(57)【要約】      （修正有）【課題】低損失化、低ノイズ化を実現したＤＣ-ＤＣコンバータ回路を提供する。【解決手段】直流電源１に第１のリアクトル７、第２のリアクトル２、第１のダイオード３及び負荷６が直列接続され、負荷６には平滑コンデンサ４が並列接続され、第２のリアクトル２と第1のダイオード３の接続点と直流電源１間には、第１のスイッチ５と第３のリアクトル８の直列回路が接続され、第１のスイッチ５の両端には、第２のダイオード９と第２のコンデンサ１０の直列回路が接続され、第１のリアクトル７と第２のリアクトル２の接続点と、第1のスイッチ５と第３のリアクトル８の接続点間には、第３のダイオード１２と第４のダイオード１３の直列回路が接続され、第３と第４のダイオード１２、１３の接続点と、第２のダイオード９と第２のコンデンサ１０の接続点間には、第２のスイッチ１１が接続される。第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１をソフトスイッチングさせる。【選択図】図１
2005261124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力直流電源１に第１のリアクトル、第２のリアクトル、第１のダイオード及び負荷が直列接続され、
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第２のリアクトルと前記第1のダイオードの接続点と前記入力直流電源間には、第１のスイッチと第３のリアクトルの直列回路が接続され、
前記第１のスイッチの両端には、第２のダイオードと第２のコンデンサの直列回路が接続され、
前記第１のリアクトルと前記第２のリアクトルの接続点と、前記第1のスイッチと第３のリアクトルの接続点間には、第３のダイオードと第４のダイオードの直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオードの接続点と、前記第２のダイオードと前記第２のコンデンサの接続点間には、第２のスイッチが接続され、
前記第１のスイッチのターンオン時には、前記第３のリアクトルにより前記第１のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第２のスイッチのターンオン時には、前記第２のコンデンサと第１のリアクトル、第２のリアクトル及び第３のリアクトルの共振動作により前記第２のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第１のスイッチと第２のスイッチのターンオフ時には、前記第２のコンデンサにより前記第１のスイッチと第２のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする昇圧チョッパ回路。
【請求項２】
前記第１のスイッチと第２のスイッチのターンオン時には、前記第２のコンデンサに蓄積されたエネルギーを前記第２のスイッチにより前記第１のリアクトルと第２のリアクトルを通して回生することを特徴とする請求項１に記載の昇圧チョッパ回路。
【請求項３】
入力直流電源１に第１のリアクトル、第２のリアクトル、第１のダイオード及び負荷が直列接続され、
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第２のリアクトルと前記第1のダイオードの接続点と前記入力直流電源間には、第１のスイッチと第３のリアクトルの直列回路が接続され、
前記第１のスイッチの両端には、第２のダイオードと第２のコンデンサの直列回路が接続され、
前記第１のリアクトルと前記第２のリアクトルの接続点と、前記第1のスイッチと第３のリアクトルの接続点間には、前記第３のダイオードと第４のダイオードの直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオードの接続点と、前記第２のダイオードと前記第２のコンデンサの接続点間には、第２のスイッチが接続され、
前記第１のスイッチと第２のスイッチがオフ状態後、前記第２のスイッチをオン動作させ、
所定の時間遅れをもって、前記第１のスイッチをオン動作させ、
その後、前記第１と第２のスイッチを同時にオフ動作させることを特徴とする昇圧チョッパ回路。
【請求項４】
入力直流電源１に第１のリアクトル、第２のリアクトル、第１のダイオード及び負荷が直列接続され、
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第２のリアクトルと前記第1のダイオードの接続点と前記入力直流電源間には、第１のスイッチが接続され、
前記第１のスイッチの両端には、第２のダイオードと第２のコンデンサの直列回路が接続され、
前記第１のリアクトルと前記第２のリアクトルの接続点と、前記第1のスイッチの接続点間には、第３のダイオードと第４のダイオードの直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオードの接続点と、前記第２のダイオードと前記第２のコンデンサの接続点間には、第２のスイッチが接続され、
前記第２のスイッチのターンオン時には、前記第２のコンデンサと第１のリアクトル、第２のリアクトルの共振動作により前記第２のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第１のスイッチと第２のスイッチのターンオフ時には、前記第２のコンデンサにより前記第１のスイッチと第２のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする昇圧チョッパ回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の昇圧チョッパ回路を備え、
前記負荷に印加される出力電圧と基準電圧が入力され、両入力電圧の差電圧（誤差電圧）を出力する誤差増幅器と、
前記誤差増幅器からの出力に基づいてパルス幅変調されたパルスを出力するパルス幅変調回路と、
前記パルス幅変調回路からの出力に基づいて前記第１と第２のスイッチの動作を制御する遅延シーケンス回路を備えることを特徴とするＤＣ-ＤＣコンバータ回路。
【請求項６】
入力直流電源に第１のスイッチ、第３のリアクトル、第２のリアクトル、第１のリアクトル及び負荷が直列接続され、
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第３のリアクトルと第２のリアクトルの接続点と入力直流電源間に第１のダイオードが接続され、
前記第１のスイッチの両端には、第２のコンデンサと第２のダイオードの直列回路が接続され、
前記第２のリアクトルと第１のリアクトルの接続点と、前記第１のスイッチと入力直流電源の接続点間には、第３のダイオードと第４のダイオードの直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオードの接続点と、前記第２のダイオードと前記第２のコンデンサの接続点間には、第２のスイッチが接続され、
前記第1のスイッチのターンオン時には、前記第３のリアクトルにより前記第１のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第２のスイッチのターンオン時には、前記第２のコンデンサと第1のリアクトル、第３のリアクトル及び第２のリアクトルの共振動作により前記第２のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチと第２のスイッチのターンオフ時には、前記第２のコンデンサにより前記第１のスイッチと第２のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする降圧チョッパ回路。
【請求項７】
第1のスイッチの両端には、第２のダイオードと第２のコンデンサの直列回路が接続され、第３と第４のダイオードの接続点と、前記第２のダイオードと前記第２のコンデンサの接続点間には、第２のスイッチが接続され、
前記第１のスイッチと第２のスイッチのターンオン時には、前記第２のコンデンサに蓄積されたエネルギーを前記第２のスイッチにより回生先電源へ回生し、
前記第１のスイッチと第２のスイッチのターンオフ時には、前記第２のコンデンサにより前記第１のスイッチと第２のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする降圧チョッパ回路。
【請求項８】
前記第２のコンデンサは前記第１のスイッチの高電位側に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の降圧チョッパ回路。
【請求項９】
入力直流電源１に第１のスイッチ、第２のリアクトル、第１のリアクトル及び負荷が直列接続され、
前記負荷には平滑コンデンサが並列接続され、
前記第２のリアクトルの接続点と入力直流電源間に第１のダイオードが接続され、
前記第１のスイッチの両端には、第２のコンデンサと第２のダイオードの直列回路が接続され、
前記第２のリアクトルと第１のリアクトルの接続点と、前記第１のスイッチと入力直流電源の接続点間には、第３のダイオードと第４のダイオードの直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオードの接続点と、前記第２のダイオードと前記第２のコンデンサの接続点間には、第２のスイッチが接続され、
前記第２のスイッチのターンオン時には、前記第２のコンデンサと第1のリアクトル及び第２のリアクトルの共振動作により前記第２のスイッチをソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチと第２のスイッチのターンオフ時には、前記第２のコンデンサにより前記第１のスイッチと第２のスイッチをソフトスイッチングさせることを特徴とする降圧チョッパ回路。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれかに記載の降圧チョッパ回路を備え、
前記負荷に印加される出力電圧と基準電圧が入力され、両入力電圧の差電圧（誤差電圧）を出力する誤差増幅器と、
前記誤差増幅器からの出力に基づいてパルス幅変調されたパルスを出力するパルス幅変調回路と、
前記パルス幅変調回路からの出力に基づいて前記第１と第２のスイッチの動作を制御する遅延シーケンス回路を備えることを特徴とするＤＣ-ＤＣコンバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたＤＣ-ＤＣコンバータ回路に関し、特に、スイッチング特性を改善して損失を低減した昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたＤＣ-ＤＣコンバータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力直流を昇圧して昇圧直流電圧を得る昇圧回路としては、直流電圧を入力とし、リアクトルに電流を流し、このリアクトルに並列接続されたスイッチング素子を開閉動作させることにより、リアクトルに流れ、蓄えられた電磁エネルギーを負荷側に設けたコンデンサに充電させ、この動作を繰り返すことにより負荷側に昇圧電圧を得るように構成した昇圧チョッパ回路が一般的に用いられている。
【０００３】
図１３には、かかる昇圧チョッパ回路の代表的な例が示されている。図１３において、直流電源１には、リアクトル２、ダイオード３及び負荷６が直列接続されている。スイッチ５が直流電源１とリアクトル２の直列回路に並列接続され、また、負荷６にはコンデンサ４が並列接続されている。
【０００４】
スイッチ５をターンオン動作させると、リアクトル２には、電流ＩＱ１が流れ、Ｌ１・（ＩＱ１）２／２のエネルギーが蓄積される。スイッチ５がターンオフ動作させると、リアクトル２に蓄えられたエネルギーがコンデンサ４に充電され、エネルギーＬ１・（ＶＣ１）２／２のエネルギーとして変換、蓄積される。このコンデンサ４に蓄積されているエネルギーにより充電電圧が上昇して昇圧直流電圧が負荷６に供給されることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる構成の昇圧チョッパ回路は、スイッチ５のターンオン／ターンオフ時にリアクトル２には電流が連続して流れ、スイッチ５の動作はハードスイッチング動作となる。
【０００６】
ハードスイッチング動作は、スイッチのターンオン／ターンオフ時に発生する電圧ストレス、電流ストレス及びスイッチング損失を大きくし、スイッチング周波数の高周波化に伴ってスイッチング損失が増大し、電圧サージ及び電流サージが発生しやすくなり、その結果、回路の小型、軽量化及び低損失化、さらに低ノイズレベル化に限界が生じていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、昇圧チョッパ回路のスイッチのスイッチング損失を低減した昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたＤＣ-ＤＣコンバータ回路を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、スイッチング周波数の高周波化を計り、昇圧チョッパ回路の小型、軽量化、低損失化、低ノイズ化を実現した昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたＤＣ-ＤＣコンバータ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決するため、本発明による昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたＤＣ-ＤＣコンバータ回路は、次のような特徴的な構成を採用している。なお、以下では、必ずしも一対一に対応するものではないが、参考のために以下参照する図面中で使用している番号を付記する。
【００１０】
（１）入力直流電源１に第１のリアクトル７、第２のリアクトル２、第１のダイオード３及び負荷６が直列接続され、
前記負荷６には平滑コンデンサ４が並列接続され、
前記第２のリアクトル２と前記第1のダイオード３の接続点と前記入力直流電源１間には、第１のスイッチ５と第３のリアクトル８の直列回路が接続され、
前記第１のスイッチの両端には、第２のダイオード９と第２のコンデンサ１０の直列回路が接続され、
前記第１のリアクトル７と前記第２のリアクトル２の接続点と、前記第1のスイッチ５と第３のリアクトル８の接続点間には、第３のダイオード１２と第４のダイオード１３の直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオード１２、１３の接続点と、前記第２のダイオード９と前記第２のコンデンサ１０の接続点間には、第２のスイッチ１１が接続され、
前記第１のスイッチ５のターンオン時には、前記第３のリアクトル８により前記第１のスイッチ５をソフトスイッチング動作させ、
前記第２のスイッチ１１のターンオン時には、前記第２のコンデンサ１０と第１のリアクトル７、第２のリアクトル２及び第３のリアクトル８の共振動作により前記第２のスイッチ１１をソフトスイッチング動作させ、
前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１のターンオフ時には、前記第２のコンデンサ１０により前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１をソフトスイッチングさせる昇圧チョッパ回路。
【００１１】
（２）前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１のターンオン時には、前記第２のコンデンサ１０に蓄積されたエネルギーを前記第２のスイッチ１１により前記第１のリアクトル７と第２のリアクトル２を通して回生する上記（１）の昇圧チョッパ回路。
【００１２】
（３）入力直流電源１に第１のリアクトル７、第２のリアクトル２、第１のダイオード３及び負荷６が直列接続され、
前記負荷６には平滑コンデンサ４が並列接続され、
前記第２のリアクトル２と前記第1のダイオード３の接続点と前記入力直流電源１間には、第１のスイッチ５と第３のリアクトル８の直列回路が接続され、
前記第１のスイッチ５の両端には、第２のダイオード９と第２のコンデンサ１０の直列回路が接続され、
前記第１のリアクトル７と前記第２のリアクトル２の接続点と、前記第1のスイッチ５と第３のリアクトル８の接続点間には、前記第３のダイオード１２と第４のダイオード１３の直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオード１２、１３の接続点と、前記第２のダイオード９と前記第２のコンデンサ１０の接続点間には、第２のスイッチ１１が接続され、
前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１がオフ状態後、前記第２のスイッチ１１をオン動作させ、
所定の時間遅れをもって、前記第１のスイッチ５をオン動作させ、
その後、前記第１と第２のスイッチを同時にオフ動作させる昇圧チョッパ回路。
【００１３】
（４）入力直流電源１に第１のリアクトル７、第２のリアクトル２、第１のダイオード３及び負荷６が直列接続され、
前記負荷６には平滑コンデンサ４が並列接続され、
前記第２のリアクトル２と前記第1のダイオード３の接続点と前記入力直流電源１間には、第１のスイッチ５が接続され、
前記第１のスイッチ５の両端には、第２のダイオード９と第２のコンデンサ１０の直列回路が接続され、
前記第１のリアクトル７と前記第２のリアクトル２の接続点と、前記第1のスイッチ５の接続点間には、第３のダイオード１２と第４のダイオード１３の直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオード１２、１３の接続点と、前記第２のダイオード９と前記第２のコンデンサ１０の接続点間には、第２のスイッチ１１が接続され、
前記第２のスイッチ１１のターンオン時には、前記第２のコンデンサ１０と第１のリアクトル７、第２のリアクトル２の共振動作により前記第２のスイッチ１１をソフトスイッチング動作させ、
前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１のターンオフ時には、前記第２のコンデンサ１０により前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１をソフトスイッチングさせる昇圧チョッパ回路。
【００１４】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかの昇圧チョッパ回路を備え、
前記負荷６に印加される出力電圧と基準電圧１４が入力され、両入力電圧の差電圧（誤差電圧）を出力する誤差増幅器１５と、
前記誤差増幅器からの出力に基づいてパルス幅変調されたパルスを出力するパルス幅変調回路１７と、
前記パルス幅変調回路１７からの出力に基づいて前記第１と第２のスイッチの動作を制御する遅延シーケンス回路１８を備えるＤＣ-ＤＣコンバータ回路。
【００１５】
（６）入力直流電源１に第１のスイッチ５、第３のリアクトル８、第２のリアクトル２、第１のリアクトル７及び負荷６が直列接続され、
前記負荷６には平滑コンデンサ４が並列接続され、
前記第３のリアクトル８と第２のリアクトル２の接続点と入力直流電源１間に第１のダイオード３が接続され、
前記第１のスイッチ５の両端には、第２のコンデンサ１０と第２のダイオード９の直列回路が接続され、
前記第２のリアクトル２と第１のリアクトル７の接続点と、前記第１のスイッチ５と入力直流電源１の接続点間には、第３のダイオード１２と第４のダイオード１３の直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオード１２、１３の接続点と、前記第２のダイオード９と前記第２のコンデンサ１０の接続点間には、第２のスイッチ１１が接続され、
前記第1のスイッチ５のターンオン時には、前記第３のリアクトル８により前記第１のスイッチ５をソフトスイッチング動作させ、
前記第２のスイッチ１１のターンオン時には、前記第２のコンデンサ１０と第1のリアクトル７、第３のリアクトル８及び第２のリアクトル２の共振動作により前記第２のスイッチ１１をソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチ５と第２のスイッチ１１のターンオフ時には、前記第２のコンデンサ１０により前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１をソフトスイッチングさせる降圧チョッパ回路。
【００１６】
（７）第1のスイッチ５の両端には、第２のダイオード９と第２のコンデンサ１０の直列回路が接続され、第３と第４のダイオード１２、１３の接続点と、前記第２のダイオード９と前記第２のコンデンサ１０の接続点間には、第２のスイッチ１１が接続され、
前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１のターンオン時には、前記第２のコンデンサ１０に蓄積されたエネルギーを前記第２のスイッチ１１により回生先電源２０へ回生し、
前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１のターンオフ時には、前記第２のコンデンサ１０により前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１をソフトスイッチングさせる降圧チョッパ回路。
【００１７】
（８）前記第２のコンデンサ１０は前記第１のスイッチ５の高電位側に接続されている上記（７）の降圧チョッパ回路。
【００１８】
（９）入力直流電源１に第１のスイッチ５、第２のリアクトル２、第１のリアクトル７及び負荷６が直列接続され、
前記負荷６には平滑コンデンサ４が並列接続され、
前記第２のリアクトル２の接続点と入力直流電源１間に第１のダイオード３が接続され、
前記第１のスイッチ５の両端には、第２のコンデンサ１０と第２のダイオード９の直列回路が接続され、
前記第２のリアクトル２と第１のリアクトル７の接続点と、前記第１のスイッチ５と入力直流電源１の接続点間には、第３のダイオード１２と第４のダイオード１３の直列回路が接続され、
前記第３と第４のダイオード１２、１３の接続点と、前記第２のダイオード９と前記第２のコンデンサ１０の接続点間には、第２のスイッチ１１が接続され、
前記第２のスイッチ１１のターンオン時には、前記第２のコンデンサ１０と第1のリアクトル７及び第２のリアクトル２の共振動作により前記第２のスイッチ１１をソフトスイッチング動作させ、
前記第1のスイッチ５と第２のスイッチ１１のターンオフ時には、前記第２のコンデンサ１０により前記第１のスイッチ５と第２のスイッチ１１をソフトスイッチングさせる降圧チョッパ回路。
【００１９】
（１０）上記（６）乃至（９）のいずれかに記載の降圧チョッパ回路を備え、
前記負荷６に印加される出力電圧と基準電圧１４が入力され、両入力電圧の差電圧（誤差電圧）を出力する誤差増幅器１５と、
前記誤差増幅器からの出力に基づいてパルス幅変調されたパルスを出力するパルス幅変調回路１７と、
前記パルス幅変調回路１７からの出力に基づいて前記第１と第２のスイッチの動作を制御する遅延シーケンス回路１８を備えるＤＣ-ＤＣコンバータ回路。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の昇圧チョッパ回路によれば、主スイッチ、補助スイッチともソフトスイッチングで動作可能であるため、スイッチング損失が低減され、スイッチング周波数の高周波化を計り、昇圧チョッパ回路の小型、軽量化、低損失化、低ノイズ化を実現できる。主スイッチと補助スイッチは、ともに共通の部品でソフトスイッチングを行う回路構成であるため部品点数を大幅に増やすことなく、主スイッチ、補助スイッチともソフトスイッチング動作させることができ、ソフトスイッチング昇圧チョッパ回路の小型化が計ることができる。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明による昇圧チョッパ回路の好適実施例について添付図を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施例による昇圧チョッパ回路図を、図２は図１における昇圧チョッパ回路の動作を説明するための信号波形タイミングチャートをそれぞれ示す。また、図３〜図８は図１に示す昇圧チョッパ回路のモード１〜モード６における動作を説明するための電流経路を付記した回路図である。
【００２３】
主スイッチ５と補助スイッチ１１がオフの状態から補助スイッチ１１がオンすると、リアクル７、２及び８及び（スナバ）コンデンサ１０の共振により共振モードが始まる。コンデンサ１０の電圧は、正弦波状に共振を起こして正から零へと向かう。この瞬間では、補助スイッチ１１は電流零からのオンとなり、ソフトスイッチングでターンオンすることになる。
【００２４】
共振電流は、リアクトル７とリアクトル２を経由した分流により、入力電源１及び出力コンデンサ４に向かうので、リアクトル７の電流は減少、リアクトル２の電流は増加へ向かい、リアクトル７へは負の電流源、リアクトル２へは正の電流源として回生エネルギーが蓄えられる。（図３のモード１の動作）
【００２５】
次に、ごくわずかな時間遅れをもって、主スイッチ５をオンさせると、それまで導通していたダイオード３がオフとなり、リアクトル２に流れていた主電流が主スイッチ５を通流するようになる。この時、主スイッチ５はリアクトル８による零電流からのターンオンとなり、ソフトスイッチングでターンオンすることになる。（図４のモード２の動作）
【００２６】
コンデンサ１０に蓄積された電荷が全て放電しきり、コンデンサ１０の電圧が零電圧となる時点でダイオード９が導通し、主スイッチ５の電流は急減、リアクトル７へモード１及びモード２の期間中に蓄えられた回生エネルギーは、負の電流源として主スイッチ５の電流を相殺しつつ、ほぼ直線状に減少し、入力電源１へと回生される。（図５のモード３の動作）
【００２７】
リアクトル７の負の電流源及びリアクトル２の正の電流源による回生電流がほぼ直線状に減少して零となり、ダイオード９及びダイオード１２がオフ、リアクトル２及びリアクトル７の電流は、主スイッチ５を介して、再び直線状に増加へと向かう。（図６のモード４の動作）
【００２８】
その後、主スイッチ５と補助スイッチ１１を同時にオフさせる。この時、主スイッチ５及び補助スイッチ１１ともコンデンサ１０による零電圧からのターンオフとなり、ソフトスイッチングでオフすることになる。（図７のモード５の動作）
【００２９】
続いて、図８のモード６を経て、再び補助スイッチ１１がオンし、モード１の動作に戻る。
【００３０】
以上のようにコンデンサ１０は、主スイッチ５及び補助スイッチ１１の共通スナバ回路として作用し、主スイッチ５、補助スイッチ１１ともソフトスイッチングで動作することになる。
【００３１】
以下、各モードにおける動作をより具体的に説明する。
【００３２】
〔モード１〕
−t１の時点で補助スイッチ１１がオン状態となり、共振モードの動作が始まる。コンデンサ１０の電圧Ｖc１は正弦波状に共振を起こし正から零へと向かう。この時点では、補助スイッチ１１が電流零からのオンとなり、ソフトスイッチングでターンオンする。
【００３３】
モード１における共振電流ｉc１は、下式に従って共振する。
【数１】
2005261124.tif 000003
ここで、
【数２】
2005261124.tif 000004
Ｖ１：コンデンサ１０の初期電圧、L１：リアクトル２のインダクタンス、L２：リアクトル７のインダクタンス、L３：リアクトル８のインダクタンス、Ｅ1:入力直流電源電圧、Ｖ0：出力電圧
【００３４】
（1）式からわかるように、共振電流ｉC１は、リアクトル２とリアクトル７を経由した分流により、入力電源１及び出力側コンデンサ４へと向かうので、リアクトル７の電流は減少し、リアクトル２の電流は増加へ向かい、リアクトル７へは、負の電流源−△Ｉr、リアクトル２へは正の電流減＋△Ｉrとして回生エネルギーが蓄積される。
【００３５】
〔モード２〕
ごくわずかな時間遅れの時点t０において、主スイッチ５がオン、t０以前まで、導通していたダイオード３がオフ、リアクトル２の電流ＩL１が主スイッチ５を通流する。この時、主スイッチ５はリアクトル８による電流零からのターンオンとなり、ソフトスイッチングでオンする。
【００３６】
〔モード３〕
時点t１において、コンデンサ１０に蓄積された電荷がすべて放電しきり、電圧ＶC１が零電圧となる時点でダイオード９が導通して主スイッチ５の電流は急減、する。リアクトル７にモード１及びモード２の期間中に蓄えられた回生エネルギーは、負の電流源として主スイッチ５の電流を相殺しつつ、ほぼ直線状に減少し、入力電源１へと回生される。
【００３７】
〔モード４〕
時点t２において、リアクトル７の負の電流源−△Ｉr及びリアクトル２の正の電流源＋△Ｉrによる回生電流がほぼ直線状に減少し零となり、ダイオード９及び１２がオフ、リアクトル２及び７の電流は、主スイッチ５を介して、再び、直線状に増加する。
【００３８】
〔モード５〕
時点t３で、主スイッチ５、補助スイッチ１１が同時にオフされる。この時、主・補助スイッチともコンデンサ１０による零電圧からのターンオフとなり、ソフトスイッチングでオフする。
【００３９】
時点t５で補助スイッチ１１が再びオンし、次のサイクルが開始される。
【００４０】
以上のように、コンデンサ１０は、主・補助スイッチの共通スナバとして作用し、主・補助スイッチ５、１１ともにソフトスイッチングで動作する。
【００４１】
上述した昇圧チョッパ回路は、準共振形回生アクティブスナバ（Quasi-resonant Regenerating Active Snubber：ＱＲＡＳ）方式チョッパ回路と言えるものであり、基本スイッチ回路は、２個のスイッチ５と１１、２個のスナバダイオード９、１３、１個の共通スナバコンデンサ１０から成り、補助スイッチ１１を主スイッチ５よりわずかに前でターンオンし、同時にターンオフする。この時、ターンオン時はリアクトル８によりターンオン電流を制限することができ、また、ターンオフ時は共通スナバコンデンサ１０により、スイッチにかかる電圧上昇率ｄｖ／ｄｔを小さくすることができるので、主・補助スイッチ５、１１ともにソフトスイッチングで動作する。このように、特別に回生用リアクトルを設けることなく、２分割した等価的に１個の主リアクトル２、７に直接、共通スナバコンデンサ１０のエネルギーを移行させ回生することができるので、原理的に低損失な回路方式である。
【００４２】
上述実施例では、回路の簡素化のため、回生用リアクトルを別に設けることなく、主回路のリアクトルを利用して回生している。
【００４３】
図９は、本発明による昇圧チョッパ回路の適用例を示す回路図であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を示す。
【００４４】
図９において、図１と同一番号が付されている回路構成要素は、同様な回路構成要素を示す。主・補助スイッチ５、１１は、それぞれトランジスタスイッチである。負荷６に印加される出力電圧は、基準電圧１４とともに誤差増幅器１５に入力される。誤差増幅器１５は、両入力電圧の差電圧（誤差電圧）を得て、パルス幅変調回路１７に供給する。パルス幅変調回路１７は、発振回路１６からの発振パルスを受け、誤差増幅器１５からの誤差電圧に基づいてパルス幅変調し、遅延シーケンス回路１８で所定時間遅延されて、主・補助スイッチ５、１１に出力される。このように、出力電圧と基準電圧との差電圧をフィードバックして主・補助スイッチ５、１１に供給することにより、出力電圧が一定した低ノイズで高性能な昇圧チョッパＤＣ-ＤＣコンバータ回路を構成している。
【００４５】
以上の説明は、本発明の昇圧チョッパ回路への適用例についてのものであるが、本発明は、降圧チョッパ回路にも適用できる。
【００４６】
図１０は、本発明の降圧チョッパ回路への適用例を示す回路図である。図１０において、図1と同一番号が付されている回路構成要素は、同様な回路構成を示す。図１の昇圧チョッパ回路と同様、主スイッチ５と補助スイッチ１１ともソフトスイッチング動作し、コンデンサ１０に蓄積されたエネルギーをリアクトル７とリアクトル２を通して、回生することができる。
【００４７】
また、本発明は図1の回生方法に限定するものではない。例えば、図１１に示すように、回生先回路２０は、図1の主リアクトルではなく、別に設けた回生リアクト７を通して、主電源やゲート電源等他の電源に回生してもよい。また、基本スイッチ回路構成も、図１の構成に限定するものではない。図１２に示すように、スイッチ５の高電位側にコンデンサ１０を配置する構成としてもよい。更に、出力ダイオード３に極端に逆回復電荷の小さいダイオードを用いて、図1のリアクトル８を削除し、主スイッチのターンオンをハードスイッチングとし、ターンオフのソフトスイッチングと兼用して、コストダウンを図る構成としてもよい。
【００４８】
以上、本発明による昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路及びそれを用いたＤＣ-ＤＣコンバータ回路の好適実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による昇圧チョッパ回路の一実施例を示す回路図である。
【図２】図１における昇圧チョッパ回路の動作を説明するための信号波形タイミングチャートを示す図である。
【図３】図１に示す昇圧チョッパ回路のモード１における動作を説明するための電流経路を付記した回路図である。
【図４】図１に示す昇圧チョッパ回路のモード２における動作を説明するための電流経路を付記した回路図である。
【図５】図１に示す昇圧チョッパ回路のモード３における動作を説明するための電流経路を付記した回路図である。
【図６】図１に示す昇圧チョッパ回路のモード４における動作を説明するための電流経路を付記した回路図である。
【図７】図１に示す昇圧チョッパ回路のモード５における動作を説明するための電流経路を付記した回路図である。
【図８】図１に示す昇圧チョッパ回路のモード６における動作を説明するための電流経路を付記した回路図である。
【図９】本発明による昇圧チョッパ回路の適用例を示す回路図である。
【図１０】本発明による降圧チョッパ回路の適用例を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施例の回路構成を示す回路図である。
【図１２】本発明の実施例の回路構成を示す回路図である。
【図１３】従来の昇圧チョッパ回路の一実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５０】
１          直流電源
２、７、８  リアクトル
３、９、１２、１３ダイオード
４、１０    コンデンサ
５、１１    スイッチ
６          負荷（抵抗）
１４        基準電圧
１５        誤差増幅器
１６        発振回路
１７        パルス幅変調回路
１８        遅延シーケンス回路
【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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【図１２】
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【図１３】
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