(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の略閉磁束経路を形成する第１の透磁性コアと、
第２の略閉磁束経路を形成する第２の透磁性コアと、
前記第１の透磁性コアの第１の予め決定されたセグメントに巻かれている第１の入力インダクタ巻線及び前記第２の透磁性コアの第１の予め決定されたセグメントに巻かれている第２の入力インダクタ巻線と、
直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線を備える第１の出力インダクタ巻線であって、前記第１の半巻線は、前記第１の透磁性コアの第２の予め決定されたセグメントに巻かれており、前記第２の半巻線は、前記第２の透磁性コアの第２の予め決定されたセグメントに巻かれている第１の出力インダクタ巻線と、
直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線を備える第２の出力インダクタ巻線であって、前記第１の半巻線は、前記第１の透磁性コアの第３の予め決定されたセグメントに巻かれており、前記第２の半巻線は、前記第２の透磁性コアの第３の予め決定されたセグメントに巻かれている第２の出力インダクタ巻線と、
を備え、前記第１の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線は、前記第２の略閉磁束経路を通過する逆方向の磁束を生成するように構成されており、
前記第１の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線は、前記第１の略閉磁束経路を通過する整列した磁束を生成するように構成されている一体型磁気変換装置。
【請求項２】
前記第１の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線は、前記第１の透磁性コアの共通の真っ直ぐな脚に巻かれており、
前記第１の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線は、前記第２の透磁性コアの共通の真っ直ぐな脚に巻かれており、
前記第１の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線は、同一方向に接続されており、前記第１の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線は、逆方向に接続されている請求項１に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項３】
前記第１の入力インダクタ巻線は、前記第１の透磁性コアの前記共通の真っ直ぐな脚に巻かれており、
前記第２の入力インダクタ巻線は、前記第２の透磁性コアの前記共通の真っ直ぐな脚に巻かれている請求項２に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項４】
前記第１の入力インダクタ巻線、前記第１の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線は、前記第１の透磁性コアの前記共通の真っ直ぐな脚に隣接して配置されており、
前記第２の入力インダクタ巻線、前記第１の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線は、前記第２の透磁性コアの前記共通の真っ直ぐな脚に隣接して配置されている請求項３に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項５】
前記第１の透磁性コアは、３個の略真っ直ぐな脚及び前記共通の真っ直ぐな脚の機械的な結合によって形成されている第１の略矩形コア部を備え、
前記第２の透磁性コアは、３個の略真っ直ぐな脚及び前記共通の真っ直ぐな脚の機械的な結合によって形成されている第２の略矩形コア部を備える請求項２から４のうちのいずれか一項に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項６】
１対の隣接する外側脚の間に配置されている共通の脚をそれぞれ備える第１の透磁性Ｅ形状コア及び第２の透磁性Ｅ形状コアを備える請求項５に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項７】
前記第１の透磁性コア及び前記第２の透磁性コアを予め決定された空間関係に固定するために前記第１の透磁性コア及び前記第２の透磁性コアに取り付けられている保持部材を備える請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項８】
前記保持部材はプリント回路基板を備える請求項７に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項９】
第１の貫通孔及び第２の貫通孔を有する多層プリント回路基板を備え、
前記第１の透磁性コアの前記共通の真っ直ぐな脚は、前記第１の貫通孔を貫通しており、前記第２の透磁性コアの前記共通の真っ直ぐな脚は、前記第２の貫通孔を貫通しており、
前記第１の貫通孔の周辺に配置されているとともに前記第１の入力インダクタ巻線、前記第１の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線の少なくとも一つを備える第１の回路基板配線パターンと、
前記第２の貫通孔の周辺に配置されているとともに前記第２の入力インダクタ巻線、前記第１の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線（ｓ３）及び前記第２の出力インダクタ巻線の前記第２の半巻線の少なくとも一つを備える第２の回路基板配線パターンと、
を備える請求項４から８のうちのいずれか一項に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項１０】
前記第１の透磁性コア及び前記第２の透磁性コアは、前記保持部材によって少なくとも６ｍｍの距離だけ離間されている請求項７から９のうちのいずれか一項に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項１１】
前記第１の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線及び前記第２の半巻線は、同一の巻数を備え、前記第２の出力インダクタ巻線の前記第１の半巻線及び前記第２の半巻線は、同一の巻数を備える請求項１から１０のうちのいずれか一項に記載の一体型磁気変換装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のうちのいずれか一項に記載の一体型磁気変換装置を備える単一入力又は多入力絶縁型電力変換器であって、
第１の直流又は交流入力電圧に接続可能な第１の入力端子と、
第１の駆動信号を前記第１の入力インダクタ巻線に供給するために前記第１の直流又は交流入力電圧及び前記第１の入力インダクタ巻線に操作可能に結合されている第１の入力ドライバと、
前記第１の直流又は交流入力電圧又は第２の直流又は交流入力電圧に接続可能な第２の入力端子と、
第２の駆動信号を前記第２の入力インダクタ巻線に供給するために前記第１の直流又は交流入力電圧又は第２の直流又は前記交流入力電圧及び前記第２の入力インダクタ巻線に操作可能に結合されている第２の入力ドライバと、
第１の変換器出力部と前記第１の出力インダクタ巻線の直列に結合されている前記第１の半巻線及び前記第２の半巻線の巻線端子の対との間に操作可能に結合されている第１の整流器又は第１のインバータ素子と、
第２の変換器出力部と前記第２の出力インダクタ巻線の直列に結合されている前記第１の半巻線及び前記第２の半巻線の巻線端子の対との間に操作可能に結合されている第２の整流器又は第２のインバータ素子と、
を備える単一入力又は多入力絶縁型電力変換器。
【請求項１３】
請求項１から１１のうちのいずれか一項に記載の一体型磁気変換装置を備える単一入力又は多入力絶縁型電力変換器であって、
第１の直流又は交流入力電圧に接続可能な第１の入力端子と、
第１の駆動信号を前記第１の入力インダクタ巻線に供給するために前記第１の直流又は交流入力電圧及び前記第１の出力インダクタ巻線の直列に結合されている前記第１の半巻線及び前記第２の半巻線の巻線端子の対に操作可能に結合されている第１の入力ドライバと、
前記第１の直流又は交流入力電圧又は第２の直流又は交流入力電圧に接続可能な第２の入力端子と、
第２の駆動信号を前記第２の入力インダクタ巻線に供給するために前記第１の直流又は交流入力電圧又は第２の直流又は前記交流入力電圧及び前記第２の出力インダクタ巻線の直列に結合されている前記第１の半巻線及び前記第２の半巻線の巻線端子の対に操作可能に結合されている第２の入力ドライバと、
第１の変換器出力部と前記第１の入力インダクタ巻線の巻線端子の対との間に操作可能に結合されている第１の整流器又は第１のインバータ素子と、
第２の変換器出力部と前記第２の入力インダクタ巻線の巻線端子の対との間に操作可能に結合されている第２の整流器又は第２のインバータ素子と、
を備える単一入力又は多入力絶縁型電力変換器。
【請求項１４】
前記第１の変換器出力部及び前記第２の変換器出力部は、前記第１の個別の交流出力電圧及び前記第２の個別の交流出力電圧又は前記第１の個別の直流出力電圧及び前記第２の個別の直流出力電圧を供給するために前記単一入力又は多入力絶縁型電力変換器の個別の出力電圧端子に結合されている請求項１２又は１３に記載の多入力絶縁型電力変換器。
【請求項１５】
ブーストコンバータを備え、前記ブーストコンバータは、
前記第１の直流又は交流入力電圧と前記第１の入力ドライバとの間に結合されている第１のブーストインダクタと、
前記第２の直流又は交流入力電圧と前記第２の入力ドライバとの間に結合されている第２のブーストインダクタと、
を備える請求項１２から１４のうちのいずれか一項に記載の多入力絶縁型電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の略閉磁束経路を形成する第１の透磁性コアと、第２の略閉磁束経路を形成する第２の透磁性コアと、を備える一体型磁気変換装置に関する。第１の入力インダクタ巻線は、第１の透磁性コアの第１の予め決定されたセグメントに巻かれており、第２の入力インダクタ巻線は、第２の透磁性コアの第１の予め決定されたセグメントに巻かれている。一体型磁気変換装置は、直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線を備える第１の出力インダクタ巻線であって、第１の半巻線は、第１の透磁性コアの第２の予め決定されたセグメントに巻かれており、第２の半巻線は、第２の透磁性コアの第２の予め決定されたセグメントに巻かれている第１の出力インダクタ巻線を更に備える。第２の出力インダクタ巻線は、直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線を備え、第１の半巻線は、第１の透磁性コアの第３の予め決定されたセグメントに巻かれており、第２の半巻線は、第２の透磁性コアの第３の予め決定されたセグメントに巻かれている。第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線は、第２の略閉磁束経路を通過する逆方向の磁束を生成するように構成されており、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線は、第１の略閉磁束経路を通過する整列したすなわち同一方向の磁束を生成するように構成されている。一体型磁気変換装置は、広範囲の単一入力、多入力又は多出力絶縁型電力変換器形態での使用に適合される。
【背景技術】
【０００２】
二つ以上の独立した入力電圧又はエネルギー源から生成した電力を組み合わせて安定化した直流出力電圧を生成するために、多入力電力変換器の多数の形態が近年提案された。独立した入力電圧又はエネルギー源は、例えば、太陽電池、風力タービン、燃料電池、バッテリ及び商用交流電力ラインのようなクリーンエネルギー源を含んでもよい。一部の既知の多入力電力変換器の共通の制約は、電力結合の影響(power coupling effect)を防止するために電力又はエネルギーを変換器出力に変換するのに一度に単一の入力電圧又は電力源しか許容されないことである。これらの電力結合の影響は、電力変換器の変圧器の１次側及びそれに関連する入力ドライバ回路に循環電流をもたらす。したがって、これらの電力結合の影響は、電力変換器の変圧器の１次側及びそれに関連する入力ドライバ回路に著しい電力損失をもたらし、ドライバ回路を著しく損傷するおそれがある。本発明は、２次側の半巻線の新規の巻線接続を有する個別の複数の巻線変圧器を用いる単一入力及び多入力絶縁型電力変換器の新規の回路形態を提案する。本発明の背景にある考え方は、単一入力又は多入力電力変換器の新規の四象限一体型変圧器(four quadrant integrated transformer)（ＦＱＩＴ）に関連する本出願人の発行された国際公開第２０１３／０３７６９６号の「集積磁気構成要素」から生じている。電力変換器形態に基づくＦＱＩＴによって、不所望な電力結合の影響なく２個の個別の入力電力源がエネルギーを変換器出力に同時に又はいつでも多重化の形態で(at any time-multiplexing shame)変換できるようにトランス装置の複数の１次又は入力側インダクタ巻線間の完全なデカップリング(decoupling)を可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、一態様において、著しく異なる磁気コア形状を有するにもかかわらずＦＱＩＴと電気的に等価な新規の一体型磁気変換装置を提供する。かなりの数の利点がＦＱＩＴコア形状に基づく電力変換器によって提供されるにもかかわらず、それは、今のところ、特定の製造工具を必要とすることがあるカスタマイズされた構造のままである。それに対し、本発明の一体型磁気変換装置は、Ｅ形状のような従来のコア形状の２個の透磁性コアに基づいてもよい。これらの従来のコア形状は、複数のソースから低コストで容易に利用できる。さらに、本発明の一体型磁気変換装置の等価回路構造によって、本発明の一体型磁気変換装置に基づく電力変換器の動作原理の直接的な理解を伴う電気的な分析及びシミュレーションにおける利便性を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様は、第１の略閉磁束経路を形成する第１の透磁性コアと、第２の略閉磁束経路を形成する第２の透磁性コアと、を備える一体型磁気変換装置に関する。第１の入力インダクタ巻線は、第１の透磁性コアの第１の予め決定されたセグメントに巻かれており、第２の入力インダクタ巻線は、第２の透磁性コアの第１の予め決定されたセグメントに巻かれている。一体型磁気変換装置は、直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線を備える第１の出力インダクタ巻線であって、第１の半巻線は、第１の透磁性コアの第２の予め決定されたセグメントに巻かれており、第２の半巻線は、第２の透磁性コアの第２の予め決定されたセグメントに巻かれている第１の出力インダクタ巻線を更に備える。第２の出力インダクタ巻線は、直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線を備え、第１の半巻線は、第１の透磁性コアの第３の予め決定されたセグメントに巻かれており、第２の半巻線は、第２の透磁性コアの第３の予め決定されたセグメントに巻かれている。第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線は、第２の略閉磁束経路を通過する逆方向の磁束を生成するように構成されており、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線は、第１の略閉磁束経路を通過する整列したすなわち同一方向の磁束を生成するように構成されている。
【０００５】
第１の透磁性コアと第２の透磁性コアとの間の第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の半巻線並びに第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の半巻線の各々の分布は、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線の各々の形態によって提供される逆方向の磁束とともに多数の利点をもたらす。逆方向の磁束によって、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線を流れる電流からの第２の透磁性コアの第１の予め決定されたセグメント、第２の予め決定されたセグメント及び第３の予め決定されたセグメントの磁束を完全に又は少なくとも部分的にキャンセルすることができる。このような磁束のキャンセルによって、第２の出力インダクタ巻線から第２の入力インダクタ巻線に戻る電圧を有利に抑制又は除去する。第２の出力インダクタ巻線を、第２の透磁性コアの１次側に配置してもよい。したがって、添付した図面の後の説明に関連して更に詳細に説明するように、第１の入力インダクタ巻線及び第２の入力インダクタ巻線の完全な又は少なくとも部分的な磁気デカップリング(magnetic decoupling)が本発明の一体型磁気変換装置において達成された。
【０００６】
第１の等磁性コア及び第２の透磁性コアの各々は、好適には、フェライトのような軟磁性材料又は鋼板、シリコン鋼、鋳鋼、タングステン鋼、磁石鋼、鋳鉄、ニッケル等のような強磁性合金のような高い透磁性を有する材料を含む。
【０００７】
本発明の一体型磁気変換装置の第１の透磁性コア及び第２の透磁性コアは、好適には、プラスチック又はエラストマー化合物のような非透磁性材料からなる適切な保持部材又は担体によって一定の又は予め決定された関係で保持された完全に別個の機械的な構造である。予め決定された空間的な関係は、第１の透磁性コアと第２の透磁性コアとの間に２ｍｍと５０ｍｍとの間の距離、好適には少なくとも６ｍｍの距離のような所定の最小距離を有する。このようにして、第１の透磁性コアは、第１の入力インダクタ巻線、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線とともに第１の変圧器を形成する。同様に、第２の変圧器は、第２の入力インダクタ巻線、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線とともに第２の透磁性コアによって形成される。一実施の形態によれば、保持部材は、プリント回路基板を備える。保持部材のプリント回路基板（ＰＢＣ）部分は、例えば、第１の入力インダクタ巻線の配線終端及び第２の入力インダクタ巻線の配線終端を介して第１の入力インダクタ巻線及び第２の入力インダクタ巻線にそれぞれ電気的に接続されている種々の外部からアクセス可能な入力端子又はパッド、並びに、第１の出力インダクタ巻線の配線終端及び第２の出力インダクタ巻線の配線終端を介して第１の出力インダクタ巻線及び第２の出力インダクタ巻線にそれぞれ電気的に接続されている種々の外部からアクセス可能な出力端子又はパッドを備えてもよい。したがって、保持部材は、一体型磁気変換装置に対する所望の構造的な一体性及び電気的な接続を提供してもよい。電力変換器の他の構成要素を、電力変換器の有効なモジュール化を可能にするためにＰＣＢに集積することもできる。
【０００８】
保持部材のプリント回路基板の好適な実施の形態は、変換装置に対する追加の柔軟性を提供する多層プリント回路基板を備え、追加の柔軟性は、好適には、多層ＰＣＢの巻線パターンのそれぞれとして入力インダクタ巻線及び出力インダクタ巻線の幾つかを設けることによって提供される。多層回路基板の一実施の形態は、第１の貫通孔及び第２の貫通孔を備える。第１の透磁性コアの共通の真っ直ぐな脚は、第１の貫通孔を貫通しており、第２の透磁性コアの共通の真っ直ぐな脚は、第２の貫通孔を貫通している。第１の回路基板配線パターンは、第１の貫通孔の周辺に配置されているとともに第１の入力インダクタ巻線、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線の少なくとも一つを備える。第２の回路基板配線パターンは、第２の貫通孔の周辺に配置されているとともに第２の入力インダクタ巻線、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線の少なくとも一つを備える。当業者は、多層プリント回路基板が第１の透磁性コア及び第２の透磁性コアの他の脚、例えば、１対のＥ形状の透磁性コアに対する４個の他の脚を収容するために１個以上の追加の貫通孔を備えてもよいことを理解する。
【０００９】
一体型磁気変換装置の他の実施の形態は、第１の入力インダクタ巻線及び第２の入力インダクタ巻線の各々並びに第１の出力インダクタ巻線及び第２の出力インダクタ巻線の各々に対して固体銅線又はリッツ線のような従来の巻線型及び巻線材料を備える。一体型磁気変換装置の別の実施の形態は、上述したＰＣＢベースの巻線及び従来の型の巻線の組合せを用いてもよい。
【００１０】
第１の透磁性コア及び第２の透磁性コアの各々がＥ形状、環状形状、矩形等のような従来の変圧器コア形状を有してもよいことは本発明の一体型磁気変換装置の重大な利点である。したがって、第１のコアは、３個の略真っ直ぐな脚及び共通の真っ直ぐな脚の機械的な結合によって形成されている第１の略矩形コア部を備えてもよく、第２のコアは、３個の略真っ直ぐな脚及び共通の真っ直ぐな脚の機械的な結合によって形成されている第２の略矩形コア部を備える。他のＥ形状コアの実施の形態において、一体型磁気変換装置は、第１の透磁性Ｅ形状コア及び第２の透磁性Ｅ形状コアを備え、Ｅ形状コアの各々は、１対の隣接する外側脚の間に配置されている共通の脚を備える。これらの従来のコア形状は、適切に配置された入力変圧器巻線及び出力変圧器巻線と共にこれらの従来のコアの二つから本発明の一体型磁気変換装置を構成できるようにするために多数の製造業者又は供給源から低コストで容易に利用することができる。
【００１１】
第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線が逆方向の磁束を生成する場合のこれらの半巻線の有利な構成を、選択したコア形状に応じた第２のコアの異なる半巻線配置によって達成することができる。好適な実施の形態において、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線は、第１のコアの共通の真っ直ぐな脚に巻かれており、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線は、第２のコアの共通の真っ直ぐな脚に巻かれている。第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線は、同一方向に接続されており、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線は、逆方向に接続されている。この巻線配置において、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線は、第１のコアの共通の脚を通過する同一方向の磁束を生成し、それに対し、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線は、第２のコアの共通の脚を通過する逆方向の磁束を生成する。当業者は、第２の半巻線によって生成した第２のコアの磁束が好適には第２のコアの共通の脚だけでなく第２の略閉磁束経路の全てのポイントにおいて逆方向であることを理解する。同様に、第１の半巻線によって生成した第１のコアの磁束は、第２の略閉磁束経路の全てのポイントにおいて同一方向に流れる。
【００１２】
第１の入力インダクタ巻線は、好適には、第１の半巻線と同一方向に磁束を生成するように構成又は適応される。第２の入力インダクタ巻線は、好適には、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線と同一方向に、したがって、第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線によって生成される磁束と逆方向に磁束を生成するように構成又は適応される。第１の入力インダクタ巻線は、好適には、第１の透磁性コアの共通の真っ直ぐな脚に巻かれており、第２の入力インダクタ巻線は、好適には、第２の透磁性コアの共通の真っ直ぐな脚に巻かれている。後者の実施の形態において、磁束漏れが最小である良好な磁気結合が、第１のコア及び第２のコアの各々の入力インダクタ巻線の各々と出力インダクタ巻線の各々の第１の半巻線及び第２の半巻線との間で維持される。後者の実施の形態の一つの変形によれば、第１の入力インダクタ巻線、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線は、第１のコアの共通の真っ直ぐな脚に隣接して配置される。同様に、第２の入力インダクタ巻線、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線は、第２のコアの共通の真っ直ぐな脚に隣接して配置される。当業者は、第１のコアの第１のセグメント及び第２のセグメントが部分的に又は完全に重複するように第１のコアの共通の脚に配置された入力インダクタ巻線及び出力インダクタ巻線が部分的に又は完全に重複する、すなわち、部分的に又は完全に交互に配置されてもよいことを理解する。同じことが、第２のコアの入力インダクタ巻線及び出力インダクタ巻線にも当てはまる。
【００１３】
本発明の一体型磁気変換装置の好適な実施の形態によれば、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の半巻線は、同一の巻数を備え、第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の半巻線は、同一の巻数を備える。当業者は、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の半巻線の巻数が他の実施の形態では異なってもよく、第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線及び第２の半巻線の巻数も同様に異なってもよいことを理解する。しかしながら、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線の巻数及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線の巻数は、好適には、第２のコアにおいて良好な磁束のキャンセルを促進するために同一である。
【００１４】
本発明の第２の態様は、上記実施の形態のいずれかによる一体型磁気変換装置を備える単一入力又は多入力絶縁型電力変換器に関する。単一入力又は多入力絶縁型電力変換器は、第１の直流又は交流入力電圧に接続可能な第１の入力端子を備える。第１の入力ドライバは、第１の駆動信号を第１の入力インダクタ巻線に供給するために第１の直流又は交流入力電圧及び第１の入力インダクタ巻線に操作可能に結合されている。単一入力又は多入力絶縁型電力変換器は、第１の直流又は交流入力電圧又は第２の直流又は交流入力電圧に接続可能な第２の入力端子を更に備える。第２の入力ドライバは、第２の駆動信号を第２の入力インダクタ巻線に供給するために第１の直流又は交流入力電圧又は第２の直流又は交流入力電圧及び第２の入力インダクタ巻線に操作可能に結合されている。第１の整流器又は第１のインバータ素子は、第１の変換器出力部と第１の出力インダクタ巻線の直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線の巻線端子の対との間に操作可能に結合されており、第２の整流器又は第２のインバータ素子は、第２の変換器出力部と第２の出力インダクタ巻線の直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線の巻線端子の対との間に操作可能に結合されている。
【００１５】
本発明の単一入力又は多入力絶縁型電力変換器を、広範囲の有用なＤＣ−ＤＣ又はＤＣ−ＡＣ電力変換器形態で実施してもよい。ＤＣ−ＤＣ絶縁型電力変換器形態は、直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線の巻線終端の各対の両端に供給される第１の交流電圧及び第２の交流電圧を整流する第１の整流器及び第２の整流器を有する。第１の整流器及び第２の整流器の各々は、半導体ダイオード、半導体ダイオードブリッジ又は半導体スイッチベースの同期整流器を有してもよい。ＤＣ−ＤＣ絶縁型電力変換器形態は、添付した図面に関連して後の詳細に説明するようなＤＣ−ＤＣ絶縁型ブーストコンバータ、ＤＣ−ＤＣ絶縁型バックコンバータ、ＤＣ−ＤＣデュアルアクティブブリッジ（ＤＡＢ）コンバータ、絶縁型２インダクタ１コンデンサ(isolated two inductor one capacitor)（ＬＬＣ）共振ＤＣ−ＤＣ電力変換器等を有してもよい。第１の変換器出力部及び第２の変換器出力部は、単一入力又は多入力絶縁型電力変換器の２個の独立した又は個別の整流された直流出力電圧を供給する個別の電圧ノードであってもよい。他の有用な実施の形態において、第１の変換器出力部及び第２の変換器出力部は、電力変換器の単一の整流された直流出力電圧を供給するために共通の出力ノードに結合されている。
【００１６】
しばしば電力インバータと称されるＤＣ−ＡＣ絶縁型電力変換器形態は、ＤＣ−ＡＣ絶縁型電力変換器の各交流出力電圧として第１の変換器出力部及び第２の変換器出力部に印加する前に直列に結合された第１の半巻線及び第２の半巻線の巻線終端の各々の間に生成した第１の交流電圧及び第２の交流電圧を搬送するとともに可能であればフィルタ処理する第１のインバータ素子及び第２のインバータ素子を備える。したがって、第１のインバータ素子及び第２のインバータ素子は、例えば、平滑化インダクタをそれぞれ備えてもよい。
【００１７】
最後に、当業者は、本発明の電力変換器の単一入力の実施の形態において本発明の絶縁型電力変換器の第１の入力端子及び第２の入力端子が単一の共通の直流又は交流入力電圧に結合されてもよいことを理解する。後者の実施の形態において、第１の入力ドライバ及び第２の入力ドライバは、第１の直流又は交流入力電源に並列に効果的に結合される。
【００１８】
当業者は、第１の入力インダクタ巻線及び第２の入力インダクタ巻線の記号表示「入力」及び第１の出力インダクタ巻線及び第２の出力インダクタ巻線の記号表示「出力」は、全て任意であり、一体型磁気変換装置を特定の絶縁型電力変換器設計において電気的に相互接続又は結合する方法に応じて入れ替えてもよいことを理解する。この形態は、変換器機能の相互関係を表す性質(reciprocal nature)の本来備わっている結果である。
【００１９】
したがって、本発明の単一入力又は多入力絶縁型電力変換器の他のセットの実施の形態によれば、第１の出力インダクタ巻線及び第２の出力インダクタ巻線は、電力変換器の１次側の各入力部に操作可能に接続されており、一方、第１の入力インダクタ巻線及び第２の入力インダクタ巻線は、電力変換器の２次側の共通の又は個別の出力部に操作可能に結合されている。いわゆるサイドシフト巻線(side-shifted winding)の実施の形態によれば、単一入力又は多入力絶縁型電力変換器は、上記実施の形態のいずれかによる一体型磁気変換装置を備える。多入力絶縁型電力変換器の第１の入力端子は、第１の直流又は交流入力電圧に接続可能であり、第１の入力ドライバは、第１の駆動信号を第１の入力インダクタ巻線に供給するために第１の直流又は交流入力電圧及び第１の出力インダクタ巻線の直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線の巻線端子の対に操作可能に結合されている。第２の入力端子は、第１の直流又は交流入力電圧又は第２の直流又は交流入力電圧に接続可能であり、第２の入力ドライバは、第２の駆動信号を第２の入力インダクタ巻線に供給するために第１の直流又は交流入力電圧又は第２の直流又は交流入力電圧及び第２の出力インダクタ巻線の直列に結合されている第１の半巻線及び第２の半巻線の巻線端子の対に結合されている。第１の整流器又は第１のインバータ素子は、第１の変換器出力部と第１の入力インダクタ巻線の巻線端子の対との間に操作可能に結合されており、第２の整流器又は第２のインバータ素子は、第２の変換器出力部と第２の入力インダクタ巻線の巻線端子の対との間に操作可能に結合されている。
【００２０】
単一入力又は多入力絶縁型電力変換器のブースト形態は、第１の直流又は交流入力電圧と第１の入力ドライバとの間に結合されている第１のブーストインダクタと、第２の直流又は交流入力電圧と第２の入力ドライバとの間に結合されている第２のブーストインダクタと、を備えてもよい。単一入力又は多入力絶縁型電力変換器のバック形態は、第１の整流器の出力部と共通の又は共有された変換器出力部との間に結合されている第１の個別のバックインダクタと、第２の整流器の出力部と共通の又は共有された変換器出力部との間に結合されている第２の個別のバックインダクタと、を備えてもよい。本発明の多入力絶縁型電力変換器の特に有利なバックの実施は、共通コンバータ出力部と第１の整流器の出力部及び第２の整流器の出力部の共通ノードとの間に結合されている単一の又は第１のバックインダクタを備える。共通バックインダクタを共有する本発明の単一入力又は多入力絶縁型電力変換器の所定のバックの形態にできることは、独自の利点である。
【００２１】
第１の入力ドライバ及び第２の入力ドライバの各々は、第１の入力インダクタ巻線又は第２の入力インダクタ巻線の間に駆動信号を印加するように構成されているハーフブリッジドライバ又はＨブリッジドライバのような周知のドライバ形態を備えてもよい。一つのそのような実施の形態によれば、第１の入力ドライバは、第１の入力インダクタ巻線の各巻線終端に接続されている１対の相補的な出力部を有するＨブリッジを備える。さらに、第２の入力ドライバは、第２の入力インダクタ巻線の各巻線終端に接続されている１対の相補的な出力部を有するＨブリッジを備える。第１の入力インダクタ巻線及び第２の入力インダクタ巻線にそれぞれ印加される第１の駆動信号及び第２の駆動信号はそれぞれ、好適には、ＰＷＭ駆動信号を備える。第１のＰＷＭ駆動信号のデューティサイクル及び第２のＰＷＭ駆動信号のデューティサイクルを、多入力絶縁型電力変換器の適切なフィードバック制御ループによる変換器出力電圧制御又は調節を行うために調整してもよい。各入力ドライバは、周知のドライバ形態を形成するためにＩＧＢＴスイッチ又はＭＯＳＦＥＴスイッチのような単一の又は複数の適切に配置された半導体スイッチを備えてもよい。
【００２２】
当業者は、第１の整流器及び第２の整流器の各々が半導体ダイオード、例えば、半波整流器として構成されている２個の半導体ダイオード又は全波整流器として構成されている４個の半導体ダイオードのような複数の整流素子を備えてもよい。他の実施の形態において、第１の整流器及び第２の整流器の各々は、同期整流を可能にするとともに逆電力転送(reverse power transfer)をサポートするためにアクティブダイオードとしてそれぞれ構成されている複数のトランジスタスイッチ、例えば、ＭＯＳＦＥＴを備えてもよい。
【００２３】
第１の変換器出力部及び第２の変換器出力部を異なる方法で構成してもよい。複数の有用な実施の形態において、第１の変換器出力部及び第２の変換器出力部は、多入力絶縁型電力変換器の単一の直流出力電圧を生成する共通の出力ノードを形成するために結合されている。１個以上の出力コンデンサは、第１の整流器の出力部及び第２の整流器の出力部に整流電圧波形によって生成された直流出力電圧のリップル電圧を抑制するために、共通の出力ノードに結合されてもよい。これらの実施の形態によれば、直流出力電圧は、第１の整流器からの電圧又は電力寄与及び第２の整流器からの電圧又は電力寄与の結合によって生成される。単一入力又は多入力絶縁型電力変換器の他の実施の形態は、個別の第１の直流出力電圧及び第２の直流出力電圧又は個別の第１の交流出力電圧及び第２の交流出力電圧を個別の出力電圧端子に生成するように構成されている。個別の直流出力電圧の使用は、変換器巻線の入力部と出力部との間のカップリングによって生じる交差結合問題(cross-regulation problems)のために従来の変換器コア形状に基づく従来の多入力電力変換器では不可能であった。しかしながら、一体型磁気変換装置によって可能になる第１の入力変換器巻線と第２の入力変換器巻線とのデカップリング及び第１の出力変換器巻線と第２の出力変換器巻線とのデカップリングによって、個別の第１の直流出力電圧及び第２の直流出力電圧が完全に独立する。
【００２４】
その結果として、同一の絶縁型電力変換器を、多様な異なる電力変換器又はインバータ用途に適合し、したがって、特定の電力変換器形態に要求される変形(variants)の数を減少させるために容易に適合させることができる。したがって、本発明の絶縁型電力変換器は、組立費、部品コスト、ストックコスト(stock cost)を低減することができる。本発明の単一入力又は多入力絶縁型電力変換器によって提供される適応性は、電力変換器に対する広範囲の異なる入力電圧をしばしば生成する太陽電池のようなクリーンエネルギー源に関連する電力変換に特に適合される。
【００２５】
最後に、当業者は、本発明の一体型磁気変換装置をフライバック形態、フォワード形態、プッシュプル形態、ＳＥＰＩＣ形態、倍電流整流形態(current doubler rectifier topologies)等のような多数の他の周知のＤＣ−ＤＣ絶縁型電力変換器形態において一体化してもよいことを理解する。
【００２６】
発明の好適な実施の形態を、添付図面に関連した更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】図１Ａは、２個の十分に並列なコンバータ及び共通の変換器出力を備える従来の二入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、単一の変換器出力部に結合されている直列接続の２次巻線を備える従来の二入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。
【図２】図２は、発明の好適な実施の形態による一体型磁気変換装置の回路図である。
【図３】図３は、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置を備える二入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。
【図４】図４は、第１の入力電圧波形と第２の入力電圧波形との間の９０°位相角シフトに対する二入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧波形、巻線電圧波形及び出力電圧波形をそれぞれ示す複数のグラフを示す。
【図５Ａ】図５Ａは、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置を備える第１のタイプの二入力絶縁型バックＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置を備える第２のタイプの二入力絶縁型バックＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。
【図６】図６は、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置を備える二入力ＤＡＢ形態のＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。
【図７】図７は、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置を備える二入力絶縁型ＬＬＣ形態のＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。
【図８】図８は、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置を備えるサイドシフト巻線配置(side shifted winding arrangement)の二入力ＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。
【図９】図９は、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置を備える二入力二出力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。
【図１０】図１０Ａは、従来の多入力ＤＣ−ＤＣブースト電力変換器の直流入力電源の入力電圧範囲を示す。  図１０Ｂは、発明の好適な実施の形態による図３に示す多入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器の第１の直流入力電源の入力電圧範囲及び第２の直流入力電源の入力電圧範囲を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１Ａは、２個の完全に並列なコンバータ及び共通の変換器出力を備える従来の二入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図を示す。電力変換器は、変圧器Ｔ１及び変圧器Ｔ２を中心にしてそれぞれ構築されるとともに共通の出力コンデンサＣに完全に並列に動作する二つのコンバータ段を備える。２個の変圧器Ｔ１及びＴ２は完全に別個である。Ｔ１の入力インダクタ巻線又は１次巻線は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１〜Ｍ４を備える第１のＨブリッジドライバによって駆動され、それに対し、Ｔ２の入力インダクタ巻線は、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭ５〜Ｍ８を備える第２の別個のＨブリッジドライバによって駆動される。
【００２９】
従来の電力変換器は、一度に一つのコンバータ段だけが直流入力電源Ｖ１及びＶ２のいずれかからのエネルギーを負荷ＲＬに伝達するのを許容されるように出力コンデンサＣの間の共通の直流出力部を有するブースト型構造又は形態を有する。さもなければ、他のコンバータ段は動作を停止する。その理由は、２個のコンバータ段の入力部の間に任意のデューティサイクル不整合、位相不整合又は入力電圧不整合が存在する場合に他のコンバータ段のＨブリッジ整流器が遮断されるからである。この問題を入力電流制御によって対処できるとしても、同様な又は更に困難な問題がバック形態の多入力電力変換器に生じる。出力コンデンサＣの間の直流出力電圧Ｖ０と第１の直流入力電圧Ｖ１との間の電圧伝達関数及び出力コンデンサＣの間の直流出力電圧Ｖ０と第２の直流入力電圧Ｖ２との間の電圧伝達関数をそれぞれ以下のように示すことができる。
【００３０】
【数１】
0006345710.tif 000002
及び
【００３１】
【数２】
0006345710.tif 000003
【００３２】
この場合、ｎ１は、変圧器Ｔ１及びＴ２の各々の巻数であり、Ｄ１は、第１のＨブリッジドライバにより第１の入力インダクタ巻線又は１次巻線Ｐ１に印加される第１のＰＷＭ駆動信号のデューティサイクルであり、Ｄ２は、Ｔ２の第２の入力インダクタ巻線又は１次巻線Ｐ２に印加される第１のＰＷＭ駆動信号のデューティサイクルである。
【００３３】
二つの直流電圧伝達関数は独立しており、電力変換器の直流出力電圧Ｖ０は、単一の入力電圧源及びそれに対応するデューティサイクルによってのみ決定される。
【００３４】
図１Ｂは、変圧器Ｔ１及び変圧器Ｔ２を中心にそれぞれ構築した二つの完全に並列なコンバータ段及び共通の変換器出力部を備える他の従来の二入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器の回路図である。しかしながら、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｓ１及び変圧器Ｔ２の２次巻線Ｓ２は、直列に配置されており、ダイオードＤ１〜Ｄ４を備える単一の共有の全波整流器に接続されている。整流器の出力部は、単一の出力コンデンサＣに結合されている。この電力変換器形態によって、二つのコンバータ段は、変圧器Ｔ１がアクティブであるときの第２のＨブリッジ入力ドライバ（ＭＯＳＦＥＴ  Ｍ５〜Ｍ８）及び変圧器Ｔ２の１次側の不所望で比較的大きい循環電流を伴いながら、ＰＷＭ駆動信号の間の所定の範囲内の位相シフト内で入力源Ｖ１及びＶ２からのエネルギーを伝達することができる。循環電流によって、従来のＤＣ−ＤＣ電力変換器に相当な電力損失が生じる。
【００３５】
本発明の種々の例示的な実施の形態による以下で開示する多入力絶縁型電力変換器の範囲は、図２に示す新規の一体型磁気変換装置２００に基づく。本範囲の多入力絶縁型電力変換器は、上述した従来の二入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器の動作的な制約及び不都合を除去する。
【００３６】
図２は、本発明の好適な実施の形態による一体型磁気変換装置２００又は個別の変換装置の回路図である。一体型磁気変換装置は、第１の透磁性コア２０２及び第２の別個の透磁性コア２１０を備える。第１の透磁性コア２０２は、１対の隣接する外側脚２０７，２０５の間に配置されている略真っ直ぐな中央脚２０３を備えるＥ形状コアである。第１及び第２の平行な略閉磁束経路Φ１は、入力電流が第１の入力インダクタ巻線Ｐ１を流れるときに中央脚２０３及び第１の外側脚２０７に延在するとともに中央脚２０３及び第２の外側脚２０５に延在する。第２の透磁性コア２１０もＥ形状であり、第１の透磁性コア２０２と略同一の寸法及び磁気特性を有してもよい。第２の透磁性コア２１０は、１対の隣接する外側脚２１５，２１３の間に配置されている略真っ直ぐな中央脚２１１を備える。第１及び第２の平行の略閉磁束経路Φ２は、入力電流が第２の入力インダクタ巻線Ｐ２を流れるときに中央脚２１１及び第１の外側脚２１５に延在するとともに中央脚２１１及び第２の外側脚２１３に延在する。当業者は、第１の透磁性コア及び第２の透磁性コアの各々がＥ形状以外の種々の形状、例えば、環状形状、矩形形状等を有してもよいことを理解する。第１の等磁性コア２０２及び第２の透磁性コア２１０の各々は、好適には、フェライトのような軟磁性材料又は鋼板、シリコン鋼、鋳鋼、タングステン鋼、磁石鋼、鋳鉄、ニッケル等のような強磁性合金のような高い透磁性を有する材料を含む。
【００３７】
第１の入力インダクタ巻線Ｐ１は、第１の透磁性コア又は第１のコア２０２の真っ直ぐな中央脚２０３の第１の予め決定されたセグメントに巻かれており、第２の入力インダクタ巻線Ｐ２は、第２の透磁性コア又は第２のコア２１０の真っ直ぐな中央脚２１１の第１の予め決定されたセグメントに巻かれている。一体型磁気変換装置２００は、直列に結合されている第１の半巻線Ｓ１及び第２の半巻線Ｓ３を備える第１の出力インダクタ巻線を更に備える。第１の半巻線Ｓ１は、第１のコア２０２の中央脚２０３に巻かれており、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１に隣接して配置されている。第２の半巻線Ｓ３は、第２のコア２１０の中央脚２１１に巻かれており、第２の入力インダクタ巻線Ｐ２に隣接して配置されている。一体型磁気変換装置２００の第２の出力インダクタ巻線は、直列又はカスケード結合されている第１の半巻線Ｓ２及び第２の半巻線Ｓ４を備える。第１の半巻線Ｓ２は、第１のコア２０２の中央脚２０３に巻かれており、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１に隣接して配置されている。第２の半巻線Ｓ４は、第２のコア２１０の中央脚２１１に巻かれており、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ３に隣接して配置されている。このようにして、磁束漏れが最小である良好な磁気結合が、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ１及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ２の間で維持される。同様に、磁束漏れが最小である良好な磁気結合が、第２の入力インダクタ巻線Ｐ２、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ３及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ４の間で維持される。第１の出力又は２次インダクタ巻線及び第２の出力又は２次インダクタ巻線の４個の個別の半巻線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４は、後に詳細に説明するような２個の１次又は入力インダクタ巻線Ｐ１，Ｐ２の上述した有用なデカップリングとなる特別な接続を有する。第１のコア２０２は、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ１及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ２と共に第１の変圧器Ｔ１を形成する。同様に、第２のコア２１０は、第２の入力インダクタ巻線Ｐ２、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ３及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ４と共に第２の変圧器Ｔ２を形成する。
【００３８】
第１コア２０２の中央脚２０３及び外側脚２０５，２０７を通り抜ける磁束の方向を、閉磁束経路Φ１を表す破線の各磁束矢印によって表す。中央脚２０３を通過する磁束の示した方向は、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１の巻線終端Ａに入ってから巻線終端Ｂから出ていく電流に対する周知の右手の法則から得られる。第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ１及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ２の各々は、Ｐ１と同一方向で共通の中央脚２０３に巻かれる。その結果、閉磁束経路Φ１に沿って共通の中央脚２０３を通過する磁束の流れによって、図示した巻線終端Ｅから直列に結合されている半巻線Ｓ３の端部の巻線終端Ｆに流れる半巻線Ｓ１の正電流が生成される。半巻線Ｓ１及びＳ３を流れる電流の方向を、巻線の電流矢印によって表す。半巻線Ｓ３を流れる電流の図示した方向に対して再度右手の法則を適用することによって、閉磁束経路Φ２を表す太い破線の磁束矢印によって表した方向に第２のコア２０１の共通の中央脚２１１を通過する磁束が結果的に得られる。これは、巻線終端Ｃから第２の入力インダクタ巻線Ｐ２の巻線終端Ｄから出ていくように流れる正電流によって誘導されるような磁束と同一方向である。
【００３９】
しかしながら、第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ４は、巻線終端Ｇから直列に接続されている半巻線Ｓ２及びＳ４を通じてＳ４の巻線終端Ｈまで流れる電流によってＳ４の電流方向がＳ２の電流方向とは逆となるように、図示したように直列に接続されている半巻線Ｓ２に対する逆接続又は逆巻き方向を有する。これを、Ｓ２の電流の向きを表す逆向きの電流矢印Ｉｓ２及びＳ４の電流の向きを表すＩｓ４によって示す。表したＳ４の電流の向きに再度右手の法則を適用することによって、点線の閉磁束経路Φ４を通過する誘導磁束の示した向きが得られる。その結果、半巻線Ｓ４に流れる電流によって誘導される共通の中央脚２１１を通過する磁束は、半巻線Ｓ３及び第２の入力インダクタ巻線Ｐ２を流れる電流によって誘導される共通の中央脚２１１を通過する磁束とは逆の方向である。半巻線Ｓ４によって生成される同様な逆向きの磁束Φ４は、閉磁束経路Φ２を延在する。これによって、第２のコア２１０の共通の中央脚２１１において有益な磁束のキャンセルが生じ、コア２１０の残りの脚においても磁束のキャンセルが生じる。当業者は、半巻線Ｓ３及びＳ４が略同一すなわち同数の巻線を有する場合には共通の中央脚２１１の磁束のキャンセルを部分的又は略完全にすることができることを理解する。
【００４０】
一体型磁気変換装置２００のインダクタ巻線配置の機能を要約すると、第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ３及び第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ４は、第２のコア２１０の閉磁束経路Φ４及びΦ２を通過する逆向きの磁束を生成するように構成又は配置されている。第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ１及び第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ２は、第１の略閉磁束経路Φ１を通過する整列したすなわち同一方向の磁束を生成するように構成される。本実施の形態において、第２のコア２１０の共通の中央脚２１１の磁束のキャンセルは、磁束の向きを逆転する第２の半巻線Ｓ４の逆向きの巻線配置によって達成された。しかしながら、当業者は、他の実施の形態において第２の入力インダクタ巻線を中央脚２１１に配置するとともに出力インダクタ巻線の第１の半巻線と第２の半巻線のうちの一方又は両方を外側脚の一つに配置してもよいことを理解する。一つの例示的な実施の形態において、第２の半巻線Ｓ４を第２の外側脚２１３に移すとともに残りのインダクタ巻線を図２に示すように維持する。しかしながら、第２の半巻線Ｓ４は、第１の半巻線Ｓ２と同一の巻線の向きで配置され、これによって、第２の半巻線Ｓ３によって生成された閉磁束経路Φ２を通過する磁束とは逆向きである閉磁束経路Φ４を通過する磁束が、第２の半巻線Ｓ４によって生成される。したがって、第２のコア２１０の第２の半巻線Ｓ４のこのような他の配置及び向きによっても磁束のキャンセルが達成される。
【００４１】
第２のコア２１０の共通の中央脚２１１を通過する磁束のキャンセル又は抑制によって、第２の入力インダクタ巻線Ｐ２の誘導電圧がそれに応じて削除又は少なくとも抑制される。その結果、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１への入力電流の流れによる第２の入力インダクタ巻線Ｐ２の電圧の誘導が部分的に又は完全に除去され、これによって、一体型磁気変換装置２００の入力インダクタ巻線Ｐ１及びＰ２の上述した非常に有利なデカップリングが生じる。本来、変換器動作及び組立の相互関係を表す性質のために、第２の入力インダクタ巻線Ｐ２への入力電流の流れによる第１の入力インダクタ巻線Ｐ１の電圧の誘導は、同様にして部分的に又は完全に除去される。
【００４２】
図３は、上述した好適な実施の形態による一体型磁気変換装置２００を備える二入力単一出力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器３００の回路図である。一体型磁気変換装置２００を、上記図２に示す機械的な変換器構造の電気的等価によって表した。理解できるように、第１のコア２０２及び第２のコア２１０の種々の入力インダクタ巻線及び出力インダクタ巻線の上述した命名規則はそれぞれ、相互参照を容易にするために維持される。巻数比は、図示したように１：ｎであり、この場合、ｎは、２と１６との間のような０．１と１００との間の値を有してもよい。巻数比は、各出力インダクタ巻線の直列に結合されている第１の半巻線Ｓ１及びＳ３並びに第２の半巻線Ｓ２及びＳ４の巻数の合計に対する第１の入力又は１次側インダクタ巻線Ｐ１及び第２の入力又は１次側インダクタ巻線Ｐ２の各々の入力インダクタ巻線の巻数として規定される。
【００４３】
二入力単一出力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器３００又はＤＣ−ＤＣ電力変換器３００は、独立した第１の作動コンバータ(operating converter)部又は段及び第２の作動コンバータ部又は段を備える。第１のコンバータ部は、第１の入力ドライバを備え、第１のドライバは、１対の巻線終端又は端子Ａ，Ｂを介して第１の入力インダクタ巻線Ｐ１に電気的に結合されているＭＯＳＦＥＴベースのＨブリッジＭ１〜Ｍ４を備える。第１の入力ドライバの入力側は、理想的な電源として線形的に示す入力電圧又は電力源Ｖ１に直列に配置されているブーストインダクタＬ１に結合されている。第１のＨブリッジドライバは、第１の駆動信号を第１の入力インダクタ巻線Ｐ１に供給するように構成されており、第１の駆動信号は、例えば、第１のＰＷＭ駆動信号を備える。ＤＣ−ＤＣ電力変換器３００は、第２の入力ドライバを更に備え、第２の入力ドライバは、同様に、１対の巻線終端又は端子Ｃ，Ｄを介して第２の入力インダクタ巻線Ｐ２に電気的に結合されているＭＯＳＦＥＴベースのＨブリッジＭ５〜Ｍ８を備える。第２の入力ドライバの入力側は、理想的な電源として線形的に示す入力電圧又は電力源Ｖ２に直列に配置されている第２のブーストインダクタＬ２に結合されている。第２のＨブリッジは、第２の駆動信号を第２の入力インダクタ巻線Ｐ２に供給するように構成されており、第２の駆動信号は、例えば、第２のＰＷＭ駆動信号を備える。第１のＰＷＭ駆動信号及び第２のＰＷＭ駆動信号のデューティサイクルを、フィードバック制御ループのような従来の方法で整流された直流出力電圧Ｖ０を制御するために選択的に調整してもよい。
【００４４】
入力電源Ｖ１の直流電圧は、型及び特性に応じて大幅に変わってもよい。直流電圧は、例えば、５Ｖと１００Ｖの間の値を有してもよく、同じことが第２の入力電源Ｖ２の直流電圧にも当てはまる。
【００４５】
直列に結合されている第１の半巻線Ｓ１及び第２の半巻線Ｓ３を備える第１の出力インダクタ巻線の終端Ｅ，Ｆはそれぞれ、半導体ダイオードＤ１〜Ｄ４を中心に構築された第１のフルブリッジ出力整流器に電気的に結合されている。したがって、コア２０２の周辺の第１のコンバータ段によって供給される入力電圧及び電力は、第１のフルブリッジ出力整流器によって出力コンデンサＣ及び並列の負荷抵抗ＲＬに印加される整流直流出力電圧Ｖ０に変換される。さらに、直列に結合されている第１の半巻線Ｓ２及び第２の半巻線Ｓ４を備える第２の出力インダクタ巻線の終端Ｇ，Ｈはそれぞれ、半導体ダイオードＤ５〜Ｄ８を中心に構築された第２のフルブリッジ出力整流器に電気的に結合されている。第２のフルブリッジ出力整流器の出力部は、第１のフルブリッジ出力整流器の出力部に並列に結合されている。したがって、コア２１０の周辺の第２のコンバータ段によって供給される入力電圧及び電力は、出力コンデンサＣ及び並列の負荷抵抗ＲＬに対する整流直流出力電圧Ｖ０に変換される。しかしながら、本発明の一体型磁気変換装置２００によって提供される２個の１次又は入力インダクタ巻線Ｐ１，Ｐ２の上述したデカップリングは、図１Ａ及び図１Ｂに示す従来のＤＣ−ＤＣコンバータに関連して上述した電力結合の影響及び循環電流を除去する。デカップリング作用(decoupling mechanism)を、第２の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ４及び第１の出力インダクタ巻線の第２の半巻線Ｓ３を流れる電流の表した逆方向によって線形的に示す。電流矢印ｉＴｓ１によって表すような直列に結合されている半巻線Ｓ１及びＳ３を流れる電流の向き及び電流矢印ｉＴｓ２によって表すような直列に結合されている半巻線Ｓ２及びＳ４を流れる電流の向きを追跡することによって、電流が半巻線Ｓ３及びＳ４を逆方向に流れることが容易にわかる。これらの巻線は両方とも図２に示すように同一のコア２１０の共通の中央脚２１１に配置されている。したがって、これらの巻線電流によって誘導される磁束は、逆方向に向き、上述したように共通の中央脚でキャンセルされる。その結果、入力インダクタ巻線Ｐ２及び関連の入力ドライバでの循環電流の上述した生成を除去するように、第２のコア２１０の２次側又は出力側の半巻線Ｓ３及びＳ４を流れる電流から結果的に得られる磁束によって第２のコア２１０の入力インダクタ巻線Ｐ２に戻される電圧が除去される。
【００４６】
出力コンデンサＣの直流出力電圧Ｖ０と第１の直流入力電圧Ｖ１との間の電圧伝達関数及び出力コンデンサＣの直流出力電圧Ｖ０と第２の直流入力電圧Ｖ２との間の電圧伝達関数は、以下のように示すことができる共通の伝達関数を有する。
【００４７】
【数３】
0006345710.tif 000004
【００４８】
この場合、ｎ１は、第１のコア２０２の巻数比であり、ｎ２は、第２のコア２１０の巻数比であり、Ｄは、Ｈブリッジ入力ドライバの各々によって対応する入力インダクタ巻線Ｐ１又はＰ２に印加される同一のＰＷＭ入力駆動信号のデューティサイクルである。したがって、直流出力電圧Ｖ０が二つの直流入力電圧Ｖ１及びＶ２の重み付けされた組合せによって決定されるような共通の電圧伝達関数が存在する。二つの直流入力電圧が等しい場合、本発明の電力変換器３００は、図１Ａに示すとともに上述した従来のブースト型電力変換器と同一の電圧伝達関数を有する。
【００４９】
第１のコア２０２と第２のコア２１０との巻数比が同一であるとき、この電圧伝達関数は、以下のようになる。
【００５０】
【数４】
0006345710.tif 000005
【００５１】
この電圧伝達関数は、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１に印加されるＰＷＭ駆動信号と第２の入力インダクタ巻線Ｐ２に印加されるＰＷＭ駆動信号との間のゼロ位相差又はシフトに対して有効である。本発明のＤＣ−ＤＣ電力変換器３００の電圧伝達関数によって、最小直流入力電圧及び／又は直流出力電圧並びに最大直流入力電圧及び／又は直流出力電圧に対する様々なアプリケーション特有の制約に適合できるように非常に広い入力電圧範囲及び広い出力電圧範囲をもたらす。さらに、複数の変換器設計パラメータ、特に、巻数比ｎ１及びｎ２が、電力変換器の設計者に対して使用可能である。したがって、電力変換器設計者には、広範囲の用途において効率よく動作させるために特定の電力変換器設計を可能にする入力電圧範囲及び出力電圧範囲を含む電力変換器の性能測定基準をカスタマイズ化する際に相当な柔軟性を残したままである。
【００５２】
本発明のＤＣ−ＤＣ電力変換器３００の他の注目すべき利点は、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１に印加されるＰＷＭ駆動信号と第２の入力インダクタ巻線Ｐ２に印加されるＰＷＭ駆動信号との間の位相差（インターリーブ）を制御することによって直流出力電圧Ｖ０が調整可能であることである。これは、直流出力電圧制御のための制御方式及び装置の設計に関連する注目すべき柔軟性の利点を提供する。デューティサイクルが一定に保持されるとともに位相制御が直流出力電圧Ｖ０を安定化するために利用された場合、位相シフトが０°又は１８０°であるときに最大の直流出力電圧が達成される。最小の直流出力電圧Ｖ０は、位相シフトが９０°であるときに達成される。
【００５３】
本発明のＤＣ−ＤＣ電力変換器３００の有益な特性を説明するために、上述した図１Ａの従来の電力変換器との以下の比較を考察することができる。２個の直流入力電源は両方ともＰＶ源である。ＰＶパネルから最大電力又はエネルギーを取り出すために、各ＰＶパネルに対する個別の最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御が典型的には必要となる。電力変換器出力部は、例えば１５０Ｖの所望の直流電圧の一定の直流バスに接続されている。図１Ａの従来のＤＣ−ＤＣブースト電力変換器に対して、直流入力電源Ｖ１及びＶ２の各々の入力電圧範囲を、図１０Ａのグラフ１０００に示す。第１の直流入力電圧と第２の直流入力電圧のいずれも、グラフ１０００のｘ軸に示すような１１．３Ｖの示した下限より下に降下することができない。この電圧の下限より下では、この従来のＤＣ−ＤＣブースト電力変換器は、過剰に高いデューティサイクルＤで動作し、これによって、変換効率、ゲートドライバ性能等に関するコンバータ性能が損なわれる。この例において、最大の許容されるデューティサイクルＤは、８５％の例示的な値に設定される。上述した直流電圧伝達関数を考慮する本発明のＤＣ−ＤＣ電力変換器３００に同一のデューティサイクルの制限又は制約を加える場合、最低の直流入力電圧の制約（１１．３Ｖより上）が緩和されるのは明らかである。したがって、第１の直流入力電源の許容される電圧範囲及び第２の直流入力電源の許容される電圧範囲に対して著しい柔軟性を加えることができる。点線による水平面１０１１は、８５％すなわち０．８５の上述したデューティサイクルＤでの第１の直流入力電源の下限電圧及び第２の直流入力電源の下限電圧を示す。このような制約に対して、下限電圧を、例えば、Ｖ１＝５Ｖ及びＶ２＝１７．５Ｖ又はＶ１＝Ｖ２＝１１．３Ｖとすることができる。図１０Ｂのグラフ１０１０の表面１０１３は、ＰＷＭ駆動信号（垂直軸）の共通のデューティサイクルＤと１５０Ｖの固定された直流出力電圧に対して第１の直流入力電源及び第２の直流入力電源によって供給される直流電圧Ｖ１及びＶ２（ｘ軸及びｙ軸）との間の３次元的な関係を示す。したがって、本発明のＤＣ−ＤＣ電力変換器３００がダイバーシティ電力源(diversity power source)、例えば、異なる環境条件に同時に露出してもよい１対のソーラーパネル（例えば、一方のソーラーパネルが木又は建物の陰に隠されるとともに他のソーラーパネルが直射日光に露出される、又は、一方のソーラーパネルが東に向くとともに他方のソーラーパネルが東に向く。）に適切であることは明らかである。複数の入力電圧／エネルギー源の間で入力電圧が異なるとともに経時的に電圧レベルが変化するこれらのエネルギー源の特性はしばしば、再生可能なエネルギーの用途においてみられる。したがって、本発明のＤＣ−ＤＣ電力変換器３００は、コンバータ３００の広い入力電圧範囲及び広い変換器出力電圧範囲によりこれらのタイプの入力エネルギー源に対する有益なインタフェースを形成するのに特によく適合される。
【００５４】
図４は、図３の二入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣコンバータ３００の入力電圧波形、巻線電圧波形及び出力電圧波形をそれぞれ表す複数のグラフ４０５〜４５０を示す。電流波形及び電圧波形の位相１〜４を、垂直方向の破線及び対応する時間記号ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４によりグラフの最下部に示す。示した電圧波形及び電流波形は、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１及び第２の入力インダクタ巻線Ｐ２のそれぞれに対する第１のＰＷＭ駆動信号と第２のＰＷＭ駆動信号との間の９０°位相角シフトを表す。したがって、二入力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣコンバータ３００の変圧器Ｔ１の第１のコンバータ段及び変圧器Ｔ２の第２のコンバータ段は、９０°の位相シフトで動作する。
【００５５】
上側のグラフ４０５，４１０は、第１のＨブリッジ入力ドライバのＭＯＳＦＥＴスイッチＭ１〜Ｍ４のＭＯＳＦＥＴスイッチ駆動信号Ｓ１，２のＰＷＭ波形及びＭＯＳＦＥＴスイッチ駆動信号Ｓ３，４のＰＷＭ波形をそれぞれ示す。次のグラフ４１５，４２０は、第２のＨブリッジ入力ドライバのＭＯＳＦＥＴスイッチＭ５〜Ｍ８のＭＯＳＦＥＴスイッチ駆動信号Ｓ５，６のＰＷＭ波形及びＭＯＳＦＥＴスイッチ駆動信号Ｓ７，８のＰＷＭ波形をそれぞれ示す。
【００５６】
グラフ４２５は、第１の入力又は１次側インダクタ巻線Ｐ１に印加される第１のＰＷＭ駆動信号ＶＡ，Ｂの波形を示す。この波形は、周期Ｔ及び７５％のスイッチングデューティサイクル(switching duty cycle)を有する。図示したように、グラフ４３０は、第２の入力又は１次側インダクタ巻線Ｐ２に印加される第２のＰＷＭ駆動信号ＶＣ，Ｄの９０°位相シフトした波形を示す。この信号は、第１の駆動信号と同一の周期Ｔ及び約７５％のスイッチングデューティサイクルを有する。
【００５７】
グラフ４３５，４４０は、Ｐ１の巻線電流の対応する電流波形及びＰ２の巻線電流の対応する電流波形をそれぞれ示す。逆極性であるにもかかわらず第１のブーストインダクタＬ１及び第２のブーストインダクタＬ２のそれぞれが位相２及び４で充電されるとともに位相１及び３で１次側インダクタ巻線Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ放電されることは明らかである。
【００５８】
グラフ４４５は、直列に結合されている半巻線Ｓ１，Ｓ３を備える第１の出力インダクタ巻線の終端Ｅ，Ｆで誘導された電圧波形ＶＥＦを示す。グラフ４５０は、直列に結合されている半巻線Ｓ２，Ｓ４を備える第２の出力インダクタ巻線の終端Ｇ，Ｈで誘導された電圧波形ＶＧＨを示す。第１のＰＷＭ入力駆動信号と第２のＰＷＭ入力駆動信号との間の９０°位相シフトは、２次側又は出力変換器巻線の電圧波形ＶＥＦ及びＶＧＨで明確に反映されている。
【００５９】
図５Ａは、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置２００を備える二入力単一出力絶縁型バックＤＣ−ＤＣ電力変換器５００の回路図である。本発明のバックＤＣ−ＤＣ電力変換器の一体型磁気変換装置２００のアプリケーションは、出力又はバックインダクタＬ１及び出力コンデンサＣを共有する独自の実現性を提供する。したがって、バックＤＣ−ＤＣ電力変換器は、従来の二入力バック型ＤＣ−ＤＣ電力変換器に比べて外部部品の個数を著しく減少させる。
【００６０】
図５Ｂは、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置２００を備える二入力単一出力絶縁型バックＤＣ−ＤＣ電力変換器５００の他の実施の形態の回路図である。上述した第１のバックコンバータ５００とは対照的に、本実施の形態は、ＤＣ−ＤＣ電力変換器５５０の第１の整流器出力部と共通の直流出力部との間に結合されている個別の第１の出力／バックインダクタＬ１と、ＤＣ−ＤＣ電力変換器５５０の第２の整流器出力部と共通の直流出力部との間に結合されている個別の第２の出力／バックインダクタＬ２と、を備える。
【００６１】
図６は、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置２００を備える二入力デュアルアクティブブリッジ（ＤＡＢ）形態のＤＣ−ＤＣ電力変換器６００の回路図である。第１のアクティブ全波整流器は、ＭＯＳＦＥＴＳ１〜Ｓ４を中心に形成されており、第２のアクティブ全波整流器は、ＭＯＳＦＥＴＳ５〜Ｓ８を中心に形成されている。
【００６２】
図７は、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置２００を備える二入力絶縁型の２個のインダクタ（Ｌｌ１及びＬｌ２）及びコンデンサ（Ｃ１及びＣ２）（ＬＬＣ）の形態のＤＣ−ＤＣ電力変換器７００の回路図である。
【００６３】
図８は、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置２００を備えるサイドシフト巻線を有する二入力ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器８００の回路図である。発明の本実施の形態において、第１の出力インダクタ巻線の直列に結合されている第１の半巻線Ｓ１の終端及び第２の半巻線Ｓ３の終端は、ＤＣ−ＤＣ電力変換器の入力側に結合されており、更に詳しくは、第１の入力Ｈブリッジドライバの相補的な出力部に結合されている。同様に、第２の出力インダクタ巻線の直列に結合されている第１の半巻線Ｓ２の終端及び第２の半巻線Ｓ４の終端は、ＤＣ−ＤＣ電力変換器の入力側に結合されており、更に詳しくは、第２の入力Ｈブリッジドライバの相補的な出力部に結合されている。したがって、これらの半巻線の参照文字を「Ｓ」から「Ｐ」に変更した。第１の入力又は１次側インダクタ巻線Ｐ１及び第２の入力又は１次側インダクタ巻線Ｐ２は、ＤＣ−ＤＣ電力変換器８００の出力側に配置され、更に詳しくは、第１のフルブリッジ整流器及び第２のフルブリッジ整流器にそれぞれ結合されている。したがって、これらの入力インダクタ巻線の参照文字を「Ｐ」から「Ｓ」に変更した。当業者は、単に一体型磁気変換装置２００の変圧器Ｔ１及びＴ２の各々の巻数比ｎを置き換えることによって本発明の二入力ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器８００が図３の上述した二入力ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器３００と略同一の電力変換器特性を有してもよいことを理解する。したがって、当業者は、第１の入力インダクタ巻線Ｐ１及び第２の入力インダクタ巻線Ｐ２の表示「入力」及び第１の出力インダクタ巻線及び第２の出力インダクタ巻線の用語「出力」が全て任意であり、一体型磁気変換装置２００が特定のＤＣ−ＤＣ電力変換器設計で結合される方法に応じて入れ替えることができることを理解する。
【００６４】
図９は、上記好適な実施の形態による一体型磁気変換装置２００を備える二入力二出力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器９００の回路図である。本発明のブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器９００は、２個の個別の出力コンデンサＣ１及びＣ２に供給される二つの個別の変換器直流出力電圧Ｖ０１及びＶ０２を備える。上述した絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣコンバータ３００は、共通の直流出力電圧を有する単一の変換器出力を生成するように構成されている。しかしながら、本発明の一体型磁気変換装置２００を、多入力二出力電力変換器形態で用いることもできる。第１の直流出力電圧Ｖ０１は、第１の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ１の終端Ｅ及び第２の半巻線Ｓ３の終端Ｆにそれぞれ結合されている入力部を有するダイオードＤ１〜Ｄ４を備える第１の全波整流器によって生成される。第２の直流出力電圧Ｖ０２は、第２の出力インダクタ巻線の第１の半巻線Ｓ２の終端Ｇ及び第２の半巻線Ｓ４の終端Ｈにそれぞれ結合されている入力部を有するダイオードＤ５〜Ｄ８を備える第２の全波整流器によって生成される。従来の多出力ＤＣ−ＤＣ電力変換器において、変換器出力部に関連する交差結合問題により出力電圧制御又は調整が困難になる。変換器出力部の一つに重い又は軽い負荷が課される場合、ＤＣ−ＤＣ電力変換器が動作しなくなるおそれがある。しかしながら、本発明の二入力二出力絶縁型ブーストＤＣ−ＤＣ電力変換器９００によって、二つの個別の変換器直流出力電圧Ｖ０１及びＶ０２は完全に独立する。直流出力電圧Ｖ０１及びＶ０２は、複数の変換器巻線が第１の変圧器Ｔ１及び第２の変圧器Ｔ２で用いられている場合でも結合されない。他の利点は、第１の負荷抵抗ＲＬ１及び第２の負荷抵抗ＲＬ２によって線形的に示した変換器負荷の各々が両方の入力電圧又はエネルギー源Ｖ１及びＶ２によって供給される全エネルギーを共有することができる。第１の変換器出力部の第１の負荷抵抗ＲＬ１と第２の変換器出力部の第２の負荷抵抗ＲＬ２との間の出力電力の分配を、第１の変圧器Ｔ１の第１の入力インダクタ巻線Ｐ１に印加される上述したＰＷＭ駆動信号及び第２の変圧器Ｔ２の第２の入力インダクタ巻線Ｐ２に印加される上述したＰＷＭ駆動信号の位相シフト（インターリーブ）によって制御することができる。例えば、ＰＷＭ入力駆動信号間の位相シフトがゼロであるとき、全出力電力が第１の負荷抵抗ＲＬ１に供給され、それに対し、ゼロ出力電力が第２の負荷抵抗ＲＬ２に供給される。ＰＷＭ入力駆動信号間の位相シフトが９０°に調整される場合、出力電力は、第１の負荷抵抗ＲＬ１と第２の負荷抵抗ＲＬ２との間で等しく分割される。ＰＷＭ入力駆動信号間の位相シフトが１８０°に設定される場合、全出力電力が第２の負荷抵抗ＲＬ２に供給され、それに対し、ゼロ出力電力が第１の負荷抵抗ＲＬ１に供給される。第１の変換器負荷と第２の変換器負荷との間の任意の他の所望される電力分配を、ＰＷＭ入力駆動信号の間の位相シフトの適切な設定により得ることができる。
【図１Ａ）】
0006345710.tif 000006
【図１Ｂ）】
0006345710.tif 000007
【図２】
0006345710.tif 000008
【図３】
0006345710.tif 000009
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
0006345710.tif 000014
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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