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公開番号2024048424
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-09
出願番号2022154311
出願日2022-09-28
発明の名称電源回路
出願人株式会社ダイヘン
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H02M 1/08 20060101AFI20240402BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本開示は、小型化できる電源回路を提供する。
【解決手段】本開示に係る電源装置は、所定の電位差を有する直流電圧を出力する直流電圧出力部と、第1のスイッチング素子と、第2のスイッチング素子と、前記直流電圧出力部と前記第1のスイッチング素子との間に接続される第1の駆動回路と、前記直流電圧出力部と前記第2のスイッチング素子との間に接続される第2の駆動回路と、前記直流電圧出力部と前記第2の駆動回路との間に接続され、第1のダイオード及び第1のコンデンサを有する第1のブートストラップ回路とを有し、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とは、オン・オフの状態が互いに同じになるように制御される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１のスイッチング素子と、
第２のスイッチング素子と、
所定の電位差を有する直流電圧を出力する直流電圧出力部と、
前記直流電圧出力部と前記第１のスイッチング素子との間に接続される第１の駆動回路と、
前記直流電圧出力部と前記第２のスイッチング素子との間に接続される第２の駆動回路と、
前記直流電圧出力部と前記第２の駆動回路との間に接続され、第１のダイオード及び第１のコンデンサを有する第１のブートストラップ回路と、
を備え、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とは、オン・オフの状態が互いに同じになるように制御される
電源回路。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１の駆動回路は、入力側に第１の電圧調整手段を含んでおり、入力された直流電圧の電位差を前記第１のスイッチング素子のオン・オフの状態を切り替えるのに適した電位差に調整し、
前記第２の駆動回路は、入力側に第２の電圧調整手段を含んでおり、入力される直流電圧の電位差を前記第２のスイッチング素子のオン・オフの状態を切り替えるのに適した電位差に調整する
請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記直流電圧出力部は、前記直流電圧出力部の出力端と電気的に接続されるスイッチング素子に印加される電位の絶対値の最大値に応じて、第１の構成、第２の構成、第３の構成のいずれかを有し、
前記第１の構成は、
所定の電位差の電圧を出力する直流電圧源を含み、
前記第２の構成は、
所定の電位差の電圧を出力する直流電圧源と、
前記直流電圧源の後段に接続された１つの直流コンバータと、
を含み、
前記第３の構成は、
所定の電位差の電圧を出力する直流電圧源と、
前記直流電圧源の後段に直列接続された複数の直流コンバータと、
を含む請求項１に記載の電源回路。
【請求項４】
前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子は、それぞれ、第１端子、オンしたときに前記第１端子と電気的に接続される第２端子及びオン・オフの状態を切り替えるための電圧信号が入力される第３端子を有しており、
前記第２のスイッチング素子は、第２端子が前記第１のスイッチング素子の第１端子と電気的に接続されており、
前記第１の駆動回路は、第１の高電位側端子及び第１の低電位側端子を有しているとともに、前記第１の低電位側端子は、前記第１のスイッチング素子の第２端子と電気的に接続されており、
前記第２の駆動回路は、第２の高電位側端子及び第２の低電位側端子を有しているとともに、前記第２の低電位側端子は、前記第２のスイッチング素子の第２端子と電気的に接続されており、
前記直流電圧出力部は、高電位側出力端子及び低電位側出力端子を有しているとともに、前記高電位側出力端子は、前記第１の駆動回路の第１の高電位側端子と電気的に接続されており、前記低電位側出力端子は、前記第１のスイッチング素子の第２端子と電気的に接続されており、
前記第１のダイオードは、前記直流電圧出力部の高電位側出力端子と前記第２の駆動回路の第２の高電位側端子との間に接続され、
前記第１のコンデンサは、前記第２の駆動回路の高電位側端子と前記第２のスイッチング素子の第２端子との間に接続されている
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源回路。
【請求項５】
第３のスイッチング素子と、
前記直流電圧出力部と前記第３のスイッチング素子との間に接続される第３の駆動回路と、
前記直流電圧出力部と前記第３の駆動回路との間に接続され、第２のダイオード及び第２のコンデンサを有する第２のブートストラップ回路と、
をさらに備え、
第３のスイッチング素子は、第２端子が前記第２のスイッチング素子の第１端子と電気的に接続されているとともに、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子とオン・オフの状態が同じになるように制御され、
前記第３の駆動回路は、第２の高電位側端子及び第２の低電位側端子を有しているとともに、前記第３の駆動回路の第２の低電位側端子は、前記第２のスイッチング素子の第２端子と電気的に接続されており、
前記第２のダイオードは、前記直流電圧出力部の高電位側出力端子と前記第３の駆動回路の第２の高電位側端子との間に接続され、
前記第２のコンデンサは、前記第３の駆動回路の高電位側端子と前記第３のスイッチング素子の第２端子との間に接続されている
請求項４に記載の電源回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源回路に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、絶対値が１０ｋＶ以上の高電圧と基準電位とが交互に繰り返される矩形波状のパルス電圧を出力する電源回路では、スイッチング部において複数のスイッチング素子を直列に多段接続するように構成されることがある。この理由は、各スイッチング素子に印加される高電圧を分担負担させて、スイッチング素子を保護するためである。また、各スイッチング素子には、それぞれ対応する駆動回路が備わっており、駆動回路によって各スイッチング素子のオン・オフの状態を切り替えている。そのため、駆動回路には、各スイッチング素子のオン・オフの状態を切り替えるために必要な所定の電位差（例えば２４Ｖの電位差）を有する電圧が入力される。このような構成では、駆動回路及びスイッチング素子が配置される部分が高電圧部位になる。
【０００３】
一方、電源回路の入力部には、例えば、基準電位に対する電位差が２４Ｖの電圧が入力される。すなわち、電源回路の入力部は低電圧部位である。そのため、低電圧部位と高電圧部位との絶縁が必要になるので、電源回路の入力部と駆動回路との間には、例えば、絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータが配置される。
【０００４】
したがって、複数のスイッチング素子のそれぞれについて、低電圧部位である電源回路の入力部と高電圧部位である駆動回路及びスイッチング素子との間に、絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータを配置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７－１９５３６１号公報
特開２００９－１０６１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような構成では、絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータの入力部と出力部との間の電位差が大きく、例えば、絶対値が１０ｋＶ以上になる。そのため、絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータを複数段構成にして、１つの絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータに印加される電圧を低減させる必要が生じる。また、このような絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータは、スイッチング素子毎に必要であるため、電源回路が大型化してしまう。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータの数を減らし、電源回路全体としての小型化を実現する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る電源装置は、第１のスイッチング素子と、第２のスイッチング素子と、所定の電位差を有する直流電圧を出力する直流電圧出力部と、前記直流電圧出力部と前記第１のスイッチング素子との間に接続される第１の駆動回路と、前記直流電圧出力部と前記第２のスイッチング素子との間に接続される第２の駆動回路と、前記直流電圧出力部と前記第２の駆動回路との間に接続され、第１のダイオード及び第１のコンデンサを有する第１のブートストラップ回路とを備え、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とは、オン・オフの状態が互いに同じになるように制御される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電源回路を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態及びその第１の変形例に係る電源回路の概略構成を示す回路図。
実施形態における第１スイッチング部及び第２スイッチング部の構成を示す回路図。
実施形態における第１スイッチング部の動作を示す回路図。
実施形態の第１の変形例における第１スイッチング部及び第２スイッチング部の構成を示す回路図。
実施形態の第２の変形例における第１スイッチング部及び第２スイッチング部の構成を示す回路図。
実施形態の第３の変形例における第１スイッチング部及び第２スイッチング部の構成を示す回路図。
実施形態の第４の変形例における第１スイッチング部及び第２スイッチング部の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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