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JP5355284B2 - DC-DC converter circuit - Google Patents

DC-DC converter circuit Download PDF

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JP5355284B2
JP5355284B2 JP2009178196A JP2009178196A JP5355284B2 JP 5355284 B2 JP5355284 B2 JP 5355284B2 JP 2009178196 A JP2009178196 A JP 2009178196A JP 2009178196 A JP2009178196 A JP 2009178196A JP 5355284 B2 JP5355284 B2 JP 5355284B2
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    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582Buck-boost converters

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC-DC converter circuit by which a conduction loss of a switching element can be further reduced compared with that in conventional circuits, thereby improving power conversion efficiency. <P>SOLUTION: The DC-DC converter circuit 10 includes a first switching element SW1 which includes a first semiconductor switch S1 and a first diode D1, a second switching element SW2 which includes a second semiconductor switch S2 and a second diode D2, an inductor L which is connected between the anodes of the first and second diodes D1, D2, and a third switching element SW3 and a fourth switching element SW4 which are provided to face the opposite directions on the cathode sides of the first and second diodes D1, D2. A first voltage source E1 is connected between the cathode side of the first diode D1 and the anode side of the second diode D2, and a second voltage source E2 is connected between the anode side of the first diode D1 and the cathode side of the second diode D2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、DC−DCコンバータ回路に関するものであり、特に、双方向昇降圧形DC−DCコンバータ回路における導通損低減に関するものである。   The present invention relates to a DC-DC converter circuit, and more particularly to reduction of conduction loss in a bidirectional buck-boost DC-DC converter circuit.

DC−DCコンバータ回路は、例えば、第1及び第2直流電圧源(以下、単に第1及び第2電圧源という)の間に接続され、第1及び第2電圧源の出力電圧に基づき、第1電圧源から第2電圧源に電力を供給したり、或いは、第2電圧源から第1電圧源に電力を供給したりすることが可能な双方向形のスイッチング回路として用いられる。   The DC-DC converter circuit is connected between, for example, a first DC voltage source and a second DC voltage source (hereinafter simply referred to as a first voltage source and a second voltage source), and based on output voltages of the first voltage source and the second voltage source, It is used as a bidirectional switching circuit capable of supplying power from one voltage source to the second voltage source or supplying power from the second voltage source to the first voltage source.

例えば、DC−DCコンバータ回路は、作業車両などの電動車両に用いられることがある。電動車両は、一般的に、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置からの直流電力をインバータ回路等の電力変換回路にて交流電力に変換して得られた交流電力でモータ等の車両駆動電動機を作動させるようになっている。そして、DC−DCコンバータ回路は、第1電圧源として作用する蓄電装置と、インバータ回路等の電力変換回路が接続された第2電圧源との間に設けられ、力行モード時には蓄電装置から電力変換回路に電力を供給する一方、回生モード時には電力変換回路から蓄電装置に電力を供給することが可能な構成とされている。   For example, the DC-DC converter circuit may be used for an electric vehicle such as a work vehicle. In general, an electric vehicle operates a vehicle driving motor such as a motor with AC power obtained by converting DC power from a power storage device such as a battery or a capacitor into AC power using a power conversion circuit such as an inverter circuit. It is like that. The DC-DC converter circuit is provided between the power storage device acting as the first voltage source and the second voltage source to which a power conversion circuit such as an inverter circuit is connected, and converts power from the power storage device in the powering mode. While power is supplied to the circuit, power can be supplied from the power conversion circuit to the power storage device in the regeneration mode.

従来のDC−DCコンバータ回路として、例えば、下記特許文献1に記載のチョッパ回路(特許文献1の図4参照)がある。   As a conventional DC-DC converter circuit, for example, there is a chopper circuit described in Patent Document 1 (see FIG. 4 of Patent Document 1).

図9は、従来のDC−DCコンバータ回路の一例を示す回路図である。図9に示すDC−DCコンバータ回路は、第1から第4スイッチング素子121〜124と、インダクタ125とを備えている。   FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a conventional DC-DC converter circuit. The DC-DC converter circuit shown in FIG. 9 includes first to fourth switching elements 121 to 124 and an inductor 125.

第1から第4スイッチング素子121〜124は、それぞれ、一方向にのみ電流を流すことができる第1から第4半導体スイッチ121a〜124aと、第1から第4半導体スイッチ121a〜124aに対して電流を流すことができる方向を逆にしてそれぞれ並列接続された第1から第4ダイオード121b〜124bとからなっている。   The first to fourth switching elements 121 to 124 have currents for the first to fourth semiconductor switches 121a to 124a and the first to fourth semiconductor switches 121a to 124a, respectively, capable of flowing current in only one direction. The first to fourth diodes 121b to 124b are connected in parallel with the direction in which the current can be reversed.

インダクタ125は、一端が第1スイッチング素子121に含まれる第1ダイオード121bのアノード側及び第2スイッチング素子122に含まれる第2ダイオード122bのカソード側の双方に接続され、かつ、他端が第3スイッチング素子123に含まれる第3ダイオード123bのアノード側及び第4スイッチング素子124に含まれる第2ダイオード124bのカソード側の双方に接続されている。   The inductor 125 has one end connected to both the anode side of the first diode 121b included in the first switching element 121 and the cathode side of the second diode 122b included in the second switching element 122, and the other end connected to the third side. The third diode 123b included in the switching element 123 is connected to both the anode side and the cathode side of the second diode 124b included in the fourth switching element 124.

そして、図9に示すDC−DCコンバータ回路は、第1スイッチング素子121に含まれる第1ダイオード121bのカソード側と第2スイッチング素子122に含まれる第2ダイオード122bのアノード側との間に第1電圧源110が接続され、第3スイッチング素子123に含まれる第3ダイオード123bのカソード側と第4スイッチング素子124に含まれる第4ダイオード124bのアノード側との間に第2電圧源120が接続されるようになっている。   The DC-DC converter circuit shown in FIG. 9 includes the first between the cathode side of the first diode 121b included in the first switching element 121 and the anode side of the second diode 122b included in the second switching element 122. The voltage source 110 is connected, and the second voltage source 120 is connected between the cathode side of the third diode 123b included in the third switching element 123 and the anode side of the fourth diode 124b included in the fourth switching element 124. It has become so.

このような従来のDC−DCコンバータ回路において、各スイッチング素子121〜124のオン状態及びオフ状態を示す動作モードとして、力行モードで動作する次の第1モードから第3モードと、回生モードで動作する次の第4モードから第6モードとを例示できる。   In such a conventional DC-DC converter circuit, the operation modes indicating the on state and the off state of the switching elements 121 to 124 are operated in the regenerative mode from the first mode to the third mode operating in the powering mode. The following fourth mode to sixth mode can be exemplified.

図10は、図9に示すDC−DCコンバータ回路において力行モードで動作している状態を示す図である。図10(a)は、第1モードを示しており、図10(b)は、第2モードを示しており、図10(c)は、第3モードを示している。   FIG. 10 is a diagram illustrating a state where the DC-DC converter circuit illustrated in FIG. 9 is operating in the powering mode. FIG. 10A shows the first mode, FIG. 10B shows the second mode, and FIG. 10C shows the third mode.

例えば、力行モードにおいては、図10(a)に示すように、第1モードは、第1電圧源110から第1スイッチング素子121、インダクタ125及び第4スイッチング素子124を経て第1電圧源110に戻る電流経路R1aを形成するモードとされている。図10(b)に示すように、第2モードは、第1電圧源110から第1スイッチング素子121、インダクタ125、第3スイッチング素子123及び第2電圧源120を経て第1電圧源110に戻る電流経路R2aを形成するモードとされている。図10(c)に示すように、第3モードは、第2電圧源120から第2スイッチング素子122、インダクタ125及び第3スイッチング素子123を経て第2電圧源120に戻る電流経路R3aを形成するモードとされている。   For example, in the power running mode, as shown in FIG. 10A, the first mode is changed from the first voltage source 110 to the first voltage source 110 through the first switching element 121, the inductor 125, and the fourth switching element 124. In this mode, the return current path R1a is formed. As shown in FIG. 10B, the second mode returns from the first voltage source 110 to the first voltage source 110 via the first switching element 121, the inductor 125, the third switching element 123, and the second voltage source 120. In this mode, the current path R2a is formed. As shown in FIG. 10C, in the third mode, a current path R3a returning from the second voltage source 120 to the second voltage source 120 via the second switching element 122, the inductor 125, and the third switching element 123 is formed. It is a mode.

そして、力行モードを実行するときは、第1電圧源110の出力電圧V1と第2電圧源120の出力電圧V2との大小関係に応じて、第1モードと第2モードと第3モードとのうち少なくとも二つのモードを短い周期(例えば10kHz〜100kHz程度のうち何れかの周期)で切り換える各種切り換え動作が実行される。   When the power running mode is executed, the first mode, the second mode, and the third mode are selected according to the magnitude relationship between the output voltage V1 of the first voltage source 110 and the output voltage V2 of the second voltage source 120. Various switching operations for switching at least two of the modes at a short cycle (for example, any cycle of about 10 kHz to 100 kHz) are performed.

また、図11は、図9に示すDC−DCコンバータ回路において回生モードで動作している状態を示す図である。図11(a)は、第4モードを示しており、図11(b)は、第5モードを示しており、図11(c)は、第6モードを示している。   FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the DC-DC converter circuit illustrated in FIG. 9 is operating in the regeneration mode. FIG. 11A shows the fourth mode, FIG. 11B shows the fifth mode, and FIG. 11C shows the sixth mode.

例えば、回生モードにおいては、図11(a)に示すように、第4モードは、第1電圧源110から第4スイッチング素子124、インダクタ125及び第1スイッチング素子121を経て第1電圧源110に戻る電流経路R4aを形成するモードとされている。図11(b)に示すように、第5モードは、第1電圧源110から第2電圧源120、第3スイッチング素子123、インダクタ125及び第1スイッチング素子121を経て第1電圧源110に戻る電流経路R5aを形成するモードとされている。図11(c)に示すように、第6モードは、第2電圧源120から第3スイッチング素子123、インダクタ125及び第2スイッチング素子122を経て第2電圧源120に戻る電流経路R6aを形成するモードとされている。   For example, in the regeneration mode, as shown in FIG. 11A, in the fourth mode, the first voltage source 110 passes through the fourth switching element 124, the inductor 125, and the first switching element 121 from the first voltage source 110 to the first voltage source 110. In this mode, the return current path R4a is formed. As shown in FIG. 11B, the fifth mode returns from the first voltage source 110 to the first voltage source 110 via the second voltage source 120, the third switching element 123, the inductor 125, and the first switching element 121. In this mode, the current path R5a is formed. As shown in FIG. 11C, in the sixth mode, a current path R6a that returns from the second voltage source 120 to the second voltage source 120 through the third switching element 123, the inductor 125, and the second switching element 122 is formed. It is a mode.

そして、回生モードを実行するときは、第1電圧源110の出力電圧V1と第2電圧源120の出力電圧V2との大小関係に応じて、第4モードと第5モードと第6モードとのうち少なくとも二つのモードを短い周期(例えば10kHz〜100kHz程度のうち何れかの周期)で切り換える各種切り換え動作モードが実行される。   When the regeneration mode is executed, the fourth mode, the fifth mode, and the sixth mode are selected according to the magnitude relationship between the output voltage V1 of the first voltage source 110 and the output voltage V2 of the second voltage source 120. Various switching operation modes for switching at least two modes at a short cycle (for example, any cycle of about 10 kHz to 100 kHz) are executed.

特開2000−295715号公報JP 2000-295715 A

ところで、DC−DCコンバータ回路においては、各種切り換え動作モードにおいて電流が通過するスイッチング素子の数が多くなれば、それだけ導通損が大きくなり、それに伴って電力変換効率が低下する。   By the way, in the DC-DC converter circuit, when the number of switching elements through which current passes in various switching operation modes increases, the conduction loss increases accordingly, and the power conversion efficiency decreases accordingly.

図9に示す従来のDC−DCコンバータ回路では、スイッチング素子として、例えば、第1モード(図10(a)参照)及び第4モード(図11(a)参照)で第1スイッチング素子121及び第4スイッチング素子124に、第2モード(図10(b)参照)及び第5モード(図11(b)参照)で第1スイッチング素子121及び第3スイッチング素子123に、また、第3モード(図10(c)参照)及び第6モード(図11(c)参照)で第2スイッチング素子122及び第3スイッチング素子123にそれぞれ電流が通過することになる。つまり、第1モードから第6モードの何れのモードにおいても(力行モード及び回生モードの何れにおいても)、少なくとも二つのスイッチング素子に対して電流が通過するため、それだけ導通損が大きくなり、それに伴って電力変換効率が低下する。   In the conventional DC-DC converter circuit shown in FIG. 9, as the switching element, for example, the first switching element 121 and the first mode in the first mode (see FIG. 10A) and the fourth mode (see FIG. 11A). The four switching elements 124 are switched to the first switching element 121 and the third switching element 123 in the second mode (see FIG. 10B) and the fifth mode (see FIG. 11B). 10 (c)) and the sixth mode (see FIG. 11 (c)), the current passes through the second switching element 122 and the third switching element 123, respectively. That is, in any mode from the first mode to the sixth mode (both in the power running mode and the regenerative mode), since current passes through at least two switching elements, the conduction loss increases accordingly, and accordingly Power conversion efficiency decreases.

そこで、本発明は、従来よりもスイッチング素子の導通損を低減でき、これにより電力変換効率を向上させることができるDC−DCコンバータ回路を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a DC-DC converter circuit that can reduce the conduction loss of a switching element as compared with the conventional one and thereby improve the power conversion efficiency.

本発明は、前記課題を解決するために、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第1半導体スイッチ、及び、前記第1半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第1半導体スイッチに並列接続された第1ダイオードを含む第1スイッチング素子と、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第2半導体スイッチ、及び、前記第2半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第2半導体スイッチに並列接続された第2ダイオードを含む第2スイッチング素子と、一端が前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのアノード側に接続され、かつ、他端が前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのアノード側に接続されたインダクタと、前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側から前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側への一方向に電流を流すことができるように設けられた第3スイッチング素子と、前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側から前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側への一方向に電流を流すことができるように設けられた第4スイッチング素子とを備え、前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側と前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのアノード側との間に、前記第1スイッチング素子側が陽極になるように第1電圧源が接続され、前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのアノード側と前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側との間に、前記第2スイッチング素子側が陽極になるように第2電圧源が接続されることを特徴とするDC−DCコンバータ回路を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a first semiconductor switch that can control current on and off in one direction, and a direction opposite to a direction in which the first semiconductor switch can control current on and off. A first switching element including a first diode connected in parallel to the first semiconductor switch so as to allow current to flow; a second semiconductor switch capable of controlling on / off of current in one direction; and the second semiconductor switch The first switching element includes a second switching element including a second diode connected in parallel to the second semiconductor switch so that the current can flow in a direction opposite to a direction in which the current can be turned on and off, and one end of the second switching element. The input connected to the anode side of the first diode and the other end connected to the anode side of the second diode included in the second switching element. And a current flowing from the cathode side of the first diode included in the first switching element to the cathode side of the second diode included in the second switching element. A current can flow in one direction from the cathode side of the third switching element and the second diode included in the second switching element to the cathode side of the first diode included in the first switching element. A first switching element provided between the cathode side of the first diode included in the first switching element and the anode side of the second diode included in the second switching element. The first voltage source is connected so that the switching element side becomes an anode, and is included in the first switching element. A second voltage source is connected between the anode side of the first diode and the cathode side of the second diode included in the second switching element so that the second switching element side becomes an anode. A DC-DC converter circuit is provided.

本発明に係るDC−DCコンバータ回路によれば、前記第1電圧源と前記第2電圧源との間で双方向に出力電圧の昇降圧を行うことができる。また、前記第1電圧源と前記第2電圧源との間で双方向に電力を供給することができる。さらに、少なくとも一つのスイッチング素子(従来に比べて半分のスイッチング素子)に対して電流を通過させることができ、それだけ導通損を低減でき、これにより電力変換効率を向上させることができる。なお、この作用効果については、以下の実施の形態で詳しく説明する。   According to the DC-DC converter circuit of the present invention, the output voltage can be stepped up and down in both directions between the first voltage source and the second voltage source. In addition, power can be supplied bidirectionally between the first voltage source and the second voltage source. Furthermore, current can be passed through at least one switching element (half of the conventional switching elements), and the conduction loss can be reduced accordingly, thereby improving the power conversion efficiency. This effect will be described in detail in the following embodiment.

ところで、インバータ回路等の電力変換回路に利用されているモジュールとして、二つの逆導通形の半導体素子を直列接続して一体的に形成したモジュール(いわゆる2in1モジュール)が市販されている。本発明に係るDC−DCコンバータ回路おいて、電力容量等の設計仕様によっては、この2in1モジュールを用いることが好ましい場合がある。   By the way, as a module used in a power conversion circuit such as an inverter circuit, a module (so-called 2-in-1 module) in which two reverse conducting semiconductor elements are connected in series and formed integrally is commercially available. In the DC-DC converter circuit according to the present invention, it may be preferable to use this 2-in-1 module depending on design specifications such as power capacity.

かかる観点から、本発明に係るDC−DCコンバータ回路において、2in1モジュールを適用できる回路を構成することが可能な態様として、次の(a)及び(b)の態様を例示できる。すなわち、
(a)の態様として、前記第3スイッチング素子は、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第3半導体スイッチと、第3ダイオードと、第5ダイオードとを含んでおり、前記第4スイッチング素子は、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第4半導体スイッチと、第4ダイオードと、第6ダイオードとを含んでおり、前記第3ダイオードは、前記第3半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第3半導体スイッチに並列接続されており、前記第4ダイオードは、前記第4半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第4半導体スイッチに並列接続されており、前記第5ダイオードは、前記第3半導体スイッチに並列接続された前記第3ダイオードのカソード側と前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側との間に、前記第3ダイオードと逆方向に電流を流すことができるように接続されており、前記第6ダイオードは、前記第4半導体スイッチに並列接続された前記第4ダイオードのカソード側と前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側との間に、前記第4ダイオードと逆方向に電流を流すことができるように接続されており、前記第3半導体スイッチに並列接続された前記第3ダイオードのアノード側が、前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側に接続されており、前記第4半導体スイッチに並列接続された前記第4ダイオードのアノード側が、前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側に接続されている態様を例示できる。
From this point of view, the following modes (a) and (b) can be exemplified as modes capable of configuring a circuit to which the 2-in-1 module can be applied in the DC-DC converter circuit according to the present invention. That is,
As an aspect of (a), the third switching element includes a third semiconductor switch capable of ON / OFF control of current in one direction, a third diode, and a fifth diode, and the fourth switching element Includes a fourth semiconductor switch capable of controlling on / off of current in one direction, a fourth diode, and a sixth diode, and the third diode is configured to turn on / off current by the third semiconductor switch. The fourth diode is connected in parallel to the third semiconductor switch so that a current can flow in a direction opposite to the controllable direction, and the fourth diode is opposite to the direction in which the fourth semiconductor switch can control the current on / off. The third diode is connected in parallel to the fourth semiconductor switch so as to allow current to flow in the direction, and the fifth diode is connected in parallel to the third semiconductor switch. The cathode side and the cathode side of the first diode included in the first switching element are connected so as to allow a current to flow in a direction opposite to the third diode, and the sixth diode is A current flows in a direction opposite to the fourth diode between a cathode side of the fourth diode connected in parallel to the fourth semiconductor switch and a cathode side of the second diode included in the second switching element. The anode side of the third diode connected in parallel to the third semiconductor switch is connected to the cathode side of the second diode included in the second switching element, and An anode side of the fourth diode connected in parallel to four semiconductor switches is included in the first switching element. It can be exemplified embodiments which is connected to the cathode side of the diode.

(b)の態様として、前記第3スイッチング素子は、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第3半導体スイッチと、第3ダイオードとを含んでおり、前記第4スイッチング素子は、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第4半導体スイッチと、第4ダイオードとを含んでおり、前記第3ダイオードは、前記第4半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第4半導体スイッチに並列接続されており、前記第4ダイオードは、前記第3半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第3半導体スイッチに並列接続されており、前記第4半導体スイッチに並列接続された前記第3ダイオードのアノード側が、前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側に接続されており、前記第3半導体スイッチに並列接続された前記第4ダイオードのアノード側が、前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側に接続されており、前記第3ダイオード及び前記第4ダイオードのカソード側同士が接続されている態様を例示できる。   As an aspect of (b), the third switching element includes a third semiconductor switch capable of ON / OFF control of current in one direction and a third diode, and the fourth switching element is in one direction. A fourth semiconductor switch capable of controlling on / off of current, and a fourth diode, wherein the third diode has a current in a direction opposite to a direction in which the fourth semiconductor switch can control on / off of current; The fourth diode is connected in parallel to the fourth semiconductor switch, and the fourth diode allows the current to flow in a direction opposite to the direction in which the third semiconductor switch can control on / off of the current. The first switching element is connected in parallel to the semiconductor switch, and the anode side of the third diode connected in parallel to the fourth semiconductor switch is included in the first switching element. An anode side of the fourth diode connected in parallel to the third semiconductor switch is connected to a cathode side of the second diode included in the second switching element; A mode in which the cathode sides of the third diode and the fourth diode are connected to each other can be exemplified.

なお、前記半導体スイッチとしては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)及びGTO(Gate Turn-Off thyristor)等の半導体スイッチを例示できる。前記逆導通形の半導体素子としては、IGBT、GTO等の半導体スイッチに対して電流を流すことができる方向を逆にしてダイオードを並列接続した半導体素子、MOSFET等のように半導体の構造的に寄生ダイオード(または、ボディダイオード)が存在する半導体素子を例示でき、例えば、逆導通形のIGBT素子、逆導通形のMOSFET素子、逆導通形のGTO素子を挙げることができる。   Examples of the semiconductor switch include semiconductor switches such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), and GTO (Gate Turn-Off thyristor). As the reverse conducting semiconductor element, a semiconductor element such as a semiconductor element or a MOSFET in which diodes are connected in parallel with the direction in which a current can flow can be reversed with respect to a semiconductor switch such as IGBT, GTO, etc. A semiconductor element in which a diode (or body diode) is present can be exemplified, and examples thereof include a reverse conduction type IGBT element, a reverse conduction type MOSFET element, and a reverse conduction type GTO element.

また、過電流による前記第1から第4までのスイッチング素子の破壊を防止する観点からは、本発明に係るDC−DCコンバータ回路において、次の(c)から(f)までの態様にすることが好ましい。すなわち、
(c)の態様として、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との双方が同時にオン状態とならないように制御する手段を備える態様を例示できる。
Further, from the viewpoint of preventing the first to fourth switching elements from being destroyed due to overcurrent, the following aspects (c) to (f) are adopted in the DC-DC converter circuit according to the present invention. Is preferred. That is,
As an aspect of (c), an aspect provided with a means for controlling so that both the first switching element and the second switching element are not simultaneously turned on can be exemplified.

(d)の態様として、前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との双方が同時にオン状態とならないように制御する手段を備える態様を例示できる。   As an aspect of (d), an aspect provided with the means to control so that both a said 1st switching element and a said 4th switching element may not turn on simultaneously can be illustrated.

(e)の態様として、前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子との双方が同時にオン状態とならないように制御する手段を備える態様を例示できる。   As an aspect of (e), an aspect provided with the means to control so that both a said 2nd switching element and a said 3rd switching element may not turn on simultaneously can be illustrated.

(f)の態様として、前記(c)から前記(e)までの態様のうち少なくとも二つを組み合わせた態様を例示できる。   As an aspect of (f), the aspect which combined at least 2 among the aspects from said (c) to said (e) can be illustrated.

以上説明したように、本発明によると、従来よりもスイッチング素子の導通損を低減でき、これにより電力変換効率を向上させることができるDC−DCコンバータ回路を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a DC-DC converter circuit capable of reducing the conduction loss of the switching element as compared with the conventional one and thereby improving the power conversion efficiency.

本発明の実施の形態に係るDC−DCコンバータ回路を示す回路図である。It is a circuit diagram showing a DC-DC converter circuit concerning an embodiment of the invention. 図1に示すDC−DCコンバータにおいて力行モードで動作している状態を示す図であって、図(a)は、第1モードを示す図であり、図(b)は、第2モードを示す図であり、図(c)は、第3モードを示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the DC-DC converter illustrated in FIG. 1 is operating in a powering mode, in which FIG. (A) illustrates a first mode, and (b) illustrates a second mode. FIG. 8C is a diagram illustrating the third mode. 図1に示すDC−DCコンバータにおいて回生モードで動作している状態を示す図であって、図(a)は、第4モードを示す図であり、図(b)は、第5モードを示す図であり、図(c)は、第6モードを示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the DC-DC converter illustrated in FIG. 1 is operating in a regenerative mode, in which FIG. (A) illustrates a fourth mode, and (b) illustrates a fifth mode. FIG. 8C is a diagram showing the sixth mode. 第1から第4スイッチング素子に用いることができる半導体スイッチの例を示す図であって、図(a)は、第1及び第2スイッチング素子として逆導通形のIGBT素子を用いたい例を示す図であり、図(b)は、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子との接続構成を逆阻止形のIGBTのみで構成した例を示す図であり、図(c)は、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子との接続構成を逆導通形のIGBTとダイオードとで構成した例を示す図であり、図(d)は、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子との接続構成を逆導通形のIGBTで構成した例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a semiconductor switch that can be used for the first to fourth switching elements, and FIG. 5A is a diagram showing an example in which reverse conduction type IGBT elements are used as the first and second switching elements. FIG. 5B is a diagram showing an example in which the connection configuration of the third switching element and the fourth switching element is configured only by the reverse blocking IGBT, and FIG. It is a figure which shows the example which comprised the connection structure with a 4th switching element by reverse conduction type IGBT and a diode, and FIG.4 (d) shows the connection structure between a 3rd switching element and a 4th switching element. It is a figure which shows the example comprised by no IGBT. 第1から第4スイッチング素子に用いることができる2in1モジュールの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the 2 in 1 module which can be used for the 1st to 4th switching element. 2in1モジュールを適用できる回路を構成することが可能な第1実施例の回路図である。It is a circuit diagram of the 1st example which can constitute a circuit which can apply 2in1 module. 2in1モジュールを適用できる回路を構成することが可能な第2実施例の回路図である。It is a circuit diagram of 2nd Example which can comprise the circuit which can apply 2in1 module. 第1から第4スイッチング素子に対するスイッチング動作の第1から第3制御例により禁止する第7から第9電流経路を示す図であって、図(a)は、第7電流経路を示す図であり、図(b)は、第8電流経路を示す図であり、図(c)は、第9電流経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing seventh to ninth current paths that are prohibited by the first to third control examples of the switching operation for the first to fourth switching elements, and FIG. (B) is a figure which shows an 8th electric current path | route, FIG. (C) is a figure which shows a 9th electric current path | route. 従来のDC−DCコンバータ回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the conventional DC-DC converter circuit. 図9に示すDC−DCコンバータ回路において力行モードで動作している状態を示す図であって、図(a)は、第1モードを示す図であり、図(b)は、第2モードを示す図であり、図(c)は、第3モードを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the DC-DC converter circuit illustrated in FIG. 9 is operating in a powering mode, in which FIG. 9A illustrates a first mode, and FIG. 9B illustrates a second mode. FIG. 10C is a diagram illustrating the third mode. 図9に示すDC−DCコンバータ回路において回生モードで動作している状態を示す図であって、図(a)は、第4モードを示す図であり、図(b)は、第5モードを示す図であり、図(c)は、第6モードを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the DC-DC converter circuit illustrated in FIG. 9 is operating in a regeneration mode, in which FIG. (A) illustrates a fourth mode, and (b) illustrates a fifth mode. FIG. 10C is a diagram illustrating the sixth mode.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are examples embodying the present invention, and are not of a nature that limits the technical scope of the present invention.

図1は、本発明の実施の形態に係るDC−DCコンバータ回路10を示す回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a DC-DC converter circuit 10 according to an embodiment of the present invention.

図1に示すDC−DCコンバータ回路10は、第1スイッチング素子SW1と、第2スイッチング素子SW2と、インダクタLと、第3スイッチング素子SW3と、第4スイッチング素子SW4とを備えている。   The DC-DC converter circuit 10 shown in FIG. 1 includes a first switching element SW1, a second switching element SW2, an inductor L, a third switching element SW3, and a fourth switching element SW4.

第1スイッチング素子SW1は、第1半導体スイッチS1と第1ダイオードD1とからなっている。第1半導体スイッチS1は、一方向にのみ電流をオン,オフ制御可能な半導体デバイスとされている。第1ダイオードD1は、第1半導体スイッチS1が電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように第1半導体スイッチS1に並列接続されている。   The first switching element SW1 includes a first semiconductor switch S1 and a first diode D1. The first semiconductor switch S1 is a semiconductor device capable of controlling current on / off only in one direction. The first diode D1 is connected in parallel to the first semiconductor switch S1 so that the current can flow in a direction opposite to the direction in which the first semiconductor switch S1 can control on and off of the current.

第2スイッチング素子SW2は、第2半導体スイッチS2と第2ダイオードD2とからなっている。第2半導体スイッチS2は、一方向にのみ電流をオン,オフ制御可能な半導体デバイスとされている。第2ダイオードD2は、第2半導体スイッチS2が電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように第2半導体スイッチS2に並列接続されている。   The second switching element SW2 includes a second semiconductor switch S2 and a second diode D2. The second semiconductor switch S2 is a semiconductor device that can control current on / off only in one direction. The second diode D2 is connected in parallel to the second semiconductor switch S2 so that the current can flow in a direction opposite to the direction in which the second semiconductor switch S2 can control on and off of the current.

インダクタLは、一端が第1スイッチング素子SW1に含まれる第1ダイオードD1のアノード側(接続点A参照)に接続され、かつ、他端が第2スイッチング素子SW2に含まれる第2ダイオードD2のアノード側(接続点D参照)に接続されている。   The inductor L has one end connected to the anode side (see connection point A) of the first diode D1 included in the first switching element SW1, and the other end connected to the anode of the second diode D2 included in the second switching element SW2. Side (see connection point D).

第3スイッチング素子SW3は、第1スイッチング素子SW1に含まれる第1ダイオードD1のカソード側から第2スイッチング素子SW2に含まれる第2ダイオードD2のカソード側への一方向にのみ電流を流すことができるように構成されている。   The third switching element SW3 can pass a current only in one direction from the cathode side of the first diode D1 included in the first switching element SW1 to the cathode side of the second diode D2 included in the second switching element SW2. It is configured as follows.

第4スイッチング素子SW4は、第2スイッチング素子SW2に含まれる第2ダイオードD2のカソード側から第1スイッチング素子SW1に含まれる第1ダイオードD1のカソード側への一方向にのみ電流を流すことができるように構成されている。   The fourth switching element SW4 can flow a current only in one direction from the cathode side of the second diode D2 included in the second switching element SW2 to the cathode side of the first diode D1 included in the first switching element SW1. It is configured as follows.

そして、DC−DCコンバータ回路10は、第1スイッチング素子SW1に含まれる第1ダイオードD1のカソード側(接続点B参照)と第2スイッチング素子SW2に含まれる第2ダイオードD2のアノード側(接続点D参照)との間に、第1スイッチング素子SW1側が陽極になるように第1電圧源E1が接続されるようになっている。   The DC-DC converter circuit 10 includes a cathode side (see connection point B) of the first diode D1 included in the first switching element SW1 and an anode side (connection point) of the second diode D2 included in the second switching element SW2. (See D), the first voltage source E1 is connected so that the first switching element SW1 side becomes an anode.

また、DC−DCコンバータ回路10は、第1スイッチング素子SW1に含まれる第1ダイオードD1のアノード側(接続点A参照)と第2スイッチング素子SW2に含まれる第2ダイオードD2のカソード側(接続点C参照)との間に、第2スイッチング素子SW2側が陽極になるように第2電圧源E2が接続されるようになっている。   The DC-DC converter circuit 10 includes an anode side (see connection point A) of the first diode D1 included in the first switching element SW1 and a cathode side (connection point) of the second diode D2 included in the second switching element SW2. (See C), the second voltage source E2 is connected so that the second switching element SW2 side becomes an anode.

なお、DC−DCコンバータ回路10が作業車両に適用される場合には、例えば、第1及び第2電圧源E1,E2は、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置とすることができる。また、第1及び第2電圧源E1,E2には、モータ等の車両駆動電動機を作動させるインバータ回路等の電力変換回路を接続することができる。   When the DC-DC converter circuit 10 is applied to a work vehicle, for example, the first and second voltage sources E1, E2 can be power storage devices such as a battery and a capacitor. The first and second voltage sources E1, E2 can be connected to a power conversion circuit such as an inverter circuit that operates a vehicle drive motor such as a motor.

本実施の形態に係るDC−DCコンバータ回路10は、さらに制御装置20を備えている。制御装置20は、CPU(Central Processing Unit)等の処理部21と、記憶部22とを備えている。記憶部22は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶メモリを含み、各種制御プログラムや必要な関数およびテーブルや、各種のデータを記憶するようになっている。   The DC-DC converter circuit 10 according to the present embodiment further includes a control device 20. The control device 20 includes a processing unit 21 such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit 22. The storage unit 22 includes a storage memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and stores various control programs, necessary functions and tables, and various data.

制御装置20は、DC−DCコンバータ回路10の第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4のスイッチング動作を制御するように構成されている。   The control device 20 is configured to control the switching operation of the first to fourth switching elements SW <b> 1 to SW <b> 4 of the DC-DC converter circuit 10.

本実施の形態に係るDC−DCコンバータ回路10において、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4のオン状態及びオフ状態を示す動作モードとして、力行モードで動作する次の第1モードから第3モードと、回生モードで動作する次の第4モードから第6モードとを例示できる。   In the DC-DC converter circuit 10 according to the present embodiment, as the operation modes indicating the ON state and the OFF state of the first to fourth switching elements SW1 to SW4, the following first mode to third mode operating in the powering mode And the following fourth mode to sixth mode operating in the regeneration mode.

図2は、図1に示すDC−DCコンバータ回路10において力行モードで動作している状態を示す図である。図2(a)は、第1モードを示しており、図2(b)は、第2モードを示しており、図2(c)は、第3モードを示している。   FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the DC-DC converter circuit 10 illustrated in FIG. 1 is operating in the powering mode. FIG. 2 (a) shows the first mode, FIG. 2 (b) shows the second mode, and FIG. 2 (c) shows the third mode.

また、図3は、図1に示すDC−DCコンバータ回路10において回生モードで動作している状態を示す図である。図3(a)は、第4モードを示しており、図3(b)は、第5モードを示しており、図3(c)は、第6モードを示している。   FIG. 3 is a diagram showing a state where the DC-DC converter circuit 10 shown in FIG. 1 is operating in the regeneration mode. 3A shows the fourth mode, FIG. 3B shows the fifth mode, and FIG. 3C shows the sixth mode.

力行モードにおいては、例えば、第1モードは、図2(a)に示すように、第1スイッチング素子SW1がオン状態となり、それ以外の第2、第3及び第4スイッチング素子SW2,SW3,SW4がオフ状態となって、第1電圧源E1から第1スイッチング素子SW1及びインダクタLを経て第1電圧源E1に戻る第1電流経路R1を形成するモードとすることができる。   In the power running mode, for example, in the first mode, as shown in FIG. 2A, the first switching element SW1 is turned on, and the other second, third and fourth switching elements SW2, SW3, SW4. Can be set to a mode in which the first current path R1 returns from the first voltage source E1 to the first voltage source E1 via the first switching element SW1 and the inductor L.

第2モードは、図2(b)に示すように、第3スイッチング素子SW3がオン状態となり、それ以外の第1、第2及び第4スイッチング素子SW1,SW2,SW4がオフ状態となって、第1電圧源E1から第3スイッチング素子SW3、第2電圧源E2及びインダクタLを経て第1電圧源E1に戻る第2電流経路R2を形成するモードとすることができる。   In the second mode, as shown in FIG. 2B, the third switching element SW3 is turned on, and the other first, second and fourth switching elements SW1, SW2, SW4 are turned off. A mode in which a second current path R2 returning from the first voltage source E1 to the first voltage source E1 via the third switching element SW3, the second voltage source E2, and the inductor L can be formed.

第3モードは、図2(c)に示すように、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4が全てオフ状態となって、第2電圧源E2からインダクタL及び第2スイッチング素子SW2を経て第2電圧源E2に戻る第3電流経路R3を形成するモードとすることができる。   In the third mode, as shown in FIG. 2C, the first to fourth switching elements SW1 to SW4 are all turned off, and the second voltage source E2 passes through the inductor L and the second switching element SW2. A mode in which the third current path R3 returning to the two voltage source E2 is formed can be set.

そして、力行モードを実行するときは、第1電圧源E1の出力電圧V1と第2電圧源E2の出力電圧V2との大小関係に応じて、第1モードと第2モードと第3モードとのうち少なくとも二つのモードを短い周期(例えば10kHz〜100kHz程度の何れかの周期)で切り換える各種切り換え動作を実行することができる。   When the power running mode is executed, the first mode, the second mode, and the third mode are selected according to the magnitude relationship between the output voltage V1 of the first voltage source E1 and the output voltage V2 of the second voltage source E2. Various switching operations for switching at least two modes at a short cycle (for example, any cycle of about 10 kHz to 100 kHz) can be executed.

具体的には、第1電圧源E1の出力電圧V1が第2電圧源E2の出力電圧V2よりも大きい場合には、例えば、第2モードと第3モードとを切り換える切り換え動作を実行することができ、第1電圧源E1の出力電圧V1が第2電圧源E2の出力電圧V2よりも小さい場合には、例えば、第1モードと第2モードとを切り換える切り換え動作を実行することができる。第1電圧源E1の出力電圧V1と第2電圧源E2の出力電圧V2とが等しい場合には、例えば、第1モードと第3モードとを切り換える切り換え動作を実行するか、或いは、第2モードのみを実行することができる。なお、第1電圧源E1の出力電圧V1と第2電圧源E2の出力電圧V2とがほぼ等しい場合(電圧V1と電圧V2との差の絶対値が所定範囲内にある場合)に、第1モードと第3モードとを切り換える切り換え動作を実行するか、或いは、第2モードのみを実行してもよい。   Specifically, when the output voltage V1 of the first voltage source E1 is larger than the output voltage V2 of the second voltage source E2, for example, a switching operation for switching between the second mode and the third mode may be executed. If the output voltage V1 of the first voltage source E1 is smaller than the output voltage V2 of the second voltage source E2, for example, a switching operation for switching between the first mode and the second mode can be executed. When the output voltage V1 of the first voltage source E1 and the output voltage V2 of the second voltage source E2 are equal, for example, a switching operation for switching between the first mode and the third mode is executed, or the second mode Can only run. When the output voltage V1 of the first voltage source E1 and the output voltage V2 of the second voltage source E2 are substantially equal (when the absolute value of the difference between the voltage V1 and the voltage V2 is within a predetermined range), A switching operation for switching between the mode and the third mode may be executed, or only the second mode may be executed.

また、回生モードにおいては、例えば、第4モードは、図3(a)に示すように、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4が全てオフ状態となって、第1電圧源E1からインダクタL及び第1スイッチング素子SW1を経て第1電圧源E1に戻る第4電流経路R4を形成するモードとすることができる。   In the regeneration mode, for example, in the fourth mode, as shown in FIG. 3A, all of the first to fourth switching elements SW1 to SW4 are turned off, and the first voltage source E1 to the inductor L In addition, a mode in which a fourth current path R4 returning to the first voltage source E1 through the first switching element SW1 is formed can be set.

第5モードは、図3(b)に示すように、第4スイッチング素子SW4がオン状態となり、それ以外の第1、第2及び第3スイッチング素子SW1,SW2,SW3がオフ状態となって、第2電圧源E2から第4スイッチング素子SW4、第1電圧源E1及びインダクタLを経て第2電圧源E2に戻る第5電流経路R5を形成するモードとすることができる。   In the fifth mode, as shown in FIG. 3B, the fourth switching element SW4 is turned on, and the other first, second and third switching elements SW1, SW2, SW3 are turned off. A mode in which a fifth current path R5 returning from the second voltage source E2 to the second voltage source E2 via the fourth switching element SW4, the first voltage source E1, and the inductor L can be formed.

第6モードは、図3(c)に示すように、第2スイッチング素子SW2がオン状態となり、それ以外の第1、第3及び第4スイッチング素子SW1,SW3,SW4がオフ状態となって、第2電圧源E2から第2スイッチング素子SW2及びインダクタLを経て第2電圧源E2に戻る第6電流経路R6を形成するモードとすることができる。   In the sixth mode, as shown in FIG. 3C, the second switching element SW2 is turned on, and the other first, third and fourth switching elements SW1, SW3, SW4 are turned off, A mode in which a sixth current path R6 is formed from the second voltage source E2 to the second voltage source E2 via the second switching element SW2 and the inductor L can be set.

そして、回生モードを実行するときは、第1電圧源E1の出力電圧V1と第2電圧源E2の出力電圧V2との大小関係に応じて、第4モードと第5モードと第6モードとのうち少なくとも二つのモードを短い周期(例えば10kHz〜100kHz程度の何れかの周期)で切り換える各種切り換え動作を実行することができる。   When the regeneration mode is executed, the fourth mode, the fifth mode, and the sixth mode are selected according to the magnitude relationship between the output voltage V1 of the first voltage source E1 and the output voltage V2 of the second voltage source E2. Various switching operations for switching at least two modes at a short cycle (for example, any cycle of about 10 kHz to 100 kHz) can be executed.

具体的には、第1電圧源E1の出力電圧V1が第2電圧源E2の出力電圧V2よりも大きい場合には、例えば、第5モードと第6モードとを切り換える切り換え動作を実行することができ、第1電圧源E1の出力電圧V1が第2電圧源E2の出力電圧V2よりも小さい場合には、例えば、第4モードと第5モードとを切り換える切り換え動作を実行することができる。第1電圧源E1の出力電圧V1と第2電圧源E2の出力電圧V2とが等しい場合には、例えば、第4モードと第6モードとを切り換える切り換え動作を実行するか、或いは、第5モードのみを実行することができる。なお、第1電圧源E1の出力電圧V1と第2電圧源E2の出力電圧V2とがほぼ等しい場合(電圧V1と電圧V2との差の絶対値が所定範囲内にある場合)に、第4モードと第6モードとを切り換える切り換え動作を実行するか、或いは、第5モードのみを実行してもよい。   Specifically, when the output voltage V1 of the first voltage source E1 is larger than the output voltage V2 of the second voltage source E2, for example, a switching operation for switching between the fifth mode and the sixth mode may be executed. If the output voltage V1 of the first voltage source E1 is smaller than the output voltage V2 of the second voltage source E2, for example, a switching operation for switching between the fourth mode and the fifth mode can be executed. When the output voltage V1 of the first voltage source E1 and the output voltage V2 of the second voltage source E2 are equal, for example, a switching operation for switching between the fourth mode and the sixth mode is executed, or the fifth mode Can only run. Note that when the output voltage V1 of the first voltage source E1 and the output voltage V2 of the second voltage source E2 are substantially equal (when the absolute value of the difference between the voltage V1 and the voltage V2 is within a predetermined range), A switching operation for switching between the mode and the sixth mode may be executed, or only the fifth mode may be executed.

なお、第1電圧源E1の出力電圧V1、第2電圧源E2の出力電圧V2は、図示を省略した電圧計にて測定することができる。   The output voltage V1 of the first voltage source E1 and the output voltage V2 of the second voltage source E2 can be measured with a voltmeter not shown.

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るDC−DCコンバータ10では、第1電圧源E1と第2電圧源E2との間で双方向に出力電圧V1,V2の昇降圧を行うことができる。また、第1電圧源E1と第2電圧源E2との間で双方向に電力を供給することができる。さらに、スイッチング素子として、例えば、第1モード(図2(a)参照)及び第4モード(図3(a)参照)で第1スイッチング素子SW1に、第2モード(図2(b)参照)で第3スイッチング素子SW3に、第5モード(図3(b)参照)で第4スイッチング素子SW4に、また、第3モード(図2(c)参照)及び第6モード(図3(c)参照)で第2スイッチング素子SW2にそれぞれ電流が通過するだけで済む。つまり、第1モードから第6モードの何れのモードにおいても(力行モード及び回生モードの何れにおいても)、少なくとも一つのスイッチング素子(従来に比べて半分のスイッチング素子)に対して電流を通過させることができ、それだけ導通損を低減でき、これにより電力変換効率を向上させることができる。   As described above, in the DC-DC converter 10 according to the embodiment of the present invention, the output voltages V1 and V2 are stepped up and down bidirectionally between the first voltage source E1 and the second voltage source E2. Can do. In addition, power can be supplied bidirectionally between the first voltage source E1 and the second voltage source E2. Furthermore, as a switching element, for example, in the first mode (see FIG. 2A) and the fourth mode (see FIG. 3A), the first switching element SW1 is switched to the second mode (see FIG. 2B). In the third switching element SW3, in the fifth mode (see FIG. 3B), in the fourth switching element SW4, in the third mode (see FIG. 2C) and in the sixth mode (FIG. 3C). In this case, the current only needs to pass through the second switching element SW2. That is, in any mode from the first mode to the sixth mode (in both the power running mode and the regenerative mode), the current is allowed to pass through at least one switching element (half the switching element compared to the conventional mode). Thus, the conduction loss can be reduced accordingly, and thereby the power conversion efficiency can be improved.

特に、各モードの切り換え周期が短い程、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4のスイッチングロスが大きくなるため、それだけ前記した作用効果を有効なものとすることができる。   In particular, the shorter the switching period of each mode, the greater the switching loss of the first to fourth switching elements SW1 to SW4, so that the above-described effects can be made more effective.

なお、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4に用いることができる半導体スイッチとして、例えば、IGBT、MOSFET、GTOを用いることができる。ここで、MOSFETは200V程度以下、IGBTは2kV程度以下のシステムで使用されることが多い。また、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4としてMOSFETを用いる場合には、逆並列接続されているダイオードに電流が流れている時に当該MOSFETをオンとする同期整流により当該MOSFETでの導通損失を低減することが可能である。   As semiconductor switches that can be used for the first to fourth switching elements SW1 to SW4, for example, IGBTs, MOSFETs, and GTOs can be used. Here, the MOSFET is often used in a system of about 200 V or less and the IGBT is about 2 kV or less. In addition, when a MOSFET is used as the first to fourth switching elements SW1 to SW4, conduction loss in the MOSFET is reduced by synchronous rectification that turns on the MOSFET when a current flows through a diode connected in reverse parallel. It is possible to reduce.

図4は、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4に用いることができる半導体スイッチの例を示す図である。図4(a)は、第1及び第2スイッチング素子SW1,SW2として逆導通形のIGBT素子を用いたい例(図中右側)を示している。図4(b)は、第3スイッチング素子SW3と第4スイッチング素子SW4との接続構成を逆阻止形のIGBTのみで構成した例(図中右側)を示している。図4(c)は、第3スイッチング素子SW3と第4スイッチング素子SW4との接続構成を逆導通形のIGBTとダイオードとで構成した例(図中右側)を示している。図4(d)は、第3スイッチング素子SW3と第4スイッチング素子SW4との接続構成を逆導通形のIGBTで構成した例(図中右側)を示している。なお、図4(c)及び図4(d)に示す接続例については、以下の第1実施例及び第2実施例で説明する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a semiconductor switch that can be used for the first to fourth switching elements SW1 to SW4. FIG. 4A shows an example (on the right side in the figure) in which reverse conducting IGBT elements are used as the first and second switching elements SW1 and SW2. FIG. 4B shows an example (right side in the figure) in which the connection configuration of the third switching element SW3 and the fourth switching element SW4 is configured only by the reverse blocking IGBT. FIG. 4C shows an example (right side in the figure) in which the connection configuration of the third switching element SW3 and the fourth switching element SW4 is configured by a reverse conducting IGBT and a diode. FIG. 4D shows an example (right side in the figure) in which the connection configuration of the third switching element SW3 and the fourth switching element SW4 is configured by a reverse conducting IGBT. The connection examples shown in FIG. 4C and FIG. 4D will be described in the following first and second embodiments.

図4に示す例では、半導体スイッチをIGBTとしているが、半導体スイッチをMOSFETとしてもよいし、GTOとしてもよい。   In the example shown in FIG. 4, the semiconductor switch is an IGBT, but the semiconductor switch may be a MOSFET or a GTO.

また、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4は、例えば、二つの逆導通形の半導体素子を直列接続して一体的に形成した2in1モジュールを用いることができる。   In addition, as the first to fourth switching elements SW1 to SW4, for example, a 2-in-1 module integrally formed by connecting two reverse conducting semiconductor elements in series can be used.

図5は、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4に用いることができる2in1モジュールの例を示す図である。図5に示す例では、2in1モジュールMを逆導通形のIGBT素子で構成している。但し、それに限定されるものではなく、例えば、2in1モジュールを逆導通形のMOSFET素子で構成してもよいし、逆導通形のGTO素子で構成してよい。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a 2-in-1 module that can be used for the first to fourth switching elements SW1 to SW4. In the example shown in FIG. 5, the 2 in 1 module M is configured by a reverse conducting IGBT element. However, the present invention is not limited to this. For example, the 2 in 1 module may be configured with a reverse conducting MOSFET element or a reverse conducting GTO element.

DC−DCコンバータ回路10において、2in1モジュールを適用できる回路を構成することが可能な実施例として、次の第1実施例及び第2実施例を例示できる。   In the DC-DC converter circuit 10, the following first and second embodiments can be illustrated as examples capable of configuring a circuit to which a 2 in 1 module can be applied.

[第1実施例]
図6は、2in1モジュールを適用できる回路を構成することが可能な第1実施例の回路図である。なお、図6に示す各接続点A〜Dは、図1に示す各接続点A〜Dに対応している。また、図6において、電圧源等は図示を省略してある。これらのことは、後述する図7の回路についても同様である。
[First embodiment]
FIG. 6 is a circuit diagram of a first embodiment capable of configuring a circuit to which a 2 in 1 module can be applied. In addition, each connection point AD shown in FIG. 6 respond | corresponds to each connection point AD shown in FIG. In FIG. 6, the voltage source and the like are not shown. The same applies to the circuit of FIG. 7 described later.

第1実施例では、図6に示すように、第3スイッチング素子SW3は、一方向にのみ電流をオン,オフ制御可能な第3半導体スイッチS3と、第3ダイオードD3と、第5ダイオードD5とで構成されている。   In the first embodiment, as shown in FIG. 6, the third switching element SW3 includes a third semiconductor switch S3 that can control current on / off only in one direction, a third diode D3, and a fifth diode D5. It consists of

第4スイッチング素子SW4は、一方向にのみ電流をオン,オフ制御可能な第4半導体スイッチS4と、第4ダイオードD4と、第6ダイオードD6とで構成されている。   The fourth switching element SW4 includes a fourth semiconductor switch S4 that can control current on / off only in one direction, a fourth diode D4, and a sixth diode D6.

第3ダイオードD3は、第3半導体スイッチS3が電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように第3半導体スイッチS3に並列接続されている。   The third diode D3 is connected in parallel to the third semiconductor switch S3 so that the current can flow in a direction opposite to the direction in which the third semiconductor switch S3 can control on and off of the current.

第4ダイオードD4は、第4半導体スイッチS4が電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように第4半導体スイッチS4に並列接続されている。   The fourth diode D4 is connected in parallel to the fourth semiconductor switch S4 so that the current can flow in a direction opposite to the direction in which the fourth semiconductor switch S4 can control on and off of the current.

第5ダイオードD5は、第3半導体スイッチS3に並列接続された第3ダイオードD3のカソード側と第1スイッチング素子SW1に含まれる第1ダイオードD1のカソード側(接続点B参照)との間に、第3ダイオードD3と逆方向に電流を流すことができるように接続されている。   The fifth diode D5 is between the cathode side of the third diode D3 connected in parallel to the third semiconductor switch S3 and the cathode side of the first diode D1 included in the first switching element SW1 (see connection point B). The third diode D3 is connected so that a current can flow in the opposite direction.

第6ダイオードD6は、第4半導体スイッチS4に並列接続された第4ダイオードD4のカソード側と第2スイッチング素子SW2に含まれる第2ダイオードD2のカソード側(接続点C参照)との間に、第4ダイオードD4と逆方向に電流を流すことができるように接続されている。   The sixth diode D6 is between the cathode side of the fourth diode D4 connected in parallel to the fourth semiconductor switch S4 and the cathode side of the second diode D2 included in the second switching element SW2 (see connection point C). The fourth diode D4 is connected so that a current can flow in the opposite direction.

そして、第3半導体スイッチS3に並列接続された第3ダイオードD3のアノード側が、第2スイッチング素子SW3に含まれる第2ダイオードD2のカソード側(接続点C参照)に接続されている。第4半導体スイッチS4に並列接続された第4ダイオードD4のアノード側が、第1スイッチング素子SW1に含まれる第1ダイオードD1のカソード側(接続点B参照)に接続されている。   The anode side of the third diode D3 connected in parallel to the third semiconductor switch S3 is connected to the cathode side (see connection point C) of the second diode D2 included in the second switching element SW3. The anode side of the fourth diode D4 connected in parallel to the fourth semiconductor switch S4 is connected to the cathode side (see connection point B) of the first diode D1 included in the first switching element SW1.

この第1実施例では、第4半導体スイッチS4と第4ダイオードD4とからなる半導体素子を上アームの第1逆導通形の半導体素子H1とし、第1半導体スイッチS1と第1ダイオードD1とからなる半導体素子(第1スイッチング素子SW1)を下アームの第2逆導通形の半導体素子H2とすることができる。   In the first embodiment, the semiconductor element composed of the fourth semiconductor switch S4 and the fourth diode D4 is the first reverse conducting semiconductor element H1 of the upper arm, and is composed of the first semiconductor switch S1 and the first diode D1. The semiconductor element (first switching element SW1) can be the second reverse conducting semiconductor element H2 of the lower arm.

これより、DC−DCコンバータ回路10において、第1逆導通形の半導体素子H1と第2逆導通形の半導体素子H2とを直列接続して一体的に形成した2in1モジュールM1を用いることができる。   As a result, in the DC-DC converter circuit 10, the 2-in-1 module M1 formed integrally by connecting the first reverse conducting semiconductor element H1 and the second reverse conducting semiconductor element H2 in series can be used.

また、第3半導体スイッチS3と第3ダイオードD3とからなる半導体素子を上アームの第3逆導通形の半導体素子H3とし、第2半導体スイッチS2と第2ダイオードD2とからなる半導体素子(第2スイッチング素子SW2)を下アームの第4逆導通形の半導体素子H4とすることができる。   The semiconductor element composed of the third semiconductor switch S3 and the third diode D3 is a third reverse conduction type semiconductor element H3 of the upper arm, and the semiconductor element (second semiconductor element composed of the second semiconductor switch S2 and the second diode D2). The switching element SW2) can be a lower arm fourth reverse conducting semiconductor element H4.

これにより、DC−DCコンバータ回路10において、第3逆導通形の半導体素子H3と第4逆導通形の半導体素子H4とを直列接続して一体的に形成した2in1モジュールM2を用いることができる。   Thereby, in the DC-DC converter circuit 10, the 2in1 module M2 formed integrally by connecting the third reverse conduction type semiconductor element H3 and the fourth reverse conduction type semiconductor element H4 in series can be used.

このように、2in1モジュールM1,M2を用いることができるので、使い勝手のよい回路構成を実現することが可能となる。   In this way, since the 2-in-1 modules M1 and M2 can be used, it is possible to realize an easy-to-use circuit configuration.

[第2実施例]
図7は、2in1モジュールを適用できる回路を構成することが可能な第2実施例の回路図である。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a circuit diagram of a second embodiment capable of constructing a circuit to which a 2 in 1 module can be applied.

第2実施例では、図7に示すように、第3スイッチング素子SW3は、一方向にのみ電流をオン,オフ制御可能な第3半導体スイッチS3と、第3ダイオードD3とで構成されている。   In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the third switching element SW3 includes a third semiconductor switch S3 capable of controlling on / off of current only in one direction, and a third diode D3.

第4スイッチング素子SW4は、一方向にのみ電流をオン,オフ制御可能な第4半導体スイッチS4と、第4ダイオードD4とで構成されている。   The fourth switching element SW4 includes a fourth semiconductor switch S4 capable of controlling the current on / off only in one direction, and a fourth diode D4.

第3ダイオードD3は、第4半導体スイッチS4が電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように第4半導体スイッチS4に並列接続されている。   The third diode D3 is connected in parallel to the fourth semiconductor switch S4 so that the current can flow in a direction opposite to the direction in which the fourth semiconductor switch S4 can control on and off of the current.

第4ダイオードD4は、第3半導体スイッチS3が電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように第3半導体スイッチS3に並列接続されている。   The fourth diode D4 is connected in parallel to the third semiconductor switch S3 so that the current can flow in a direction opposite to the direction in which the third semiconductor switch S3 can control on and off of the current.

そして、第4半導体スイッチS4に並列接続された第3ダイオードD3のアノード側が、第1スイッチング素子SW1に含まれる第1ダイオードD1のカソード側(接続点B参照)に接続されている。第3半導体スイッチS3に並列接続された第4ダイオードD4のアノード側が、第2スイッチング素子SW2に含まれる第2ダイオードD2のカソード側(接続点C参照)に接続されている。また、第3ダイオードD3及び第4ダイオードD4のカソード側同士が接続されている。   The anode side of the third diode D3 connected in parallel to the fourth semiconductor switch S4 is connected to the cathode side (see connection point B) of the first diode D1 included in the first switching element SW1. The anode side of the fourth diode D4 connected in parallel to the third semiconductor switch S3 is connected to the cathode side (see connection point C) of the second diode D2 included in the second switching element SW2. Further, the cathode sides of the third diode D3 and the fourth diode D4 are connected to each other.

この第2実施例では、第4半導体スイッチS4と第3ダイオードD3とからなる半導体素子を上アームの第1逆導通形の半導体素子H1とし、第1半導体スイッチS1と第1ダイオードD1とからなる半導体素子(第1スイッチング素子SW1)を下アームの第2逆導通形の半導体素子H2とすることができる。   In the second embodiment, the semiconductor element composed of the fourth semiconductor switch S4 and the third diode D3 is the first reverse conducting semiconductor element H1 of the upper arm, and is composed of the first semiconductor switch S1 and the first diode D1. The semiconductor element (first switching element SW1) can be the second reverse conducting semiconductor element H2 of the lower arm.

これにより、DC−DCコンバータ回路10において、第1逆導通形の半導体素子H1と第2逆導通形の半導体素子H2とを直列接続して一体的に形成した2in1モジュールM1を用いることができる。   Thereby, in the DC-DC converter circuit 10, the 2in1 module M1 formed integrally by connecting the first reverse conducting semiconductor element H1 and the second reverse conducting semiconductor element H2 in series can be used.

また、第3半導体スイッチS3と第4ダイオードD4とからなる半導体素子を上アームの第3逆導通形の半導体素子H3とし、第2半導体スイッチS2と第2ダイオードD2とからなる半導体素子(第2スイッチング素子SW2)を下アームの第4逆導通形の半導体素子H4とすることができる。   A semiconductor element composed of the third semiconductor switch S3 and the fourth diode D4 is a third reverse conduction type semiconductor element H3 in the upper arm, and a semiconductor element composed of the second semiconductor switch S2 and the second diode D2 (second semiconductor element). The switching element SW2) can be a lower arm fourth reverse conducting semiconductor element H4.

これにより、DC−DCコンバータ回路10において、第3逆導通形の半導体素子H3と第4逆導通形の半導体素子H4とを直列接続して一体的に形成した2in1モジュールM2を用いることができる。   Thereby, in the DC-DC converter circuit 10, the 2in1 module M2 formed integrally by connecting the third reverse conduction type semiconductor element H3 and the fourth reverse conduction type semiconductor element H4 in series can be used.

このように、2in1モジュールM1,M2を用いることができるので、使い勝手のよい回路構成を実現することが可能となる。   In this way, since the 2-in-1 modules M1 and M2 can be used, it is possible to realize an easy-to-use circuit configuration.

しかも、第1実施例に比べて、第5ダイオードD5及び第6ダイオードD6を設けなくてもよいので、それだけ簡素化した回路構成を実現することができる。   In addition, the fifth diode D5 and the sixth diode D6 do not need to be provided as compared with the first embodiment, so that a simplified circuit configuration can be realized.

次に、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4の制御装置20による制御例について説明する。   Next, an example of control by the control device 20 of the first to fourth switching elements SW1 to SW4 will be described.

本実施の形態では、過電流による第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4の破壊を防止する観点から、DC−DCコンバータ回路10は、制御装置20による次のスイッチング動作の制御例を行う保護機能を備えている。   In the present embodiment, from the viewpoint of preventing destruction of the first to fourth switching elements SW1 to SW4 due to overcurrent, the DC-DC converter circuit 10 performs a protection function for performing a control example of the next switching operation by the control device 20. It has.

図8は、第1から第4スイッチング素子SW1〜SW4に対するスイッチング動作の第1から第3制御例により禁止する第7から第9電流経路R7〜R9を示す図である。図8(a)は、第7電流経路R7を示しており、図8(b)は、第8電流経路R8を示しており、図8(c)は、第9電流経路R9を示している。   FIG. 8 is a diagram illustrating seventh to ninth current paths R7 to R9 that are prohibited by the first to third control examples of the switching operation for the first to fourth switching elements SW1 to SW4. 8A shows the seventh current path R7, FIG. 8B shows the eighth current path R8, and FIG. 8C shows the ninth current path R9. .

[第1制御例]
図8(a)に示すように、第1電圧源E1から第1スイッチング素子SW1、第2電圧源E2及び第2スイッチング素子SW2を経て第1電圧源E1に戻る第7電流経路(電圧源短絡経路)R7が形成されると、第1スイッチング素子SW1及び第2スイッチング素子SW2が過電流により破壊されることがある。
[First control example]
As shown in FIG. 8A, a seventh current path (voltage source short circuit) returns from the first voltage source E1 to the first voltage source E1 via the first switching element SW1, the second voltage source E2, and the second switching element SW2. When the path R7 is formed, the first switching element SW1 and the second switching element SW2 may be destroyed due to overcurrent.

このため、第1制御例では、制御装置20は、第1スイッチング素子SW1と第2スイッチング素子SW2との双方が同時にオン状態とならないように、第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2の制御電圧を制御する構成とされている。   Therefore, in the first control example, the control device 20 controls the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 so that both the first switching element SW1 and the second switching element SW2 are not turned on at the same time. The voltage is controlled.

こうすることで、第1電圧源E1から第1スイッチング素子SW1、第2電圧源E2及び第2スイッチング素子SW2を経て第1電圧源E1に戻る第7電流経路R7の形成を回避でき、過電流による第1スイッチング素子SW1及び第2スイッチング素子SW2の破壊を防止することができる。   By doing so, it is possible to avoid the formation of the seventh current path R7 from the first voltage source E1 to the first voltage source E1 through the first switching element SW1, the second voltage source E2, and the second switching element SW2, and the overcurrent. It is possible to prevent the first switching element SW1 and the second switching element SW2 from being broken.

[第2制御例]
また、図8(b)に示すように、第2電圧源E2から第4スイッチング素子SW4及び第1スイッチング素子SW1を経て第2電圧源E2に戻る第8電流経路(電圧源短絡経路)R8が形成されると、第1スイッチング素子SW1及び第4スイッチング素子SW4が過電流により破壊されることがある。
[Second control example]
As shown in FIG. 8B, an eighth current path (voltage source short-circuit path) R8 returns from the second voltage source E2 to the second voltage source E2 via the fourth switching element SW4 and the first switching element SW1. When formed, the first switching element SW1 and the fourth switching element SW4 may be destroyed by an overcurrent.

このため、第2制御例では、制御装置20は、前記の制御構成に代えて、或いは、加えて、第1スイッチング素子SW1と第4スイッチング素子SW4との双方が同時にオン状態とならないように、第1半導体スイッチS1及び第4半導体スイッチS4の制御電圧を制御する構成とされている。   For this reason, in the second control example, the control device 20 replaces or in addition to the control configuration described above, so that both the first switching element SW1 and the fourth switching element SW4 are not turned on at the same time. The control voltage of the first semiconductor switch S1 and the fourth semiconductor switch S4 is controlled.

こうすることで、第2電圧源E2から第4スイッチング素子SW4及び第1スイッチング素子SW1を経て第2電圧源E2に戻る第8電流経路R8の形成を回避でき、過電流による第1スイッチング素子SW1及び第4スイッチング素子SW4の破壊を防止することができる。   By doing so, it is possible to avoid the formation of the eighth current path R8 from the second voltage source E2 to the second voltage source E2 through the fourth switching element SW4 and the first switching element SW1, and the first switching element SW1 due to overcurrent. And destruction of 4th switching element SW4 can be prevented.

[第3制御例]
また、図8(c)に示すように、第1電圧源E1から第3スイッチング素子SW3及び第2スイッチング素子SW2を経て第1電圧源E1に戻る第9電流経路(電圧源短絡経路)R9が形成されると、第2スイッチング素子SW2及び第3スイッチング素子SW3が過電流により破壊されることがある。
[Third control example]
As shown in FIG. 8C, a ninth current path (voltage source short-circuit path) R9 returns from the first voltage source E1 to the first voltage source E1 through the third switching element SW3 and the second switching element SW2. When formed, the second switching element SW2 and the third switching element SW3 may be destroyed by an overcurrent.

このため、第2制御例では、制御装置20は、前記の制御構成に代えて、或いは、加えて、第2スイッチング素子SW2と第3スイッチング素子SW3との双方が同時にオン状態とならないように、第2半導体スイッチS2及び第3半導体スイッチS3の制御電圧を制御する構成とされている。   For this reason, in the second control example, the control device 20 replaces or in addition to the control configuration described above so that both the second switching element SW2 and the third switching element SW3 are not turned on at the same time. The control voltage of the second semiconductor switch S2 and the third semiconductor switch S3 is controlled.

こうすることで、1電圧源E1から第3スイッチング素子SW3及び第2スイッチング素子SW2を経て第1電圧源E1に戻る第9電流経路R9の形成を回避でき、過電流による第2スイッチング素子SW2及び第3スイッチング素子SW3の破壊を防止することができる。   By doing so, it is possible to avoid the formation of the ninth current path R9 from the one voltage source E1 to the first voltage source E1 via the third switching element SW3 and the second switching element SW2, and the second switching element SW2 due to overcurrent and The destruction of the third switching element SW3 can be prevented.

10 DC−DCコンバータ回路
20 制御装置
D1 第1ダイオード
D2 第2ダイオード
D3 第3ダイオード
D4 第4ダイオード
D5 第5ダイオード
D6 第6ダイオード
E1 第1電圧源
E2 第2電圧源
L インダクタ
S1 第1半導体スイッチ
S2 第2半導体スイッチ
S3 第3半導体スイッチ
S4 第4半導体スイッチ
SW1 第1スイッチング素子
SW2 第2スイッチング素子
SW3 第3スイッチング素子
SW4 第4スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 DC-DC converter circuit 20 Control apparatus D1 1st diode D2 2nd diode D3 3rd diode D4 4th diode D5 5th diode D6 6th diode E1 1st voltage source E2 2nd voltage source L Inductor S1 1st semiconductor switch S2 Second semiconductor switch S3 Third semiconductor switch S4 Fourth semiconductor switch SW1 First switching element SW2 Second switching element SW3 Third switching element SW4 Fourth switching element

Claims (6)

一方向に電流をオン,オフ制御可能な第1半導体スイッチ、及び、前記第1半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第1半導体スイッチに並列接続された第1ダイオードを含む第1スイッチング素子と、
一方向に電流をオン,オフ制御可能な第2半導体スイッチ、及び、前記第2半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第2半導体スイッチに並列接続された第2ダイオードを含む第2スイッチング素子と、
一端が前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのアノード側に接続され、かつ、他端が前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのアノード側に接続されたインダクタと、
前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側から前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側への一方向に電流を流すことができるように設けられた第3スイッチング素子と、
前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側から前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側への一方向に電流を流すことができるように設けられた第4スイッチング素子と
を備え、
前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側と前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのアノード側との間に、前記第1スイッチング素子側が陽極になるように第1電圧源が接続され、
前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのアノード側と前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側との間に、前記第2スイッチング素子側が陽極になるように第2電圧源が接続されることを特徴とするDC−DCコンバータ回路。
A first semiconductor switch capable of controlling current on / off in one direction, and parallel to the first semiconductor switch so that current can flow in a direction opposite to the direction in which the first semiconductor switch can control current on / off. A first switching element including a connected first diode;
A second semiconductor switch capable of controlling current on / off in one direction, and in parallel with the second semiconductor switch so that current can flow in a direction opposite to the direction in which the second semiconductor switch can control current on / off. A second switching element including a connected second diode;
An inductor having one end connected to the anode side of the first diode included in the first switching element and the other end connected to the anode side of the second diode included in the second switching element;
Third switching is provided such that current can flow in one direction from the cathode side of the first diode included in the first switching element to the cathode side of the second diode included in the second switching element. Elements,
Fourth switching provided to allow a current to flow in one direction from a cathode side of the second diode included in the second switching element to a cathode side of the first diode included in the first switching element. With elements and
A first voltage between the cathode side of the first diode included in the first switching element and the anode side of the second diode included in the second switching element so that the first switching element side becomes an anode. The source is connected,
A second voltage between the anode side of the first diode included in the first switching element and the cathode side of the second diode included in the second switching element so that the second switching element side becomes an anode. A DC-DC converter circuit, characterized in that a source is connected.
請求項1に記載のDC−DCコンバータ回路であって、
前記第3スイッチング素子は、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第3半導体スイッチと、第3ダイオードと、第5ダイオードとを含んでおり、
前記第4スイッチング素子は、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第4半導体スイッチと、第4ダイオードと、第6ダイオードとを含んでおり、
前記第3ダイオードは、前記第3半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第3半導体スイッチに並列接続されており、
前記第4ダイオードは、前記第4半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第4半導体スイッチに並列接続されており、
前記第5ダイオードは、前記第3半導体スイッチに並列接続された前記第3ダイオードのカソード側と前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側との間に、前記第3ダイオードと逆方向に電流を流すことができるように接続されており、
前記第6ダイオードは、前記第4半導体スイッチに並列接続された前記第4ダイオードのカソード側と前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側との間に、前記第4ダイオードと逆方向に電流を流すことができるように接続されており、
前記第3半導体スイッチに並列接続された前記第3ダイオードのアノード側が、前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側に接続されており、
前記第4半導体スイッチに並列接続された前記第4ダイオードのアノード側が、前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側に接続されていることを特徴とするDC−DCコンバータ回路。
The DC-DC converter circuit according to claim 1,
The third switching element includes a third semiconductor switch capable of controlling current on and off in one direction, a third diode, and a fifth diode,
The fourth switching element includes a fourth semiconductor switch capable of controlling current on and off in one direction, a fourth diode, and a sixth diode.
The third diode is connected in parallel to the third semiconductor switch so that the current can flow in a direction opposite to the direction in which the third semiconductor switch can control on and off of the current,
The fourth diode is connected in parallel to the fourth semiconductor switch so that a current can flow in a direction opposite to a direction in which the fourth semiconductor switch can control on and off of the current.
The fifth diode is opposite to the third diode between a cathode side of the third diode connected in parallel to the third semiconductor switch and a cathode side of the first diode included in the first switching element. Connected so that current can flow in the direction,
The sixth diode is opposite to the fourth diode between a cathode side of the fourth diode connected in parallel to the fourth semiconductor switch and a cathode side of the second diode included in the second switching element. Connected so that current can flow in the direction,
An anode side of the third diode connected in parallel to the third semiconductor switch is connected to a cathode side of the second diode included in the second switching element;
The DC-DC converter circuit, wherein an anode side of the fourth diode connected in parallel to the fourth semiconductor switch is connected to a cathode side of the first diode included in the first switching element.
請求項1に記載のDC−DCコンバータ回路であって、
前記第3スイッチング素子は、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第3半導体スイッチと、第3ダイオードとを含んでおり、
前記第4スイッチング素子は、一方向に電流をオン,オフ制御可能な第4半導体スイッチと、第4ダイオードとを含んでおり、
前記第3ダイオードは、前記第4半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第4半導体スイッチに並列接続されており、
前記第4ダイオードは、前記第3半導体スイッチが電流をオン,オフ制御できる方向とは逆の方向に電流を流せるように前記第3半導体スイッチに並列接続されており、
前記第4半導体スイッチに並列接続された前記第3ダイオードのアノード側が、前記第1スイッチング素子に含まれる前記第1ダイオードのカソード側に接続されており、
前記第3半導体スイッチに並列接続された前記第4ダイオードのアノード側が、前記第2スイッチング素子に含まれる前記第2ダイオードのカソード側に接続されており、
前記第3ダイオード及び前記第4ダイオードのカソード側同士が接続されていることを特徴とするDC−DCコンバータ回路。
The DC-DC converter circuit according to claim 1,
The third switching element includes a third semiconductor switch capable of ON / OFF control of current in one direction, and a third diode,
The fourth switching element includes a fourth semiconductor switch capable of ON / OFF control of current in one direction, and a fourth diode.
The third diode is connected in parallel to the fourth semiconductor switch so that a current can flow in a direction opposite to a direction in which the fourth semiconductor switch can control on and off of the current,
The fourth diode is connected in parallel to the third semiconductor switch so that a current can flow in a direction opposite to a direction in which the third semiconductor switch can control on and off of the current.
An anode side of the third diode connected in parallel to the fourth semiconductor switch is connected to a cathode side of the first diode included in the first switching element;
An anode side of the fourth diode connected in parallel to the third semiconductor switch is connected to a cathode side of the second diode included in the second switching element;
A DC-DC converter circuit, wherein cathode sides of the third diode and the fourth diode are connected to each other.
請求項1から請求項3までの何れか一つに記載のDC−DCコンバータ回路であって、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との双方が同時にオン状態とならないように制御する手段を備えることを特徴とするDC−DCコンバータ回路。
A DC-DC converter circuit according to any one of claims 1 to 3,
A DC-DC converter circuit comprising means for controlling so that both the first switching element and the second switching element are not simultaneously turned on.
請求項1から請求項4までの何れか一つに記載のDC−DCコンバータ回路であって、
前記第1スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との双方が同時にオン状態とならないように制御する手段を備えることを特徴とするDC−DCコンバータ回路。
A DC-DC converter circuit according to any one of claims 1 to 4,
A DC-DC converter circuit comprising means for controlling so that both the first switching element and the fourth switching element are not simultaneously turned on.
請求項1から請求項5までの何れか一つに記載のDC−DCコンバータ回路であって、
前記第2スイッチング素子と前記第3スイッチング素子との双方が同時にオン状態とならないように制御する手段を備えることを特徴とするDC−DCコンバータ回路。
A DC-DC converter circuit according to any one of claims 1 to 5,
A DC-DC converter circuit comprising means for controlling so that both the second switching element and the third switching element are not simultaneously turned on.
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