直流变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种直流变换装置，具有：具有一次线圈（Ｐ１）和二次线圈（Ｓ１）的变压器（Ｔ１）；电流共振电抗器（Ｌｒ）、变压器的一次线圈（Ｐ１）、电流共振电容器（Ｃｒｉ）串联连接而成的串联共振电路；将直流电源（Ｖｉｎ）的直流电压变换为矩形波电压，将该矩形波电压输出到所述串联共振电路的变换电路（Ｑ１、Ｑ２）；对在所述变压器的二次线圈（Ｓ１）中产生的电压进行整流平滑，将直流输出电压输出到负载的整流平滑电路（Ｄ３、Ｄ４、Ｃｏ），其中，将具有与在所述变压器的一次线圈之间等效表示出的浮地电容（Ｃｐ）对应的电容成分的电容元件（Ｃｒ）与所述电流共振电抗器（Ｌｒ）并联连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种高效率、小型且廉价的直流变换装置。
技术介绍
图1是表示现有直流变换装置的电路构成图(专利文献1)。现有的该直流变换装 置，是以半桥电路构成，由MOSFET构成的开关元件Ql和Q2的串联电路与直流电源Vin的 两端连接。并且，开关元件Q2的漏极与直流电源Vin的正极连接，开关元件Ql的源极与直 流电源Vin的负极连接。在开关元件Ql的漏源之间并联连接有二极管Dl及电压共振电容器Crv的同时， 连接有电抗器Lrl和变压器Tl的一次线圈Pl和电流共振电容器Cri的串联电路。电抗器 Lrl包括变压器Tl，在该变压器Tl的一次及二次线圈之间发生漏感。在一次线圈Pl等价 地连接有作为电抗器Lp的励磁电感。在开关元件Q2的漏源之间并联连接有二极管D2。将变压器Tl的线圈卷绕的开始，以点(·)表示。在变压器Tl的二次线圈Sl的 一端( 侧)，连接有二极管D3的阳极。在变压器Tl的二次线圈Sl的另一端和变压器Tl 的二次线圈S2的一端( 侧)与平滑用的电容器Co的一端连接。变压器Tl的二次线圈 S2的另一端与二极管D4的阳极连接。二极管D3的阴极和二极管D4的阴极与电容器Co的 另一端连接。并且，负载Ro与电容器Co的两端连接。PFM控制电路10，基于电容器Co的输出电压Vo来将开关元件Ql和开关元件Q2 交替地接通/关断。由此，使得开关元件Ql和开关元件Q2的占空比固定，开关元件Ql和 Q2的频率可变。由此，进行PFM控制(频率控制)，使得电容器Co的输出电压Vo成为预定值。其次，参照图2所示的额定负载时的各部信号的时序图对如下构成的现有直流变 换装置的动作进行说明。在图2中，VQl是开关元件Ql的漏源间电压，IQl是开关元件Ql的漏极电流，VQ2 是开关元件Q2的漏源间电压，IQ2是开关元件Q2的漏极电流，Vcri是电流共振电容器Cri 的两端电压，VD3是二极管D3的两端电压，ID3是二极管D3的电流，VD4是二极管D4的两 端电压，ID4是二极管D4的电流。并且是具有开关元件Ql和Q2这两者均为关断状态的死时间，开关元件Ql和Q2 交替进行接通/关断动作的结构。首先，在时刻t0 时刻tl的期间，在时刻t0，开关元件Q2从接通变 为关断。在开关元件Q2处于接通的状态下，在变压器Tl的一次侧，电流流过 Vin — Q2 — Lrl — Lp — Cri — Vin线路。并且，在变压器Tl的二次侧，电流流过 Co — Ro — Co 线路。在开关元件Q2关断时，从变压器Tl的一次侧流过的电流从开关元件Q2转流到电 流共振电容器Crv，电流流过Crv — Lrl — Lp — Cri — Crv线路。从而，电压共振电容器Crv，在开关元件Q2处于接通的状态下大致为直流电源Vin的电压，通过Q2关断而将放电到OV (以下，将直流电源Vin的电压也表示为Vin)。从而，电压共振电容器Crv的电压与开关元件Ql的电压VQl相等，从而开关元件 Ql的电压VQl从Vin减少到0V。并且，因开关元件Q2的电压VQ2是(Vin-VQl)，从而从OV 上升到Vin。在时刻tl 时刻t2期间，在时刻tl，电压共振电容器Crv的电压减少到OV。于 是二极管Dl接通，电流流过Dl — Lrl — Lp (Pl) — Cri — Dl线路。并且，变压器Tl的二 次线圈S2的电压达到输出电压Vo。S卩，在变压器Tl的二次侧，电流流过Co — Ro — Co的 线路和S2 — D4 — Co — S2的线路。并且，在时刻tl t2期间，开关元件Ql的门信号接 通。由此，开关元件Ql实现零电压开关(ZVS)及零电流开关(ZCS)动作。在时刻t2 t3期间，在时刻t2，开关元件Ql接通。因此，电流流过 Cri — Lp(Pl) — Lrl — Ql — Cri的线路。由此，电流共振电容器Cri的电压VCri减少。 并且，变压器Tl的二次侧，电流流过S2 — D4 — Co — S2的线路，及Co — Ro — Co的线路。 二次线圈S2的电压是以输出电压Vo的电压来进行钳位，一次线圈Pl的电压通过与输出电 压Vo匝数比成比例的电压钳位。由此，在变压器Tl的一次侧流过利用电抗器Lrl和电流 共振电容器Cri的共振电流。在时刻t3 时刻t4期间，在时刻t3，二次线圈S2的电压成为输出电压Vo以下， 在变压器Tl的二次侧的电流消失。由此，在变压器Tl的二次侧，电流流过Co —Ro —Co 的线路。并且，在变压器Tl的一次侧，电流流过Cri — Lp — Lrl — Ql — Cri的线路。艮口， 在变压器Tl的一次侧，流过利用两个电抗器Lrl、Lp之和(Lrl+Lp)和电流共振电容器Cri 的共振电流。在时刻t4 t5期间，在时刻t4，开关元件Ql关断。于是，流过变压器Tl的一次侧 的电流，从开关元件Ql转流到电流共振电容器Crv，电流流过Lp — Lrl — Crv — Cri — Lp 的线路。从而，电压共振电容器Crv，虽然在开关元件Ql接通的状态下大致为0V，但利用开 关元件Ql关断而充电到Vin。因电压共振电容器Crv的电压与开关元件Ql的电压VQl相 等，VQl也从OV上升到Vin。并且，开关元件Q2的电压VQ2为(Vin-VQl)，从Vin减少到OV。在时刻t5 时刻t6的期间，在时刻t5，电压共振电容器Crv的电压上升到Vin。 于是，二极管D2导通，电流流过Lp (Pl) — Lrl — D2 — Vin — Cri — Lp (Pl)的线路。并且， 变压器Tl的二次线圈Sl的电压达到输出电压Vo。由此，在变压器Tl的二次侧，电流流过 Co — Ro — Co的线路，和Sl — D3 — Co — Sl的线路。并且，在时刻t5 时刻t6的期间， 开关元件Q2的门信号接通。由此，开关元件Q2实现零电压开关及零电流开关动作。在时刻t6 时刻t7的期间，在时刻t6，开关元件Q2接通。因此，电流流过 Vin — Q2 — Lrl — Lp(Pl) — Cri — Vin的线路。通过此，电流共振电容器Cri的电压 VCri上升。并且，在变压器Tl的二次侧，电流流过经Sl — D3 — Co — Sl的线路，和流过 Co — Ro — Co的线路的电流。二次线圈Sl的电压以输出电压Vo的电压进行钳位，一次线 圈Pl的电压以与输出电压Vo的匝数比成比例的电压进行钳位。从而，在变压器Tl的一次 侧流过利用电抗器Lrl和电流共振电容器Cri的共振电流。在时刻t7 时刻t8的期间，在时刻t7，二次线圈Sl的电压为输出电压Vo以下。 因此，在变压器Tl的二次侧，电流流过Co — Ro — Co的线路。并且，在变压器Tl的一次侧，电流流过Vin — Q2 — Lrl — Lp — Cri — Vin的线路。即，在变压器Tl的一次侧，流过利 用两个电抗器Lrl、Lp之和(Lrl+Lp)和电流共振电容器Cri的共振电流。这样，如图1所示的现有的直流变换装置中，使用将占空比大致为50%的脉冲信 号，控制了开关元件Ql和Q2的开关频率。通过此，使得利用电抗器Lrl和电抗器Lp和电 流共振电容器Cri的共振电流变化而控制了输出电压Vo。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流变换装置，具有：具有一次线圈和二次线圈的变压器；由电流共振电抗器、所述变压器的一次线圈、电流共振电容器串联连接而成的串联共振电路；将直流电源的直流电压变换为矩形波电压，将该矩形波电压输出到所述串联共振电路的变换电路；对在所述变压器的二次线圈中产生的电压进行整流平滑，将直流输出电压输出到负载的整流平滑电路；以及具有与在所述变压器的一次线圈之间等效表示出的浮地电容对应的电容成分、且与所述电流共振电抗器并联连接的电容元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻生真司，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]