Устройство преобразователя мощности и способ управления устройства

Устройство преобразователя мощности и способ управления устройства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

2420-185840RU/071

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству преобразователя мощности, которое преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока, в частности относится к устройству приведения в действие электродвигателя с регулируемой скоростью вращения и устройству преобразователя мощности, которое соединено с системой.

Уровень техники

Во многих случаях устройство преобразователя мощности имеет следующую конфигурацию. То есть устройство преобразователя мощности содержит две группы полупроводниковых устройств, содержащие переключающий элемент и диод свободного хода, при этом переключающий элемент и диод свободного хода подключаются параллельно. Эти две группы полупроводниковых устройств подключены последовательно, постоянное напряжение прикладывается к обоим концам групп полупроводниковых устройств, и выходной контактный вывод предоставляется в соединительной точке между группами полупроводниковых устройств. В вышеуказанном устройстве преобразователя мощности, когда переключающий элемент верхней ветви находится во включенном состоянии, положительное постоянное напряжение выводится на выходной контактный вывод, а когда переключающий элемент нижней ветви находится во включенном состоянии, отрицательное постоянное напряжение выводится на выходной контактный вывод. Следовательно, включение/выключение переключающего элемента управляется так, чтобы задавать среднее выходное напряжение одного периода переключения равным команде управления напряжением. В идеале, среднее выходное напряжение одного периода переключения равно команде управления напряжением. Когда IGBT-транзистор (биполярный транзистор с изолированным затвором) используется в качестве переключающего элемента, ток протекает либо в переключающем элементе, либо в диоде свободного хода согласно направлению тока. В вышеуказанном устройстве преобразователя мощности падение напряжения (напряжение включения) формируется в переключающем элементе, следовательно, выходное напряжение согласно значению команды управления не может быть получено. В патентном документе 1 способ для того, чтобы получать выходное напряжение согласно значению команды управления, указывается следующим образом. То есть, чтобы компенсировать падение напряжения, датчик тока предоставляется в верхней ветви и нижней ветви соответственно, и для тока, который протекает в каждой ветви, определяется то, протекает ток в переключающем элементе или в диоде свободного хода для того, чтобы компенсировать каждое падение напряжения.

С другой стороны, предусмотрено устройство преобразователя мощности, которое выполняет синхронное выпрямление, в котором MOSFET-транзистор (полевой МОП-транзистор) используется в качестве переключающего элемента, и ток разделения между переключающим элементом и диодом свободного хода используется для того, чтобы уменьшать потери. (Например, патентный документ 2.)

Список ссылочных материалов предшествующего уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1. Национальная публикация международной заявки на патент WO 02/084855

Патентный документ 2. Японская публикация патентной заявки номер 2008-61403

Раскрытие изобретения

Проблемы, разрешаемые изобретением

В устройстве преобразователя мощности с использованием синхронного выпрямления, раскрытом посредством патентного документа 2, в некоторых случаях ток делится так, что он протекает в переключающем элементе и в диоде свободного хода. Следовательно, в отличие от патентного документа 1 падение напряжения не может компенсироваться посредством определения того, протекает ток в переключающем элементе или в диоде свободного хода.

В таком случае это изобретение направлено на то, чтобы предоставить устройство преобразователя мощности, в котором ток делится так, что он протекает в нескольких полупроводниковых элементах, падение напряжения в полупроводниковых элементах может компенсироваться и выходное напряжение с высокой точностью может быть получено.

Средство разрешения проблем

Устройство преобразователя мощности, которое выполнено так, что в плече, содержащем две группы полупроводниковых устройств, которые подключены последовательно, и группа полупроводниковых устройств содержит переключающий элемент и полупроводниковое устройство, отличное от переключающего элемента, которые подключаются параллельно, соединительная точка, к которой группы полупроводниковых устройств подключены последовательно, является выходным контактным выводом переменного тока, и оба конца плеч являются контактными выводами постоянного тока, и ток разделения формируется в токе, который протекает в группе полупроводниковых устройств между элементами в группе полупроводниковых устройств, и предусмотрены датчик тока, который определяет ток, который протекает в группе полупроводниковых устройств, модуль формирования команд управления напряжением, который вычисляет значение команды управления напряжением, которое должно выводиться, модуль вычисления падения напряжения, который вычисляет падение напряжения группы полупроводниковых устройств посредством использования значения тока, которое определяется посредством датчика тока, и характеристик падения напряжения, включающих в себя характеристику разделения полупроводникового устройства, и модуль управления переключением, который корректирует значение команды управления напряжением, которое формируется посредством модуля формирования команд управления напряжением посредством использования падения напряжения, которое вычисляется посредством модуля вычисления падения напряжения для того, чтобы управлять включением/выключением переключающего элемента.

Преимущество изобретения

В устройстве преобразователя мощности, в котором ток делится так, что он протекает во множестве полупроводниковых элементов, напряжение рассогласования, которое формируется между командой управления напряжением и выходным напряжением и вызывается посредством падения напряжения в полупроводниковом устройстве, компенсируется, и выходное напряжение с высокой точностью может быть получено.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является принципиальной схемой, показывающей пример конфигурации блока питания, к которой применяется устройство преобразователя мощности согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 является принципиальной схемой, показывающей главную схему (плечо) устройства преобразователя мощности согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 является блок-схемой, показывающей модуль управления устройства преобразователя мощности согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 является схемой последовательности операций, показывающей работу устройства преобразователя мощности согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 является схемой, поясняющей варьирование периода вычисления V_on и периода коррекции, в котором значение команды управления напряжением корректируется посредством использования значения V_on согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 является схемой, поясняющей работу в каждом состоянии устройства преобразователя мощности согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 является схемой, показывающей характеристики падения напряжения, включающие в себя характеристику тока разделения группы полупроводниковых устройств согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.8 является схемой последовательности операций, поясняющей работу устройства преобразователя мощности согласно варианту 2 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.9 является схемой, показывающей пример характеристик падения напряжения, включающих в себя характеристику тока разделения группы полупроводниковых устройств в мертвое время согласно варианту 2 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.10 является принципиальной схемой, показывающей главную схему (плечо) устройства преобразователя мощности согласно варианту 3 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 является блок-схемой, показывающей модуль управления устройства преобразователя мощности согласно варианту 3 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.12 является принципиальной схемой, показывающей главную схему (плечо) устройства преобразователя мощности согласно варианту 4 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.13 является схемой, показывающей пример характеристик падения напряжения, включающих в себя характеристику разделения группы полупроводниковых устройств согласно варианту 4 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.14 является принципиальной схемой, показывающей главную схему (плечо) другого устройства преобразователя мощности согласно варианту 4 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.15 является принципиальной схемой, показывающей главную схему (плечо) устройства преобразователя мощности согласно варианту 5 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.16 является схемой, показывающей пример характеристик падения напряжения, включающих в себя характеристику тока разделения группы полупроводниковых устройств согласно варианту 5 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.17 является принципиальной схемой, показывающей главную схему (плечо) устройства преобразователя мощности согласно варианту 6 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.18 является схемой, показывающей пример характеристик падения напряжения, включающих в себя характеристику тока разделения группы полупроводниковых устройств согласно варианту 6 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.19 является принципиальной схемой, показывающей главную схему (плечо) другого устройства преобразователя мощности согласно варианту 6 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.20 является принципиальной схемой, показывающей главную схему (плечо) другого устройства преобразователя мощности согласно варианту 6 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.21 является принципиальной схемой, показывающей главную схему (плечо) устройства преобразователя мощности согласно варианту 7 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.22 является схемой, показывающей пример характеристик падения напряжения, включающих в себя характеристику тока разделения группы полупроводниковых устройств согласно варианту 7 осуществления настоящего изобретения;

Фиг.23 является принципиальной схемой, показывающей другой пример конфигурации блока питания, к которой применяется устройство преобразователя мощности согласно настоящему изобретению; и

Фиг.24 является блок-схемой, показывающей модуль управления в случае, если устройство преобразователя мощности настоящего изобретения применяется к блоку питания, показанному на фиг.23.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Вариант 1 осуществления

Фиг.1 является схемой, показывающей схему блока питания, к которой применяется настоящее изобретение. Фиг.1 является принципиальной схемой в случае, если устройство преобразователя мощности настоящего изобретения применяется к устройству приведения в действие электродвигателя с регулируемой скоростью вращения в качестве примера блока питания. Блок питания делится в широком смысле на преобразователь 1 на входной стороне и преобразователь 2 на выходной стороне, и преобразователь 1 на входной стороне и преобразователь 2 на выходной стороне обычно подключаются к узлу 10 постоянного тока. Преобразователь 1 на входной стороне, главным образом, состоит из диодного выпрямителя 3 и реактора 4 переменного тока и подключается к системе 5 электропитания. Диодный выпрямитель 3 состоит из p-i-n-диодов, номинальное напряжение которых выше постоянного напряжения, или из диодов Шотки, и диодный выпрямитель 3 преобразует переменное сетевое напряжение в постоянное напряжение.

С другой стороны, в качестве преобразователя 2 на выходной стороне группа полупроводников, содержащая переключающий элемент и диод свободного хода, который является полупроводниковым элементом, отличным от переключающего элемента, которые подключаются параллельно, используется, и несколько плеч 21, которые являются группами полупроводниковых устройств, подключены последовательно, используются в зависимости от необходимого числа фаз вывода. Оба конца каждого плеча 21 подключаются совместно к узлу 10 постоянного тока, в средней точке плеча 21, то есть в соединительной точке группы полупроводниковых устройств, предоставляется выходной контактный вывод переменного тока, который подключается к электродвигателю 8. В случае приведения в действие трехфазного электродвигателя всего три плеча 21 используются; используются шесть групп полупроводниковых устройств. Дополнительно, модуль 22 управления, который управляет электродвигателем 8, предоставляется, и модуль 22 управления в завершение управляет включением/выключением переключающих элементов в группах полупроводниковых устройств. Дополнительно, в настоящем изобретении преобразователь 2 на выходной стороне является устройством преобразователя мощности, которое является целью изобретения.

Фиг.2 является схемой, на которой однофазная часть плеча 21 фокусируется, описывающей подробности преобразователя 2 на выходной стороне. Преобразователь 2 на выходной стороне содержит модуль 21 главной схемы, который является плечом, и модуль 22 управления. В модуле 21 главной схемы, когда верхняя ветвь поясняется в качестве примера, один набор группы 25a полупроводниковых устройств содержит переключающий элемент 23a и диод 24a свободного хода, и переключающий элемент 23a и диод 24a свободного хода подключаются параллельно. В варианте 1 осуществления переключающий элемент 23a является одним или более MOSFET-транзисторов, а диод 24a свободного хода является паразитным диодом MOSFET-транзистора. Следовательно, группа 25a полупроводниковых устройств содержит MOSFET-транзистор 23a и паразитный диод 24a MOSFET-транзистора. Фиг.2 показывает пример, имеющий только один MOSFET-транзистор, тем не менее, в случае, если величина тока является большой, множество MOSFET-транзисторов может подключаться параллельно, в случае, если напряжение является высоким, множество MOSFET-транзисторов может быть включено последовательно, и они оба могут быть использованы одновременно. Группа 25b полупроводниковых устройств конфигурируется способом, аналогичным группе 25a полупроводниковых устройств. Ссылка с номером 26 указывает датчик тока и используется для определения направления и величины выходного тока, например, датчик тока, в котором используется дырочный датчик и т.д., может быть использован.

С другой стороны, конечная цель модуля 22 управления состоит в том, чтобы управлять крутящим моментом или числом оборотов и т.д. электродвигателя, который подключается к выходному контактному выводу. Чтобы достигать конечной цели, модуль 22 управления управляет включением/выключением переключающего элемента 23a и 23b и управляет средним напряжением выходного напряжения V_out в период переключения.

Для подробного описания модуля 22 управления на фиг.3 показана блок-схема модуля 22 управления. Модуль 22 управления, главным образом, содержит модуль 31 формирования команд управления напряжением, который вычисляет значение команды управления напряжением для управления скоростью вращения электродвигателя и крутящим моментом, модуль 32 вычисления падения напряжения, который вычисляет падение напряжения группы полупроводниковых устройств, и модуль 33 управления переключением. Модуль 31 формирования команд управления напряжением может легко формировать команду V_refl управления напряжением посредством использования хорошо известной технологии, включающей в себя векторное управление и управление на основе V/f-константы, которое обычно используется. Например, в случае, если электродвигатель, имеющий номинальную скорость вращения 1800 об/мин, номинальную частоту в 60 Гц и номинальное напряжение (напряжение сети) 200 В, приводится в действие, когда электродвигатель управляется так, что имеет 900 об/мин, что составляет половину номинальной скорости вращения, посредством использования управления на основе V/f-константы при 30 Гц, напряжение, которое задается посредством преобразования фазного напряжения 100 В, которое составляет половину номинального напряжения, предоставляется в качестве команды V_refl управления напряжением.

В модуле 33 управления переключением включение/выключение переключающего элемента определяется для того, чтобы инструктировать команде V_refl управления напряжением, которая предоставляется, совпадать со средним напряжением выходного напряжения в полупериод переключения. В общем, во многих случаях ШИМ-управление выполняется в качестве управления, в случае ШИМ-управления способ, в котором пространственный вектор используется или способ сравнения на основе треугольных несущих используется, здесь способ сравнения на основе треугольных несущих, как показано на фиг.4, описывается в качестве примера.

Средняя точка узла постоянного тока задумывается в качестве опорного потенциала действительного фазного напряжения, и постоянное напряжение задается как ±Vdc (напряжение между обоими концами плеча составляет 2Vdc). Максимальное значение и минимальное значение треугольной несущей, показанной на фиг.4, составляет +1 и -1 соответственно. Стандартизация выполняется посредством разделения команды V_ref управления напряжением, которая предоставляется в модуль 33 управления переключением, на Vdc для того, чтобы вычислять сигнал V_ref/Vdc значения команды управления. Сигнал V_ref/Vdc значения команды управления, который стандартизирован, и треугольная несущая сравниваются, когда сигнал значения команды управления превышает треугольную несущую, переключающий элемент верхней ветви находится во включенном состоянии, и переключающий элемент нижней ветви находится в отключенном состоянии. Наоборот, когда сигнал значения команды управления меньше треугольной несущей, переключающий элемент верхней ветви находится в отключенном состоянии и переключающий элемент нижней ветви находится во включенном состоянии. Посредством осуществления управления так, как упомянуто выше, в идеале, среднее значение V_out выходного напряжения в полупериод Tsw переключения равняется команде V_ref управления напряжением.

Тем не менее, в модуле 31 формирования команд управления напряжением, значение V_refl команды управления напряжением определяется без учета падения напряжения, которое формируется в группе полупроводниковых устройств. Следовательно, в случае, если модуль 33 управления переключением определяет время включения/выключения переключающего элемента посредством использования V_refl1 фактическое выходное напряжение V_out получается посредством вычитания величины падения V_on напряжения в группе полупроводниковых устройств из команды V_refl управления напряжением, то есть V_out=V_refl-V_on.

Затем падение V_on напряжения в группе полупроводниковых устройств, которое формируется в определенный полупериод переключения, корректируется в следующий полупериод переключения, и V_ref предоставляется в качестве V_refl+V_on в модуль 33 управления переключением. Модуль 32 вычисления падения напряжения вычисляет V_on. Дополнительно, частота треугольной несущей составляет, например, 10 кГц, то есть период переключения составляет 100 мс, а полупериод переключения, который указывается посредством Tsw на фиг.4, составляет 50 мс. Следовательно, в случае, если выполнение вычисления проводится не вовремя, даже если коррекция выполняется в следующий полупериод переключения после следующего или дополнительно в следующий полупериод переключения, точность практически не снижается.

Дополнительно, здесь падение V_on напряжения группы полупроводниковых устройств, которое формируется в определенный полупериод переключения, корректируется в следующем или следующем после следующего полупериода переключения, тем не менее, не всегда обязательно выполнять вычисление и коррекцию падения напряжения в единице полупериода, но можно выполнять вычисление и коррекцию падения напряжения в единице целого кратного полупериода. Фиг.5 показывает варьирование периода вычисления V_on и периода коррекции, когда значение команды управления напряжением корректируется посредством использования значения V_on. Фиг.5(a) показывает пример, в котором коррекция выполняется в непосредственно следующий полупериод переключения посредством использования V_on, которое вычисляется в определенный полупериод переключения, как описано выше. Фиг.5(b) показывает пример, в котором коррекция выполняется в полупериод переключения после следующего полупериода с использованием V_on, которое вычисляется в определенный полупериод переключения. Фиг.5(c) показывает пример, в котором коррекция выполняется в непосредственно следующий один период переключения посредством использования V_on, которое вычисляется в определенный один период переключения. Фиг.5(d) показывает пример, в котором коррекция выполняется в непосредственно следующий полупериод переключения посредством использования V_on, которое вычисляется в определенный один период переключения. Фиг.5(e) показывает пример, в котором коррекция выполняется в непосредственно следующий один период переключения посредством использования V_on, которое вычисляется в определенный полупериод переключения.

То есть когда напряжение включения в n-ный период полупериода переключения (n является положительным целым числом), включающий в себя полупериод, один период, полтора полупериода и два периода переключения и т.д., корректируется в m-тый период следующего полупериода переключения (m является положительным целым числом), включающий в себя следующий полупериод переключения, следующий один период, следующие полтора периода и следующие два периода и т.д., точность практически не снижается.

В случае, если выполнение вычисления проводится не вовремя, коррекция не требуется для выполнения в непосредственно следующий m-тый период полупериода переключения, коррекция может быть выполнена в m-тый период полупериода переключения после следующего полупериода или после следующего одного периода.

Фиг.6 является схемой для описания одной фазы плеча, содержащего MOSFET-транзистор и паразитные диоды MOSFET-транзистора, и пути выходного тока, и схемой формы сигнала тока для выходного тока I_out и тока, который протекает в группе полупроводниковых устройств каждой ветви. На фиг.6, например, в случае, если выходной ток является положительным, и MOSFET-транзистор верхней ветви находится во включенном состоянии (состоянии, показанном на (a)), выходной ток протекает только в MOSFET-транзисторе верхней ветви. С другой стороны, в случае, если выходной ток является положительным, и MOSFET-транзистор нижней ветви находится во включенном состоянии (состоянии, показанном на (b)), выходной ток протекает в MOSFET-транзисторе нижней ветви и диоде свободного хода, который параллельно подключен к MOSFET-транзистору нижней ветви (так называемый ток разделения). В случае, если выходной ток является отрицательным, состояние является обратным. (Состояние показано на (c) или (d).) Дополнительно, как показано на фиг.6, форма сигнала тока каждой группы полупроводниковых устройств является формой сигнала, в которой ток попеременно протекает в верхней группе элементов и нижней группе элементов. Падение V_on напряжения, которое формируется в группе полупроводниковых устройств, зависит от характеристик тока разделения. Модуль 32 вычисления падения напряжения, показанный на фиг.3, вычисляет вышеуказанное падение напряжения, которое формируется в группе полупроводниковых устройств.

Фиг.7 показывает пример характеристик падения напряжения-тока (сплошная жирная линия = функция Fvon())MOSFET-транзистора, паразитного диода MOSFET-транзистора и группы полупроводниковых устройств, содержащей MOSFET-транзистор и паразитный диод MOSFET-транзистора, которые подключаются параллельно при определенной температуре. На фиг.7 в случае, если обратный ток в группе полупроводниковых устройств, которая находится во включенном состоянии (=Id_up или Id_low), составляет I_l или меньше, ток протекает только в MOSFET-транзисторе, следовательно, демонстрируется линейная характеристика. С другой стороны, в случае, когда обратный ток в группе полупроводниковых устройств, которая находится во включенном состоянии, превышает I_l, паразитный диод MOSFET-транзистора является электропроводящим, ток разделения формируется в MOSFET-транзисторе и паразитном диоде MOSFET-транзистора, демонстрируется характеристика, а именно увеличение падения напряжения относительно тока подавляется.

То есть в период времени, пока переключающий элемент верхней ветви находится во включенном состоянии (=Ton_up, см. фиг.4), обратный ток Id_up в группе полупроводниковых устройств верхней ветви составляет -I_out, падение Von_up напряжения в переключающем элементе верхней ветви получается посредством Fvon(-i_out). С другой стороны, в период времени, пока переключающий элемент нижней ветви находится во включенном состоянии (=Ton_low, см. фиг.4) обратный ток Id_low в группе полупроводниковых устройств нижней ветви составляет +I_out, падение Von_low напряжения в группе полупроводниковых устройств нижней ветви получается посредством Fvon(I_out). С учетом отношения времен включения в полупериод переключения (=Tsw) среднее значение падения V_on напряжения, которое формируется в полупериод переключения, получается посредством уравнения (1):

V_on=-Fvon(Id_up=-I_out)*(Ton_up/Tsw)+Fvon(Id_low=I_out)*(Ton_low/Tsw). (1)

Дополнительно, в случае, если V_on вычисляется не в полупериод переключения, а в n-ный период полупериода переключения, включающий в себя один период переключения и полтора периода переключения, V_on получается посредством рассмотрения каждого отношения времен включения в n-ный период полупериода переключения.

Дополнительно, касательно функции Fvon(), когда характеристики устройства, показанные на фиг.7, рассматриваются, посредством использования математического уравнения, посредством использования таблицы или посредством использования обоих из математического уравнения и таблицы, может быть получен эквивалентный эффект. Например, функция Fvon() получается согласно состоянию обратного тока Id следующим образом. То есть когда Id<I_1, Fvon(Id)=A*Id (2),

а когда Id>=I_1, Fvon(Id)=B*Id+C . (3)

Константа A, B и C определяется согласно полупроводниковому устройству, которое должно быть использовано.

Как упомянуто выше, модуль 32 вычисления падения напряжения вычисляет падение V_on напряжения, которое формируется в группе полупроводниковых устройств посредством использования выходного тока I_out, который определяется, данных времени включения каждого переключающего элемента в полупериод переключения, которые принимаются из модуля 33 управления переключением, и функции Fvon(). Вычисленное падение V_on напряжения добавляется к команде V_refl управления напряжением, которая формируется в модуле 31 формирования команд управления напряжением, для того чтобы вычислять команду V_ref управления напряжением. Команда V_ref управления напряжением вводится в модуль 33 управления переключением для того, чтобы управлять включением/выключением переключающего элемента в группе полупроводниковых устройств в следующий полупериод переключения.

Посредством выполнения вышеуказанного падение напряжения, которое формируется в MOSFET-транзисторе и паразитном диоде MOSFET-транзистора, может компенсироваться. Следовательно, выходное напряжение с высокой точностью может быть получено. Дополнительно, в устройстве приведения в действие электродвигателя при низкой скорости вращения и с высоким крутящим моментом, то есть в состоянии, в котором выходное напряжение является небольшим, а ток является большим, падение напряжения, которое формируется в группе полупроводниковых устройств, становится относительно большим. Следовательно, когда падение напряжения не компенсируется, формируется колебание крутящего момента. Тем не менее, согласно настоящему изобретению колебание крутящего момента может снижаться.

Дополнительно, в вышеуказанном описании использование полупроводникового устройства при определенной постоянной температуре допускается, тем не менее, характеристика полупроводникового устройства изменяется согласно температурам. Следовательно, при условиях, когда температуры полупроводникового устройства сильно изменяются, температурный датчик, который определяет температуру группы полупроводниковых устройств или температуру каждого полупроводникового устройства, присоединяется для того, чтобы вычислять падение напряжения, которое формируется в группе полупроводниковых устройств, посредством использования характеристики, то есть функции Fvon(), группы полупроводниковых устройств при определенной температуре. Посредством выполнения вышеуказанного точность дополнительно повышается.

Как описано выше, посредством устройства преобразователя мощности согласно варианту 1 осуществления настоящего изобретения, даже в случае, если ток разделения формируется в группе 25a и 25b полупроводниковых устройств, коррекция напряжения может быть выполнена с высокой точностью. Дополнительно, в отличие от патентного документа 1, без предоставления датчика тока, который определяет значение тока и направление тока в верхней ветви и нижней ветви соответственно, посредством использования только датчика 26 тока, который определяет выходной ток, посредством использования значения тока, которое определяется посредством датчика 26 тока, и отношения времен включения переключающих элементов, которые предоставляются в верхней ветви и нижней ветви, падение напряжения может быть вычислено, следовательно, конфигурация устройства преобразователя мощности является простой.

Вариант 2 осуществления

Фиг.8 является схемой последовательности операций, показывающей работу устройства преобразователя мощности согласно варианту 2 осуществления настоящего изобретения. В варианте 1 осуществления случай, в котором период времени, когда оба из верхнего переключающего элемента и нижнего переключающего элемента одновременно находятся в отключенном состоянии (мертвое время), является чрезвычайно небольшим и пренебрежимо малым, допускается, тем не менее, в случае, если существует влияние мертвого времени, которое предоставляется для защиты группы полупроводниковых устройств, когда путь тока в течение мертвого времени и падение напряжения в группе полупроводниковых устройств включаются, величина падения напряжения, которое формируется в течение мертвого времени, может быть скорректирована. Следовательно, выходное напряжение с более высокой точностью может быть получено.

Как показано на фиг.8, мертвое время Td (период, который указывается посредством диагональной линии) предоставляется посредством формирования разности времен между временем нарастания при включении мощности MOSFET-транзистора и временем нарастания при выключении мощности MOSFET-транзистора для предотвращения короткого замыкания для того, чтобы защищать группу полупроводниковых устройств. В течение периода Td MOSFET-транзистор находится в отключенном состоянии; следовательно, падение напряжения в течение периода Td только формируется в диоде. Следовательно, в случае, если Td является большим, ошибка формируется между падением напряжения, которое формируется в течение периода Td, и величиной коррекции падения напряжения, которая вычисляется при условии, что ток протекает также в MOSFET-транзисторе посредством игнорирования периода Td. В этом случае величина коррекции падения напряжения получается посредством рассмотрения характеристики группы полупроводниковых устройств в течение периода Td, как показано на фиг.9, то есть ток не протекает в MOSFET-транзисторе в течение периода Td.

Конкретно, величина коррекции падения напряжения получается следующим образом. Фиг.9 показывает характеристику группы полупроводниковых устройств в течение периода Td, то есть функцию Fvon_td(). Когда ток I_out является положительным, ток протекает в диоде нижней ветви, а когда ток I_out является отрицательным, ток протекает в диоде верхней ветви. Дополнительно в случае, если более двух диодов подключаются параллельно, к примеру, в случае, если диод Шотки в дополнение к паразитному диоду MOSFET-транзистора подключается параллельно, который описан в варианте 4 осуществления ниже, например, когда выходной ток составляет I_l или меньше, ток протекает только в диоде Шотки, когда выходной ток составляет I_l или выше, ток также протекает в паразитном диоде MOSFET-транзистора, следовательно, формируется ток разделения. Характеристика, в которой вышеуказанное учитывается, является характеристикой Fvon_td() группы полупроводниковых устройств в течение периода Td, показанного на фиг.9. Затем, посредством использования функции Fvon_td() и характеристики Fvon() группы полупроводниковых устройств в период, отличный от периода Td, среднее значение падения напряжения в полупериод переключения получается посредством уравнения (5):

V_on=Fvon_td (I_out)*(Td/Tsw)

-von(Id_up=-I_out)*(Ton_up/Tsw)

+Fvon(Id_low=I_out)*(Ton_low/Tsw). (5)

Следовательно, как упомянуто выше, может быть получена величина коррекции V_on.

Вариант 3 осуществления

Фиг.10 является схемой, показывающей главную схему (плечо) устройства преобразователя мощности согласно варианту 3 осуществления настоящего изобретения. В варианте 1 осуществления датчик 26 тока предоставляется для того, чтобы определять выходной ток I_out, тем не менее, в варианте 2 осуществления, как показано на фиг.10, датчик 29a тока и датчик 29b тока предоставляются так, что они непосредственно определяют ток Id_up, который протекает в группе полупроводниковых устройств верхней ветви 25a, и ток Id_low, который протекает в группе полупроводниковых устройств нижней ветви 25b, соответственно. В общем, когда выходной ток составляет I_out=-Id_up+Id_low, Id_up или Id_low равно нулю в зависимости от состояния переключения, тем не менее, в случае, если ток утечки, когда MOSFET-транзистор находится в отключенном состоянии, не является пренебрежимо малым, точность может быть повышена посредством использования датчиков 29a и 29b тока, как показано на фиг.10.

В этом случае, в качестве значения тока, который протекает в верхней ветви и нижней ветви, ток Id_up и ток Id_low могут быть определены отдельно. Здесь, чтобы получать V_on, не выходной ток I_out, а ток Id_up и ток Id_low, которые определяются, используются. Определенный ток Id_up и Id_low имеет значения тока, которые взвешиваются согласно соответствующему отношению времен включения. Следовательно, в отличие от уравнения (1), необязательно использовать соответствующее отношение времен включения, посредством использования уравнения V_on=-Fvon(Id_up)+Fvon(Id_low) (4), среднее значение V_on может быть получено. Следовательно, в модуле 32 вычисления падения напряжения в модуле 22 управления в варианте 3 осуществления, как показано на фиг.11, необязательно принимать данные, касающиеся времени включения, из модуля 33 управления переключением.

Как описано выше, согласно устройству преобразователя мощности в варианте 3 осуществления, даже в случае, если ток разделения формируется в группе 25a полупроводниковых устройств и 25b, коррекция напряжения с высокой точностью может быть выполнена. Дополнительно, в отличие от патентного документа 1, без определения того, протекает ток в переключающем элементе или в диоде свободного хода каждой верхней ветви и каждой нижней ветви, падение напряжения быть вычислено с использованием значения тока, которое определяется посредством датчика 29a и 29b тока. Следовательно, конфигурация устройства преобразователя мощности может быть простой.

Вариант 4 осуществления

Фиг.12 является схемой, показывающей главную схему (плечо) устройства преобразователя мощности согласно варианту 4 осуществления наст