第２負荷２１を単に電力を消費する負荷ではなく、電力回生回路とし、回生された電力をシステム電源、あるいは、ライン電源等に回生するようにすると、装置全体の低消費電力化を実現することができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の電源装置は、絶縁トランスを挟んだ両側に複数のスイッチを配置してスイッチング動作を行なわせることで、計測用電源として必須となる４象限動作を実現できるとともに、どの象限の動作においても電源装置自体の電力消費を少なくすることができる。
＜変形例＞
第２負荷２１は、さらに上位側の電源に電力を回生する電力回生回路としてもよい。あるいは、１次側電源１１自体が、いわゆる２次電池のように回生された電力を吸収するものであってもよい。
【００８０】
１次側のスイッチは、フルブリッジ型ではなく、図１８に示すように、１次側第１スイッチ１３ａ、１次側第２スイッチ１３ｂを備えたハーフブリッジ型で構成してもよい。この場合、フルブリッジ型の構成のような位相差による電力変換率等の調整を行なうことができないため、制御部５８は、１次側第１スイッチ１３ａおよび１次側第２スイッチ１３ｂを制御するパルスのデューティ比で電力変換率、第１負荷５７端の電圧値、第１負荷を流れる電流値を制御する。
【００８１】
この構成において、第１負荷５７に正電圧を印加する場合のタイミング図を図１９に示す。
【００８２】
ここでは、１次側第１スイッチ１３ａと１次側第２スイッチ１３ｂとが両方オフになっている区間をＡＣ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａがオンで１次側第２スイッチ１３ｃがオフになっている区間をＢ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａがオフで１次側第２スイッチ１３ｂがオンになっている区間をＤ区間と称する。
【００８３】
ＡＣ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。Ｂ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５３をオンにし、２次側第２スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにする。Ｄ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第２スイッチ５３をオンにする。
【００８４】
このタイミングは、第１負荷５７に電流が流れ込む場合と第１負荷５７から電流を吸い込む場合も同様となり、タイミングの制御により電流の向きを変更する。また、第１負荷５７に負電圧を印加する場合の動作は、２次側第１スイッチ５２の動作タイミングと２次側第２スイッチ５３の動作タイミングとを入れ替えればよい。
【００８５】
また、本発明は、共振型コンバータへの適用であってもよい。この場合は、パルス周期も制御対象とすることができる。
【００８６】
１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄ、２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄ、５２、５３、５４として、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いる場合は、ボディダイオードの影響を排除して、両極性電圧への対応を実現するために、２つのＭＯＳ−ＦＥＴを縦列接続させる構成とすることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…１次側電源、２…バイパスコンデンサ、３ａ…第１スイッチ、３ｂ…第２スイッチ、３ｃ…第３スイッチ、３ｄ…第４スイッチ、４…絶縁トランス、５…ダイオードブリッジ、６…バイパスコンデンサ、７…負荷、８…制御部、１１…１次側電源、１２…バイパスコンデンサ、１３ａ…１次側第１スイッチ、１３ｂ…１次側第２スイッチ、１３ｃ…１次側第３スイッチ、１３ｄ…１次側第４スイッチ、１４…絶縁トランス、１５ａ…２次側第１スイッチ、１５ｂ…２次側第２スイッチ、１５ｃ…２次側第３スイッチ、１５ｄ…２次側第４スイッチ、１６…インダクタ、１７…バイパスコンデンサ、１８…第１負荷、１９…制御部、２０…アイソレータ、２１…第２負荷、４１…絶縁トランス、４２…ダイオード、４３…ダイオード、４４…平滑用インダクタ、４５…バイパスコンデンサ、４６…負荷、５１…絶縁トランス、５２…２次側第１スイッチ、５３…２次側第２スイッチ、５４…２次側第３スイッチ、５５…インダクタ、５６…バイパスコンデンサ、５７…第２負荷、５８…制御部、５９…アイソレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置に関し、特に、計測用電源に適した４象限動作に対応可能な高効率のＤＣＤＣコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電源装置として、絶縁型ＤＣＤＣコンバータが広く普及している。図２０は、絶縁型ＤＣＤＣコンバータの１種である一般的なフルブリッジ全波整流型コンバータの従来の構成を示す図である。本図に示すフルブリッジ全波整流型コンバータは、１次側電源１と、電圧安定化のためのバイパスコンデンサ２と、それぞれＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成され、ブリッジ形状に接続された第１スイッチ３ａ、第２スイッチ３ｂ、第３スイッチ３ｃ、第４スイッチ３ｄと、絶縁トランス４と、全波整流を行なうダイオードブリッジ５を構成する第１ダイオード５ａ、第２ダイオード５ｂ、第３ダイオード５ｃ、第４ダイオード５ｄと、バイパスコンデンサ６と、負荷７と、制御部８とを備えている。
【０００３】
１次側電源１とバイパスコンデンサ２とは、並列に接続されていて、これらの正極性側には、絶縁トランス４の１次側巻線の第１極性側への入力を切り替える第１スイッチ３ａと、絶縁トランス４の１次側巻線の第２極性側への入力を切り替える第３スイッチ３ｃとが並列に接続されている。負極性側は、第１の共通電位点に接続されており、絶縁トランス４の１次側巻線の第１極性側への入力を切り替える第２スイッチ３ｂと、絶縁トランス４の１次側巻線の第２極性側への入力を切り替える第４スイッチ３ｄとが並列に接続されている。
【０００４】
絶縁トランス４の２次側巻線には、第１極性側が正極となる向きで全波整流を行なうダイオードブリッジ５に、バイパスコンデンサ６と負荷７とが並列に接続されている。負荷７の負極性側およびバイパスコンデンサ６の他端は第２の共通電位点に接続されている。
【０００５】
制御部８は、負荷７の端部の電圧をセンスして、負荷７の端部の電圧が一定になるように、各スイッチ３ａ〜３ｄを周期的に開閉するパルス波形を発生する。なお、以下において、負荷７の端部の電圧をセンスするためのセンス線の表示および説明は省略する。
【０００６】
図２１は、２次側の回路が別方式になっている従来の全波整流型コンバータの構成を示す図である。本図の例では、２次側巻線に中間タップを持つ絶縁トランス４１を用いる。１次側巻線側の構成は、図２０に示した例と同様である。
【０００７】
絶縁トランス４１の２次側巻線の第１極性側および第２極性側には、それぞれダイオード４２、ダイオード４３のアノードが接続され、両ダイオードのカソードは平滑用インダクタ４４に接続されている。平滑用インダクタ４４の他端には、バイパスコンデンサ４５と負荷４６とが並列に接続されている。負荷７の負極性側およびバイパスコンデンサ４５の他端は絶縁トランス４１の中間タップに接続されるとともに、第２の共通電位点に接続されている。
【０００８】
図２２に、図２０および図２１に示した従来の絶縁型全波整流コンバータにおける第１スイッチ３ａ、第２スイッチ３ｂ、第３スイッチ３ｃ、第４スイッチ３ｄの動作例を示す。それぞれのスイッチ３ａ〜３ｄは、デューティ比５０％の周期パルスでオン／オフを繰り返しており、第２スイッチ３ｂは第１スイッチ３ａの反転動作となっており、第４スイッチ３ｄは第３スイッチ３ｃの反転動作となっている。
【０００９】
第１スイッチ３ａと、第３スイッチ３ｃとの駆動パルスの位相差が１８０度のときに電力変換率が最大となるが、制御部８が駆動パルスの位相をずらすことで電力変換率を制御できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１９１６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の絶縁型ＤＣＤＣコンバータは、回路損失が少なく高効率であることから電源装置として広く普及しているが、２次側の整流にダイオードを用いているため、単方向の電圧・電流の発生しか行なうことができない。
【００１２】
このため、正負両極性の電圧の発生と、正負両極性の電流方向への対応が求められる４象限動作が必要な計測用電源としての使用には適さなかった。
【００１３】
例えば、従来の絶縁型ＤＣＤＣコンバータでは、半導体試験装置でウェハの検査にあたり、トランジスタや抵抗などに直流電圧を加えたときにどれだけの電流が流れるかという基本特性を測定するために、電圧を横軸に取って電流を縦軸に取った平面における、すべての正負の組み合わせを対象とした４象限動作への対応が求められるパラメトリックメジャメントユニット（ＰＭＵ）用電源等への適用は困難である。
【００１４】
そこで、本発明は、４象限動作に対応可能な高効率のＤＣＤＣコンバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様であるＤＣＤＣコンバータは、絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、前記絶縁トランスの２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、負極性側が第１共通電位点に接続された前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側とを接続する１次側第１スイッチと、前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第２スイッチと、前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側とを接続する１次側第３スイッチと、前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第４スイッチと、一端が第２共通電位点に接続された前記第１負荷の他端と接続するインダクタと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記インダクタとを接続する２次側第１スイッチと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記第２共通電位点とを接続する２次側第２スイッチと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記インダクタとを接続する２次側第３スイッチと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記第２共通電位点とを接続する２次側第４スイッチと、前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第２状態にし、Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび２次側第４スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第１状態にすることができる。
【００１７】
あるいは、Ａ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第２状態にし、Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第２状態にし、Ｃ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第１状態にするようにしてもよい。
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明の第の態様であるＤＣＤＣコンバータは、中間タップを備えた絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、前記絶縁トランスの２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、負極性側が第１共通電位点に接続された前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側とを接続する１次側第１スイッチと、前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第２スイッチと、前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側とを接続する１次側第３スイッチと、前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第４スイッチと、一端が第２共通電位点および前記中間タップに接続された前記第１負荷の他端と接続するインダクタと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記インダクタとを接続する２次側第１スイッチと、前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記インダクタとを接続する２次側第２スイッチと、前記中間タップと前記インダクタとを接続する２次側第３スイッチと、前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記制御部は、Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにすることができる。
【００２０】
あるいは、Ａ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、Ｃ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにするようにしてもよい。
【００２１】
さらに、前記１次側第３スイッチおよび前記１次側第４スイッチをコンデンサに置き換え、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＡＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、前記制御部は、ＡＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにするようにしてもよい。
【００２２】
いずれの場合も、前記１次側電源と並列に接続された第２負荷をさらに備えることができる。また、前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを絶縁するためのアイソレータをさらに備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、４象限動作に対応可能な高効率のＤＣＤＣコンバータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施例である電源装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施例において、第１負荷に正の電圧を与え、電流が負荷に流れ込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図３】Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図４】Ａ区間とＤ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図５】第１実施例において、正の電圧を発生する第１負荷から電流を吸い込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図６】Ａ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図７】Ｂ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図８】Ｃ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図９】Ｄ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１０】本発明の第２実施例である電源装置の構成を示す図である。
【図１１】第２実施例において、第１負荷に正の電圧を与え、電流が負荷に流れ込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図１２】Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１３】Ａ区間とＤ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１４】第２実施例において、正の電圧を発生する第１負荷から電流を吸い込む場合の制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図１５】Ａ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１６】Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１７】Ｄ区間に相当する期間中の電流の流れを示す図である。
【図１８】電源装置の別構成を示す図である。
【図１９】別構成における制御部の制御動作について説明するタイミング図である。
【図２０】絶縁型ＤＣＤＣコンバータの１種である一般的なフルブリッジ全波整流型コンバータの従来の構成を示す図である。
【図２１】２次側の回路が別方式になっている従来の全波整流型コンバータの構成を示す図である。
【図２２】従来のコンバータにおける第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、第４スイッチの動作例を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施例＞
図１は、本発明の第１実施例である電源装置の構成を示す図である。本図に示す電源装置は、１次側電源１１と、電圧安定化のためのバイパスコンデンサ１２と、それぞれＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成され、ブリッジ形状に接続された１次側第１スイッチ１３ａ、１次側第２スイッチ１３ｂ、１次側第３スイッチ１３ｃ、１次側第４スイッチ１３ｄと、絶縁トランス１４と、それぞれＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成され、ブリッジ形状に接続された２次側第１スイッチ１５ａ、２次側第２スイッチ１５ｂ、２次側第３スイッチ１５ｃ、２次側第４スイッチ１５ｄと、インダクタ１６と、バイパスコンデンサ１７と、第１負荷１８と、制御部１９と、絶縁用アイソレータ２０と、第２負荷２１とを備えている。
【００２６】
１次側電源１１とバイパスコンデンサ１２とは、並列に接続されていて、これらの正極性側には、絶縁トランス１４の１次側巻線の第１極性側への入力を切り替える１次側第１スイッチ１３ａと、絶縁トランス１４の１次側巻線の第２極性側への入力を切り替える１次側第３スイッチ１３ｃとが並列に接続されている。負極性側は、第１の共通電位点に接続されており、絶縁トランス１４の１次側巻線の第１極性側への入力を切り替える１次側第２スイッチ１３ｂと、絶縁トランス１４の１次側巻線の第２極性側への入力を切り替える１次側第４スイッチ１３ｄとが並列に接続されている。さらに、１次側電源１１と並列に、第２負荷２１が接続されている。第２負荷２１は、２次側の第１負荷１８から回生された電力を消費するために用いられる。
【００２７】
絶縁トランス４の２次側巻線の第１極性側は、２次側第１スイッチ１５ａを介してインダクタ１６が接続され、２次側第２スイッチ１５ｂを介して第２の共通電位点に接続されている。第２極性側は、２次側第３スイッチ１５ｃを介してインダクタ１６の同端が接続され、２次側第４スイッチ１５ｄを介して第２の共通電位点に接続されている。インダクタ１６の他端には、バイパスコンデンサ１７と第１負荷１８とが並列に接続されている。第１負荷１８の他端およびバイパスコンデンサ１７の他端は第２の共通電位点に接続されている。
【００２８】
制御部１９は、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄおよび２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄを開閉するパルス波形を発生する。制御部１９は、第１負荷１８の端部の電圧あるいは第１負荷１８に流れる電流をセンスして、パルス波形の位相、デューティ比を制御する。なお、上述のように、センス線の図示は省略している。
【００２９】
制御部１９と２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄとの間には、１次側と２次側との絶縁を確保するためのアイソレータ２０が備えられている。ただし、アイソレータ２０は、制御部１９と１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄとの間に設けるようにしてもよい。
【００３０】
次に、第１実施例における電源装置の動作について説明する。制御部１９は、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄについては、従来と同様の制御を行なう。すなわち、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄは、デューティ比５０％の周期パルスでオン／オフを繰り返しており、１次側第２スイッチ１３ｂは１次側第１スイッチ１３ａの反転動作となっており、１次側第４スイッチ１３ｄは１次側第３スイッチ１３ｃの反転動作となっている。
【００３１】
１次側第１スイッチ１３ａと、１次側第３スイッチ１３ｃとの駆動パルスの位相差が１８０度のときに電力変換率が最大となるが、制御部１９がパルスの位相をずらすことで電力変換率を制御できるようになっている。
【００３２】
ここで、１次側第１スイッチ１３ａと１次側第３スイッチ１３ｃとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａがオンで１次側第３スイッチ１３ｃがオフになっている区間をＢ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａと１次側第３スイッチ１３ｃとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａがオフで１次側第３スイッチ１３ｃがオンになっている区間をＤ区間と称するものとする。
【００３３】
本実施例において制御部１９は、第１負荷１８に電流が流れ込む場合と、第１負荷１８から電流を吸い込む場合とで２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄを開閉するタイミングを変更する。
＜１−１＞
まず、第１負荷１８に正の電圧を与え、第１負荷１８に電流が流れ込む場合の制御部１９の制御動作について図２のタイミング図を参照して説明する。第１負荷１８に正の電圧を与え、第１負荷１８に電流が負荷に流れ込む場合は、例えば、第１負荷１８として一般的な電力を消費する負荷を用いた場合や、第１負荷１８として電池を用いたときに充電を行なう場合等が該当する。
【００３４】
Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、図２に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオフにする。
【００３５】
図３にこのときの電流の流れを示す。なお、１次側の電流の流れは、Ｂ区間を示している。本期間では、絶縁トランス１４の１次側巻線の第１極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス１４の２次側巻線の第１極性側に正の電圧が誘起され、２次側第１スイッチ１５ａにより第１負荷１８に正の電圧を与えることになり、第１負荷１８に電流が流れ込む。
【００３６】
Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、図２に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオンにする。
【００３７】
図４にこのときの電流の流れを示す。なお、１次側の電流の流れは、Ｄ区間を示している。本期間では、絶縁トランス１４の１次側巻線の第２極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス１４の２次側巻線の第２極性側に正の電圧が誘起され、２次側第１スイッチ１５ｃにより第１負荷１８に正の電圧を与えることになり、第１負荷１８に電流が流れ込む。
【００３８】
制御部１９がこれらの動作を繰り返すことにより、第１負荷１８に継続的に電流が流れ込むことになる。本動作は、従来においてダイオードブリッジ５が行なっていた全波整流動作を、２次側スイッチ１５ａ〜１５ｄのオン／オフ切り替えで行なっているとみなすことができる。
【００３９】
なお、第１負荷１８に負の電圧を与え、第１負荷１８に電流が流れ込む場合については、２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄのオン／オフ制御を逆にすればよい。すなわち、Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中に、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオンにする。また、Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオフにする。
【００４０】
したがって、第１負荷１８に電流が流れ込む場合において、第１負荷１８に正負のいずれの電圧も与えることができることになる。
＜１−２＞
次に、第１実施例において、正電圧を発生する第１負荷１８から電流を吸い込む場合の制御部１９の制御動作について図５のタイミング図を参照して説明する。第１負荷１８から電流を吸い込む場合は、例えば、第１負荷１８として電力を供給する電池を用いたときに放電を行なう場合や、第１負荷１８に、より高圧の別電源が接続されている場合等が該当する。
【００４１】
Ａ区間に相当する期間中は、図５に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第２スイッチ１５ｂをオンにし、２次側第３スイッチ１５ｃおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにする。
【００４２】
図６にこのときの電流の流れを示す。第１負荷１８から供給されたエネルギーは、インダクタ１６に蓄積されることになる。
【００４３】
Ｂ区間に相当する期間中は、図５に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオフにする。
【００４４】
図７にこのときの電流の流れを示す。第１負荷１８から供給されたエネルギーと、インダクタ１６に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス１４を介して絶縁トランス１４の第１極性側が正となる方向で、１次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、１次側第１スイッチ１３ａを介して第２負荷２１により消費される。
【００４５】
Ｃ区間に相当する期間中は、図５に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第２スイッチ１５ｂをオフにし、２次側第３スイッチ１５ｃおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにする。
【００４６】
図８にこのときの電流の流れを示す。第１負荷１８から供給されたエネルギーは、再びインダクタ１６に蓄積されることになる。
【００４７】
Ｄ区間に相当する期間中は、図５に示すように、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオンにする。
【００４８】
図９にこのときの電流の流れを示す。第１負荷１８から供給されたエネルギーと、インダクタ１６に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス１４を介して絶縁トランス１４の第２極性側が正となる方向で、１次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、１次側第３スイッチ１３ｃを介して第２負荷２１により消費される。
【００４９】
制御部１９がこれらの動作を繰り返すことにより、第１負荷１８から継続的に電流を吸い込むことになる。このように、第１負荷１８が電力を供給する負荷の場合であっても、その電力を１次側に回生することで、定電流あるいは定電圧での動作が可能となる。
【００５０】
この場合の電流値あるいは電圧値の調整は、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間、Ｄ区間を決定するパルスの位相、デューティ比を調整することで行なうことができる。なお、第１負荷１８から電流を吸い込む場合の制御は、図６と図７とに対応したＡ区間とＢ区間の動作、あるいは、図８と図９とに対応したＣ区間とＤ区間の動作を繰り返すことでも可能であるが、絶縁トランス１４の偏磁の問題から、上述の動作とすることが好ましい。
【００５１】
なお、負電圧を発生する第１負荷１８から電流を吸い込む場合については、２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄのオン／オフ制御を逆にすればよい。
【００５２】
すなわち、Ａ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第２スイッチ１５ｂをオフにし、２次側第３スイッチ１５ｃおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにする。Ｂ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオンにする。Ｃ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第２スイッチ１５ｂをオンにし、２次側第３スイッチ１５ｃおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオフにする。Ｄ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ１５ａおよび２次側第４スイッチ１５ｄをオンにし、２次側第２スイッチ１５ｂおよび２次側第３スイッチ１５ｃをオフにする。
【００５３】
したがって、第１負荷１８から電流を吸い込む場合において、第１負荷１８が正負のいずれの電圧にも対応することができる。このように、第１実施例における電源装置は、４象限動作を実現することができる。なお、第２負荷２１を単に電力を消費する負荷ではなく、電力回生回路とし、回生された電力をシステム電源、あるいは、ライン電源等に回生するようにすると、装置全体の低消費電力化を実現することができる。
＜第２実施例＞
次に、本発明の第２実施例について説明する。図１０は、本発明の第２実施例である電源装置の構成を示す図である。第２実施例では、２次側巻線に中間タップを持つ絶縁トランス５１を用いる。１次側巻線側の構成は、第１実施例と同様である。
【００５４】
絶縁トランス５１の２次側巻線の第１極性側と第２極性側と中間タップとは、それぞれ２次側第１スイッチ５２、２次側第２スイッチ５３、２次側第３スイッチ５４を介してインダクタ５５が接続さている。インダクタ５５の他端には、バイパスコンデンサ５６と第１負荷５７とが並列に接続されている。
【００５５】
第１負荷５７の他端およびバイパスコンデンサ５６の他端は、中間タップに接続されるとともに、第２の共通電位点に接続されている。
【００５６】
制御部５８は、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄおよび２次側の各スイッチ５２、５３、５４を開閉するパルス波形を発生する。制御部５８は、第１負荷５７の端部の電圧あるいは第１負荷５７に流れる電流をセンスして、パルス波形の位相、デューティ比を制御する。なお、上述のように、センス線の図示は省略している。
【００５７】
制御部５８と２次側の各スイッチ５２、５３、５４との間には、１次側と２次側との絶縁を確保するためのアイソレータ５９が備えられている。ただし、アイソレータ５９は、制御部５８と１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄとの間に設けるようにしてもよい。
【００５８】
次に、第２実施例における電源装置の動作について説明する。制御部５８は、１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄについては、第１実施例と同様の制御を行なう。
【００５９】
本実施例において制御部５８は、第１負荷５７に電流が流れ込む場合と、第１負荷５７から電流を吸い込む場合とで２次側の各スイッチ５２、５３、５４を開閉するタイミングを変更する。
＜２−１＞
まず、第１負荷５７に正の電圧を与え、第１負荷５７に電流が流れ込む場合の制御部５８の制御動作について図１１のタイミング図を参照して説明する。
【００６０】
Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、図１１に示すように、２次側第１スイッチ５２をオンにし、２次側第２スイッチ５３および２次側第３スイッチ５４をオフにする。
【００６１】
図１２にこのときの電流の流れを示す。なお、１次側の電流の流れは、Ｂ区間を示している。本期間では、絶縁トランス５１の１次側巻線の第１極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス５１の２次側巻線の第１極性側に正の電圧が誘起され、２次側第１スイッチ５２により第１負荷５７に正の電圧を与えることになり、第１負荷５７に電流が流れ込む。
【００６２】
Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、図１１に示すように、２次側第２スイッチ５３をオンにし、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにする。
【００６３】
図１３にこのときの電流の流れを示す。なお、１次側の電流の流れは、Ｄ区間を示している。本期間では、絶縁トランス５１の１次側巻線の第２極性を正側としたパルス電圧により、絶縁トランス１４の２次側巻線の第２極性側に正の電圧が誘起され、２次側第２スイッチ５３により第１負荷５７に正の電圧を与えることになり、第１負荷５７に電流が流れ込む。
【００６４】
制御部５８がこれらの動作を繰り返すことにより、第１負荷５７に継続的に電流が流れ込むことになる。本動作は、従来においてダイオードブリッジ５が行なっていた全波整流動作を、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３のオン／オフ切り替えで行なっているとみなすことができる。
【００６５】
なお、第１負荷５７に負の電圧を与え、第１負荷５７に電流が流れ込む場合については、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３のオン／オフ制御を入れ替えればよい。２次側第３スイッチ５４はオフのままとする。すなわち、Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中に、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第２スイッチ５３をオンにする。また、Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、２次側第２スイッチ５３および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第１スイッチ５２をオンにする。
【００６６】
したがって、第１負荷５７に電流が流れ込む場合において、第１負荷５７に正負のいずれの電圧も与えることができることになる。
＜２−２＞
次に、第２実施例において、正電圧を発生する第１負荷５７から電流を吸い込む場合の制御部５８の制御動作について図１４のタイミング図を参照して説明する。
【００６７】
Ａ区間に相当する期間中は、図１４に示すように、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。
【００６８】
図１５にこのときの電流の流れを示す。第１負荷５７から供給されたエネルギーは、インダクタ５５に蓄積されることになる。
【００６９】
Ｂ区間に相当する期間中は、図１４に示すように、２次側第１スイッチ５２をオンにし、２次側第２スイッチ５３および２次側第３スイッチ５４をオフにする。
【００７０】
図１６にこのときの電流の流れを示す。第１負荷５７から供給されたエネルギーと、インダクタ５５に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス５１を介して絶縁トランス５１の第１極性側が正となる方向で、１次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、１次側第１スイッチ１３ａを介して第２負荷２１により消費される。
【００７１】
Ｃ区間に相当する期間中は、図１４に示すように、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。このときの電流の流れは、図１５に示したＡ区間における電流の流れと同じである。第１負荷５７から供給されたエネルギーは、インダクタ５５に蓄積されることになる。
【００７２】
Ｄ区間に相当する期間中は、図１４に示すように、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第２スイッチ５３をオンにする。
【００７３】
図１７にこのときの電流の流れを示す。第１負荷５７から供給されたエネルギーと、インダクタ５５に蓄積されたエネルギーが、絶縁トランス５１を介して絶縁トランス５１の第２極性側が正となる方向で、１次側に回生される動作となる。この回生されたエネルギーは、１次側第３スイッチ１３ｃを介して第２負荷２１により消費される。
【００７４】
制御部１９がこれらの動作を繰り返すことにより、第１負荷５７から継続的に電流を吸い込むことになる。このように、第１負荷５７が電力を供給する負荷の場合であっても、その電力を１次側に回生することで、定電流あるいは定電圧での動作が可能となる。
【００７５】
この場合の電流値あるいは電圧値の調整は、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間、Ｄ区間を決定するパルスの位相、デューティ比を調整することで行なうことができる。なお、第１負荷５７から電流を吸い込む場合の制御は、図１５と図１６とに対応したＡ区間とＢ区間の動作、あるいは、図１５と図１７とに対応したＣ区間とＤ区間の動作を繰り返すことでも可能であるが、絶縁トランス５１の偏磁の問題から、上述の動作とすることが好ましい。
【００７６】
なお、負電圧を発生する第１負荷５７から電流を吸い込む場合については、２次側第１スイッチ５２と２次側第２スイッチ５３のオン／オフ制御を入れ替えればよい。２次側第３スイッチ５４のオン／オフ制御については変更しない。
【００７７】
すなわち、Ａ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。Ｂ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第２スイッチ５３をオンにする。Ｃ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。Ｄ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２をオンにし、２次側第２スイッチ５３および２次側第３スイッチ５４をオフにする。
【００７８】
したがって、第１負荷５７から電流を吸い込む場合において、第１負荷５７が正負のいずれの電圧にも対応することができる。このように、第２実施例における電源回路は、４象限動作を実現することができる。なお、第２負荷２１を単に電力を消費する負荷ではなく、電力回生回路とし、回生された電力をシステム電源、あるいは、ライン電源等に回生するようにすると、装置全体の低消費電力化を実現することができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の電源装置は、絶縁トランスを挟んだ両側に複数のスイッチを配置してスイッチング動作を行なわせることで、計測用電源として必須となる４象限動作を実現できるとともに、どの象限の動作においても電源装置自体の電力消費を少なくすることができる。
＜変形例＞
第２負荷２１は、さらに上位側の電源に電力を回生する電力回生回路としてもよい。あるいは、１次側電源１１自体が、いわゆる２次電池のように回生された電力を吸収するものであってもよい。
【００８０】
１次側のスイッチは、フルブリッジ型ではなく、図１８に示すように、１次側第１スイッチ１３ａ、１次側第２スイッチ１３ｂを備えたハーフブリッジ型で構成してもよい。この場合、フルブリッジ型の構成のような位相差による電力変換率等の調整を行なうことができないため、制御部５８は、１次側第１スイッチ１３ａおよび１次側第２スイッチ１３ｂを制御するパルスのデューティ比で電力変換率、第１負荷５７端の電圧値、第１負荷を流れる電流値を制御する。
【００８１】
この構成において、第１負荷５７に正電圧を印加する場合のタイミング図を図１９に示す。
【００８２】
ここでは、１次側第１スイッチ１３ａと１次側第２スイッチ１３ｂとが両方オフになっている区間をＡＣ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａがオンで１次側第２スイッチ１３ｃがオフになっている区間をＢ区間と称し、１次側第１スイッチ１３ａがオフで１次側第２スイッチ１３ｂがオンになっている区間をＤ区間と称する。
【００８３】
ＡＣ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第２スイッチ５３をオフにし、２次側第３スイッチ５４をオンにする。Ｂ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５３をオンにし、２次側第２スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにする。Ｄ区間に相当する期間中は、２次側第１スイッチ５２および２次側第３スイッチ５４をオフにし、２次側第２スイッチ５３をオンにする。
【００８４】
このタイミングは、第１負荷５７に電流が流れ込む場合と第１負荷５７から電流を吸い込む場合も同様となり、タイミングの制御により電流の向きを変更する。また、第１負荷５７に負電圧を印加する場合の動作は、２次側第１スイッチ５２の動作タイミングと２次側第２スイッチ５３の動作タイミングとを入れ替えればよい。
【００８５】
また、本発明は、共振型コンバータへの適用であってもよい。この場合は、パルス周期も制御対象とすることができる。
【００８６】
１次側の各スイッチ１３ａ〜１３ｄ、２次側の各スイッチ１５ａ〜１５ｄ、５２、５３、５４として、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いる場合は、ボディダイオードの影響を排除して、両極性電圧への対応を実現するために、２つのＭＯＳ−ＦＥＴを縦列接続させる構成とすることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…１次側電源、２…バイパスコンデンサ、３ａ…第１スイッチ、３ｂ…第２スイッチ、３ｃ…第３スイッチ、３ｄ…第４スイッチ、４…絶縁トランス、５…ダイオードブリッジ、６…バイパスコンデンサ、７…負荷、８…制御部、１１…１次側電源、１２…バイパスコンデンサ、１３ａ…１次側第１スイッチ、１３ｂ…１次側第２スイッチ、１３ｃ…１次側第３スイッチ、１３ｄ…１次側第４スイッチ、１４…絶縁トランス、１５ａ…２次側第１スイッチ、１５ｂ…２次側第２スイッチ、１５ｃ…２次側第３スイッチ、１５ｄ…２次側第４スイッチ、１６…インダクタ、１７…バイパスコンデンサ、１８…第１負荷、１９…制御部、２０…アイソレータ、２１…第２負荷、４１…絶縁トランス、４２…ダイオード、４３…ダイオード、４４…平滑用インダクタ、４５…バイパスコンデンサ、４６…負荷、５１…絶縁トランス、５２…２次側第１スイッチ、５３…２次側第２スイッチ、５４…２次側第３スイッチ、５５…インダクタ、５６…バイパスコンデンサ、５７…第２負荷、５８…制御部、５９…アイソレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、前記絶縁トランスの２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、
負極性側が第１共通電位点に接続された前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側とを接続する１次側第１スイッチと、
前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第２スイッチと、
前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側とを接続する１次側第３スイッチと、
前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第４スイッチと、
一端が第２共通電位点に接続された前記第１負荷の他端と接続するインダクタと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記インダクタとを接続する２次側第１スイッチと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記第２共通電位点とを接続する２次側第２スイッチと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記インダクタとを接続する２次側第３スイッチと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記第２共通電位点とを接続する２次側第４スイッチと、
前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第２状態にし、
Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび２次側第４スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第１状態にすることを特徴とする請求項１に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
Ａ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第２状態にし、
Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第２状態にし、
Ｃ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、
Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第１状態にすることを特徴とする請求項１に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項４】
中間タップを備えた絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、前記絶縁トランスの２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、
負極性側が第１共通電位点に接続された前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側とを接続する１次側第１スイッチと、
前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第２スイッチと、
前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側とを接続する１次側第３スイッチと、
前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第４スイッチと、
一端が第２共通電位点および前記中間タップに接続された前記第１負荷の他端と接続するインダクタと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記インダクタとを接続する２次側第１スイッチと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記インダクタとを接続する２次側第２スイッチと、
前記中間タップと前記インダクタとを接続する２次側第３スイッチと、
前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、
Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにすることを特徴とする請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
Ａ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、
Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、
Ｃ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、
Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにすることを特徴とする請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項７】
前記１次側第３スイッチおよび前記１次側第４スイッチをコンデンサに置き換え、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＡＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
前記制御部は、ＡＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、
Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、
Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにすることを特徴とする請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項８】
前記１次側電源と並列に接続された第２負荷をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項９】
前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを絶縁するためのアイソレータをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項１】
絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、前記絶縁トランスの２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、
負極性側が第１共通電位点に接続された前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側とを接続する１次側第１スイッチと、
前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第２スイッチと、
前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側とを接続する１次側第３スイッチと、
前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第４スイッチと、
一端が第２共通電位点に接続された前記第１負荷の他端と接続するインダクタと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記インダクタとを接続する２次側第１スイッチと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記第２共通電位点とを接続する２次側第２スイッチと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記インダクタとを接続する２次側第３スイッチと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記第２共通電位点とを接続する２次側第４スイッチと、
前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第２状態にし、
Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび２次側第４スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第１状態にすることを特徴とする請求項１に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
Ａ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第２状態にし、
Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第２状態にし、
Ｃ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第１状態にし、
Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第４スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチおよび前記２次側第３スイッチを第１状態にすることを特徴とする請求項１に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項４】
中間タップを備えた絶縁トランスを有し、前記絶縁トランスの１次側に１次側電源を接続し、前記絶縁トランスの２次側に第１負荷を接続するＤＣＤＣコンバータであって、
負極性側が第１共通電位点に接続された前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側とを接続する１次側第１スイッチと、
前記絶縁トランスの１次側巻線の第１極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第２スイッチと、
前記１次側電源の正極性側と前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側とを接続する１次側第３スイッチと、
前記絶縁トランスの１次側巻線の第２極性側と前記第１共通電位点とを接続する１次側第４スイッチと、
一端が第２共通電位点および前記中間タップに接続された前記第１負荷の他端と接続するインダクタと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第１極性側と前記インダクタとを接続する２次側第１スイッチと、
前記絶縁トランスの２次側巻線の第２極性側と前記インダクタとを接続する２次側第２スイッチと、
前記中間タップと前記インダクタとを接続する２次側第３スイッチと、
前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを開閉するパルス波を発生する制御部とを備えたことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
Ａ区間とＤ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、
Ｂ区間とＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにすることを特徴とする請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記制御部は、前記１次側第２スイッチが前記１次側第１スイッチの反転動作となり、前記１次側第４スイッチが前記１次側第３スイッチの反転動作となるように制御し、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オンになっている区間をＡ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
Ａ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、
Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、
Ｃ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、
Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにすることを特徴とする請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項７】
前記１次側第３スイッチおよび前記１次側第４スイッチをコンデンサに置き換え、
前記１次側第１スイッチと前記１次側第３スイッチとが両方オフになっている区間をＡＣ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオンで前記１次側第３スイッチがオフになっている区間をＢ区間と称し、前記１次側第１スイッチがオフで前記１次側第３スイッチがオンになっている区間をＤ区間と称し、第１状態をオン／オフのいずれかとし、第２状態を第１状態と異なる状態とした場合に、
前記制御部は、ＡＣ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチおよび前記２次側第２スイッチをオフにし、前記２次側第３スイッチをオンにし、
Ｂ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第１状態にし、前記２次側第２スイッチを第２状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにし、
Ｄ区間に相当する期間中は、前記２次側第１スイッチを第２状態にし、前記２次側第２スイッチを第１状態にし、前記２次側第３スイッチをオフにすることを特徴とする請求項４に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項８】
前記１次側電源と並列に接続された第２負荷をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【請求項９】
前記１次側の各スイッチおよび２次側の各スイッチを絶縁するためのアイソレータをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のＤＣＤＣコンバータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−１３０５２１（Ｐ２０１１−１３０５２１Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８３６３４（Ｐ２００９−２８３６３４）
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１５日（２００９．１２．１５）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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