(57)【要約】      （修正有）【課題】直流／直流電力変換の際のゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）範囲を延長するための装置を提供する。【解決手段】本装置は、準共振モードで作動し、（ｉ）変圧器１１０と、（ｉｉ）変圧器１１０の一次巻線に結合されて、一次巻線を通る電流を制御するための一次側のスイッチ１０６と、（ｉｉｉ）変圧器１１０に結合され、一次側のスイッチ１０６の電圧の降下を促進するためのバラクタ１１２と、を具える直流／直流変換器１２０を具える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換の際にゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）範囲を拡げるための装置であって、
準共振モードで作動する、直流／直流変換器が、
変圧器と、
前記変圧器の一次巻線に接続されて、前記一次巻線を通る電流を制御するための一次側のスイッチと、
前記変圧器に接続された要素とを具え、前記要素が前記要素の電圧によって変化する静電容量を有し、前記一次側のスイッチの電圧の降下の際に、前記要素の静電容量を変化させる前記要素の電圧の変化によって前記要素が受動的に変化し、前記要素の受動的な変化が前記直流／直流変換器の共振周波数を変化させ、前記共振周波数の変化が前記降下を促進することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記要素が前記変圧器の二次巻線に接続されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置がさらに、前記一次側のスイッチに接続され、前記一次側のスイッチの電圧を制限するための電圧固定回路を具えており、前記電圧固定回路が前記要素を具えることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記直流／直流変換器がさらに、ダイオード及び出力コンデンサを具えており、（ｉ）前記ダイオードのアノード端子が、前記変圧器の二次巻線の第１の端子及び前記バラクタの第１の端子に接続されており、（ｉｉ）前記出力コンデンサの第１の端子が、前記ダイオードのカソード端子、前記要素の第２の端子、及び前記直流／直流変換器の第１の出力端子に接続されており、（ｉｉｉ）前記出力コンデンサの第２の端子が、前記二次巻線の第２の端子及び前記直流／直流変換器の第２の出力端子に接続されており、前記直流／直流変換器の前記第１及び第２の出力端子が、出力電圧を与えることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記直流／直流変換器がさらに、出力コンデンサを具えており、（ｉ）前記変圧器の二次巻線の第１の端子が、前記要素の第１の端子に接続されており、（ｉｉ）前記出力コンデンサの第１の端子が、前記要素の第２の端子、及び前記直流／直流変換器の第１の出力端子に接続されており、（ｉｉｉ）前記出力コンデンサの第２の端子が、前記二次巻線の第２の端子及び前記直流／直流変換器の第２の出力端子に接続されており、前記直流／直流変換器の前記第１及び第２の出力端子が、出力電圧を与えることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記直流／直流変換器がさらに、ダイオード、コンデンサ及び抵抗器を具えており、（ｉ）前記ダイオードのアノード端子が、前記要素の第１の端子及び前記一次側のスイッチのドレイン端子に接続されており、（ｉｉ）前記ダイオードのカソード端子が、前記要素の第２の端子、前記コンデンサの第１の端子、及び前記抵抗器の第１の端子に接続されており、（ｉｉｉ）前記抵抗器の第２の端子が、前記コンデンサの第２の端子及び前記一次側のスイッチのソース端子に接続されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記直流／直流変換器がさらに、コンデンサ及び抵抗器を具えており、（ｉ）前記要素の第１の端子が、前記一次側のスイッチのドレイン端子に接続されており、（ｉｉ）前記要素の第２の端子が、前記コンデンサの第１の端子及び前記抵抗器の第１の端子に接続されており、（ｉｉｉ）前記抵抗器の第２の端子が、前記コンデンサの第２の端子及び前記一次側のスイッチのソース端子に接続されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の装置がさらに、前記直流／直流変換器に接続され、直流入力電力を与えるための分散型発電機（ＤＧ）を具えることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記ＤＧがソーラーパワー発電機であることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の装置がさらに、前記直流／直流変換器に接続され、前記直流／直流変換器からの直流出力電力を交流出力電力に変換するための直流／交流変換モジュールを具えることを特徴とする装置。
【請求項１１】
電力変換の際にゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）範囲を拡げるための方法であって、
準共振モードで作動する直流／直流変換器の一次側のスイッチであって、前記直流／直流変換器の一次巻線を通る電流を制御するための一次側のスイッチを停止させるステップと、
前記一次側のスイッチの電圧の降下の際に、前記直流／直流変換器のＬＣ共振回路の共振周波数を増加させるステップであって、前記共振周波数は、前記直流／直流変換器の変圧器に接続された要素を、前記降下の際に、受動的に変化させることによって増加し、前記要素が前記要素の電圧によって変化する静電容量を有する、ステップと、
前記要素の電圧を変化させ前記要素の静電容量を変化させることによって前記共振周波数を増加させる結果、前記一次側のスイッチの電圧の降下を促進するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記要素が前記変圧器の二次巻線に接続されていることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法がさらに、前記一次側のスイッチの電圧のスパイクを制限するステップを具えており、前記制限するステップが、前記一次側のスイッチに接続された電圧固定回路によって実行され、前記電圧固定回路が前記要素を具えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法において、前記直流／直流変換器がさらに、ダイオード及び出力コンデンサを具えており、（ｉ）前記ダイオードのアノード端子が、前記変圧器の二次巻線の第１の端子及び前記要素の第１の端子に接続されており、（ｉｉ）前記出力コンデンサの第１の端子が、前記ダイオードのカソード端子、前記要素の第２の端子、及び前記直流／直流変換器の第１の出力端子に接続されており、（ｉｉｉ）前記出力コンデンサの第２の端子が、前記二次巻線の第２の端子及び前記直流／直流変換器の第２の出力端子に接続されており、前記直流／直流変換器の前記第１及び第２の出力端子が、出力電圧を与えることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４の何れか一項に記載の方法において、分散型発電機（ＤＧ）が前記直流／直流変換器に接続され、前記直流／直流変換器に直流入力電力を与えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連技術の相互参照
本出願は、全てここに引用され、２００８年３月２６日に出願された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ  Ｚｅｒｏ−Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｒａｎｇｅ  ｉｎ  ａ  ＤＣ  ｔｏ  ＤＣ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」と題される米国仮特許出願第６１／０７０，７９９号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の実施例は、概して、電力変換に関し、特に、直流（ＤＣ）／直流変換器におけるゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）の範囲を拡げるための装置に関する。
【０００３】
直流／直流変換のための共通のトポロジーは、準共振モードでフライバック変換器を作動させることであり、ドレイン電圧の谷（すなわち、ドレイン−ソース電圧の最小点）で一次側のスイッチが作動する。準共振フライバックは、ハードスイッチのフライバックの１つのバリエーションであり、スイッチの寄生静電容量、又は追加静電容量を使用して、直流／直流変換器の変換器の漏れインダクタンスに由来する漏れインダクタンスエネルギを吸収する。さらに、スイッチの動作時間を十分に選択することによって、ＺＶＳ停止特性とともに、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）動作特性が可能となり、効率全体を改善する。
【発明の概要】
【０００４】
このような方法の１つの課題は、実際のＺＶＳ変移が限られた入力電圧範囲で発生し、全ての動作状態で動作し得ないことである。例えば、二次反射電圧は、ＺＶＳが作動するために入力電圧よりも高いことが必要である。このような条件に合致しない場合、スイッチをオンにした場合に一次側のスイッチに蓄えられたエネルギがリセットされ、効率が著しく失われる。
【０００５】
このため、当技術分野において、直流／直流変換器のＺＶＳ範囲を拡げる能力の必要がある。
【０００６】
本発明の実施例は、概して、直流／直流電圧変換の際にゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）範囲を拡げるための装置に関する。この装置は、準共振モード動作する直流／直流変換器具え、直流／直流変換器は、（ｉ）変圧器、（ｉｉ）一次巻線を流れる電流を制御するための、変圧器の一次巻線に接続された一次側のスイッチ、及び（ｉｉｉ）変圧器に接続された、一次側のスイッチの電圧降下を促進するためのバラクタを具える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の上述の態様を詳細に理解し得るために、上で簡潔にまとめている本発明のより特定の説明が添付図面に図示された実施例を参照する。しかしながら、添付図面は、単に本発明の典型的な実施例を示すものであり、本発明は等しく有効な他の実施例を認めるため、その範囲を限定するものとみなすべきではないことに留意されたい。
【０００８】
【図１】図１は、本発明の１又はそれ以上の実施例に係る、ＤＣ／ＤＣ変換器の概略図である。
【図２】図２は、本発明の１又はそれ以上の実施例に係る、一次側のスイッチのドレイン−ソース電圧Ｖｄｓのグラフィック図である。
【図３】図３は、本発明の１又はそれ以上の実施例に係る、ＤＣ／ＤＣ変換器の概略図である。
【図４】図４は、本発明の１又はそれ以上の実施例に係る、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）範囲を増加させるための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の１又はそれ以上の実施例に係る直流／直流変換器１２０の概略図である。ある実施例では、直流／直流変換器１２０は、準共振モードで作動するフライバックコンバータとすることができ；代替的な実施例が、準共振モードで作動するバックコンバータ、ブーストコンバータ、バック−ブーストコンバータ等といった異なるタイプの直流／直流変換器を具え得る。直流／直流変換器１２０を、直流／直流電力変換のために独立した構成で採用することができ、又は図１に示すような直流／交流（ＡＣ）インバータ１２４といった他の変換装置の要素とともに又は他の変換装置の要素として使用し得る。直流／交流インバータ１２４は、直流／直流変換器１２０から交流電圧出力に出力電圧を変換するために、直流／直流変換器１２０に接続された直流／交流変換モジュール１２２を追加的に具えている。直流／交流インバータ１２４は、ソーラーパワーシステムといった１又はそれ以上の分散型発電機（ＤＧ）によって発生する直流電源の交流電源への変換に使用し得る。
【００１０】
直流／直流変換器１２０は、入力電圧、Ｖｉｎを受けるための直流／直流変換器１２０の２つの入力端子に接続されたコンデンサ１０２を具える。コンデンサ１０２は、さらに、変圧器１１０の一次巻線及び半導体スイッチ１０６（「一次側のスイッチ」）の直列接続に接続されている。一次側のスイッチ１０６は、金属−酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、エミッタスイッチバイポーラトランジスタ（ＥＳＢＴ）等といった、当技術分野で既知の１又はそれ以上のスイッチを具え得る。ある実施例では、コンデンサ１０８が、一次側のスイッチ１０６のドレイン及びソース端子に接続されており；代替的に、コンデンサ１０８が一次側のスイッチ１０６に物理的に接続されていないが、例えば、半導体の一次側のスイッチ１０６の静電容量、プリント回路基板（ＰＣＢ）の静電容量、浮遊静電容量等といったノードに存在する寄生容量を示す。
【００１１】
１：ｎの巻数比を有する変圧器１１０の二次巻線が、ダイオード１１４及び出力コンデンサ１１６の直列接続に接続されており、ダイオード１１４のアノード端子が二次巻線の第１の端子に接続されている。直流／直流変換器１２０の出力端子が、出力電圧Ｖｏｕｔを出力するために、出力コンデンサ１１６に接続されている。
【００１２】
本発明の１又はそれ以上の実施例によれば、バラクタ１１２（すなわち、可変電圧コンデンサ）が、ダイオード１１４に接続されており；代替的に、バラクタ１１２をダイオード１１４と交換し得る。ある実施例では、バラクタ１１２が以下のような接合静電容量Ｃｖａｒを有する：
【００１３】
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【００１４】
Ｖｖａｒは、バラクタ電圧であり、Ｃ０、Ｖｊ、及びＭは、使用する特定のバラクタに依存する係数である。バラクタ１１２は、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ、セラミックコンデンサ等を具え得る。
【００１５】
直流／直流変換器１２０は、入力電圧Ｖｉｎを受け取り、入力電圧を出力電圧Ｖｏｕｔに変換する。このような変換の際に、電流Ｉｃがコンデンサ１０２を通って流れ、一次側のスイッチ１０６のゲート端子に接続された制御回路１０４によって駆動されるように、一次側のスイッチ１０６のタイミングにしたがって、電流Ｉｐ（「一次電流」）が変圧器１１０の一次巻線に供給される。一次側のスイッチ１０６が開放されると、変圧器１１０の一次巻線を通って電流は流れず（すなわち、Ｉｐ＝０）、電流Ｉｃがコンデンサ１０２を充電する。一次側のスイッチ１０６が閉止すると、コンデンサ１０２が放電し、一次電流Ｉｐが変圧器１１０の一次巻線を通って直線的に増加する。さらに、一次電流Ｉｐは、事実上一次巻線と直列の変圧器１１０の漏れインダクタンスを通って流れる。
【００１６】
一次側のスイッチ１０６が開放されると、一次側のスイッチ１０６を通る一次電流Ｉｐの流れが止まり、漏れインダクタンスがその電圧を逆転させ、ダイオード１１４の閾電圧に達してダイオード１１４が導通を開始するまで、一次側のスイッチ１０６のドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの急激な上昇が発生する。変圧器１１０の磁場に蓄積されたエネルギの結果、Ｉｓ〜Ｉｐ／ｎ（「二次電流」）が二次巻線に誘導され、ゼロに向けて直線的に減少する。二次電流Ｉｓがゼロに達すると、コアリセット周期が開始し、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓが、一次巻線のインダクタンス、コンデンサ１０８の静電容量、及びバラクタ１１２からの反射静電容量を具える一次側に見られるＬＣ共振回路の周波数で正弦的に共振し、共振は抵抗損によって減衰する。
【００１７】
二次電流Ｉｓがゼロに達する時に、ゼロに近いバラクタ電圧Ｖｖａｒにより、バラクタ１１２の静電容量が大きくなる（すなわち、ほぼＣ０）。ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓが降下を開始すると、バラクタ電圧Ｖｖａｒが増加する。上昇するバラクタ電圧Ｖｖａｒが、バラクタ静電容量Ｃｖａｒを減少させることで、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの降下の際に、ＬＣ共振回路の周波数を増加させ、これにより、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの降下を促進させる。促進されて降下するドレイン−ソース電圧は、ＺＶＳスイッチングを起こすためにドレイン−ソース電圧Ｖｄｓに深い谷を形成することによって、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）範囲を伸ばす。このため、一次側のスイッチ１０６が、バラクタ１１２の影響なしに可能な電圧よりもゼロに近いＶｄｓで作動し得る。ある実施例では、ＺＶＳ範囲の少なくとも３０％の増加が認められる。
【００１８】
図２は、本発明の１又はそれ以上の実施例に係る一次側のスイッチ１０６のドレイン−ソース電圧Ｖｄｓのグラフである。一次側のスイッチ１０６は、図１を参照して上述したように直流／直流変換器１２０の中で作動する。Ｔ０以前では、一次側のスイッチ１０６が閉止し、一次側のスイッチ１０６を通って電流が流れる。Ｔ０において、一次側のスイッチ１０６が開放することで（すなわち、オフとなる）、一次側のスイッチ１０６を通る電流を止める。さらに、変圧器１１０の漏れインダクタンスがその電圧を逆転させ、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの急激な上昇が生じる。ダイオード１１４の閾値電圧に達すると、ダイオード１１４が導通を開始し、二次電流Ｉｓ〜Ｉｐ／ｎが二次巻線に誘導され、ゼロに向けて直線的に減少する。
【００１９】
時間Ｔ１で、二次電流Ｉｓがゼロに達し、バラクタ電圧Ｖｖａｒがゼロに近づき、バラクタ１１２の静電容量が大きくなる（すなわち、ほぼＣ０）。コアリセット周期が開始し、ドレイン−ソース電圧ＶｄｓがＬＣ共振回路の周波数で共振し始める。
【００２０】
時間Ｔ１からＴ２までにおいて、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓが減少し始め、バラクタ電圧Ｖｖａｒが上昇し、バラクタ静電容量Ｃｖａｒを減らすことで、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの降下の際にＬＣ共振回路の共振周波数を増加させる。時間Ｔ２からＴ３において、増加した共振周波数がＶｄｓの降下を促進することで、ＬＣ回路の共振周波数が一定のままである場合（すなわち、バラクタ１１２が無い場合）に生じるＶｄｓ降下２０４よりも速いＶｄｓ降下２０２となる。
【００２１】
促進したＶｄｓ降下２０２は、バラクタ１１２が無い場合に生じる谷よりも、時間Ｔ３でドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの低い谷となることで、延長ＺＶＳ範囲２０６を形成する。延長ＺＶＳ範囲２０６により、一次側のスイッチ１０６が、バラクタ１１２の効果無しに可能な電圧（すなわち、Ｖ２）よりも低いドレイン−ソース電圧Ｖｄｓ（すなわち、Ｖ１）で作動可能となることで、Ｃをコンデンサ１０８の静電容量とするとき、
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の節電となる。
【００２２】
図３は、本発明の１又はそれ以上の実施例に係る、直流／直流変換器１２０の概略図である。ある実施例では、直流／直流変換器１２０は、準共振モードで作動するフライバックコンバータとすることができ；代替的な実施例が、直流／直流変換器１２０を、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バック−ブーストコンバータ、又は同じタイプの直流／直流変換器とすることができる。直流／直流変換器１２０を、直流／直流電力変換のために独立構成で採用することができ、又は図３に示すような直流／交流インバータ１２４といった他の変換装置の部品とともに又は他の変換装置の部品として使用し得る。さらに、前述のように、直流／交流インバータ１２４は、直流／直流変換器１２０から交流電圧出力に出力電圧を変換するために、直流／直流変換器１２０に接続された直流／交流変換モジュール１２２を具えている。直流／交流インバータ１２４は、ソーラーパワーシステムといった１又はそれ以上の分散型発電機（ＤＧ）によって発生する直流電源の交流電源への変換に使用し得る。
【００２３】
直流／直流変換器１２０は、入力電圧、Ｖｉｎを受けるために直流／直流変換器１２０の２つの入力端子に接続されたコンデンサ３０２を具える。コンデンサ３０２は、さらに、変圧器３１０の一次巻線及び半導体スイッチ３０６（「一次側のスイッチ」）の直列接続をに接続されている。一次側のスイッチ３０６は、金属−酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、エミッタスイッチバイポーラトランジスタ（ＥＳＢＴ）等といった、当技術分野で既知の１又はそれ以上のスイッチを具え得る。以下でさらに説明するように、ダイオード３１８、バラクタ３２０、コンデンサ３２２、及び抵抗器３２４を具える電圧固定回路３０８が、変圧器３１０からの漏れインダクタンスエネルギによって形成されるドレイン−ソース電圧のスパイクを制御するために、一次側のスイッチ３０６に接続されている。さらに、コンデンサ３１２が一次側のスイッチ３０６に接続されており、半導体の一次側のスイッチ３０６の静電容量、ＰＣＢ静電容量、浮遊静電容量等といったノードに存在する寄生静電容量を示す。
【００２４】
ダイオード３１８のアノード端子及びバラクタ３２０の第１の端子が、一次側のスイッチ３０６のドレイン端子に接続されており；ダイオード３１８のカソード端子及びバラクタ３２０の第２の端子が、コンデンサ３２２の第１の端子及び抵抗器３２４の第１の端子に接続されている。コンデンサ３２２の第２の端子及び抵抗器３２４の第２の端子が、一次側のスイッチ３０６のソース端子に接続されている。ある実施例では、バラクタ３２０が、以下のような接合静電容量Ｃｖａｒを有する：
【００２５】
2015062335.tif 000005
【００２６】
ここで、Ｖｖａｒをバラクタの電圧、Ｃ０、Ｖｊ、及びＭを使用する特定のバラクタに依存する係数とする。バラクタ３２０は、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ、セラミックコンデンサ等を具え得る。１又はそれ以上の代替的な実施例では、バラクタ３２０をダイオード３１８と交換し得る。
【００２７】
１：ｎの巻数比を有する変圧器３１０の二次巻線が、ダイオード３１４及び出力コンデンサ３１６の直列接続に接続されており、ダイオード３１４のアノード端子が二次巻線の第１の端子に接続されている；ある実施例では、変圧比は１よりも低い（すなわち、逓降変圧器）。直流／直流変換器１２０の２つの出力端子が、出力電圧、Ｖｏｕｔを出力するために、出力コンデンサ３１６に接続されている。
【００２８】
上述の動作に類似して、直流／直流変換器１２０が、入力電圧Ｖｉｎを受け取り、出力電圧Ｖｏｕｔに入力電圧を変換する。このような変換の際に、電流Ｉｃがコンデンサ３０２を通って流れ、一次側のスイッチ３０６のゲート端子に接続された制御回路３０４によって駆動されるように、一次側のスイッチ３０６のタイミング（すなわち、開閉）にしたがって、一次電流Ｉｐが変圧器３１０の一次巻線に供給される。一次側のスイッチ３０６が開放されると、変圧器３１０の一次巻線を通って電流は流れず（すなわち、Ｉｐ＝０）、電流Ｉｃがコンデンサ３０２を充電する。一次側のスイッチ３０６が閉止すると、コンデンサ３０２が放電し、一次電流Ｉｐが変圧器３１０の一次巻線を通って直線的に増加する。さらに、一次電流Ｉｐは、事実上一次巻線と直列の変圧器３１０の漏れインダクタンスを通って流れる。
【００２９】
一次側のスイッチ３０６が開放されると、一次側のスイッチ３０６を通る一次電流Ｉｐの流れが止まり、漏れインダクタンスがその電圧を逆転させ、Ｖｏｕｔ／ｎの反射電圧をはるかに上回るスパイクを生じるドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの急激な上昇が発生する。抵抗器３２４、コンデンサ３２２、及びダイオード３１８は、ＲＣＤ（抵抗器／コンデンサ／ダイオード）固定器として機能してこのようなスパイクを制限し、一次側のスイッチ３０６へのダメージを防止する。
【００３０】
ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓが一次側のスイッチ３０６の開放に続いて増加すると、閾電圧に達してダイオード３１４が導通を開始するまで、ダイオード３１４の電圧が増加する。変圧器３１０の磁場に蓄積されたエネルギの結果、二次電流Ｉｓ〜Ｉｐ／ｎが二次巻線に誘導され、ゼロに向けて直線的に減少する。図１を参照して上述した動作に類似して、二次電流Ｉｓがゼロに達すると、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓが、バラクタ３２０からの静電要素を具える一次側に見られるＬＣ共振回路によって正弦的に共振し始め、共振は抵抗損によって減衰する。ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓが減少すると、バラクタ電圧Ｖｖａｒが増加してバラクタ静電容量Ｃｖａｒを減らす。減少したバラクタ静電容量Ｃｖａｒは、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの降下の際にＬＣ共振回路の周波数を増加させ、これにより、ドレイン−ソース電圧Ｖｄｓの降下を促進させる。このような促進した降下は、ＺＶＳスイッチングを起こすために深い谷を形成することによって、ＺＶＳ範囲を拡げる。ある実施例では、ＺＶＳ範囲の少なくとも３０％の増加が認められる。
【００３１】
図４は、本発明の１又はそれ以上の実施例に係る、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）範囲を拡げるための方法４００のフローチャートである。この方法４００は、ステップ４０２で開始し、ステップ４０４に進む。ステップ４０４で、直流／直流変換器が準共振モードで作動する。直流／直流変換器は１：ｎの巻数比を有する変圧器を具えており、フライバックコンバータ、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バック−ブーストコンバータ、又は同じタイプの直流／直流変換器とすることができる。ある実施例では、直流／直流変換器を、直流／直流電力変換のために独立構成で採用することができ；代替的に、直流／直流変換器を、直流／交流インバータ１２４といった他の電力変換装置の部品とともに又は他の電力変換装置の部品として使用し得る。このような直流／交流インバータは、ソーラーパワーシステムといった１又はそれ以上の分散型発電機（ＤＧ）によって発生する直流電源の交流電源への変換に使用し得る。
【００３２】
ステップ４０６で、変圧器の一次巻線に直列接続された、直流／直流変換器のスイッチ（「一次側のスイッチ」）が、一次巻線を通って電流（「一次電流」）を発生するよう作動し、一次電流が直線的に増加する。ステップ４０８で、一次側のスイッチが作動を停止して一次電流が止まる。一次巻線の漏れインダクタンスにより、一次側のスイッチのドレイン−ソース電圧が、変圧器の二次巻線に接続されたダイオードが作動して電流（「二次電流」）が二次巻線に誘導されるまで、急激に増加する。ある実施例では、このような急激な増加の際のドレイン−ソース電圧のスパイクが、一次巻線に接続された電圧固定回路によって制限される。
【００３３】
二次電流はゼロに直線的に減少する。二次電流がゼロに達すると、ドレイン−ソース電圧が、直流／直流変換器のＬＣ共振回路によって正弦的に共振し始め、共振は抵抗損によって減衰する。方法４００はステップ４１０に進む。
【００３４】
ステップ４１０で、ＬＣ共振回路の周波数が、例えば、この間にＬＣ共振回路の静電容量を減少させることによって、降下の際に増加する。ある実施例では、対応するバラクタ電圧が増加する際に減少する接合静電容量を有するバラクタを使用して、ＬＣ共振回路の静電素子を提供することができ、ドレイン−ソース電圧が減少するとバラクタ電圧が増加する。このようなバラクタを変圧器の二次巻線に接続し得る；代替的に、バラクタは、一次巻線に接続された電圧固定回路の部分とすることができる。増加する共振周波数は、ドレイン−ソース電圧の降下を促進させ、スイッチングが生じるための深い谷（すなわち、延びたＺＶＳ範囲）を形成する。
【００３５】
ステップ４１２で、一次側のスイッチがドレイン−ソース電圧の谷で動作し、上述のように一次電流が一次巻線を通って流れる。ある実施例では、一次側のスイッチがドレイン−ソース電圧の第１の谷で作動する；代替的に、一次側のスイッチが次の谷で作動する。方法４００がステップ４１４に進み、直流／直流変換器の動作を続行するか否かの決定がなされる。このような決定の結果がイエスの場合、方法４００はステップ４０８に戻る；このような決定の結果がノーの場合、方法４００はステップ４１６に進んで方法４００が終了する。
【００３６】
本発明の実施例を説明したが、本発明の他の実施例及びさらなる実施例を、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲によって判断される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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