(57)【要約】【課題】  精度良くデッドタイムを補正することができる技術を提供する。【解決手段】  昇降圧コンバータ回路は、第１メインスイッチング素子と、第１センススイッチング素子と、第２メインスイッチング素子と、第２センススイッチング素子と、第１センス抵抗と、第２センス抵抗と、制御装置と、第１センサと、第２センサと、第３センサと、第４センサを有する。第１昇圧モードでは、制御装置が第１オフセット時間を算出する。制御装置が第１補正デッドタイムを算出する。第２昇圧モードでは、制御装置が第２オフ電位を出力し、その後第１補正デッドタイムが経過した後に、第１オン電位を出力する。第１降圧モードでは、制御装置が第２オフセット時間を算出する。制御装置が第２補正デッドタイムを算出する。第２降圧モードでは、制御装置が第１オフ電位を出力し、その後第２補正デッドタイムが経過した後に、第２オン電位を出力する。【選択図】図１
2020072616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降圧コンバータ回路であって、
リアクトルを介して直流電源の正極に接続される高電位入力配線と、
高電位出力配線と、
前記直流電源の負極に接続される低電位配線と、
前記高電位出力配線に接続された第１メイン高電位端子と、前記高電位入力配線に接続された第１メイン低電位端子と、第１メインゲート端子を備える第１メインスイッチング素子と、
前記高電位出力配線に接続された第１センス高電位端子と、第１センス抵抗を介して前記高電位入力配線に接続された第１センス低電位端子と、第１センスゲート端子を備える第１センススイッチング素子と、
前記高電位入力配線に接続された第２メイン高電位端子と、前記低電位配線に接続された第２メイン低電位端子と、第２メインゲート端子を備える第２メインスイッチング素子と、
前記高電位入力配線に接続された第２センス高電位端子と、第２センス抵抗を介して前記低電位配線に接続された第２センス低電位端子と、第２センスゲート端子を備える第２センススイッチング素子と、
カソードが前記高電位出力配線に接続されており、アノードが前記高電位入力配線に接続されている第１ダイオードと、
カソードが前記高電位入力配線に接続されており、アノードが前記低電位配線に接続されている第２ダイオードと、
前記第１メインスイッチング素子及び前記第１センススイッチング素子を制御する第１信号と、前記第２メインスイッチング素子及び前記第２センススイッチング素子を制御する第２信号を出力する制御装置と、
前記第１信号を第１絶縁素子を介して送信する第１信号配線と、
前記第２信号を第２絶縁素子を介して送信する第２信号配線と、
前記第１信号配線から前記第１信号を受信し、受信した前記第１信号に基づいて前記第１メインゲート端子の電位及び前記第１センスゲート端子の電位を制御する第１駆動回路と、
前記第２信号配線から前記第２信号を受信し、受信した前記第２信号に基づいて前記第２メインゲート端子の電位及び前記第２センスゲート端子の電位を制御する第２駆動回路と、
前記第１メインゲート端子の電位が第１基準値を超える第１タイミングを検出する第１センサと、
前記第２メインゲート端子の電位が第２基準値を超える第２タイミングを検出する第２センサと、
前記高電位入力配線の電位上昇に伴って前記第１センス抵抗の両端間の電位差が拡大する第３タイミングを検出する第３センサと、
前記高電位入力配線の電位低下に伴って前記第２センス抵抗の両端間の電位差が拡大する第４タイミングを検出する第４センサと、
前記第１タイミングと前記第３タイミングを示す信号を、第３絶縁素子を介して前記制御装置へ送信する第３信号配線と、
前記第２タイミングと前記第４タイミングを示す信号を、第４絶縁素子を介して前記制御装置へ送信する第４信号配線、
を有しており、
前記第１信号は、前記第１メインスイッチング素子及び前記第１センススイッチング素子をオンさせる第１オン電位と前記第１メインスイッチング素子及び前記第１センススイッチング素子をオフさせる第１オフ電位の間で繰り返し変化する信号であり、
前記第２信号は、前記第２メインスイッチング素子及び前記第２センススイッチング素子をオンさせる第２オン電位と前記第２メインスイッチング素子及び前記第２センススイッチング素子をオフさせる第２オフ電位の間で繰り返し変化する信号であり、
前記制御装置は、昇圧動作において、第１昇圧モードの後に第２昇圧モードを実施し、
前記第１昇圧モードでは、
・前記制御装置が、前記第２オフ電位を出力し、その後第１デッドタイムが経過した後に、前記第１オン電位を出力し、
・前記制御装置が、前記第３タイミングと前記第１タイミングの間の時間である第１オフセット時間を算出し、
・前記制御装置が、前記第１デッドタイムから前記第１オフセット時間を減算して第１補正デッドタイムを算出し、
前記第２昇圧モードでは、
・前記制御装置が、前記第２オフ電位を出力し、その後前記第１補正デッドタイムが経過した後に、前記第１オン電位を出力し、
前記制御装置は、降圧動作において、第１降圧モードの後に第２降圧モードを実施し、
前記第１降圧モードでは、
・前記制御装置が、前記第１オフ電位を出力し、その後第２デッドタイムが経過した後に、前記第２オン電位を出力し、
・前記制御装置が、前記第４タイミングと前記第２タイミングの間の時間である第２オフセット時間を算出し、
・前記制御装置が、前記第２デッドタイムから前記第２オフセット時間を減算して第２補正デッドタイムを算出し、
前記第２降圧モードでは、
・前記制御装置が、前記第１オフ電位を出力し、その後前記第２補正デッドタイムが経過した後に、前記第２オン電位を出力し、
前記制御装置は、ゼロクロス動作において、前記第１補正デッドタイム及び前記第２補正デッドタイムによるデッドタイムの補正をしない、
昇降圧コンバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、昇降圧コンバータ回路に関する。
【０００２】
高電位配線と低電位配線の間に２つのスイッチング素子が直列に接続されたコンバータ回路が知られている。コンバータ回路は、２つのスイッチング素子のスイッチングのタイミングを制御することにより、所望の出力電圧を得ることができる。このようなコンバータ回路では、２つのスイッチング素子が共にオン状態となると、２つのスイッチング素子を貫通する電流が流れ、高電位配線と低電位配線が短絡する。これを防止するために、２つのスイッチング素子が共にオフ状態となるデッドタイムが設けられている。デッドタイムの期間中は、同期整流素子として機能するスイッチング素子の寄生ダイオードに電流が流れる。このため、デッドタイムを長く設定すると損失が増大する。
【０００３】
特許文献１には、降圧コンバータ回路が開示されている。図１２に特許文献１のコンバータ１００の構成を模式的に示す。コンバータ１００は、第１高電位配線１１２、第２高電位配線１１４、低電位配線１１６、第１スイッチング素子１２０、第２スイッチング素子１２２、第１ダイオード１２４、第２ダイオード１２６、制御装置１２８、第１配線１３０、第２配線１３２、第１駆動回路１３４、第２駆動回路１３６、ゲート電位センサ１３８、中点電位センサ１４０、第１出力装置１４２、第２出力装置１４４、第３配線１４６、及び第４配線１４８を有している。
【０００４】
第１高電位配線１１２は、リアクトル１５０を介して負荷１５２の一端に接続されている。低電位配線１１６は、負荷１５２の他端に接続されている。第１スイッチング素子１２０は、第２高電位配線１１４と第１高電位配線１１２の間に接続されている。第２スイッチング素子１２２は、第１高電位配線１１２と低電位配線１１６の間に接続されている。第１ダイオード１２４のカソードが第２高電位配線１１４に接続されており、第１ダイオード１２４のアノードが第１高電位配線１１２に接続されている。第２ダイオード１２６のカソードが第１高電位配線１１２に接続されており、第２ダイオード１２６のアノードが低電位配線１１６に接続されている。制御装置１２８は、第１スイッチング素子１２０を制御する第１信号と、第２スイッチング素子１２２を制御する第２信号を出力する。第１配線１３０は、第１信号を第１絶縁素子１５４を介して送信する。第２配線１３２は、第２信号を第２絶縁素子１５６を介して送信する。第１駆動回路１３４は、第１配線１３０から第１信号を受信し、受信した第１信号に基づいて第１スイッチング素子１２０のゲートの電位を制御する。第２駆動回路１３６は、第２配線１３２から第２信号を受信し、受信した第２信号に基づいて第２スイッチング素子１２２のゲートの電位を制御する。ゲート電位センサ１３８は、第２スイッチング素子１２２のゲートの電位が第１所定基準値を超えるタイミングを検出する。中点電位センサ１４０は、第１高電位配線１１２の電位が第２所定基準値を下回るタイミングを検出する。第１出力装置１４２は、第２スイッチング素子１２２のゲートの電位が第１所定基準値を超えるタイミングと第１高電位配線１１２の電位が第２所定基準値を下回るタイミングの先後を示す第１タイミング信号を出力する。第２出力装置１４４は、第２スイッチング素子１２２のゲートの電位が第１所定基準値を超えるタイミングと第１高電位配線１１２の電位が第２所定基準値を下回るタイミング差が所定値内であるか否かを示す第２タイミング信号を出力する。第３配線１４６は、第１タイミング信号を第５絶縁素子１５８を介して制御装置１２８に送信する。第４配線１４８は、第２タイミング信号を第６絶縁素子１６０を介して制御装置１２８に送信する。
【０００５】
上記のコンバータ１００では、制御装置１２８が、受信した第１タイミング信号及び第２タイミング信号に基づいてデッドタイムを補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８５０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の構成では、第１タイミング信号が第５絶縁素子１５８を介して制御装置１２８に送信され、第２タイミング信号が第６絶縁素子１６０を介して制御装置１２８に送信される。各信号は、絶縁素子を介して送信されるため、各信号には絶縁素子の特性に応じた遅延が生じる。このように、制御装置１２８が複数のタイミング信号に基づいてデッドタイムを補正する制御を行う場合、各信号の遅延にばらつきが生じるため、正確にデッドタイムを補正することが難しい。本明細書では、精度良くデッドタイムを補正することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書が開示する昇降圧コンバータ回路は、高電位入力配線と、高電位出力配線と、低電位配線と、第１メインスイッチング素子と、第１センススイッチング素子と、第２メインスイッチング素子と、第２センススイッチング素子と、第１ダイオードと、第２ダイオードと、制御装置と、第１信号配線と、第２信号配線と、第１駆動回路と、第２駆動回路と、第１センサと、第２センサと、第３センサと、第４センサと、第３信号配線と、第４信号配線、を有する。前記高電位入力配線は、リアクトルを介して直流電源の正極に接続される前記低電位配線は、前記直流電源の負極に接続される。前記第１メインスイッチング素子は、前記高電位出力配線に接続された第１メイン高電位端子と、前記高電位入力配線に接続された第１メイン低電位端子と、第１メインゲート端子を備える。前記第１センススイッチング素子は、前記高電位出力配線に接続された第１センス高電位端子と、第１センス抵抗を介して前記高電位入力配線に接続された第１センス低電位端子と、第１センスゲート端子を備える。前記第２メインスイッチング素子は、前記高電位入力配線に接続された第２メイン高電位端子と、前記低電位配線に接続された第２メイン低電位端子と、第２メインゲート端子を備える。前記第２センススイッチング素子は、前記高電位入力配線に接続された第２センス高電位端子と、第２センス抵抗を介して前記低電位配線に接続された第２センス低電位端子と、第２センスゲート端子を備える。前記第１ダイオードは、カソードが前記高電位出力配線に接続されており、アノードが前記高電位入力配線に接続されている。前記第２ダイオードは、カソードが前記高電位入力配線に接続されており、アノードが前記低電位配線に接続されている。前記制御装置は、前記第１メインスイッチング素子及び前記第１センススイッチング素子を制御する第１信号と、前記第２メインスイッチング素子及び前記第２センススイッチング素子を制御する第２信号を出力する。前記第１信号配線は、前記第１信号を第１絶縁素子を介して送信する。前記第２信号配線は、前記第２信号を第２絶縁素子を介して送信する。前記第１駆動回路は、前記第１信号配線から前記第１信号を受信し、受信した前記第１信号に基づいて前記第１メインゲート端子の電位及び前記第１センスゲート端子の電位を制御する。前記第２駆動回路は、前記第２信号配線から前記第２信号を受信し、受信した前記第２信号に基づいて前記第２メインゲート端子の電位及び前記第２センスゲート端子の電位を制御する。前記第１センサは、前記第１メインゲート端子の電位が第１基準値を超える第１タイミングを検出する。前記第２センサは、前記第２メインゲート端子の電位が第２基準値を超える第２タイミングを検出する。前記第３センサは、前記高電位入力配線の電位上昇に伴って前記第１センス抵抗の両端間の電位差が拡大する第３タイミングを検出する。前記第４センサは、前記高電位入力配線の電位低下に伴って前記第２センス抵抗の両端間の電位差が拡大する第４タイミングを検出する。前記第３信号配線は、前記第１タイミングと前記第３タイミングを示す信号を、第３絶縁素子を介して前記制御装置へ送信する。前記第４信号配線は、前記第２タイミングと前記第４タイミングを示す信号を、第４絶縁素子を介して前記制御装置へ送信する。前記第１信号は、前記第１メインスイッチング素子及び前記第１センススイッチング素子をオンさせる第１オン電位と前記第１メインスイッチング素子及び前記第１センススイッチング素子をオフさせる第１オフ電位の間で繰り返し変化する信号である。前記第２信号は、前記第２メインスイッチング素子及び前記第２センススイッチング素子をオンさせる第２オン電位と前記第２メインスイッチング素子及び前記第２センススイッチング素子をオフさせる第２オフ電位の間で繰り返し変化する信号である。前記制御装置は、昇圧動作において、第１昇圧モードの後に第２昇圧モードを実施する。前記第１昇圧モードでは、前記制御装置が、前記第２オフ電位を出力し、その後第１デッドタイムが経過した後に、前記第１オン電位を出力する。前記制御装置が、前記第３タイミングと前記第１タイミングの間の時間である第１オフセット時間を算出する。前記制御装置が、前記第１デッドタイムから前記第１オフセット時間を減算して第１補正デッドタイムを算出する。前記第２昇圧モードでは、前記制御装置が、前記第２オフ電位を出力し、その後前記第１補正デッドタイムが経過した後に、前記第１オン電位を出力する。前記制御装置は、降圧動作において、第１降圧モードの後に第２降圧モードを実施する。前記第１降圧モードでは、前記制御装置が、前記第１オフ電位を出力し、その後第２デッドタイムが経過した後に、前記第２オン電位を出力する。前記制御装置が、前記第４タイミングと前記第２タイミングの間の時間である第２オフセット時間を算出する。前記制御装置が、前記第２デッドタイムから前記第２オフセット時間を減算して第２補正デッドタイムを算出する。前記第２降圧モードでは、前記制御装置が、前記第１オフ電位を出力し、その後前記第２補正デッドタイムが経過した後に、前記第２オン電位を出力する。前記制御装置は、ゼロクロス動作において、前記第１補正デッドタイム及び前記第２補正デッドタイムによるデッドタイムの補正をしない。
【０００９】
本明細書が開示する昇降圧コンバータ回路の一例の構成を図７に示す。図７に示すように、コンバータ２００は、高電位入力配線２１２、高電位出力配線２１４、低電位配線２１６、第１メインスイッチング素子２２０（以下、第１メイン素子２２０という。）、第１センススイッチング素子２２１（以下、第１センス素子２２１という。）、第２メインスイッチング素子２２２（以下、第２メイン素子２２２という。）、第２センススイッチング素子２２３（以下、第２センス素子２２３という。）、第１メインダイオード２２４ａ、第１センスダイオード２２４ｂ、第２メインダイオード２２５ａ、第２センスダイオード２２５ｂ、第１センス抵抗２５０、第２センス抵抗２５２、制御装置２２８、第１信号配線２３０、第２信号配線２３２、第１駆動回路２３４、第２駆動回路２３６、第１センサ２３７、第２センサ２３８、第３センサ２３９、第４センサ２４０、上アーム側出力装置２４２、下アーム側出力装置２４３、第３信号配線２４６、及び第４信号配線２４７を有している。
【００１０】
上記のコンバータ２００が昇圧動作を実行する場合、制御装置２２８は、第１昇圧モードと第２昇圧モードを実施する。図８は、第１昇圧モードにおける各値の変化を示す図であり、図９は、第２昇圧モードにおける各値の変化を示す図である。参照符号Ｓ２は、第２信号の値を示している。参照符号Ｖｇ２は、第２メイン素子２２２のゲート（すなわち、第２メインゲート端子）の電位を示している。参照符号Ｖｘは、高電位入力配線２１２の電位を示している。参照符号Ｖｒｓ１は、第１センス抵抗２５０の両端間の電位差を示している。参照符号Ｓ１は、第１信号の値を示している。参照符号Ｖｇ１は、第１メイン素子２２０のゲート（すなわち、第１メインゲート端子）の電位を示している。
【００１１】
まず、第１昇圧モードについて説明する。図８のタイミングＴ４１においては、制御装置２２８が、第１信号Ｓ１として第１オフ電位Ｖｏｆｆ１を送信し、第２信号Ｓ２として第２オン電位Ｖｏｎ２を送信している。このため、第１メイン素子２２０及び第１センス素子２２１はオフしており、第２メイン素子２２２及び第２センス素子２２３はオンしている。したがって、コンバータ２００には、図７において矢印で示す電流Ｉ１が流れている。
【００１２】
その後、タイミングＴ４２において、制御装置２２８が第２信号Ｓ２を第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化させる。第２信号Ｓ２は第２絶縁素子２５６を介して第２駆動回路２３６に送信される。このため、タイミングＴ４２から僅かに遅延したタイミングＴ４３において、電位Ｖｇ２が下降し始める。その後、タイミングＴ４４において、電位Ｖｇ２がゲート閾値を下回り、第２メイン素子２２２と第２センス素子２２３がオフする。すると、リアクトル２６０に電流Ｉ１が流れる方向に起電力が生じ、高電位入力配線２１２の電位Ｖｘが上昇する。すると、第１センス抵抗２５０の高電位入力配線２１２側の端子の電位が、第１センス抵抗２５０の第１センス素子２２１側の端子の電位に対して上昇する。したがって、第１センス抵抗２５０の両端間の電位差Ｖｒｓ１が瞬間的に低下する。すると、第３センサ２３９は、高電位入力配線２１２の電位上昇に伴って第１センス抵抗２５０の両端間の電位差が拡大したことを検出し、タイミングＴ４４を第３タイミングであると判断する。また、タイミングＴ４４において、高電位入力配線２１２の電位Ｖｘが高電位出力配線２１４の電位よりも高くなる。すると、第１メインダイオード２２４ａが導通する。このため、図７の矢印に示す電流Ｉ２が流れる。
【００１３】
第１昇圧モードでは、第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始したタイミングＴ４２から、第１デッドタイムΔｔ１が経過したタイミングＴ４５において、制御装置２２８が第１信号Ｓ１を第１オフ電位Ｖｏｆｆ１から第１オン電位Ｖｏｎ１に変化させる。第１信号Ｓ１は第１絶縁素子２５４を介して第１駆動回路２３４に送信される。このため、タイミングＴ４５から僅かに遅延したタイミングＴ４６において、電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第１メイン素子２２０と第１センス素子２２１がオンする。これにより、電流Ｉ２が、第１メイン素子２２０、第１センス素子２２１、第１メインダイオード２２４ａ及び第１センスダイオード２２４ｂに分岐して流れる。タイミングＴ４６以降では、第１センサ２３７は、電位Ｖｇ１が第１基準値を超えたことを検出し、タイミングＴ４６を第１タイミングであると判断する。
【００１４】
第１タイミング及び第３タイミングを示す信号は、第３信号配線２４６によって、第３絶縁素子２５８を介して制御装置２２８に送信される。第１昇圧モードでは、制御装置２２８が、第３タイミング（タイミングＴ４４）と第１タイミング（タイミングＴ４６）の間の時間を第１オフセット時間Δｔ２として算出する。そして、第１デッドタイムΔｔ１から第１オフセット時間Δｔ２を減算して、第１補正デッドタイムΔｔ３を算出する。
【００１５】
第１昇圧モードの後に、第２昇圧モードが実施される。図９のタイミングＴ´４１、は、図８のタイミングＴ４１と同様である。タイミングＴ´４２において、信号Ｓ２が第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化すると、それから僅かに遅延したタイミングＴ´４３において電位Ｖｇ２が低下し始める。タイミングＴ´４４において、電位Ｖｇ２がゲート閾値を下回り、第２メイン素子２２２と第２センス素子２２３がオフする。したがって、タイミングＴ´４４以降に、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが上昇し、電流Ｉ２が流れる。
【００１６】
また、第２昇圧モードでは、制御装置２２８は、第２オフ電位Ｖｏｆｆ２を出力したタイミングＴ´４２から第１補正デッドタイムΔｔ３（第１昇圧モードで算出した値）が経過したタイミングＴ´４３において、第１信号Ｓ１を第１オフ電位Ｖｏｆｆ１から第１オン電位Ｖｏｎ１に変化させる。したがって、タイミングＴ´４３から僅かに遅延したタイミングＴ´４４において、電位Ｖｇ１が上昇してゲート閾値を上回り、第１メイン素子２２０と第１センス素子２２１がオンする。
【００１７】
上記のように、コンバータ２００では、制御装置２２８は、第１昇圧モードにおいて、第３タイミングを、電流Ｉ２が流れ始めるタイミングとして検出する。また、第１タイミングを、第１メイン素子２２０及び第１センス素子２２１がオンするタイミングとして検出する。そして、検出した第３タイミング及び第１タイミングから、第１メインダイオード２２４ａに電流が集中して流れている時間（第１オフセット時間Δｔ２）を算出する。そして、予め設定された第１デッドタイムΔｔ１と第１オフセット時間Δｔ２に基づいて、第１補正デッドタイムΔｔ３を算出する。そして、制御装置２２８は、第２昇圧モードにおいて、第１補正デッドタイムΔｔ３を用いて第１メイン素子２２０と第１センス素子２２１のスイッチングを制御する。この結果、第２メイン素子２２２がオフしたタイミングＴ´４４から短時間で、第１メイン素子２２０をオンさせることができる。このため、第１メイン素子２２０及び第１センス素子２２１がオンする期間を長くすることができ、第１メインダイオード２２４ａに電流Ｉ２が集中して流れている時間を最小化することができる。したがって、第１メインダイオード２２４ａに対する負荷が低減される。
【００１８】
また、上記のコンバータ２００では、昇圧動作時に、デッドタイムを補正するための第１タイミングと第３タイミングを示す信号が、共通の第３信号配線２４６によって送信される。すなわち、デッドタイムを補正するための単一の信号が制御装置２２８へ送信され、第１タイミングと第３タイミングとの間で信号の遅延にばらつきが生じ難い。したがって、精度良くデッドタイムを補正することができる。
【００１９】
上記のコンバータ２００が降圧動作を実行する場合、制御装置２２８は、第１降圧モードと第２降圧モードを実施する。図１０は、第１降圧モードにおける各値の変化を示す図であり、図１１は、第２降圧モードにおける各値の変化を示す図である。参照符号Ｖｒｓ２は、第２センス抵抗２５２の両端間の電位差を示している。
【００２０】
まず、第１降圧モードについて説明する。図１０のタイミングＴ５１においては、制御装置２２８が、第１信号Ｓ１として第１オン電位Ｖｏｎ１を送信し、第２信号Ｓ２として第２オフ電位Ｖｏｆｆ２を送信している。このため、第１メイン素子２２０はオンしており、第２メイン素子２２２はオフしている。したがって、コンバータ２００には、図７において矢印で示す電流Ｉ３が流れている。
【００２１】
その後、タイミングＴ５２において、制御装置２２８が第１信号Ｓ１を第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化させる。第１信号Ｓ１は第１絶縁素子２５４を介して第１駆動回路２３４に送信される。このため、タイミングＴ５２から僅かに遅延したタイミングＴ５３において、電位Ｖｇ１が下降し始める。その後、タイミングＴ５４において、電位Ｖｇ１がゲート閾値を下回り、第１メイン素子２２０及び第１センス素子２２１がオフする。すると、リアクトル２６０に電流Ｉ３が流れる方向に起電力が生じ、高電位入力配線２１２の電位Ｖｘが低下し、高電位入力配線２１２の電位Ｖｘが低電位配線２１６の電位よりも低くなる。すると、第２メインダイオード２２５ａが導通する。このため、図７の矢印に示す電流Ｉ４が流れる。このとき、第２センス抵抗２５２の第２センス素子２２３側の端子の電位が、第２センス抵抗２５２の低電位配線２１６側の端子の電位に対して低下する。したがって、第２センス抵抗２５２の両端間の電位差Ｖｒｓ２が瞬間的に低下する。すると、第４センサ２４０は、高電位入力配線２１２の電位低下に伴って第２センス抵抗２５２の両端間の電位差が拡大したことを検出し、タイミングＴ５４を第４タイミングであると判断する。
【００２２】
第１降圧モードでは、第１オフ電位Ｖｏｆｆ１の出力を開始したタイミングＴ５２から、第２デッドタイムΔｔ４が経過したタイミングＴ５５において、制御装置２２８が第２信号Ｓ２を第２オフ電位Ｖｏｆｆ２から第２オン電位Ｖｏｎ２に変化させる。第２信号Ｓ２は第２絶縁素子２５６を介して第２駆動回路２３６に送信される。このため、タイミングＴ５５から僅かに遅延したタイミングＴ５６において、電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第２メイン素子２２２と第２センス素子２２３がオンする。これにより、電流Ｉ４が、第２メイン素子２２２、第２センス素子２２３、第２メインダイオード２２５ａ及び第２センスダイオード２２５ｂに分岐して流れる。タイミングＴ５６以降では、第２センサ２３８は、電位Ｖｇ２が第２基準値を超えたことを検出し、タイミングＴ５６を第２タイミングであると判断する。
【００２３】
第２タイミング及び第３タイミングを示す信号は、第４信号配線２４７によって、第４絶縁素子２５９を介して制御装置２２８に送信される。第１降圧モードでは、制御装置２２８が、第４タイミング（タイミングＴ５５）と第２タイミング（タイミングＴ５６）の間の時間を第２オフセット時間Δｔ５として算出し、第２デッドタイムΔｔ４から第２オフセット時間Δｔ５を減算して、第２補正デッドタイムΔｔ６を算出する。
【００２４】
第１降圧モードの後に、第２降圧モードが実施される。図１１のタイミングＴ´５１は、図１０のタイミングＴ５１と同様である。タイミングＴ´５２において、信号Ｓ１が第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化すると、それから僅かに遅延したタイミングＴ´５３において電位Ｖｇ１が低下し始める。タイミングＴ´５４において、電位Ｖｇ１がゲート閾値を下回り、第１メイン素子２２０と第１センス素子２２１がオフする。したがって、タイミングＴ´５４以降に高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低下し、電流Ｉ４が流れる。
【００２５】
また、第２降圧モードでは、制御装置２２８は、第１オフ電位Ｖｏｆｆ１を出力したタイミングＴ´５２から第２補正デッドタイムΔｔ６（第１降圧モードで算出した値）が経過したタイミングＴ´５３において、第２信号Ｓ２を第２オフ電位Ｖｏｆｆ２から第２オン電位Ｖｏｎ２に変化させる。したがって、タイミングＴ´５３から僅かに遅延したタイミングＴ´５４において、電位Ｖｇ２が上昇してゲート閾値を上回り、第２メイン素子２２２と第２センス素子２２３がオンする。
【００２６】
上記のように、コンバータ２００では、制御装置２２８は、第１降圧モードにおいて、第４タイミングを、電流Ｉ４が流れ始めるタイミングとして検出する。また、第２タイミングを、第２メイン素子２２２及び第２センス素子２２３がオンするタイミングとして検出する。そして、検出した第４タイミング及び第２タイミングから、第２メインダイオード２２５ａに電流Ｉ４が集中して流れている時間（第２オフセット時間Δｔ５）を算出する。そして、予め設定された第２デッドタイムΔｔ４と第２オフセット時間Δｔ５に基づいて、第２補正デッドタイムΔｔ６を算出する。そして、制御装置２２８は、第２降圧モードにおいて、第２補正デッドタイムΔｔ６を用いて第２メイン素子２２２と第２センス素子２２３のスイッチングを制御する。この結果、第１メイン素子２２０がオフしたタイミングＴ´５４から短時間で、第２メイン素子２２２をオンさせることができる。このため、第２メイン素子２２２及び第２センス素子２２３がオンする期間を長くすることができ、第２メインダイオード２２５ａに電流Ｉ４が集中して流れている時間を最小化することができる。したがって、第２メインダイオード２２５ａに対する負荷が低減される。
【００２７】
また、上記のコンバータ２００では、降圧動作時に、デッドタイムを補正するための第２タイミングと第４タイミングを示す信号が、共通の第４信号配線２４７によって送信される。すなわち、デッドタイムを補正するための単一の信号が制御装置２２８へ送信され、第２タイミングと第４タイミングとの間で信号の遅延にばらつきが生じ難い。したがって、精度良くデッドタイムを補正することができる。
【００２８】
また、上記のコンバータ２００では、制御装置２２８は、ゼロクロス動作において、第１補正デッドタイムΔｔ３及び第２補正デッドタイムΔｔ６によるデッドタイムの補正をしない。ゼロクロス動作においては、電流の向きが複雑に変化するので、デッドタイムの補正を行わない。また、ゼロクロス動作においては、回路に流れる電流の絶対値が小さいので、デッドタイムの補正を行わなくても、第１メインダイオード２２４ａ及び第２メインダイオード２２５ａで生じる損失は小さい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】昇降圧コンバータ１０の回路図。
【図２】第１昇圧モードにおける各値の変化を示す図。
【図３】第２昇圧モードにおける各値の変化を示す図。
【図４】比較例のコンバータ回路の一部を示す図。
【図５】第１降圧モードにおける各値の変化を示す図。
【図６】第２降圧モードにおける各値の変化を示す図。
【図７】本明細書が開示する昇降圧コンバータの構成の一例を示す回路図。
【図８】本明細書が開示する昇降圧コンバータの第１昇圧モードの一例の各値の変化を示す図。
【図９】本明細書が開示する昇降圧コンバータの第２昇圧モードの一例の各値の変化を示す図。
【図１０】本明細書が開示する昇降圧コンバータの第１降圧モードの一例の各値の変化を示す図。
【図１１】本明細書が開示する昇降圧コンバータの第２降圧モードの一例の各値の変化を示す図。
【図１２】従来のコンバータの回路図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、実施形態に係る昇降圧コンバータ１０（以下、コンバータ１０という。）の回路図を示している。コンバータ１０は、車両に搭載されている。コンバータ１０は、高電位入力配線１２と、高電位出力配線１４と、低電位配線１６を有している。高電位入力配線１２は、リアクトル５０を介して直流電源５２（例えば、バッテリ）の正極に接続されている。低電位配線１６は、直流電源５２の負極に接続されている。コンバータ１０は、直流電源５２の印加電圧（すなわち、高電位入力配線１２と低電位配線１６の間の電圧）を昇圧し、昇圧した電圧を高電位出力配線１４と低電位配線１６の間に印加する。図示していないが、高電位出力配線１４と低電位配線１６の間には、負荷（例えば、インバータや走行用モータ）が接続されている。したがって、昇圧された電圧が、負荷に供給される。また、コンバータ１０は、負荷から供給された電圧（高電位出力配線１４と低電位配線１６の間に印加された電圧）を降圧し、降圧した電圧を直流電源５２に供給する。
【００３１】
コンバータ１０は、第１メインスイッチング素子２０（以下、第１メイン素子２０という。）、第１センススイッチング素子２１（以下、第１センス素子２１という。）、第２メインスイッチング素子２２（以下、第２メイン素子２２という。）、第２センススイッチング素子２３（以下、第２センス素子２３という。）、第１センス抵抗４０、第２センス抵抗４１、第１メインダイオード２４ａ、第１センスダイオード２４ｂ、第２メインダイオード２６ａ、第２センスダイオード２６ｂ、制御装置２８、第１信号配線３０、第２信号配線３２、第１駆動回路３４、第２駆動回路３６、第３信号配線４６、第４信号配線４７、電流センサ５３、入力側平滑化コンデンサ９０、及び、出力側平滑化コンデンサ９２を有している。
【００３２】
入力側平滑化コンデンサ９０は、直流電源５２の正極と負極の間に接続されている。
【００３３】
第１メイン素子２０は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。第１メイン素子２０は、ドレイン端子Ｍｄ１と、ソース端子Ｍｓ１と、ゲート端子Ｍｇ１を有している。ドレイン端子Ｍｄ１は、高電位出力配線１４に接続されている。ソース端子Ｍｓ１は、高電位入力配線１２に接続されている。第１センス素子２１は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。第１センス素子２１は、ドレイン端子Ｓｄ１と、ソース端子Ｓｓ１と、ゲート端子Ｓｇ１を有している。ドレイン端子Ｓｄ１は、高電位出力配線１４に接続されている。ソース端子Ｓｓ１は、第１センス抵抗４０を介して高電位入力配線１２に接続されている。すなわち、第１メイン素子２０と第１センス素子２１は、高電位出力配線１４と高電位入力配線１２の間に並列に接続されている。
【００３４】
第２メイン素子２２は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。第２メイン素子２２は、ドレイン端子Ｍｄ２と、ソース端子Ｍｓ２と、ゲート端子Ｍｇ２を有している。ドレイン端子Ｍｄ２は、高電位入力配線１２に接続されている。ソース端子Ｍｓ２は、低電位配線１６に接続されている。第２センス素子２３は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。第２センス素子２３は、ドレイン端子Ｓｄ２と、ソース端子Ｓｓ２と、ゲート端子Ｓｇ２を有している。ドレイン端子Ｓｄ２は、高電位入力配線１２に接続されている。ソース端子Ｓｓ２は、第２センス抵抗４１を介して低電位配線１６に接続されている。すなわち、第２メイン素子２２と第２センス素子２３は、高電位入力配線１２と低電位配線１６の間に並列に接続されている。
【００３５】
第１メインダイオード２４ａのカソードは、ドレイン端子Ｍｄ１に接続されている。第１メインダイオード２４ａのアノードは、ソース端子Ｍｓ１に接続されている。すなわち、第１メインダイオード２４ａは、第１メイン素子２０に対して逆並列に接続されている。第１センスダイオード２４ｂのカソードは、ドレイン端子Ｓｄ１に接続されている。第１センスダイオード２４ｂのアノードは、ソース端子Ｓｓ１に接続されている。すなわち、第１センスダイオード２４ｂは、第１センス素子２１に対して逆並列に接続されている。
【００３６】
第２メインダイオード２６ａのカソードは、ドレイン端子Ｍｄ２に接続されている。第２メインダイオード２６ａのアノードは、ソース端子Ｍｓ２に接続されている。すなわち、第２メインダイオード２６ａは、第２メイン素子２２に対して逆並列に接続されている。第２センスダイオード２６ｂのカソードは、ドレイン端子Ｓｄ２に接続されている。第２センスダイオード２６ｂのアノードは、ソース端子Ｓｓ２に接続されている。すなわち、第２センスダイオード２６ｂは、第２センス素子２３に対して逆並列に接続されている。
【００３７】
出力側平滑化コンデンサ９２は、高電位出力配線１４と低電位配線１６の間に接続されている。
【００３８】
制御装置２８は、第１メイン素子２０及び第１センス素子２１を制御する第１信号Ｓ１と、第２メイン素子２２及び第２センス素子２３を制御する第２信号Ｓ２を出力する。第１信号Ｓ１は、第１メイン素子２０及び第１センス素子２１をオンさせる第１オン電位Ｖｏｎ１と、第１メイン素子２０及び第１センス素子２１をオフさせる第１オフ電位Ｖｏｆｆ１の間で繰り返し変化する信号である。第２信号Ｓ２は、第２メイン素子２２及び第２センス素子２３をオンさせる第２オン電位Ｖｏｎ２と、第２メイン素子２２及び第２センス素子２３をオフさせる第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の間で繰り返し変化する信号である。
【００３９】
電流センサ５３は、リアクトル５０に流れる電流を検出する。電流センサ５３は、検出した電流値を制御装置２８へ送信する。制御装置２８は、受信した電流値に基づいて、コンバータ１０が、後述する昇圧動作、降圧動作及びゼロクロス動作のいずれの動作を実施しているのかを判断する。
【００４０】
第１駆動回路３４は、第１信号配線３０によって制御装置２８に接続されている。第１信号配線３０には、第１フォトカプラ５４が介装されている。第１信号配線３０は、第１フォトカプラ５４を介して第１信号Ｓ１を第１駆動回路３４に送信する。第１駆動回路３４は、第１メイン素子２０のゲート端子Ｍｇ１及び第１センス素子２１のゲート端子Ｓｇ１に接続されている。第１駆動回路３４は、制御装置２８から送信される第１信号Ｓ１を受信し、受信した第１信号Ｓ１に基づいて、ゲート端子Ｍｇ１及びゲート端子Ｓｇ１の充放電を行う。
【００４１】
第２駆動回路３６は、第２信号配線３２によって制御装置２８に接続されている。第２信号配線３２には、第２フォトカプラ５６が介装されている。第２信号配線３２は、第２フォトカプラ５６を介して第２信号Ｓ２を第２駆動回路３６に送信する。第２駆動回路３６は、第２メイン素子２２のゲート端子Ｍｇ２及び第２センス素子２３のゲート端子Ｓｇ２に接続されている。第２駆動回路３６は、制御装置２８から送信される第２信号Ｓ２を受信し、受信した第２信号Ｓ２に基づいて、ゲート端子Ｍｇ２及びゲート端子Ｓｇ２の充放電を行う。
【００４２】
また、コンバータ１０は、第１シュミットトリガインバータ６０、第１バッファ６２、第２シュミットトリガインバータ６４、第２バッファ６６、第１ＸＯＲ回路６８、第２ＸＯＲ回路７０、第１ＡＮＤ回路７２、及び、第２ＡＮＤ回路７４を有している。
【００４３】
第１シュミットトリガインバータ６０は、入力端子と出力端子を有している。第１シュミットトリガインバータ６０の入力端子には、第１センス抵抗４０のソース端子Ｓｓ１側の端子の電位が入力される。第１シュミットトリガインバータ６０は高電位入力配線１２の電位を基準に動作するので、第１シュミットトリガインバータ６０には第１センス抵抗４０の両端間の電位差が入力される。第１シュミットトリガインバータ６０は、入力端子に印加される電位差に基づいて、出力端子に信号Ｆｘ１を出力する。第１シュミットトリガインバータ６０は、負の値である第１閾値Ｖｔｈ１と、正の値である第２閾値Ｖｔｈ２を記憶している。第１シュミットトリガインバータ６０は、入力端子に印加される電位差が第１閾値Ｖｔｈ１を下回ったときに信号Ｆｘ１をＨＩＧＨに制御し、入力端子に印加される電位差が第２閾値Ｖｔｈ２を超えたときに信号Ｆｘ１をＬＯＷに制御する。第１シュミットトリガインバータ６０は、入力端子に印加される電位差が第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２の間であるときは、信号Ｆｘ１を直前の値に保持する。
【００４４】
第２シュミットトリガインバータ６４は、入力端子と出力端子を有している。第２シュミットトリガインバータ６４の入力端子には、第２センス抵抗４１のソース端子Ｓｓ２側の端子の電位が入力される。第２シュミットトリガインバータ６４は低電位配線１６の電位を基準に動作するので、第２シュミットトリガインバータ６４には第２センス抵抗４１の両端間の電位差が入力される。第２シュミットトリガインバータ６４は、入力端子に印加される電位差に基づいて、出力端子に信号Ｆｘ２を出力する。第２シュミットトリガインバータ６４は、負の値である第３閾値Ｖｔｈ３と、正の値である第４閾値Ｖｔｈ４を記憶している。第２シュミットトリガインバータ６４は、入力端子に印加される電位差が第３閾値Ｖｔｈ３を下回ったときに信号Ｆｘ２をＨＩＧＨに制御し、入力端子に印加される電位差が第４閾値Ｖｔｈ４を超えたときに信号Ｆｘ２をＬＯＷに制御する。第２シュミットトリガインバータ６４は、入力端子に印加される電位差が第３閾値Ｖｔｈ３と第４閾値Ｖｔｈ４の間であるときは、信号Ｆｘ２を直前の値に保持する。
【００４５】
第１バッファ６２は、入力端子と出力端子を有している。第１バッファ６２には、第１メイン素子２０のゲート端子Ｍｇ１の電位が入力される。第１バッファ６２は、ゲート端子Ｍｇ１の電位に基づいて、出力端子に信号Ｆｇ１を出力する。第１バッファ６２は、第５閾値Ｖｔｈ５を記憶している。第１バッファ６２は、ゲート端子Ｍｇ１の電位が第５閾値Ｖｔｈ５よりも高い場合は信号Ｆｇ１をＨＩＧＨに制御し、ゲート端子Ｍｇ１の電位が第５閾値Ｖｔｈ５よりも低い場合は信号Ｆｇ１をＬＯＷに制御する。なお、本実施形態では、第１メイン素子２０と第１センス素子２１のゲート閾値が、第５閾値Ｖｔｈ５に等しい。
【００４６】
第２バッファ６６は、入力端子と出力端子を有している。第２バッファ６６には、第２メイン素子２２のゲート端子Ｍｇ２の電位が入力される。第２バッファ６６は、ゲート端子Ｍｇ２の電位に基づいて、出力端子に信号Ｆｇ２を出力する。第２バッファ６６は、第６閾値Ｖｔｈ６を記憶している。第２バッファ６６は、ゲート端子Ｍｇ２の電位が第６閾値Ｖｔｈ６よりも高い場合は信号Ｆｇ２をＨＩＧＨに制御し、ゲート端子Ｍｇ２の電位が第６閾値Ｖｔｈ６よりも低い場合は信号Ｆｇ２をＬＯＷに制御する。なお、本実施形態では、第２メイン素子２２と第２センス素子２３のゲート閾値は、第６閾値Ｖｔｈ６に等しい。
【００４７】
第１ＸＯＲ回路６８及び第２ＸＯＲ回路７０は、それぞれ２つの入力端子と１つの出力端子を有している。各ＸＯＲ回路６８、７０は、各入力端子に入力された信号の排他的論理和を出力端子に出力する。各ＸＯＲ回路６８、７０が出力する信号は、ＬＯＷまたはＨＩＧＨに制御される。
【００４８】
第１ＸＯＲ回路６８の各入力端子には、第１シュミットトリガインバータ６０から出力される信号Ｆｘ１及び第１バッファ６２から出力される信号Ｆｇ１がそれぞれ入力される。第１ＸＯＲ回路６８は、入力された信号Ｆｘ１及び信号Ｆｇ１に基づいて、これらの排他的論理和である信号Ｆｔ１を出力端子に出力する。
【００４９】
第２ＸＯＲ回路７０の各入力端子には、第２シュミットトリガインバータ６４から出力される信号Ｆｘ２及び第２バッファ６６から出力される信号Ｆｇ２がそれぞれ入力される。第２ＸＯＲ回路７０は、入力された信号Ｆｘ２及び信号Ｆｇ２に基づいて、これらの排他的論理和である信号Ｆｔ２を出力端子に出力する。
【００５０】
第１ＡＮＤ回路７２及び第２ＡＮＤ回路７４は、それぞれ２つの入力端子と１つの出力端子を有している。各ＡＮＤ回路７２、７４は、各入力端子に入力された信号の論理積を出力端子に出力する。各ＡＮＤ回路７２、７４が出力する信号は、ＬＯＷまたはＨＩＧＨに制御される。
【００５１】
第１ＡＮＤ回路７２の各入力端子には、第１シュミットトリガインバータ６０から出力される信号Ｆｘ１及び第１ＸＯＲ回路６８から出力される信号Ｆｔ１がそれぞれ入力される。第１ＡＮＤ回路７２は、入力された信号Ｆｘ１及び信号Ｆｔ１に基づいて、これらの論理積である信号Ｆｄ１を出力端子に出力する。第１ＡＮＤ回路７２から出力された信号Ｆｄ１は、第３信号配線４６に出力される。第３信号配線４６は、制御装置２８に接続されている。第３信号配線４６は、第３フォトカプラ５８を介して制御装置２８に信号Ｆｄ１を送信する。
【００５２】
第２ＡＮＤ回路７４の各入力端子には、第２シュミットトリガインバータ６４から出力される信号Ｆｘ２及び第２ＸＯＲ回路７０から出力される信号Ｆｔ２がそれぞれ入力される。第２ＡＮＤ回路７４は、入力された信号Ｆｘ２及び信号Ｆｔ２に基づいて、これらの論理積である信号Ｆｄ２を出力端子に出力する。第２ＡＮＤ回路７４から出力された信号Ｆｄ２は、第４信号配線４７に出力される。第４信号配線４７は、制御装置２８に接続されている。第４信号配線４７は、第４フォトカプラ５９を介して制御装置２８に信号Ｆｄ２を送信する。
【００５３】
次に、コンバータ１０の動作について説明する。まず、コンバータ１０の昇圧動作について説明する。昇圧動作では、直流電源５２の電圧が昇圧され、昇圧された電圧が高電位出力配線１４に出力される。昇圧動作では、リアクトル５０に順方向（直流電源５２から高電位入力配線１２に向かう方向）に電流が流れる。コンバータ１０が昇圧動作を実行する場合、制御装置２８は、第１昇圧モードと、第１昇圧モードの後に実施される第２昇圧モードとを実施する。第１昇圧モードは、予め設定されたデッドタイムをから補正後のデッドタイムを算出するモードであり、第２昇圧モードは、算出した補正後のデッドタイムに一致するように第１メイン素子２０を制御するモードである。なお、昇圧動作では、信号Ｆｄ２は制御装置２８が行う制御に用いられない。したがって、昇圧動作に関する以下の説明では、信号Ｆｄ２と信号Ｆｄ２を生成する回路（すなわち、第２シュミットトリガインバータ６４、第２バッファ６６、第２ＸＯＲ回路７０及び第２ＡＮＤ回路７４）についての説明を省略する。
【００５４】
まず、第１昇圧モードについて説明する。図２は、第１昇圧モードにおける各値の変化示す図である。参照符号Ｖｇ２は、第２メイン素子２２のゲート端子Ｍｇ２の電位を示している。参照符号Ｖｘは、高電位入力配線１２の電位を示している。参照符号Ｖｒｓ１は、第１センス抵抗４０の両端間の電位差を示している。電位差Ｖｒｓ１は、高電位入力配線１２を基準とし、ソース端子Ｓｓ１側をプラスとして示している。参照符号Ｖｇ１は、第１メイン素子２０のゲート端子Ｍｇ１の電位を示している。参照符号Ｄ１は、第１ＡＮＤ回路７２から出力された信号Ｆｄ１が第３フォトカプラ５８を通過した後の信号の値を示している。
【００５５】
図２のタイミングＴ１においては、制御装置２８が、第１信号Ｓ１として第１オフ電位Ｖｏｆｆ１を送信し、第２信号Ｓ２として第２オン電位Ｖｏｎ２を送信している。このため、第１メイン素子２０及び第１センス素子２１はオフしており、第２メイン素子２２及び第２センス素子２３はオンしている。したがって、コンバータ１０には、図１において矢印で示す電流Ｉ１が流れている。この状態においては、第１シュミットトリガインバータ６０は信号Ｆｘ１をＬＯＷに維持している。また、第１メイン素子２０のゲート端子Ｍｇ１の電位Ｖｇ１が第５閾値Ｖｔｈ５よりも低いため、第１バッファ６２は信号Ｆｇ１をＬＯＷに維持している。このため、信号Ｆｔ１、Ｆｄ１が共にＬＯＷに維持されている。
【００５６】
その後、タイミングＴ２において、制御装置２８が第２信号Ｓ２を第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化させる。第２信号Ｓ２は第２フォトカプラ５６を介して第２駆動回路３６に送信される。このため、タイミングＴ２から僅かに遅延したタイミングＴ３において、電位Ｖｇ２が下降し始める。その後、タイミングＴ４において、電位Ｖｇ２が第６閾値Ｖｔｈ６を下回り、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオフする。すると、リアクトル５０に電流Ｉ１が流れる方向に起電力が生じ、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが上昇する。すると、第１センス抵抗４０の高電位入力配線１２側の端子の電位が、第１センス抵抗４０の第１センス素子２１側の端子の電位に対して上昇する。したがって、第１センス抵抗４０の両端間の電位差Ｖｒｓ１が瞬間的に低下する。すると、タイミングＴ４において、電位差Ｖｒｓ１が、第１シュミットトリガインバータ６０が記憶する負の第１閾値Ｖｔｈ１を下回る。このため、タイミングＴ４において、第１シュミットトリガインバータ６０が、信号Ｆｘ１をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。第１バッファ６２は、信号Ｆｇ１をＬＯＷに維持しているため、信号Ｆｘ１と信号Ｆｇ１の排他的論理和を出力する第１ＸＯＲ回路６８は、信号Ｆｔ１をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。また、信号Ｆｘ１と信号Ｆｔ１の論理積を出力する第１ＡＮＤ回路７２は、信号Ｆｄ１をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。
【００５７】
また、タイミングＴ４では、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが高電位出力配線１４の電位よりも高くなる。すると、第１メインダイオード２４ａが導通する。このため、タイミングＴ４以降、図１の矢印に示す電流Ｉ２が流れ、出力側平滑化コンデンサ９２が充電される。これによって、高電位出力配線１４に高電位が出力される。このとき、第１センスダイオード２４ｂには第１センス抵抗４０が直列に接続されているので、電流Ｉ２は第１センスダイオード２４ｂにはほとんど流れない。電流Ｉ２は、主に第１メインダイオード２４ａに流れる。このため、第１センス抵抗４０の両端間の電位差Ｖｒｓ１は、略ゼロとなる。
【００５８】
第１昇圧モードでは、第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始したタイミングＴ２から第１デッドタイムΔｔ１が経過したタイミングＴ５において、制御装置２８が第１信号Ｓ１を第１オフ電位Ｖｏｆｆ１から第１オン電位Ｖｏｎ１に変化させる。第１信号Ｓ１は第１フォトカプラ５４を介して第１駆動回路３４に送信される。このため、タイミングＴ５から僅かに遅延したタイミングＴ６において、電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオンする。これにより、電流Ｉ２が、第１メイン素子２０、第１センス素子２１、第１メインダイオード２４ａ及び第１センスダイオード２４ｂに分岐して流れる。タイミングＴ６以降では、第１センス素子２１にも電流が流れるため、第１センス抵抗４０の両端間に僅かに電位差Ｖｓ１（負の電位差）が生じる。しかしながら、第１シュミットトリガインバータ６０が記憶する第１閾値Ｖｔｈ１は、電位差Ｖｓ１よりも小さい値に設定されている。このため、第１シュミットトリガインバータ６０は、出力する信号Ｆｘ１を直前に出力したＨＩＧＨに保持する。また、タイミングＴ６では、電位Ｖｇ１が、第１バッファ６２が記憶する第５閾値Ｖｔｈ５よりも高くなる。このため、タイミングＴ６において、第１バッファ６２は、信号Ｆｇ１をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。すると、第１シュミットトリガインバータ６０が出力する信号Ｆｘ１はＨＩＧＨを維持しているので、第１ＸＯＲ回路６８は、信号Ｆｔ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。また、第１ＡＮＤ回路７２は、信号Ｆｄ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。
【００５９】
上述したように、信号Ｄ１は、信号Ｆｄ１を遅延した信号であり、信号Ｆｄ１と同じ波形を有する。制御装置２８は、信号Ｄ１から、タイミングＴ４とタイミングＴ６の間の時間（以下、第１オフセット時間Δｔ２という）を算出する。そして、制御装置２８が、第１デッドタイムΔｔ１から第１オフセット時間Δｔ２を減算して、第１補正デッドタイムΔｔ３を算出する。
【００６０】
第１昇圧モードでは、第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始したタイミングＴ２から所定の期間Δｔ１１が経過したタイミングＴｓ１において、制御装置２８が第１信号Ｓ１を第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化させる。第１信号Ｓ１は、第１フォトカプラ５４を介して第１駆動回路３４に送信される。このため、タイミングＴｓ１から僅かに遅延したタイミングＴ７において、電位Ｖｇ１が下降し始める。その後のタイミングＴ８で、電位Ｖｇ１が第５閾値Ｖｔｈ５を下回り、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオフする。このため、タイミングＴ８において、第１バッファ６２は、信号Ｆｇ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。すると、第１シュミットトリガインバータ６０が出力する信号Ｆｘ１はＨＩＧＨを維持しているので、第１ＸＯＲ回路６８は、信号Ｆｔ１をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。したがって、第１ＡＮＤ回路７２は、信号Ｆｄ１をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。タイミングＴ８以降は、第１メイン素子２０と第１センス素子２１に電流Ｉ２が流れず、第１メインダイオード２４ａに電流Ｉ２が流れる。
【００６１】
第１昇圧モードでは、第１オフ電位Ｖｏｆｆ１の出力を開始したタイミングＴｓ１から第３デッドタイムΔｔ７が経過したタイミングＴｓ２において、制御装置２８が第２信号Ｓ２を第２オフ電位Ｖｏｆｆ２から第２オン電位Ｖｏｎ２に変化させる。タイミングＴｓ２から僅かに遅延したタイミングＴ９において、電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第６閾値Ｖｔｈ６を上回る。このため、タイミングＴ９において、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオンする。これにより、図１に示す電流Ｉ１が流れる。また、タイミングＴ９では、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低下する。すると、第１センス抵抗４０の高電位入力配線１２側の端子の電位が、第１センス抵抗４０の第１センス素子２１側の端子の電位に対して低下する。このため、第１センス抵抗４０の両端間の電位差Ｖｒｓ１が瞬間的に上昇する。すると、タイミングＴ９において、電位差Ｖｒｓ１が、第１シュミットトリガインバータ６０が記憶する正の第２閾値Ｖｔｈ２を上回る。このため、タイミングＴ９において、第１シュミットトリガインバータ６０が、信号Ｆｘ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。すると、第１バッファ６２が出力する信号Ｆｇ１はＬＯＷを維持しているので、第１ＸＯＲ回路６８は、信号Ｆｔ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。したがって、第１ＡＮＤ回路７２は、信号Ｆｄ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。
【００６２】
上述したように、信号Ｄ１は、信号Ｆｄ１を遅延した信号であり、信号Ｆｄ１と同じ波形を有する。制御装置２８は、信号Ｄ１から、タイミングＴ８とタイミングＴ９の間の時間（以下、第３オフセット時間Δｔ８という）を算出する。
【００６３】
次に、第２昇圧モードについて説明する。なお、第２昇圧モードでは、第１シュミットトリガインバータ６０、第１バッファ６２、第１ＸＯＲ回路６８、第１ＡＮＤ回路７２は実質的に機能しないので、これらの動作説明を省略する。図３は、第２昇圧モードにおける各値の変化示す図である。図３のタイミングＴ´１は、図２のタイミングＴ１と同様である。タイミングＴ´２において、信号Ｓ２が第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化すると、それから僅かに遅延したタイミングＴ´３において電位Ｖｇ２が低下し始める。タイミングＴ´４において、電位Ｖｇ２が第６閾値Ｖｔｈ６を下回り、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオフする。したがって、タイミングＴ´４以降に、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが上昇し、電流Ｉ２が流れる。
【００６４】
また、第２昇圧モードでは、制御装置２８は、第２オフ電位Ｖｏｆｆ２を出力したタイミングＴ´２から第１補正デッドタイムΔｔ３（第１昇圧モードで算出した値）が経過したタイミングＴ´３において、第１信号Ｓ１を第１オフ電位Ｖｏｆｆ１から第１オン電位Ｖｏｎ１に変化させる。したがって、タイミングＴ´３から僅かに遅延したタイミングＴ´４において、電位Ｖｇ１が上昇して第５閾値Ｖｔｈ５を上回り、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオンする。
【００６５】
第１補正デッドタイムΔｔ３は、第１デッドタイムΔｔ１（第１昇圧モードのデッドタイム）から第１オフセット時間Δｔ２（第１昇圧モードで電流Ｉ２が流れ始めてから第１メイン素子２０がオンするまでの時間）を減算した値である。したがって、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオンするタイミングは、電流Ｉ２が流れ始めるタイミングＴ´４と略一致する。したがって、電流Ｉ２が流れ始めるのと略同時に、電流Ｉ２は、第１メインダイオード２４ａ、第１メイン素子２０及び第１センス素子２１に分岐して流れる。電流Ｉ２が第１メインダイオード２４ａのみに集中する時間がほとんどないので、第１メインダイオード２４ａに対する負荷が軽減される。
【００６６】
第２昇圧モードでは、第１昇圧モードと同様に、制御装置２８は、タイミングＴｓ１から第３デッドタイムΔｔ７が経過したタイミングＴｓ２において、第２信号Ｓ２を第２オフ電位Ｖｏｆｆ２から第２オン電位Ｖｏｎ２に変化させる。すると、タイミングＴｓ２から僅かに遅延したタイミングＴ´９において、電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第６閾値Ｖｔｈ６を上回る。したがって、タイミングＴ´９において、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオンする。したがって、タイミングＴ´９以降に、電流Ｉ２が停止し、電流Ｉ１が流れる。
【００６７】
また、第２昇圧モードでは、タイミングＴｓ１から第３オフセット時間Δｔ８（第１昇圧モードで算出した値）が経過したタイミングＴ´８において、制御装置２８が第１信号Ｓ１を第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化させる。タイミングＴ´８から僅かに遅延したタイミングＴｓ２において電位Ｖｇ１が下降し始め、タイミングＴ´９において電位Ｖｇ１が第５閾値Ｖｔｈ５を下回る。したがって、タイミングＴ´９において、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオフする。
【００６８】
第３オフセット時間Δｔ８は、第１昇圧モードで第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオフしてから電流Ｉ２が停止するまでの時間である。第２昇圧モードでは、タイミングＴｓ１から第３オフセット時間Δｔ８だけ第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオフするタイミングを遅らせる。このため、第２昇圧モードでは、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオフするタイミングが、電流Ｉ２が停止するタイミングＴ´９と略一致する。すなわち、電流Ｉ２が停止する直前まで、第１メイン素子２０と第１センス素子２１に電流Ｉ２を流して、第１メインダイオード２４ａへの電流集中を抑制することができる。したがって、第１メインダイオード２４ａに負荷が軽減される。
【００６９】
上記のように、コンバータ１０は、第１昇圧モードにおいて、高電位入力配線１２の電位Ｖｘの上昇に伴って第１センス抵抗４０の両端間の電位差が拡大するタイミングＴ４を、電流Ｉ２が流れ始めるタイミングとして検出する。そして、検出したタイミングＴ４から、第１メインダイオード２４ａに電流Ｉ２が集中して流れている時間（第１オフセット時間Δｔ２）を算出する。そして、第２昇圧モードでは、第１オフセット時間Δｔ２に基づいて補正した第１補正デッドタイムΔｔ３を用いて第１メイン素子２０と第１センス素子２１を制御する。このため、第１メインダイオード２４ａに電流Ｉ２が集中して流れている時間を最小化することができる。
【００７０】
また、コンバータ１０は、第１昇圧モードにおいて、高電位入力配線１２の電位Ｖｘの低下に伴って第１センス抵抗４０の両端間の電位差が拡大するタイミングＴ９を、電流Ｉ２が停止するタイミングとして検出する。そして、検出したタイミングＴ９から、第１メインダイオード２４ａに電流Ｉ２が集中して流れている時間（第３オフセット時間Δｔ８）を算出する。そして、第２昇圧モードでは、第３オフセット時間Δｔ８だけ第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオンするタイミングを遅らせる。このため、第１メインダイオード２４ａに電流Ｉ２が集中して流れている時間を最小化することができる。
【００７１】
上記のように、本実施例のコンバータ１０によれば、第１メイン素子２０と第２メイン素子２２を同時にオンさせないという規則の中で、第１メイン素子２０がオンする期間を長くすることができる。これによって、第１メインダイオード２４ａで生じる損失を低減することができる。
【００７２】
また、本実施例のコンバータ１０では、昇圧動作時に、デッドタイムを補正するためのタイミングを示す信号Ｄ１が、共通の第３信号配線４６によって送信される。このため、信号の遅延時間のばらつきによるデッドタイムの補正精度の低下が生じ難い。すなわち、デッドタイムを補正するために複数の信号を制御装置２８へ送信すると、フォトカプラで生じる信号遅延が信号毎に異なるので、デッドタイムを正確に補正することができない。これに対し、本実施形態では、デッドタイムを補正するための単一の信号Ｄ１が用いられるので、精度良くデッドタイムを補正することができる。
【００７３】
また、本実施形態のコンバータ１０では、信号Ｆｘ１をＬＯＷからＨＩＧＨに変化させるタイミングとして、第１センス抵抗４０の両端間の電位差Ｖｒｓ１が第１閾値を下回るタイミングを採用している。ここで、例えば、電位差Ｖｒｓ１に代えて、図４に示すように、コンパレータ２７０によって、第１メイン素子２０のドレイン端子Ｍｄ１とソース端子Ｍｓ１との間の電位の大小関係（すなわち、高電位出力配線１４と高電位入力配線１２の電位の大小関係）が反転するタイミングを信号Ｆｘ１の制御に用いるタイミングとして採用する構成が考えられる。このような構成では、コンパレータ２７０の入力端子に、昇圧された直流電源５２の電位（約１０００Ｖ）が直接印加される。したがって、コンパレータ２７０の入力端子に印加される高電圧を第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２を用いて低電圧に変換する必要がある。
【００７４】
例えば、第１抵抗Ｒ１＝１０ＭΩ、第２抵抗Ｒ２＝２５ｋΩとした場合、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２における消費電流は、１０００Ｖ／１００２５ｋΩ≒０．１ｍＡと抑制することができる。しかしながら、例えばコンパレータ２７０の入力容量を１ｎＦとすると、ＲＣ回路の時定数が１ｎＦ×１０ＭΩ＝１０ｍｓｅｃとなり、コンパレータ２７０の立ち上がりに時間を要するため、正確なオフセット時間を示す信号を生成することが難しい。また例えば、第１抵抗Ｒ１＝１０Ω、第２抵抗Ｒ２＝０．０２５Ωとすると、ＲＣ回路の時定数は、１ｎＦ×１０Ω＝１０ｎｓｅｃとなり、正確なオフセット時間を示す信号を生成することが可能となるが、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２における消費電流が、１０００Ｖ／１０．０２５Ω≒１００Ａと大きくなるという問題が生じる。しかしながら、上述したように、本実施形態のコンバータ１０では、第１シュミットトリガインバータ６０の入力端子に印加される電位が、第１センス抵抗４０の両端間の電位差Ｖｒｓ１となる。また、第１バッファ６２の入力端子に印加される電位が、第１メイン素子２０のゲート端子Ｍｇ１の電位となる。このように、コンバータ１０では、論理回路に入力される電位が比較的に小さい。このため、上記のように、第１シュミットトリガインバータ６０及び第１バッファ６２に印加される電圧を抵抗により分圧する必要がない。このため、コンバータ１０では、簡易な構成としながら、正確にデッドタイムを補正することができる。
【００７５】
続いて、コンバータ１０の降圧動作について説明する。降圧動作では、高電位出力配線１４の電圧が降圧され、降圧された電圧が直流電源５２に出力される。降圧動作では、リアクトル５０に逆方向（高電位入力配線１２から直流電源５２に向かう方向）に電流が流れる。コンバータ１０が降圧動作を実行する場合、制御装置２８は、第１降圧モードと、第１降圧モードの後に実施される第２降圧モードとを実施する。第１降圧モードは、予め設定されたデッドタイムから補正後のデッドタイムを算出するモードであり、第２降圧モードは、算出した補正後のデッドタイムに一致するように第２メイン素子２２を制御するモードである。なお、降圧動作では、信号Ｆｄ１は制御装置２８が行う制御に用いられない。したがって、降圧動作に関する以下の説明では、信号Ｆｄ１と信号Ｆｄ１を生成する回路（すなわち、第１シュミットトリガインバータ６０、第１バッファ６２、第１ＸＯＲ回路６８及び第１ＡＮＤ回路７２）についての説明を省略する。
【００７６】
まず、第１降圧モードについて説明する。図５は、第１降圧モードにおける各値の変化示す図である。参照符号Ｖｒｓ２は、第２センス抵抗４１の両端間の電位差を示している。電位差Ｖｒｓ２は、低電位配線１６を基準とし、ソース端子Ｓｓ２側をプラスとして示している。参照符号Ｄ２は、第２ＡＮＤ回路７４から出力された信号Ｆｄ２が第４フォトカプラ５９を通過した後の信号の値を示している。
【００７７】
図５のタイミングＴ２１においては、制御装置２８が、第１信号Ｓ１として第１オン電位Ｖｏｎ１を送信し、第２信号Ｓ２として第２オフ電位Ｖｏｆｆ２を送信している。このため、第１メイン素子２０及び第１センス素子２１はオンしており、第２メイン素子２２及び第２センス素子２３はオフしている。したがって、コンバータ１０には、図１において矢印で示す電流Ｉ３が流れている。この状態においては、第２シュミットトリガインバータ６４は信号Ｆｘ２をＬＯＷに維持している。また、第２メイン素子２２のゲート端子Ｍｇ２の電位Ｖｇ２が第６閾値Ｖｔｈ６よりも低いため、第２バッファ６６は信号Ｆｇ２をＬＯＷに維持している。このため、信号Ｆｔ２、Ｆｄ２が共にＬＯＷに維持されている。
【００７８】
その後、タイミングＴ２２において、制御装置２８が第１信号Ｓ１を第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化させる。第１信号Ｓ１は第１フォトカプラ５４を介して第１駆動回路３４に送信される。このため、タイミングＴ２２から僅かに遅延したタイミングＴ２３において、電位Ｖｇ１が下降し始める。その後、タイミングＴ２４において、電位Ｖｇ１が第５閾値Ｖｔｈ５を下回り、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオフする。すると、リアクトル５０に電流Ｉ３が流れる方向に起電力が生じ、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低下し、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低電位配線１６の電位よりも低くなる。すると、第２メインダイオード２６ａが導通する。このため、図１の矢印に示す電流Ｉ４が流れる。このとき、第２センス抵抗４１の第２センス素子２３側の端子の電位が、第２センス抵抗４１の低電位配線１６側の端子の電位に対して低下する。したがって、第２センス抵抗４１の両端間の電位差Ｖｒｓ２が瞬間的に低下する。すると、タイミングＴ２４において、電位差Ｖｒｓ２が、第２シュミットトリガインバータ６４が記憶する負の第３閾値Ｖｔｈ３を下回る。このため、タイミングＴ２４において、第２シュミットトリガインバータ６４が、信号Ｆｘ２をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。第２バッファ６６は、信号Ｆｇ２をＬＯＷに維持しているため、信号Ｆｘ２と信号Ｆｇ２の排他的論理和を出力する第２ＸＯＲ回路７０は、信号Ｆｔ２をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。また、信号Ｆｘ２と信号Ｆｔ２の論理積を出力する第２ＡＮＤ回路７４は、信号Ｆｄ２をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。第２センスダイオード２６ｂには第２センス抵抗４１が直列に接続されている。したがって、タイミングＴ２４以降は、電流Ｉ４は第２センスダイオード２６ｂにはほとんど流れない。電流Ｉ４は、主に第２メインダイオード２６ａに流れる。このため、第２センス抵抗４１の両端間の電位差Ｖｒｓ２は、略ゼロとなる。
【００７９】
第１降圧モードでは、第１オフ電位Ｖｏｆｆ１の出力を開始したタイミングＴ２２から第２デッドタイムΔｔ４が経過したタイミングＴ２５において、制御装置２８が第２信号Ｓ２を第２オフ電位Ｖｏｆｆ２から第２オン電位Ｖｏｎ２に変化させる。第２信号Ｓ２は第２フォトカプラ５６を介して第２駆動回路３６に送信される。このため、タイミングＴ２５から僅かに遅延したタイミングＴ２６において、電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオンする。これにより、電流Ｉ４が、第２メイン素子２２、第２センス素子２３、第２メインダイオード２６ａ及び第２センスダイオード２６ｂに分岐して流れる。タイミングＴ２６以降では、第２センス素子２３にも電流が流れるため、第２センス抵抗４１の両端間に僅かに電位差Ｖｓ２（負の電位差）が生じる。しかしながら、第２シュミットトリガインバータ６４が記憶する第３閾値Ｖｔｈ３は、電位差Ｖｓ２よりも小さい値に設定されている。このため、第２シュミットトリガインバータ６４は、出力する信号Ｆｘ２を直前に出力したＨＩＧＨに保持する。また、タイミングＴ２６では、電位Ｖｇ２が、第２バッファ６６が記憶する第６閾値Ｖｔｈ６よりも高くなる。このため、タイミングＴ２６において、第２バッファ６６は、信号Ｆｇ２をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。すると、第２シュミットトリガインバータ６４が出力する信号Ｆｘ２はＨＩＧＨを維持しているので、第２ＸＯＲ回路７０は、信号Ｆｔ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。また、第２ＡＮＤ回路７４は、信号Ｆｄ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。
【００８０】
上述したように、信号Ｄ２は、信号Ｆｄ２を遅延した信号であり、信号Ｆｄ２と同じ波形を有する。制御装置２８は、信号Ｄ２から、タイミングＴ２４とタイミングＴ２６の間の時間（以下、第２オフセット時間Δｔ５という）を算出する。そして、制御装置２８が、第２デッドタイムΔｔ４から第２オフセット時間Δｔ５を減算して、第２補正デッドタイムΔｔ６を算出する。
【００８１】
第１降圧モードでは、第１オフ電位Ｖｏｆｆ１の出力を開始したタイミングＴ２２から所定の期間Δｔ１２が経過したタイミングＴｓ３において、制御装置２８が第２信号Ｓ２を第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化させる。第２信号Ｓ２は、第２フォトカプラ５６を介して第２駆動回路３６に送信される。このため、タイミングＴｓ３から僅かに遅延したタイミングＴ２７において、電位Ｖｇ２が下降し始める。その後のタイミングＴ２８で、電位Ｖｇ２が第６閾値Ｖｔｈ６を下回り、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオフする。このため、タイミングＴ２８において、第２バッファ６６は、信号Ｆｇ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。すると、第２シュミットトリガインバータ６４が出力する信号Ｆｘ２はＨＩＧＨを維持しているので、第２ＸＯＲ回路７０は、信号Ｆｔ２をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。したがって、第２ＡＮＤ回路７４は、信号Ｆｄ２をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。タイミングＴ２８以降は、第２メイン素子２２と第２センス素子２３に電流Ｉ４が流れず、第２メインダイオード２６ａに電流Ｉ４が流れる。
【００８２】
第１降圧モードでは、第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始したタイミングＴｓ３から第４デッドタイムΔｔ９が経過したタイミングＴｓ４において、制御装置２８が第１信号Ｓ１を第１オフ電位Ｖｏｆｆ１から第１オン電位Ｖｏｎ１に変化させる。タイミングＴｓ４から僅かに遅延したタイミングＴ２９において、電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第５閾値Ｖｔｈ５を上回る。このため、タイミングＴ２９において、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオンする。これにより、図１に示す電流Ｉ３が流れる。また、タイミングＴ２９では、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが上昇する。すると、第２センス抵抗４１の第２センス素子２３側の端子の電位が、第２センス抵抗４１の低電位配線１６側の端子の電位に対して上昇する。このため、第２センス抵抗４１の両端間の電位差Ｖｒｓ２が瞬間的に上昇する。すると、タイミングＴ２９において、電位差Ｖｒｓ２が、第２シュミットトリガインバータ６４が記憶する正の第４閾値Ｖｔｈ４を上回る。このため、タイミングＴ２９において、第２シュミットトリガインバータ６４が、信号Ｆｘ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。すると、第２バッファ６６が出力する信号Ｆｇ２はＬＯＷを維持しているので、第２ＸＯＲ回路７０は、信号Ｆｔ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。したがって、第２ＡＮＤ回路７４は、信号Ｆｄ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。
【００８３】
上述したように、信号Ｄ２は、信号Ｆｄ２を遅延した信号であり、信号Ｆｄ２と同じ波形を有する。制御装置２８は、信号Ｄ２から、タイミングＴ２８とタイミングＴ２９の間の時間（以下、第４オフセット時間Δｔ１０という）を算出する。
【００８４】
次に、第２降圧モードについて説明する。なお、第２降圧モードでは、第２シュミットトリガインバータ６４、第２バッファ６６、第２ＸＯＲ回路７０、第２ＡＮＤ回路７４は実質的に機能しないので、これらの動作説明を省略する。図６は、第２降圧モードにおける各値の変化示す図である。図６のタイミングＴ´２１は、図５のタイミングＴ２１と同様である。タイミングＴ´２２において、信号Ｓ１が第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化すると、それから僅かに遅延したタイミングＴ´２３において電位Ｖｇ１が低下し始める。タイミングＴ´２４において、電位Ｖｇ１が第５閾値Ｖｔｈ５を下回り、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオフする。したがって、タイミングＴ´２４以降に高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低下し、電流Ｉ４が流れる。
【００８５】
また、第２降圧モードでは、制御装置２８は、第１オフ電位Ｖｏｆｆ１を出力したタイミングＴ´２２から第２補正デッドタイムΔｔ６（第１降圧モードで算出した値）が経過したタイミングＴ´２３において、第２信号Ｓ２を第２オフ電位Ｖｏｆｆ２から第２オン電位Ｖｏｎ２に変化させる。したがって、タイミングＴ´２３から僅かに遅延したタイミングＴ´２４において、電位Ｖｇ２が上昇して第６閾値Ｖｔｈ６を上回り、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオンする。
【００８６】
第２補正デッドタイムΔｔ６は、第２デッドタイムΔｔ４（第１降圧モードのデッドタイム）から第２オフセット時間Δｔ５（第１降圧モードで電流Ｉ４が流れ始めてから第２メイン素子２２がオンするまでの時間）を減算した値である。したがって、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオンするタイミングは、電流Ｉ４が流れ始めるタイミングＴ´２４と略一致する。したがって、電流Ｉ４が流れ始めるのと略同時に、電流Ｉ４は、第２メインダイオード２６ａ、第２メイン素子２２及び第２センス素子２３に分岐して流れる。電流Ｉ４が第２メインダイオード２６ａのみに集中する時間がほとんどないので、第２メインダイオード２６ａに対する負荷が軽減される。
【００８７】
第２降圧モードでは、第１降圧モードと同様に、制御装置２８は、タイミングＴｓ３から第４デッドタイムΔｔ９が経過したタイミングＴｓ４において、第１信号Ｓ１を第１オフ電位Ｖｏｆｆ１から第１オン電位Ｖｏｎ１に変化させる。すると、タイミングＴｓ４から僅かに遅延したタイミングＴ´３０において、電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第５閾値Ｖｔｈ５を上回る。したがって、タイミングＴ´３０において、第１メイン素子２０と第１センス素子２１がオンする。したがって、タイミングＴ´３０以降に、電流Ｉ４が停止し、電流Ｉ３が流れる。
【００８８】
また、第２降圧モードでは、タイミングＴｓ３から第４オフセット時間Δｔ１０（第１降圧モードで算出した値）が経過したタイミングＴ´２９において、制御装置２８が第２信号Ｓ２を第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化させる。タイミングＴ´２９から僅かに遅延したタイミングＴｓ４において電位Ｖｇ２が下降し始め、タイミングＴ´３０において電位Ｖｇ２が第６閾値Ｖｔｈ６を下回る。したがって、タイミングＴ´３０において、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオフする。
【００８９】
第４オフセット時間Δｔ１０は、第１降圧モードで第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオフしてから電流Ｉ４が停止するまでの時間である。第２降圧モードでは、タイミングＴｓ３から第４オフセット時間Δｔ１０だけ第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオフするタイミングを遅らせる。このため、第２降圧モードでは、第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオフするタイミングが、電流Ｉ４が停止するタイミングＴ´３０と略一致する。すなわち、電流Ｉ４が停止する直前まで、第２メイン素子２２と第２センス素子２３に電流Ｉ４を流して、第２メインダイオード２６ａへの電流集中を抑制することができる。したがって、第２メインダイオード２６ａに負荷が軽減される。
【００９０】
上記のように、コンバータ１０は、第１降圧モードにおいて、高電位入力配線１２の電位Ｖｘの低下に伴って第２センス抵抗４１の両端間の電位差が拡大するタイミングＴ２４を、電流Ｉ４が流れ始めるタイミングとして検出する。そして、検出したタイミングＴ２４から、第２メインダイオード２６ａに電流Ｉ４が集中して流れている時間（第２オフセット時間Δｔ５）を算出する。そして、第２降圧モードでは、第２オフセット時間Δｔ５に基づいて補正した第２補正デッドタイムΔｔ６を用いて第２メイン素子２２と第２センス素子２３を制御する。このため、第２メインダイオード２６ａに電流Ｉ４が集中して流れている時間を最小化することができる。
【００９１】
また、コンバータ１０は、第１降圧モードにおいて、高電位入力配線１２の電位Ｖｘの上昇に伴って第２センス抵抗４１の両端間の電位差が拡大するタイミングＴ２９を、電流Ｉ４が停止するタイミングとして検出する。そして、検出したタイミングＴ２９から、第２メインダイオード２６ａに電流Ｉ４が集中して流れている時間（第４オフセット時間Δｔ１０）を算出する。そして、第２降圧モードでは、第４オフセット時間Δｔ１０だけ第２メイン素子２２と第２センス素子２３がオンするタイミングを遅らせる。このため、第２メインダイオード２６ａに電流Ｉ４が集中して流れている時間を最小化することができる。
【００９２】
上記のように、本実施例のコンバータ１０によれば、第１メイン素子２０と第２メイン素子２２を同時にオンさせないという規則の中で、第２メイン素子２２がオンする期間を長くすることができる。これによって、第２メインダイオード２６ａで生じる損失を低減することができる。
【００９３】
また、本実施例のコンバータ１０では、降圧動作時に、デッドタイムを補正するためのタイミングを示す信号Ｄ２が、共通の第４信号配線４７によって送信される。このため、信号の遅延時間のばらつきによるデッドタイムの補正精度の低下が生じ難い。すなわち、デッドタイムを補正するために複数の信号を制御装置２８へ送信すると、フォトカプラで生じる信号遅延が信号毎に異なるので、デッドタイムを正確に補正することができない。これに対し、本実施形態では、デッドタイムを補正するための単一の信号Ｄ２が用いられるので、精度良くデッドタイムを補正することができる。
【００９４】
続いて、コンバータ１０のゼロクロス動作について説明する。ゼロクロス動作では、高電位出力配線１４の電圧と直流電源５２の電圧が略等しい状態における動作である。ゼロクロス動作では、信号Ｓ１、Ｓ２が変化する周期中において、リアクトル５０に流れる電流が順方向と逆方向の間で変化する。制御装置２８は、電流センサ５３で検出される電流値からゼロクロス動作であることを検出すると、デッドタイムの補正を行わない。すなわち、制御装置２８は、ゼロクロス動作において、第１補正デッドタイムΔｔ３、第３オフセット時間Δｔ８、第２補正デッドタイムΔｔ６、及び、第４オフセット時間Δｔ１０によるデッドタイムの補正をしない。ゼロクロス動作においては、電流の向きが複雑に変化するので、デッドタイムの補正を行わない。また、ゼロクロス動作においては、回路に流れる電流の絶対値が小さいので、デッドタイムの補正を行わなくても、第１メインダイオード２４ａ及び第２メインダイオード２６ａで生じる損失は小さい。
【００９５】
（対応関係）
ドレイン端子Ｍｄ１、ソース端子Ｍｓ１、ゲート端子Ｍｇ１が、それぞれ「第１メイン高電位端子」、「第１メイン低電位端子」、「第１メインゲート端子」の一例である。ドレイン端子Ｓｄ１、ソース端子Ｓｓ１、ゲート端子Ｓｇ１が、それぞれ「第１センス高電位端子」、「第１センス低電位端子」、「第１センスゲート端子」の一例である。ドレイン端子Ｍｄ２、ソース端子Ｍｓ２、ゲート端子Ｍｇ２が、それぞれ「第２メイン高電位端子」、「第２メイン低電位端子」、「第２メインゲート端子」の一例である。ドレイン端子Ｓｄ２、ソース端子Ｓｓ２、ゲート端子Ｓｇ２が、それぞれ「第２センス高電位端子」、「第２センス低電位端子」、「第２センスゲート端子」の一例である。第１メインダイオード２４ａ、第２メインダイオード２６ａが、それぞれ「第１ダイオード」、「第２ダイオード」の一例である。第１フォトカプラ５４、第２フォトカプラ５６、第３フォトカプラ５８、第４フォトカプラ５９が、それぞれ「第１絶縁素子」、「第２絶縁素子」、「第３絶縁素子」、「第４絶縁素子」の一例である。第１バッファ６２、第２バッファ６６、第１シュミットトリガインバータ６０、第２シュミットトリガインバータ６４が、それぞれ「第１センサ」、「第２センサ」、「第３センサ」、「第４センサ」の一例である。第５閾値Ｖｔｈ５、第６閾値Ｖｔｈ６が、それぞれ「第１基準値」、「第２基準値」の一例である。図２のタイミングＴ６及び図３のタイミングＴ´４が、「第１タイミング」の一例である。図５のタイミングＴ２６及び図６のタイミングＴ´２４が、「第２タイミング」の一例である。図２のタイミングＴ４及び図３のタイミングＴ´４が、「第３タイミング」の一例である。図５のタイミングＴ２４及び図６のタイミングＴ´２４が、「第４タイミング」の一例である。
【００９６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００９７】
１０：昇降圧コンバータ、１２：高電位入力配線、１４：高電位出力配線、１６：低電位配線、２０：第１メインスイッチング素子、２１：第１センススイッチング素子、２２：第２メインスイッチング素子、２３：第２センススイッチング素子、２４ａ：第１メインダイオード、２４ｂ：第１センスダイオード、２６ａ：第２メインダイオード、２６ｂ：第２センスダイオード、２８：制御装置、３０：第１信号配線、３２：第２信号配線、３４：第１駆動回路、３６：第２駆動回路、４０：第１センス抵抗、４１：第２センス抵抗、４６：第３信号配線、４７：第４信号配線、５０：リアクトル、５２：直流電源、５３：電流センサ、５４：第１フォトカプラ、５６：第２フォトカプラ、５８：第３フォトカプラ、５９：第４フォトカプラ、６０：第１シュミットトリガインバータ、６２：第１バッファ、６４：第２シュミットトリガインバータ、６６：第２バッファ、６８：第１ＸＯＲ回路、７０：第２ＸＯＲ回路、７２：第１ＡＮＤ回路、７４：第２ＡＮＤ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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