电力变换电路、电力输送系统以及电力变换系统的制作方法_3

文档序号:9493921阅读:来源:国知局
、Q10被同时接通断开。
[0079]在该降压开关电路2中,伴随低压侧开关元件以及高压侧开关元件的接通断开而流动的电流的路径与实施方式1相同,因此省略说明。并且,通过采用该构成,降压开关电路2若被输入电压V的直流电压,则在进行整流以及平滑后,将降压至V/5以下的直流电压从输出端子0UT1、0UT2输出。
[0080]这样,实施方式2所涉及的降压开关电路2通过增加输入侧电容器、低压侧开关元件、高压侧开关元件以及输出侧电容器的数量,从而与实施方式1相比能够获得更大的电压变换比(降压比)。
[0081]此外,在本实施方式中,例举了将两个开关电路单元串联连接的构成,但开关电路单元的数量以及开关电路单元的连接形态(串联连接或者并联连接)能够适当变更。图9是表示变更了开关电路单元的数量以及连接形态后的降压开关电路的变形例的图。
[0082]图9所示的降压开关电路2A具备被并联连接的四个开关电路单元11?14。四个开关电路单元11?14在图9中省略了详细的电路图,但其构成与利用图8进行了说明的构成相同。这些开关电路单元11?14的高压侧开关元件的漏极分别与输入端子IN2连接,低压侧开关元件的源极分别与输入端子IN1连接。该情况下,能够从降压开关电路2A获得大电流,而且即使在开关电路单元11?14的任一个发生了故障的情况下,也能使降压开关电路2A正常动作,从而能够作为具有故障安全功能的降压开关电路2A。
[0083](实施方式3)
[0084]在实施方式3中,示出以反相位来控制开关电路单元时的例子。图10是实施方式3所涉及的降压开关电路3的电路图。实施方式3所涉及的降压开关电路3中四个开关电路单元11?14被串联连接。开关电路单元11、12经由输出侧电感器Ln而与输出端子0UT1连接。另外,开关电路单元13、14经由输出侧电感器L12而与输出端子0UT2连接。在该构成中,与输出端子0UTU0UT2连接的负载RL与地绝缘,开关电路单元12与开关电路单元13的连接点P23被接地。
[0085]进而,降压开关电路3具备进行开关控制的控制器10。该控制器10在开关电路单元11、12和开关电路单元13、14中使相位错开180度来进行开关控制。图11以及图12是表示各开关元件的漏极源极电压Vds、漏极源极电流Ids以及输出侧电容器的输出电流的波形的图。
[0086]在实施方式3中,开关电路单元11、12的高压侧开关元件Q2、Q4和开关电路单元13,14的低压侧开关元件Q5、Q7被同时接通断开。另外,开关电路单元11、12的低压侧开关元件Ql、Q3和开关电路单元13、14的高压侧开关元件Q6、Q8被同时接通断开。
[0087]该实施方式3的构成也与实施方式1同样,能够降压至输入电压的约1/2以下,通过使用多个开关电路单元而与利用了变压器等的以往的一般的降压转换器相比能够获得大的电压变换比(降压比)。另外,由于降压开关电路3成为对称的构成,而且连接点P23被接地,因此与非对称的电路构成相比能够降低噪声。
[0088]此外,开关电路单元的数量以及开关电路单元的连接形态(串联连接或者并联连接)能够适当变更。图13以及图14是表示变更了开关电路单元的连接形态后的降压开关电路的变形例的图。如图13所示,降压开关电路3A也可以是将开关电路单元11、12、13、14并联连接的构成。另外,如图14所示,降压开关电路3B也可以是将串联连接的开关电路单元11、12与串联连接的开关电路单元13、14连接成反相位关系的构成。
[0089](实施方式4)
[0090]在实施方式4中,对具备本发明所涉及的降压开关电路的无线电力输送系统进行说明。图15是实施方式4所涉及的无线电力输送系统100的电路图。
[0091]无线电力输送系统100由送电装置101和受电装置201构成。受电装置201是具备二次电池的例如便携式电子设备。作为便携式电子设备,可列举移动电话机、PDA (PersonalDigital Assistant,个人数字助理)、便携式音乐播放器、笔记本型PC、数码相机等。送电装置101是用于载置受电装置201并以无线方式对受电装置201进行电力输送来对受电装置201的二次电池进行充电的充电座。
[0092]送电装置101以及受电装置201分别具有主动电极111、211以及被动电极112、212。在将受电装置201载置于送电装置101的情况下,主动电极111、211以及被动电极112,212隔着间隙而相互对置。
[0093]送电装置101的高频电压产生电路101S产生例如100kHz?几10MHz的高频电压。基于升压变压器X G以及电感器LG的升压电路将高频电压产生电路101S所产生的电压升压后施加到主动电极111与被动电极112之间。电容器CG是主要在送电装置101的主动电极111与被动电极112之间产生的电容。由升压电路的电感和电容构成谐振电路。
[0094]在受电装置201的主动电极211与被动电极212之间,经由二极管D1、D2、D3、D4所构成的二极管电桥而连接了降压开关电路。降压开关电路具有开关电路单元4A、4B。开关电路单元4A、4B具有同样的构成。
[0095]开关电路单元4A(4B)具备:低压侧开关元件Ql、Q3、Q5 (Q7、Q9、Q11);高压侧开关元件 Q2、Q4、Q6 (Q8、Q10、Q12);输入侧电容器 Cil、Ci2、Ci3 (Ci4、Ci5、Ci6);和输出侧电容器 Col、Co2、Co3 (Co4、Co5、Co6)。
[0096]开关电路单元4A (4B)经由输出侧电感器Ln (L12)、桥接二极管BD以及电容器C1而与输出端子0UT1、0UT2连接。开关电路单元4A的低压侧开关元件Ql、Q3、Q5和开关电路单元4B的高压侧开关元件Q8、Q10、Q12同步地进行接通断开。另外,开关电路单元4A的高压侧开关元件Q2、Q4、Q6和开关电路单元4B的低压侧开关元件Q7、Q9、Q11同步地进行接通断开。开关电路单兀4A输出交流电压的正电压,开关电路单兀4B输出交流电压的负电压。
[0097]电容器CL是主要在主动电极211与被动电极212之间产生的电容。与输出端子0UTU0UT2连接的负载RL在本实施方式中是具备充电控制电路的二次电池。
[0098]基于送电装置101的主动电极111以及被动电极112的耦合电极与基于受电装置201的主动电极211以及被动电极212的耦合电极以互电容Cm进行电容耦合。
[0099]在这样构成的无线电力输送系统2中,在送电装置101上载置了受电装置201的情况下,主动电极111、211对置,被动电极112、212对置。并且,通过向主动电极111以及被动电极112施加电压,从而在成为对置配置的主动电极111、211之间以及被动电极112、212之间产生电场,经由该电场而从送电装置101向受电装置201输送电力。
[0100]在受电装置201中,从送电装置101输送来的电压被降压开关电路降压。然后,受电装置201的二次电池(负载RL)被充电。这样,由于受电装置201不使用降压用的变压器,因此能够实现受电装置201的小型化以及薄型化。另外,在受电装置201中能够获得高的变换效率。
[0101]进而,在该例中,能够使来自开关电路单元4A、4B的输出电压的峰值与实施方式1?3的构成相比更低,因此无需加粗布线。
[0102]图16是表示实施方式4所涉及的无线电力输送系统的变形例的图。在该无线电力输送系统100A中,取代图15的二极管电桥,在主动电极211与输入端子IN2之间连接有二极管D1,并且成为直流电流的路径的电感器L3被连接在二极管D1的阳极与降压开关电路2的输入端子IN1之间。由该电感器L3和作为在主动电极211与被动电极212之间产生的电容的电容器CL构成谐振电路。另外,在该例中,与输入端子IN1、IN2连接的降压开关电路是与图8所示的实施方式2所涉及的降压开关电路相同的构成。由此,能够提高从送电装置101向受电装置201的电力输送效率。
[0103]此外,可以将实施方式1?4中进行了说明的降压开关电路1、1A、2、2A、3、3A、3B用在本实施方式中进行了说明的无线电力输送系统的受电装置201中。
[0104](实施方式5)
[0105]在实施方式5中,对本发明所涉及的电力变换系统进行说明。
[0106]图17是实施方式5所涉及的电力变换系统5的电路图。电力变换系统5包括:具备开关电路单元11、12的降压开关电路51 ;和具备开关电路单元13、14的降压开关电路52。降压开关电路51、52由电感器L3连接。在降压开关电路51的输入输出端子101上分别连接有电压源Vinl以及负载RL1。另外,在降压开关电路51的输入输出端子102上连接有开关S1,通过开关S1进行切换,从而输入输出端子102与电压源Vinl或负载RL1的任一者连接。
[0107]在降压开关电路52的输入输出端子103上分别连接有电压源Vin2以及负载RL2。另外,在降压开关电路52的输入输出端子104上连接有开关S2,通过开关S2进行切换,从而输入输出端子104与电压源Vin2或负载RL2的任一者连接。
[0108]关于该构成中的动作,以在降压开关电路51侧将输入输出端子102与电压源Vinl连接、在降压开关电路52侧将输入输出端子104与负载RL2连接的情况为例来进行说明。在该例的情况下,使低压侧开关元件Ql、Q3与高压侧开关元件Q2、Q4交替地接通断开。此时流动的电流如实施方式1的图2?图4中进行了说明的那样。
[0109]在降压开关电路52侧,各开关元件Q5?Q8通常被截止,在通过各开关元件Q5?Q8的体二极管以及输入侧电容器Ci3、Ci4进行整流平滑后向负载RL2提供直流电压。此夕卜,在降压开关电路52侧,也可使各开关元件Q5?Q8与降压开关电路51侧的开关控制同步。另外,也可不利用体二极管而利用外设的二极管,该情况下,能够实现低损耗化。
[0110]另一方面,在降压开关电路52侧将输入输出端子104与电压源Vin2连接、在降压开关电路51侧将输入输出端子102与负载RL1连接的情况下,通过使低压侧开关元件Q5、Q7与高压侧开关元件Q6、Q8交替地接通断开,从而能够向负载RL1提供
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