双向dc/dc转换器的制作方法

专利名称：双向dc/dc转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双向DC/DC转换器，特别是涉及一种能够在较宽的输 入电压范围内将电压变更为规定的输出电压(使电压降低或者使电压升高) 的双向DC/DC转换器。
本发明对2007年6月28日申请的日本专利第2007- 171087号要求优 先权，在此引用其内容。
背景技术：
通常，DC/DC转换器采用使电压在一个方向上，即由高压侧电压向低 压侧电压降低的构成，或者使电压由低压侧电压向高压侧电压升高的构成。
在车辆中，具有两个直流电源系统，其使用具有各不相同的电压值(高 压侧电压以及低压侧电压)的电池。
因此，在寻求高效率的车辆中，提出了以下的技术方案在两个直流电 源系统之间，即从低压向高压，或者，从高压侧电压向低压侧电压，相互进 行电压转换，有效利用限定的能量。
相互间互通电力时， 一般在直流电源系统之间并列地设置直流升压电路 和直流降压电路，并采用适宜使用上述电路的双向DC/DC转换器的构成(例 如，参照专利文献1 )。
专利文献1:日本特开2002 - 165448号公才艮
然而，在专利文献1示出的双向DC/DC转换器中存在这样的问题根 据变压器的一次侧和二次侧之间的匝数比，而使能够双向转换的电压值受到 限制，特别是在升压动作时，根据低压侧电压的电压值，而使升压电压的上 限受到限制。例如，在现有的DC/DC转换器中，采用使电压从50V-100V的输入电 压降低到10V的构成，即按照与降压对应的匝数比来构成时，就无法在升 高电压时生成超过50V的电压。
因此，在现有的例子中，当使用按照用于降低电压的比率而设定的匝数 比来升高电压时，为了获得升高到所希望的电压值的电压，需要另外组成升 压电路。其结果是产生零件数量增加并且电路规模变大的问题。
更进一步地，在升压动作中，因为在高电压侧发生了某些异常而要降低 升压电压的电压值时，无法使电压值降低到0V附近。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双向DC/DC转换器，把升压电 压的生成范围和现有的例子相比，能够将升压电压的电压值的上限值以及下 限值设置得较宽(实际上，上限值是2倍于匝数比的电压，下限值在OV附 近)，而不会被限制为对应于匝数比的电压值，并且跟以前相比能够削减零 件的数量，容易地实现转换器电路的小型化。
器，包括第1变压器，具有第1 一次侧线圈，以及由在第1中点被分割的 第1线圈和第2线圈组成的第1 二次侧线圈；第2变压器，具有与所述第1 一次侧线圈串联连接的第2—次侧线圏，以及由在第2中点被分割的第3线 圏和第4线圈组成的与所述第1二次线圏并联连接的第2二次侧线圈；第1 开关，被插入在所述第1一次侧线圈的一端和第2—次侧线圏的一端的连接 点与高电压侧的+侧端子之间；第2开关，被插入在所述连接点和高电压侧 的-侧端子之间；第3开关，被插入在所述第1一次侧线圏的另一端和所述 高电压侧的+侧端子之间；第4开关，被插入在所述第1一次侧线圈的另一 端和所述高电压侧的-侧端子之间；第5开关，被插入在所述第2—次侧线 圏的另一端和所述高电压侧的+侧端子之间；第6开关，被插入在所述第2 一次侧线圈的另一端和所述高电压侧的-侧端子之间；第7开关，被插入在所述第1线圈侧的第1 二次线圈的端子和所述低电压侧的+侧端子之间；第
8开关，被插入在所述第2线圏侧的第1二次线圈的端子和所述低电压侧的 十侧端子之间；第9开关，被插入在所述第3线圈侧的第2二次线圈的端子 和所述低电压侧的+侧端子之间；以及第10开关，被插入在所述第4线圏 侧的第2二次线圈的端子和所述低电压侧的+侧端子之间。所述第1中点和 所述第2中点与所述低电压侧的-侧端子相连接，所述第7开关、所述第8 开关、所述笫9开关以及所述第10开关分别将二次线圏的所述第l端子、 所述第2端子、所述第3端子以及所述第4端子与所述低电压侧的+侧端子 连接。
本发明的双向DC/DC转换器还可以进一步包括第2控制电路，控制 所述第7~第IO开关；以及第1整流电路，与所述第1 一次侧线圈和所述 第2—次侧线圈相连接。在升压动作中，还可以由所述第2控制电路控制所 述第7开关和所述第8开关，以使所述第1线圈侧的第1二次线圏的端子以 及所述第2线圈侧的第l二次线圏的端子与所述低电压侧的+侧端子之间的 连接按照第l周期发生变化，进行推挽操作，以使所述第l一次侧线圏上流 过的电流的方向按照所述第l周期变为相反，并且，控制所述第9开关和所 述第IO开关，以使所述第3线圏侧的第2二次线圏的端子以及所述第4线 圈侧的第2二次线圈的端子与所述低电压侧的+侧端子之间的连接按照第2 周期发生变化，进行推挽操作，以使所述第2—次侧线圈上流过的电流的方 向按照所述第2周期变为相反，从而使所述第2—次侧线圈上流过的电流的 方向变为与所述第1 一次线圈上流过的电流相同的方向；由所述第l整流电 路对从所述第1整流电路输出的所述第1一次侧线圈和第2—次侧线圈上感 应的电压的和值电压进行平滑化，并作为升压电压输出。
在本发明的双向DC/DC转换器中，所述第2控制电路还可以分别对所 述第7开关和所述第8开关与所述第9开关和所述第IO开关的接通和断开 的时间进行相位控制，并把所述升压电压设为预先设定的电压。
在本发明的双向DC/DC转换器中，所述第2控制电路还可以通过相位控制分别对所述第7开关和所述第8开关与所述第9开关和所述第10开关 的接通和断开的时间进行相位控制，并且，对接通所述第7~第IO开关中 的每一个的时间进行脉冲宽度控制，据此，把所述升压电压设为预先设定的电压。
在本发明的双向DC/DC转换器中，还可以进一步包括第l控制电路， 控制所述第1 第6开关，使所述连接点以及所述第l一次侧线圈的另一端 和所述第2 —次侧线圈的另一端分别与所述高电压侧的+侧端子和-侧端 子中的任意一个相连接；第2整流电路，与所述第1线圏和所述第2线圈相 连接；以及第3整流电路，其输出与所述第2整流电路的输出并联连接，所 述第3整流电路与所述第3线圏和所述第4线圏相连接。在降压动作中，还 可以由所述第l控制电路控制所述第1~第6开关的接通和断开，使其按照 第3周期发生变化，按照所述第3周期使所述第1一次侧线圈和第2—次侧 线圈上流过的电流的方向变为相反；由所述第2整流电路对所述第1线圈和 所述第2线圈上生成的电压进行整流；由所述第3整流电路对所述第3线圈 和所述第4线圈上生成的电压进行整流；对从所述第2整流电路和所述第3 整流电路输出的电压进行平滑化并输出。
在本发明的双向DC/DC转换器中，在降压动作中，所述第l控制电路 还可以对应于电压被降低的输出电压，对接通和断开所述第1 第6开关中 的每一个的时间进行相位控制，把所述输出电压设为预先设定的低电压。
在本发明的双向DC/DC转换器中，在降压动作中，所述第l控制电路 还可以对应于电压被降低的输出电压，对接通所述第1 第6开关中的每一 个的时间进行脉冲宽度控制，把所述输出电压设为预先设定的低电压。
根据本发明，在从高电压向低电压的降压动作中，第1变压器的二次侧 线圈和第2变压器的二次侧线圈被并联连接。因此，和现有的例子同样地， 通过对匝数比和开关转换进行控制，能够获得规定的电压。更进一步地，在 从低电压向高电压的升压动作中，第1变压器的一次侧线圈和第2变压器的 一次侧线圈被串联连接。因此，通过在各个线圏上感应出的电压而获得的电的和值电压)。从而，除了 对应于变压器的匝数比而升高电压之外，还将两个变压器的每个一次线圈上 感应出的电压相加。其结果是，使得电压能够容易地被升高到高的电压值。 根据本发明的实施方式，在升压动作中，将第l和第2变压器的一次线
圈串联连接，使升压电压提高。更进一步地，对第l和第2变压器各自的二 次线圈的驱动进行相位控制，并且，在^f吏相位相差180° 、将升压电压的电 压值设为相位控制能够设定的下限值时，对接通第7~第10开关的时间进 行脉冲宽度(PWM)控制。从而，能够把所感应电压的电压值降低到0V。 因此，能够将升压动作中的升压电压的电压值范围设为从0V到对应于匝数 比的电压值的2倍。这样，与现有的DC/DC转换器相比，能够大幅扩展所 输出的升压电压的范围。
更进一步地，根据本发明的实施方式，如上所述，将两个变压器的一次 侧线圏之间串联连接，将二次侧线圈之间并耳关连接(但是，在二次侧线圈之 间插入有开关)。在此构成中，使电压降低时，使用被并联连接的二次侧线 圈上感应的输出电压，使电压升高时，使用被串联连接的一次侧线圈上感应 的输出电压。更进一步地，组合相位控制以及脉冲宽度控制，用以对开关进 行接通和断开控制。因此，不需要像以前那样，为了与按照匝数比无法对应 的升压电压相对应而设置另外的升压电路。从而，才艮据本发明的实施方式， 能够获得以下效果与现有的例子相比，能够在较宽的范風内控制升压电压， 而且，与现有的例子相比，能够控制零件的数量，实现小型化以及低成本化。


图1是基于本发明一个实施方式的双向DC/DC转换器的结构示例图； 图2是用于说明图1所示的双向DC/DC转换器的升压动作的图； 图3A是说明图l所示的双向DC/DC转换器的升压动作的时序图； 图3B是说明图1所示的双向DC/DC转换器的升压动作的时序图； 图3C是说明图1所示的双向DC/DC转换器的升压动作的时序图；图4示出了图1所示的双向DC/DC转换器的升压动作的仿真结果; 图5示出了图l所示的双向DC/DC转换器的升压动作的仿真结果; 图6是用于说明图1所示的双向DC/DC转换器的降压动作的图； 图7A是说明图1所示的双向DC/DC转换器的降压动作的时序图； 图7B是说明图1所示的双向DC/DC转换器的降压动作的时序图。
符号说明
1, 2 变压器
1L， 2L —次侧线圈
ILL, 2LL 漏感(li 一^"一-^ 乂夕、、夕夕)
1A, 1B, 2A, 2B 二次侧线圏
3 —次侧正交转换部
4 二次侧正交转换部
5 第1控制电路
6 第2控制电路 Bl, B2 电池
D3， D4, D5, D6, D7， D8， D9, DIO， Dll， D12 二才及管 Q3， Q4， Q5， Q6， Q7， Q8, Q9, Q10, Qll, Q12 晶体管
具体实施例方式
以下，参照附图对基于本发明的一个实施方式的双向DC/DC (Direct Current/Direct Current)转换器加以说明。图1是同 一 实施方式的结构示意框图。
如图1所示，基于本发明的实施方式的DC/DC转换器，用于在高电压 V。H的电池B1和低电压V。L的电池B2之间，对电压值降低的一方，从另一 方补充能量，从而抑制电压值的降低。
在图1中，基于本实施方式的双向DC/DC转换器，在升压处理的电压转换(能量转换)中，二次侧正交转换部4把电池B2中的直流低电压V。L 部分转换为单相矩形波交流电压。 一次侧正交转换部3对该单相矩形波交流
电压进行整流，转换为直流高电压V。h。
另一方面，双向DC/DC逆变器，在降压处理的能量转换中， 一次侧正 交转换部3把电池B1中的直流高电压V。h部分转换为单相矩形波交流电压。 二次侧正交转换部4对该单相矩形波交流电压进行整流，转换为直流低电压
V。l。
在图1中， 一次侧正交转换部3是由N沟道型MOS晶体管(以下称为 晶体管)Q3、 Q4、 Q5、 Q6、 Q7、 Q8和第l控制电路5构成。 一次侧正交 转换部3为逆变器结构。
晶体管Q3 、 Q5以及Q7的漏极被分别连接到高电压电池B1的+侧端
子TvoH上。
晶体管Q4、 Q6以及Q8的源极被分别连接到高电压电池Bl的-侧端
子TVoHL上。
晶体管Q3的源极与晶体管Q4的漏极通过连接点Kl相连接。晶体管 Q5的源极与晶体管Q6的漏极通过连接点K2相连接，晶体管Q7的源极与 晶体管Q8的漏极通过连4妻点K3相连接。
从第1控制电路5向晶体管Q3、 Q4、 Q5、 Q6、 Q7以及Q8的栅极分 别输入控制信号S3、 S4、 S5、 S6、 S7以及S8。
第l控制电路5以"H，，电平或者"L"电平输出各个控制信号，控制 一次侧线圈1L和一次侧线圈2L中各自所流过的电流的方向，使其按照一 定的周期变为反相。从而，对变压器1的一次侧线圈1L和变压器2的一次 侧线圏2L分别施加单相矩形波交流电压。
二次侧正交转换部4是由N沟道型MOS晶体管(以下称为晶体管)Q9、 QIO、 Qll、 Q12和第2控制电路6构成。
晶体管Q9和Q10的漏极被分被别连接到低电压电池的+侧端子TV。L上。同样地，晶体管Qll和Q12的漏极被分别连接到低电压电池的+侧端 子TvoL上。
晶体管Q9的源极被连接到变压器1中的线圈1A的端子T1AM (变压器 1的二次侧线圈的一端)上。从第2控制电路6向晶体管Q9的栅极输入控 制信号S9。
晶体管Q10的源极被连接到变压器1中的线圈1B的端子T1B (变压器 1的二次侧线圈的另一端)上。从第2控制电路6向晶体管Q10的栅极输入 控制信号SIO。
晶体管Qll的源极被连接到变压器2中的线圈2A的端子T2AM (变压 器2的二次侧线圈的一端)上。从第2控制电路6向晶体管Qll的栅极输 入控制信号Sll。
晶体管Q12的源极被连接到变压器2中的线圈2B的端子T2B (变压器 2的二次侧线圈的另一端)上。从第2控制电路6向晶体管Q12的栅极输入 控制信号S12。
第2控制电路6在升压动作中进行两种控制，即相位控制，其使得对 晶体管Q9以及Q10各自的接通/断开进行控制的周期，和对晶体管Qll以 及Q12各自的接通/断开进行控制的周期的相位发生变化；以及PWM( Pulse Width Modulation)控制，其使得令晶体管接通的脉沖宽度发生变化。第2 控制电路6通过进行上述相位控制以及PWM控制，从而以推挽操作来控制 晶体管Q9和Q10以及晶体管Qll和Q12,对电压进行升压，使得串联连接 的一次侧线圈1L和2L上感应的电压变成升压电压的电压值。即，为了使 高电压变成预先设定的电压值而进行控制。
即，第2控制电路6通过对使控制信号S9和S10变成"H"电平或者 "L"电平的周期，以及，使控制信号Sll和S12变成"H，，电平或者"L"电 平的周期的相位进行改变的相位控制，来控制升压电压的电压值。
并且，第2控制电路6在控制信号S9和S10与控制信号Sll和S12的 开关转换的相位相差180°时，为了使基于相位控制的升压电压的电压值的下限值进一步降低，对使各个晶体管Q9 Q12接通的脉冲宽度进行PWM控制。
如上所述，在二次侧正交转换部4中，由晶体管Q9 Q12构成的复合 开关的结构，成为生成两个单相矩形波交流电压的逆变器结构。
详细内容将在后面描述，对应上述的单相矩形波交流电压， 一次侧正交 转换部3，根据在二次侧线圈中的线圈1A和1B以及二次侧线圏中的线圈 2A和2B上流过的电流，将一次侧线圈1L和一次侧线圈2L各自在互为相 同的相位上感应的电压相加，并对该电压进行单相全波整流，生成高电压
V。H。
该一次侧正交转换部3,通过基于各个晶体管Q3 Q8的寄生二极管 D3 ~ D8的全桥整流，对串联连接的一次侧线圈1L和2L之间感应的单相矩 形波交流电压进4于整流。
在升压动作中，如下所示，也可以不进4亍全桥整流，而采用其他的方法 进行整流。即，还可以通过同步整流，即由第1控制电路5与晶体管Q9~ Q12的上述开关转换同步地进行晶体管Q3 Q8的接通和断开，来对一次线 圈1L、 2L上感应的单相矩形波交流电压进行整流。
在一次侧正交转换部3中，由晶体管Q3 Q8构成的复合开关的结构， 是生成两个单相矩形波交流电压的逆变器结构。
详细内容将在后面描述，对应上述的单相矩形波交流电压，二次侧正交 转换部4，才艮据在一次侧线圈1L和2L上流过的电流，对作为二次侧线圈的 线圈1A和1B与二次侧线圈中的线圏2A和2B各自在互为相反的相位上感 应的电压进行单相全波整流，生成j氐电压V。L。
该二次侧正交转换部4,通过基于后述的晶体管Q9和Q10的寄生二极 管D9和D10的中点(中心抽头)全波整流，对在二次侧线圏中的线圏1A 和1B上感应的单相矩形波交流电压进4于整流。
同样地，二次侧正交转换部4,通过基于后述的晶体管Qll和Q12的 寄生二极管Dll和D12的中点全波整流，对在二次线圈2A和2B上感应的单相矩形波交流电压进4亍整流。
在降压动作中，如下所示，也可以不进行中点全波整流，而采用其他的 方法进行整流。即，还可以通过同步整流，即由第2控制电路6与晶体管
Q3 Q8的上述开关转换同步地进行晶体管Q9-Q12的接通和断开，来对二 次侧线圈中的线圏1A、 1B、 2A和2B上感应的单相矩形波交流电压进行整
、、六
即，第1控制电路5进行控制，以使相对于控制信号S5和S6的相位， 控制信号S3和S4的相位以及控制信号S7和S8的相位发生变化，从而控 制被降压的低电压的电压值。这些控制信号S5和S6是在对应于连接点K2 的晶体管Q5和Q6的栅级上施加的控制信号。控制信号S3和S4是在对应 于连接点Kl的晶体管Q3和Q4的栅级上施加的控制信号。控制信号S7和 S8是在对应于连接点K3的晶体管Q7和Q8的栅级上施加的控制信号。控 制信号S3和S4、控制信号S5和S6、以及控制信号S7和S8变成"H"电 平和"L"电平的周期为相同长度。
变压器1是由一次侧线圈1L，以及由在中点(中心抽头)P1被分割的 线圏1A和1B组成的二次侧线圏所构成的。在变压器1中，例如， 一次侧 线圈1L与二次侧线圏中的线圈1A和IB各自之间的匝数比设为N: 1 。中 点Pl被连接到电池B2的_侧端子Tv。!x上。在一次侧线圈1L中，串联地 插入有漏感1LL。漏感1LL与一次侧线圈1L通过端子T化b相連^^。
同样地，变压器2是由一次侧线圈2L,以及由在中点P2被分割的线圏 2A和线圏2B组成的二次侧线圈所构成的。在变压器2中，例如， 一次侧线 圏2L与二次侧线圏中的线圈2A和2B各自之间的匝数比与变压器1同样地 设为N: 1。中点P2被连接到电池B2的-侧端子Tv。ll上。
在一次侧线圈2L中，串4关地插入有漏感2LL。漏感2LL与一次侧线圈 2L通过端子T几b连接。在本实施方式中， 一次侧正交转换部3以及二次正 直交转换部4均未使用扼流圈。在本实施方式中，为了使电压平滑化，利用 上述的变压器1和变压器2的一次侧线圈的漏感1LL和2LL。作为漏感ILL和2LL,可以如上所述使用变压器的漏磁(U —々一-)，也可以另外附加。 在使用变压器的漏磁时，能够减少零件的数量。
在一次侧正交转换部3中，连接点K2与连接到一次侧线圈1L上的漏 感ILL的端子T化以及一次侧线圈2L的端子T2lm相連接。
连接点K3与一次侧线圈1L的端子T工m相连接。连接点Kl与连接到 一次侧线圈2L上的漏感2LL的端子T^相连接。
变压器1的一次侧线圈1L与变压器2的一次侧线圈2L，按照分别插入 有漏磁变压器ILL和2LL的结构，在连接点K3和连接点Kl之间被串联连 接。
如上所述，二次侧正交转换部4，与一次侧正交转换部3将一次侧线圈 1L和2L串联连接的结构不同。在二次侧正交转换部4中，通过各个晶体管 Q9、 QIO、 Q11以及Q12,将变压器1的二次侧线圏和变压器2的二次侧线 圈的输出并联连接。
从而，基于本实施方式的双向DC/DC转换器，当从低电压向高电压升 高电压时，除了对应于变压器的匝数比升高电压之外，还将分别在串联连接 的两个变压器的线圈上感应的电压相加。因此，会有效地升高电压。
基于本实施方式的DC/DC转换器，不只对作为各个开关的晶体管Q9、 QIO、 Qll以及Q12的接通和断开的时间进行相位控制，还对使各晶体管变 为接通状态的脉冲宽度进行PWM控制。因此，能够将基于相位控制的升压 电压的电压值的下限值更进一 步地通过PWM控制降j氐到0V附近。
从而，基于本实施方式的DC/DC转换器能够在从电压值V, ( V1:低电 压V化x匝数比x2)到0V的范围内，控制电压升高动作中的升压电压。
另一方面，基于本实施方式的双向DC/DC转换器，当从高电压向低电 压降低电压时，因为二次侧线圈的各个线圈被并联连接，所以能够进行和以 前同样的降压处理。
下面^吏用图2以及图3A 3C，对基于本实施方式的双向DC/DC转换 器的升压动作进行说明。图3A 3C是说明基于本实施方式的双向DC/DC转换器从低电压向高电压的升压动作的时序图。所谓从低电压向高电压的升 压处理是指，例如将数V左右的电压转换到100V以上的电压的处理。在二 次侧正交转换部4中，进行基于相位控制的升压处理。在一次侧正交转换部
3中，对一次侧线圈1L和2L上感应的单相矩形波交流电压Va和Vb进行全 桥整流。从而，产生高电压。此时，第1控制电路3向晶体管Q3-Q8输出 "L"电平的控制信号S3 S8。因此，晶体管Q3 Q8全部变为断开状态。
图2是为了进行升压动作，将负载代替电池Bl插入在+侧端子Tv。h和 -侧端子Tv。hl之间的结构。补充能量的低电压V。L的电池B2被连接到二次 侧正交转换部4。在以下的说明中，利用二极管D3 - D8的全桥结构，通过 一次侧线圈1L和2L上感应的单相矩形波交流电压Va和Vb的桥式整流，来 进行整流动作。如上所述，也可以按照采用同步整流对一次侧线圈1L和2L 上感应的单相矩形波交流电压Va和Vb进行整流的方式，来进行整流动作。
在以下的说明所使用的图3A 3C中，把接通/断开晶体管Q9和Q10 的开关转换周期设为Tl周期。把接通/断开晶体管Q10和Qll的开关转换 周期设为T2周期。把该Tl周期和T2周期的相位差设为ATT。
<二次侧正交转换部4的变压器1和2的驱动控制的相位，即，Tl周 期和T2周期的相位相同(ATT=0)的情况图3A〉
在t,时刻，第2控制电路6，使控制信号S9和控制信号Sll从"L，，电 平变化为"H"电平(通过相同相位的控制信号来驱动晶体管)，使控制信 号S10和控制信号S12从"H"电平变化为"L"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q9和晶体管Qll变为接通，另一方 面，晶体管Q10和晶体管Q12变为断开。
从而，从未图示的低电压电池(图2所示的低电压电池B2)向变压器 1的二次侧线圏中的线圈1A流过电 流ilAM
(在图2中，从端子T^m向中点
Pl)。更进一步地，同样地从该低电压电池B2向变压器2的二次侧线圏中 的线圈2A流过电流i2AM (在图2中，从端子12雄向中点P2)。
因此，在一次侧线圏lL上流过电流im，在该一次侧线圈1L两端的端子T化m和端子T化之间，感应出与变压器1的匝数比对应的电压。同样地，
在二次侧线圈2L上流过电流i2F，在该一次侧线圈2L两端的端子T2lm和端 子T化之间，感应出与变压器2的匝数比对应的电压。
例如，如果变压器1和变压器2双方的匝数比设为N: 1，那么，在端
子T化m与端子T化之间以及端子T2lm与端子T2L之间，分别感应出NxV。l
的电压(电压值V" NxV。L)。
因为 一次侧线圈1L和一次侧线圏2L被串联连接，所以在被串联连接 的线圈两端的端子T化m和端子丁2L之间产生电压(电压值V2: 2xNxV。l)。
一次侧线圈1L和2L上感应出的电压(连接点K3和连接点Kl之间的 电压，电压值V2: 2xNxV。l)，通过漏感ILL和2LL被平滑化，并通过 二极管D7和D4，从+侧端子Tv。h和-侧端子Tv。hl,作为高电压V。h被输 出。
在t2时刻，第2控制电路6，使控制信号S10和控制信号S12从"L" 电平变化为"H"电平(通过相同相位的控制信号来驱动晶体管)，使控制 信号S9和控制信号Sll从"H，，电平变化为"L'，电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q10和晶体管Q12变为接通，另一 方面，晶体管Q9和晶体管Qll变为断开。
从而，在变压器1的二次侧线圈中的线圏1B上流过电流i1B2 (在图2 中，从端子T^向中点Pl )。更进一步地，在变压器2的二次侧线圈中的线 圈2B上流过电流i2B2 (在图2中，从端子T2B向中点P2 )。
因此，在一次侧线圈lL上流过电流i,f,在该一次侧线圏1L两端的端 子T化m和端子T,l之间，以与t,时刻相反的极性而感应出与变压器1的匝数 比对应的电压。同样地，在一次侧线圈2L上流过电流i2B，在该一次侧线圈 2L两端的端子T^m和端子T^之间，以与t！时刻相反的极性而感应出与变 压器2的匝数比对应的电压。
因为 一次侧线圈1L和一次侧线圈2L被串耳关连接，所以在4皮串耳关连接 的线圏两端的端子T2L和端子T比m之间产生电压(电压值V2: 2xNxV。l,该电压的极性与^时刻的电压极性为相反方向)。
一次侧线圏1L和2L上感应出的电压(连接点Kl和连接点K3之间的 电压，电压值V2: 2xNxV。l)，通过漏感ILL和2LL被平滑化，并通过 二极管D3和D8,从+侧端子TV。H和-侧端子Tv。hl，作为高电压V。h被输出。
在t3时刻~ t5时刻，也重复进行与q时刻和t2T2时刻同样的动作。执行 将变压器1和变压器2各自的一次侧线圈1L和2L上感应的电压相加，使 电压从低电压向高电压升高的处理。
在上述图3A的情况下，因为对变压器1和变压器2的各个二次线圈进 行驱动的控制信号的相位是相同的，所以一次线圈1L和一次线圈2L上感 应出的电压以完全相同的相位相互重合。因此，在一次侧正交转换部3中， 能够高效率地进行单相全波整流，生成电压值最大的高电压。
<二次侧正交转换部4的变压器1和2的驱动控制的相位，即，T3周 期和T4周期的相位相差90。的情况(ATT—0。)图3B 〉
在ti时刻之前的时刻，第2控制电路6，以"L，，电平输出控制信号S9 和控制信号Sll,另一方面，以"H"电平输出控制信号S10和控制信号S12。 此时，晶体管Q10和晶体管Q12为接通，晶体管Q9和晶体管Qll为断开。
在ti时刻，第2控制电路6，使控制信号S9从"L"电平变化为"H" 电平，使控制信号S10从"H"电平变化为"L"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q9变为接通，另一方面，晶体管 Q10变为断开。此时，晶体管Q11为断开，晶体管Q12为接通。
从而，变压器1的二次侧线圈中的线圈1A上流过电流i1AM。更进一步
地，变压器2的二次侧线圈中的线圏2B上流过电流i2B2。
因此，在一次侧线圈lL上流过电流i^，在该一次侧线圈1L两端的端
子T化m和端子T化之间，感应出与变压器1的匝数比对应的电压。另一方面，
在一次侧线圏2L上流过电流i2B,在该一次侧线圈2L两端的端子T化m和端
子T2L之间，感应出与变压器2的匝数比对应的电压。例如，如果变压器1和变压器2双方的匝数比分别设为N: 1，那么， 在一次线圈1L和一次线圈2L的各个端子之间，感应出各自的相反极性的 电压(电压值V1: NxV。L)。
因此， 一次线圏1L上感应出的电压(电压值V" NxV。L)，通过漏感 ILL被平滑化，并通过二极管D7和D6，从+侧端子Tv。h和_侧端子TV。HL，
作为高电压V。h^皮输出。
同样地， 一次线圈2L上感应出的电压(电压值V" NxV。J ,通过漏 感2LL ^皮平滑4b,并通过二4及管D3和D6， /人+侧端子IV。h和-侧端子 TV。HL，作为高电压V。H被输出。
在tn时刻，第2控制电路6，使控制信号S11从"L"电平变化为"H，， 电平，使控制信号S12从"H"电平变化为"L"电平。
从而，晶体管Q11接通，晶体管Q12断开。真结果是，在线圏2A上流 过电流i2AM，在一次侧线圈2L上，感应出和一次侧线圈1L相同极性的电压 (电压值V" NxV。L)。
因为晶体管Q9处于接通状态，所以在线圈1A上流过电流i1AM,在一 次侧线圈1L上流过电 流im， 感应出电压(电压值V!: NxV。L)。
因为一次侧线圈1L和一次侧线圈2L被串联连接，所以在4皮串联连接 的线圈两端的端子T!lm和端子T2L之间产生电压(电压值V2: 2 xNx V。L)。
一次线圈1L和2L上感应出的电压(连接点K3和连接点Kl之间的电 压，电压值V2: 2xNxV。l),通过漏感ILL和2LL 一皮平滑化，并通过二 极管D7和D4，从+侧端子Tv。h和-侧端子Tv。hl，作为高电压V必被输出。
在t2时刻，第2控制电路6，使控制信号S9从"H，，电平变化为"L，， 电平，使控制信号S10从"L"电平变化为"H"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q10变为接通，另一方面，晶体管 Q9变为断开。
乂人而，在变压器1的二次侧线圈中的线圈1B上流过电流i1B2。另一方 面，在变压器2的二次侧线圈中的线圈2A上流过和电流i1B2相反极性的电流i2AM。
因此，在一次侧线圈2L上流过电流i2F，在该一次侧线圏2L两端的端 子T化m和端子T几之间，感应出与变压器2的匝数比对应的电压(电压值 V〃 NxV。J 。另一方面，在一次侧线圈lL上流过电流i,f,感应出与一次 线圈2L上感应出的电压相反4及性的电压(电压^f直V" NxV。L)。
因此， 一次线圈1L上感应出的电压(电压值V" NxV。L),通过漏感 ILL被平滑化，并通过二极管D5和D8,从+侧端子Tv。h和-侧端子TV。HL， 作为高电压V。h被输出。
同样地， 一次线圈2L上感应出的电压(电压值Vr NxV。L)，通过漏 感2LL被平滑化，并通过二极管D5和D4，从+侧端子Tv。h和-侧端子
Tv。hl，作为高电压V。h被输出。
在121时刻，第2控制电路6，使控制信号S11从"H，，电平变化为"L" 电平，使控制信号S12从"L"电平变化为"H"电平。
从而，晶体管Q11断开，晶体管Q12接通。其结果是，在线圈2A上流 过电流i2B2，在一次侧线圈2L上流过电流i犯，在一次侧线圈2L上感应出与 一次侧线圈2L相同极性的电压(电压值Vi: NxV。L )。
另一方面，因为晶体管Q10处于接通状态，所以在线圈1B上流过电流 im2，在一次线圏lL上流过电流i,f,在一次侧线圈1L上感应出电压(电压 值V!: NxV。l)。
因为一次侧线圈1L和一次侧线圈2L被串联连接，所以在一皮串耳关连接 的线圏两端的端子丁2l和端子T比m之间产生电压(电压值V2: 2 xNx V。l)。
一次侧线圈1L和2L上感应出的电压(连接点K3和连接点Kl之间的 电压，电压值V2: 2xNxV。l)，通过漏感ILL和2LL ^皮平滑化，并通过 二极管D7和D4，从+侧端子Tv。h和_侧端子Tv。hl，作为高电压V。h被输 出。
在t3时刻~ t51时刻，也重复进4亍与t,时刻和t21时刻同样的动作。即， 执行将变压器1和变压器2各自的一次侧线圈1L和2L上感应的电压相加，使电压值从低电压向高电压升压的处理。
在上述图3B的情况下，因为对变压器1和变压器2的各个二次线圏进 行驱动的控制信号的相位相差90° ，所以一次侧线圈1L和一次侧线圏2L 上感应出的电压以相差90。的相位相互重合。因此，和图3A的情况相比， 电压V。h为电压值V2( V2: 2xNxV。l)的期间，即相同相位的期间变成一半。
因此，在一次侧正交转换部3中，在+侧端子Tv。h和-侧端子Tv。hl之间电
压的电压值分别为电压值V2 ( V2: 2xNxV。l)和电压值V! (Vr. NxV。L)的 期间内，电压"fe照漏感ILL和2LL的电感一皮平滑化。
<二次侧正交转换部4的变压器1和2的驱动控制的相位，即，Tl周 期和T2周期的相位相差180°的情况(ATT=180° ):图3C〉
在q时刻之前的时刻，第2控制电路6，以"L"电平输出控制信号S9 和控制信号S12,另一方面，以"H，，电平输出控制信号S10和控制信号Sll。 因此，在该时点，晶体管Q10和晶体管Qll接通，晶体管Q9和晶体管Q12 断开。
在q时刻，第2控制电路6，使控制信号S9和S12从"L"电平变化为 "H，，电平，使控制信号S10和Sll从"H"电平变化为"L"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q9和Q12变为接通，另一方面，晶 体管Q10和Qll变为断开。
A/v而，在变压器1的二次侧线圈中的线圈lA上流过电流hAM，并且在 变压器2的二次侧线圈中的线圈2B上流过电流i2B2。
因此，在一次侧线圈1L上流过电流i1B,在该一次侧线圈1L两端的端 子T化m和端子T^之间，感应出与变压器1的匝数比对应的电压。另一方面， 在一次侧线圈2L上流过电流i2B，在该一次侧线圈2L两端的端子T2lm和端 子T凡之间，感应出与变压器2的匝数比对应的电压。
例如，如果变压器1和变压器2双方的匝数比分别设为N: 1,那么， 在一次线圈1L和一次线圏2L的各个端子之间，感应出各自的相反极性的 电压(电压值V" NxV。l)。压(电压值V!: NxV。L)，通过漏感
ILL被平滑化，并通过二极管D7和D6,从+侧端子Tv。h和_侧端子TV。HL， 作为高电压V。h被输出。
同样地， 一次线圈2L上感应出的电压(电压值V" NxV。L)，通过漏 感2LL被平滑化，并通过二极管D3和D6,从+侧端子Ty。h和-侧端子
Tv。hl，作为高电压V。h被输出。
在t2时刻，第2控制电路6，使控制信号S9和S12从"H，，电平变化为 "L"电平，使控制信号S10和Sll从"L"电平变化为"H"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q10和Qll变为接通，另一方面， 晶体管Q9和S12变为断开。
从而，在变压器1的二次侧线圏中的线圈1B上流过电流"B2。另一方
面，在变压器2的二次侧线圈中的线圈2A上流过和电流im2相反极性的电
流丄2am。
因此，在一次侧线圈2L上流过电流i2F,在该一次侧线圏2L两端的端 子T化m和端子Ta之间，感应出与变压器2的匝数比对应的电压(电压值 V" NxV。L)。另一方面，在一次侧线圈lL上流过电流i!f,在该一次侧线 圈1L两端的端子TiLM和端子T比之间，感应出与变压器2的匝数比对应的 电压(电压值Vt: NxV。L)。 一次侧线圈1L上感应的电压和一次侧线圈2L 上感应的电压为相反4及性。
因此， 一次线圈1L上感应出的电压(电压值V^ NxV。L)，通过漏感 ILL被平滑化，并通过二极管D5和D8,从+侧端子Tv。h和_侧端子TVoHL，
作为高电压V。h被输出。
同样地， 一次线圈2L上感应出的电压(电压值V!: NxV。L),通过漏 感2LL ^皮平滑化，并通过二极管D5和D4， /人+侧端子Tv。h和-侧端子
Tv。hl，作为高电压V。h被输出。
在t3时刻 ts时刻，也重复进行与t,时刻和t2时刻同样的动作。即，执
行将变压器1和变压器2各自的一次侧线圈1L和2L上感应的电压相加，
22使电压值从低电压向高电压升压的处理。
如果该Tl周期和T2周期的相位相差180° ,如图4所示，在通过相位 控制而在一次侧线圏1L和2L上未产生相同极性的电压的状态下，得到以 由匝数比确定的电压值为最低值的升压电压。图4的横轴表示Tl和T2周
期的相位所相差的角度，纵轴表示+侧端子Tv。h和_侧端子Tv。hl之间升压
电压的电压值。图4示出了对低电压V化为100V，匝数比为一次侧二次 侧=9: 1的情况进行仿真后的结果。
然而，为了把升压电压的下限值设为与其匝数比对应的下限值以下，在 Tl周期和T2周期的相位相差180°的状态下，对使各个晶体管接通的"H" 电平的脉冲宽度进行PWM控制。从而，能够把升压电压的电压值设为，与 通过臣数比设定相比更低的下限值。即，如图5所示，通过把脉冲宽度设为 "0",能够把升压电压控制到0V。在图5中，横轴为占空比(f二一亍Y ),
纵轴表示+侧端子Tv。h和-侧端子Tv。hl之间升压电压的电压值。
如上所述，能够在升压电压的上限值(T1周期和T2周期的相位相同时， 电压值V2: 2xNx V。J和下限值(Tl周期和T2周期的相位相差180°并 且使晶体管接通的期间为"0"时，电压值0V)的较宽范围内，任意地控 制升压电压的电压值。
下面使用图6以及图7A和图7B,对基于本实施方式的双向DC/DC转 换器的降压动作进行说明。图6示出了说明基于本实施方式的双向DC/DC 转换器从高电压向低电压的降压动作的DC/DC转换器的结构。所谓从高电 压向低电压的降压处理是指，例如将IOOV的电压转换为数V左右的电压的 处理。在一次侧正交转换部3中，进行基于相位控制的降压处理，在二次侧 正交转换部4中，对二次侧线圈中的线圈1A和1B上感应的单相矩形波交 流电压Vc或者二次侧线圈中的线圈2A和2B上感应的单相矩形波交流电压 Vd进行中点全波整流。从而，产生低电压。此时，第2控制电路3向晶体 管Q9 Q12输出"L，，电平的控制信号S9 S12。因此，晶体管Q9 Q12 全部变为断开状态。图6示出为了进行降压动作，将负载代替电池B2插入在+侧端子Tv化 和-侧端子Tv。!x之间的结构。在图6中，补充能量的高电压V。h的电池B1 被连接到一次侧正交转换部3。在以下的说明中，整流动作是，通过二极管 D9和D10以及二极管Dl 1和D12的中点全波整流，对二次侧线圈中的线圏 1A和1B上感应的单相矩形波交流电压Vc以及二次侧线圈中的线圏2A和 2B上感应的单相矩形波交流电压Vd进行整流。
像已经叙述的那样，也可以按照采用对晶体管Q9 Q12进行开关转换 的同步整流，对二次侧线圈中的线圏1A和1B上感应的单相矩形波交流电 压Vc以及二次侧线圈中的线圈2A和2B上感应的单相矩形波交流电压Vd 进行整流的方式，来进4于整流动作。
在以下的说明所使用的图6中，把接通/断开晶体管Q5和Q6的开关转 换周期设为T3周期。把接通/断开晶体管Q3和Q4的开关转换周期设为T4 周期。把接通/断开晶体管Q7和Q8的开关转换周期设为T5周期。把T4周 期和T5周期相对于T3周期的相位差设为AT。 T4周期相对于T3周期，相 位超前了 AT。另一方面，T5周期相对于T3周期，相位滞后了AT。
例如，4巴一次侧线圏1L与线圈1A和线圏1B之间的匝凄史比i殳为N: 1, 同样地，把一次侧线圈2L与线圏2A和线圈2B之间的匝数比设为N: 1。
<T3周期与T4周期和T5周期的相位相差180° (-AT)的情况图
7A>
在ti时刻，第1控制电路5，使控制信号S4、控制信号S5以及控制信 号S8从"L"电平变化为"H"电平，使控制信号S3、控制信号S6以及控 制信号S7从"H"电平变化为"L"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q4、晶体管Q5以及晶体管Q8变为 接通，另一方面，晶体管Q3、晶体管Q6以及晶体管Q7变为断开。
从而，在一次侧线圈lL上流过电流hF (从端子T比向端子T^lm)。在
一次侧线圏2L上流过电流i2F(从端子丁2LM向端子t2l)。因此，在线圏1B
和线圈2A上感应出电压(电压值V3:( 1/N) V。h)。另一方面，在线圈1A和线圈2B上，感应出与线圈IB和线圈2A上感应出的电压相反才及性的 电压(电压值V4: - ( 1/N ) V。H )。
线圈1B上感应出的电压(电压值V3: (1/N)V。h),通过二4及管D10 输出到+侧端子TV。L。同样地，线圈2A上感应出的电压(电压值V3: ( 1/N) V。h)，通过二极管Dll输出到+侧端子TV。L。
因此，在+侧端子Tv。l和-侧端子Ty。ll之间，输出根据变压器1的漏
感ILL以及变压器2的漏感2LL的电感而被平滑化的低电压V化。
其结果是，线圈1A上感应出的电压(电压值V3: (1/N)V。h)向端子 Tv。l输出，并且线圏2B上感应出的电压(电压值V3: (1/N)V。h)也向端
子Tv。!^lT出。
为了使电压平滑化，未使用扼流圈。在本实施方式中，为了使电压平滑 化，利用了变压器1和变压器2的一次侧线圈的漏感。
在t2时刻，第1控制电路5，使控制信号S3、控制信号S6以及控制信 号S7从"L"电平变化为"H"电平，使控制信号S4、控制信号S5以及控 制信号S8从"H"电平变化为"L"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q3、晶体管Q6以及晶体管Q7变为 接通，另一方面，晶体管Q4、晶体管Q5以及晶体管Q8变为断开。
从而，在一次侧线圈1L上流过电流i1B (从端子T化m向端子T1L)，在
一次侧线圈2L上流过电流i2B(从端子T2L向端子丁2LM)。因此，在线圈1A
和线圈2B上感应出电压(电压值V3: ( 1/N) V。h)。另一方面，在线圏 1B和线圏2A上感应出电压(电压值V4: - (1/N)V。h)。
线圈1A上感应出的电压(电压值V3: (1/N)V。h),通过二^l管D9 输出到+侧端子丁￥化。同样地，线圈2B上感应出的电压(电压值V3: ( 1/N) V。h),通过二极管D12输出到+侧端子TV。L。
从而，在+侧端子Tv。l和-侧端子Tv。ll之间，输出根据变压器l的漏
感ILL以及变压器2的漏感2LL的电感而被平滑化的低电压V。L。
<T3周期与T4周期和T5周期的相位相差90° (AT)的情况图7B〉
在t,时刻之前的时刻，第l控制电路5，以"L，，电平输出控制信号S4、 S5以及S7，以"H"电平输出控制信号S3、 S6以及S8。因此，晶体管Q4、 Q5以及Q7变为断开，晶体管Q3、 Q6以及Q8接通。
在t,时刻，第1控制电路5，使控制信号S5从"L"电平变化为"H" 电平，使控制信号S6从"H"电平变化为"L"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q5变为接通，另一方面，晶体管 Q6变为断开。
此时，第1控制电路5，以"H"电平输出控制信号S3和S8，以"L" 电平输出控制信号S4和S7。
从而，晶体管Q3和Q8处于接通状态，晶体管Q4和Q7处于断开状态。
如上所述，晶体管Q3、 Q5以及Q8处于接通状态，晶体管Q4、 Q6以 及Q7处于断开状态。因此，通过晶体管Q5和晶体管Q8,在一次侧线圏1L 上流过电流i1F (从端子T化向端子T1LM)。另一方面，因为晶体管Q3和 Q5处于接通状态，所以端子T^和端子T兀M处于相同电位，因而在一次侧 线圈2L上没有电流流过。
因此，在变压器1的二次侧的线圏1B上流过电流iiB2，在线圈1B上感 应出电压(电压值V3: ( 1/N) V。h)。另一方面，在线圈1A上感应出相反 极性的电压(电压值V4: - (1/N) V。H)。
从而，线圈1B上感应出的电压(电压值V3: U/N)V。h)，通过二极 管D10输出到+侧端子TV。L。
在+侧端子Tv化和-侧端子Ty。LL之间，输出才艮据变压器1的漏感ILL 以及变压器2的漏感2LL的电感而一皮平滑化的^f氐电压V。L。
在tn时刻，第l控制电路5，使控制信号S4和S7从"L"电平变化为 "H"电平，使控制信号S3和S8从"H"电平变化为"L"电平。
此时，第l控制电路5，以"H"电平输出控制信号S5，以"L，，电平 输出控制信号S6。
26如上所述，晶体管Q4、 Q5以及Q7处于接通状态，晶体管Q3、 Q6以 及Q8处于断开状态。因此，通过晶体管Q5和晶体管Q4,在一次侧线圏2L 上流过电流i2F (从端子丁2lm向端子T2L)。另一方面，因为晶体管Q5和 Q7处于接通状态，所以端子T仏m和端子T仏处于相同电位，因而在一农侧 线圏1L上没有电流流过。
因此，在变压器1的二次侧的线圈1B上流过电流i2AM,在线圏2A上 感应出电压(电压值V3: (1/N)V。h),在线圈2B上感应出相反极性的电 压(电压值V4: - ( 1/N) V。h)。
从而，线圈2A上感应出的电压(电压值V3: ( 1/N ) V。h ),通过二极 管Dll输出到+侧端子TV。L。
在+侧端子Tv。l和-侧端子Tv化l之间，输出才艮据变压器1的漏感ILL 以及变压器2的漏感2LL的电感而被平滑化的低电压V。L。
在t2时刻，第1控制电路5，使控制信号S6从"L"电平变化为"H" 电平，使控制信号S5从"H"电平变化为"L"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q6变为接通，另一方面，晶体管 Q5变为断开。
此时，晶体管Q4和Q7为接通，另一方面，晶体管Q3和Q8为断开。 如上所述，晶体管Q4、 Q6以及Q7处于接通状态，晶体管Q3、 Q5以 及Q8处于断开状态。因此，通过晶体管Q7和晶体管Q6，在一次侧线圈1L 上流过电流i1B (从端子T化m向端子T1L)。另一方面，因为晶体管Q4和
Q6处于接通状态，所以端子T2lm和端子T2L处于相同电位，因而在一次侧
线圏2L上没有电流流过。
因此，在变压器1的二次侧的线圏lA上流过电流i,am,在线圈1A上 感应出电压(电压值V4: (1/N)V。h)，在线圏1B上感应出相反极性的电 压(电压值V4: - ( 1/N) V。h)。
从而，线圈2A上感应出的电压(电压值V3: (1/N)V。h),通过二极 管D9输出到+侧端子TV。L。在+侧端子Tv化和_侧端子TV。ll之间，输出才艮据变压器1的漏感ILL
以及变压器2的漏感2LL的电感而一皮平滑化的低电压V。L。
在&时刻，第l控制电路5，使控制信号S3和S8从"L"电平变化为 "H"电平，使控制信号S4和S7从"H"电平变化为"L"电平。
控制信号如上述变化，使得晶体管Q3和Q8变为接通，晶体管Q4和
Q7变为断开。
此时，晶体管Q6为接通，另一方面，晶体管Q5为断开。
如上所述，晶体管Q3、 Q6以及Q8处于接通状态，晶体管Q4、 Q5以 及Q7处于断开状态。因此，通过晶体管Q3和晶体管Q6,在一次侧线圈2L 上流过电流i2B (从端子T2l向端子T2LM)。另一方面，因为晶体管Q6和 Q8处于接通状态，所以端子T化m和端子T化处于相同电位，因而在一次侧 线圈1L上没有电流流过。
因此，在变压器1的二次侧的线圏2B上流过电流i犯2，在线圈2B上感 应出电压(电压值V3: (1/N)V。h)，在线圈2A上感应出相反^^性的电压 (电压值V4: _ ( 1/N) V。h)。
从而，线圈2B上感应出的电压(电压值V3: ( 1/N ) V。h )，通过二极 管D12输出到+侧端子TV。L。
在+侧端子Tv化和-侧端子Tv。ll之间，输出根据变压器1的漏感ILL 以及变压器2的漏感2LL的电感而^C平滑化的低电压V。L。
在图7B的情况下，因为T4周期和T5周期的相位相对于T3周期相差 90。，所以与相位相差180°的情况相比，变压器l和变压器2各自的单相 矩形波交流电压的幅度变成了一半。在该电压的幅度变为一半的期间内，在 二次侧线圏上感应出单相矩形波交流电压。在二次侧正交转换部4中，对该 单相矩形波交流电压进行对应于脉冲宽度的单相全波整流，产生电压值对应 于相位差AT的低电压V。l。
在t3时刻~ t51时刻，也重复进行与t,时刻~ t21时刻同样的动作，通过 变压器1和变压器2中的推挽操作，进行使电压从高电压向低电压降压的处理。
在图7B中，Tl周期与T2周期的时间相等，对于控制信号S5和S6与 控制信号S3 、 S4、 S7以及S8,上述T3周期与T4和T5周期的相位相差AT=90
o
像在图7A和图7B中说明的那样，使得相对于控制信号S5和控制信号 S6信号电平变化的周期，控制信号S3和S4与控制信号S6和S7的信号电 平变化为"H"电平和"L"电平的周期的相位差发生变化(调整相位差)。 因此，能够控制电流在一次侧线圈1L和2L上流过的期间，并控制二次侧 线圏上感应的电压脉沖宽度，从而能够任意地控制低电压V化的电压值。
在一次侧正交转换部3中，也可以不通过相位控制来控制电流在一次侧 线圈1L和2L上流过的期间，而是调整控制信号S3 S8的脉冲宽度。即， 也可以通过进行PWM控制，即对使各个晶体管Q3 Q8变为接通状态的脉 冲宽度进行控制，来控制一次侧线圈1L和2L上电流流过的期间，并控制 所感应的脉冲宽度。
本发明能够适用于双向DC/DC转换器。根据该双向DC/DC转换器，在 从高电压向低电压的降压动作中，和现有的例子同样地，通过对匝数比以及 开关转换进行控制，就能够获得规定的电压。更进一步地，在从低电压向高 电压的升压动作中，除了对应于变压器的匝数比而升高电压之外，还将两个 变压器的每个一次线圈上感应出的电压相加，所以能够容易地把电压升高到 高的电压值。
权利要求
1、一种双向DC/DC转换器，在高电压侧与低电压侧相互之间转换电压，所述双向DC/DC转换器包括第1变压器，具有第1一次侧线圈，以及由在第1中点被分割的第1线圈和第2线圈组成的第1二次侧线圈；第2变压器，具有与所述第1一次侧线圈串联连接的第2一次侧线圈，以及由在第2中点被分割的第3线圈和第4线圈组成的与所述第1二次线圈并联连接的第2二次侧线圈；第1开关，被插入在所述第1一次侧线圈的一端和第2一次侧线圈的一端的连接点与高电压侧的+侧端子之间；第2开关，被插入在所述连接点和高电压侧的-侧端子之间；第3开关，被插入在所述第1一次侧线圈的另一端和所述高电压侧的+侧端子之间；第4开关，被插入在所述第1一次侧线圈的另一端和所述高电压侧的-侧端子之间；第5开关，被插入在所述第2一次侧线圈的另一端和所述高电压侧的+侧端子之间；第6开关，被插入在所述第2一次侧线圈的另一端和所述高电压侧的-侧端子之间；第7开关，被插入在所述第1线圈侧的第1二次线圈的端子和所述低电压侧的+侧端子之间；第8开关，被插入在所述第2线圈侧的第1二次线圈的端子和所述低电压侧的+侧端子之间；第9开关，被插入在所述第3线圈侧的第2二次线圈的端子和所述低电压侧的+侧端子之间；以及第10开关，被插入在所述第4线圈侧的第2二次线圈的端子和所述低电压侧的+侧端子之间，所述第1中点和所述第2中点与所述低电压侧的-侧端子相连接，所述第7开关、所述第8开关、所述第9开关以及所述第10开关分别将二次线圈的所述第1端子、所述第2端子、所述第3端子以及所述第4端子与所述低电压侧的+侧端子连接。
2、 根据权利要求1所述的双向DC/DC转换器，进一步包括 第2控制电路，控制所述第7~第IO开关；以及第1整流电路，与所述第1一次侧线圏和所述第2—次侧线圏相连接， 在升压动作中，所述第2控制电路，控制所述第7开关和所述第8开关，以使所述第1线 圏侧的第1二次线圈的端子以及所述第2线圏侧的第1二次线圏的端子与所述 低电压侧的+侧端子之间的连接按照第1周期发生变化，进行推挽操作，以使 所述第1一次侧线圈上流过的电流的方向按照所述第l周期变为相反，并且， 控制所述第9开关和所述第IO开关，以使所述第3线圈侧的第2二次线圏的端 子以及所述第4线圈侧的第2 二次线圈的端子与所述低电压侧的+侧端子之间 的连接按照第2周期发生变化，进行推挽操作，以使所述第2—次侧线圈上流 过的电流的方向按照所述第2周期变为相反，从而使所述第2 —次侧线圈上流 过的电流的方向变为与所述第1一次线圈上流过的电流相同的方向，所述第1整流电路，对从所述第1整流电路输出的在所述第1一次侧线圈 和第2—次侧线圏上感应的电压的和值电压进行平滑化，并作为升压电压输出。
3、 根据权利要求2所述的双向DC/DC转换器，其中，所述第2控制电路，分别对所述第7开关和所述第8开关与所述第9开关 和所述第10开关的接通和断开的时间进行相位控制，把所述升压电压设为预先 设定的电压。
4、 根据权利要求2所述的双向DC/DC转换器，其中，所述第2控制电路，通过相位控制分别对所述第7开关和所述第8开关与 所述第9开关和所述第IO开关的接通和断开的时间进行相位控制，并且，对接通所述第7~第IO开关中的每一个的时间进行脉沖宽度控制，据此，把所述升压电压设为预先设定的电压。
5、 根据权利要求1所述的双向DC/DC转换器，进一步包括第1控制电路，控制所述第1~第6开关，使所述连接点以及所述第1 一次侧线圏的另一端和所述第2 —次侧线圈的另一端分别与所述高电压侧的+侧端子和-侧端子中的任意一个相连接；第2整流电路，与所述第1线圈和所述第2线圈相连接；以及第3整流电路，其输出与所述第2整流电路的输出并联连接，所述第3整流电路与所述第3线圈和所述第4线圈相连接，在降压动作中，所述第1控制电路控制所述第1~第6开关的接通和断开，使其按照第3周期发生变化，按照所述第3周期使所述第1一次侧线圈和第2 —次侧线圈上流过的电流的方向变为相反，所述第2整流电路对所述第1线圈和所述第2线圏上生成的电压进行整流，所述第3整流电路对所述第3线圈和所述第4线圏上生成的电压进行整流，对从所述第2整流电路以及所述第3整流电路输出的电压进行平滑化并输出。
6、 根据权利要求5所述的双向DC/DC转换器，其中，在降压动作中，所述第l控制电路，对应于电压被降低的输出电压，对接通和断开所述第1~第6开关中的每一个的时间进行相位控制，把所述输出电压设为预先设定的低电压。
7、 根据权利要求5所述的双向DC/DC转换器，其中，在降压动作中，所述第l控制电路，对应于电压被降低的输出电压，对接通所述第1~第6开关中的每一个的时间进行脉沖宽度控制，把所述输出电压设为预先设定的低电压。
全文摘要
一种双向DC/DC转换器，能够在较宽范围内控制升压电压，包括三个串联电路(3)，将第1-第6开关(Q3-Q8)分别两两串联地连接在高电压侧的+侧端子和-侧端子之间；两个变压器(1、2)，其一次线圈串联连接，该一次线圈的输入端子(T1LM、T1L、T2LM、T2L)与所述开关元件的连接点(K1-K3)相连接，所述变压器的二次线圈分别在中点(P1、P2)被分割，所述中点与低电压侧的-侧端子相连接；以及第7-第10开关(Q9-Q12)，将所述二次线圈的各个端子(T1AM、T1B、T2AM、T2B)与所述低电压侧的+侧端子相连接。
文档编号H02M3/28GK101689808SQ20088002169
公开日2010年3月31日 申请日期2008年6月25日 优先权日2007年6月28日
发明者佐藤久夫, 多田信裕 申请人:新电元工业株式会社