(57)【要約】【課題】電流のリンギングを抑制することができる昇降圧変換装置及び昇降圧変換装置の制御方法を提供する。【解決手段】昇降圧変換装置は、キャパシタ及び第１インダクタを共振させるべく高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスをオン／オフする制御部と、キャパシタの電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、キャパシタに流れる電流をバイパスするバイパス素子とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１インダクタと、該第１インダクタを介して直列に接続された高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスと、前記第１インダクタ及び前記低圧側スイッチングデバイスの接続点に一端を接続した第２インダクタと、前記低圧側スイッチングデバイスに並列に接続したキャパシタとを備える昇降圧変換装置であって、
前記キャパシタ及び前記第１インダクタを共振させるべく前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスをオン／オフする制御部と、
前記キャパシタの電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、該キャパシタに流れる電流をバイパスするバイパス素子と
を備える昇降圧変換装置。
【請求項２】
前記バイパス素子は、前記キャパシタに並列に接続されたダイオードである請求項１に記載の昇降圧変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、降圧変換時に、
前記高圧側スイッチングデバイスをオンにし、前記低圧側スイッチングデバイスをオフにして前記第１インダクタ及び前記キャパシタによる共振電流を流す降圧第１モードで動作させ、
該降圧第１モードの後に前記高圧側スイッチングデバイスをオフにして、前記第２インダクタを通じて前記キャパシタの残留電荷を放電させる降圧第２モードで動作させ、
前記キャパシタの電圧が前記電圧閾値以下になった場合、前記低圧側スイッチングデバイスをオンにする請求項１又は請求項２に記載の昇降圧変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、昇圧変換時に、
前記低圧側スイッチングデバイスをオンにして、前記第２インダクタにエネルギーを蓄積する昇圧第１モードで動作させ、
該昇圧第１モードの後に前記高圧側スイッチングデバイスをオンにし、前記低圧側スイッチングデバイスをオフにして前記第１インダクタ、前記第２インダクタ及び前記キャパシタによる共振電流を流す昇圧第２モードで動作させ、
前記キャパシタの電圧が前記電圧閾値以下になった場合、前記低圧側スイッチングデバイスをオンにする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の昇降圧変換装置。
【請求項５】
第１インダクタと、該第１インダクタを介して直列に接続された高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスと、前記第１インダクタ及び前記低圧側スイッチングデバイスの接続点に一端を接続した第２インダクタと、前記低圧側スイッチングデバイスに並列に接続したキャパシタとを備える昇降圧変換装置の制御方法であって、
前記キャパシタ及び前記第１インダクタを共振させるべく前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスを制御部がオン／オフし、
前記キャパシタの電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、該キャパシタに流れる電流をバイパスする昇降圧変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇降圧変換装置及び前記昇降圧変換装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータが産業用機器及び車載装置に用いられている。また、近年では、機器の小型化要求が高く、受動素子の小型化のためＤＣ／ＤＣコンバータの駆動周波数が高くなってきている。しかし、駆動周波数を高くすると、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＦＥＴ（Field Effect Transistor）などのスイッチングデバイスのスイッチング損失が大きくなる。そこで、スイッチング損失を低減すべくゼロ電圧でスイッチングを行うＤＣ／ＤＣコンバータが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６２５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のような従来のＤＣ／ＤＣコンバータでは、インダクタＬとキャパシタＣとのＬＣ共振を利用するものが多い。しかし、ＬＣ共振のように高い周波数の電圧、電流が発生すると、キャパシタなどの部品を接続するための配線のインダクタンス（例えば、寄生インダクタンスなど）によって素子に流れる電流に不要なリンギングが生じ、スイッチング損失又はノイズの発生の原因となる。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電流のリンギングを抑制することができる昇降圧変換装置及び前記昇降圧変換装置の制御方法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】
【０００６】
本発明の実施の形態に係る昇降圧変換装置は、第１インダクタと、該第１インダクタを介して直列に接続された高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスと、前記第１インダクタ及び前記低圧側スイッチングデバイスの接続点に一端を接続した第２インダクタと、前記低圧側スイッチングデバイスに並列に接続したキャパシタとを備える昇降圧変換装置であって、前記キャパシタ及び前記第１インダクタを共振させるべく前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスをオン／オフする制御部と、前記キャパシタの電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、該キャパシタに流れる電流をバイパスするバイパス素子とを備える。
【０００７】
本発明の実施の形態に係る昇降圧変換装置の制御方法は、第１インダクタと、該第１インダクタを介して直列に接続された高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスと、前記第１インダクタ及び前記低圧側スイッチングデバイスの接続点に一端を接続した第２インダクタと、前記低圧側スイッチングデバイスに並列に接続したキャパシタとを備える昇降圧変換装置の制御方法であって、前記キャパシタ及び前記第１インダクタを共振させるべく前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスを制御部がオン／オフし、前記キャパシタの電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、該キャパシタに流れる電流をバイパスする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電流のリンギングを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態の昇降圧変換装置の回路構成の一例を示す説明図である。
【図２】比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ１）の一例を示す説明図である。
【図３】比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ２）の一例を示す説明図である。
【図４】比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ３）の一例を示す説明図である。
【図５】比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ４）の一例を示す説明図である。
【図６】比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作時の各部の波形の一例を示す説明図である。
【図７】本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ１）の一例を示す説明図である。
【図８】本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ２）の一例を示す説明図である。
【図９】本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ３）の一例を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ４）の一例を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作時の各部の波形の一例を示す説明図である。
【図１２】本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ１）の一例を示す説明図である。
【図１４】比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ２）の一例を示す説明図である。
【図１５】比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ３）の一例を示す説明図である。
【図１６】比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ４）の一例を示す説明図である。
【図１７】比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ５）の一例を示す説明図である。
【図１８】比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作時の各部の波形の一例を示す説明図である。
【図１９】本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ１）の一例を示す説明図である。
【図２０】本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ２）の一例を示す説明図である。
【図２１】本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ３）の一例を示す説明図である。
【図２２】本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ４）の一例を示す説明図である。
【図２３】本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ５）の一例を示す説明図である。
【図２４】本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作時の各部の波形の一例を示す説明図である。
【図２５】本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本願発明の実施形態の説明］
本実施の形態に係る昇降圧変換装置は、第１インダクタと、該第１インダクタを介して直列に接続された高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスと、前記第１インダクタ及び前記低圧側スイッチングデバイスの接続点に一端を接続した第２インダクタと、前記低圧側スイッチングデバイスに並列に接続したキャパシタとを備える昇降圧変換装置であって、前記キャパシタ及び前記第１インダクタを共振させるべく前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスをオン／オフする制御部と、前記キャパシタの電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、該キャパシタに流れる電流をバイパスするバイパス素子とを備える。
【００１１】
本実施の形態に係る昇降圧変換装置の制御方法は、第１インダクタと、該第１インダクタを介して直列に接続された高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスと、前記第１インダクタ及び前記低圧側スイッチングデバイスの接続点に一端を接続した第２インダクタと、前記低圧側スイッチングデバイスに並列に接続したキャパシタとを備える昇降圧変換装置の制御方法であって、前記キャパシタ及び前記第１インダクタを共振させるべく前記高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスを制御部がオン／オフし、前記キャパシタの電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、該キャパシタに流れる電流をバイパスする。
【００１２】
制御部は、キャパシタ及び第１インダクタを共振させるべく高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスをオン／オフする。すなわち、制御部は、降圧変換時（降圧動作時）及び昇圧変換時（昇圧動作時）において、キャパシタ及び第１インダクタを共振させるべく高圧側スイッチングデバイス及び低圧側スイッチングデバイスをオン／オフする。
【００１３】
キャパシタには、共振電圧が発生するとともに、共振電圧とは異なる位相の共振電流が流れる。キャパシタには並列に低圧側スイッチングデバイスが接続されている。低圧側スイッチングデバイスが、例えば、ＭＯＳＦＥＴの場合には、ドレイン・ソース間には等価的に内蔵されたダイオードが存在する。また、低圧側スイッチングデバイスが、例えば、バイポーラトランジスタの場合には、コレクタ・エミッタ間にダイオードが接続されている。
【００１４】
キャパシタ間に発生した共振電圧が所定の電圧閾値以下になると、低圧側スイッチングデバイスのダイオードが順方向にバイアスされ、当該ダイオードに共振電流が流れる。この場合、キャパシタと低圧側スイッチングデバイスとを接続する配線が有するインダクタンス（寄生インダクタンスとも称する）を介して共振電流が流れるため、寄生インダクタンスとキャパシタとの共振による電流のリンギングが発生する。
【００１５】
しかし、キャパシタの電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、キャパシタに流れる電流をバイパスするバイパス素子を備えることにより、キャパシタに流れる電流を０又は極めて小さくし、寄生インダクタンスとキャパシタとの共振を抑えることができ、電流のリンギングを抑制することができる。
【００１６】
本実施の形態に係る昇降圧変換装置において、前記バイパス素子は、前記キャパシタに並列に接続されたダイオードである。
【００１７】
バイパス素子は、キャパシタに並列に接続されたダイオードである。キャパシタの共振電圧が所定の電圧閾値を超える場合、ダイオードが逆バイアスされている。キャパシタの共振電圧が所定の電圧閾値以下になると、ダイオードが順バイアスとなり、ダイオードに共振電流が流れることによってキャパシタに流れる共振電流を０又は極めて小さい値にすることができる。これにより、簡便な構成によって電流のリンギングを抑制することができる。
【００１８】
本実施の形態に係る昇降圧変換装置において、前記制御部は、降圧変換時に、前記高圧側スイッチングデバイスをオンにし、前記低圧側スイッチングデバイスをオフにして前記第１インダクタ及び前記キャパシタによる共振電流を流す降圧第１モードで動作させ、該降圧第１モードの後に前記高圧側スイッチングデバイスをオフにして、前記第２インダクタを通じて前記キャパシタの残留電荷を放電させる降圧第２モードで動作させ、前記キャパシタの電圧が前記電圧閾値以下になった場合、前記低圧側スイッチングデバイスをオンにする。
【００１９】
降圧変換時において、制御部は、高圧側スイッチングデバイスをオンにし、低圧側スイッチングデバイスをオフにして第１インダクタ及びキャパシタによる共振電流を流す降圧第１モードで動作させる。キャパシタには、共振電圧が発生するとともに、共振電圧とは異なる位相の共振電流が流れる。このとき、共振電流の変化に応じて、高圧側スイッチングデバイスに流れる電流が減少する。
【００２０】
制御部は、降圧第１モードの後に高圧側スイッチングデバイスをオフにして、第２インダクタを通じてキャパシタの残留電荷を放電させる降圧第２モードで動作させる。より具体的には、降圧第１モードにおいて、高圧側スイッチングデバイスに流れる電流が０になった時点で高圧側スイッチングデバイスをオフにする。高圧側スイッチングデバイスをオフにすると、キャパシタから負荷電流が供給され、キャパシタの電圧は低下する。
【００２１】
制御部は、キャパシタの電圧が電圧閾値以下になった場合、低圧側スイッチングデバイスをオンにする。キャパシタの電圧が電圧閾値以下になった場合、バイパス素子（例えば、ダイオード）がキャパシタに流れる電流をバイパスするので、寄生インダクタンスとキャパシタとの共振が抑えられ、低圧側スイッチングデバイスがオンしても、低圧側スイッチングデバイスに流れる電流のリンギングを抑制することができる。
【００２２】
本実施の形態に係る昇降圧変換装置において、前記制御部は、昇圧変換時に、前記低圧側スイッチングデバイスをオンにして、前記第２インダクタにエネルギーを蓄積する昇圧第１モードで動作させ、該昇圧第１モードの後に前記高圧側スイッチングデバイスをオンにし、前記低圧側スイッチングデバイスをオフにして前記第１インダクタ、前記第２インダクタ及び前記キャパシタによる共振電流を流す昇圧第２モードで動作させ、前記キャパシタの電圧が前記電圧閾値以下になった場合、前記低圧側スイッチングデバイスをオンにする。
【００２３】
昇圧変換時において、制御部は、低圧側スイッチングデバイスをオンにして、第２インダクタにエネルギーを蓄積する昇圧第１モードで動作させる。低圧側スイッチングデバイスをオンにすることにより、第２インダクタにエネルギーが蓄積される。
【００２４】
制御部は、昇圧第１モードの後に高圧側スイッチングデバイスをオンにし、低圧側スイッチングデバイスをオフにして第１インダクタ、第２インダクタ及びキャパシタによる共振電流を流す昇圧第２モードで動作させる。低圧側スイッチングデバイスをオフにすることにより、低圧側スイッチングデバイスを流れていた電流は、低圧側スイッチングデバイスに並列に接続されたキャパシタを通じて流れるようになり、まず、キャパシタと第２インダクタとの共振電流が流れる。そして、キャパシタの電圧が上昇すると、第１インダクタ、第２インダクタ及びキャパシタによる共振電流が流れる。キャパシタには、共振電圧が発生するとともに、共振電圧とは異なる位相の共振電流が流れる。キャパシタの電荷は放電され、キャパシタの電圧は低下する。
【００２５】
制御部は、キャパシタの電圧が電圧閾値以下になった場合、低圧側スイッチングデバイスをオンにする。キャパシタの電圧が電圧閾値以下になった場合、バイパス素子（例えば、ダイオード）がキャパシタに流れる電流をバイパスするので、寄生インダクタンスとキャパシタとの共振が抑えられ、低圧側スイッチングデバイスがオンしても、低圧側スイッチングデバイスに流れる電流のリンギングを抑制することができる。
【００２６】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の昇降圧変換装置の回路構成の一例を示す説明図である。本実施の形態の昇降圧変換装置は、高圧側の端子Ｈ及びＧ、低圧側の端子Ｌ及びＧを備える。端子Ｈ及びＧには、例えば、リチウムイオン電池などの比較的高い電圧（例えば、１２Ｖ系のバッテリに比べて高い電圧）のバッテリを接続し、端子Ｌ及びＧには、例えば、鉛蓄電池などの比較的低い電圧（例えば、１２Ｖなど）のバッテリを接続することができる。なお、以下では、スイッチングデバイスをＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）として説明するが、スイッチングデバイスはＭＯＳＦＥＴに限定されるものではなく、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのデバイスであってもよい。
【００２７】
昇降圧変換装置の端子Ｈには、高圧側スイッチングデバイス１０のドレインを接続してあり、高圧側スイッチングデバイス１０のソースには、第１インダクタ１の一端を接続してある。第１インダクタ１の他端には、低圧側スイッチングデバイス２０のドレインを接続してあり、低圧側スイッチングデバイス２０のソースは端子Ｇに接続してある。低圧側スイッチングデバイス２０のドレイン・ソース間には、キャパシタ３を並列に接続してある。
【００２８】
キャパシタ３には、バイパス素子としてのダイオード５を接続してある。すなわち、ダイオード５のアノードは、低圧側スイッチングデバイス２０のソースに接続されたキャパシタ３の一端に接続され、ダイオード５のカソードは、低圧側スイッチングデバイス２０のドレインに接続されたキャパシタ３の他端に接続されている。
【００２９】
第１インダクタ１と低圧側スイッチングデバイス２０との接続点には、第２インダクタ２の一端を接続してあり、第２インダクタ２の他端は端子Ｌに接続してある。端子Ｈ及びＧ間には、キャパシタ４を接続してあり、端子Ｌ及びＧ間には、キャパシタ６を接続してある。
【００３０】
制御部５０は、高圧側スイッチングデバイス１０及び低圧側スイッチングデバイス２０のオン・オフを制御する。また、制御部５０は、昇降圧変換装置を後述の各動作モードで動作させる。また、制御部５０は、低圧側スイッチングデバイス２０のドレイン・ソース間の電圧、すなわちキャパシタ３の両端の電圧を検出する機能を有する。
【００３１】
本実施の形態の昇降圧変換装置は、第１インダクタ１を介して直列に接続された高圧側スイッチングデバイス１０及び低圧側スイッチングデバイス２０と、第１インダクタ１及び低圧側スイッチングデバイス２０の接続点に一端を接続した第２インダクタ２と、低圧側スイッチングデバイス２０に並列に接続したキャパシタ３と、キャパシタ３に並列に接続されたダイオード５とを備えるとともに、キャパシタ３及び第１インダクタ１を共振させるべく高圧側スイッチングデバイス１０及び低圧側スイッチングデバイス２０をオン／オフする制御部５０を備える。すなわち、制御部５０は、降圧変換時（降圧動作時）及び昇圧変換時（昇圧動作時）において、キャパシタ３及び第１インダクタ１を共振させるべく高圧側スイッチングデバイス１０及び低圧側スイッチングデバイス２０をオン／オフする。
【００３２】
次に、本実施の形態の昇降圧変換装置の動作を説明する前に、比較例としての昇降圧変換装置について説明する。まず、比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作について説明する。
【００３３】
図２は比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ１）の一例を示す説明図である。比較例としての昇降圧変換装置と本実施の形態の昇降圧変換装置との相違点は、比較例としての昇降圧変換装置には、キャパシタ３に並列に接続されたダイオード５が存在しない。また、符号８は、キャパシタ３と低圧側スイッチングデバイス２０とを接続する配線が有するインダクタンス（以下、「寄生インダクタンス８」とも称する）を表す。
【００３４】
図２に示すように、状態Ｄ１では、高圧側スイッチングデバイス１０をオンし、低圧側スイッチングデバイス２０をオフする。端子Ｈ及びＧ側から高圧側スイッチングデバイス１０を通じて、第１インダクタ１とキャパシタ３の共振電流が流れる。また、端子Ｈ及びＧ間の電圧と、端子Ｌ及びＧ間の電圧との差に応じて、第２インダクタ２を通じて端子Ｌ及びＧ側（負荷側）に電流が流れる。
【００３５】
図３は比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ２）の一例を示す説明図である。状態Ｄ２は、状態Ｄ１の次に移行する状態である。図３に示すように、状態Ｄ２では、高圧側スイッチングデバイス１０はオンのままであり、低圧側スイッチングデバイス２０はオフのままである。状態Ｄ２では、第１インダクタ１とキャパシタ３の共振電流の向きが逆転し、高圧側スイッチングデバイス１０に流れる電流が減少する。
【００３６】
図４は比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ３）の一例を示す説明図である。状態Ｄ３は、状態Ｄ２の次に移行する状態である。前述の状態Ｄ２において、高圧側スイッチングデバイス１０に流れる電流が０又は０に近い小さい値になったときに、高圧側スイッチングデバイス１０をオフにすることで状態Ｄ３となる。状態Ｄ３では、キャパシタ３の残留電荷が端子Ｌ及びＧ側（負荷側）に放出され、キャパシタ３から負荷電流が端子Ｌ及びＧ側へ供給され、キャパシタ３の電圧は低下する。
【００３７】
図５は比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ４）の一例を示す説明図である。状態Ｄ４は、状態Ｄ３の次に移行する状態である。状態Ｄ４では、高圧側スイッチングデバイス１０がオフのままであり、キャパシタ３の電圧が所定の閾値電圧（例えば、０Ｖ付近の電圧）以下になると、低圧側スイッチングデバイス２０のダイオードが順バイアスとなり、当該ダイオードを通じてキャパシタ３の電流が流れる。このとき、電流路となる配線には、寄生インダクタンス８が存在するため、キャパシタ３と寄生インダクタンス８とが共振し、共振電流（図５の矢印で示す）が流れる。なお、符号の意味は、符号の方向に流れる電流を正とし、符号と反対方向に流れる電流を負とするものであり、常に符号の方向に電流が流れることを意味するものではない。低圧側スイッチングデバイス２０のドレイン・ソース間の電圧が０Ｖ又は０Ｖ程度の小さい電圧になったときに、低圧側スイッチングデバイス２０をオンすると、低圧側スイッチングデバイス２０には、共振電流が流れ、電流がリンギングすることになる。
【００３８】
図６は比較例としての昇降圧変換装置の降圧動作時の各部の波形の一例を示す説明図である。上段の図はキャパシタ３の電圧波形及び電流波形を示す。中断の図は高圧側スイッチングデバイス１０の電圧波形（ドレイン・ソース間の電圧波形）、電流波形及びゲート電圧波形を示す。下段の図は低圧側スイッチングデバイス２０の電圧波形（ドレイン・ソース間の電圧波形）、電流波形及びゲート電圧波形を示す。
【００３９】
状態Ｄ１の期間では、高圧側スイッチングデバイス１０のゲート電圧がハイレベルであり、高圧側スイッチングデバイス１０はオンとなっている。低圧側スイッチングデバイス２０のゲート電圧がローレベルであり、低圧側スイッチングデバイス１０はオフとなっている。状態Ｄ１では、第１インダクタ１とキャパシタ３の共振電流が流れ、キャパシタ３には、共振電圧が発生するとともに、共振電圧とは異なる位相の共振電流が流れる。
【００４０】
状態Ｄ２の期間では、高圧側スイッチングデバイス１０はオンのままであり、低圧側スイッチングデバイス２０はオフのままである。状態Ｄ２の開始時点では、キャパシタ３に流れる電流は逆転し（正から負へ）、キャパシタ３の電圧は、ピークから次第に減少する。また、高圧側スイッチングデバイス１０に流れる電流も０に向かって減少する。
【００４１】
状態Ｄ３の開始時点では、高圧側スイッチングデバイス１０に流れる電流が０Ａになり、高圧側スイッチングデバイス１０のゲート電圧がハイレベルからローレベルになり、高圧側スイッチングデバイス１０はオフとなる。また、状態Ｄ３の期間では、キャパシタ３の電圧は、さらに０Ｖに向かって低下する。
【００４２】
状態Ｄ４の開始時点（すなわち、キャパシタ３の電圧が０Ｖ付近になった時点）では、低圧側スイッチングデバイス２０のダイオードが順バイアスとなるため、当該ダイオードを通じて低圧側スイッチングデバイス２０のソースからドレインに向かう電流が流れる。なお、図６の低圧側スイッチングデバイス２０の電流波形は、ソースからドレインに向かう方向を正としている。また、このとき、低圧側スイッチングデバイス２０に流れる電流は、キャパシタ３と寄生インダクタンス８との共振電流であるため、電流波形の立ち上がりは比較的大きい。その後、低圧側スイッチングデバイス２０がオンになると、低圧側スイッチングデバイス２０には、キャパシタ３と寄生インダクタンス８との共振による電流のリンギングが発生する。
【００４３】
次に、本実施の昇降圧変換装置の降圧動作について説明する。
【００４４】
図７は本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ１）の一例を示す説明図である。本実施の形態の昇降圧変換装置では、キャパシタ３と並列にダイオード５が接続されている。図７に示すように、状態Ｄ１では、高圧側スイッチングデバイス１０をオンし、低圧側スイッチングデバイス２０をオフする。端子Ｈ及びＧ側から高圧側スイッチングデバイス１０を通じて、第１インダクタ１とキャパシタ３の共振電流が流れる。ダイオード５は逆バイアスとなっている。また、端子Ｈ及びＧ間の電圧と、端子Ｌ及びＧ間の電圧との差に応じて、第２インダクタ２を通じて端子Ｌ及びＧ側（負荷側）に電流が流れる。
【００４５】
図８は本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ２）の一例を示す説明図である。状態Ｄ２は、状態Ｄ１の次に移行する状態である。図８に示すように、状態Ｄ２では、高圧側スイッチングデバイス１０はオンのままであり、低圧側スイッチングデバイス２０はオフのままである。状態Ｄ２では、第１インダクタ１とキャパシタ３の共振電流の向きが逆転し、高圧側スイッチングデバイス１０に流れる電流が減少する。ダイオード５は逆バイアスとなっている。
【００４６】
図９は本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ３）の一例を示す説明図である。状態Ｄ３は、状態Ｄ２の次に移行する状態である。前述の状態Ｄ２において、高圧側スイッチングデバイス１０に流れる電流が０又は０に近い小さい値になったときに、高圧側スイッチングデバイス１０をオフにすることで状態Ｄ３となる。状態Ｄ３では、キャパシタ３の残留電荷が端子Ｌ及びＧ側（負荷側）に放出され、キャパシタ３から負荷電流が端子Ｌ及びＧ側へ供給され、キャパシタ３の電圧は低下する。ダイオード５は逆バイアスとなっている。
【００４７】
図１０は本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作（状態Ｄ４）の一例を示す説明図である。状態Ｄ４は、状態Ｄ３の次に移行する状態である。状態Ｄ４では、高圧側スイッチングデバイス１０がオフのままであり、キャパシタ３の電圧が所定の閾値電圧（例えば、０Ｖ付近の電圧）以下になると、ダイオード５が順バイアスとなり、ダイオード５が導通し、キャパシタ３の電流をバイパスする。すなわち、キャパシタ３に電流が流れない。
【００４８】
キャパシタ３の電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、キャパシタ３に流れる電流をバイパスするダイオード５（バイパス素子）を備えることにより、キャパシタ３に流れる電流を０又は極めて小さくし、寄生インダクタンス８とキャパシタ３との共振を抑えることができ、電流のリンギングを抑制することができる。すなわち、状態Ｄ４において、低圧側スイッチングデバイス２０をオンしても、低圧側スイッチングデバイス２０のリンギング電流を抑制することができる。
【００４９】
バイパス素子は、キャパシタ３に並列に接続されたダイオード５である。キャパシタ３の共振電圧が所定の電圧閾値を超える場合、ダイオード５が逆バイアスされている。キャパシタ３の共振電圧が所定の電圧閾値以下になると、ダイオード５が順バイアスとなり、ダイオード５に共振電流が流れることによってキャパシタ３に流れる共振電流を０又は極めて小さい値にすることができる。これにより、簡便な構成によって低圧側スイッチングデバイス２０に流れる電流のリンギングを抑制することができる。
【００５０】
図１１は本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作時の各部の波形の一例を示す説明図である。上段の図はキャパシタ３の電圧波形及び電流波形を示す。中断の図は高圧側スイッチングデバイス１０の電圧波形（ドレイン・ソース間の電圧波形）、電流波形及びゲート電圧波形を示す。下段の図は低圧側スイッチングデバイス２０の電圧波形（ドレイン・ソース間の電圧波形）、電流波形及びゲート電圧波形並びにダイオード５の電流波形を示す。
【００５１】
状態Ｄ１〜Ｄ３の期間は、図６の状態Ｄ１〜Ｄ３の期間と同様であるので、説明は省略する。
【００５２】
状態Ｄ４の開始時点（すなわち、キャパシタ３の電圧が０Ｖ付近になった時点）では、ダイオード５が順バイアスとなり、ダイオード５が導通し、キャパシタ３の電流をバイパスする。図１１に示すように、状態Ｄ４の開始時点において、キャパシタ３の電流が負側のピークから０付近に変化している。ダイオード５には、キャパシタ３の電流変化に相当する電流が流れる。これにより、キャパシタ３に流れる電流は短時間の間に０Ａ付近に収束することになる。これによって、キャパシタ３と寄生インダクタンス８との共振電流は抑制される。その後、低圧側スイッチングデバイス２０がオンになると、低圧側スイッチングデバイス２０には、立ち上りが緩やかな電流（ソースからドレインに向かう電流）が流れ、電流のリンギングを抑制することができる。その後、高圧側スイッチングデバイス１０をオンにし、低圧側スイッチングデバイス２０をオフにして状態Ｄ１に移行することができる。
【００５３】
上述のように、降圧変換時において、制御部５０は、高圧側スイッチングデバイス１０をオンにし、低圧側スイッチングデバイス２０をオフにして第１インダクタ１及びキャパシタ３による共振電流を流す降圧第１モードで動作させる。キャパシタ３には、共振電圧が発生するとともに、共振電圧とは異なる位相の共振電流が流れる。このとき、共振電流の変化に応じて、高圧側スイッチングデバイス１０に流れる電流が減少する。なお、降圧第１モードは、前述の状態Ｄ１及びＤ２に対応する。
【００５４】
制御部５０は、降圧第１モード（状態Ｄ２の後）の後に高圧側スイッチングデバイス１０をオフにして、第２インダクタ２を通じてキャパシタ３の残留電荷を放電させる降圧第２モードで動作させる。より具体的には、降圧第１モードにおいて、高圧側スイッチングデバイス１０に流れる電流が０になった時点で高圧側スイッチングデバイス１０をオフにする。高圧側スイッチングデバイス１０をオフにすると、キャパシタ３から負荷電流が供給され、キャパシタ３の電圧は低下する。なお、降圧第２モードは、前述の状態Ｄ３に対応する。
【００５５】
制御部５０は、キャパシタ３の電圧が電圧閾値以下になった場合、低圧側スイッチングデバイス２０をオンにする（前述の状態Ｄ４に対応する）。キャパシタ３の電圧が電圧閾値以下になった場合、バイパス素子（例えば、ダイオード５）がキャパシタ３に流れる電流をバイパスするので、寄生インダクタンス８とキャパシタ３との共振が抑えられ、低圧側スイッチングデバイス２０がオンしても、低圧側スイッチングデバイス２０に流れる電流のリンギングを抑制することができる。
【００５６】
図１２は本実施の形態の昇降圧変換装置の降圧動作の処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部５０は、低圧側スイッチングデバイス２０をオフし（Ｓ１１）、高圧側スイッチングデバイス１０をオンし（Ｓ１２）、第１インダクタ１とキャパシタ３とで共振させ（Ｓ１３）、高圧側スイッチングデバイス１０をオフにする（Ｓ１４）。
【００５７】
制御部５０は、キャパシタ３の電圧が所定の電圧閾値以下であるか否かを判定し（Ｓ１５）、キャパシタ３の電圧が所定の電圧閾値以下でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、ステップＳ１５の処理を続ける。なお、キャパシタ３は、低圧側スイッチングデバイス２０のドレイン・ソース間に並列に接続されているので、キャパシタ３の電圧は、低圧側スイッチングデバイス２０のドレイン・ソース間の電圧と同義である。
【００５８】
キャパシタ３の電圧が所定の電圧閾値以下である場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、制御部５０は、ダイオード５によってキャパシタ３の電流をバイパスするのを待って（Ｓ１６）、低圧側スイッチングデバイス２０をオンする（Ｓ１７）。
【００５９】
制御部５０は、降圧変換（降圧動作）を終了するか否かを判定する（Ｓ１８）。降圧変換を終了しない場合（Ｓ１８でＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ１１以降の処理を続け、降圧変換を終了する場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、処理を終了する。
【００６０】
次に、比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作について説明する。
【００６１】
図１３は比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ１）の一例を示す説明図である。比較例としての昇降圧変換装置と本実施の形態の昇降圧変換装置との相違点は、比較例としての昇降圧変換装置には、キャパシタ３に並列に接続されたダイオード５が存在しない。符号８は、キャパシタ３と低圧側スイッチングデバイス２０とを接続する配線が有する寄生インダクタンスを表す。
【００６２】
図１３に示すように、状態Ｕ１では、高圧側スイッチングデバイス１０をオフにし、低圧側スイッチングデバイス２０をオンにして第２インダクタ２に電流を流す。低圧側スイッチングデバイス２０をオンにすることにより、端子Ｌ及びＧ側から第２インダクタ２、低圧側スイッチングデバイス２０を介して電流が流れ、第２インダクタ２にエネルギーが蓄積される。
【００６３】
図１４は比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ２）の一例を示す説明図である。状態Ｕ２は、状態Ｕ１の次に移行する状態である。図１４に示すように、状態Ｕ２では、まず、低圧側スイッチングデバイス２０はオフとなる。低圧側スイッチングデバイス２０をオフにすることにより、第２インダクタ２とキャパシタ３との共振による電流が流れる。キャパシタ３の電圧が端子Ｌ及びＧ間の電圧を超えると、第２インダクタ２に流れる電流が減少し始める。
【００６４】
共振によりキャパシタ３の電圧が上昇し、キャパシタ３の電圧が端子Ｈ及びＧ間の電圧を超えると、高圧側スイッチングデバイス１０をオンにすることにより、高圧側スイッチングデバイス１０を通じて端子Ｈ及びＧ（負荷側）に電流が流れ、第１インダクタ１、第２インダクタ２及びキャパシタ３による共振に移行する。
【００６５】
図１５は比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ３）の一例を示す説明図である。状態Ｕ３は、状態Ｕ２の次に移行する状態である。状態Ｕ３では、高圧側スイッチングデバイス１０がオンのままであり、低圧側スイッチングデバイス２０がオフのままである。状態Ｕ３では、第１インダクタ１、第２インダクタ２及びキャパシタ３による共振により、キャパシタ３に流れる電流の向きが逆転し、キャパシタ３に蓄えられた電荷が放電するとともに、キャパシタ３の電圧が下がる。この状態では、高圧側スイッチングデバイス１０を通じて端子Ｈ及びＧ（負荷側）に電流が流れている。
【００６６】
図１６は比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ４）の一例を示す説明図である。状態Ｕ４は、状態Ｕ３の次に移行する状態である。状態Ｕ４では、高圧側スイッチングデバイス１０がオンのままであり、低圧側スイッチングデバイス２０がオフのままである。キャパシタ３の電圧が所定の閾値電圧（例えば、０Ｖ付近の電圧）以下になると、低圧側スイッチングデバイス２０のダイオードが順バイアスとなり、当該ダイオードを通じてキャパシタ３の電流が流れる。このとき、電流路となる配線には、寄生インダクタンス８が存在するため、キャパシタ３と寄生インダクタンス８とが共振し、共振電流（図１６の矢印で示す）が流れる。なお、符号の意味は、符号の方向に流れる電流を正とし、符号と反対方向に流れる電流を負とするものであり、常に符号の方向に電流が流れることを意味するものではない。低圧側スイッチングデバイス２０のドレイン・ソース間の電圧が０Ｖ又は０Ｖ程度の小さい電圧になったときに、低圧側スイッチングデバイス２０をオンすると、低圧側スイッチングデバイス２０には、共振電流が流れ、電流がリンギングすることになる。
【００６７】
図１７は比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ５）の一例を示す説明図である。状態Ｕ５は、状態Ｕ４の次に移行する状態である。状態Ｕ５では、高圧側スイッチングデバイス１０の電流（すなわち、第１インダクタ１に流れる電流）が０となると、高圧側スイッチングデバイス１０をオフにする。その後、低圧側スイッチングデバイス２０がオンとなる。低圧側スイッチングデバイス２０がオンになると、低圧側スイッチングデバイス２０には、共振電流が流れ、電流がリンギングすることになる。その後、状態Ｕ１に移行する。
【００６８】
図１８は比較例としての昇降圧変換装置の昇圧動作時の各部の波形の一例を示す説明図である。上段の図はキャパシタ３の電圧波形及び電流波形を示す。中断の図は低圧側スイッチングデバイス２０の電圧波形（ドレイン・ソース間の電圧波形）、電流波形及びゲート電圧波形を示す。下段の図は高圧側スイッチングデバイス１０の電圧波形（ドレイン・ソース間の電圧波形）、電流波形及びゲート電圧波形を示す。
【００６９】
状態Ｕ１の期間では、高圧側スイッチングデバイス１０のゲート電圧がローレベルであり、高圧側スイッチングデバイス１０はオフとなっている。低圧側スイッチングデバイス２０のゲート電圧がハイレベルであり、低圧側スイッチングデバイス２０はオンとなっている。状態Ｕ１では、低圧側スイッチングデバイス２０を通じて、第２インダクタ２に電流が流れる。
【００７０】
状態Ｕ２の開始時点で、低圧側スイッチングデバイス２０がオフとなり、第２インダクタ２とキャパシタ３との共振による電流が流れる。キャパシタ３には、共振電圧が発生するとともに、共振電圧とは異なる位相の共振電流が流れる。状態Ｕ２の途中で、高圧側スイッチングデバイス１０がオンとなり、第１インダクタ１、第２インダクタ２及びキャパシタ３による共振に移行する。
【００７１】
状態Ｕ３の開始時点では、キャパシタ３に流れる電流の向きが逆転し（正から負へ）、状態Ｕ３の期間では、キャパシタ３に蓄えられた電荷が放電するとともに、キャパシタ３の電圧が下がる。
【００７２】
状態Ｕ４の開始時点では、キャパシタ３の電圧が０Ｖ付近の電圧となり、低圧側スイッチングデバイス２０のダイオードが順バイアスとなり、当該ダイオードを通じてキャパシタ３の電流が流れる。このとき、電流路となる配線には、寄生インダクタンス８が存在するため、キャパシタ３と寄生インダクタンス８とが共振し、キャパシタ３及び低圧側スイッチングデバイス２０のダイオードには、共振電流が流れる。
【００７３】
状態Ｕ４の途中で、低圧側スイッチングデバイス２０がオンとなると、キャパシタ３と寄生インダクタンス８との共振電流が低圧側スイッチングデバイス２０に流れ、状態Ｕ５及び次の状態Ｕ１に亘って、低圧側スイッチングデバイス２０のリンギング電流が発生する。
【００７４】
次に、本実施の昇降圧変換装置の昇圧動作について説明する。
【００７５】
図１９は本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ１）の一例を示す説明図である。本実施の形態の昇降圧変換装置では、キャパシタ３と並列にダイオード５が接続されている。図１９に示すように、状態Ｕ１では、高圧側スイッチングデバイス１０をオフにし、低圧側スイッチングデバイス２０をオンにして第２インダクタ２に電流を流す。低圧側スイッチングデバイス２０をオンにすることにより、端子Ｌ及びＧ側から第２インダクタ２、低圧側スイッチングデバイス２０を介して電流が流れ、第２インダクタ２にエネルギーが蓄積される。
【００７６】
図２０は本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ２）の一例を示す説明図である。状態Ｕ２は、状態Ｕ１の次に移行する状態である。図２０に示すように、状態Ｕ２では、低圧側スイッチングデバイス２０をオフにすることにより、第２インダクタ２とキャパシタ３との共振による電流が流れる。キャパシタ３の電圧が端子Ｌ及びＧ間の電圧を超えると、第２インダクタ２に流れる電流が減少し始める。
【００７７】
共振によりキャパシタ３の電圧が上昇し、キャパシタ３の電圧が端子Ｈ及びＧ間の電圧を超えると、高圧側スイッチングデバイス１０をオンにすることにより、高圧側スイッチングデバイス１０を通じて端子Ｈ及びＧ（負荷側）に電流が流れ、第１インダクタ１、第２インダクタ２及びキャパシタ３による共振に移行する。ダイオード５は逆バイアスとなっている。
【００７８】
図２１は本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ３）の一例を示す説明図である。状態Ｕ３は、状態Ｕ２の次に移行する状態である。図２１に示すように、状態Ｕ３では、高圧側スイッチングデバイス１０がオンのままであり、低圧側スイッチングデバイス２０がオフのままである。状態Ｕ３では、第１インダクタ１、第２インダクタ２及びキャパシタ３による共振により、キャパシタ３に流れる電流の向きが逆転し、キャパシタ３に蓄えられた電荷が放電するとともに、キャパシタ３の電圧が下がる。この状態では、高圧側スイッチングデバイス１０を通じて端子Ｈ及びＧ（負荷側）に電流が流れている。ダイオード５は逆バイアスとなっている。
【００７９】
図２２は本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ４）の一例を示す説明図である。状態Ｕ４は、状態Ｕ３の次に移行する状態である。図２２に示すように、状態Ｕ４では、高圧側スイッチングデバイス１０がオンのままであり、低圧側スイッチングデバイス２０がオフのままである。キャパシタ３の電圧が所定の閾値電圧（例えば、０Ｖ付近の電圧）以下になると、ダイオード５が順バイアスとなり、ダイオード５が導通し、キャパシタ３の電流をバイパスする。すなわち、キャパシタ３に電流が流れない。
【００８０】
キャパシタ３の電圧が所定の電圧閾値以下になった場合、キャパシタ３に流れる電流をバイパスするダイオード５（バイパス素子）を備えることにより、キャパシタ３に流れる電流を０又は極めて小さくし、寄生インダクタンス８とキャパシタ３との共振を抑えることができ、電流のリンギングを抑制することができる。すなわち、状態Ｕ４において、低圧側スイッチングデバイス２０をオンしても、低圧側スイッチングデバイス２０のリンギング電流を抑制することができる。
【００８１】
図２３は本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作（状態Ｕ５）の一例を示す説明図である。状態Ｕ５は、状態Ｕ４の次に移行する状態である。図２３に示すように、状態Ｕ５では、高圧側スイッチングデバイス１０がオンからオフ、その後、低圧側スイッチングデバイス２０がオンとなる。低圧側スイッチングデバイス２０をオンしても、ダイオード５が、キャパシタ３に流れる電流をバイパスするので、低圧側スイッチングデバイス２０のリンギング電流を抑制することができる。その後、状態Ｕ１に移行する。
【００８２】
上述のように、バイパス素子は、キャパシタ３に並列に接続されたダイオード５である。キャパシタ３の共振電圧が所定の電圧閾値を超える場合、ダイオード５が逆バイアスされている。キャパシタ３の共振電圧が所定の電圧閾値以下になると、ダイオード５が順バイアスとなり、ダイオード５に共振電流が流れることによってキャパシタ３に流れる共振電流を０又は極めて小さい値にすることができる。これにより、簡便な構成によって低圧側スイッチングデバイス２０に流れる電流のリンギングを抑制することができる。
【００８３】
図２４は本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作時の各部の波形の一例を示す説明図である。上段の図はキャパシタ３の電圧波形及び電流波形を示す。中断の図は低圧側スイッチングデバイス２０の電圧波形（ドレイン・ソース間の電圧波形）、電流波形及びゲート電圧波形並びにダイオード５の電流波形を示す。下段の図は高圧側スイッチングデバイス１０の電圧波形（ドレイン・ソース間の電圧波形）、電流波形及びゲート電圧波形を示す。
【００８４】
状態Ｕ１〜Ｕ３の期間は、図１８の状態Ｕ１〜Ｕ３の期間と同様であるので、説明は省略する。
【００８５】
状態Ｕ４の開始時点（すなわち、キャパシタ３の電圧が０Ｖ付近になった時点）では、ダイオード５が順バイアスとなり、ダイオード５が導通し、キャパシタ３の電流をバイパスする。図２４に示すように、状態Ｕ４の開始時点において、キャパシタ３の電流が負の値から０付近に変化している。ダイオード５には、キャパシタ３の電流変化に相当する電流が流れる。これにより、キャパシタ３に流れる電流は短時間の間に０Ａ付近に収束することになる。これによって、キャパシタ３と寄生インダクタンス８との共振電流は抑制される。状態Ｕ５において、低圧側スイッチングデバイス２０がオンになると、低圧側スイッチングデバイス２０には、立ち上りが緩やかな電流（ソースからドレインに向かう電流）が流れ、電流のリンギングを抑制することができる。その後、高圧側スイッチングデバイス１０をオフにし、低圧側スイッチングデバイス２０をオンにして状態Ｕ１に移行することができる。
【００８６】
上述のように、昇圧変換時において、制御部５０は、低圧側スイッチングデバイス２０をオンにして、第２インダクタ２にエネルギーを蓄積する昇圧第１モードで動作させる。低圧側スイッチングデバイス２０をオンにすることにより、第２インダクタ２にエネルギーが蓄積される。なお、昇圧第１モードは、前述の状態Ｕ１に対応する。
【００８７】
制御部５０は、昇圧第１モードの後に高圧側スイッチングデバイス１０をオンにし、低圧側スイッチングデバイス２０をオフにして第１インダクタ１、第２インダクタ２及びキャパシタ３による共振電流を流す昇圧第２モードで動作させる。低圧側スイッチングデバイス２０をオフにすることにより、低圧側スイッチングデバイス２０を流れていた電流は、低圧側スイッチングデバイス２０に並列に接続されたキャパシタ３を通じて流れるようになり、まず、キャパシタ３と第２インダクタ２との共振電流が流れる（状態Ｕ２に対応）。そして、キャパシタ３の電圧が上昇すると、第１インダクタ１、第２インダクタ２及びキャパシタ３による共振電流が流れる（状態Ｕ２に対応）。キャパシタ３には、共振電圧が発生するとともに、共振電圧とは異なる位相の共振電流が流れる。キャパシタ３の電荷は放電され、キャパシタ３の電圧は低下する（状態Ｕ３に対応）。なお、昇圧第２モードは、前述の状態Ｕ２及びＵ３に対応する。
【００８８】
制御部５０は、キャパシタ３の電圧が電圧閾値以下になった場合、低圧側スイッチングデバイス２０をオンにする（状態Ｕ４及びＵ５に対応）。キャパシタ３の電圧が電圧閾値以下になった場合、バイパス素子（例えば、ダイオード５）がキャパシタ３に流れる電流をバイパスするので、寄生インダクタンス８とキャパシタ３との共振が抑えられ、低圧側スイッチングデバイス２０がオンしても、低圧側スイッチングデバイス２０に流れる電流のリンギングを抑制することができる。
【００８９】
図２５は本実施の形態の昇降圧変換装置の昇圧動作の処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部５０は、低圧側スイッチングデバイス２０をオンし（Ｓ３１）、高圧側スイッチングデバイス１０をオフし（Ｓ３２）、第２インダクタ２にエネルギーを蓄積する（Ｓ３３）。
【００９０】
制御部５０は、低圧側スイッチングデバイス２０をオフし（Ｓ３４）、高圧側スイッチングデバイス１０をオンし（Ｓ３５）、第１インダクタ１、第２インダクタ２及びキャパシタ３とで共振させる（Ｓ３６）。
【００９１】
制御部５０は、キャパシタ３の電圧が所定の電圧閾値以下であるか否かを判定し（Ｓ３７）、キャパシタ３の電圧が所定の電圧閾値以下でない場合（Ｓ３７でＮＯ）、ステップＳ３７の処理を続ける。なお、キャパシタ３は、低圧側スイッチングデバイス２０のドレイン・ソース間に並列に接続されているので、キャパシタ３の電圧は、低圧側スイッチングデバイス２０のドレイン・ソース間の電圧と同義である。
【００９２】
キャパシタ３の電圧が所定の電圧閾値以下である場合（Ｓ３７でＹＥＳ）、制御部５０は、ダイオード５によってキャパシタ３の電流をバイパスするのを待って（Ｓ３８）、高圧側スイッチングデバイス１０をオフし（Ｓ３９）、その後、低圧側スイッチングデバイス２０をオンする（Ｓ４０）。
【００９３】
制御部５０は、昇圧変換（昇圧動作）を終了するか否かを判定する（Ｓ４１）。昇圧変換を終了しない場合（Ｓ４１でＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ３３以降の処理を続け、昇圧変換を終了する場合（Ｓ４１でＹＥＳ）、処理を終了する。
【００９４】
本実施の形態の昇降圧変換装置の制御方法は、制御部５０を、例えば、ＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＡＭ（メモリ）などで構成し、図１２及び図２５に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをＲＡＭ（メモリ）にロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）で実行することにより、コンピュータ上で昇降圧変換装置の制御方法を実現することができる。
【００９５】
上述のように、本実施の形態の昇降圧変換装置では、ＬＣ共振時に共振用キャパシタに流れる電流をダイオードなどのバイパス素子でバイパスするので、共振用キャパシタを接続する際の電路に寄生インダクタンスが存在していても、共振用キャパシタと寄生インダクタンスとの間の共振を抑制することができ、スイッチングデバイスの電流がリンギングすることを抑制することができる。これにより、スイッチングデバイスのスイッチング損失を少なくし、またノイズの発生を抑制することができる。
【００９６】
本実施の形態のように、スイッチングデバイスが、ＭＯＳＦＥＴの場合には、ドレイン・ソース間には等価的に内蔵されたダイオードが存在する。また、スイッチングデバイスとして、バイポーラトランジスタを用いる場合には、トランジスタのコレクタ・エミッタ間にダイオードを逆並列に接続すればよい。
【００９７】
本実施の形態の昇降圧変換装置において、高圧側スイッチングデバイス１０のソースと端子Ｇとの間に、第２の低圧側スイッチングデバイスを接続した構成とすることもできる。すなわち、第２の低圧側スイッチングデバイスのドレインを高圧側スイッチングデバイス１０のソースに接続し、第２の低圧側スイッチングデバイスのソースを端子Ｇに接続した構成も用いることができる。
【００９８】
本実施の形態の昇降圧変換装置において、バイパス素子として、ダイオードについて説明したが、これに限定されるものではなく、キャパシタに流れる電流をバイパスすることができる素子であればよい。
【００９９】
以上に開示された実施の形態及び実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態及び実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。
【符号の説明】
【０１００】
１  第１インダクタ
２  第２インダクタ
３  キャパシタ
５  ダイオード
８  寄生インダクタンス
１０  高圧側スイッチングデバイス
２０  低圧側スイッチングデバイス
５０  制御部
【図１】
2018107869.tif 000003
【図２】
2018107869.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2018107869.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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