[发明专利]双向DC/DC转换器

说明书

具备：第二控制电路(52A)，其基于第一直流电压源(11)的电压和电流对第二桥电路(23)进行固定频率控制；以及第一控制电路(51)，其基于第二直流电压源(21)的电压和电流对第一桥电路(13)进行PFM控制。在从第一直流电压源(11)向第二直流电压源(21)供给电力时，第一控制电路(51)按照基于第二直流电压源(21)的电压和电流的控制量，以LC谐振电路(14)的谐振频率以下的频率对第一桥电路(13)进行PFM控制，在从第二直流电压源(21)向第一直流电压源(11)供给电力时，第二控制电路(52A)按照基于第一直流电压源(11)的电压和电流的控制量，通过移相控制等对第二桥电路(23)进行固定频率控制。

技术领域

本发明涉及一种经由绝缘变压器双向地进行DC/DC转换的双向DC/DC转换器，特别涉及一种适合作为输入输出电压范围广的用途、例如电池充电器的双向DC/DC转换器。

背景技术

在专利文献1、非专利文献1中，公开了一种利用由电抗器和电容器构成的LC谐振电路的谐振现象的、所谓的谐振型双向DC/DC转换器。另外，在这些文献中记载了以下内容：为了使连接于绝缘变压器的初级侧和次级侧的驱动电路(桥电路)的损耗、噪声降低来优化谐振动作，附加调整电路等来调整LC谐振电路的常数，由此在经由绝缘变压器的双向的电力流动中使谐振频率一致。

图5是表示以往的谐振型双向DC/DC转换器的电路图。该电路是以绝缘变压器为中心来左右对称地配置全桥电路、并且在绝缘变压器与各全桥电路之间分别连接有作为优化双向的谐振动作的单元的LC谐振电路的例子，作为构成全桥电路的半导体开关元件，使用了反并联地连接有续流二极管的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。

在图5中，11、21是直流电压源(将各自的电压设为V1、V2)，12、22是平滑电容器，13、23是作为开关电路或整流电路进行动作的桥电路，14、24是LC谐振电路(串联谐振电路)，30是绝缘变压器，31是绝缘变压器的初级线圈，32是次级线圈。另外，Q1～Q4、Q5～Q8是分别构成桥电路13、23的半导体开关元件，14a、24a是谐振用电抗器，14b、24b是谐振用电容器。

在将该双向转换器例如用作电池充电器的情况下，直流电压源11、21的任一方为电池，另一方作为直流电源而发挥功能。

此外，G1～G8是半导体开关元件Q1～Q8的栅极信号(栅电极)，N1、N2表示线圈31、32的匝数。

在上述结构中，桥电路13在电力流动为直流电压源11→直流电压源21时，通过半导体开关元件Q1～Q4的开关动作来将直流电力转换为交流电力，在电力流动为直流电压源21→直流电压源11时，通过续流二极管的整流动作来将交流电力转换为直流电力。同样地，桥电路23在电力流动为直流电压源11→直流电压源21时，通过续流二极管的整流动作来将交流电力转换为直流电力，在电力流动为直流电压源21→直流电压源11时，通过半导体开关元件Q5～Q8的动作来将直流电力转换为交流电力。