本發(fā)明涉及將多電平(Multilevel Power)轉(zhuǎn)換器技術(shù)適用于非絕緣型的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器，特別是，與級(jí)聯(lián)多電平(Cascade Multicell)型的多電平轉(zhuǎn)換器相關(guān)。

背景技術(shù)：

以往，作為功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器，采用升壓斬波電路的方式已被普遍知曉。圖15中展示此種方式的電路圖，二極管(Diode)21、二極管22、二極管23、以及二極管24被橋(Bridge)接，作為輸入連接有交流電流1，作為輸出連接有阻流器(Chock)2與MOSFET37的串聯(lián)電路。MOFET37的源極·漏極之間連接有二極管25與電容器(Condenser)54的串聯(lián)電路，電容器54的兩端連接有負(fù)載3。

該功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器由于是將來自阻流器2的電流通過未圖示的濾波器(Filter)去除了高頻成分后的電流作為輸入電流，因此通過控制阻流器2的電流的低頻成分使其與交流電源1的電壓的波形相似，從而使其具備功率因數(shù)改善功能。

阻流器2的電流可以通過MOSFET37的開關(guān)(On Off)來控制。由于MOSFET37一單開啟則MOSFET37的電壓歸零(Zero)、MOSFET37一旦關(guān)閉則二極管25導(dǎo)通，所以MOSFET37的電壓就會(huì)與電容器54的電壓，即，輸出電壓相等。

因此，圖15中著眼于阻流器2的電壓變化的等價(jià)電路則成為了圖16中圖示的電路。此處，可變電壓源4將Vo作為輸出電壓并且具有±m(xù)Vo的值。M具有0或1的值，交流電源1的電壓為正則符號(hào)為+(Plus)，交流電源1的電壓為負(fù)則符號(hào)為-(Minus)。不過，將交流電源1上側(cè)的電位高于下側(cè)的電位的狀態(tài)作為正電壓，反之則作為負(fù)電壓。

由于該電路為升壓斬波電路，因此是以輸出電壓高于輸入電壓為前提的。所以，當(dāng)m＝0，即，MOSFET37一旦開啟則阻流器2的電流就會(huì)增大，當(dāng)m＝1，即，MOSFET37一旦關(guān)閉則阻流器2的電流就會(huì)減小。通過控制該開關(guān)比就能能夠控制阻流器2的電流，從而就能夠控制功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器的輸入電流使其與交流電源1的電壓的波形相似。

另一方面，作為實(shí)現(xiàn)與上述電路同等運(yùn)作的電路，圖17中的電路也已被普遍知曉。此處，如將與圖15中圖示的電路相同的元件使用相同的記號(hào)進(jìn)行標(biāo)示，則，MOSFET38、MOSFET39、MOSFET40、以及MOSFET41被橋接，作為輸入經(jīng)由阻流器電容器54，電容器54的兩端連接有負(fù)載3。

在圖17中圖示的電路中，很顯然一旦所有的MOSFET開啟就會(huì)等同于圖16中圖示的電路中m＝0的狀態(tài)。另外，一旦所有的MOSFET關(guān)閉，則由各MOSFET的體二極管(Body Diode)構(gòu)成橋式整流(Bridge Diode)，因其整流作用，就會(huì)等同于圖16中圖示的電路中m＝1的狀態(tài)。因此，與圖15中圖示的電路同樣的，也能夠使圖17中圖示的電路作為功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器發(fā)揮作用。

另外，MOSFET38、MOSFET39、MOSFET40、以及MOSFET41中的兩個(gè)能夠替換為二極管，圖18、圖19中的電路也已被眾所周知。

在圖18中圖示的電路中，很顯然一旦MOSFET40和MOSFET41開啟就會(huì)等同于圖16中圖示的電路中m＝0的狀態(tài)。另外，一旦MOSFET40和MOSFET41關(guān)閉，則由二極管26和二極管27、MOSFET40的體二極管、以及MOSFET41的體二極管構(gòu)成橋式整流，因其整流作用，就會(huì)等同于圖16中圖示的電路中m＝1的狀態(tài)。因此，與圖15中圖示的電路同樣的，也能夠使圖18中圖示的電路作為功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器發(fā)揮作用。

在圖19中圖示的電路中，交流電源1為正電壓時(shí)一旦MOSFET39開啟，則電流就會(huì)以阻流器2、二極管26、MOSFET39的路徑流通，從而成為等同于圖16中圖示的電路中m＝0的狀態(tài)。另外，交流電源1為負(fù)電壓時(shí)一旦MOSFET41開啟，則電流就會(huì)以MOSFET41、二極管28、阻流器2的路徑流通，從而成為等同于圖16中圖示的電路中m＝0的狀態(tài)。另外，一旦MOSFET39和MOSFET41關(guān)閉，則由二極管26和二極管28、MOSFET39的體二極管、以及MOSFET41的體二極管構(gòu)成橋式整流，因其整流作用，就會(huì)等同于圖16中圖示的電路中m＝1的狀態(tài)。因此，與圖15中圖示的電路同樣的，也能夠使圖19中圖示的電路作為功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器發(fā)揮作用。

要將這樣的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器小型化，一般的方法是提高開關(guān)頻率(Switching Frequency)。通過提高開關(guān)頻率，用于實(shí)現(xiàn)相同的紋波(Ripple)電流所必須的阻流電感(Chock Inductance)就會(huì)降低，因此就能夠?qū)⒆枇髌餍⌒突?/p>

但是，作為提高開關(guān)頻率的弊端有：增加開關(guān)損耗(Switching loss)、因阻流線圈的交流電阻升高而導(dǎo)致的阻流器銅耗增大、鐵芯(core)的高頻特性所帶來的阻流器鐵耗增大。由于損耗的增大會(huì)招致冷卻零件的大型化，因此就有提高開關(guān)頻率所帶來的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器小型化的效果也已沒有上升的空間的問題存在。

另外，以往的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器還存在有共模噪聲(Common-mode Noise)大的問題。共模噪聲因接地端(Earth)流入共模電流而產(chǎn)生，而該共模電流則因MOSFET等的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)操作時(shí)的電位變化而產(chǎn)生。在MOSFET的情況下，元件的背面成為漏極(Drain)，通過該漏極與接地端之間存在的寄生電容，接地端處流入共模電流。如將共模電流以ic、寄生電容以C_STRAY、相對于接地端的漏極電壓的時(shí)間變化以dV/dt表示的話，則為：

【公式1】

因此，要減小共模電流ic的話，有：減小寄生電容C_STRAY、減小dV、加大dt這三種方法可以想到。但是，為了減小寄生電容C_STRAY而將漏極與接地端之間的絕緣物加厚的話，會(huì)有熱電阻上升從而導(dǎo)致MOSFET的溫度上升的問題。dV為±m(xù)Vo是由電路構(gòu)成所決定的，因而無法更改。而一旦增加dt由于會(huì)加大開關(guān)損耗，所以會(huì)有MOSFET溫度上升的問題。

如上述般，由于想要減小共模電流并非易事，所以有時(shí)會(huì)不得不提高噪音濾波器(Noise Filter)的阻抗(Impedance)來應(yīng)對。但是，提高阻抗會(huì)產(chǎn)生出：需要使用高價(jià)的原材料，或是，導(dǎo)致噪音濾波器大型化的問題。

本發(fā)明通過改變電路構(gòu)成，在不提高開關(guān)頻率的前提下減小阻流器，從而減小共模電流。

以往的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器，即使想要通過提高開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)小型化，也會(huì)存在因零件損耗的增大從而導(dǎo)致小型化效果沒有提升空間的問題。

另外，由于共模電流較大，所以還存在導(dǎo)致噪音濾波器大型化的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的n電平(Level)功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器(n為3以上的整數(shù))設(shè)置有(n-1)個(gè)電路模塊，具有串聯(lián)有第一整流元件和第一開關(guān)元件的第一串聯(lián)電路、串聯(lián)有第二整流元件和第二開關(guān)元件的第二串聯(lián)電路、以及電容器，其中，所述(n-1)個(gè)電路模塊分別在所述第一整流元件與所述第一開關(guān)元件的連接點(diǎn)連接有輸入端子、在所述第二整流元件與所述第二開關(guān)元件的連接點(diǎn)連接有其他輸入端子、在所述第一串聯(lián)電路、所述第二串聯(lián)電路、以及所述電容器的兩端連接有輸出端子，阻流器、以及相鄰的各電路模塊的所述輸入端子和所述其他輸入端子相連接形成的串聯(lián)電路與所述交流電源連接，所述各電路模塊的輸出端子處分別連接有負(fù)載。

再有，所述阻流器可以連接于所述各電路模塊間的任意位置上，也可以分散配置于多個(gè)位置上。因此，所述各電路模塊能夠各自包含阻流器。

發(fā)明效果

本發(fā)明的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器、以及，具備功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器的電源裝置具有如下效果。

第一，通過阻流器的施加電壓減小后表面上的頻率上升，能夠?qū)⒆枇髌餍⌒突?。通過這樣，就能夠使電源裝置整體小型化。這是因?yàn)?，通過根據(jù)輸入電壓的瞬間值來選擇各電路模塊的輸入端子電壓就能夠降低阻流器的施加電壓，并且，通過使切換各電路模塊的輸入端子電壓的相位進(jìn)行偏移，對于阻流器而言的表面上的頻率就會(huì)上升，因而就能夠使用于實(shí)現(xiàn)相同紋波(Ripple)電流的電感降低。

第二，通過減少M(fèi)OSFET的電位變化就能夠減少共模電流。所述公式1中所示dV在以往電路中為±Vo,在本發(fā)明的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器中則為±Vo/(n－1)。這是因?yàn)椋ㄟ^將各電路模塊的輸出端子電壓控制為±Vo/(n－1)，施加于MOSFET的電壓就會(huì)為Vo/(n－1)而非Vo。通過這樣，就能夠較少共模噪聲而又不會(huì)付出熱電阻增大或開關(guān)損耗增大所帶來的代價(jià)，并且能夠使濾波器小型化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中的n電平功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器的一例實(shí)施例圖。

圖2是本發(fā)明中的3電平功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器的一例實(shí)施例圖。

圖3是著眼于阻流器電壓變化的圖2的等價(jià)電路圖。

圖4是以往電路中的阻流器電流波形圖。

圖5是本發(fā)明中的阻流器電流波形圖。

圖6是以往電路中的阻流器電壓波形圖。

圖7是本發(fā)明中的阻流器電壓波形圖。

圖8是以往電路中的阻流器電流波形和阻流器電壓波形圖。

圖9是本發(fā)明中的阻流器電流波形和阻流器電壓波形圖。

圖10是本發(fā)明中的4電平功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器的一例實(shí)施例圖。

圖11是著眼于阻流器電壓變化的圖10的等價(jià)電路圖。

圖12是連接絕緣轉(zhuǎn)換器作為圖2中的負(fù)載的實(shí)施例圖。

圖13是連接絕緣轉(zhuǎn)換器作為圖2中的負(fù)載的實(shí)施例圖。

圖14是連接絕緣轉(zhuǎn)換器作為圖2中的負(fù)載的實(shí)施例圖。

圖15是以往的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器的電路。

圖16是著眼于阻流器電壓變化的圖15、圖17、圖18、圖19的等價(jià)電路圖。

圖17是以往的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器的電路。

圖18是以往的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器的電路。

圖19是以往的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器的電路。

具體實(shí)施方式

用于實(shí)施本發(fā)明的方式，只要將一下希望的實(shí)施例的說明對照附圖進(jìn)行閱讀便可清楚的了解。不過，附圖僅用于解說，不對本發(fā)明的技術(shù)范圍進(jìn)行限定。

本發(fā)明的n電平功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器(n為3以上的整數(shù))，如圖1所示，由：交流電源1和阻流器2、(n-1)個(gè)電路模塊5、以及與各電路模塊5的輸出端子相連接的負(fù)載3所構(gòu)成。

各電路模塊5包括：串聯(lián)有二極管11和MOSFET31的第一串聯(lián)電路；串聯(lián)有二極管12和MOSFET32的第二串聯(lián)電路；以及電容器51。MOSFET31的漏極與二極管11的陽極相連接，MOSFET32的漏極與二極管12的陽極相連接。二極管11與MOSFET31的連接點(diǎn)連接有一方的輸入端子，二極管12與MOSFET32的連接點(diǎn)連接有另一方的輸入端子。二極管11的陰極和二極管12的陰極與電容器51的一端相連接，MOSFET31的源極和MOSFET32的源極與電容器51的另一端相連接，電容器51的兩端還通過輸出端子分別連接有負(fù)載3。

各電路模塊5的輸入端子相互串聯(lián)。具體來說，第一個(gè)電路模塊5的一方的輸入端子與第(n-1)個(gè)電路模塊5的另一方的輸入端子之間，通過阻流器2連接有交流電源1。相鄰的電路模塊5之間，一方的輸入端子與另一方的輸入端子相連接。例如：第一個(gè)電路模塊5的另一方的輸入端子與第二個(gè)電路模塊5的一方的輸入端子相連接。這里的相鄰指的是不需要物理上的相鄰，形式上的相鄰就可以了。

在本發(fā)明的實(shí)施方式以及后述實(shí)施例中，雖然只記載了如下構(gòu)成：各電路模塊5包括串聯(lián)有二極管11和MOSFET31的第一串聯(lián)電路；串聯(lián)有二極管12和MOSFET32的第二串聯(lián)電路；以及電容器51，MOSFET31的漏極與二極管11的陽極相連接，MOSFET32的漏極與二極管12的陽極相連接。

但是并不限于此，例如，也可以是如下構(gòu)成：二極管11的陰極與MOSFET31的源極相連接，二極管12的陰極與MOSFET32的源極相連接。這種情況下，MOSFET31的漏極和MOSFET32的漏極與電容器51的另一端相連接，二極管11的陽極和二極管12的陽極與電容器51的一端相連接。

另外，也可以是由兩個(gè)二極管的串聯(lián)電路構(gòu)成第一串聯(lián)電路，由兩個(gè)MOSFET的串聯(lián)電路構(gòu)成第二串聯(lián)電路。也可以是由兩個(gè)MOSFET的串聯(lián)電路構(gòu)成第一串聯(lián)電路以及第二串聯(lián)電路。

實(shí)施例一

(實(shí)施例一的構(gòu)成)

圖2中展示了電平數(shù)n為3的本發(fā)明的實(shí)施例。該轉(zhuǎn)換器由：交流電源1與阻流器2、兩個(gè)電路模塊5、以及連接于各電路模塊5的輸出端子的負(fù)載3所構(gòu)成。

各電路模塊5包括：串聯(lián)有二極管11和MOSFET31的第一串聯(lián)電路；串聯(lián)有二極管12和MOSFET32的第二串聯(lián)電路；以及電容器51。MOSFET31的漏極與二極管11的陽極相連接，MOSFET32的漏極與二極管12的陽極相連接。二極管11與MOSFET31的連接點(diǎn)連接有一方的輸入端子，二極管12與MOSFET32的連接點(diǎn)連接有另一方的輸入端子。二極管11的陰極和二極管12的陰極與電容器51的一端相連接，MOSFET31的源極和MOSFET32的源極與電容器51的另一端相連接，電容器51的兩端還通過輸出端子分別連接有負(fù)載3。

第一電路模塊5的輸入端子與第二電路模塊5的輸入端子相互串聯(lián)。具體來說，第一電路模塊5的一方的輸入端子與第二電路模塊5的另一方的輸入端子之間，通過阻流器2連接有交流電源1。另外，第一電路模塊5的另一方的輸入端子與第二電路模塊5的一方的輸入端子相連接。

(實(shí)施例一的運(yùn)作)

在像這樣構(gòu)成的實(shí)施例一的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器中，各電路模塊5的輸出電壓設(shè)為被控制為Vo/2。由于各電路模塊5的構(gòu)成與圖18中的電路相同，因此各電路模塊5的輸入端子間電壓就能夠通過MOSFET31、32的導(dǎo)通截止(ON Off)在0和Vo/2狀態(tài)間進(jìn)行選擇。由于各電路模塊5的輸入端子相互串聯(lián)，因此整體上能夠在0、Vo/2、以及±Vo狀態(tài)間進(jìn)行選擇。

因此，著眼于阻流器2的電壓變化的圖2所圖示的等價(jià)電路就成為了圖3中圖示的電路。雖然作為電路與圖16所示的電路相同，但是可變電壓源4的值與其不同，電壓Vo的系數(shù)除了0、1，還追加了1/2。由于像這樣存在有三個(gè)電壓電平，因此稱為三電平。

像這樣電壓Vo的系數(shù)除了0、1，還追加有1/2，就能夠減少阻流器2的施加電壓。例如只要在交流電源1的瞬間值低時(shí)選擇0和1/3，高時(shí)選擇1/2和1即可。

另外，通過相位偏移來實(shí)施輸入端子電壓的切換，還能夠提升對于阻流器而言的表面上的頻率。

例如選擇0與1/2時(shí)，切換為如下即可。

各電路模塊5雖然只切換了一次，但是整體上來說進(jìn)行了0、1/2；0、1/2兩次的切換。

因此，能夠降低用于實(shí)現(xiàn)相同紋波電流的電感。

以往電路中的阻流器2的電流波形如圖4所示，實(shí)施例一中的阻流器2的電流波形如圖5所示。此處所示電流波形是在：輸入電壓為240V、輸出電壓為400V(在實(shí)施例一中為各200V)、負(fù)載電阻為24Ω(在實(shí)施例一中為各12Ω)、以及開關(guān)頻率為90kHz的條件下的模擬結(jié)果。區(qū)別在于阻流器的電感，以往電路為100μH，而實(shí)施例一則為25μH。

圖4中所示的電流波形和圖5中所示的電流波形雖然均標(biāo)示為20A/div、2msec/div，但可以明白的是電感雖不同但幾乎是相同的波紋電流。在此例子中電感成功降為1/4，并且能夠?qū)⒆枇髌鞔蠓⌒突?/p>

以往電路中的阻流器2的電壓波形如圖6所示，實(shí)施例一中的阻流器2的電壓波形如圖7所示。由于以往電路中阻流器2被施加輸入電壓和(輸入電壓-輸出電壓)，因最大被施加±400V的電壓，然而在實(shí)施例一中則由于在輸入電壓低時(shí)被施加輸入電壓和(輸入電壓-輸出電壓÷2)，在輸入電壓高時(shí)被施加(輸入電壓-輸出電壓÷2)和(輸入電壓-輸出電壓)，因此被控制在±200V。

圖8與圖9中所示波形是將圖4、圖5、圖6、圖7中所示波形從6msec擴(kuò)大兩個(gè)開關(guān)周期后的波形。圖8為以往電路中的波形，施加電壓高，并且一周期有一次電壓變化。而圖9則為實(shí)施例一中的波形，施加電壓被抑制地很低，并且一周期有兩次電壓變化。像這樣，由于阻流器的施加電壓降低從而頻率提升，因此降低了用于實(shí)現(xiàn)相同紋波電流的電感。

另外，由于各MOSFET31、32處施加的電壓分別為Vo/2，所以所述公式1的dV為±Vo/2，共模電流為以往電路的1/2。因此，能夠比以往電路更加降低共模噪聲，并且能夠使濾波器小型化。

(實(shí)施例一的效果)

基于以上作用，通過使用本發(fā)明的電路，就能夠?qū)⒆枇髌餍⌒突?，并且能夠?qū)V波器小型化。

實(shí)施例二

(實(shí)施例二的構(gòu)成)

圖10中展示了電平數(shù)n為4的本發(fā)明的實(shí)施例。該轉(zhuǎn)換器由：交流電源1與阻流器2、三個(gè)電路模塊5、以及連接于各電路模塊5的輸出端子的負(fù)載3所構(gòu)成。

各電路模塊5包括：串聯(lián)有二極管11和MOSFET31的第一串聯(lián)電路；串聯(lián)有二極管12和MOSFET32的第二串聯(lián)電路；以及電容器51。MOSFET31的漏極與二極管11的陽極相連接，MOSFET32的漏極與二極管12的陽極相連接。二極管11與MOSFET31的連接點(diǎn)連接有一方的輸入端子，二極管12與MOSFET32的連接點(diǎn)連接有另一方的輸入端子。二極管11的陰極和二極管12的陰極與電容器51的一端相連接，MOSFET31的源極和MOSFET32的源極與電容器51的另一端相連接，電容器51的兩端還通過輸出端子分別連接有負(fù)載3。

三個(gè)電路模塊的輸入端子相互串聯(lián)。具體來說，第一電路模塊5的一方的輸入端子與第三電路模塊5的另一方的輸入端子之間，通過阻流器2連接有交流電源1。另外，第一電路模塊5的另一方的輸入端子與第二電路模塊5的一方的輸入端子相連接，第二電路模塊5的另一方的輸入端子與第三電路模塊5的一方的輸入端子相連接。

(實(shí)施例二的運(yùn)作)

在像這樣構(gòu)成的實(shí)施例二的功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器中，各電路模塊5的輸出電壓設(shè)為被控制為Vo/3。由于各電路模塊5的構(gòu)成與圖18中的電路相同，因此各電路模塊5的輸入端子間電壓就能夠通過MOSFET31、32的導(dǎo)通截止(ON Off)在0和Vo/3狀態(tài)間進(jìn)行選擇。由于各電路模塊5的輸入端子相互串聯(lián)，因此整體上能夠在0、Vo/2、±Vo×2/3、以及±Vo狀態(tài)間進(jìn)行選擇。

因此，著眼于阻流器2的電壓變化的圖10所圖示的等價(jià)電路就成為了圖11中圖示的電路。雖然作為電路與圖16所示的電路相同，但是可變電壓源4的值與其不同，電壓Vo的系數(shù)除了0、1，還追加了1/3和2/3。由于像這樣存在有四個(gè)電壓電平，因此稱為四電平。

像這樣電壓Vo的系數(shù)除了0、1，還追加有1/3和2/3，就能夠減少阻流器的施加電壓。例如只要在交流電源1的瞬間值低時(shí)選擇0和1/2，中等程度時(shí)選擇1/3和2/3，高時(shí)選擇2/3和1即可。

另外，通過相位偏移來實(shí)施輸入端子電壓的切換，還能夠提升對于阻流器而言的表面上的頻率。

例如選擇0與1/3時(shí)，切換為如下即可。

第一電路模塊：0第二電路模塊：0第三電路模塊：0

第一電路模塊：1/3第二電路模塊：0第三電路模塊：0

第一電路模塊：0第二電路模塊：0第三電路模塊：0

第一電路模塊：0第二電路模塊：1/3第三電路模塊：0

第一電路模塊：0第二電路模塊：0第三電路模塊：0

第一電路模塊：0第二電路模塊：0第三電路模塊：1/3

各電路模塊雖然只切換了一次，但是整體上來說進(jìn)行了0、1/3；0、1/3；0、1/3三次的切換。

因此，能夠降低用于實(shí)現(xiàn)相同紋波電流的電感。

像這樣，電壓Vo的系數(shù)除了0、1，還追加有1/3和2/3，由于和阻流器的施加電壓降低從而頻率提升相等同，因此降低了用于實(shí)現(xiàn)相同紋波電流的電感。這一點(diǎn)上雖然與實(shí)施例一相同，不過電壓振幅由1/2降低為1/3，并且切換次數(shù)也從兩次增加到了3次，因此實(shí)施例二比實(shí)施例一更加降低了用于實(shí)現(xiàn)相同紋波電流的電感。

另外，由于各MOSFET處施加的電壓分別為Vo/3，所以所述公式1的dV為±Vo/3，共模電流為以往電路的1/3。因此，實(shí)施例二能夠比實(shí)施例一更加降低共模噪聲，并且能夠使濾波器小型化。

(實(shí)施例二的效果)

基于以上作用，通過使用本發(fā)明的電路，就能夠?qū)⒆枇髌餍⌒突⑶夷軌驅(qū)V波器小型化。

實(shí)施例三

(實(shí)施例三的構(gòu)成)

實(shí)施例三為：如圖12所示電路般，作為負(fù)載將全橋轉(zhuǎn)換器6(以下稱為轉(zhuǎn)換器6)的一次側(cè)分別與圖2所示電路中的各電路模塊5相連接，并且將各轉(zhuǎn)換器6的輸出相互連接后再與負(fù)載3相連接。

各轉(zhuǎn)換器6中，由MOSFET33、MOSFET34、MOSFET35、以及MOSFET36所構(gòu)成的橋接電路的輸入與各電路模塊5的輸出端子相連接，該橋接電路的輸出與變壓器61的一次線圈相連接，變壓器61的二次線圈與由二極管13、二極管14、二極管15、以及二極管16所構(gòu)成的整流電路相連接，整流電路的輸出與由阻流器8和電容器52所構(gòu)成的平滑電路相連接。

(實(shí)施例三的運(yùn)作)

轉(zhuǎn)換器6利用MOSFET33、MOSFET34、MOSFET35、以及MOSFET36對變壓器61的一次線圈提供正負(fù)電壓，通過這樣出現(xiàn)的變壓器61的二次線圈的電壓利用二極管13、二極管14、二極管15、以及二極管16進(jìn)行整流，并且利用阻流器8與電容器51進(jìn)行電壓與電流的平滑。

另外，像這樣多個(gè)轉(zhuǎn)換器6的輸出相互連接的情況下，通過位相的相互偏移來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)從而降低電容器52的波紋電流已被普遍知曉，并且一般被稱為多相轉(zhuǎn)換器(Multi-phase converter)。

(實(shí)施例三的效果)

像這樣通過將各轉(zhuǎn)換器6的輸出相互連接就能夠在整體上作為具備單一輸入、單一輸出功率因數(shù)改善功能的絕緣轉(zhuǎn)換器。

另外，通過將各轉(zhuǎn)換器6的相位偏移來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，就能夠降低電容器52的波紋電流，并且能夠?qū)㈦娙萜?2小型化。

再有，雖然實(shí)施例三舉了全橋轉(zhuǎn)換器的例子，但是只要轉(zhuǎn)換器6是絕緣轉(zhuǎn)換器的話無論何種電路方式都可以，在能夠通過將各轉(zhuǎn)換器6的輸出相互連接就能夠在整體上作為具備單一輸入、單一輸出功率因數(shù)改善功能的絕緣轉(zhuǎn)換器這一點(diǎn)上來說效果是一樣的。

另外，雖然以并聯(lián)作為各轉(zhuǎn)換器6的輸出連接方式進(jìn)行了舉例，但是以串聯(lián)方式同樣連接同樣能夠?qū)崿F(xiàn)在整體上作為具備單一輸入、單一輸出功率因數(shù)改善功能的絕緣轉(zhuǎn)換器的效果。

實(shí)施例四

(實(shí)施例四的構(gòu)成)

圖13中展示了作為各電路模塊負(fù)載連接的轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)例子。在圖13中，與圖12所示電路相同的部件使用同一記號(hào)進(jìn)行標(biāo)示。

各轉(zhuǎn)換器中，由MOSFET33、MOSFET34、MOSFET35、以及MOSFET36所構(gòu)成的橋接電路的輸入與各電路模塊5的輸出端子相連接，該橋接電路的輸出與變壓器62和變壓器63的一次線圈相連接，各變壓器62、63的二次線圈相互串聯(lián)，二次線圈的串聯(lián)電路與由二極管17、二極管18、二極管19、以及二極管20所構(gòu)成的整流電路相連接，整流電路的輸出與由阻流器9和電容器53所構(gòu)成的平滑電路相連接。

(實(shí)施例四的運(yùn)作)

一次側(cè)的運(yùn)作與圖12所示的電路相同，利用MOSFET33、MOSFET34、MOSFET35、以及MOSFET36對變壓器62、變壓器63的一次線圈提供正負(fù)電壓。通過這樣出現(xiàn)的變壓器62、變壓器63的二次線圈的電壓通過串聯(lián)疊加，疊加后的電壓利用二極管17、二極管18、二極管19、以及二極管20進(jìn)行整流，并且利用阻流器9與電容器53進(jìn)行電壓與電流的平滑。

(實(shí)施例四的效果)

由于各變壓器62、63的一次線圈的電壓能夠選擇0、±Vo/2的電壓，因此在變壓器62、63的二次線圈的串聯(lián)電路處就會(huì)出現(xiàn)對0、±Vo/2、±Vo進(jìn)行匝數(shù)比轉(zhuǎn)換后的電壓。此處的Vo為各電路模塊5的輸出電壓疊加后的值。

因此，就出現(xiàn)了與功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器相關(guān)說明中提到的內(nèi)容相同的作用，并且能夠?qū)⒆枇髌?小型化。

再有，雖然實(shí)施例四以使用四個(gè)MOSFET橋接作為轉(zhuǎn)換器的一次電路，但是只要能夠?qū)ψ儔浩?2、63的一次線圈提供正負(fù)電壓的話其他電路也是可以的，在能夠?qū)⒆枇髌?小型化這一點(diǎn)上來說并沒有不同。實(shí)施例五

(實(shí)施例五的構(gòu)成)

圖14中展示了作為各電路模塊負(fù)載連接的轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)例子。實(shí)施例五相對于實(shí)施例四追加了共振電路7，阻流器9被短接。

(實(shí)施例五的運(yùn)作)

在像這樣構(gòu)成的絕緣DC/DC轉(zhuǎn)換器中，通過使由MOSFET33、MOSFET34、MOSFET35、以及MOSFET36所構(gòu)成的兩個(gè)橋接電路輸出相同電壓，則變壓器62、63的二次線圈的電壓就會(huì)變?yōu)殡娙萜?3的電壓的1/2，通過使一方的橋接電路的輸出為零，則另一方的變壓器63的二次線圈的電壓變?yōu)殡娙萜?3的電壓，一方的變壓器62的二次線圈的電壓變?yōu)榱?。通過這樣，就能夠?qū)舱耠娐?的電壓進(jìn)行多電平切換。

(實(shí)施例五的效果)

由于能夠?qū)舱耠娐冯妷哼M(jìn)行多電平切換，因此通過控制各電平的占空比(Duty)，即便是共振轉(zhuǎn)換器也能夠以固定頻率進(jìn)行控制。

另外，通過對共振電路電壓進(jìn)行多電平切換，即便是輸入電壓和輸出電壓比發(fā)生變動(dòng)，整流二極管也能夠一直在不連續(xù)電流模式下使用。這樣整流二極管處就不會(huì)流通恢復(fù)電流(Recovery current),因此浪涌(Surge)電壓就會(huì)減少，并且實(shí)現(xiàn)低噪聲。

再有，雖然以上全部說明都是以MOSFET作為開關(guān)元件使用為例，但是即便是使用IGBT與逆并聯(lián)二極管的并聯(lián)電路，也會(huì)發(fā)揮完全同樣的效果。

產(chǎn)業(yè)上的利用可能性

本發(fā)明能夠?qū)⒍嚯娖睫D(zhuǎn)換器技術(shù)適用于非絕緣型功率因數(shù)改善轉(zhuǎn)換器，特別是，能夠適用于級(jí)聯(lián)多電平型的多電平轉(zhuǎn)換器。

符號(hào)說明

1 交流電源

2 阻流器

3 負(fù)載

4 可變電壓源

5 電路模塊

6 全橋轉(zhuǎn)換器

7 共振電路

8、9 阻流器

11～28 二極管

31～41 MOSFET

51～54 電容器

61～63 變壓器