雙向dc/dc轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種經由絕緣變壓器雙向地進行DC/DC轉換的雙向DC/DC轉換器，特別涉及一種適合作為輸入輸出電壓范圍廣的用途、例如電池充電器的雙向DC/DC轉換器。
【背景技術】
[0002]在專利文獻1、非專利文獻I中，公開了一種利用由電抗器和電容器構成的LC諧振電路的諧振現象的、所謂的諧振型雙向DC/DC轉換器。另外，在這些文獻中記載了以下內容:為了使連接于絕緣變壓器的初級側和次級側的驅動電路(橋電路)的損耗、噪聲降低來優化諧振動作，附加調整電路等來調整LC諧振電路的常數，由此在經由絕緣變壓器的雙向的電力流動中使諧振頻率一致。
[0003]圖5是表示以往的諧振型雙向DC/DC轉換器的電路圖。該電路是以絕緣變壓器為中心來左右對稱地配置全橋電路、并且在絕緣變壓器與各全橋電路之間分別連接有作為優化雙向的諧振動作的單元的LC諧振電路的例子，作為構成全橋電路的半導體開關元件，使用了反并聯地連接有續流二極管的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)。
[0004]在圖5中，11、21是直流電壓源(將各自的電壓設為VpV2), 12、22是平滑電容器，13、23是作為開關電路或整流電路進行動作的橋電路，14,24是LC諧振電路(串聯諧振電路)，30是絕緣變壓器，31是絕緣變壓器的初級線圈，32是次級線圈。另外，Qi?Q4、Q5?Q8是分別構成橋電路13、23的半導體開關元件，14a、24a是諧振用電抗器，14b、24b是諧振用電容器。
[0005]在將該雙向轉換器例如用作電池充電器的情況下，直流電壓源11、21的任一方為電池，另一方作為直流電源而發揮功能。
[0006]此外，匕?G s是半導體開關元件Q Q s的柵極信號(柵電極)，N 1、隊表示線圈31、32的匝數。
[0007]在上述結構中，橋電路13在電力流動為直流電壓源11 —直流電壓源21時，通過半導體開關元件％?Q4的開關動作來將直流電力轉換為交流電力，在電力流動為直流電壓源21 —直流電壓源11時，通過續流二極管的整流動作來將交流電力轉換為直流電力。同樣地，橋電路23在電力流動為直流電壓源11 —直流電壓源21時，通過續流二極管的整流動作來將交流電力轉換為直流電力，在電力流動為直流電壓源21 —直流電壓源11時，通過半導體開關元件Q5?Q 8的動作來將直流電力轉換為交流電力。
[0008]在此，在電力流動為直流電壓源11 —直流電壓源21時，半導體開關元件Q5?Q8的續流二極管在反向恢復時被施加的電壓被鉗位在直流電壓源21的電壓V2。另外，在電力流動為直流電壓源21 —直流電壓源11時，半導體開關元件％?Q 4的續流二極管在反向恢復時被施加的電壓被鉗位在直流電壓源11的電壓V"
[0009]根據該雙向DC/DC轉換器，能夠將一般來說產生的損耗小的低耐壓元件用作半導體開關元件Qi?Q 8，能夠得到高轉換效率。
[0010]另外，已知的是，當要在這種雙向DC/DC轉換器中使輸出電壓可變的情況下，例如像專利文獻2所公開的那樣，通過脈沖頻率調制(PFM)控制來驅動半導體開關元件Qi?Qs。眾所周知，PFM控制是一種改變開關頻率來改變半導體開關元件Qi?Q8的驅動信號的占空比的控制方式。
[0011]圖6是用于對半導體開關元件Qi?Q8進行PFM控制的控制單元的結構圖。
[0012]圖6的(a)是橋電路13的半導體開關元件Q1- Q 4的控制單元，包括檢測電路42和控制電路51，該檢測電路42檢測直流電壓源21的電壓VjP電流12，該控制電路51基于該檢測電路42的檢測值來生成用于對半導體開關元件Qf Q 4進行PFM控制的柵極信號G1-G40
[0013]另外，圖6的(b)是橋電路23的半導體開關元件Q5?Q8的控制單元，包括檢測電路41和控制電路52，該檢測電路41檢測直流電壓源11的電壓電流I i，該控制電路52基于該檢測電路41的檢測值來生成用于對半導體開關元件Q5?Q s進行PFM控制的柵極信號G5?G 8o
[0014]在電力流動為直流電壓源11 —直流電壓源21時，根據從控制電路51輸出的柵極信號G4，通過柵極驅動電路(未圖示)來驅動半導體開關元件Qi?Q4。由此，進行使直流電壓源21的電壓￥2與指令值一致的控制。
[0015]另外，在電力流動為直流電壓源21 —直流電壓源11時，根據從控制電路52輸出的柵極信號G5?G 8，通過柵極驅動電路來驅動半導體開關元件Q5?Q 8。由此，進行使直流電壓源11的電壓￥:與指令值一致的控制。
[0016]通過使用圖6的(a)、(b)所示的控制單元對半導體開關元件％?Q8進行PFM控制，能夠在雙向的電力流動中對輸出電壓進行可變控制。
[0017]另一方面，根據專利文獻3指出，在對諧振型DC/DC轉換器應用了 PFM控制的情況下，輸出電壓相對于開關頻率的特性會根據負載的大小而發生變化，特別是在輕負載、無負載的情況下，即使增加開關頻率也無法將輸出電壓控制在固定值以下，從而難以應用于如電池充電器那樣輸入輸出電壓范圍廣的用途。
[0018]專利文獻1:日本特開2012-70491號公報(段落
[0019]?
[0029]，圖1、圖7、圖8等)
[0019]專利文獻2:日本特開2011-120370號公報(段落
[0022]?
[0044]，圖2等)
[0020]專利文獻3:日本特開2002-262569號公報(段落
[0002]、
[0003]等)
[0021]非專利文獻1:“AC/DC A 7—只亍一夕3 V?高効率化”，八亍、J 二 v夕電工技報，Vol.59, N0.3, ρ.4?p.11 ( “AC/DC發電站的高效化”，松下電工技報，Vol.59, N0.3,P.4 ?ρ.11)
【發明內容】
[0022]發明要解決的問題
[0023]如前所述，在專利文獻1、非專利文獻I所記載的以往技術中，需要具有調整諧振電路的常數以優化諧振動作的電路等，在圖5的電路中也是由一方的LC諧振電路來起到調整諧振電路的常數的功能。
[0024]因此，在以往的雙向DC/DC轉換器中，存在電路結構變得復雜而大型化的問題。
[0025]另外，在圖5和圖6中，作為裝置規格，例如設直流電壓源11的電壓V1固定，將直流電壓源21的電壓(輸出電壓)乂2控制在從最小值V 2_到最大值V 2_的范圍內。
[0026]此時，在以電力流動為直流電壓源11 —直流電壓源21的動作為基準來進行設計的情況下，如前所述，若是諧振型逆變器的PFM控制則在輕負載時、無負載時無法使輸出電壓為固定值以下，因此將使輸出電壓為最小值V2_時的半導體開關元件Q Q 4的開關頻率設定為LC諧振電路14的諧振頻率f；，將絕緣變壓器30的匝數比a設定為N1ZiN2= V ,丨V2nin0其結果，開關頻率被控制在諧振頻率f；以下，輸出電壓被控制在最小值為V 2_= (I/a) XV1(開關頻率=LC諧振電路14的諧振頻率?；)、最大值為V2nax= (1/a) XV1X α (α:使開關頻率為f；以下時的電壓轉換增益)的范圍內。
[0027]但是，在電力流動為直流電壓源21 —直流電壓源11的情況下，在直流電壓源21的電壓(輸入電壓)^為最小值V 2_時V != aX V2nin,能夠將半導體開關元件Q5?Q s的開關頻率設為LC諧振電路24的諧振頻率f；來輸出電壓V i，但是在輸入電壓為最大值V2niax時，V^aXV2nax,因此需要使開關頻率增加到高于f；。
[0028]但是，如前所述，在對諧振型逆變器進行PFM控制的情況下，即使增加開關頻率也無法使輸出電壓為固定值以下，因此在輕負載、無負載時，存在無法輸出期望的電壓V1的擔憂。
[0029]即，可知在對諧振型雙向DC/DC轉換器進行PFM控制的情況下，難以應用于輸入輸出電壓范圍廣的用途。
[0030]因此，本發明要解決的課題在于提供一種不需要具有調整LC諧振電路的常數的電路等、并且也能夠應用于輸入輸出電壓范圍廣的用途的諧振型雙向DC/DC轉換器。
[0031]用于解決問題的方案
[0032]為了解決上述問題，第一發明所涉及的發明是一種雙向DC/DC轉換器，該雙向DC/DC轉換器具有:第一橋電路，其與第一直流電壓源連接，且包括多個半導體開關元件；第二橋電路，其與第二直流電壓源連接，且包括多個半導體開關元件；絕緣變壓器，其使上述第一橋電路與上述第二橋電路之間絕緣；以及串聯諧振電路，其連接于上述第一橋電路的交流側與上述絕緣變壓器之間，該雙向DC/DC轉換器能夠通過使上述第一橋電路或上述第二橋電路進行開關動作使得在上述第一直流電壓源與上述第二直流電壓源之間相互供給電力，該雙向DC/DC轉換器具備:
[0033]第一檢測電路，其檢測上述第一直流電壓源的電壓值和電流值中的至少一方；第二檢測電路，其檢測上述第二直流電壓源的電壓值和電流值中的至少一方；第二控制電路，其基于上述第一檢測電路的檢測值來控制上述第二橋電路；以及第一控制電路，其基于上述第二