專利名稱：Dc-dc轉(zhuǎn)換器、太陽(yáng)能充電系統(tǒng)及可移動(dòng)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換的DC/DC轉(zhuǎn)換器以及太陽(yáng)能充電系統(tǒng)和設(shè)置有它們的可移動(dòng)體。2.
背景技術(shù)：
過(guò)去已經(jīng)提出了能夠?qū)嵤〥C/DC轉(zhuǎn)換的DC/DC轉(zhuǎn)換器的各種不同配置。例如，在日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)N0.2000-50402中公開(kāi)的電源設(shè)備(雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器)包括推挽轉(zhuǎn)換器電路101、變壓器102、全橋電路103和設(shè)置在電容器104和主電池105之間的升壓斬波電路，如圖29所示。在日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)N0.2000-50402中公開(kāi)的電源設(shè)備在主電池105自輔助設(shè)備電池100充電時(shí)切斷繼電器觸點(diǎn)106，并按推挽電路101 —變壓器102 —全橋電路103(用作整流器電路)一升壓斬波電路的順序執(zhí)行升壓操作。而且，在日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)N0.2000-50402中公開(kāi)的電源設(shè)備在輔助設(shè)備電池100自主電池105充電時(shí)允許穿過(guò)繼電器觸點(diǎn)106的傳導(dǎo)，并經(jīng)由全橋電路103、變壓器102和推挽電路101執(zhí)行降壓操作。在日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)N0.2000-50402中公開(kāi)的電源設(shè)備限于混合型電動(dòng)汽車中的應(yīng)用。因此，在日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)N0.2000-50402中公開(kāi)的電源設(shè)備中，主要的應(yīng)用是自主電池105對(duì)輔助設(shè)備電池100進(jìn)行充電，而自輔助設(shè)備電池100對(duì)主電池105進(jìn)行充電主要是在主電池105中沒(méi)有足夠電能時(shí)通過(guò)電能自輔助設(shè)備電池100至引擎啟動(dòng)電機(jī)的反向傳輸而實(shí)施的。因此，在日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)N0.2000-50402中公開(kāi)的電源設(shè)備不需要高功率傳輸。然而，與近年來(lái)安裝在汽車中的較高的電池容量結(jié)合，需要較高效率的功率傳輸。電動(dòng)汽車中一個(gè)特別主要的問(wèn)題是巡航距離，且有效利用電能的系統(tǒng)成為必需。然而，在日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)N0.2000-50402中公開(kāi)的電源設(shè)備中，未詳細(xì)示出負(fù)載控制，且日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)N0.2000-50402既未公開(kāi)也未建議始終根據(jù)輔助設(shè)備電池100和主電池105的各種狀態(tài)實(shí)施高效率操作的任何技術(shù)。此外，在日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)N0.2000-50402中公開(kāi)的電源設(shè)備中，在自主電池105對(duì)輔助設(shè)備電池100進(jìn)行充電期間，電壓僅在全橋電路103和電壓器102中下降，因此難以在寬范圍內(nèi)控制降壓因數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于前述情況，本發(fā)明的目的是提供可實(shí)現(xiàn)較高效率的DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及提供太陽(yáng)能充電系統(tǒng)及設(shè)置有它們的可移動(dòng)體。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器的一個(gè)(第一)方面是一種配置，包括第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及用于實(shí)施從第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器或第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器之一是固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及第一DC/DC轉(zhuǎn)換器或第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器中的另一個(gè)是可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器。另一個(gè)可能的(第二)方面是第一方面的DC/DC轉(zhuǎn)換器，固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器是具有變壓器的絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器，且可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器是非絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器。第一或第二方面的DC/DC轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)可能的(第三)方面，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器是可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器是固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器；DC/DC轉(zhuǎn)換器包括連接到第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器之間的連接點(diǎn)的負(fù)載電路，該負(fù)載電路是能夠在操作狀態(tài)和非操作狀態(tài)之間切換的負(fù)載電路，以及第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器是用于一起實(shí)施降壓操作的DC/DC轉(zhuǎn)換器。另一個(gè)可能的(第四)方面是第一至第三方面中任何一個(gè)方面的DC/DC轉(zhuǎn)換器，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器是雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。另一個(gè)可能的(第五)方面是第四方面的DC/DC轉(zhuǎn)換器，在所述DC/DC轉(zhuǎn)換器開(kāi)始從固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器到可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率傳輸操作之前，可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器在從可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器向固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器的方向上實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換并且逐漸升高固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器和可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間的連接點(diǎn)的電壓。另一個(gè)可能的(第六)方面是第一至第五方面中任何一個(gè)方面的DC/DC轉(zhuǎn)換器，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的操作頻率和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的操作頻率彼此不同。本發(fā)明的一種太陽(yáng)能充電系統(tǒng)，包括:太陽(yáng)能電池、用于存儲(chǔ)從太陽(yáng)能電傳輸出的電能的第一電能存儲(chǔ)設(shè)備、具有比第一電能存儲(chǔ)設(shè)備高的電壓的第二電能存儲(chǔ)設(shè)備以及用于在第一電能存儲(chǔ)設(shè)備和第二電能存儲(chǔ)設(shè)備之間傳送電能的雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中該雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器是如第一至六方面中的任一方面的DC/DC轉(zhuǎn)換器。如本發(fā)明的可移動(dòng)體具有上述方面的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)。根據(jù)上述方面的可移動(dòng)體的優(yōu)選方面，從第二電能存儲(chǔ)設(shè)備輸出的電能被提供給太陽(yáng)能充電系統(tǒng)，用作驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)體的電能。而且優(yōu)選的是使第二電能存儲(chǔ)設(shè)備的電壓高于第一電能存儲(chǔ)設(shè)備的電壓。


圖1示出按本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖2示出按本發(fā)明的第二實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖3示出設(shè)置到本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器的固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置的示例；圖4是示出屬于圖3所示配置的固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序的時(shí)序圖；圖5示出按本發(fā)明的第三實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖6示出按本發(fā)明的第四實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖7示出按本發(fā)明的第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖8示出圖7所示的按本發(fā)明的第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置的示例；圖9是示出在升壓操作期間按本發(fā)明的第五實(shí)施例中以圖8所示配置示例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序不例的時(shí)序圖；圖10是示出在降壓操作期間按本發(fā)明的第五實(shí)施例中以圖8所示配置示例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序不例的時(shí)序圖1lA示出按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖1lB示出按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的修改示例；圖12示出按第二優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖13是示出在升壓操作期間按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序的時(shí)序圖；圖14示出在升壓操作期間按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的電流路徑；圖15是示出在降壓操作期間按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序的時(shí)序圖；圖16示出在降壓操作期間按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的電流路徑；圖17示出按第三優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖18示出按第四優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖19示出按第五優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置；圖20示出用于電動(dòng)汽車的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)的示意性配置示例；圖21示出按第一優(yōu)選示例的推挽電路的配置；圖22是示出按第一優(yōu)選示例的推挽電路的相應(yīng)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序的時(shí)序圖；圖23示出當(dāng)通過(guò)仿真得出按第一優(yōu)選示例的推挽電路中連接點(diǎn)A的電壓和連接點(diǎn)B的電壓時(shí)的結(jié)果；圖24示出當(dāng)通過(guò)仿真得出圖30所示的具有常規(guī)浪涌電壓抑制裝置的推挽電路中連接點(diǎn)A的電壓和連接點(diǎn)B的電壓時(shí)的結(jié)果；圖25示出晶體管驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器的電源配置的第一工作示例；圖26示出晶體管驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器的電源配置的第二工作示例；圖27示出按第二優(yōu)選示例的推挽電路的配置；圖28是示出按第二優(yōu)選示例的推挽電路的相應(yīng)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序的時(shí)序圖；圖29示出在日本待公開(kāi)專利申請(qǐng)2000-50402中公開(kāi)的電源設(shè)備的配置；以及圖30示出具有常規(guī)浪涌電壓抑制裝置的推挽電路的配置示例。
具體實(shí)施例方式下文將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。該描述將首先涉及按本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖1示出按本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置。圖1所示的按本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)置有可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl和固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl實(shí)施提供給電池BI的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換，并將其提供給固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2。固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2實(shí)施自可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給電池B2?？刂齐娐稢NTl將控制信號(hào)S3輸出到固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2，使得固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2始終以相同比例實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換。控制信號(hào)S3的示例包括固定負(fù)載信號(hào)。控制電路CNTl基于與電池B2的狀態(tài)有關(guān)的信息信號(hào)S2生成控制信號(hào)S2，并且將控制信號(hào)S2輸出到可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2，使得可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2根據(jù)電池B2的狀態(tài)以適當(dāng)比例實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換。信息信號(hào)SI的示例包括與電池B2的電壓有關(guān)的信息信號(hào)，且控制信號(hào)S2的示例包括可變負(fù)載信號(hào)。對(duì)于DC/DC轉(zhuǎn)換器有效率的轉(zhuǎn)換比例依賴于電路方案而變化。出于此原因，配置可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl和固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2的二階段組合，如圖1所示的按本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器，相對(duì)于轉(zhuǎn)換比例的變化其效率變化相對(duì)較小的DC/DC轉(zhuǎn)換器被用于可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl并且相對(duì)于轉(zhuǎn)換比例的變化其效率變化相對(duì)較大的DC/DC轉(zhuǎn)換器被用于固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2，使得不管兩電池BI和B2之間的狀態(tài)如何以高效率從電池BI向電池B2傳送功率成為可能。因此，優(yōu)選的是，將非絕緣型斬波電路用于可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV1，該非絕緣型斬波電路是相對(duì)于轉(zhuǎn)換比例的變化其效率變化相對(duì)較小的DC/DC轉(zhuǎn)換器，并且將相對(duì)于轉(zhuǎn)換比例的變化其效率變化相對(duì)較大的絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器用于固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2 (設(shè)置有變壓器的DC/DC轉(zhuǎn)換器)?，F(xiàn)在描述將涉及按本發(fā)明的第二實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖2示出按本發(fā)明的第二實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置。按圖2所示的本發(fā)明的第二實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器是其中按圖1所示的本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器中的可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl和固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2的布置交換的配置。因此，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2實(shí)施從電池BI提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV1，而可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl實(shí)施從固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給電池B2。用于控制電路CNT l的控制內(nèi)容以及可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl和固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2的優(yōu)選不例類似于本發(fā)明的第一實(shí)施例，因此省略其描述。在此，圖3示出設(shè)置到本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器的固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2的配置的示例，且圖4示出屬于圖3所示配置的固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2的晶體管Tu和I^2在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序圖。圖3所示配置的固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2設(shè)置有電容器Q ;晶體管Tu和1\2，它們可以是N溝道MOSFET ;變壓器TRl ;二極管Dhi和Dh2 ;及電容器Ch。晶體管Tu的漏極連接至變壓器TRl的初級(jí)繞組的一端，而晶體管IY2的漏極連接至變壓器TRl的初級(jí)繞組的另一端；晶體管Tu和IY2中的每一個(gè)的源極連接至電容器(^的一端，而電容器Q的另一端連接至變壓器TRl的初級(jí)繞組的中心抽頭。二極管Dm的陽(yáng)極連接至變壓器TRl的次級(jí)繞組的一端，而二極管Dh2的陽(yáng)極連接至變壓器TRl的次級(jí)繞組的另一端；二極管Dm和Dh2各自的陰極連接至電容器Ch的一端，而電容器Ch的另一端連接至變壓器TRl的次級(jí)繞組的中心抽頭。在圖3所示配置的固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2中，重復(fù)一個(gè)操作，其中如圖4所示，僅晶體管Tu導(dǎo)通的時(shí)間Tonl之后是晶體管Tu和IY2均斷開(kāi)的時(shí)間Toff I，且之后流程移動(dòng)到僅晶體管IY2導(dǎo)通的時(shí)間Ton2，且僅晶體管IY2導(dǎo)通的時(shí)間Τοη2之后是晶體管Tu和Tl2均斷開(kāi)的時(shí)間Toff2，且之后流程移動(dòng)到僅晶體管Tu導(dǎo)通的時(shí)間Toni。在圖3所示的固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2中，當(dāng)以下等式(I)表示的關(guān)系有效時(shí)，有可能以高效率和高功率傳送功率。在以下的等式(I)中“ Ton ”是Ton=TonI +Ton2，且以下的等式(I)中“Toff” 是 Toff = Toffl+Toff20Ton/ (Ton+Toff) >0.7...(I)當(dāng)?shù)仁?I)表示的關(guān)系無(wú)效時(shí)，按照負(fù)載的大電流將在短暫的“導(dǎo)通”時(shí)間(Ton)中流動(dòng)，因此將存在效率下降，因?yàn)殡娮钃p耗將增加?？刂齐娐稢NTl (參見(jiàn)圖1和2)因此優(yōu)選生成控制信號(hào)S3，藉此等式(I)表示的關(guān)系將有效。現(xiàn)在描述將涉及按本發(fā)明的第三實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖5示出按本發(fā)明的第三實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置。按圖5所示的本發(fā)明的第三實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器是其中負(fù)載電路LDl增加到按圖1所示的本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置。在本實(shí)施例中，電池BI的電壓高于電池B2的電壓，且使可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl和固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2各自實(shí)施降壓操作。負(fù)載電路LDl是能夠在操作狀態(tài)和非操作狀態(tài)之間切換的負(fù)載電路。在示例情況下，如圖5所示，其中負(fù)載電路LDl是由電阻器Run和晶體管Tun構(gòu)成的串聯(lián)電路，該晶體管Tldi是N溝道M0SFET，則使晶體管Tun導(dǎo)通將負(fù)載電路LDl置于操作狀態(tài)，而使晶體管Tun斷開(kāi)將負(fù)載電路LDl置于非操作狀態(tài)。在按本發(fā)明的第三實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)負(fù)載電路LDl始終處于非操作狀態(tài)時(shí)，則在降壓操作開(kāi)始時(shí)，在可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl和固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2之間的連接點(diǎn)的電壓從O [V]升至期望電壓值的過(guò)渡階段中，固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2的輸出電壓在一些情況下可僅為O (V)，在這種狀態(tài)下，可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl的輸出基本達(dá)到浮動(dòng)狀態(tài)，且可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl的操作變得異?；虿环€(wěn)定。鑒于上述情況，在降壓操作的開(kāi)始時(shí)，使負(fù)載電路LDl處于操作狀態(tài)以避免可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl的輸出達(dá)到浮動(dòng)狀態(tài)的情形。在可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl已經(jīng)實(shí)現(xiàn)操作穩(wěn)定且從固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2的輸出獲得負(fù)載電流的狀態(tài)之后，負(fù)載電路LDl從操作狀態(tài)切換到非操作狀態(tài)，且如最初實(shí)施的那樣功率從電池BI傳送到電池B2。
現(xiàn)在描述將涉及按本發(fā)明的第四實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖6示出按本發(fā)明的第四實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置。圖6所示的按本發(fā)明的第四實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器表示將圖1所示的按本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器修改為雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖6所示的按本發(fā)明的第四實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)置有可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4。在本實(shí)施例中，電池BI的電壓低于電池B2的電壓。在本發(fā)明的第四實(shí)施例中，在功率將從電池BI傳送到電池B2的情況下，可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3實(shí)施從電池BI提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4，而固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4實(shí)施從可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給電池B2。相反，在功率將從電池B2傳送到電池BI的情況下，固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4實(shí)施從電池B2提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3，而可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3實(shí)施從固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給電池BI。
控制電路CNT2將控制信號(hào)S3輸出到固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4，使得固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4始終以相同比例實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換。控制信號(hào)S3的示例包括固定負(fù)載信號(hào)。對(duì)于功率將從電池BI傳送到電池B2的情況和功率將從電池B2傳送到電池BI的情況分別設(shè)置不同的固定因數(shù)。在功率將從電池BI傳送到電池B2的情況下，控制電路CNT2基于與電池B2的狀態(tài)有關(guān)的信息信號(hào)SI生成控制信號(hào)S2并且將控制信號(hào)S2輸出到可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3，使得可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3根據(jù)電池B2的狀態(tài)以適當(dāng)?shù)谋壤龑?shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換。在功率將從電池B2傳送到電池BI的情況下，控制電路CNT2基于與電池BI的狀態(tài)有關(guān)的信息信號(hào)S4生成控制信號(hào)S2并且將控制信號(hào)S2輸出到可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3，使得可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3根據(jù)電池BI的狀態(tài)以適當(dāng)?shù)谋壤龑?shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換。信息信號(hào)SI的示例包括與電池B2的電壓有關(guān)的信息信號(hào)，信息信號(hào)S4的示例包括與電池BI的電壓有關(guān)的信息信號(hào)，控制信號(hào)S2的示例包括可變負(fù)載信號(hào)?？勺円驍?shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的優(yōu)選示例類似于可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNVl和固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV2的優(yōu)選示例，因此省略其描述。為了在固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4是絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器(設(shè)置有變壓器的DC/DC轉(zhuǎn)換器)的情況下實(shí)現(xiàn)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換，固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4如圖7所示由變壓器、連接到變壓器的低壓繞組的第一開(kāi)關(guān)電路及連接到變壓器的高壓繞組的第二開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成。根據(jù)圖6所示的按本發(fā)明的第四實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器，不管兩個(gè)電池BI和B2之間的狀態(tài)如何，電池BI和電池B2之間高效率的雙向功率傳輸成為可能。當(dāng)圖6所示的按本發(fā)明的第四實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器中固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4在從電池B2至電池BI的功率傳輸開(kāi)始時(shí)立即操作時(shí)，當(dāng)可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4之間的連接點(diǎn)的電壓與固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的降壓因數(shù)乘以電池B2的電壓所得的值之間存在大的差異時(shí)，在固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4中產(chǎn)生相當(dāng)大的浪涌電流。為了抑制這種浪涌電流，優(yōu)選的是，可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3在從可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3向固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的方向上實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換，并在從電池B2向電池BI傳送功率開(kāi)始之前逐漸升高可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4之間的連接點(diǎn)的電壓。更優(yōu)選的，固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4在可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4之間的連接點(diǎn)的電壓已經(jīng)達(dá)到固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的降壓因數(shù)乘以電池B2的電壓所得的值之后操作?，F(xiàn)在描述將涉及按本發(fā)明的第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖7示出按本發(fā)明的第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置。圖7所示的按本發(fā)明的第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器是其中圖6所示的按本發(fā)明的第四實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器中的可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的布置交換的配置。因此在本發(fā)明的第五實(shí)施例中，在功率將從電池BI傳送到電池B2的情況下，固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4實(shí)施從電池BI提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3，而可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3實(shí)施從固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給電池B2。相反，在功率將從電池B2傳送到電池BI的情況下，可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3實(shí)施從電池B2提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4，而固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4實(shí)施從可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給電池BI。用于控制電路CNT2的控制內(nèi)容以及可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的優(yōu)選示例類似于本發(fā)明的第四實(shí)施例，因此省略其描述。當(dāng)圖7所示的按本發(fā)明的第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器中固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4在從電池BI至電池B2的功率傳輸開(kāi)始時(shí)立即操作時(shí)，當(dāng)可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4之間的連接點(diǎn)的電壓與固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的升壓因數(shù)乘以電池BI的電壓所得的值之間存在大的差異時(shí)，在固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4中產(chǎn)生相當(dāng)大的浪涌電流。為了抑制這種浪涌電流，優(yōu)選的是，可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3在從可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3向固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的方向上實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換，并在從電池BI向電池B2傳送功率開(kāi)始之前逐漸升高可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4之間的連接點(diǎn)的電壓。更優(yōu)選的，固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4在可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3和固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4之間的連接點(diǎn)的電壓已經(jīng)達(dá)到固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的升壓因數(shù)乘以電池BI的電壓所得的值之后操作。圖8示出圖7所示的按本發(fā)明的第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置的示例。在圖8所示的配置示例中，由第一開(kāi)關(guān)電流11、變壓器TRl和第二開(kāi)關(guān)電路12構(gòu)成的電路等價(jià)于固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4，且升壓/降壓斬波電路13等價(jià)于可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3。第一開(kāi)關(guān)電路11設(shè)置有電容器CL，用作在降壓操作期間進(jìn)行平滑的電容器，并且設(shè)置有連接到變壓器TRl的低壓繞組的推挽電路，該推挽電路由晶體管Tu和IY2構(gòu)成，這些晶體管是N溝道M0SFET。晶體管Tu的漏極連接到變壓器TRl的低壓繞組的一端，晶體管Tl2的漏極連接到變壓器TRl的低壓繞組的另一端，且晶體管Tu和IY2各自的源極連接到電池BI的負(fù)電極。電池BI的正電極連接到變壓器TRl的低壓繞組的中心抽頭。電容器Q設(shè)置在電池BI的正電極和負(fù)電極之間。第二開(kāi)關(guān)電路12設(shè)置有連接到變壓器TRl的高壓繞組的全橋電路，該全橋電路由晶體管Tm至Th4(為N溝道M0SFET)、用作在升壓操作期間進(jìn)行平滑的電容器的電容器Ch構(gòu)成。晶體管Tm的源極和晶體管Th2的漏極連接到變壓器TRl的高壓繞組的一端，而晶體管Th3的源極和晶體管Th4的漏極連接到變壓器TRl的高壓繞組的另一端。晶體管Tm的漏極和晶體管Th3的漏極連接到電容器Ch的一端。晶體管Th2的源極和晶體管Th4的源極連接到電容器Ch的另一端。升壓/降壓斬波電路13由晶體管Tci和Tc2 (晶體管Tci和Tc2是N溝道MOSFET )、電感器La和電容器Ca構(gòu)成。當(dāng)從電池BI向電池B2充電時(shí)，晶體管Ta用作同步整流器元件，而當(dāng)從電池B2向電池BI充電時(shí)，晶體管Tc2用作同步整流器元件。同步整流器元件也可維持“斷開(kāi)”狀態(tài)，并且僅允許與同步整流器元件并聯(lián)連接的(寄生)二極管操作。二極管(下文中稱為“并聯(lián)二極管”)并聯(lián)連接在每個(gè)晶體管的源極和漏極之間，且該并聯(lián)二極管也可以尤其是每個(gè)晶體管的寄生二極管(內(nèi)置二極管)或在外部并聯(lián)連接的
二極管。在升壓操作期間，圖8所示的配置示例的本發(fā)明第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)利用推挽電路將從電池BI輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓、利用變壓器TRl升壓交流電壓并利用晶體管Thi和Th2對(duì)其進(jìn)行整流來(lái)實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換；利用升壓/降壓斬波電路13對(duì)已經(jīng)經(jīng)歷DC/DC轉(zhuǎn)換的電壓進(jìn)行進(jìn)一步升壓并將其提供給電池B2。在降壓操作期間，圖8所示的配置示例的本發(fā)明第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)升壓/降壓斬波電路13利用DC/DC轉(zhuǎn)換將從電池B2輸出的直流電壓進(jìn)行降壓、利用全橋電路將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓、利用變壓器TRl降壓該交流電壓并利用晶體管Tu和IY2對(duì)其進(jìn)行整流來(lái)實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換；將已經(jīng)經(jīng)歷DC/DC轉(zhuǎn)換的電壓提供給電池BI。圖9示出在升壓操作期間按本發(fā)明的第五實(shí)施例以圖8所示配置示例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序示例，圖10示出在降壓操作期間按本發(fā)明的第五實(shí)施例中以圖8所示配置示例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序的示例。在圖9所示的時(shí)序示例中，晶體管TH1、TH2和Ta用作同步整流器元件。在圖10所示的時(shí)序示例中，晶體管Tu、Tl2和Ira用作同步整流器元件。升壓/降壓斬波電路13通過(guò)晶體管的切換操作實(shí)施升壓。在該升壓操作期間，晶體管Ta根據(jù)時(shí)序?qū)?，藉此電流流至晶體管Ta的并聯(lián)二極管,且通過(guò)實(shí)施同步整流而減少與二極管相稱(co_ensuratewith)的損耗。升壓/降壓斬波電路13通過(guò)晶體管Ta的切換操作實(shí)施降壓。在該降壓操作期間，晶體管Tc2根據(jù)時(shí)序?qū)?，藉此電流流至晶體管Tc2的并聯(lián)二極管，且通過(guò)實(shí)施同步整流而減少與二極管相稱的損耗。在升壓操作和降壓操作兩種操作期間，晶體管Ta導(dǎo)通的時(shí)間段和晶體管Tc2導(dǎo)通的時(shí)間段交替重復(fù)，但還提供空載時(shí)間，以便防止晶體管Ta和Tc2同時(shí)導(dǎo)通。在本實(shí)施例中，利用同步整流減少與穿過(guò)二極管元件的通路相稱的損耗，但不一定需要同步整流；在流入升壓/降壓斬波電路13的電流足夠小的情況下，在不實(shí)施同步整流的情況下，也可在升壓操作期間使晶體管Ta始終斷開(kāi)且僅實(shí)施晶體管Ira的切換操作，以及在降壓操作期間使晶體管始終斷開(kāi)且僅實(shí)施晶體管Ta的切換操作。在圖9和10所示的時(shí)序示例中，升壓/降壓斬波電路13的操作頻率與由第一開(kāi)關(guān)電路11、變壓器TRl和第二開(kāi)關(guān)電路12構(gòu)成的電路的操作頻率是相互不同的設(shè)置。根據(jù)該描述的設(shè)置，有可能在升壓/降壓斬波電路13(等價(jià)于可變因數(shù)雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器CNV3)與由第一開(kāi)關(guān)電路11、變壓器TRl和第二開(kāi)關(guān)電路12構(gòu)成的電路(等價(jià)于固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4)中相應(yīng)的最高效率的操作頻率下操作；且可進(jìn)一步提高按本發(fā)明的第五實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的整體效率。描述現(xiàn)在將涉及固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的優(yōu)選配置示例。為了方便，將以電池BI和B2連接到固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV4的形式提供該描述。更具體地，已經(jīng)省略與可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3有關(guān)的描述，且假設(shè)可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器CNV3的升壓/降壓因數(shù)是因數(shù)I。圖1lA示出按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置。圖1lA所示的按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)置有:推挽電路，其由晶體管Tu和Tl2構(gòu)成，晶體管Tu和Tl2是N溝道MOSFET且連接到變壓器TRl的低壓繞組；變壓器TR1，對(duì)于該變壓器TRl繞組比率(低壓繞組與高壓繞組的匝數(shù)比)為1:N ;全橋電路，其由晶體管Tm至Th4構(gòu)成，晶體管Tm至Th4是N溝道MOSFET且連接到變壓器TRl的高壓繞組；晶體管Th5,晶體管Th5是N溝道MOSFET且設(shè)置在全橋電路和電池B2之間；以及電容器Chi和CH2。晶體管Tu的漏極連接到變壓器TRl的低壓繞組的一端，而晶體管IY2的漏極連接到變壓器TRl的低壓繞組的另一端；晶體管Tu和IY2各自的源極連接到電池BI的負(fù)電極。電池BI的正電極連接到變壓器TRl的低壓繞組的中心抽頭。還可將電容器設(shè)置在電池BI的正電極和負(fù)電極之間并使其用作在降壓操作期間進(jìn)行平滑的電容器。晶體管Tm的源極和晶體管Th2的漏極連接到變壓器TRl的高壓繞組的一端，而晶體管Th3的源極、晶體管Th4的漏極及晶體管Th5的漏極連接到變壓器TRl的高壓繞組的另一端。晶體管Tm的漏極、晶體管Th3的漏極及電容器Chi的一端連接到電池B2的正電極，而晶體管Th2的源極、晶體管Th4的源極及電容器Ch2的一端連接到電池B2的負(fù)電極。電容器Chi的另一端和電容器Ch2的另一端連接到晶體管Th5的源極。每個(gè)晶體管的源極和漏極之間的二極管是并聯(lián)二極管。電池B2是電壓高于電池BI的電壓的電池。電感器PL1、PL2、SL1是變壓器TRl的寄生電感器。電感器SLl還可包括連接到變壓器TRl的外部電感器(不同于變壓器TRl的寄生電感器)。在這種情況下，可調(diào)節(jié)電感器SLl的電感值以改變輸出電壓的控制范圍。類似地，還可能將電感器PLl、PL2連接到外部電感器以改變輸出電壓的控制范圍，但這不是優(yōu)選的，因?yàn)樵诰w管TU、IY2斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的浪涌將具有更大的能量。相反，流過(guò)位于高壓側(cè)的電感器SLl的電流將相對(duì)較小，因此對(duì)浪涌的影響較不敏感。更具體地，在增加電感器以便改變輸出電壓的控制范圍的情況下，優(yōu)選相對(duì)于電感器SLl實(shí)施。如圖1lB所示還可提供電感器SL2代替電感器SLl。圖1lA所示的按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器在升壓操作期間通過(guò)始終導(dǎo)通晶體管Th5，利用推挽電路將從電池BI輸出直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，利用變壓器TRl使該交流電壓升壓，并利用由晶體管Tm和TH2、晶體管Th5、和電容器Chi和Ch2構(gòu)成的電壓倍增整流器電路對(duì)其進(jìn)行整流來(lái)實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換；已經(jīng)經(jīng)歷DC/DC轉(zhuǎn)換的電壓被提供給電池B2。由于變壓器TRl的繞組比率(低壓繞組和高壓繞組的匝數(shù)比)為1:N，按第一優(yōu)選配置示例的雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中的固定升壓因數(shù)(不包括由于電感器PLl、PL2、SLl引起的電壓變化)是因數(shù)2N。改變晶體管Tu和IY2的柵驅(qū)動(dòng)電壓的負(fù)荷使得有可能改變流向寄生電感器的電流i的變化率(di/dt) (>0)并控制輸出電壓和輸出電流。圖1lA所示的按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器在降壓操作期間通過(guò)始終關(guān)閉晶體管Th5，利用全橋電路將從電池B2輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，利用變壓器TRl使該交流電壓降壓，并利用晶體管Tu和IY2對(duì)其進(jìn)行整流來(lái)實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換；已經(jīng)經(jīng)歷DC/DC轉(zhuǎn)換的電壓被提供給電池BI。由于變壓器TRl的低壓繞組和高壓繞組的匝數(shù)t匕(繞組比率)為1:N，按第一優(yōu)選配置示例的雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的固定降壓因數(shù)(不包括寄生電感器效應(yīng))是因數(shù)1/N。改變晶體管TH1、TH2、TH3和Th4的柵驅(qū)動(dòng)電壓的負(fù)荷使得有可能改變流向寄生電感器的電流i的變化率(di/dt) (>0)并控制輸出電壓和輸出電流。在圖1lA所示的按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中，設(shè)置在電池BI和變壓器的低壓繞組之間的電路成為推挽電路，但設(shè)置在電池BI和變壓器的低壓繞組之間的電路不限于推挽電路；例如，正如圖12所示的按第二優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器，設(shè)置在電池BI和變壓器的低壓繞組之間的電路也可以是由晶體管Tu至1\4構(gòu)成的全橋電路，這些晶體管是N溝道MOSFET。圖12中與圖1lA等同的那些部分被賦予相同的附圖標(biāo)記，且省略更詳細(xì)的描述。在圖12所示的按第二優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中，同樣，與圖1lA所示的按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器類似地，并聯(lián)二極管連接到每個(gè)晶體管的源極和漏極。而且，在圖12所示的按第二優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中，使用變壓器TR2 (其中低壓繞組沒(méi)有設(shè)置中心抽頭的變壓器)代替在圖1lA所示的按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中使用的變壓器TRl (其中低壓繞組中設(shè)置中心抽頭的變壓器)。在變壓器TR2中，同樣，低壓繞組與高壓繞組的匝數(shù)比為1:N，與變壓器TRl類似。之后是關(guān)于為什么按優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的固定升壓因數(shù)大于固定降壓因數(shù)的乘法逆的描述。例如,設(shè)Vsub是電池BI的電壓,設(shè)Vsub_min (最小值)至Vsub_max (最大值)是其電壓范圍，設(shè)Vmain是電池B2的電壓,設(shè)Vmain_min (最小值)至Vmain_max (最大值)是其電壓范圍，設(shè)α是不依賴于變壓器的低壓繞組和高壓繞組等確定的負(fù)載的固定升壓因數(shù)，設(shè)l/β是不依賴于變壓器的繞組比率等確定的負(fù)載的固定降壓因數(shù)，設(shè)L是等價(jià)于變壓器的總寄生電感的等價(jià)電感(安裝在變壓器高壓側(cè))，以及設(shè)I是流向變壓器的高壓繞組的電流。在這種情況下，在升壓操作期間關(guān)系Vmain= a Vsub—L (di/dt)保持有效。為了減少切換損耗，其中晶體管Tu、Tl2的切換是零電流切換(或以足夠低的電流值切換)，則(di/dt)在晶體管Tu或IY2處于“導(dǎo)通”狀態(tài)時(shí)為正，因此關(guān)系Vmain= a Vsub-L(dl/dt)<a Vsub保持有效。當(dāng)考慮到電池BI和電池Β2的電壓范圍時(shí)，需要選擇固定升壓因數(shù)(例如，變壓器的繞組比率)，使得Vmain_max< a Vsub_min...(等式 I)。接下來(lái)，在降壓操作期間，關(guān)系Vsub= (I/ β ) {Vmain-L (dl/dt)}保持有效。為了減少切換損耗，在用于反轉(zhuǎn)由于晶體管TH1、TH2、TH3和Th4的切換而在變壓器端子處產(chǎn)生的電壓的方向的切換是零電流切換(或者以足夠低的電流值切換)的情況下，則當(dāng)晶體管Thi和Th4處于“導(dǎo)通”狀態(tài)(“斷開(kāi)”狀態(tài))且晶體管Th2和Th3處于“斷開(kāi)”狀態(tài)(“導(dǎo)通”狀態(tài))時(shí)(di/dt)為正，因此關(guān)系Vsub= (I/β){Vmain-L(dl/dt)}<(I/β)Vmain保持有效。當(dāng)考慮到電池BI和電池B2的電壓范圍時(shí)，需要選擇固定降壓因數(shù)(例如，變壓器的繞組比率)，使得Vsub_max<(I/β)Vmain_min...(Equation 2)保持有效。在雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中，由于需要同時(shí)滿足等式I和等式2，根據(jù)等式I和等式2，關(guān)系Vsub_max<(I/β)Vmain_min<(α /β)Vsub_min...( α / β ) > (Vsub_max/Vsub_min) >1...(等式 3)保持有效。當(dāng)僅從變壓器的繞組比率確定固定升壓因數(shù)α和固定降壓因數(shù)(I/β )時(shí)，必須利用在升壓期間和在降壓期間變化的匝數(shù)比，其中尤其是在升壓期間變壓器的繞組比率是1: α，而在降壓期間變壓器的繞組比率是1: β (<α)，且電路配置變得非常復(fù)雜。然而,在圖1lA中的電路中，由于變壓器TRl的繞組比率是1:Ν，這等價(jià)于α=2Ν和β =N的情況，且滿足等式3。更具體地，圖1lA中的電路不需要變壓器的繞組比率在升壓和降壓期間改變，因此雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器可由簡(jiǎn)單的電路配置構(gòu)成。圖13是示出在升壓操作期間按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的每個(gè)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序的時(shí)序圖。當(dāng)晶體管Tu導(dǎo)通且允許電流流到變壓器TRl的低壓繞組時(shí)，在變壓器TRl的高壓繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，且穿過(guò)晶體管Th5和Tm的電流開(kāi)始流動(dòng)(參見(jiàn)圖14)。此時(shí)，根據(jù)電流流過(guò)晶體管Thi的寄生_■極管的時(shí)序，晶體管Tm導(dǎo)通并實(shí)施同步整流，由此減少與_■極管相稱的損耗。類似地，當(dāng)晶體管IY2導(dǎo)通且允許電流流到變壓器TRl的低壓繞組時(shí)，在變壓器TRl的高壓繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，且穿過(guò)晶體管Th2和Th5的電流開(kāi)始流動(dòng)。此時(shí)，根據(jù)電流流過(guò)晶體管Th2的寄生二極管的時(shí)序，晶體管Tm導(dǎo)通并實(shí)施同步整流，由此減少與二極管相稱的損耗。這使得進(jìn)一步提聞效率成為可能。交替地重復(fù)晶體管Tu導(dǎo)通的時(shí)段和晶體管IY2導(dǎo)通的時(shí)段，但當(dāng)晶體管Tm和Th2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)大的短路電流開(kāi)始流動(dòng)，因此為了防止晶體管Thi和Th2同時(shí)導(dǎo)通，提供其中晶體管Thi和Th2均“斷開(kāi)”的時(shí)間(空載時(shí)間)。這使得進(jìn)一步提高效率成為可能。圖15接下來(lái)示 出在降壓操作期間按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的每個(gè)晶體管在導(dǎo)通和斷開(kāi)之間切換的時(shí)序的時(shí)序圖。當(dāng)晶體管Thi和Th4導(dǎo)通且允許電流流到變壓器TRl的高壓繞組時(shí)，在變壓器TRl的低壓繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，且穿過(guò)晶體管Tu的電流開(kāi)始流動(dòng)(參見(jiàn)圖16)。此時(shí)，根據(jù)電流流過(guò)晶體管Tu的寄生二極管的時(shí)序，晶體管Tu導(dǎo)通并實(shí)施同步整流，由此減少與二極管相稱的損耗。類似地，當(dāng)晶體管Th3和Th2導(dǎo)通且允許電流流到變壓器TRl的高壓繞組時(shí)，在變壓器TRl的低壓繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，且穿過(guò)晶體管IY2的電流開(kāi)始流動(dòng)。此時(shí)，根據(jù)電流流過(guò)晶體管IY2的寄生二極管的時(shí)序，晶體管IY2導(dǎo)通并實(shí)施同步整流，由此減少與二極管相稱的損耗。這使得進(jìn)一步提聞效率成為可能。交替地重復(fù)晶體管Tm和Th4導(dǎo)通的時(shí)段和晶體管Th2和Th3導(dǎo)通的時(shí)段，但當(dāng)晶體管Tm和Th2同時(shí)導(dǎo)通時(shí)相當(dāng)大的短路電流開(kāi)始流動(dòng)，且當(dāng)晶體管Th3和Th4同時(shí)導(dǎo)通時(shí)相當(dāng)大的短路電流開(kāi)始流動(dòng)，因此為了防止晶體管Tm和Th2同時(shí)導(dǎo)通，并防止晶體管Th3和Th4同時(shí)導(dǎo)通，提供其中晶體管Thi至Th4均“斷開(kāi)”的時(shí)間(空載時(shí)間)。這使得進(jìn)一步提高效率成為可能。

在其中晶體管Th5僅由單個(gè)MOS晶體管構(gòu)成的情況下，如圖1lA所示按第一優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器或如圖12所示按第二優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器，則在電容器C02保持帶電的狀態(tài)下，當(dāng)晶體管Th4導(dǎo)通時(shí)，例如在諸如降壓操作開(kāi)始的時(shí)間，電容器Ch2將跨晶體管Th4和晶體管Th5的寄生二極管形成短路，相當(dāng)大的電流將流動(dòng)，且電容器Ch2、晶體管Th4和晶體管Th5將遭到損壞。鑒于上述問(wèn)題，優(yōu)選的是采用例如圖17所示按第三優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器或圖18所示按第四優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖17和18中與圖1lA等同的部分被賦予相同的附圖標(biāo)記，且省略其更詳細(xì)的描述。在圖17所示的按第三優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中，晶體管Tm由兩個(gè)N溝道MOSFET構(gòu)成，其中源極相互連接并且將共享的柵控制信號(hào)提供給柵極。由此，即使晶體管Th4已經(jīng)導(dǎo)通，電容器Ch2不再經(jīng)由晶體管Th5的內(nèi)置二極管或通過(guò)晶體管Th4而形成短路。在圖18所示的按第四優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中，設(shè)置與電容器Ch2并聯(lián)的由電阻器Rm和晶體管Th6構(gòu)成的放電電路。在降壓操作的初始階段晶體管Th4導(dǎo)通之前，晶體管Th6導(dǎo)通且經(jīng)由電阻器Rhi實(shí)施放電，直到電容器Ch2兩端處的電壓變?yōu)榛緸?[V]，之后晶體管Th6斷開(kāi)且然后晶體管Th4導(dǎo)通。結(jié)果，即使當(dāng)晶體管Th4已經(jīng)導(dǎo)通且電容器Ch2經(jīng)由晶體管Th4和晶體管Th5的內(nèi)置二極管形成短路時(shí)，也不再有相當(dāng)大的短路電流流動(dòng)。
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現(xiàn)在描述將涉及圖19所示的按第五優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖19所示的按第五優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的特征在于使用常開(kāi)(normalIy-οη)器件?；贕aN的晶體管、基于SiC的晶體管及其它化合物功率器件的特征是小的柵電容和低導(dǎo)通電阻，因此是預(yù)期代替基于Si的功率器件的下一代功率器件。利用這些化合物功率器件，難以形成低電阻P型有效層，因此目前常開(kāi)N型器件非常普遍。在使用常開(kāi)器件的情況下，非?？赡艿氖钱?dāng)驅(qū)動(dòng)常開(kāi)器件的驅(qū)動(dòng)器故障時(shí)常開(kāi)器件將達(dá)到“導(dǎo)通”狀態(tài)，因此即使當(dāng)驅(qū)動(dòng)常開(kāi)器件的驅(qū)動(dòng)器故障時(shí)也必須注意防止出現(xiàn)短路等。鑒于上述問(wèn)題，在圖19所示的按第五優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中，常開(kāi)器件用于晶體管!^和!^。這使得有可能提供由于晶體管Thi的低柵電容而獲得的切換損耗減少以及由于低導(dǎo)通電阻而獲得的電阻損耗減少，并提供由于晶體管Th3的低柵電容而獲得的切換損耗減少以及由于低導(dǎo)通電阻而獲得的電阻損耗減少。此外，即使當(dāng)故障導(dǎo)致晶體管Tm或Th3短路時(shí)也可確保安全，因?yàn)樵陔姵谺2的正電極和負(fù)電極之間沒(méi)有短路。在圖19所示的按第五優(yōu)選配置示例的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中，采用其中晶體管Tm和Th3是常開(kāi)器件且晶體管Th2和Th4是常關(guān)器件的配置，但反配置也可以，即其中晶體管Thi和Th3是常關(guān)器件且晶體管Th2和Th4是常開(kāi)器件的配置。在將化合物晶體管用于常開(kāi)器件的情況下，當(dāng)晶體管是例如基于GaN的晶體管時(shí)在源極和漏極之間未形成內(nèi)置晶體管，且當(dāng)晶體管是例如基于SiC的晶體管時(shí)形成在源極和漏極之間的內(nèi)置二極管將不具有優(yōu)良性能；因此，優(yōu)選的是將二極管與圖19所示的常開(kāi)器件(晶體管Tm和Th3)并聯(lián)連接。本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器可應(yīng)用于例如圖20所示的電動(dòng)汽車的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)。圖20所示的用于電動(dòng)汽車的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)包括:其中布置多個(gè)太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能板I ;用于控制太陽(yáng)能板I的輸出電壓的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制單元2，使得太陽(yáng)能板I的輸出電壓最大；用于管理和控制輔助電池4的控制電路；存儲(chǔ)太陽(yáng)能板I的輸出電能的輔助電池4 ;用于實(shí)施從輔助電池4輸出的直流電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換并將其提供給主電池7的DC/DC轉(zhuǎn)換器5 ;用于管理和控制主電池7的控制電路6 ;以及具有大于輔助電池4的電容的主電池7。此外，盡管圖20未描述，但在電動(dòng)汽車中還提供了用于生成控制DC/DC轉(zhuǎn)換器5內(nèi)的每個(gè)開(kāi)關(guān)元件的“導(dǎo)通”和“斷開(kāi)”狀態(tài)的控制信號(hào)的電路(尤其是上述的控制電路CNTl或控制電路CNT2)。在本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用于圖20所示的電動(dòng)汽車的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)的情況下，DC/DC轉(zhuǎn)換器5可以是本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器是雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況下，從主電池7輸出的直流電壓經(jīng)歷DC/DC轉(zhuǎn)換并提供給輔助電池4是可能的。在這種情況下，輔助電池4對(duì)應(yīng)于上述電池BI (在低壓側(cè))且主電池7對(duì)應(yīng)于上述電池B2 (在高壓側(cè))。提供給電動(dòng)汽車的反相器8將從主電池7輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流電壓。提供給電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)9由從反相器8輸出的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流電壓旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)汽車的主動(dòng)輪通過(guò)電動(dòng)機(jī)9的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。在電動(dòng)汽車剎車期間由電動(dòng)機(jī)9生成的再生能量被控制電路6回收并存儲(chǔ)在主電池7中。從輔助電池4輸出的直流電壓還被用作前燈等的電源。在圖20中，設(shè)置有本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)是用于電動(dòng)汽車的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)，但應(yīng)容易地理解它還可用作其它可移動(dòng)體(例如，摩托車等)的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)。在本文中，在推挽電路用于連接到固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中的變壓器的低壓繞組的切換電路的情況下，從提高效率的觀點(diǎn)看，優(yōu)選的是提供推挽電路裝置來(lái)抑制由于變壓器的低壓繞組的寄生電感引起的浪涌電壓?，F(xiàn)在以下的描述將涉及用于抑制浪涌電壓的裝置。圖21示出按第一優(yōu)選示例的推挽電路的配置。圖21所示出的按第一優(yōu)選示例的推挽電路設(shè)置有:晶體管Tu和 γ2，它們是N溝道MOSFET ;二極管DACl和Dac2 ；以及晶體管Taci和Tac2,它們是N溝道MOSFET。晶體管Tu的漏極連接到變壓器TRl的低壓繞組的一端，晶體管IY2的漏極連接到變壓器TRl的低壓繞組的另一端，晶體管Tu和IY2各自的源極連接到電池Β3的負(fù)電極。在圖21中變壓器TRl的低壓繞組的寄生電感被描述為寄生電感器PLl和PL2。并聯(lián)二極管連接在每個(gè)晶體管的源極和漏極之間，但這些并聯(lián)二極管還可以是尤其在每個(gè)晶體管外部并聯(lián)連接的二極管或每個(gè)晶體管的寄生二極管(內(nèi)置二極管)。二極管DAa的陽(yáng)極連接到晶體管Tu的漏極，二極管DAa的陰極連接到晶體管ΤΑα的漏極，而晶體管ΤΑα的源極連接到變壓器TRl的低壓繞組的中心抽頭和電池Β3的正電極。類似地，二極管Dm2的陽(yáng)極連接到晶體管IY2的漏極，二極管Dm的陰極連接到晶體管Tak的漏極，而晶體管Tac2的源極連接到變壓器TRl的低壓繞組的中心抽頭和電池Β3的正電極。在圖21所示的按第一優(yōu)選示例的推挽電路中，晶體管ΤΑα在一路徑的導(dǎo)通和切斷之間切換，該路徑從晶體管Tu的漏極和變壓器TRl的低壓繞組的一端之間的連接點(diǎn)A穿過(guò)二極管DAa，并到達(dá)電池B3的正電極和變壓器TRl的低壓繞組中心抽頭之間的連接點(diǎn)。當(dāng)該路徑開(kāi)放為導(dǎo)通而出現(xiàn)由于變壓器TRl的寄生電感器PLl引起的浪涌組分時(shí)，則這種浪涌組分穿過(guò)二極管Daci并流回電池B3的正電極和變壓器TRl的低壓繞組的中心抽頭之間的連接點(diǎn)。類似地，在圖21所示的 按第一優(yōu)選示例的推挽電路中，晶體管I^2在一路徑的導(dǎo)通和切斷之間切換，該路徑從晶體管IY2的漏極和變壓器TRl的低壓繞組的另一端之間的連接點(diǎn)B穿過(guò)二極管DAC2，并到達(dá)電池B3的正電極和變壓器TRl的低壓繞組中心抽頭之間的連接點(diǎn)。當(dāng)該路徑開(kāi)放為導(dǎo)通而出現(xiàn)由于變壓器TRl的寄生電感器PL2引起的浪涌組分時(shí)，則這種浪涌組分穿過(guò)二極管Dac2并流回電池B3的正電極和變壓器TRl的低壓繞組的中心抽頭之間的連接點(diǎn)。因此，在Tu從“導(dǎo)通”切換到“斷開(kāi)”的時(shí)間點(diǎn)，晶體管ΤΑα必須處于“導(dǎo)通”狀態(tài)，在IY2從“斷開(kāi)”切換到“導(dǎo)通”的時(shí)間點(diǎn)，晶體管ΤΑα必須處于“斷開(kāi)”狀態(tài)，在IY2從“導(dǎo)通”切換到“斷開(kāi)”的時(shí)間點(diǎn)，晶體管Tac2必須處于“導(dǎo)通”狀態(tài)，在Tu從“斷開(kāi)”切換到“導(dǎo)通”的時(shí)間點(diǎn)，晶體管Tac2必須處于“斷開(kāi)”狀態(tài)。出于此原因，晶體管Tu、IY2、TAa和Tac2在“導(dǎo)通”和“斷開(kāi)”之間的切換可通過(guò)例如如圖22所示的時(shí)序?qū)嵤?。在晶體管Tu、IY2、TAa和Tac2在“導(dǎo)通”和“斷開(kāi)”之間的切換通過(guò)如圖22所示的時(shí)序?qū)嵤┑那闆r下，提供給晶體管Taci的控制端子的控制信號(hào)僅通過(guò)延遲提供給晶體管Tu的控制端子的控制信號(hào)來(lái)生成，而提供給晶體管I^2的控制端子的控制信號(hào)僅通過(guò)延遲提供給晶體管IV2的控制端子的控制信號(hào)來(lái)生成；因此，可容易地生成提供給晶體管τΑα的控制端子的控制信號(hào)和提供給晶體管Tak的控制端子的控制信號(hào)。圖23示出當(dāng)通過(guò)仿真得出圖21所示按第一優(yōu)選示例的推挽電路中連接點(diǎn)A的電壓和連接點(diǎn)B的電壓時(shí)的結(jié)果。為了比較的目的，圖24示出當(dāng)通過(guò)仿真得出圖30所示的具有常規(guī)浪涌電壓抑制裝置(齊納二極管ZDl和ZD2)的推挽電路中連接點(diǎn)A的電壓和連接點(diǎn)B的電壓時(shí)的結(jié)果。在圖23和24中，粗線示出連接點(diǎn)A的電壓，細(xì)線示出連接點(diǎn)B的電壓。在圖23和24中，電池BI的電壓是12V。根據(jù)圖21所 示按第一優(yōu)選示例的推挽電路，有可能顯著降低由于變壓器TRl的寄生電感器PLl引起的連接點(diǎn)A的電壓升高以及由于變壓器TRl的寄生電感器PL2引起的連接點(diǎn)B的電壓升高。出于此原因，有可能防止連接點(diǎn)A和連接點(diǎn)B的電壓升高超過(guò)晶體管Taci和I^2的耐壓，并防止晶體管ΤΑα和Tak被損壞。而且，根據(jù)圖21所示按第一優(yōu)選示例的推挽電路，由于變壓器TRl的寄生電感器PLl和PL2引起的浪涌組分沒(méi)有被丟棄到電路外部，而是使其按所述順序流回通過(guò)連接點(diǎn)Α、二極管DAa、晶體管ΤΑα、變壓器TRl的中心抽頭、寄生電感器PLl和連接點(diǎn)A的電流路徑；或使其所述順序流回通過(guò)連接點(diǎn)B、二極管Dac2>晶體管Tac2、變壓器TRl的中心抽頭、寄生電感器PL2和連接點(diǎn)B的電流路徑。已被存儲(chǔ)在寄生電感器PL1、PL2中的能量因此可被傳送到高壓側(cè)(而不是被齊納二極管等消耗)，且因此可顯著減少損耗?，F(xiàn)在描述將涉及用于驅(qū)動(dòng)晶體管Taci和Tac2的驅(qū)動(dòng)器的電源配置示例。圖25不出用于驅(qū)動(dòng)晶體管Taq和Tac2的驅(qū)動(dòng)器的電源配置的第一工作不例。圖25中與圖21等同的那些部分被賦予相同的附圖標(biāo)記，且省略其更詳細(xì)的描述。圖25中描述的電壓值是示例。在圖25所示的第一工作示例中，晶體管ΤΑα和TAe2分別是常關(guān)晶體管。在電池BI的電壓是12V的示例情況下，用于驅(qū)動(dòng)晶體管ΤΑα的柵驅(qū)動(dòng)器DVl需要通過(guò)將大于晶體管Taci的閾值電壓值的電壓加到晶體管ΤΑα的源電壓(例如，12V)而得到的電壓的電源(例如24-V電源)，而用于驅(qū)動(dòng)晶體管Tac2的柵驅(qū)動(dòng)器DV2需要通過(guò)將大于晶體管Tac2的閾值電壓值的電壓加到晶體管Tac2的源電壓(例如，12V)而得到的電壓的電源(例如24-V電源)。鑒于上述問(wèn)題，在圖25所示的第一工作示例中，存在連接到柵驅(qū)動(dòng)器DVl的電源(例如24-V電源)，由此晶體管Tu的漏極電壓穿過(guò)電阻器Rl和逆電流防止二極管Dl并且通過(guò)電容器Cl進(jìn)一步平滑以得到直流電壓，且存在連接到柵驅(qū)動(dòng)器DV2的電源(例如24-V電源)，由此晶體管IY2的漏極電壓穿過(guò)電阻器R2和逆電流防止二極管D2并且通過(guò)電容器C2進(jìn)一步平滑以得到直流電壓。而且，盡管未示出，還存在連接到柵驅(qū)動(dòng)器DVl的電壓電源(例如晶體管ΤΑα的源極端子)用于斷開(kāi)晶體管ΤΑα，且還存在連接到柵驅(qū)動(dòng)器DV2的電壓電源(例如晶體管ΤΑα的源極端子)用于斷開(kāi)晶體管1\。2。與圖25中的第一工作示例不同，還可能使電源(例如，24-V電源)連接到柵驅(qū)動(dòng)器DV2，由此晶體管IY2的漏極電壓用于獲得直流電壓，且可能使電源(例如，24-V電源)連接到柵驅(qū)動(dòng)器DV1，由此晶體管IY2的漏極電壓用于獲得直流電壓。獲得用于驅(qū)動(dòng)晶體管TAa、Tac2的所述電源電壓的原因是如圖23所示，當(dāng)晶體管ΤΑα斷開(kāi)時(shí)晶體管ΤΑα的漏極電壓和當(dāng)晶體管Tac2斷開(kāi)時(shí)晶體管Tac2的漏極電壓等于電池BI的電壓(例如，12V)乘以約為2的因數(shù)(例如，約為24V)。根據(jù)所述的電源配置，不需要提供用于生成通過(guò)將大于晶體管ΤΑα的閾值電壓值的電壓加到晶體管ΤΑα的源極電壓(例如，12V)而得到的電壓的特別電路(例如用于使電池Β3的輸出電壓升高到該電壓的兩倍的電路)，也不需要提供用于生成通過(guò)將大于晶體管Tac2的閾值電壓值的電壓加到晶體管Tac2的源極電壓(例如，12V)而得到的電壓的特別電路(例如用于使電池Β3的輸出電壓升高到該電壓的兩倍的電路)；該電路配置因此變得較簡(jiǎn)單。圖26示出用于驅(qū)動(dòng)晶體管Taci和Tac2的驅(qū)動(dòng)器的電源配置的第二工作示例。圖26中與圖21等同的那些部分被賦予相同的附圖標(biāo)記，且省略其更詳細(xì)的描述。圖26中描述的電壓值是示例。在圖26所示的第二工作示例中，晶體管ΤΑα和TAe2中的每一個(gè)都是常開(kāi)晶體管。在這種情況下，用于驅(qū)動(dòng)晶體管ΤΑα的柵驅(qū)動(dòng)器DV3不需要大于晶體管ΤΑα的源極電壓(例如，12V)的電壓電源，用于驅(qū)動(dòng)晶體管Tac2的柵驅(qū)動(dòng)器DV4也不需要大于晶體管Tac2的源極電壓(例如，12V)的電壓電源。鑒于上述問(wèn)題，在圖26所示的第二工作示例中，用于其它控制電路的電源(例如，5-V電源)連接到柵驅(qū)動(dòng)器DV3和DV4。更具體地，用于其它控制電路的電源(例如，5-V電源)被其它控制電路(例如，傳感器、用于驅(qū)動(dòng)其它晶體管的驅(qū)動(dòng)器等)以及柵驅(qū)動(dòng)器DV3和DV4共享 。而且，盡管未示出，還存在連接到柵驅(qū)動(dòng)器DV3的電壓電源(例如，12V電源)用于導(dǎo)通晶體管ΤΑα，且還存在連接到柵驅(qū)動(dòng)器DV4的電壓電源(例如，12V電源)用于導(dǎo)通晶體管TAC2。根據(jù)所述的電源配置，不需要向柵驅(qū)動(dòng)器DV3和DV4提供專用電源，因此可減少構(gòu)成電源電路的組件的數(shù)量。而且，在圖26所示的第二工作示例中，可通過(guò)使用具有比基于Si的晶體管低的導(dǎo)通電阻的化合物晶體管(諸如基于GaN的晶體管或基于SiC的晶體管)作為晶體管ΤΑα和I^2來(lái)進(jìn)一步減少損耗，這些晶體管ΤΑα和Tak為常開(kāi)晶體管。在化合物晶體管用于晶體管ΤΑα和Tac2的情況下，由于在例如基于GaN的晶體管的源極和漏極之間沒(méi)有形成內(nèi)置二極管，還可將二極管連接到與晶體管ΤΑα和Tak并聯(lián)的位置，與圖25類似，然而圖26未示出晶體管ΤΑα和TAe2的并聯(lián)二極管?，F(xiàn)在描述將涉及第二優(yōu)選示例的推挽電路。圖27示出按第二優(yōu)選示例的推挽電路的配置。圖27中與圖21相同的部分被賦予相同的附圖標(biāo)記，且省略其詳細(xì)描述，例外是圖1lA中的晶體管ΤΑα和TAe2，其在圖27中變?yōu)榫w管ΤΑαΑ和TAe2A。圖27中第二優(yōu)選示例的推挽電路是其中從圖21所示的第一優(yōu)選示例的推挽電路中取走~■極管Daq和Dac2,并代替地提供用于同步整流的晶體管Taqb和TAe2B。有可能確保更大的效率增加，因?yàn)橥ㄟ^(guò)執(zhí)行同步整流可減少與二極管相稱的損耗。在圖27所示的按第二優(yōu)選示例的推挽電路中，在晶體管Tu已經(jīng)從“導(dǎo)通”切換到“斷開(kāi)”之后晶體管τΑαΒ必須從“斷開(kāi)”切換到“導(dǎo)通”，在晶體管ΤΑαΑ從“導(dǎo)通”切換到“斷開(kāi)”之前晶體管Tacib必須從“導(dǎo)通”切換到“斷開(kāi)”，在晶體管IY2已經(jīng)從“導(dǎo)通”切換到“斷開(kāi)”之后晶體管Tac2b必須從“斷開(kāi)”切換到“導(dǎo)通”，且在晶體管Taka從“導(dǎo)通”切換到“斷開(kāi)”之前晶體管Tac2b必須從“導(dǎo)通”切換到“斷開(kāi)”。出于此原因，晶體管Tu、IY2、TAaA、TAC2A、Tacib和Tac2b在“導(dǎo)通”和“斷開(kāi)”之間的切換可通過(guò)例如如圖28所示的時(shí)序?qū)嵤?。在圖27所示的第二優(yōu)選示例的推挽電路中用于驅(qū)動(dòng)晶體管ΤΑα和TAe2的驅(qū)動(dòng)器的電源配置的示例與在圖21所示的第一優(yōu)選示例的推挽電路的情況相似，因此省略其描述。如果圖11A、12和14所示的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器不具有電壓改變功能，則在電池如所示地連接到輸出單元的情況下電路可能被固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換破壞。為此，采用其中電感器PL1、PL2和SLl加至圖11A、12和14中所示的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器以及其中圖11A、12和14中所示的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器具有電壓改變功能的配置。類似地，如果圖1lB所示的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器不具有電壓改變功能，則在電池如所示地連接到輸出單元的情況下電路可能被固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換破壞。為此，采用其中電感器PL1、PL2和SL2加至圖1lB中所示的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器以及其中圖1IB所示的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器具有電壓改變功能的配置。然而，在使用圖11A、11B、12或14所示的固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器中的任一個(gè)代替由圖8所示的DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一開(kāi)關(guān)電路11、變壓器TRl和第二開(kāi)關(guān)電路12構(gòu)成的電路的情況下，不需要向固定因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器提供這些電感器，因?yàn)樯龎?降壓斬波電路13 (可變因數(shù)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器)被提`供給圖8所示的DC/DC轉(zhuǎn)換器。上述實(shí)施例的內(nèi)容和上述修改示例可按任何組合實(shí)現(xiàn)，只要沒(méi)有不兼容性即可。
權(quán)利要求
1.一種DC/DC轉(zhuǎn)換器，包括: 第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及 第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器，用于實(shí)施從所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換； 其中所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器或所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器之一是固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及 所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器或所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器中的另一個(gè)是可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器。
2.按權(quán)利要求1所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器是具有變壓器的絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及 所述可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器是非絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器。
3.按權(quán)利要求1或2所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器是可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器， 所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器是固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器， 所述DC/DC轉(zhuǎn)換器包括連接到所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器和所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器之間的連接點(diǎn)的負(fù)載電路， 所述負(fù)載電路是能夠在操作狀 態(tài)和非操作狀態(tài)之間切換的負(fù)載電路，以及 所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器和所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器是用于實(shí)施降壓操作的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
4.按權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器和所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器是雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。
5.按權(quán)利要求4所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 在所述DC/DC轉(zhuǎn)換器開(kāi)始從所述固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器到所述可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率傳輸操作之前， 所述可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器在從所述可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器向所述固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器的方向上實(shí)施DC/DC轉(zhuǎn)換并且逐漸升高所述固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器和所述可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器之間的連接點(diǎn)的電壓。
6.按權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的操作頻率和所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的操作頻率彼此不同。
7.一種太陽(yáng)能充電系統(tǒng)，包括: 太陽(yáng)能電池； 用于存儲(chǔ)從所述太陽(yáng)能電池輸出的電能的第一電能存儲(chǔ)設(shè)備； 具有比所述第一電能存儲(chǔ)設(shè)備高的電壓的第二電能存儲(chǔ)設(shè)備；以及 用于在所述第一電能存儲(chǔ)設(shè)備和所述第二電能存儲(chǔ)設(shè)備之間傳送電能的DC/DC轉(zhuǎn)換器； 其中所述DC/DC轉(zhuǎn)換器是權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
8.一種可移動(dòng)體,包括: 權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)。
9.按權(quán)利要求8所述的可移動(dòng)體，其特征在于， 從所述第二電能存儲(chǔ)設(shè)備輸出的電能被提供給所述太陽(yáng)能充電系統(tǒng)，用作驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)體的電 能。
全文摘要
本發(fā)明涉及DC-DC轉(zhuǎn)換器、太陽(yáng)能充電系統(tǒng)及可移動(dòng)體。該DC/DC轉(zhuǎn)換器包括第一DC/DC轉(zhuǎn)換器以及用于實(shí)施從第一DC/DC轉(zhuǎn)換器提供的電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換的第二DC/DC轉(zhuǎn)換器。第一DC/DC轉(zhuǎn)換器或第二DC/DC轉(zhuǎn)換器之一是固定因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及第一DC/DC轉(zhuǎn)換器或第二DC/DC轉(zhuǎn)換器中的另一個(gè)是可變因數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器。
文檔編號(hào)H02M3/335GK103095142SQ20121042819
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者巖田浩, 矢追善史, 小宮健治, 野村勝, 太田佳似 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社