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公開番号2024051940
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022158338
出願日2022-09-30
発明の名称電力変換装置
出願人TDK株式会社
代理人弁理士法人つばさ国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20240404BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】エネルギー損失を低減することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】本開示の一実施の形態に係る電力変換装置は、第1の電力端子と、接続ノードを介して直列に接続された第1および第2のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、トランスと、整流回路と、平滑回路と、第2の電力端子と、制御回路と、電圧生成回路と、ダイオードと、キャパシタと、キャパシタの両端間の電圧を電源電圧として用いることにより第1のスイッチング素子を駆動する駆動回路とを有する駆動部とを備える。制御回路は、スイッチング回路の動作状態を、第1および第2のスイッチング素子がオフ状態を維持する第1の動作状態、第1のスイッチング素子がオフ状態を維持し第2のスイッチング素子がスイッチング動作を行う第2の動作状態、および第1および第2のスイッチング素子がスイッチング動作を行う第3の動作状態の順で繰り返し変化させる。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項1】
第1の端子および第2の端子を含む第1の電力端子と、
前記第1の端子および前記第2の端子を結ぶ経路において接続ノードを介して直列に接続された第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された第1の巻線と、第2の巻線とを有するトランスと、
前記第2の巻線に接続された整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続された第2の電力端子と、
前記スイッチング回路の動作を制御可能な制御回路と、
所定の電圧を生成する電圧生成回路と、
前記電圧生成回路の出力端子に導かれたアノードと、カソードとを有するダイオードと、前記ダイオードのカソードに導かれた一端と前記接続ノードに接続された他端とを有するキャパシタと、前記キャパシタの両端間の電圧を電源電圧として用いることにより、前記制御回路から供給された制御信号に基づいて前記第1のスイッチング素子を駆動可能な駆動回路とを有する駆動部と
を備え、
前記制御回路は、前記スイッチング回路の動作状態を、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子がともにオフ状態を維持する第1の動作状態、前記第1のスイッチング素子がオフ状態を維持し前記第2のスイッチング素子がスイッチング動作を行う第2の動作状態、および前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子がともにスイッチング動作を行う第3の動作状態の順で繰り返し変化させることが可能である
電力変換装置。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記制御回路は、
前記第2の電力端子における電圧が第1のしきい電圧より低くなった場合に、前記スイッチング回路の前記動作状態を前記第1の動作状態から前記第2の動作状態に変化させることが可能であり、
前記第2の電力端子における電圧が第2のしきい電圧より高くなった場合に、前記スイッチング回路の前記動作状態を前記第3の動作状態から前記第1の動作状態に変化させることが可能である
請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記制御回路は、前記スイッチング回路の前記動作状態を前記第1の動作状態から前記第2の動作状態に変化させた後、第1の所定時間が経過した場合に、前記スイッチング回路の前記動作状態を前記第2の動作状態から前記第3の動作状態に変化させることが可能である
請求項2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記制御回路は、前記スイッチング回路の前記動作状態が前記第2の動作状態である場合には、所定のパルス幅を有する前記制御信号を前記駆動部に供給することにより、前記駆動部に前記第2のスイッチング素子を駆動させることが可能である
請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記制御回路は、前記スイッチング回路の前記動作状態を前記第1の動作状態にしてから、前記第2の電力端子における電圧が第1のしきい電圧より低くなるまでの時間が第2の所定時間より長い場合に、前記スイッチング回路の前記動作状態を、前記第1の動作状態、前記第2の動作状態、および前記第3の動作状態の順で変化させることが可能である
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記制御回路は、前記スイッチング回路の前記動作状態を前記第1の動作状態にしてから、前記第2の電力端子における電圧が前記第1のしきい電圧より低くなるまでの時間が前記第2の所定時間より短い場合に、前記スイッチング回路の前記動作状態を、前記第1の動作状態、および前記第3の動作状態の順で変化させることが可能である
請求項5に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記制御回路は、前記電力変換装置の負荷が軽い場合に、前記スイッチング回路の前記動作状態を、前記第1の動作状態、前記第2の動作状態、および前記第3の動作状態の順で繰り返し変化させることが可能である
請求項1に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電力を変換する電力変換装置に関する。
続きを表示(約 2,000 文字)【背景技術】
【0002】
電力変換装置には、ブートストラップ動作により駆動信号を生成し、生成した駆動信号を用いてスイッチング回路のスイッチング素子を駆動するものがある。例えば、特許文献1には、バーストモードにおいて、下側のスイッチング素子のスイッチング動作を継続して行わせるとともに、上側のスイッチング素子のスイッチング動作を間欠的に行わせることにより、ブートストラップキャパシタの電圧を維持させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2019-198134号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
電力変換装置では、エネルギー損失が低いことが望まれており、さらなるエネルギー損失の低減が期待されている。
【0005】
エネルギー損失を低減することができる電力変換装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置は、第1の電力端子と、スイッチング回路と、トランスと、整流回路と、平滑回路と、第2の電力端子と、制御回路と、電圧生成回路と、駆動部とを備えている。第1の電力端子は、第1の端子および第2の端子を含むものである。スイッチング回路は、第1の端子および第2の端子を結ぶ経路において接続ノードを介して直列に接続された第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子を有するものである。トランスは、スイッチング回路に接続された第1の巻線と、第2の巻線とを有するものである。整流回路は、第2の巻線に接続されたものである。平滑回路は、整流回路に接続されたものである。第2の電力端子は、平滑回路に接続されたものである。制御回路は、スイッチング回路の動作を制御可能なものである。電圧生成回路は、所定の電圧を生成するものである。駆動部は、電圧生成回路の出力端子に導かれたアノードと、カソードとを有するダイオードと、ダイオードのカソードに導かれた一端と接続ノードに接続された他端とを有するキャパシタと、キャパシタの両端間の電圧を電源電圧として用いることにより、制御回路から供給された制御信号に基づいて第1のスイッチング素子を駆動可能な駆動回路とを有するものである。制御回路は、スイッチング回路の動作状態を、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子がともにオフ状態を維持する第1の動作状態、第1のスイッチング素子がオフ状態を維持し第2のスイッチング素子がスイッチング動作を行う第2の動作状態、および第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子がともにスイッチング動作を行う第3の動作状態の順で繰り返し変化させることが可能なものである。
【0007】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置によれば、エネルギー損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図1に示した電力変換装置における電圧生成回路および4つの駆動部の一構成例を表す回路図である。
図1に示した電力変換装置の一動作例を表すタイミング波形図である。
図1に示した電力変換装置の一動作状態を表す説明図である。
図1に示した電力変換装置の他の一動作状態を表す説明図である。
図1に示した電力変換装置の起動時における一動作例を表す説明図である。
図1に示した電力変換装置の起動時における一動作例を表すタイミング図である。
図1に示した電力変換装置のバーストモードにおける一動作例を表すタイミング波形図である。
図1に示した電力変換装置のバーストモードにおける一動作例を表すフローチャートである。
図1に示した電力変換装置のバーストモードにおける一動作例を表すタイミング図である。
図1に示した電力変換装置のバーストモードにおける他の一動作例を表すタイミング図である。
変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0010】
<実施の形態>
[構成例]
図1は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置1の一構成例を表すものである。電力変換装置1は、バッテリBHから供給された電圧を降圧することにより、電力を変換し、変換された電力を負荷LDに供給するDC/DCコンバータである。
(【0011】以降は省略されています)

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