(57)【要約】【課題】入力電流の変化を抑制可能な電力変換回路を提供する。【解決手段】変圧器Ｔ１の二次巻線Ｓ１と三組の直列回路を含む。第一組直列回路は直流入力電圧と並列に接続され、互いに直列に接続される第一コンデンサーＣ１と第二コンデンサーＣ２を含む。第二組直列回路は直流入力電圧と並列に接続され、順番に直列に接続される変圧器Ｔ１の第一一次巻線Ｐ１、第三コンデンサーＣｃ及び変圧器Ｔ１の第二一次巻線Ｐ２を含む。第三組直列回路は第三コンデンサーＣｃと並列に接続され、互いに直列に接続される第一スイッチＱ１及び第二スイッチＱ２を含む。第一組直列回路と第二組直列回路二組の中心端子は一緒に接続される。これにより、第一スイッチＱ１及び第二スイッチＱ２がそれぞれ導電及び遮断されると、変圧器Ｔ１の二次巻線Ｓ１に交流電圧が発生する。【選択図】  図２
2012120287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力直流電圧を交流電圧に変換して出力する電力変換回路であって、
少なくとも一つの二次巻線と巻数が同じである第一一次巻線と第二一次巻線を含み、前記第一一次巻線及び前記第二一次巻線が磁気結合方式により出力交流電圧を前記二次巻線に提供する変圧器と、
入力直流電圧と並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第一コンデンサー及び第二コンデンサーを含む第一組直列回路と、
入力直流電圧と並列に接続されるとともに順番に直列に接続される前記第一一次巻線、第三コンデンサー及び前記第二一次巻線を含み、前記第一一次巻線と前記第二一次巻線の同極性端子がそれぞれ入力直流電圧の正端子と負端子に接続している第二組直列回路と、
前記第三コンデンサーと並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第一スイッチ及び第二スイッチを含む第三組直列回路と、
前記第一コンデンサー及び前記第二コンデンサーの共同端子を、前記第一スイッチ及び前記第二スイッチの共同端子と一緒に接続するショート線と、
を備えることを特徴とする電力変換回路。
【請求項２】
前記第一スイッチと前記第二スイッチは、金属酸化物半導体電界効果トランジスター、主動式半導体スイッチまたは機電スイッチであることを特徴とする請求項１記載の電力変換回路。
【請求項３】
入力直流電圧を交流電圧に変換して出力する電力変換回路であって、
少なくとも一つの二次巻線と巻数が同じである第一一次巻線と第二一次巻線を含み、前記第一一次巻線及び前記第二一次巻線が磁気結合方式により出力交流電圧を前記二次巻線に提供する変圧器と
入力直流電圧と並列に接続されるとともに互いに直列する第一コンデンサーと第二コンデンサーを含む第一組直列回路と、
入力直流電圧と並列に接続されるとともに順番に直列に接続される前記第一一次巻線、第三コンデンサー及び前記第二一次巻線を含み、前記第一一次巻線および前記第二一次巻線の同極性端子はそれぞれ入力直流電圧の正端子と負端子に接続している第二組直列回路と
前記第三コンデンサーと並列に接続されるとともに、互いに直列に接続される第一対スイッチ及び第二対スイッチを含み、前記第一対スイッチは互いに直列する第一スイッチ及び第三スイッチを含み、前記第二対スイッチは互いに直列する第二スイッチ及び第四スイッチを含む第三組直列回路と、
入力直流電圧の正端子と前記第一スイッチ及び前記第三スイッチの共同端子の間に接続される第一ダイオードと、
前記第二スイッチ及び前記第四スイッチの共同端子と入力直流電圧の負端子の間に接続される第二ダイオードと、
前記第一コンデンサー及び第二コンデンサーの共同端子を第一スイッチ及び第二スイッチの共同端子に接続するショート線と、
を含むことを特徴とする電力変換回路。
【請求項４】
前記第一スイッチ、前記第二スイッチ、前記第三スイッチ及び前記第四スイッチは、金属酸化物半導体電界効果トランジスター、主動式半導体スイッチまたは機電スイッチであることを特徴とする請求項３記載の電力変換回路。
【請求項５】
入力交流電圧を直流電圧に変換して出力する電力変換回路であって、
少なくとも一つの一次巻線と巻数が同じである第一二次巻線及び第二二次巻線を含み、一次巻線が磁気結合方式により出力交流電圧を前記第一二次巻線及び前記第二二次巻線に提供する変圧器と、
出力直流電圧と並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第一コンデンサー及び第二コンデンサーを含む第一組直列回路と、
出力直流電圧と並列に接続されるとともに順番に直列に接続される前記第一二次巻線、第三コンデンサー及び前記第二二次巻線を含み、前記第一二次巻線及び前記第二二次巻線の同極性端子がそれぞれ出力直流電圧の正端子と負端子に接続している第二組直列回路と、
前記第三コンデンサーと並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第一対スイッチと第二対スイッチを含む第三組直列回路と、
前記第一コンデンサー及び前記第二コンデンサーの共同端子を第一スイッチ及び第二スイッチの共同端子と一緒に接続するショート線と、
を含むことを特徴とする電力変換回路。
【請求項６】
前記第一スイッチまたは前記第二スイッチは、整流ダイオード、金属酸化物半導体電界効果トランジスター、または主動式半導体スイッチであることを特徴とする請求項５記載の電力変換回路。
【請求項７】
入力交流電圧を直流電圧に変換して出力する電力変換回路であって、
少なくとも一つの一次巻線と巻数が同じである第一二次巻線と第二二次巻線を含み、前記一次巻線が磁気結合方式により出力交流電圧を前記第一二次巻線及び前記第二二次巻線に提供する変圧器と、
出力直流電圧と並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第一コンデンサーと第二コンデンサーを含む第一組直列回路と、
出力直流電圧と並列に接続されるとともに順番に直列接続される前記第一二次巻線、第三コンデンサー及び前記第二二次巻線を含み、前記第一二次巻線及び前記第二二次巻線の同極性端子がそれぞれ出力直流電圧の正端子と負端子に接続している第二組直列回路と、
前記第三コンデンサーと並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第一対スイッチ及び第二対スイッチを含み、前記第一対スイッチは互いに直列に接続される第一スイッチ及び第三スイッチを含み、前記第二対スイッチは互いに直列に接続される第二スイッチ及び第四スイッチを含む第三組直列回路と、
入力直流電圧の正端子と前記第一スイッチ及び前記第三スイッチの共同端子の間に接続される第一ダイオードと、
前記第二スイッチ及び前記第四スイッチの共同端子と入力直流電圧の負端子の間に接続される第二ダイオードと、
前記第一コンデンサー及び前記第二コンデンサーの共同端子を第一スイッチ及び第二スイッチの共同端子に接続するショート線と、
を含むことを特徴とする電力変換回路。
【請求項８】
前記第一スイッチ、前記第二スイッチ、前記第三スイッチまたは前記第四スイッチは、整流ダイオード、金属酸化物半導体電界効果トランジスターまたは主動式半導体スイッチであることを特徴とする請求項７記載の電力変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
変換器回路は直流入力電源を交流電気の形式に変換して出力する。図１に示すように、ハーフブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）式回路は、現在の変換器回路技術の一種である。直流入力電圧源は直流入力電流を提供し、それぞれ一組の直列コンデンサー（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）Ｃ１、Ｃ２と一組の直列スイッチＱ1、Ｑ２とが並列に接続されている。変圧器Ｔ１の一次巻線Ｐ１はそれぞれ前記直列コンデンサーと直列スイッチの中間端子に接続される。上、下ハーフブリッジスイッチＱ１とＱ２は違う時間帯で導電及び遮断し、それによって変圧器Ｔ１の二次巻線Ｓ１に於いて交流出力電圧を発生することができる。
【０００３】
プッシュプル（ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）式変換器構成と全ブリッジ式回路構成とを比較すると、ハーフブリッジ式回路構成は変圧器Ｔ１の一次巻線Ｐ１の跨ぎ電圧が入力電圧の半分しかないので、一次巻線Ｐ１には二倍の電流波があり、やや高い強度の電磁干渉（ＥＭＩ）が発生する。
【０００４】
このために、本発明は、現有技術の位相構成の変換器回路と整流器回路に対し、電流波を改善する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、変換器回路または整流回路を使うことにより、入力または出力電流の波を下げることが可能な、切替式の、電力変換器を提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、変換器回路または整流回路を使うことにより、変圧器の漏洩インダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）とキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を用いることによって無損スナッバー（ｓｎｕｂｂｅｒ）とし、漏洩エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）の回収効果を達成可能な、切替式の、電力変換器を提供することにある。
【０００７】
本発明の更なる目的は、変換器回路または整流回路を使い、並びに二組の電圧応力の低く、互いに直列する半導体スイッチを用いることにより、導電損失を減少可能で、効率を高めることが可能な、切替式の、電力変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、入力直流電圧を交流電圧に変換して出力する電力変換回路であって、変圧器と、第一組直列回路と、第二組直列回路と、第三組直列回路と、ショート線とを備えることを特徴とする。
変圧器は、少なくとも一つの二次巻線と巻数が同じである第一一次巻線と第二一次巻線を含み、第一一次巻線及び第二一次巻線が磁気結合方式により出力交流電圧を二次巻線に提供する。
第一組直列回路は、入力直流電圧と並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第一コンデンサー及び第二コンデンサーを含む。
第二組直列回路は、入力直流電圧と並列に接続されるとともに順番に直列に接続される第一一次巻線、第三コンデンサー及び第二一次巻線を含む。また、第一一次巻線と第二一次巻線の同極性端子がそれぞれ入力直流電圧の正端子と負端子に接続している。
第三組直列回路は、第三コンデンサーと並列に接続されるとともに互いに直列に接続される第一スイッチ及び第二スイッチを含む。
ショート線は、第一コンデンサー及び第二コンデンサーの共同端子を、第一スイッチ及び第二スイッチの共同端子と一緒に接続する。
【０００９】
（発明の効果）
このように、本発明は、低電流波の電力変換回路であり、少ない部材数で有効に電流の波を減少し、スイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）の電圧応力を下げることができる。この位相的構成は変換器の回路になされるほか、整流器の回路にも応用される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術のハーフブリッジ式電力変換器の回路構成を説明する説明図。
【図２】本発明の第１実施形態である、低電流波のハーフブリッジ式電力変換器回路構成を示す説明図。
【図３】本発明の第１実施形態である、低入力電流波のハーフブリッジ式電力変換器回路構成及び動作原理を説明する説明図。
【図４】本発明の第１実施形態である、低入力電流波のハーフブリッジ式電力変換器回路構成、及び動作原理を説明する説明図。
【図５】従来技術と第１実施形態のハーフブリッジ式電力変換器回路構成の主要波形図を示す説明図。
【図６】本発明の第２実施形態による低入力電流波のハーフブリッジ式電力変換器回路構成を示す説明図。
【図７】本発明の第２実施形態による低入力電流波のハーフブリッジ式電力変換器回路構成を示す説明図。
【図８】本発明の第３実施形態である、低出力電流波の倍圧電力整流器の回路構成及び動作原理を示す説明図。
【図９】本発明の第３実施形態である、低出力電流波の倍圧電力整流器の回路構成及び動作原理を示す説明図である。
【図１０】本発明の第３実施形態であり、低出力電流波の倍圧電力整流器回路構成を示す説明図。
【図１１】本発明の第４実施形態である、低出力電流波の倍圧電力整流器の構成を示す回路図。
【図１２】本発明の第５実施形態である、低出力電流波の倍圧電力整流器の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の変換器回路構成は、直流入力電圧Ｖｉｎを交流電圧に変換して出力する。図２に示すように、前記変換器回路は少なくとも一組の変圧器の二次巻線及び三組の直列回路の構成を含む。前記三組の直列回路は、変圧器Ｔ１の二つの巻数が同じ一次巻線Ｐ１とＰ２、二つのスイッチＱ１とＱ２、三つのコンデンサーＣ１、Ｃ２及びＣｃから構成される。
【００１３】
第一組直列回路は直流入力電圧源Ｖｉｎと並列し、互いに直列する二つの第一コンデンサーＣ１と第二コンデンサーＣ２から構成される。
【００１４】
第二組直列回路は直流入力電圧源Ｖｉｎと並列し、順番に直列する第一一次巻線Ｐ１、第三コンデンサーＣｃと第二一次巻線Ｐ２から構成される。第一及び第二一次巻線Ｐ１、Ｐ２の極性が同じ端子はそれぞれ直流入力電圧源の正端と負端と接続し、一次巻線Ｐ１とＰ２の極性が同じ別の端子はそれぞれ第三コンデンサーＣｃの二つの端子に接続される。
【００１５】
第三組直列回路は第三コンデンサーＣｃと並列し、互に直列する第一スイッチＱ１と第二スイッチＱ２から構成される。
【００１６】
互いに直列する第一コンデンサーＣ１と第二コンデンサーＣ２の中心端子と、互いに直列する第一及び第二スイッチＱ１、Ｑ２の中間端子は接続される。
【００１７】
一つのオンオフ（ｏｎ−ｏｆｆ）周期内に於いて、二組の交替する制御信号によってそれぞれ第一及び第二スイッチＱ１、Ｑ２の導通と遮断を駆動する。そのために、変圧器Ｔ１の二次巻線Ｓ１に交流出力電圧が発生する。整流濾波を経た後（示されていない）、電力変換器の出力端から直流出力電圧が負荷に提供される。
【００１８】
本実施形態の詳細及び回路動作原理について、図３及び図４に基づいてさらに説明する。図２の第一及び第二スイッチＱ１、Ｑ２は金属酸化物半導体電界効果トランジスター（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（ＭＯＳＦＥＴｓ）によって代替される。第一コンデンサーＣ１と第二コンデンサーＣ２は同じコンデンサー値である場合、その跨ぎ電圧はそれぞれ１／２直流入力電圧に等しい。安定態に於いて、一つのオンオフ周期内には図４（ａ）から図４（ｄ）に示すように四つの動作段階がある。それを次に詳しく説明する。
【００１９】
図４（ａ）は第一時間区間の動作であり、制御信号は駆動されて第一スイッチＱ１は導通する。第一コンデンサーＣ１の電圧（すなわち１／２直流入力電圧）は第一一次巻線Ｐ１の電圧に提供されるほか、第三コンデンサーＣｃの正端、第一スイッチＱ１、第二コンデンサーＣ２、第二一次巻線Ｐ２と第三コンデンサーＣｃの負端の径路を経て、第三コンデンサーＣｃも１／２の直流入力電圧Ｖｉｎを第二一次巻線Ｐ２に提供する。第一時間区間に於いて、第一コンデンサーＣ１と第三コンデンサーＣｃは放電モード（ｍｏｄｅ）で操作され、第二コンデンサーＣ２は充電モードで操作される。
【００２０】
図４（ｂ）に示すように、動作が第二時間区間にある場合、信号は駆動されて第一スイッチＱ１は遮断される。入力電圧源Ｖｉｎと変圧器Ｔ１に儲存されている漏洩インダクタンスのエネルギーは第三コンデンサーＣｃに対して充電する。変圧器の第一及び第二一次巻線Ｐ１、Ｐ２の極性が逆であるので、第一及び第二一次巻線Ｐ１、Ｐ２の電圧は互いに相殺し、第三コンデンサーＣｃの電圧は入力電圧Ｖｉｎに等しい。漏洩インダクタンスのエネルギーが吸収されるので、第一スイッチＱ１の電圧波形には電圧の突波がなく、その電圧応力は入力電圧Ｖｉｎに等しい。
【００２１】
図４（ｃ）に示すように、動作が第三時間区間にある場合、信号は駆動されて第二スイッチＱ２は導通する。第二コンデンサーＣ２の電圧（すなわち１／２直流入力電圧）が第二一次巻線Ｐ２の電圧を提供する。このほか、第三コンデンサーＣｃの正端、第一一次巻線Ｐ１、第一コンデンサーＣ１、第二スイッチＱ２と第三コンデンサーＣｃの負端を経由し、第三コンデンサーＣｃも１／２の直流入力電圧Ｖｉｎを第一一次巻線Ｐ１に提供する。第三時間区間に於いて、第二コンデンサーＣ２と第三コンデンサーＣｃは放電モードで動作され、第一コンデンサーＣ１は充電モードで動作される。
【００２２】
図４（ｄ）に示すように、動作が第四時間区間にある場合、信号は駆動されて第二スイッチＱ２は遮断される。入力電圧源Ｖｉｎと変圧器Ｔ１に儲存されている漏洩インダクタンスのエネルギーは第三コンデンサーＣｃに対して充電する。変圧器Ｔ１の第一及び第二一次巻線Ｐ１、Ｐ２の極性が逆であるので、第一及び第二一次巻線Ｐ１、Ｐ２の電圧は互いに相殺し、第三コンデンサーＣｃの電圧は入力電圧Ｖｉｎに等しい。漏洩インダクタンスのエネルギーが吸収されるので、第一スイッチＱ１の電圧波形には電圧の突波がなく、その電圧応力は入力電圧Ｖｉｎに等しい。
【００２３】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すのは、それぞれ、従来のハーフブリッジ式変換器技術と、本実施形態のハーフブリッジ式変換器技術のいくつかの主要の電流波形であり、これにより回路特性の比較を行う。図５（ｂ）に示すように、第三コンデンサーＣｃが半分の作動周期内に於いてそれぞれ充電と放電するので、変圧器Ｔ１の漏洩インダクタンスと第三コンデンサーＣｃは二段階効果（ｓｅｃｏｎｄ  ｏｒｄｅｒ  ｅｆｆｅｃｔ）を形成し、本実施形態の入力電流Ｉｉｎの電流波は大幅に低減することができる。そのために、それに必要とする入力コンデンサー数は最低までに減らすことができる。
【００２４】
本実施形態の変換器のスイッチＱ１とＱ２は上述のＭＯＳＦＥＴスイッチを使用することができるほか、其の他の主動式半導体スイッチに入れ替えてもよい。
【００２５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６に示す。符号Ｑ１及びＱ３の二つの半導体スイッチは第一対スイッチＱ１−Ｑ３を形成し、図２の第一半導体スイッチＱ１の入れ替えに用いられる。符号Ｑ２及びＱ４の二つの半導体スイッチは第二対スイッチＱ２−Ｑ４を形成し、図２の第二半導体スイッチＱ２の入れ替えに用いられる。図６に示す回路中には、それぞれ、二つの制位ダイオードＤｃ１とＤｃ２が設けられ、互いに直列する第一対スイッチＱ１−Ｑ３及び第二対スイッチＱ２−Ｑ４中の各半導体スイッチに同じ電圧応力があることを確保する。そのために、やや低い電圧仕様の半導体スイッチを用いて導電損耗を低くし、変換効率を高めることができる。第１実施形態と比較すれば、第三組直列回路の構成及び動作について更に進んだ説明を次のように補充する。
【００２６】
第三組直列回路は第三コンデンサーＣｃと並列し、互いに直列する二つの第一対及び第二対スイッチＱ１−Ｑ３とＱ２−Ｑ４とから構成される。第一制位ダイオードＤｃ１は直流入力電圧Ｖｉｎの正端と第一対スイッチＱ１−Ｑ３の中心端子に接続される。第二制位ダイオードＤｃ２は第二対スイッチＱ２−Ｑ４の中心端子と直流入力電圧Ｖｉｎの負端に接続される。第一コンデンサーＣ１及び第二コンデンサーＣ２の中心端子は、第一半導体スイッチＱ１と第二半導体スイッチＱ２の中心端子に接続される。
【００２７】
一つのオンオフ切替周期内に於いて、二対の交替する駆動信号はそれぞれ同時に第一対スイッチＱ１−Ｑ３または第二対スイッチＱ２−Ｑ４の駆動に用いられる。制位ダイオードＤｃ１とＤｃ２の交替導電により、第一対スイッチＱ１−Ｑ３と第二対スイッチＱ２−Ｑ４の電圧はそれぞれ入力電圧の半分（１／２Ｖｉｎ）に制限される。
【００２８】
このために、二次巻線Ｓ１に交流出力電圧が発生する。整流と濾波を経た後（表示されていない）、電力変換器は直流出力電圧を負荷に提供する。
【００２９】
応用例として、本実施形態の変換器のスイッチは、図７に示すように上述のＭＯＳＦＥＴ半導体スイッチ部材が使用されるほか、其の他の主動式半導体スイッチまたは如何なる機電スイッチで入れ替えてもよい。
【００３０】
本発明の前記二つの実施形態は、変換器回路から整流器回路に適用されてもよく、それを次に説明する。
【００３１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図８に示す。変圧器Ｔ１の一次巻線Ｐ１の交流電圧を直流出力電圧Ｖｏに変換し、少なくとも一組の変圧器一次巻線Ｐ１及び三組の直列回路から構成される。三組の直列回路は変圧器Ｔ１の少なくとも同じ巻数の二組の二次巻線Ｓ１とＳ２、二つのダイオードＤ１とＤ２、二つの出力コンデンサーＣｏ１とＣｏ２、及び第三コンデンサーＣｃから構成される。
【００３２】
第一直列回路は直流出力Ｖｏと並列し、二つの互いに直列する出力コンデンサーＣｏ１とＣｏ２を含む。
【００３３】
第二組直列回路は直流出力電圧Ｖｏと並列し、順番に直列する変圧器Ｔ１の第一二次巻線Ｓ１、第三コンデンサーＣｃと変圧器Ｔ１の第二二次巻線Ｓ２を含む。第一及び第二二次巻線Ｓ１、Ｓ２の同じ極性の端子はそれぞれ直流出力電圧Ｖｏの正端と負端に接続され、第一及び第二二次巻線Ｓ１、Ｓ２の別の同じ極性の端子はそれぞれ第三コンデンサーＣｃの二つの端子に接続される。
【００３４】
第三組直列回路は第三コンデンサーＣｃと並列し、互いに直列する二つのダイオードＤ１及びＤ２から構成される。
【００３５】
互いに直列する出力コンデンサーＣｏ１とＣｏ２の中心端子は互いに直列するダイオードＤ１とＤ２の中心端子に接続される。
【００３６】
仮に第一出力コンデンサーＣｏ１と第二出力コンデンサーＣｏ２のコンデンサー値は同じであれば、第一出力コンデンサーＣｏ１と第二出力コンデンサーＣｏ２の跨ぎ圧はそれぞれ直流出力電圧Ｖｏの半分である。変圧器Ｔ１の一次巻線Ｐ１の電圧は第一二次巻線Ｓ１と第二二次巻線Ｓ２とに結合されて交流電圧が発生する。そのために、図９（ａ）から図９（ｄ）に示すように、ダイオードＤ１、Ｄ２はそれぞれ順方向または逆方向の偏圧によって交替に導電または遮断する。安定状態に於いて、一つのオンオフ周期内には四つの動作段階がある。
【００３７】
図９（ａ）に示すのは第一時間区間に動作される等価回路である。変圧器の一次巻線Ｐ１は入力される交流電圧を二次側へ結合し、変圧器の第一二次巻線Ｓ１の正端子、第一出力コンデンサーＣｏ１、ダイオードＤ１及び第一二次巻線Ｓ１の負端子回路を経由し、第一出力コンデンサーＣｏ１に充電電流を提供する。同時に、変圧器の第一二次巻線Ｓ１の正端子、負荷Ｒ、第二出力コンデンサーＣｏ２、ダイオードＤ１及び第一二次巻線Ｓ１の負端子回路を経由し、負荷Ｒに必要な電流を提供する。このほか、変圧器の第二二次巻線Ｓ２の正端子は第二出力コンデンサーＣｏ２、ダイオードＤ１及び第三コンデンサーＣｃの径路を経由し、第三コンデンサーＣｃは充電モードに動作される。第一時間区間内に於いて、第一出力コンデンサーＣｏ１と第三コンデンサーＣｃは充電モードに動作される。逆に、第二出力コンデンサーＣｏ２は放電モードに動作される。
【００３８】
図９（ｂ）に示すのは第二時間区間に動作される等価回路である。変圧器Ｔ１の二次側交流電圧はゼロ（ｚｅｒｏ）電位であり、第一二次巻線Ｓ１または第二二次巻線Ｓ２はともにダイオードＤ１の導電維持を提供することができない。この場合、変圧器Ｔ１に儲存される二次側漏洩インダクタンスと第三コンデンサーＣｃのエネルギーは、変圧器Ｔ１の第一二次巻線Ｓ１、出力負荷Ｒ、変圧器Ｔ１の第二二次巻線Ｓ２を経由して負荷Ｒに必要な電流を提供する。変圧器Ｔ１の二組の二次巻線Ｓ１とＳ２との極性が逆であるので、変圧器Ｔ１に跨る第一二次巻線Ｓ１と第二二次巻線Ｓ２との電圧は互いに相殺し、第三コンデンサーＣｃの電圧は出力電圧に等しい。漏洩エネルギーが吸収されるので、第一ダイオードＤ１の電圧波形には電圧の突波がなく、その電圧応力は出力電圧Ｖｏに等しい。このほか、変圧器Ｔ１の二次側漏洩インダクタンス及び第三コンデンサーＣｃのエネルギーは二段階効果を形成するので、出力電流の波は大幅に低下し、必要とする出力コンデンサーは大幅に下げられる。
【００３９】
図９（ｃ）に示すのは第三時間区間に動作される等価回路である。変圧器Ｔ１の一次巻線Ｐ１は入力された交流電圧を二次側に結合し、変圧器Ｔ１の第二二次巻線Ｓ２の正端子、ダイオードＤ２、第二出力コンデンサーＣｏ２及び第二二次巻線Ｓ２の負端子回路を経由し、第二出力コンデンサーＣｏ２に充電電流を提供する。
同時に、変圧器Ｔ１の第二二次巻線Ｓ２の正端子、ダイオードＤ２、第一出力コンデンサーＣｏ１、負荷Ｒ、及び第二二次巻線Ｓ２の負端子回路を経由し、負荷に必要な電流を提供する。このほか、変圧器Ｔ１の第一二次巻線Ｓ１の正端子は第三コンデンサーＣｃ、ダイオードＤ２、第一出力コンデンサーＣｏ１、及び第一二次巻線Ｓ１の負端子回路を経由し、第三コンデンサーＣｃは充電モードで操作される。第三時間区間内に於いて、第一出力コンデンサーＣｏ１と第三コンデンサーＣｃは充電のモードで動作される。逆に、第二出力コンデンサーＣｏ２は放電のモードで動作される。
【００４０】
図９（ｄ）に示すのは第四時間区間に動作される等価回路である。変圧器Ｔ１の二次側交流電圧はゼロ電位であり、変圧器Ｔ１の第一二次巻線Ｓ１または第二二次巻線Ｓ２はともにダイオードＤ２の導電維持を提供することができない。この場合、変圧器Ｔ１に儲存される二次側漏洩インダクタンスと第三コンデンサーＣｃのエネルギーは変圧器Ｔ１の第一二次巻線Ｓ１、出力負荷Ｒ及び変圧器Ｔ１の第二二次巻線Ｓ２を経由して負荷Ｒに必要な電流を提供する。変圧器Ｔ１の二組の二次巻線Ｓ１，Ｓ２の極性が逆であるので、変圧器Ｔ１に跨る第一二次巻線Ｓ１と第二二次巻線Ｓ２との電圧は互いに相殺し、第三コンデンサーＣｃの電圧は出力電圧に等しい。漏洩エネルギーが吸収されるので、ダイオードＤ２の電圧波形には電圧の突波がなく、その電圧応力は出力電圧Ｖｏに等しい。このほか、変圧器Ｔ１の二次側漏洩インダクタンス及び第三コンデンサーＣｃのエネルギーは二段階効果を形成するので、出力電流の波は大幅に低下し、必要とする出力コンデンサーは大幅に下げられる。
【００４１】
図８の実施形態於いて、ダイオードＤ１とＤ２とを整流部材として使用するが、これは図１０に示すＭＯＳＦＥＴ同調整流器、或いはダイオードとＭＯＳＦＥＴの同調整流の組合せを用いて変換効率を高めることもできる。
【００４２】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１１に示す。符号Ｄ１及びＤ３二つの整流部材は第一対整流部材Ｄ１−Ｄ３を形成して図８の第一整流器Ｄ１に取り代わる。符号Ｄ２及びＤ４二つの整流部材は第二対整流部材Ｄ２−Ｄ４を形成して図８の第二整流器Ｄ２に取り代わる。図１１に示す回路に於いて、ほかに二つの制位ダイオードＤｃ１とＤｃ２とを増やし、第一対整流部材Ｄ１−Ｄ３及び第二対整流部材Ｄ２−Ｄ４の各整流部材に同じ電圧応力、１／２出力電圧Ｖｏがあることを保証する。そのために、低電圧仕様の整流部材を使用し、導電損失を減少して変換効率を高めることができる。
【００４３】
第３実施形態と比較すれば、第三組直列回路の構成と動作原理が更に進んだ補充を必要とするので、次のように説明する。
【００４４】
第三組直列回路は第三コンデンサーＣｃと並列し、互いに直列する第一対整流部材Ｄ１−Ｄ３と第二対整流部材Ｄ２−Ｄ４から構成される。第一制位ダイオードＤｃ１は直流入力電圧Ｖｉｎの正端と第一対整流部材Ｄ１−Ｄ３の中心端子に接続される。第二制位ダイオードＤｃ２は第二対整流部材Ｄ２−Ｄ４の中心端子と直流入力電圧の負端に接続される。第一出力コンデンサーＣｏ１と第二出力コンデンサーＣｏ２の中心端子は第一整流部材Ｄ１と第二整流部材Ｄ２の中心端子と接続される。
【００４５】
一つのオンオフ切替周期内に於いて、第一対整流部材Ｄ１−Ｄ３と第二対整流部材Ｄ２−Ｄ４は順方向偏圧或いは逆方向偏圧によってそれぞれ導電または遮断される。制位ダイオードＤｃ１及びＤｃ２は交替に導電するので、二対の整流部材Ｄ１−Ｄ３及びＤ２−Ｄ４の電圧はそれぞれ半分の出力電圧（１／２Ｖｏ）に限定される。
【００４６】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１２に示す。図１１の実施形態に於いて、整流部材Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４は、整流器のダイオードに用いられる。効率を高めるため、整流部材は本発明の第５実施形態を示す図１２のＭＯＳＦＥＴ同調整流部材、または如何なるダイオードと同調整流部材の組合せの実施形態であってもよい。
【００４７】
本発明の電力変換回路のすべての実施形態のスイッチは、ダイオードまたは金属酸化物半導体電界効果トランジスター（内蔵ダイオード（ｂｏｄｙ  ｄｉｏｄｅ）は制位ダイオードとして用いられる）を使用する。ただし其の他適当な部材、現有または将来発展される技術で開発される半導体主動スイッチ部材を含み、例えばバイポーラジャンクショントランジスター（ＢＪＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスター（ＩＧＢＴ）、微機電スイッチ（Ｍｉｃｒｏ  Ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｓｗｉｔｃｈ）はすべて利用することができる。
【００４８】
本発明「電力変換回路」に開示された技術は、各種従来の回路構成と組合わせて使用されてもよい。本発明の整流器の回路を例とすれば、従来技術の各種回路構成の変換器回路も本発明の整流器回路と組み合わせて使用することができる。同時に、従来技術の各種回路構成の整流器回路も本発明の変換器回路と組み合わせて使用することができる。
以上に述べたのは本発明の最適実行可能な実施形態だけであり、それは本発明の特許請求の範囲を局限するものではない。本発明の内容を応用して行った同等効果の構成変化は、すべて本発明の範囲内に含まれる。
【００４９】
上述のように、本発明は簡潔な回路構成を提供するもので、巧妙に配置されたコンデンサー、変圧器の結合コイル（ｃｏｉｌ）及び半導体スイッチによって、低い電流パルス（ｐｕｌｓｅ）及びスイッチ部材が受けられる低電圧応力の特性を保有することができ、確かに産業的利用価値を具えるものである。
【符号の説明】
【００５０】
Ｃｃ    ・・・  第三コンデンサー
Ｃ１    ・・・  第一コンデンサー
Ｃ２    ・・・  第二コンデンサー
Ｔ１    ・・・  第一変圧器
Ｐ１    ・・・  変圧器の第一一次巻線
Ｐ２    ・・・  変圧器の第二一次巻線
Ｓ１    ・・・  変圧器の第一二次巻線
Ｓ２    ・・・  変圧器の第二二次巻線
Ｑ１    ・・・  第一スイッチ
Ｑ２    ・・・  第二スイッチ
Ｑ３    ・・・  第三スイッチ
Ｑ４    ・・・  第四スイッチ
Ｄｃ１  ・・・  第一制位ダイオード
Ｄｃ２  ・・・  第二制位ダイオード
Ｄ１    ・・・  第一整流ダイオード
Ｄ２    ・・・  第二整流ダイオード
Ｄ３    ・・・  第三整流ダイオード
Ｄ４    ・・・  第四整流ダイオード
【図１】
2012120287.tif 000003
【図２】
2012120287.tif 000004
【図３】
2012120287.tif 000005
【図４】
2012120287.tif 000006
【図５】
2012120287.tif 000007
【図６】
2012120287.tif 000008
【図７】
2012120287.tif 000009
【図８】
2012120287.tif 000010
【図９】
2012120287.tif 000011
【図１０】
2012120287.tif 000012
【図１１】
2012120287.tif 000013
【図１２】
2012120287.tif 000014