(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】  高電位入力配線と、高電位出力配線と、低電位配線と、第１スイッチング素子と、第２スイッチング素子と、制御装置と、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、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
2019115085.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と前記高電位入力配線の間に接続された第１スイッチング素子と、
前記高電位入力配線と前記低電位配線の間に接続された第２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スイッチング素子を制御する第１信号と、前記第２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スイッチング素子のゲート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スイッチング素子のゲートの電位を制御する第２駆動回路と、
前記第１スイッチング素子のゲートの電位が第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スイッチング素子のゲートの電位が第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と第３基準値との大小関係が反転する第３タイミングを検出する第３センサと、
前記第１タイミング、前記第２タイミング及び前記第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、
を有しており、
前記第１信号は、前記第１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３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１１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と、第２高電位配線１１４と、低電位配線１１６と、第１スイッチング素子１２０と、第２スイッチング素子１２２と、第１ダイオード１２４と、第２ダイオード１２６と、制御装置１２８と、第１信号配線１３０と、第２信号配線１３２と、第１駆動回路１３４と、第２駆動回路１３６と、第２センサ１３８と、第３センサ１４０と、第１出力装置１４２と、第２出力装置１４４と、第３信号配線１４６と、第４信号配線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信号配線１３０は、第１信号を第１絶縁素子１５４を介して送信する。第２信号配線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信号配線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信号配線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。第２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２基準値を超える第２タイミングを検出する。第３センサ１４０は、第１高電位配線１１２の電位が第３基準値を下回る第３タイミングを検出する。第１出力装置１４２は、第２タイミングと第３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タイミングと第３タイミングの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信号配線１４６は、第１タイミング信号を第３絶縁素子１５８を介して制御装置１２８に送信する。第４信号配線１４８は、第２タイミング信号を第４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３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４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スイッチング素子と、第２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３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スイッチング素子は、前記高電位出力配線と前記高電位入力配線の間に接続される。前記第２スイッチング素子は、前記高電位入力配線と前記低電位配線の間に接続される。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スイッチング素子を制御する第１信号と、前記第２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スイッチング素子のゲートの電位を制御する。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スイッチング素子のゲートの電位を制御する。前記第１センサは、前記第１スイッチング素子のゲートの電位が第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スイッチング素子のゲートの電位が第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と第３基準値との大小関係が反転する第３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、前記第２タイミング及び前記第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に送信する。前記第１信号は、前記第１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３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６に示す。図６に示すように、コンバータ２００は、高電位入力配線２１２と、高電位出力配線２１４と、低電位配線２１６と、第１スイッチング素子２２０と、第２スイッチング素子２２２と、第１ダイオード２２４と、第２ダイオード２２６と、制御装置２２８と、第１信号配線２３０と、第２信号配線２３２と、第１駆動回路２３４と、第２駆動回路２３６と、第１センサ２３７と、第２センサ２３８と、第３センサ２４０と、第３信号配線２４６、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７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８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Ｓ１は、第１信号の値を示している。参照符号Ｖｇ１は、第１スイッチング素子２２０のゲート電位を示している。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Ｓ２は、第２信号の値を示している。参照符号Ｖｇ２は、第２スイッチング素子２２２のゲート電位を示している。
【００１１】
まず、第１昇圧モードについて説明する。図７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スイッチング素子２２０はオフしており、第２スイッチング素子２２２はオンしている。したがって、コンバータ２００には、図６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からわずかに遅延したタイミングＴ４３において、第２スイッチング素子２２２のゲート電位Ｖｇ２が下降し始める。その後、タイミングＴ４４において、第２スイッチング素子２２２がオフすると、リアクトル２５０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。そして、タイミングＴ４５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ダイオード２２４が導通する。このため、図６の矢印に示す電流Ｉ２が流れる。このとき、第３センサ２４０は、高電位入力配線２１２の電位Ｖｘが高電位出力配線２１４の電位を超えたこと（すなわち、高電位入力配線２１２の電位Ｖｘと高電位出力配線２１４の電位の大小関係が反転したこと）を検出し、タイミングＴ４５を第３タイミングであると判断する。
【００１３】
第１昇圧モードでは、制御装置２２８が第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始してから（第２信号Ｓ２が第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化してから）第１デッドタイムΔｔ１が経過したタイミングＴ４６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Ｔ４６からわずかに遅延したタイミングＴ４７において、第１スイッチング素子２２０のゲート電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第１スイッチング素子２２０がオンする。これにより、電流Ｉ２が、第１ダイオード２２４と第１スイッチング素子２２０に分岐して流れる。このとき、第１センサ２３７は、第１スイッチング素子２２０のゲート電位Ｖｇ１が第１基準値を超えたことを検出し、タイミングＴ４７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に送信されるため、当該信号からわずかに遅延して、当該信号と同じ波形を有する遅延信号が制御装置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Ｔ４５）と第１タイミング（タイミングＴ４７）の間の時間を第１オフセット時間Δｔ２として算出し、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】
次に、第２昇圧モードについて説明する。図８のタイミングＴ´４１、Ｔ´４２、Ｔ´４３は、図７のタイミングＴ４１、Ｔ４２、Ｔ４３と同様である。第２昇圧モードでは、制御装置２２８は、第２オフ電位Ｖｏｆｆ２を出力してから第１補正デッドタイムΔｔ３（第１昇圧モードで算出した第１補正デッドタイムΔｔ３）が経過したタイミングＴ´４４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。また、略同じタイミングで第２スイッチング素子２２２がオフすると、高電位入力配線２１２の電位が上昇し始める。そして、タイミングＴ´４５において、高電位入力配線２１２の電位が高電位出力配線２１４の電位よりも高くなる。また、タイミングＴ４５´と略同じタイミングで第１スイッチング素子２２０のゲート電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第１スイッチング素子２０がオンする。
【００１６】
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１タイミングと第３タイミングの時間差から第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スイッチング素子２２０のスイッチングを制御する。これにより、高電位入力配線２１２の電位が高電位出力配線２１４の電位を超えるタイミングと、第１スイッチング素子２２０がオンするタイミングの時間差を低減することができる。この結果、第２スイッチング素子２２２がオフしたタイミングＴ´４４から短時間で、第１スイッチング素子２２０のオン動作を開始することができる。このため、第１スイッチング素子２２０がオンする期間を長くすることができ、第１ダイオード２２４で生じる損失を低減することができる。
【００１７】
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に制御装置２２８へ送信される信号が第３信号配線２４６によって送信される信号のみである。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へ送信される。複数の信号が制御装置２２８に送信されないため、信号の遅延にばらつきが生じることがない。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。
【００１８】
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９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１０は、第２降圧モードにおける各値の変化を示す図である。
【００１９】
まず、第１降圧モードについて説明する。図９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スイッチング素子２２０はオンしており、第２スイッチング素子２２２はオフしている。したがって、コンバータ２００には、図６において矢印で示す電流Ｉ３が流れている。
【００２０】
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からわずかに遅延したタイミングＴ５３において、第１スイッチング素子２２０のゲート電位Ｖｇ１が下降し始める。その後、タイミングＴ５４において、第１スイッチング素子２２０がオフすると、リアクトル２５０に電流Ｉ２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が下降する。そして、タイミングＴ５５において、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ダイオード２２６が導通する。このため、図６の矢印に示す電流Ｉ４が流れる。このとき、第３センサ２４０は、高電位入力配線２１２の電位Ｖｘが低電位配線２１６の電位を下回ったこと（すなわち、高電位入力配線２１２の電位Ｖｘと低電位配線２１６の電位の大小関係が反転したこと）を検出し、タイミングＴ５５を第３タイミングであると判断する。
【００２１】
第１降圧モードでは、制御装置２２８が第１オフ電位Ｖｏｆｆ１の出力を開始してから（第１信号Ｓ１が第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化してから）、第２デッドタイムΔｔ４が経過したタイミングＴ５６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Ｔ５６からわずかに遅延したタイミングＴ５７において、第２スイッチング素子２２２のゲート電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第２スイッチング素子２２２がオンする。これにより、電流Ｉ４が、第２ダイオード２２６と第２スイッチング素子２２２に分岐して流れる。このとき、第２センサ２３８は、第２スイッチング素子２２２のゲート電位Ｖｇ２が第２基準値を超えたことを検出し、タイミングＴ５７を第２タイミングであると判断する。
【００２２】
第２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に送信されるため、当該信号からわずかに遅延して、当該信号と同じ波形を有する遅延信号が制御装置２２８に送信される。第１降圧モードでは、制御装置２２８が、第３タイミング（タイミングＴ５５）と第２タイミング（タイミングＴ５７）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。
【００２３】
次に、第２降圧モードについて説明する。図１０のタイミングＴ´５１、Ｔ´５２、Ｔ´５３は、図９のタイミングＴ５１、Ｔ５２、Ｔ５３と同様である。第２降圧モードでは、制御装置２２８は、第１オフ電位Ｖｏｆｆ１を出力してから、第２補正デッドタイムΔｔ６（第１降圧モードで算出した第２補正デッドタイムΔｔ６）が経過したタイミングＴ´５４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。また、略同じタイミングで第１スイッチング素子２２０がオフすると、高電位入力配線２１２の電位が下降し始める。そして、タイミングＴ´５５において、高電位入力配線２１２の電位が低電位配線２１６の電位よりも低くなる。また、タイミングＴ´５５と略同じタイミングで第２スイッチング素子２２２のゲート電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第２スイッチング素子２２２がオンする。
【００２４】
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２タイミングと第３タイミングの時間差から第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スイッチング素子２２２のスイッチングを制御する。これにより、高電位入力配線２１２の電位が低電位配線２１６の電位を下回るタイミングと、第２スイッチング素子２２２がオンするタイミングの時間差を低減することができる。この結果、第１スイッチング素子２２０がオフしたタイミングＴ´５４から短時間で、第２スイッチング素子２２２のオン動作を開始することができる。このため、第２スイッチング素子２２２がオンする期間を長くすることができ、第２ダイオード２２６で生じる損失を低減することができる。
【００２５】
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に制御装置２２８へ送信される信号が第３信号配線２４６によって送信される信号のみである。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へ送信される。複数の信号が制御装置２２８に送信されないため、信号の遅延にばらつきが生じることがない。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。
【００２６】
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ダイオード２２４及び第２ダイオード２２６で生じる損失は小さい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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】第１降圧モードにおける各値の変化を示す図。
【図５】第２降圧モードにおける各値の変化を示す図。
【図６】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７】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８】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９】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１０】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１１】比較例のコンバータの回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
コンバータ１０は、第１スイッチング素子２０、第２スイッチング素子２２、第１ダイオード２４、第２ダイオード２６、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、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。
【００３０】
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。
【００３１】
第１スイッチング素子２０及び第２スイッチング素子２２は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。第１スイッチング素子２０のドレインは、高電位出力配線１４に接続されている。第１スイッチング素子２０のソースは、高電位入力配線１２に接続されている。第２スイッチング素子２２のドレインは、高電位入力配線１２に接続されている。第２スイッチング素子２２のソースは、低電位配線１６に接続されている。すなわち、第１スイッチング素子２０と第２スイッチング素子２２は、高電位出力配線１４と低電位配線１６の間に直列に接続されている。
【００３２】
第１ダイオード２４のカソードは、高電位出力配線１４に接続されている。第１ダイオード２４のアノードは、高電位入力配線１２に接続されている。すなわち、第１ダイオード２４は、第１スイッチング素子２０に対して並列に接続されている。第２ダイオード２６のカソードは、高電位入力配線１２に接続されている。第２ダイオード２６のアノードは、低電位配線１６に接続されている。すなわち、第２ダイオード２６は、第２スイッチング素子２２に対して並列に接続されている。
【００３３】
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。
【００３４】
制御装置２８は、第１スイッチング素子２０を制御する第１信号Ｓ１と、第２スイッチング素子２２を制御する第２信号Ｓ２を出力する。第１信号Ｓ１は、第１スイッチング素子２０をオンさせる第１オン電位Ｖｏｎ１と、第１スイッチング素子２０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スイッチング素子２２をオンさせる第２オン電位Ｖｏｎ２と、第２スイッチング素子２２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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。また、第１駆動回路３４は、第１スイッチング素子２０のゲートに接続されている。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、第１スイッチング素子２０のゲートの充放電を行う。
【００３７】
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。また、第２駆動回路３６は、第２スイッチング素子２２のゲートに接続されている。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、第２スイッチング素子２２のゲートの充放電を行う。
【００３８】
また、コンバータ１０は、第１コンパレータ６０、第２コンパレータ６２、第３コンパレータ６４、第４コンパレータ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。
【００３９】
各コンパレータ６０〜６６は、それぞれ反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）と出力端子を有している。各コンパレータ６０〜６６は、非反転入力端子（＋）の電位が反転入力端子（−）の電位以下の場合は出力端子に出力する信号をＬＯＷに制御し、非反転入力端子（＋）の電位が反転入力端子（−）の電位よりも高い場合は出力端子に出力する信号をＨＩＧＨに制御する。
【００４０】
第１コンパレータ６０の反転入力端子（−）には、第１スイッチング素子２０のドレイン電位（すなわち、高電位出力配線１４の電位）が入力される。第１コンパレータ６０の非反転入力端子（＋）には、第１スイッチング素子２０のソース電位（すなわち、高電位入力配線１２の電位）が入力される。第１コンパレータ６０は、反転入力端子（−）の電位と非反転入力端子（＋）の電位に基づいて、出力端子に信号Ｆｘ１を出力する。
【００４１】
第２コンパレータ６２の反転入力端子（−）には、第１スイッチング素子２０のソース電位が入力される。第２コンパレータ６２の非反転入力端子（＋）には、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が入力される。第２コンパレータ６２は、反転入力端子（−）の電位と非反転入力端子（＋）の電位に基づいて、出力端子に信号Ｆｇ１を出力する。
【００４２】
第３コンパレータ６４の反転入力端子（−）には、第２スイッチング素子２２のドレイン電位（すなわち、高電位入力配線１２の電位）が入力される。第３コンパレータ６４の非反転入力端子（＋）には、第２スイッチング素子２２のソース電位（すなわち、低電位配線１６の電位）が入力される。第３コンパレータ６４は、反転入力端子（−）の電位と非反転入力端子（＋）の電位に基づいて、出力端子に信号Ｆｘ２を出力する。
【００４３】
第４コンパレータ６６の反転入力端子（−）には、第２スイッチング素子２２のソース電位が入力される。第４コンパレータ６６の非反転入力端子（＋）には、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が入力される。第１コンパレータ６０は、反転入力端子（−）の電位と非反転入力端子（＋）の電位に基づいて、出力端子に信号Ｆｇ２を出力する。
【００４４】
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。
【００４５】
第１ＸＯＲ回路６８の各入力端子には、第１コンパレータ６０から出力される信号Ｆｘ１及び第２コンパレータ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。
【００４６】
第２ＸＯＲ回路７０の各入力端子には、第３コンパレータ６４から出力される信号Ｆｘ２及び第４コンパレータ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。
【００４７】
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。
【００４８】
第１ＡＮＤ回路７２の各入力端子には、第１コンパレータ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。
【００４９】
第１ＡＮＤ回路７２から出力された信号Ｆｄ１は、第１伝達配線４６に出力される。第１伝達配線４６は、制御装置２８に接続されている。第１伝達配線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。
【００５０】
第２ＡＮＤ回路７４の各入力端子には、第３コンパレータ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。
【００５１】
第２ＡＮＤ回路７４から出力された信号Ｆｄ２は、第２伝達配線４７に出力される。第２伝達配線４７は、制御装置２８に接続されている。第２伝達配線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。
【００５２】
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スイッチング素子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、コンパレータ６４、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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スイッチング素子２０はオフしており、第２スイッチング素子２２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、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが高電位出力配線１４の電位よりも低いため、第１コンパレータ６０は信号Ｆｘ１をＬＯＷに維持している。また、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が電位Ｖｘよりも低いため、第２コンパレータ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。
【００５５】
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からわずかに遅延したタイミングＴ３において、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が下降し始める。その後、タイミングＴ４において、第２スイッチング素子２２がオフすると、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。そして、タイミングＴ５において、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ダイオード２４が導通する。このため、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。また、タイミングＴ５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ため、第１コンパレータ６０は、信号Ｆｘ１をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。また、第２コンパレータ６２は、信号Ｆｇ１をＬＯＷに維持している。このため、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。
【００５６】
第１昇圧モードでは、制御装置２８が第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始してから（第２信号Ｓ２が第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化してから）第１デッドタイムΔｔ１が経過したタイミングＴ６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Ｔ６からわずかに遅延したタイミングＴ７において、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第１スイッチング素子２０がオンする。これにより、電流Ｉ２が、第１ダイオード２４と第１スイッチング素子２０に分岐して流れる。また、タイミングＴ７では、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が高電位入力配線１２の電位Ｖｘよりも高くなる。このため、タイミングＴ７において、第２コンパレータ６２は、信号Ｆｇ１をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。すると、第１コンパレータ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、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ＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。
【００５７】
制御装置２８が第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始してから（第２信号Ｓ２が第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化してから）所定の期間Δｔ１１が経過したタイミングＴ８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に下降させる。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Ｔ８からわずかに遅延したタイミングＴ９において、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が下降し始める。その後、タイミングＴ１０において、第１スイッチング素子２０がオフする。すると、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が高電位入力配線１２の電位Ｖｘよりも低くなる。このため、タイミングＴ１０において、第２コンパレータ６２は、信号Ｆｇ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。すると、第１コンパレータ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Ｔ１０以降は、リアクトル５０の起電力によって第１ダイオード２４に電流Ｉ２が流れ、高電位入力配線１２の電位Ｖｘは高電位を維持する。
【００５８】
第１昇圧モードでは、制御装置２８が第１オフ電位Ｖｏｆｆ１の出力を開始してから（第１信号Ｓ１が第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化してから）、第３デッドタイムΔｔ７が経過したタイミングＴ１１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Ｔ１１からわずかに遅延したタイミングＴ１２において、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第２スイッチング素子２２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Ｔ１２では、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが高電位出力配線１４の電位よりも低くなる。このため、タイミングＴ１２において、第１コンパレータ６０は、信号Ｆｘ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。すると、第２コンパレータ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。
【００５９】
第１ＡＮＤ回路７２から出力される信号Ｆｄ１は、第３フォトカプラ５８を介して制御装置２８に送信されるため、信号Ｆｄ１と同じ波形を有する信号Ｄ１（図２参照）が、信号Ｆｄ１からわずかに遅延して制御装置２８に送信される。第１昇圧モードでは、制御装置２８が、タイミングＴ５とタイミングＴ７の間の時間を第１オフセット時間Δｔ２として算出し、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。また、制御装置２８が、タイミングＴ１０とタイミングＴ１２の間の時間を第３オフセット時間Δｔ８として算出する。
【００６０】
次に、第２昇圧モードについて説明する。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、Ｔ´２、Ｔ´３は、図２のタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３と同様である。第２昇圧モードでは、制御装置２８は、第２オフ電位Ｖｏｆｆ２を出力してから第１昇圧モードで算出した第１補正デッドタイムΔｔ３が経過したタイミングＴ´４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。また、略同じタイミングで第２スイッチング素子２２がオフすると、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが上昇し始める。そして、Ｔ´５において、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。また、タイミングＴ´５と略同じタイミングで第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第１スイッチング素子２０がオンする。これにより、電流Ｉ２が第１ダイオード２４と第１スイッチング素子２０に分岐して流れる。
【００６１】
第２昇圧モードでは、制御装置２８が第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始してから（第２信号Ｓ２が第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化してから）、期間Δｔ１１に第３オフセット時間Δｔ８を加算した期間が経過したタイミングＴ´６（すなわち、制御装置２８は、第１昇圧モードにおいて第１信号Ｓ１を第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化させたタイミングから第３オフセット時間Δｔ８だけ遅延させたタイミング）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´６からわずかに遅延したタイミングＴ´７において、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が下降し始める。また、略同じタイミング（詳細には、タイミングＴ´２から、期間Δｔ１１に第３デッドタイムΔｔ７を加算した期間が経過したタイミング）で第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。その後、タイミングＴ´８において、第１スイッチング素子２０がオフする。これにより、第１ダイオード２４と第１スイッチング素子２０に分岐して流れていた電流Ｉ２が第１ダイオード２４のみに流れる。同様に、タイミングＴ´８と略同じタイミングで第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第２スイッチング素子２２がオンする。すると、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが高電位出力配線１４の電位よりも低くなる。このため、タイミングＴ´８において、第１コンパレータ６０は、信号Ｆｘ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。また、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が電位Ｖｘよりも低くなるので、第２コンパレータ６２は、信号Ｆｇ１をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。また、タイミングＴ´８以降は、第２スイッチング素子２２がオンすることにより、図１に示す電流Ｉ１が再び流れる。
【００６２】
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が高電位出力配線１４の電位を超えるタイミングＴ５と、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が高電位入力配線１２の電位Ｖｘを超えるタイミングＴ７と、の間の時間差から第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、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スイッチング素子２０のオン動作を制御する。これにより、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが高電位出力配線１４の電位を超えるタイミングと、第１スイッチング素子２０がオンするタイミングとの時間差を低減することができる。この結果、第２スイッチング素子２２がオフしたタイミングＴ´４から短時間で、第１スイッチング素子２０のオン動作を開始することができる。また、コンバータ１０は、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が高電位入力配線１２の電位Ｖｘを下回るタイミングＴ１０と、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが高電位出力配線１４の電位を下回るタイミングＴ１２と、の間の時間を第３オフセット時間Δｔ８として算出する。そして、第２昇圧モードにおいて、第３オフセット時間Δｔ８を用いて第１スイッチング素子２０のオフ動作を制御する。これにより、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が高電位入力配線１２の電位Ｖｘを下回るタイミングと、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが高電位出力配線１４の電位を下回るタイミングとの時間差を低減することができる。この結果、第１スイッチング素子２０がオフしたタイミングＴ´８から短時間で、第２スイッチング素子２２のオン動作を開始することができる。
【００６３】
上記のように、本実施例のコンバータ１０によれば、第１スイッチング素子２０と第２スイッチング素子２２を同時にオンさせないという規則の中で、第１スイッチング素子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ダイオード２４で生じる損失を低減することができる。
【００６４】
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に制御装置２８へ送信される信号が信号Ｄ１のみである。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ない。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に信号Ｄ１のみが用いられるので、精度良くデッドタイムを補正することができる。
【００６５】
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スイッチング素子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、コンパレータ６０、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。
【００６６】
まず、第１降圧モードについて説明する。図４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。
【００６７】
図４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スイッチング素子２０はオンしており、第２スイッチング素子２２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、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低電位配線１６の電位よりも高いため、第３コンパレータ６４は信号Ｆｘ２をＬＯＷに維持している。また、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が低電位配線１６の電位よりも低いため、第４コンパレータ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。
【００６８】
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からわずかに遅延したタイミングＴ２３において、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が下降し始める。その後、タイミングＴ２４において、第１スイッチング素子２０がオフすると、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が下降する。そして、タイミングＴ２５において、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ダイオード２６が導通する。このため、図１の矢印に示す電流Ｉ４が流れる。また、タイミングＴ２５では、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ため、第３コンパレータ６４は、信号Ｆｘ２をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。また、第４コンパレータ６６は、信号Ｆｇ２をＬＯＷに維持している。このため、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。
【００６９】
第１降圧モードでは、制御装置２８が第１オフ電位Ｖｏｆｆ１の出力を開始してから（第１信号Ｓ１が第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化してから）第２デッドタイムΔｔ４が経過したタイミングＴ２６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Ｔ２６からわずかに遅延したタイミングＴ２７において、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第２スイッチング素子２２がオンする。これにより、電流Ｉ４が、第２ダイオード２６と第２スイッチング素子２２に分岐して流れる。また、タイミングＴ２７では、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が高電位入力配線１２の電位Ｖｘよりも高くなる。このため、タイミングＴ２７において、第４コンパレータ６６は、信号Ｆｇ２をＬＯＷからＨＩＧＨに上昇させる。すると、第３コンパレータ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、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ＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。
【００７０】
制御装置２８が第１オフ電位Ｖｏｆｆ１の出力を開始してから（第１信号Ｓ１が第１オン電位Ｖｏｎ１から第１オフ電位Ｖｏｆｆ１に変化してから）所定の期間Δｔ１２が経過したタイミングＴ２８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に下降させる。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Ｔ２８からわずかに遅延したタイミングＴ２９において、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が下降し始める。その後、タイミングＴ３０において、第２スイッチング素子２２がオフする。すると、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が高電位入力配線１２の電位Ｖｘよりも低くなる。このため、タイミングＴ３０において、第４コンパレータ６６は、信号Ｆｇ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。すると、第３コンパレータ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Ｔ３０以降は、リアクトル５０の起電力によって第２ダイオード２６に電流Ｉ４が流れ、高電位入力配線１２の電位Ｖｘは低電位を維持する。
【００７１】
第１降圧モードでは、制御装置２８が第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始してから（第２信号Ｓ２が第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化してから）、第４デッドタイムΔｔ９が経過したタイミングＴ３１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Ｔ３１からわずかに遅延したタイミングＴ３２において、第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第１スイッチング素子２０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Ｔ３２では、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低電位配線１６の電位よりも高くなる。このため、タイミングＴ３２において、第３コンパレータ６４は、信号Ｆｘ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。すると、第４コンパレータ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。
【００７２】
第２ＡＮＤ回路７４から出力される信号Ｆｄ２は、第４フォトカプラ５９を介して制御装置２８に送信されるため、信号Ｆｄ２と同じ波形を有する信号Ｄ２（図４参照）が、信号Ｆｄ２からわずかに遅延して制御装置２８に送信される。第１降圧モードでは、制御装置２８が、タイミングＴ２５とタイミングＴ２７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。また、制御装置２８が、タイミングＴ３０とタイミングＴ３２の間の時間を第４オフセット時間Δｔ１０として算出する。
【００７３】
次に、第２降圧モードについて説明する。図５は、第２降圧モードにおける各値の変化示す図である。図５のタイミングＴ´２１、Ｔ´２２、Ｔ´２３は、図４のタイミングＴ２１、Ｔ２２、Ｔ２３と同様である。第２降圧モードでは、制御装置２８は、第１オフ電位Ｖｏｆｆ１を出力してから第１降圧モードで算出した第２補正デッドタイムΔｔ６が経過したタイミングＴ´２４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。また、略同じタイミングで第１スイッチング素子２０がオフすると、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが下降し始める。そして、タイミングＴ´２５において、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。また、タイミングＴ´２５と略同じタイミングで第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が上昇し始めて、第２スイッチング素子２２がオンする。これにより、電流Ｉ４が第２ダイオード２６と第２スイッチング素子２２に分岐して流れる。
【００７４】
第２降圧モードでは、制御装置２８が第２オフ電位Ｖｏｆｆ２の出力を開始してから（第２信号Ｓ２が第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化してから）、期間Δｔ１２に第４オフセット時間Δｔ１０を加算した期間が経過したタイミングＴ´２６（すなわち、第１降圧モードにおいて第２信号Ｓ２を第２オン電位Ｖｏｎ２から第２オフ電位Ｖｏｆｆ２に変化させたタイミングから第４オフセット時間Δｔ１０だけ遅延させたタイミング）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´２６からわずかに遅延したタイミングＴ´２７において、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が下降し始める。また、略同じタイミング（詳細には、タイミングＴ´２２から期間Δ１３に第４デッドタイムΔｔ９を加算した期間が経過したタイミング）で第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。その後、タイミングＴ´２８において、第２スイッチング素子２２がオフする。これにより、第２ダイオード２６と第２スイッチング素子２２に分岐して流れていた電流Ｉ４が第２ダイオード２６のみに流れる。同様に、タイミングＴ´２８と略同じタイミングで第１スイッチング素子２０のゲート電位Ｖｇ１が上昇し始めて、第１スイッチング素子２０がオンする。すると、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低電位配線１６の電位よりも高くなる。このため、タイミングＴ´２８において、第３コンパレータ６４は、信号Ｆｘ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。また、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が電位Ｖｘよりも低くなるので、第４コンパレータ６６は、信号Ｆｇ２をＨＩＧＨからＬＯＷに下降させる。また、タイミングＴ´２８以降は、第１スイッチング素子２０がオンすることにより、図１に示す電流Ｉ３が再び流れる。
【００７５】
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が低電位配線１６の電位を下回るタイミングＴ２５と、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が高電位入力配線１２の電位Ｖｘを超えるタイミングＴ２７と、の間の時間差から第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、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スイッチング素子２２のオン動作を制御する。これにより、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低電位配線１６の電位を下回るタイミングと、第２スイッチング素子２２がオンするタイミングとの時間差を低減することができる。この結果、第１スイッチング素子２０がオフしたタイミングＴ´２４から短時間で、第２スイッチング素子２２のオン動作を開始することができる。また、コンバータ１０は、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が高電位入力配線１２の電位Ｖｘを下回るタイミングＴ３０と、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低電位配線１６の電位を超えるタイミングＴ３２と、の間の時間を第４オフセット時間Δｔ１０として算出する。そして、第２降圧モードにおいて、第４オフセット時間Δｔ１０を用いて第２スイッチング素子２２のオフ動作を制御する。これにより、第２スイッチング素子２２のゲート電位Ｖｇ２が高電位入力配線１２の電位Ｖｘを下回るタイミングと、高電位入力配線１２の電位Ｖｘが低電位配線１６の電位を超えるタイミングとの時間差を低減することができる。この結果、第２スイッチング素子２２がオフしたタイミングＴ´２８から短時間で、第１スイッチング素子２０のオン動作を開始することができる。
【００７６】
上記のように、本実施例のコンバータ１０によれば、第１スイッチング素子２０と第２スイッチング素子２２を同時にオンさせないという規則の中で、第２スイッチング素子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ダイオード２６で生じる損失を低減することができる。
【００７７】
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に制御装置２８へ送信される信号が信号Ｄ２のみである。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ない。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に信号Ｄ２のみが用いられるので、精度良くデッドタイムを補正することができる。
【００７８】
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ダイオード２４及び第２ダイオード２６で生じる損失は小さい。
【００７９】
（対応関係）
第１フォトカプラ５４が、第１絶縁素子の一例である。第２フォトカプラ５６が、第２絶縁素子の一例である。第３フォトカプラ５８及び第４フォトカプラ５９が、第３絶縁素子の一例である。第１伝達配線４６及び第２伝達配線４７が、第３信号配線の一例である。第２コンパレータ６２が、第１センサの一例である。高電位入力配線１２の電位Ｖｘが、第１基準値の一例である。図２のタイミングＴ７及び図３のタイミングＴ´５が、第１タイミングの一例である。第４コンパレータ６６が、第２センサの一例である。低電位配線１６の電位が、第２基準値の一例である。図４のタイミングＴ２７及び図５のタイミングＴ´２５が、第２タイミングの一例である。第１コンパレータ６０及び第３コンパレータ６４が、第３センサの一例である。高電位出力配線１４の電位及び低電位配線１６の電位が、第３基準値の一例である。図２のタイミングＴ５、図３のタイミングＴ´５、図４のタイミングＴ２５及び図５のタイミングＴ´２５が、第３タイミングの一例である。
【００８０】
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】
【００８１】
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スイッチング素子
２２：第２スイッチング素子
２４：第１ダイオード
２６：第２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
４６：第１伝達配線
４７：第２伝達配線
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コンパレータ
６２：第２コンパレータ
６４：第３コンパレータ
６６：第４コンパレータ
６８：第１ＸＯＲ回路
７０：第２ＸＯＲ回路
７２：第１ＡＮＤ回路
７４：第２ＡＮＤ回路
９０：入力側平滑化コンデンサ
９２：出力側平滑化コンデンサ
【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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