(57)【要約】      （修正有）【課題】ブーストコンバーターおよびバックコンバーターとして動作可能なＤＣ−ＤＣコンバーターを提供する【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバーターは、インダクターＬ１と、ダイオードＤ４と、ダイオードＤ２と、２つのコンデンサーＣ１及びＣ２と、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴである第３のスイッチＳ３及び第１のスイッチＳ１とからなる。第１スイッチＳ１が導通しているときダイオードＤ２は導通せず、ＤＣ−ＤＣコンバーターはブーストコンバーターとして動作する。第１スイッチＳ１が導通していないときダイオードＤ２は導通し、ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することが可能となる。【選択図】図１ｃ
2014183730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブーストコンバーターと、該ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することを可能にする構成要素とを備えるＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターであって、
前記ブーストコンバーターの第１の入力が該ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第１の入力に接続され、
前記ブーストコンバーターの第２の入力が該ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第２の入力に接続され、
前記ブーストコンバーターの第１の出力がＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第１の出力に接続されている、
ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターにおいて、
該ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することを可能にする前記構成要素は第１のスイッチ及び第２のスイッチであり、
前記第１のスイッチの第１の端子が前記ブーストコンバーターの前記第２の出力に接続され、
前記第１のスイッチの第２の端子が、前記第２のスイッチの第１の端子と、該ブースト及びバックコンバーターの前記第２の出力とに接続され、
前記第２のスイッチの前記第２の端子は前記ブーストコンバーターの前記第１の入力に接続されている、
ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
【請求項２】
前記第２のスイッチは第１のダイオードであり、
前記第２のスイッチの前記第１の端子は前記第１のダイオードのアノードであり、
前記第２のスイッチの前記第２の端子は前記第１のダイオードのカソードである
ことを特徴とする、請求項１に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
【請求項３】
前記ブーストコンバーターの前記第１の出力と前記第１のスイッチの前記第２の端子との間に接続されるコンデンサー
を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
【請求項４】
前記ブーストコンバーターの前記第１の出力と前記第１のスイッチの前記第１の端子との間に接続されるコンデンサー
を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
【請求項５】
前記ブーストコンバーターは、インダクターと、第３のスイッチと、第４のスイッチとからなることを特徴とし、
前記インダクターの第１の端子が前記ブーストコンバーターの前記第１の入力に接続され、
前記インダクターの第２の端子が、前記ブーストコンバーターの前記第４のスイッチの第１の端子と、前記第３のスイッチの第１の端子とに接続され、
前記第４のスイッチの前記第２の端子は前記ブーストコンバーターの前記第１の出力に接続され、
前記ブーストコンバーターの前記第３のスイッチの前記第２の端子は前記ブーストコンバーターの前記第２の出力に接続されている
ことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
【請求項６】
前記第１のスイッチは、前記ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターがブーストモードで動作し、前記第３のスイッチが導通しているとき、前記インダクター及び前記第３のスイッチによって構築される電流ループに含まれない
ことを特徴とする、請求項５に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
【請求項７】
前記第４のスイッチは第２のダイオードであり、
該第４のスイッチの前記第１の端子は前記第２のダイオードのアノードであり、
前記第２のスイッチの前記第２の端子は前記第２のダイオードのカソードである
ことを特徴とする、請求項５又は６に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
【請求項８】
並列に接続された少なくとも２つのブーストコンバーターを備えることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターを備えることを特徴とするインバーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的にはＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽エネルギーを電気エネルギーに直接変換する。太陽電池によって生成される電気エネルギーは、経時的に抽出し、電力の形態で用いることができる。太陽電池によって提供される直流電力は、ＤＣ−ＤＣコンバーター回路のような変換装置と、所望の出力電圧を維持するＤＣ／ＡＣインバーター回路とに提供される。
【０００３】
しかしながら、気候変動に従って、太陽電池の電流−電圧特性が変化する。そのような電流−電圧変動にかかわらず、ＤＣ−ＤＣコンバーターはその出力において安定した電圧を維持する。
ＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧は、太陽光電源によって提供される電圧よりも低い場合もあるし、この電圧に等しい場合もあるし、この電圧よりも高い場合もある。
ＤＣ−ＤＣの出力電圧が太陽光電源によって提供される電圧よりも高い場合、ＤＣ−ＤＣコンバーターはブーストコンバーターとして機能する。ＤＣ−ＤＣの出力電圧が太陽光電源によって提供される電圧よりも低い場合、ＤＣ−ＤＣコンバーターはバックコンバーターとして機能する。
【０００４】
ＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチを制御する１つ又は複数の信号のデューティサイクルを調整することによって、コンデンサー（複数の場合もある）又はインダクター（複数の場合もある）等の受動蓄電素子間のＤＣ−ＤＣコンバーターの入力から出力へのエネルギー伝達は、ＤＣ−ＤＣコンバーターの一定の出力電圧を維持するために管理される。
【０００５】
次に、ＤＣ／ＡＣコンバーターは、グリッド要件を満たすためにＤＣ−ＤＣコンバーターの出力における電圧を変換する。最新技術によるバックブーストコンバーターは様々な形で用いることができる。すなわち、デューティサイクルが、例えば整流正弦波形(rectified sinusoidal waveform)のような所望の電圧則に従うことができる場合、低周波数スイッチングインバーター段(stage)が正弦波形を生成する。次にスイッチング損失が低減され、全体のコンバーター効率が増大する。
【０００６】
既知のバック−ブーストコンバーターは、特許文献１に開示されているような４スイッチバック−ブースト（ＦＳＢＢ：Four Switch Buck Boost）コンバーターである。バックモード、ブーストモード、及びバック−ブーストモードが可能である。このコンバーターは４つのスイッチを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５７３４２５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、最新技術よりも安価な構成要素を用いるために、ブースト機能を実行する構成要素を並列にすること、及びブースト機能を実行する少なくとも１つの構成要素において熱損失が生じることを回避することを可能にする、バック−ブーストコンバーターの新たな構造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】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明は、ブーストコンバーターと、ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することを可能にする構成要素とを備えるＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターであって、
ブーストコンバーターの第１の入力がＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第１の入力に接続され、ブーストコンバーターの第２の入力がＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第２の入力に接続され、ブーストコンバーターの第１の出力がＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第１の出力に接続されている、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターにおいて、
ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することを可能にする構成要素は第１のスイッチ及び第２のスイッチであり、第１のスイッチの第１の端子がブーストコンバーターの第２の出力に接続され、第１のスイッチの第２の端子が、第２のスイッチの第１の端子と、ブースト及びバックコンバーターの第２の出力とに接続され、第２のスイッチの第２の端子はブーストコンバーターの第１の入力に接続されている、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターに関する。
【００１０】
このため、最新技術よりも安価な構成要素を用いるために、ブースト機能を実行する構成要素を並列にすること、及びブースト機能を実行する少なくとも１つの構成要素において熱損失が生じることを回避することが可能である。
【００１１】
特定の特徴によれば、第２のスイッチは第１のダイオードであり、第２のスイッチの第１の端子は第１のダイオードのアノードであり、第２のスイッチの第２の端子は第１のダイオードのカソードである。
【００１２】
特定の特徴によれば、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターはブーストコンバーターの第１の出力と第１のスイッチの第２の端子との間に接続されるコンデンサーを更に備える。
【００１３】
特定の特徴によれば、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターは、
ブーストコンバーターの第１の出力と第１のスイッチの第１の端子との間に接続されるコンデンサーを備える。
【００１４】
特定の特徴によれば、ブーストコンバーターは、インダクターと、第３のスイッチと、第４のスイッチとからなり、インダクターの第１の端子がブーストコンバーターの第１の入力に接続され、インダクターの第２の端子が、ブーストコンバーターの第４のスイッチの第１の端子と、第３のスイッチの第１の端子とに接続され、第４のスイッチの第２の端子はブーストコンバーターの第１の出力に接続され、ブーストコンバーターの第３のスイッチの第２の端子はブーストコンバーターの第２の出力に接続される。
【００１５】
特定の特徴によれば、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターがブーストモードで動作し、第３のスイッチが導通しているとき、第２のスイッチはインダクター及び第３のスイッチによって構築される電流ループに含まれない。
【００１６】
このため、本発明は第１のスイッチにおいて熱損失が生じることを回避する。
【００１７】
特定の特徴によれば、第４のスイッチは第２のダイオードであり、第４のスイッチの第１の端子は第２のダイオードのアノードであり、第２のスイッチの第２の端子は第２のダイオードのカソードである。
【００１８】
特定の特徴によれば、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターは、並列に接続された少なくとも２つのブーストコンバーターを備える。
【００１９】
本発明は、本発明によるＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターを備えるインバーターにも関する。
【００２０】
このため、本発明は、最新技術よりも安価な構成要素を用いるために、ブースト機能を実行する構成要素を並列にすることを可能にする。
【００２１】
本発明の特徴は、一例の実施形態の以下の説明を読むことによってより明らかになるであろう。この説明は、添付図面に関して作成されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】本発明によるバック変換を実行するために構成要素が加えられたブーストＤＣ−ＤＣコンバーターの第１の例を示す図である。
【図１ｂ】本発明によるバック変換を実行するために構成要素が加えられた、並列にされたブーストＤＣ−ＤＣコンバーターの例を示す図である。
【図１ｃ】本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの第１の特定の実現形態を示す図である。
【図１ｄ】本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの第２の特定の実現形態を示す図である。
【図２】本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを備える装置の例を表す図である。
【図３ａ】本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを制御するのに用いられるコマンド信号の第１の例を表す図である。
【図３ｂ】本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを制御するのに用いられるコマンド信号の第２の例を表す図である。
【図４】ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチを制御する信号のデューティサイクルに従う、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧を入力電圧で除算したもの（the output voltage over the input voltage）の伝達関数を表す図である。
【図５】０．５よりも低いデューティサイクルを有するバックコンバーターとしてブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターが機能するときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのインダクターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表す図である。
【図６】０．５に等しいデューティサイクルを有するブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧にブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの入力電圧が等しいときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのインダクターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表す図である。
【図７】０．５よりも高いデューティサイクルを有するバックコンバーターとしてブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターが機能するときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１ａは、本発明によるバック変換を実行するために構成要素が加えられたブーストＤＣ−ＤＣコンバーターの第１の例である。
【００２４】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは、ブーストＤＣ−ＤＣコンバーターと、１つのスイッチ、すなわち特定の実現形態ではダイオードＤ２である第２のスイッチと、２つのコンデンサーＣ１及びＣ２と、１つのスイッチＳ１とからなる。
【００２５】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは２つの入力端子１０ａ及び１１ａを有する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーターは太陽光電池モジュールに接続される。本発明はまた、任意のＤＣ電源において適用可能である。
【００２６】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは２つの出力端子１２ａ及び１３ａを有する。
【００２７】
例えば、入力端子１０ａはＤＣ電源の正極に接続され、入力端子１１ａはＤＣ電源の負極に接続される。
【００２８】
コンデンサーＣ１は入力端子１０ａ及び１１ａと並列に接続される。
【００２９】
ブーストコンバーター１６ａの第１の入力端子１は、入力端子１０ａと、ダイオードＤ２のカソードに接続される。
【００３０】
ブーストコンバーター１６ａの第２の入力端子２は、入力端子１１ａに接続される。
【００３１】
ブーストコンバーター１６ａの第１の出力端子３は、出力端子１２ａと、コンデンサーＣ２の第１の端子とに接続される。
【００３２】
ブーストコンバーター１６ａの第２の出力端子４は、スイッチＳ１の第１の端子に接続される。
【００３３】
コンデンサーＣ２の第２の端子は、出力端子１３ａと、スイッチＳ１の第２の端子と、ダイオードＤ２のアノードとに接続される。
【００３４】
スイッチＳ１及びダイオードＤ２は、ブーストコンバーター１６ａがバック機能を実行することを可能にする構成要素である。
【００３５】
図１ｂは、本発明によるバック変換を実行するために構成要素が加えられた、並列にされたブーストＤＣ−ＤＣコンバーターの例である。
【００３６】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは、２つのブーストＤＣ−ＤＣコンバーター１７ｂ及び１８ｂと、１つのスイッチ、すなわち特定の実現モードではダイオードＤ２である第２のスイッチと、２つのコンデンサーＣ１及びＣ２と、１つのスイッチＳ１とからなる。
【００３７】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは２つの入力端子１０ｂ及び１１ｂを有する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーターは太陽光電池モジュールに接続される。本発明はまた、任意のＤＣ電源において適用可能である。
【００３８】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは２つの出力端子１２ｂ及び１３ｂを有する。
【００３９】
例えば、入力端子１０ｂはＤＣ電源の正極に接続され、入力端子１１ｂはＤＣ電源の負極に接続される。
【００４０】
コンデンサーＣ１は、入力端子１０ｂ及び１１ｂと並列に接続される。
【００４１】
ブーストコンバーター１７ｂの第１の入力端子１は、入力端子１０ｂと、ダイオードＤ２のカソードに接続される。
【００４２】
ブーストコンバーター１７ｂの第２の入力端子２は、入力端子１１ｂに接続される。
【００４３】
ブーストコンバーター１７ｂの第１の出力端子３は、出力端子１２ｂと、コンデンサーＣ２の第１の端子とに接続される。
【００４４】
ブーストコンバーター１７ｂの第２の出力端子４は、スイッチＳ１の第１の端子に接続される。
【００４５】
コンデンサーＣ２の第２の端子は、出力端子１３ａ、スイッチＳ１の第２の端子と、ダイオードＤ２のアノードとに接続される。
【００４６】
ブーストコンバーター１８ｂの第１の入力端子１’は、入力端子１０ｂと、ダイオードＤ２のカソードとに接続される。
【００４７】
ブーストコンバーター１８ｂの第２の入力端子２’は、入力端子１１ｂに接続される。
【００４８】
ブーストコンバーター１８ｂの第１の出力端子３’は、出力端子１２ｂと、コンデンサーＣ２の第１の端子とに接続される。
【００４９】
ブーストコンバーター１７ｂの第２の出力端子４’は、スイッチＳ１の第１の端子に接続される。
【００５０】
スイッチＳ１及びダイオードＤ２は、ブーストコンバーター１７ｂ及び１８ｂがバック機能を実行することを可能にする構成要素である。
【００５１】
図１ｃは、本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの第１の特定の実現形態を示す図である。
【００５２】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは、
インダクターＬ１と、
特定の実現モードでは第４のスイッチＤ４であるダイオードＤ４である１つのスイッチと、
１つのスイッチ、すなわち特定の実現モードではダイオードＤ２である第２のスイッチと、
２つのコンデンサーＣ１及びＣ２と、
２つのスイッチ、すなわちＩＧＢＴスイッチ又はＭＯＳＦＥＴスイッチである第３のスイッチＳ３及び第１のスイッチＳ１とからなる。
【００５３】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは、２つの入力端子１０ｃ及び１１ｃを有する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーターは太陽光電池モジュールに接続される。本発明はまた、任意のＤＣ電源において適用可能である。
【００５４】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは、ＤＣ−ＡＣコンバーター１５ｃに接続される２つの出力端子１２ｃ及び１３ｃを有する。
【００５５】
例えば、入力端子１０ｃはＤＣ電源の正極に接続され、入力端子１１ｃはＤＣ電源の負極に接続される。
【００５６】
コンデンサーＣ１は、入力端子１０ｃ及び１１ｃと並列に接続される。
【００５７】
インダクターＬ１の第１の端子は入力端子１０ｃに接続され、インダクターＬ１の第２の端子は、スイッチＳ３の第１の端子と、ダイオードＤ４のアノードとに接続される。
【００５８】
スイッチＳ３の第２の端子は、入力端子１１ｃと、スイッチＳ１の第１の端子とに接続される。
【００５９】
ダイオードＤ４のカソードは、コンデンサーＣ２の第１の端子と、出力端子１２ｃとに接続される。
【００６０】
コンデンサーＣ２の第２の端子は、出力端子１３ｃと、スイッチＳ１の第２の端子と、ダイオードＤ２のアノードとに接続される。
【００６１】
ダイオードＤ２のカソードは、入力端子１０ｃに接続される。
【００６２】
インダクターＬ１、スイッチＳ３及びダイオードＤ４は、ＤＣ−ＤＣコンバーターのブースト機能を実行する構成要素である。
【００６３】
スイッチＳ１及びダイオードＤ２は、インダクターＬ１、スイッチＳ３及びダイオードＤ４がＤＣ−ＤＣコンバーターのバック機能を実行することを可能にする構成要素である。
【００６４】
本発明によれば、スイッチＳ１の第１の端子はスイッチＳ３の第２の端子に接続され、スイッチＳ１の第２の端子はダイオードＤ２のアノードに接続され、ダイオードＤ２のカソードはインダクターＬ１の第１の端子に接続される。
【００６５】
図１ｄは、本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの第２の特定の実現形態である。
【００６６】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは、
インダクターＬ１と、
特定の実現モードでは第４のスイッチであるダイオードＤ４である１つのスイッチと、
１つのスイッチ、すなわち特定の実現モードではダイオードＤ２である第２のスイッチと、
２つのコンデンサーＣ１及びＣ２と、
２つのスイッチ、すなわちＩＧＢＴスイッチ又はＭＯＳＦＥＴスイッチである第３のスイッチＳ３及び第１のスイッチＳ１’とからなる。
【００６７】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは、２つの入力端子１０ｄ及び１１ｄを有する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーターは太陽光電池モジュールに接続される。本発明はまた、任意のＤＣ電源において適用可能である。
【００６８】
ＤＣ−ＤＣコンバーターは、ＤＣ−ＡＣコンバーター１５ｄに接続される２つの出力端子１２ｄ及び１３ｄを有する。
【００６９】
例えば、入力端子１０ｄはＤＣ電源の正極に接続され、入力端子１１ｄはＤＣ電源の負極に接続される。
【００７０】
コンデンサーＣ１は、入力端子１０ｄ及び１１ｄと並列に接続される。
【００７１】
インダクターＬ１の第１の端子は、入力端子１０ｄに接続される。インダクターＬ１の第２の端子は、スイッチＳ３の第１の端子と、ダイオードＤ４のアノードとに接続される。
【００７２】
スイッチＳ３の第２の端子は、入力端子１１ｄと、スイッチＳ１’の第１の端子とに接続される。
【００７３】
ダイオードＤ４のカソードは、コンデンサーＣ２の第１の端子と、出力端子１２ｄとに接続される。
【００７４】
コンデンサーＣ２の第２の端子は、スイッチＳ３の第２の端子と、スイッチＳ１’の第１の端子とに接続される。
【００７５】
スイッチＳ１’の第２の端子は、ダイオードＤ２のアノードに接続される。
【００７６】
ダイオードＤ２のカソードは入力端子１０ｂに接続される。
【００７７】
インダクターＬ１、スイッチＳ３及びダイオードＤ４は、ＤＣ−ＤＣコンバーターのブースト機能を実行する構成要素である。
【００７８】
スイッチＳ１’及びダイオードＤ２は、ＤＣ−ＤＣコンバーターのバック機能を実行する構成要素である。
【００７９】
本発明によれば、スイッチＳ１’の第１の端子はスイッチＳ３の第２の端子に接続され、スイッチＳ１’の第２の端子はダイオードＤ２のアノードに接続され、ダイオードＤ２のカソードはインダクターＬ１の第１の端子に接続される。
【００８０】
図２は、本発明が実施されているブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを備える装置の例である。
【００８１】
装置２０は例えばインバーターであり、例えば、バス２０１によって互いに接続される構成要素とプログラムによって制御されるプロセッサ２００とに基づくアーキテクチャーを有する。ＤＣ−ＤＣコンバーター２０５の制御された出力電圧Ｖｏｕｔを提供し、デューティサイクルの値に応じてバック及びブーストコンバーターをバックモード又はブーストモードに入れるために、プログラムは、スイッチＳ３及びＳ１又はＳ１’の制御を可能にする。
【００８２】
ここで、一変形形態において、装置２０は、本明細書において以下で開示するようなプロセッサ２００によって実行される動作と同じ動作を実行する１つ又はいくつかの専用集積回路の形態で実装されることに留意しなくてはならない。
【００８３】
バス２０１は、プロセッサ２００を、読取り専用メモリＲＯＭ（：Read Only Memory）２０２と、ランダムアクセスメモリＲＡＭ（：Randam Access Memory）２０３と、アナログ／デジタルコンバーターＡＤＣ（：Analogue to Digital Cconverter）３０６と、図１ａ又は図１ｂ又は図１ｃ又は図１ｄに開示されるようなＤＣ−ＤＣコンバーターとに連結する。
【００８４】
読取り専用メモリＲＯＭ２０２はプログラム命令を含み、これらのプログラム命令は、装置２０の電源がオンにされるとランダムアクセスメモリＲＡＭ２０３に転送される。
【００８５】
アナログ／デジタルコンバーター２０６はＤＣ−ＤＣコンバーター２０５に接続され、出力電圧Ｖｏｕｔを表す電圧をバイナリ情報に変換する。
【００８６】
図３ａは、本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを制御するのに用いられるコマンド信号の第１の例である。
【００８７】
図３ａを参照して与えられる第１の例では、図１ｃのスイッチＳ３を制御するコマンド信号は、図１ｃのスイッチＳ１を制御するコマンド信号よりも小さいデューティサイクルを有する。
【００８８】
スイッチＳ３を制御するコマンド信号は、スイッチＳ１を制御するコマンド信号と同じ周期を有する。
【００８９】
Ｔ１ａで表される期間中、スイッチＳ３のコマンド信号は論理高レベルに対応する第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ３は導通している。スイッチＳ１のコマンド信号は第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ１は導通している。
【００９０】
Ｔ２ａで表される期間中、スイッチＳ３のコマンド信号は第１の所定の電圧よりも低い論理低レベルに対応する第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ３は導通していない。スイッチＳ１のコマンド信号は第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ１は導通している。
【００９１】
Ｔ３ａで表される期間中、スイッチＳ３のコマンド信号は第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ３は導通していない。スイッチＳ１のコマンド信号は第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ１は導通していない。
【００９２】
スイッチＳ１が導通していないときダイオードＤ２は導通しており、スイッチＳ１が導通しているときダイオードＤ２は導通していない。
【００９３】
以下の式が得られる。
【数１】
2014183730.tif 000003
式中、ＶＩは入力端子１０ａと１１ａとの間の電圧であり、ＶＯは出力端子１２ｃと１３ｃとの間の電圧であり、ｄｔｃ１はスイッチＳ３のコマンド信号のデューティサイクルであり、ｄｔｃ２はスイッチＳ１のコマンド信号のデューティサイクルである。図３ｂは、本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを制御するのに用いられるコマンド信号の第２の例である。
【００９４】
図３ｂを参照して与えられる第２の例では、図１ｃのスイッチＳ１を制御するコマンド信号は、図１ｃのスイッチＳ３を制御するコマンド信号よりも小さいデューティサイクルを有する。
【００９５】
スイッチＳ３を制御するコマンド信号は、スイッチＳ１を制御するコマンド信号と同じ周期を有する。
【００９６】
Ｔ１ｂで表される期間中、スイッチＳ３のコマンド信号は論理高レベルに対応する第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ３は導通している。スイッチＳ１のコマンド信号は第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ１は導通している。
【００９７】
Ｔ２ｂで表される期間中、スイッチＳ１のコマンド信号は第１の所定の電圧よりも低い論理低レベルに対応する第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ１は導通していない。スイッチＳ３のコマンド信号は第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ３は導通している。
【００９８】
Ｔ３ｂで表される期間中、スイッチＳ３のコマンド信号は第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ３は導通していない。スイッチＳ１のコマンド信号は第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ１は導通していない。
【００９９】
スイッチＳ３が導通していないときダイオードＤ４は導通しており、スイッチＳ３が導通しているときダイオードＤ４は導通していない。
【０１００】
以下の式が得られる。
【数２】
2014183730.tif 000004
式中、ＶＩは入力端子１０ａと１１ａとの間の電圧であり、ＶＯは出力端子１２ｃと１３ｃとの間の電圧であり、ｄｔｃ１はスイッチＳ３のコマンド信号のデューティサイクルであり、ｄｔｃ２はスイッチＳ１のコマンド信号のデューティサイクルである。
【０１０１】
例３ａ及び３ｂにおいて与えられた式から理解することができるように、ｄｔｃ１＝ｄｔｃ２＝ｄｔｃの場合、以下の式が成り立つ。
【数３】
2014183730.tif 000005
【０１０２】
ｄｔｃ＜０．５の場合、ＤＣ−ＤＣコンバーターはバックモードにあり、すなわち
【数４】
2014183730.tif 000006
であり、ｄｔｃ＞０．５の場合、ＤＣ−ＤＣコンバーターはブーストモードにあり、すなわち
【数５】
2014183730.tif 000007
である。
【０１０３】
図４は、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチを制御する信号のデューティサイクルに従う、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧を入力電圧で除算したものの伝達関数を表している。
【０１０４】
水平軸において、ｄｔｃの様々な値が示され、垂直軸は
【数６】
2014183730.tif 000008
を表す。
【０１０５】
図５は、０．５よりも低いデューティサイクルを有するバックコンバーターとしてブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターが機能するときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのインダクターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表している。
【０１０６】
例えば、デューティサイクルｄｔｃは０．４に等しく、図１ｃのスイッチＳ３及びＳ１のコマンド信号の周波数は２０ＫＨｚであり、入力電圧は１００Ｖに等しい。
【０１０７】
ＣｏｍはスイッチＳ３及びＳ１のコマンド信号を表し、ＶＬ１はＬ１の端子間の電圧を表し、ＩＬ１はＬ１によって提供される電流を表す。
【０１０８】
水平軸は時間を表す。図５から見てとることができるように、ＤＣ−ＤＣコンバーターの出力における電圧は６６Ｖに等しい。
【０１０９】
図６は、０．５に等しいデューティサイクルを有するブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧にブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの入力電圧が等しいときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのインダクターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表している。
【０１１０】
例えば、デューティサイクルｄｔｃは０．５に等しく、図１ｃのスイッチＳ３及びＳ１のコマンド信号の周波数は２０ＫＨｚであり、入力電圧は１００Ｖに等しい。
【０１１１】
ＣｏｍはスイッチＳ３及びＳ１のコマンド信号を表し、ＶＬ１はＬ１の端子間の電圧を表し、ＩＬ１はＬ１によって提供される電流を表す。
【０１１２】
水平軸は時間を表す。図６から見てとることができるように、ＤＣ−ＤＣコンバーターの出力における電圧は１００Ｖに等しい。
【０１１３】
図７は、０．５よりも高いデューティサイクルを有するバックコンバーターとしてブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターが機能するときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表している。
【０１１４】
例えば、デューティサイクルｄｔｃは０．６に等しく、図１ｃのスイッチＳ３及びＳ１のコマンド信号の周波数は２０ＫＨｚであり、入力電圧は１００Ｖに等しい。
【０１１５】
ＣｏｍはスイッチＳ３及びＳ１のコマンド信号を表し、ＶＬ１はＬ１の端子間の電圧を表し、ＩＬ１はＬ１によって提供される電流を表す。
【０１１６】
水平軸は時間を表す。図７から見てとることができるように、ＤＣ−ＤＣコンバーターの出力における電圧は１５０Ｖに等しい。
【０１１７】
ここで、スイッチＳ１は、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターがブーストモードで動作し、スイッチＳ３が導通しているとき、インダクターＬ１及びスイッチＳ３によって構築される電流ループに含まれないことに留意されたい。
【０１１８】
当然のことながら、本発明の範囲から逸脱することなく、上述した本発明の実施形態に対して多くの変更を行うことができる。
【図１ａ】
2014183730.tif 000009
【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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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【外国語明細書】
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