[发明专利]直流电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及直流电源装置，特别涉及基于利用了半导体开关元件的DC-DC变换的直流电源装置。

背景技术

在将直流电压的大小改变为任意值的情况、使不稳定的直流电源稳定化的情况、或者需要与输入电绝缘的直流电源的情况等之下，使用绝缘型DC-DC转换器。绝缘型DC-DC转换器由从直流生成交流的一次电路、绝缘用变压器和将交流变换为直流的二次电路(整流电路)构成。

在DC-DC转换器中，能够通过提高施加频率来使绝缘用变压器小型化，但伴随着高频化的开关损耗的抑制却成为课题。为了解决该课题，已知有利用谐振电路来降低开关损耗的软开关方式，图10中表示了该电路的构成例。该DC-DC转换器由将直流变换为交流的一次电路、变压器、将交流变换为直流的二次电路和平滑电路构成，用于向直流负载供电。

该DC-DC转换器为了降低一次电路中的开关损耗，在二次电路的输出端子之间连接了谐振电容器与开关元件(以下简称为谐振开关)的串联电路。并且，由谐振电容器和变压器的次级侧漏电感形成谐振电路，在一次电路的主开关元件关断之前使谐振开关接通(ON)，利用谐振电容器的充放电电流来使主开关元件应切断的变压器的二次电流为零，使一次电流降低至仅为变压器的励磁电流的程度，从而实现模拟零电流切断(以下称零电流切断)，能够大幅度降低一次电路的关断损耗。例如在专利文献1中表示了这样的电路构成。

专利文献1：JP特开2012-75210号

在这样的DC-DC转换器中，谐振开关开启时存在以下所示的两个课题。

第一个课题是，当谐振开关开启时在谐振电路中流动谐振电流，但在谐振开关开启的瞬间，谐振电容器中被少量充电而得到的能量的放电电流通过二次电路的整流二极管部和谐振电路而流动。若由该二次电路和谐振电路的路径所构成的电路的电阻以及电感小，则该电流成为大的电流变化(冲击浪涌电流)。另外，由于谐振电容器和布线引起的电感占支配地位，因此该电流是振荡的。由于该冲击浪涌电流，谐振电路中流动的电流振荡性地急剧变化，谐振开关上施加的电压变得振荡。该急剧变化的电流·电压成为产生噪声的主要原因，可能对外部的设备造成不良影响。特别是在高频地变化的这样的波形的情况下，成为电磁噪声，会对外部设备造成不良影响。为了解决该课题，例如在谐振开关为IGBT的情况下有下述方法，即，通过较大地设定用于开启的IGBT栅极电阻，使开启的速度变慢，从而使开启时的冲击电流变缓慢，由此来抑制噪声。但是，该方法存在谐振开关的开启损耗变大，安装电路的装置的冷却器大型化这样的课题。

第二个课题是，在谐振开关开启时由于上述所示的冲击浪涌电流而谐振开关的开启损耗变大这样的课题。

发明内容

为了解决上述课题，本发明具备：将直流电力变换为交流电力的一次电路；输入一次电路所输出的交流电力的变压器；将所述变压器所输出的交流电力变换为直流电力的二次电路；和连接在所述二次电路的直流输出侧并包含谐振用开关元件和谐振电容器的串联电路的谐振电路，在从二次电路的正侧输出经由谐振电路而至二次电路的负侧输出的电流路径之间，串联连接电抗器，在由二次电路和谐振电路构成的电流路径的电感成分上加上电抗器的电感成分。

另外，将冲击浪涌抑制用电抗器的电感相对于变压器的漏电感与冲击浪涌电流抑制用电抗器的电感之和(谐振电感)的比值设定为在谐振开关的容许耐压值以内所述谐振开关的开启损耗变小，由此可抑制所述冲击浪涌电流。

根据本发明的期望的实施方式，能够抑制谐振开关的开启动作时的噪声和开启损耗，成为高效的系统。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的直流电源装置的主电路的构成例的图。

图2是表示图1所示的直流电源装置中的动作波形例的图。

图3是表示图1所示的直流电源装置中的谐振开关动作时的波形例的图。

图4是表示本发明的实施例1中的冲击浪涌抑制用电抗器的电感相对于谐振电感的比值的设定例的图。

图5是表示在图1所示的构成中改变了冲击浪涌抑制用电抗器的电感相对于谐振电感的比值的情况下谐振开关开启时的谐振开关的电压与谐振电路的电流的实测波形的图。

图6是表示本发明的实施例2的直流电源装置的主电路的构成例的图。

图7是表示本发明的实施例3的直流电源装置的主电路的构成例的图。

图8是表示图7所示的直流电源装置中的动作波形例的图。

图9是表示本发明的实施例4的直流电源装置的主电路的构成例的图。