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DE112017005404T5 - DC-DC Wandler - Google Patents

DC-DC Wandler Download PDF

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Publication number
DE112017005404T5
DE112017005404T5 DE112017005404.4T DE112017005404T DE112017005404T5 DE 112017005404 T5 DE112017005404 T5 DE 112017005404T5 DE 112017005404 T DE112017005404 T DE 112017005404T DE 112017005404 T5 DE112017005404 T5 DE 112017005404T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
element unit
conversion control
unit
signal
electrically connected
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE112017005404.4T
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuki MASUDA
Tou Chin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Wiring Systems Ltd, AutoNetworks Technologies Ltd, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Wiring Systems Ltd
Publication of DE112017005404T5 publication Critical patent/DE112017005404T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Es wird ein DC-DC-Wandler bereitgestellt, der mit einer einfacheren Konfiguration und einer niedrigeren Stehspannung einen Schaltverlust abschwächen kann. Ein DC-DC-Wandler (1) ist versehen mit: einer ersten Umschaltschaltung (11), in der eine erste Elementeinheit (T1) und eine zweite Elementeinheit (T2) in Serie zwischen einem ersten Leitungsweg (81) und einem Referenzleitungsweg (83) vorgesehen sind; einer zweiten Umschaltschaltung (12), in der eine dritte Elementeinheit (T3) und eine vierte Elementeinheit (T4) in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg (81) und dem Referenzleitungsweg (83) vorgesehen sind; einer ersten Induktionsspule (L1), die zwischen einen die dritte Elementeinheit (T3) und die vierte Elementeinheit (T4) verbindenden Verbindungsknoten und einen zweiten Leitungsweg (82) geschaltet ist; und eine zweite Induktionsspule (L2), die zwischen einen die erste Elementeinheit (T1) und die zweite Elementeinheit (T2) verbindenden Verbindungsknoten und den die dritte Elementeinheit (T3) und die vierte Elementeinheit (T4) verbindenden Verbindungsknoten geschaltet ist. Eine Treibereinheit (5) steuert die erste Umschaltschaltung (11) und die zweite Umschaltschaltung (12).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen DC-DC-Wandler.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • In DC-DC-Wandlern treten Schaltverluste auf, wenn Umschaltelemente ein- und ausgeschaltet werden, und daher ist es wünschenswert, derartige Verluste abzuschwächen. Als Verfahren zum Abschwächen eines Schaltverlustes wurde ein in Patentdokument 1 offenbartes Verfahren vorgeschlagen. Patentdokument 1 offenbart eine Technik, die sich auf ein weiches Umschaltverfahren bezieht, in dem ein Umschaltelement unter Verwendung eines Nullstroms oder einer Nullspannung betätigt wird, und es offenbart genauer gesagt eine Konfiguration, in der eine Aufwärts-/Abwärtswandel-Schaltungseinheit einen Resonanzkondensator und eine -induktionsspule enthält und ein Resonanzphänomen zum Durchführen eines weichen Umschaltvorgangs verwendet wird.
  • VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
  • PATENTDOKUMENTE
  • Patentdokument 1: JP 2014-236620 A
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
  • Falls jedoch eine Konfiguration wie bei dem in Patentdokument 1 offenbarten DC-DC-Wandler eingesetzt wird, in dem ein Resonanzphänomen zum Durchführen eines weichen Umschaltvorgangs verwendet wird, ist es wahrscheinlich, dass die Verwendung des Resonanzphänomens die Probleme verursacht, dass eine hohe Spannungsfestigkeit und ein kompliziertes Steuerungssystem erforderlich sind.
  • Wenn das in Patentdokument 1 offenbarte Verfahren verwendet wird, muss beispielsweise eine übermäßige Resonanzspannung oder ein übermäßiger Resonanzstrom, die bzw. der momentan auftritt, bewältigt werden, und daher besteht die Tendenz, dass die Größe der Elemente und die Anzahl paralleler Verbindungen zunimmt. Außerdem wird, da die Resonanzspannung oder der Resonanzstrom beherrscht werden muss, ein kompliziertes Steuerungssystem benötigt, und daher besteht die Tendenz, dass die Anzahl an Elementen diesbezüglich zunimmt. Ferner ist es bei dem in Patentdokument 1 offenbarten Resonanzverfahren, da aufgrund der Resonanz eine viel größere Spannung als eine hochspannungsseitige Spannung an die einzelnen Elemente einer Umschaltschaltung angelegt wird, erforderlich, als Umschaltelement wie beispielsweise ein FET ein Element zu wählen, das einer größeren Spannung als in einem Fall widersteht, in dem kein Resonanzverfahren gewählt wird, was zu einer Zunahme des Durchlasswiderstands (on-resistance) der Elemente führt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorgenannten Umstände gemacht, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen DC-DC-Wandler zu realisieren, der mit einem einfachen Aufbau und einer niedrigeren Stehspannung Schaltverluste abschwächen kann.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
  • Ein DC-DC-Wandler gemäß einer ersten Erfindung enthält:
    • eine erste Umschaltschaltung, die eine mit einem ersten Leitungsweg elektrisch verbundene erste Elementeinheit mit einem Umschaltelement und eine zwischen der ersten Elementeinheit und einem Referenzleitungsweg angeordnete zweite Elementeinheit mit einer Diode enthält, wobei die Anode der Diode mit der Seite des Referenzleitungswegs elektrisch verbunden ist und die Kathode der Diode mit der Seite der ersten Elementeinheit elektrisch verbunden ist, wobei der Referenzleitungsweg auf einem Potential gehalten ist, das niedriger als ein Potential des ersten Leitungswegs ist, und wobei die erste Elementeinheit und die zweite Elementeinheit in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg und dem Referenzleitungsweg vorgesehen sind;
    • eine zweite Umschaltschaltung, die eine mit dem ersten Leitungsweg elektrisch verbundene dritte Elementeinheit mit einem Umschaltelement und eine zwischen der dritten Elementeinheit und dem Referenzleitungsweg angeordnete vierte Elementeinheit mit einer Diode enthält, wobei die Anode der Diode mit der Seite des Referenzleitungswegs elektrisch verbunden ist und die Kathode der Diode mit der Seite der dritten Elementeinheit elektrisch verbunden ist, wobei die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg und dem Referenzleitungsweg vorgesehen sind, und die zweite Umschaltschaltung parallel zur ersten Umschaltschaltung angeordnet ist;
    • eine erste Induktionsspule, deren eines Ende mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit verbindet, und deren anderes Ende mit einem zweiten Leitungsweg elektrisch verbunden ist;
    • eine zweite Induktionsspule, deren eines Ende mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die erste Elementeinheit und die zweite Elementeinheit verbindet, und deren anderes Ende mit dem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit verbindet; und
    • eine Treibereinheit zum Durchführen zumindest einer Abwärtswandelsteuerung des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an die erste Elementeinheit und eines alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an die dritte Elementeinheit,
    • wobei in der zweiten Elementeinheit und der vierten Elementeinheit ein Strom von der Seite des Referenzleitungswegs aus fließen darf und während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der ersten Elementeinheit oder der dritten Elementeinheit ein Stromfluss zur Seite des Referenzleitungswegs hin unterbrochen ist, und
    • die Treibereinheit eine Steuerung derart wiederholt, dass nach einer ersten Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die erste Elementeinheit und die dritte Elementeinheit eine zweite Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die erste Elementeinheit und des Beibehaltens des AUS-Signals an der dritten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der zweiten Abwärtswandelsteuerung eine dritte Abwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der ersten Elementeinheit und des Ausgebens eines EIN-Signals an die dritte Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der dritten Abwärtswandelsteuerung eine vierte Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die erste Elementeinheit und des Beibehaltens des EIN-Signals an der dritten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der vierten Abwärtswandelsteuerung die erste Abwärtswandelsteuerung durchgeführt wird.
  • Ein DC-DC-Wandler gemäß einer zweiten Erfindung enthält:
    • eine erste Umschaltschaltung, die eine erste Elementeinheit mit einer Diode, deren Kathode mit einem ersten Leitungsweg elektrisch verbunden ist, und eine zweite Elementeinheit mit einem Umschaltelement enthält, die zwischen einer Anode der Diode der ersten Elementeinheit und dem Referenzleitungsweg angeordnet ist, der auf einem Potential gehalten ist, das niedriger als ein Potential des ersten Leitungswegs ist, wobei die erste Elementeinheit und die zweite Elementeinheit in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg und dem Referenzleitungsweg vorgesehen sind;
    • eine zweite Umschaltschaltung, die eine dritte Elementeinheit mit einer Diode, deren Kathode mit dem ersten Leitungsweg elektrisch verbunden ist, und eine vierte Elementeinheit mit einem Umschaltelement enthält, die zwischen einer Anode der Diode der dritten Elementeinheit und dem Referenzleitungsweg angeordnet ist, wobei die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg und dem Referenzleitungsweg vorgesehen sind;
    • eine erste Induktionsspule, deren eines Ende mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit verbindet, und deren anderes Ende mit einem zweiten Leitungsweg elektrisch verbunden ist;
    • eine zweite Induktionsspule, deren eines Ende mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die erste Elementeinheit und die zweite Elementeinheit verbindet, und deren anderes Ende mit dem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit verbindet; und
    • eine Treibereinheit zum Durchführen zumindest einer Aufwärtswandelsteuerung des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an die zweite Elementeinheit und des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an die vierte Elementeinheit,
    • wobei in der ersten Elementeinheit und der dritten Elementeinheit ein Strom zur Seite des ersten Leitungswegs hin fließen darf und während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der zweiten Elementeinheit oder der vierten Elementeinheit ein Stromfluss von der Seite des ersten Leitungswegs aus unterbrochen ist, und
    • die Treibereinheit eine Steuerung derart wiederholt, dass nach einer ersten Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die zweite Elementeinheit und die vierte Elementeinheit eine zweite Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des AUS-Signals an der vierten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der zweiten Aufwärtswandelsteuerung eine dritte Aufwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der zweiten Elementeinheit und des Ausgebens eines AUS-Signals an die vierte Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der dritten Aufwärtswandelsteuerung eine vierte Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des EIN-Signals an der vierten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der vierten Aufwärtswandelsteuerung die erste Aufwärtswandelsteuerung durchgeführt wird.
  • VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Bei dem DC-DC-Wandler der ersten Erfindung wiederholt die Treibereinheit alternierend eine Steuerung des Ausschaltens der hochseitigen Umschaltelemente (der ersten Elementeinheit und der dritten Elementeinheit) der ersten Umschaltschaltung und der zweiten Umschaltschaltung und eine Steuerung des Einschaltens der hochseitigen Umschaltelemente. Außerdem wird während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der hochseitigen ersten Elementeinheit oder dritten Elementeinheit ein durch die erste Induktionsspule fließender Induktionsspulenstrom in einem Zustand erzeugt, in dem in den niederseitigen Elementen (der zweiten Elementeinheit und der vierten Elementeinheit) ein Stromfluss zur Seite des Referenzleitungswegs unterbrochen ist und ein Strom von der Seite des Referenzleitungswegs aus fließen darf, und während einer AUS-Zeitspanne der hochseitigen ersten Elementeinheit und dritten Elementeinheit darf ein Strom über die niederseitigen Elemente zur ersten Induktionsspule fließen, so dass es möglich ist, eine an den ersten Leitungsweg angelegte Spannung herunterzutransformieren und die heruntertransformierte Spannung an den zweiten Leitungsweg auszugeben.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit beim Ein-/Ausschalten der hochseitigen Umschaltelemente (der ersten Elementeinheit und der dritten Elementeinheit) zum Durchführen der Abwärtswandelsteuerung, nach der ersten Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die erste Elementeinheit und die dritte Elementeinheit, die zweite Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die erste Elementeinheit und des Beibehaltens des AUS-Signals an der dritten Elementeinheit durch. Bei dieser Steuerung wird, wenn die erste Elementeinheit in Antwort auf den Übergang von der ersten Abwärtswandelsteuerung zur zweiten Abwärtswandelsteuerung eingeschaltet wird, der durch die erste Elementeinheit fließende Strom aufgrund einer Induktanzkomponente der zweiten Induktionsspule langsam zunehmen. Dementsprechend ist es möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die erste Elementeinheit eingeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit nach der zweiten Abwärtswandelsteuerung die dritte Abwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der ersten Elementeinheit und des Ausgebens eines EIN-Signals an die dritte Elementeinheit durch. In anderen Worten wird die erste Elementeinheit eingeschaltet, und dann kann die dritte Elementeinheit mit einer Verzögerung eingeschaltet werden, und daher ist es möglich, dass die dritte Elementeinheit eingeschaltet wird, nachdem ein über die erste Elementeinheit und die zweite Induktionsspule fließender Strom um ein gewisses Maß zugenommen hat und die Spannung über der dritten Elementeinheit reduziert worden ist. Dementsprechend ist es auch möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die dritte Elementeinheit eingeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit nach der dritten Abwärtswandelsteuerung die vierte Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die erste Elementeinheit und des Beibehaltens des EIN-Signals an der dritten Elementeinheit durch. Auf diese Weise kann, wenn sowohl die erste Elementeinheit als auch die dritte Elementeinheit auf EIN geschaltet sind, die erste Elementeinheit ausgeschaltet werden, während die dritte Elementeinheit im EIN-Zustand gehalten ist, und daher kann die erste Elementeinheit in einem Zustand ausgeschaltet werden, in dem ein Strom teilweise durch die dritte Elementeinheit fließt. Dementsprechend ist es möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die erste Elementeinheit ausgeschaltet wird, für zumindest einen Strom zuverlässig abzuschwächen, der durch die dritte Elementeinheit fließt.
  • Bei dem DC-DC-Wandler der zweiten Erfindung wiederholt die Treibereinheit alternierend eine Steuerung des Ausschaltens der niederseitigen Umschaltelemente (der zweiten Elementeinheit und der vierten Elementeinheit) der ersten Umschaltschaltung und der zweiten Umschaltschaltung und eine Steuerung des Einschaltens der niederseitigen Umschaltelemente. Außerdem wird während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der niederseitigen zweiten Elementeinheit oder vierten Elementeinheit ein durch die erste Induktionsspule fließender Induktionsspulenstrom in einem Zustand erzeugt, in dem in den hochseitigen Elementen (der ersten Elementeinheit und der dritten Elementeinheit) ein Stromfluss von der Seite des ersten Leitungswegs aus unterbrochen ist und ein Strom zum ersten Leitungsweg hin fließen darf, und während einer AUS-Zeitspanne der niederseitigen zweiten Elementeinheit und vierten Elementeinheit darf der durch die erste Induktionsspule fließende Strom über die hochseitigen Elemente in den ersten Leitungsweg fließen, so dass es möglich ist, eine an den zweiten Leitungsweg angelegte Spannung heraufzutransformieren und die herauftransformierte Spannung an den ersten Leitungsweg auszugeben.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit beim Ein-/Ausschalten der niederseitigen Umschaltelemente (der zweiten Elementeinheit und der vierten Elementeinheit) zum Durchführen der Aufwärtswandelsteuerung, nach der ersten Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die zweite Elementeinheit und die vierte Elementeinheit, die zweite Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des AUS-Signals an der vierten Elementeinheit durch. Bei dieser Steuerung wird, wenn die zweite Elementeinheit in Antwort auf den Übergang von der ersten Aufwärtswandelsteuerung zur zweiten Aufwärtswandelsteuerung eingeschaltet wird, der durch die zweite Elementeinheit fließende Strom aufgrund einer Induktanzkomponente der zweiten Induktionsspule langsam zunehmen. Dementsprechend ist es möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die zweite Elementeinheit eingeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit nach der zweiten Aufwärtswandelsteuerung die dritte Aufwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der zweiten Elementeinheit und des Ausgebens des EIN-Signals an die vierte Elementeinheit durch. In anderen Worten wird die zweite Elementeinheit eingeschaltet, und dann kann die vierte Elementeinheit mit Verzögerung eingeschaltet werden, und daher ist es möglich, dass die vierte Elementeinheit eingeschaltet wird, nachdem die Spannung über der vierten Elementeinheit abgenommen hat. Dementsprechend ist es auch möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die vierte Elementeinheit eingeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit nach der dritten Aufwärtswandelsteuerung die vierte Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des EIN-Signals an der vierten Elementeinheit durch. Auf diese Weise kann, wenn sowohl die zweite Elementeinheit als auch die vierte Elementeinheit EIN sind, die zweite Elementeinheit ausgeschaltet werden, während die vierte Elementeinheit im EIN-Zustand gehalten wird. Mit diesem Betrieb ist es auch möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die vierte Elementeinheit ausgeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltbild, das schematisch einen DC-DC-Wandler 1 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 2 ist ein Diagramm, das PWM-Signale und dergleichen zeigt, die während einer Abwärtswandelsteuerung an eine erste Elementeinheit und eine dritte Elementeinheit gegeben werden.
    • 3 ist ein Schaltbild, das einen Betrieb darstellt, der durchgeführt wird, bevor die erste Abwärtswandelsteuerung vollendet ist.
    • 4 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der an der Elementeinheit auftritt, bevor die erste Abwärtswandelsteuerung vollendet ist.
    • 5 ist ein Schaltbild, das eine zweite Abwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 6 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der zweiten Abwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 7 ist ein Schaltbild, das eine dritte Abwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 8 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der dritten Abwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 9 ist ein Schaltbild, das eine vierte Abwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 10 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der vierten Abwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 11 ist ein Schaltbild, das die erste Abwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 12 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der ersten Abwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 13 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der Abwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 14 ist ein Diagramm, das PWM-Signale und dergleichen zeigt, die während einer Aufwärtswandelsteuerung an eine zweite Elementeinheit und eine vierte Elementeinheit gegeben werden.
    • 15 ist ein Schaltbild, das einen Betrieb darstellt, der durchgeführt wird, bevor die erste Aufwärtswandelsteuerung vollendet ist.
    • 16 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der an der Elementeinheit auftritt, bevor die erste Aufwärtswandelsteuerung vollendet ist.
    • 17 ist ein Schaltbild, das eine zweite Aufwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 18 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der zweiten Aufwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 19 ist ein Schaltbild, das eine dritte Aufwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 20 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der dritten Aufwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 21 ist ein Schaltbild, das eine vierte Aufwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 22 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der vierten Aufwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 23 ist ein Schaltbild, das die erste Aufwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 24 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der ersten Aufwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 25 ist ein Graph, der im Zeitverlauf eine Spannung zwischen zwei Enden der einzelnen Elementeinheiten, einen durch die Elementeinheit fließenden Strom und einen Schaltverlust darstellt, der während der Aufwärtswandelsteuerung an der Elementeinheit auftritt.
    • 26 ist ein Schaltbild, das schematisch den Fluss eines Stroms in einer EIN-Betriebsperiode während der Aufwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 27 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Induktionsspulenstrom und durch die zweite Elementeinheit und die vierte Elementeinheit fließenden Strömen während der Aufwärtswandelsteuerung darstellt.
    • 28 ist ein Schaltbild, das schematisch einen Zweiphasen-Aufwärts-/Abwärtswandel-DC-DC-Wandler als ein Beispiel zeigt, wenn ein DC-DC-Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Mehrphasenwandler konfiguriert ist.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden bevorzugte Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Der DC-DC-Wandler gemäß der ersten Erfindung kann ferner einen ersten Kondensator enthalten, dessen eine Elektrode mit dem ersten Leitungsweg elektrisch verbunden ist und dessen andere Elektrode mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die erste Induktionsspule verbindet, wobei der erste Kondensator parallel zur dritten Elementeinheit angeordnet ist.
  • Da der erste Kondensator in dieser Weise parallel zur dritten Elementeinheit vorgesehen ist, nimmt als Folge davon die Spannung über der dritten Elementeinheit, wenn die dritte Elementeinheit zum Zeitpunkt des Übergangs von der vierten Abwärtswandelsteuerung zur ersten Abwärtswandelsteuerung ausgeschaltet wird, im Vergleich zu einem Fall langsam zu, in dem kein solcher erster Kondensator vorgesehen ist. Dementsprechend ist es auch möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die dritte Elementeinheit ausgeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Bei dem DC-DC-Wandler der ersten Erfindung kann die erste Elementeinheit eine Body-Diode bzw. Körperdiode (body diode) enthalten, deren Kathode mit der Seite des ersten Leitungswegs elektrisch verbunden ist und deren Anode mit der Seite der zweiten Elementeinheit elektrisch verbunden ist. Die dritte Elementeinheit kann eine Body-Diode enthalten, deren Kathode mit der Seite des ersten Leitungswegs elektrisch verbunden ist und deren Anode mit der Seite der vierten Elementeinheit elektrisch verbunden ist. Eine Konfiguration kann derart sein, dass in der ersten Elementeinheit und der dritten Elementeinheit ein Strom zur Seite des ersten Leitungswegs hin fließen darf und während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der zweiten Elementeinheit oder der vierten Elementeinheit ein Stromfluss von der Seite des ersten Leitungswegs aus unterbrochen ist. Die Treibereinheit kann eine Steuerung derart wiederholen, dass nach einer ersten Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die zweite Elementeinheit und die vierte Elementeinheit eine zweite Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des AUS-Signals an der vierten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der zweiten Aufwärtswandelsteuerung eine dritte Aufwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der zweiten Elementeinheit und des Ausgebens eines AUS-Signals an die vierte Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der dritten Aufwärtswandelsteuerung eine vierte Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des EIN-Signals an der vierten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der vierten Aufwärtswandelsteuerung die erste Aufwärtswandelsteuerung durchgeführt wird.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann die erste Erfindung die gleichen Effekte erzielen wie die zweite Erfindung.
  • Der DC-DC-Wandler gemäß der zweiten Erfindung kann ferner einen zweiten Kondensator enthalten, dessen eine Elektrode mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die vierte Elementeinheit und die erste Induktionsspule verbindet, und dessen andere Elektrode mit dem Referenzleitungsweg elektrisch verbunden ist, wobei der zweite Kondensator parallel zur vierten Elementeinheit angeordnet ist.
  • Da der zweite Kondensator auf diese Weise parallel zur vierten Elementeinheit vorgesehen ist, nimmt als Folge davon die Spannung über der vierten Elementeinheit, wenn die vierte Elementeinheit zum Zeitpunkt des Übergangs von der vierten Aufwärtswandelsteuerung zur ersten Aufwärtswandelsteuerung ausgeschaltet wird, im Vergleich zu einem Fall langsam zu, in dem kein solcher zweiter Kondensator vorgesehen ist. Dementsprechend ist es auch möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die vierte Schaltereinheit ausgeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Die DC-DC-Wandler gemäß der ersten und zweiten Erfindung können so ausgestaltet sein, dass die Induktanz der zweiten Induktionsspule kleiner als die Induktanz der ersten Induktionsspule ist.
  • Bei dieser Konfiguration ist es möglich, eine Konfiguration zu realisieren, die einen Schaltverlust reduzieren kann, während die Größe der zweiten Induktionsspule relativ klein gehalten wird.
  • Bei den DC-DC-Wandlern gemäß der ersten und der zweiten Erfindung können mehrere Spannungswandlereinheiten vorgesehen sein, wobei jede Spannungswandlereinheit mit einer ersten Umschaltschaltung, einer zweiten Umschaltschaltung, einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule versehen ist und die einzelnen Spannungswandlereinheiten parallel zwischen dem ersten Leitungsweg und dem zweiten Leitungsweg vorgesehen sind und mit dem Referenzleitungsweg elektrisch verbunden sind.
  • Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, einen Mehrphasen-DC-DC-Wandler mit einem einfacheren Aufbau und einer niedrigeren Stehspannung zu realisieren, der einen Schaltverlust abschwächen kann.
  • Ausführungsform 1
  • Nachstehend wird eine spezifischere Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Ein in 1 gezeigter DC-DC-Wandler 1 ist beispielsweise als bordeigener DC-DC-Wandler ausgebildet, der in einem Fahrzeug eingebaut ist und eine Spannungswandlung durchführt sowie einen Teil eines in 1 gezeigten bordeigenen Stromversorgungssystems 100 bildet. Das bordeigene Stromversorgungssystem 100 ist mit einer ersten Stromversorgungseinheit 101, einer zweiten Stromversorgungseinheit 102 sowie dem DC-DC-Wandler 1 versehen und ist als System ausgestaltet, das elektrischen Strom an verschiedene elektrische Komponenten liefern kann, die in dem Fahrzeug eingebaut sind.
  • Die erste Stromversorgungseinheit 101 ist beispielsweise aus einer elektrischen Speicheranordnung wie einer Lithiumionenbatterie oder einem elektrischer Doppelschichtkondensator gebildet und ist ausgebildet, um eine vorbestimmte erste Spannung zu erzeugen. Der hochpotentialseitige Anschluss der ersten Stromversorgungseinheit 101 wird beispielsweise bei 48 V gehalten, und der niederpotentialseitige Anschluss wird auf dem Massepotential (0 V) gehalten.
  • Ein Verdrahtungsteil 91, der mit dem hochpotentialseitigen Anschluss der ersten Stromversorgungseinheit 101 elektrisch verbunden ist, ist ein Leitungsweg, der mit einem später beschriebenen ersten Leitungsweg 81 elektrisch verbunden ist, und eine Ausgangsspannung (von beispielsweise 48 V) der ersten Stromversorgungseinheit 101 wird an ihn angelegt, wenn der DC-DC-Wandler 1 gestoppt ist oder wenn ein späterer beschriebener Abwärtswandelvorgang durchgeführt wird.
  • Die zweite Stromversorgungseinheit 102 ist beispielsweise aus einer elektrischen Speicheranordnung wie einer Bleispeicherbatterie gebildet und ist ausgebildet, um eine vorbestimmte zweite Spannung zu erzeugen, die niedriger als die von der ersten Stromversorgungseinheit 101 erzeugte vorbestimmte erste Spannung ist. Der hochpotentialseitige Anschluss der zweiten Stromversorgungseinheit 102 wird beispielsweise auf 12 V gehalten, und der niederpotentialseitige Anschluss wird auf dem Massepotential (0 V) gehalten.
  • Ein Verdrahtungsteil 92, der mit dem hochpotentialseitigen Anschluss der zweiten Stromversorgungseinheit 102 elektrisch verbunden ist, ist ein Leitungsweg, der mit dem später beschriebenen zweiten Leitungsweg 82 elektrisch verbunden ist, und eine Ausgangsspannung (von beispielsweise 12 V) der zweiten Stromversorgungseinheit 102 wird an ihn angelegt, wenn der DC-DC-Wandler 1 gestoppt ist oder wenn ein späterer beschriebener Aufwärtswandelvorgang durchgeführt wird.
  • Der DC-DC-Wandler 1 ist als bidirektionaler Aufwärts-/Abwärtswandler ausgebildet, der einen Abwärtswandelvorgang zum Heruntertransformieren einer an den ersten Leitungsweg 81 angelegten Gleichspannung und Anlegen der gewünschten Ausgangsspannung an den zweiten Leitungsweg 82 durchführen kann und der einen Aufwärtswandelvorgang zum Herauftransformieren einer an den zweiten Leitungsweg 82 angelegten Gleichspannung und Anlegen der gewünschten Ausgangsspannung an den ersten Leitungsweg 81 durchführen kann.
  • Der DC-DC-Wandler 1 ist versehen mit dem mit dem ersten Verdrahtungsteil 91 verbundenen vorstehend beschriebenen ersten Leitungsweg 81, dem mit dem Verdrahtungsteil 92 verbundenen vorstehend beschriebenen zweiten Leitungsweg 82 und einem Referenzleitungsweg 83, der auf einem konstanten Referenzpotential gehalten wird, das niedriger als die Potentiale des ersten Leitungswegs 81 und des zweiten Leitungswegs 82 ist. Der DC-DC-Wandler 1 ist beispielsweise ferner versehen mit einer Spannungswandlereinheit 3, einer Treibereinheit 5 und einer Stromerfassungseinheit sowie einer Spannungserfassungseinheit, die nicht gezeigt sind.
  • Der erste Leitungsweg 81 ist als eine primärseitige (hochspannungsseitige) Stromversorgungsleitung ausgebildet, an die eine relativ hohe Spannung angelegt wird. Dieser erste Leitungsweg 81 ist mit dem hochpotentialseitigen Anschluss der ersten Stromversorgungseinheit 101 leitend verbunden und ist so ausgestaltet, dass eine vorbestimmte Gleichspannung von der ersten Stromversorgungseinheit 101 an ihn angelegt wird.
  • Der zweite Leitungsweg 82 ist als eine sekundärseitige (niederspannungsseitige) Stromversorgungsleitung ausgebildet, an die eine relativ niedrige Spannung angelegt wird. Der zweite Leitungsweg 82 ist beispielsweise mit dem hochpotentialseitigen Anschluss der zweiten Stromversorgungseinheit 102 leitend verbunden und ist so ausgestaltet, dass eine Gleichspannung, die niedriger als die Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungseinheit 101 ist, von der zweiten Stromversorgungseinheit 102 an ihn angelegt wird.
  • Der Referenzleitungsweg 83 ist mit einem Masseabschnitt 93 elektrisch verbunden, der außerhalb des DC-DC-Wandlers 1 vorgesehen ist. Der Masseabschnitt 93 wird auf dem Massepotential von 0 V gehalten, und der Referenzleitungsweg 83 wird ebenfalls auf diesem Massepotential gehalten.
  • Die Spannungswandlereinheit 3 ist versehen mit einer ersten Umschaltschaltung 11, einer zweiten Umschaltschaltung 12, einer ersten Induktionsspule L1, einer zweiten Induktionsspule L2, einem ersten Kondensator C1, einem zweiten Kondensator C2, Eingangs-/Ausgangs-Kondensatoren C3 und C4 und dergleichen.
  • Die erste Umschaltschaltung 11 weist eine Konfiguration auf, bei der eine erste Elementeinheit T1, die ein hochseitiges Element ist, und eine zweite Elementeinheit T2, die ein niederseitiges Element ist, in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg 81 und dem Referenzleitungsweg 83 angeordnet sind.
  • Die erste Elementeinheit T1 ist beispielsweise als N-Kanal-MOSFET ausgebildet, dessen Drain mit dem ersten Leitungsweg 81 elektrisch verbunden ist und dessen Source mit einem Ende der zweiten Induktionsspule L2 und dem Drain der zweiten Elementeinheit T2 elektrisch verbunden ist. Außerdem enthält die erste Elementeinheit T1 eine Diode D1, die als eine Body-Diode dient. Die Diode D1 weist eine Konfiguration auf, bei der die Kathode der Diode D1 mit dem ersten Leitungsweg 81 elektrisch verbunden ist und die Anode der Diode D1 mit dem einen Ende der zweiten Induktionsspule L2 und dem Drain der zweiten Elementeinheit T2 elektrisch verbunden ist.
  • Die zweite Elementeinheit T2 ist beispielsweise als N-Kanal-MOSFET ausgebildet, dessen Drain mit der Source der ersten Elementeinheit T1 und dem einen Ende der zweiten Induktionsspule L2 verbunden ist und dessen Source mit dem Referenzleitungsweg 83 elektrisch verbunden ist. Außerdem enthält die zweite Elementeinheit T2 eine Diode D2, die als eine Body-Diode dient. Die Diode D2 weist eine Konfiguration auf, bei der die Kathode der Diode D2 mit der Source der ersten Elementeinheit T1 und dem einen Ende der zweiten Induktionsspule L2 elektrisch verbunden ist und die Anode der Diode D2 mit dem Referenzleitungsweg 83 elektrisch verbunden ist.
  • Die zweite Umschaltschaltung 12 weist eine Konfiguration auf, bei der eine dritte Elementeinheit T3, die ein hochseitiges Element ist, und eine vierte Elementeinheit T4, die ein niederseitiges Element ist, in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg 81 und dem Referenzleitungsweg 83 angeordnet und parallel zur ersten Umschaltschaltung 11 angeordnet sind.
  • Die dritte Elementeinheit T3 ist beispielsweise als N-Kanal-MOSFET ausgebildet, dessen Drain mit dem ersten Leitungsweg 81 elektrisch verbunden ist und dessen Source mit dem anderen Ende der zweiten Induktionsspule L2, dem Drain der vierten Elementeinheit T4 und einem Ende der ersten Induktionsspule L1 elektrisch verbunden ist. Außerdem enthält die dritte Elementeinheit T3 eine Diode D3, die als eine Body-Diode dient. Die Diode D3 weist eine Konfiguration auf, bei der die Kathode der Diode D3 mit dem ersten Leitungsweg 81 elektrisch verbunden ist und die Anode der Diode D3 mit dem anderen Ende der zweiten Induktionsspule L2, dem Drain der vierten Elementeinheit T4 und dem einen Ende der ersten Induktionsspule L1 verbunden ist.
  • Die vierte Elementeinheit T4 ist beispielsweise als N-Kanal-MOSFET ausgebildet, dessen Drain mit der Source der dritten Elementeinheit T3, dem anderen Ende der zweiten Induktionsspule L2 und dem einen Ende der ersten Induktionsspule L1 elektrisch verbunden ist und dessen Source mit dem Referenzleitungsweg 83 elektrisch verbunden ist. Außerdem enthält die vierte Elementeinheit T4 eine Diode D4, die als eine Body-Diode dient. Die Diode D4 weist eine Konfiguration auf, bei der die Kathode der Diode D4 mit der Source der dritten Elementeinheit T3, dem anderen Ende der zweiten Induktionsspule L2 und dem einen Ende der ersten Induktionsspule L1 elektrisch verbunden ist und die Anode der Diode D4 mit dem Referenzleitungsweg 83 elektrisch verbunden ist.
  • Das eine Ende der ersten Induktionsspule L1 ist mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden, der die dritte Elementeinheit T3 und die vierte Elementeinheit T4 verbindet (genauer gesagt einem Leitungsweg, der die Source der dritten Elementeinheit T3, den Drain der vierten Elementeinheit T4 und das andere Ende der zweiten Induktionsspule L2 verbindet), und das andere Ende der ersten Induktionsspule L1 ist mit dem zweiten Leitungsweg 82 elektrisch verbunden.
  • Das eine Ende der zweiten Induktionsspule L2 ist mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden, der die erste Elementeinheit T1 und die zweite Elementeinheit T2 verbindet (genauer gesagt einem Leitungsweg, der die Source der ersten Elementeinheit T1 und den Drain der zweiten Elementeinheit T2 verbindet), und das andere Ende der zweiten Induktionsspule L2 ist mit dem Verbindungsknoten elektrisch verbunden, der die dritte Elementeinheit T3 und die vierte Elementeinheit T4 verbindet (genauer gesagt dem Leitungsweg, der die Source der dritten Elementeinheit T3 und den Drain der vierten Elementeinheit T4 verbindet).
  • Eine Elektrode des ersten Kondensators C1 ist mit dem ersten Leitungsweg 81 elektrisch verbunden und ist mit den Drains der ersten Elementeinheit T1 und der dritten Elementeinheit T3 elektrisch verbunden. Die andere Elektrode des ersten Kondensators C1 ist mit einem Verbindungsknoten (Leitungsweg) elektrisch verbunden, der die Source der dritten Elementeinheit T3 und die erste Induktionsspule L1 verbindet. Mit dieser Verbindungskonfiguration ist der erste Kondensator C1 parallel zur dritten Elementeinheit T3 angeordnet.
  • Eine Elektrode des zweiten Kondensators C2 ist mit einem Verbindungsknoten (Leitungsweg) elektrisch verbunden, der den Drain der vierten Elementeinheit T4 und die erste Induktionsspule L1 verbindet, und dessen andere Elektrode ist mit dem Referenzleitungsweg 83 elektrisch verbunden. Mit dieser Verbindungskonfiguration ist der zweite Kondensator C2 parallel zur vierten Elementeinheit T4 angeordnet.
  • Die Treibereinheit 5 ist mit einer Steuerschaltung (wie beispielsweise einem Mikrocomputer) versehen, die beispielsweise eine CPU, ein ROM, ein RAM und einen AD-Wandler und dergleichen enthält und EIN-Signale zum Einschalten der entsprechenden Elementeinheiten oder ein AUS-Signal zum Ausschalten der entsprechenden Elementeinheiten an die jeweiligen Gates der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 ausgeben kann.
  • Der DC-DC-Wandler 1 ist mit einer nicht gezeigten ersten Spannungserfassungsschaltung zum Erfassen einer Spannung des ersten Leitungswegs 81 versehen. Es genügt, dass die erste Spannungserfassungsschaltung so ausgebildet ist, dass sie in der Lage ist, einen Wert in die Treibereinheit 5 einzugeben, der die Spannung des ersten Leitungswegs 81 angibt. Die erste Spannungserfassungsschaltung kann eine Schaltung zum direkten Eingeben des Werts (analogen Spannungswerts) einer an dem ersten Leitungsweg 81 anliegenden Spannung in die Treibereinheit 5 oder eine Schaltung zum Eingeben, in die Treibereinheit 5, eines dividierten analogen Spannungswerts sein, der dadurch gewonnen wird, dass die am ersten Leitungsweg 81 anliegende Spannung unter Verwendung einer Spannungsteilerschaltung geteilt wird. Außerdem ist der DC-DC-Wandler 1 mit einer ersten Stromerfassungsschaltung zum Erfassen eines durch den ersten Leitungsweg 81 fließenden Stroms versehen. Die erste Stromerfassungsschaltung ist als eine bekannte Stromerfassungsschaltung ausgebildet und kann beispielsweise eine Schaltung sein, die einen Widerstand und einen Differenzverstärker auf dem ersten Leitungsweg 81 enthält, und sie kann so ausgebildet sein, dass sie einen am Widerstand auftretenden Spannungsabfall unter Verwendung des Differenzverstärkers verstärkt und den verstärkten Wert als analogen Spannungswert in die Treibereinheit 5 eingibt.
  • Der DC-DC-Wandler 1 ist mit einer nicht gezeigten zweiten Spannungserfassungsschaltung zum Erfassen einer Spannung des zweiten Leitungswegs 82 versehen. Es genügt, dass die zweite Spannungserfassungsschaltung so ausgebildet ist, dass sie in der Lage ist, einen Wert in die Treibereinheit 5 einzugeben, der die Spannung des zweiten Leitungswegs 82 angibt. Die zweite Spannungserfassungsschaltung kann eine Schaltung zum direkten Eingeben des Werts (analogen Spannungswerts) einer an dem zweiten Leitungsweg 82 anliegenden Spannung in die Treibereinheit 5 oder eine Schaltung zum Eingeben, in die Treibereinheit 5, eines dividierten analogen Spannungswerts sein, der dadurch gewonnen wird, dass die am zweiten Leitungsweg 82 anliegende Spannung unter Verwendung einer Spannungsteilerschaltung geteilt wird. Außerdem ist der DC-DC-Wandler 1 mit einer zweiten Stromerfassungsschaltung zum Erfassen eines durch den zweiten Leitungsweg 82 fließenden Stroms versehen. Die zweite Stromerfassungsschaltung ist als eine bekannte Stromerfassungsschaltungen ausgebildet und kann beispielsweise eine Schaltung sein, die einen Widerstand und einen Differenzverstärker auf dem zweiten Leitungsweg 82 enthält, und sie kann so ausgebildet sein, dass sie einen am Widerstand auftretenden Spannungsabfall unter Verwendung des Differenzverstärkers verstärkt und den verstärkten Wert als analogen Spannungswert in die Treibereinheit 5 eingibt.
  • Der DC-DC-Wandler 1 ist mit einem Eingangs-/Ausgangs-Kondensator C4, der zwischen dem ersten Leitungsweg 81 und dem Referenzleitungsweg 83 angeordnet ist, und einem Eingangs-/Ausgangs-Kondensator C3 versehen, der zwischen dem zweiten Leitungsweg 82 und dem Referenzleitungsweg 83 angeordnet ist.
  • Im Folgenden wird ein Abwärtswandelvorgang beschrieben, der vom DC-DC-Wandler 1 durchgeführt wird.
  • Wenn eine vorbestimmte Bedingung zum Starten eines Abwärtswandelvorgangs erfüllt ist, startet die Treibereinheit 5 einen Treibervorgang des Heruntertransformierens einer am ersten Leitungsweg 81 anliegenden Spannung und des Anlegens der heruntertransformierten Spannung an den zweiten Leitungsweg 82. Es besteht keine besondere Beschränkung für „wenn eine vorbestimmte Bedingung zum Starten eines Abwärtswandelvorgangs erfüllt ist“. Dies kann beispielsweise ein Zeitpunkt sein, zu dem ein Zündschalter von Aus auf Ein umgeschaltet wird, oder ein Zeitpunkt, zu dem eine Anweisung zum Heruntertransformieren von einer beispielsweise außerhalb des DC-DC-Wandlers 1 angeordneten externen Vorrichtung an den DC-DC-Wandler 1 gegeben wird.
  • Nachdem die vorbestimmte Bedingung zum Starten eines Abwärtswandelvorgangs erfüllt ist, führt die Treibereinheit 5 eine Abwärtswandelsteuerung des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an das Gate der ersten Elementeinheit T1 und des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an das Gate der dritten Elementeinheit T3 durch und veranlasst die Spannungswandlereinheit 3, einen Abwärtswandelvorgang des Heruntertransformierens einer am ersten Leitungsweg 81 anliegenden Spannung und des Anlegens der heruntertransformierten Spannung an den zweiten Leitungsweg 82 durchzuführen. Genauer gesagt gibt die Treibereinheit 5, wie in 2 gezeigt, ein als Treibersignal dienendes PWM-Signal an das Gate der ersten Elementeinheit T1 aus und gibt an das Gate der dritten Elementeinheit T3 ein als Treibersignal dienendes PWM-Signal aus, dessen Phase bezüglich derjenigen des an das Gate der ersten Elementeinheit T1 ausgegebenen PWM-Signals verschoben ist. Das von der Treibereinheit 5 an das Gate der ersten Elementeinheit T1 ausgegebene PWM-Signal weist das gleiche Tastverhältnis wie das an das Gate der dritten Elementeinheit T3 ausgegebene PWM-Signal auf, und das Tastverhältnis der PWM-Signale wird durch eine Regelung so eingestellt, dass die an den zweiten Leitungsweg 82 angelegte Spannung (Ausgangsspannung) auf eine gewünschte Zielspannung eingestellt wird. Wie durch die im unteren Teil von 2 gezeigte Formel gezeigt, ist eine an den zweiten Leitungsweg 82 angelegte Ausgangsspannung Vout bestimmt durch eine an den ersten Leitungsweg 81 angelegte Eingangsspannung Vin, eine in 2 gezeigte Periode T des PWM-Signals und eine Ausgabezeitspanne (von später beschriebenen Zeitpunkten A bis D), während der ein EIN-Signal an zumindest eine beliebige der ersten Elementeinheit T1 und der dritten Elementeinheit T3 ausgegeben wird.
  • 2 ist Ablaufdiagramm, welches das an das Gate der ersten Elementeinheit T1 gegebene PWM-Signal und das an das Gate der dritten Elementeinheit T3 gegebene PWM-Signal schematisch darstellt, wenn die Treibereinheit 5 die Abwärtswandelsteuerung durchführt. In 2 ist die Zeit A ein Zeitpunkt, zu dem eine EIN-Zeit des an das Gate der ersten Elementeinheit T1 gegebenen PWM-Signals gestartet wird, die Zeit B ist ein Zeitpunkt, zu dem eine EIN-Zeit des an das Gate der dritten Elementeinheit T3 gegebenen PWM-Signals gestartet wird, die Zeit C ist ein Zeitpunkt, zu dem eine AUS-Zeit des an das Gate der ersten Elementeinheit T1 gegebenen PWM-Signals gestartet wird, und die Zeit D ist ein Zeitpunkt, zu dem eine AUS-Zeit des an das Gate der dritten Elementeinheit T3 gegebenen PWM-Signals gestartet wird. Wie in 2 gezeigt, führt die Treibereinheit 5, wenn sie die Abwärtswandelsteuerung durchführt, zuerst eine Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die erste Elementeinheit T1 und die dritte Elementeinheit T3 durch und führt dann eine zweite Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die erste Elementeinheit T1 und des Beibehaltens des AUS-Signals an der dritten Elementeinheit T3 durch. In dem Beispiel von 2 ist eine Zeitspanne zwischen der Zeit D und der Zeit A eine Zeitspanne, in der die Treibereinheit 5 die erste Abwärtswandelsteuerung durchführt, und während dieser Zeitspanne werden sowohl die erste Elementeinheit T1 als auch die dritte Elementeinheit T3 im AUS-Zustand gehalten. Außerdem ist eine Zeitspanne zwischen der Zeit A und der Zeit B eine Zeitspanne, in der die Treibereinheit 5 die zweite Abwärtswandelsteuerung durchführt, und während dieser Zeitspanne wird die erste Elementeinheit T1 im EIN-Zustand gehalten, und die dritte Elementeinheit T3 wird im AUS-Zustand gehalten.
  • Nach der vorstehend beschriebenen zweiten Abwärtswandelsteuerung führt die Treibereinheit 5 eine dritte Abwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der ersten Elementeinheit T1 und des Ausgebens eines EIN-Signals an die dritte Elementeinheit T3 durch. In dem Beispiel von 2 ist die Zeitspanne von der Zeit B zur Zeit C eine Zeitspanne, während der die Treibereinheit 5 die dritte Abwärtswandelsteuerung durchführt, und während dieser Zeitspanne werden sowohl die erste Elementeinheit T1 als auch die dritte Elementeinheit T3 im EIN-Zustand gehalten. Nach der dritten Abwärtswandelsteuerung führt dann die Treibereinheit 5 eine vierte Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die erste Elementeinheit T1 und des Beibehaltens des EIN-Signals an der dritten Elementeinheit T3 durch. In dem Beispiel von 2 ist eine Zeitspanne zwischen der Zeit C und der Zeit D eine Zeitspanne, während der die Treibereinheit 5 die vierte Abwärtswandelsteuerung durchführt, und während dieser Zeitspanne wird die erste Elementeinheit T1 im AUS-Zustand gehalten, und die dritte Elementeinheit T3 wird im EIN-Zustand gehalten. Dann wiederholt die Treibereinheit 5 die Steuerung derart, dass nach der vierten Abwärtswandelsteuerung die erste Abwärtswandelsteuerung durchgeführt wird. In anderen Worten führt die Treibereinheit 5 die erste Abwärtswandelsteuerung, die zweite Abwärtswandelsteuerung, die dritte Abwärtswandelsteuerung und die vierte Abwärtswandelsteuerung in der genannten Reihenfolge durch, was als ein Zyklus bzw. eine Periode angesehen werden kann, und wiederholt mehrere dieser Zyklen bzw. Perioden.
  • Wenn die Treibereinheit 5 die Abwärtswandelsteuerung in dieser Weise durchführt, kann sie immer AUS-Signale an die Gates der zweiten Elementeinheit T2 und vierten Elementeinheit T4 geben, oder sie kann auch EIN-Signale an die Gates der zweiten Elementeinheit T2 und der vierten Elementeinheit T4 geben, während sie AUS-Signale sowohl an die erste Elementeinheit T1 als auch die dritte Elementeinheit T3 gibt (das bedeutet die Zeitspanne D-A zwischen der Zeit D und der Zeit A).
  • Nachstehend werden Vorgänge ausführlicher beschrieben, die während der Abwärtswandelsteuerung durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die folgende Beschreibung basierend auf der Annahme erfolgt, dass die Durchlassrichtungsspannungen Vf der Body-Dioden D1, D2, D3 und D4 der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 im Wesentlichen 0 V (Vf ≈ 0) sind. Des Weiteren sind in den 4, 6, 8, 10 und 12 die Spannungsänderungen an der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 im oberen Abschnitt gezeigt, die Änderungen der Ströme, die durch die erste Elementeinheit T1, die zweite Elementeinheit T2, die dritte Elementeinheit T3 und die vierte Elementeinheit T4 fließen, sind im mittleren Abschnitt gezeigt, und der Schaltverlust, der in der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 auftreten kann, ist im unteren Abschnitt gezeigt. In den Graphen sind zur ersten Elementeinheit T1 korrespondierende Änderungen mit durchgezogenen Linien angegeben, zur zweiten Elementeinheit T2 korrespondierende Änderungen mit gestrichelten Linien angegeben, zur dritten Elementeinheit T3 korrespondierende Änderungen mit lang-kurz-gestrichelten Linien angegeben und zur vierten Elementeinheit T4 korrespondierende Änderungen mit lang-kurz-kurz-gestrichelten Linien angegeben. Außerdem wird in der folgenden Beschreibung als repräsentatives Beispiel ein Fall herangezogen, bei dem die an den ersten Leitungsweg 81 angelegte Spannung auf Vin eingestellt und Vin 48 V ist. Es ist zu beachten, dass in den Schaltbildern wie beispielsweise den 3, 5, 7, 9 und 11 die Treibereinheit 5, die zweite Stromversorgungseinheit 102 und dergleichen weggelassen sind. Außerdem ist eine Last 105, die mit dem zweiten Leitungsweg 82 elektrisch verbunden ist, in einer vereinfachten Weise dargestellt. Es ist zu beachten, dass in den 4, 6, 8, 10, 12, 13, 16, 18, 20, 22, 24, 25 und 27, die zur vorliegenden Beschreibung gehören, Änderungen bei Spannungen, Strömen und Verlusten mit durchgezogenen Linien, gestrichelten Linien, lang-kurz-gestrichelten Linien und lang-kurz-kurz-gestrichelten Linien, die zu den Positionen korrespondieren, angegeben sind, dass jedoch in diesen Figuren Abschnitte, in denen mehrere verschiedene Arten von Linien nahe beieinander und lateral parallel zueinander sind, sich auf Bereiche beziehen, in denen die mehreren Linien, die parallel und nahe beieinander sind, Werte angeben, die nahezu gleich untereinander sind. Das heißt, in Bereichen, in denen mehrere laterale Linien, die untereinander nahezu gleiche Werte angeben, einander überlappen, sind die Linien aus Gründen der Darstellung so gezeigt, dass sie leicht gegeneinander versetzt sind.
  • Zuerst wird unter Bezug auf die 3, 4 usw. ein Überblick über einen Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die erste Abwärtswandelsteuerung ausführt. Es ist zu beachten, dass die erste Abwärtswandelsteuerung auch später beschrieben wird.
  • Die erste Abwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der später beschriebenen vierten Abwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wurde, und bei der sowohl die erste Elementeinheit T1 als auch die dritte Elementeinheit T3 ausgeschaltet werden. Wie in 3 gezeigt, fließt während der ersten Abwärtswandelsteuerung, von der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4, ein Strom nur durch die Diode (Body-Diode) D4 der vierten Elementeinheit T4, und der Strom dient als ein Induktionsspulenstrom der ersten Induktionsspule L1 (vergleiche auch den Graphen im mittleren Abschnitt von 4). Außerdem sind aufgrund des durch die Diode D4 der vierten Elementeinheit T4 fließenden Stroms die Anschlussspannungen an der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 geklemmt. Wie in dem Graphen im oberen Abschnitt von 4 gezeigt, werden die Spannungen über der ersten Elementeinheit T1 und der dritten Elementeinheit T3 bei ungefähr einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten Leitungsweg 81 und dem Referenzleitungsweg 83 gehalten (48 V in der folgenden Beschreibung), und die Spannungen über der zweiten Elementeinheit T2 und der vierten Elementeinheit T4 werden bei im Wesentlichen 0 V gehalten. Es ist zu beachten, dass, während die erste Abwärtswandelsteuerung beibehalten wird, kein Schaltverlust bei der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 auftritt, wie im Graphen im oberen Abschnitt von 4 gezeigt.
  • Als Nächstes wird unter Bezug auf die 5 und 6 usw. ein Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die erste Abwärtswandelsteuerung auf die zweite Abwärtswandelsteuerung umschaltet.
  • Die zweite Abwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der ersten Abwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wird, und bei der die erste Elementeinheit T1 eingeschaltet wird und die dritte Elementeinheit T3 im AUS-Zustand gehalten ist. In den Graphen der 6 und 13 wird die zweite Abwärtswandelsteuerung in einer Zeitspanne zwischen der Zeit A, bei der die erste Elementeinheit T1 eingeschaltet wird, und der Zeit B, bei der die dritte Elementeinheit T3 eingeschaltet wird, durchgeführt.
  • Unmittelbar nach der Ausführung der zweiten Abwärtswandelsteuerung, wie in 5 gezeigt, nimmt der durch die erste Elementeinheit T1 fließende Strom nach Maßgabe des EIN-Betriebs der ersten Elementeinheit T1 zu, während ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D4 der vierten Elementeinheit T4 fließt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt, wie in einer in 6 gezeigten Zeitspanne a1, da die erste Elementeinheit T1 bei der Zeit A eingeschaltet wird, die Spannung über der ersten Elementeinheit T1 abrupt ab, und die Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 nimmt in Antwort auf die Abnahme der Spannung über der ersten Elementeinheit T1 zu, da kein Strom durch die zweite Elementeinheit T2 fließt. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in dem Graphen im mittleren Abschnitt von 6 gezeigt, der durch die erste Elementeinheit T1 fließende Strom aufgrund der Induktanzkomponente der zweiten Induktionsspule L2 langsam zunehmen. Außerdem werden während dieses Vorgangs keine Stoßspannung und kein Stoßstrom auftreten, die aufgrund der Sperrverzögerungszeit der Diode D2 (Body-Diode) der zweiten Elementeinheit T2 erzeugt werden können.
  • Nachdem aufgrund des Vorgangs in der Zeitspanne a1 die Spannung über der ersten Elementeinheit T1 auf einen Wert in der Nähe von 0 V abgenommen hat, nimmt in der anschließenden Zeitspanne a2 der durch die erste Elementeinheit T1 fließende Strom allmählich zu und erreicht den Wert eines durch die erste Induktionsspule L1 fließenden Stroms. Andererseits nimmt der durch die Diode D4 der vierten Elementeinheit T4 fließende Strom allmählich ab, bis er 0 A erreicht.
  • In einer Zeitspanne a3 nimmt, nachdem der durch die erste Elementeinheit T1 fließende Strom den Wert des durch die erste Induktionsspule L1 fließenden Stroms erreicht hat und der durch die Diode D4 der vierten Elementeinheit T4 fließende Strom 0 A erreicht hat, der Wert des durch die erste Elementeinheit T1 fließenden Stroms aufgrund des Vorhandenseins der zweiten Induktionsspule L2 weiter zu. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Überschussstrom, der erhalten wird, wenn der durch die erste Elementeinheit T1 fließende Strom den Wert des durch die erste Induktionsspule L1 fließenden Stroms überstiegen hat, durch Entladen und Laden des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 absorbiert und angepasst. Als Ergebnis dieser Anpassung nimmt die Spannung über der vierten Elementeinheit T4 auf ungefähr die Spannung Vin des ersten Leitungswegs 81 zu, und die Spannung über der dritten Elementeinheit T3 nimmt auf ungefähr 0 V ab.
  • Auf diese Weise wird in einer Zeitspanne a4, nachdem die Spannung über der dritten Elementeinheit T3 auf etwa 0 V abgenommen hat, die Diode D3 (Body-Diode) der dritten Elementeinheit T3 leitend, und der Teil des durch die erste Elementeinheit T1 fließenden Stroms, der den Induktionsspulenstrom der ersten Induktionsspule L1 übersteigt, kann über die Diode D3 (Body-Diode) der dritten Elementeinheit T3 zur Seite des ersten Leitungswegs 81 fließen.
  • Wie in 6 gezeigt, tritt in der Zeitspanne, in der die zweite Abwärtswandelsteuerung durchgeführt wird, unmittelbar nach dem Einschalten der ersten Elementeinheit T1 ein Schaltverlust auf, jedoch kann der Schaltverlust reduziert werden, da ein Strom der ersten Elementeinheit T1 durch die Induktanzkomponente der zweiten Induktionsspule L2 gedämpft bzw. unterdrückt wird. Außerdem kann der Schaltverlust durch Erhöhen der Induktanz der zweiten Induktionsspule L2 weiter reduziert werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezug auf die 7, 8 usw. ein Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die zweite Abwärtswandelsteuerung auf die dritte Abwärtswandelsteuerung umschaltet.
  • Die dritte Abwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der zweiten Abwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wurde, und bei der die erste Elementeinheit T1 im EIN-Zustand gehalten ist und die dritte Elementeinheit T3 eingeschaltet wird. In den Graphen der 8 und 13 wird die dritte Abwärtswandelsteuerung in einer Zeitspanne zwischen der Zeit B, bei der die dritte Elementeinheit T3 eingeschaltet wird, und der Zeit C, bei der die erste Elementeinheit T1 ausgeschaltet wird, durchgeführt.
  • Unmittelbar nach der Ausführung der dritten Abwärtswandelsteuerung wird, wie in 7 gezeigt, ein Zustand beibehalten, in dem ein Strom durch die erste Elementeinheit T1 zur zweiten Induktionsspule L2 fließt und ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D3 der dritten Elementeinheit T3 zum ersten Leitungsweg 81 fließt. Dann sind in der Zeitspanne, in der die dritte Abwärtswandelsteuerung ausgeführt wird, die Spannungen an beiden Enden der zweiten Induktionsspule L2 untereinander gleich und wollen den Strom aufrechterhalten, und daher ändert sich der Stromwert nicht, wie im mittleren Abschnitt von 8 gezeigt.
  • Wie in den 6 und 8 gezeigt, ist zur Zeit B (bei der die zweite Abwärtswandelsteuerung zur dritten Abwärtswandelsteuerung umgeschaltet wird) die Spannung über der dritten Elementeinheit T3 ungefähr 0 V, und daher ändert sich die Spannung selbst dann kaum, wenn die dritte Elementeinheit T3 zur Zeit B eingeschaltet wird, und zum Zeitpunkt des EIN-Betriebs treten keine Stoßspannung und kein Stoßstrom auf. Da die Spannung über der dritten Elementeinheit T3 ungefähr 0 V ist, bevor und nachdem sie von Aus auf Ein umgeschaltet wird (das heißt vor und nach der Zeit B), tritt kein Schaltverlust auf, wie in dem Graphen im unteren Abschnitt von 8 gezeigt.
  • Als Nächstes wird unter Bezug auf die 9, 10 usw. ein Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die dritte Abwärtswandelsteuerung auf die vierte Abwärtswandelsteuerung umschaltet.
  • Die vierte Abwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der dritten Abwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wurde, und bei der die dritte Elementeinheit T3 im EIN-Zustand gehalten ist und die erste Elementeinheit T1 ausgeschaltet wird. In den Graphen der 10 und 13 wird die vierte Abwärtswandelsteuerung in einer Zeitspanne zwischen der Zeit C, bei der die erste Elementeinheit T1 ausgeschaltet wird, und der Zeit D, bei der die dritte Elementeinheit T3 ausgeschaltet wird, durchgeführt.
  • Unmittelbar vor der Ausführung der vierten Abwärtswandelsteuerung floss aufgrund der dritten Abwärtswandelsteuerung ein Strom durch die erste Elementeinheit T1 und floss ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D3 der dritten Elementeinheit T3 (vergleiche 8), und in diesem Zustand wird die vierte Abwärtswandelsteuerung gestartet, so dass die erste Elementeinheit T1 ausgeschaltet wird.
  • Wie in 10 gezeigt, nimmt in einer Zeitspanne c1 unmittelbar nach dem Ausschalten der ersten Elementeinheit T1 wegen des Ausschaltens der ersten Elementeinheit T1 bei der Zeit C die Spannung über der ersten Elementeinheit T1 abrupt zu, der durch die zweite Induktionsspule L2 fließende Strom nimmt allmählich ab, und der durch die dritte Elementeinheit T3 zur ersten Induktionsspule L1 fließende Strom nimmt allmählich zu. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom, der zum Induktionsspulenstrom der ersten Induktionsspule L1 korrespondiert, durch die erste Elementeinheit T1.
  • Wenn die Spannung über der ersten Elementeinheit T1 aufgrund des Vorgangs in der Zeitspanne c1 zugenommen hat und die Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 auf etwa 0 V abgenommen hat, fließt in der anschließenden Zeitspanne c2 ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D2 der zweiten Elementeinheit T2. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom, der einen Wert aufweist, der durch Subtrahieren des Werts (Absolutwerts) des durch die Diode D2 fließenden Stroms von dem Wert (Absolutwert) des Induktionsspulenstroms der zweiten Induktionsspule L2 gewonnen wird, durch die erste Elementeinheit T1.
  • Nachdem der durch die erste Elementeinheit T1 fließende Strom in der Zeitspanne c2 abgenommen hat und 0 A erreicht hat, nimmt der Induktionsspulenstrom der zweiten Induktionsspule L2 (das bedeutet der durch die Diode D2 fließende Strom) in der anschließenden Zeitspanne c3 aufgrund der Spannung über der zweiten Induktionsspule L2 ab. In dieser Zeitspanne nimmt der durch die dritte Elementeinheit T3 fließende Strom weiterhin zu.
  • Wenn in der Zeitspanne c3 der durch die Diode D2 fließende Strom abgenommen hat und etwa 0 A erreicht hat, ist die Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 nicht länger geklemmt, und daher nimmt in der anschließenden Zeitperiode c4 die Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 wieder auf die Spannung (Eingangsspannung) Vin des ersten Leitungswegs 81 zu. Andererseits nimmt die Spannung über der ersten Elementeinheit T1 auf etwa 0 V ab. In der anschließenden Zeitspanne c5 werden die Spannungen über den Elementen beibehalten. Wenn in der Zeitspanne c3 der durch die Diode D2 fließende Strom abgenommen hat und nicht länger durch die Diode D2 fließt, dann wird außerdem in den anschließenden Zeitspannen c4 und c5 nur der durch die dritte Elementeinheit T3 fließende Strom durch die erste Induktionsspule L1 fließen, wie im mittleren Abschnitt von 10 gezeigt.
  • Wie in 10 gezeigt, tritt in der Zeitspanne, in der die vierte Abwärtswandelsteuerung ausgeführt wird, eine Schaltverlust in den Zeitspannen c1 und c2 auf, die Zeitspannen unmittelbar nach dem Ausschalten der ersten Elementeinheit T1 sind, jedoch kann ein Schaltverlust für den durch die dritte Elementeinheit T3 fließenden Strom reduziert werden. Außerdem ist es auch möglich, das Umschalten bei einem Wert durchzuführen, der in der Nähe der unteren Grenze eines Brummstroms der ersten Induktionsspule L1 ist.
  • Als Nächstes wird unter Bezug auf die 23, 24 usw. ein Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die vierte Abwärtswandelsteuerung auf die erste Abwärtswandelsteuerung umschaltet.
  • Die erste Abwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der vierten Abwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wurde, und bei der die erste Elementeinheit T1 im AUS-Zustand gehalten ist und die dritte Elementeinheit T3 ausgeschaltet wird. In den Graphen der 12 und 13 wird die erste Umschaltsteuerung in einer Zeitspanne zwischen der Zeit D, bei der die dritte Elementeinheit T3 ausgeschaltet wird, und der Zeit A, bei der die erste Elementeinheit T1 wieder eingeschaltet wird, durchgeführt.
  • Unmittelbar nach der Ausführung der ersten Abwärtswandelsteuerung, wie in der Zeitspanne c5 im mittleren Abschnitt von 10 gezeigt, fließt der Strom durch die dritte Elementeinheit T3 zur ersten Induktionsspule L1, und gemäß Darstellung in 12 nimmt der durch die dritte Elementeinheit T3 fließende Strom ab der Zeit D, bei der die dritte Elementeinheit T3 ausgeschaltet wird, abrupt ab. Andererseits nimmt aufgrund des Vorhandenseins des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 die Spannung über der dritten Elementeinheit T3 langsam zu, nachdem die dritte Elementeinheit T3 ausgeschaltet wurde. Wenn die Spannung über der vierten Elementeinheit T4, nachdem die Spannung über der dritten Elementeinheit T3 in dieser Weise langsam abgenommen hat, einen Wert in der Nähe von 0 V erreicht, dann fließt ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D4 der vierten Elementeinheit T4, wie in 11 gezeigt.
  • Wenn die erste Abwärtswandelsteuerung ausgeführt wird, wie im unteren Abschnitt von 12 gezeigt, tritt ein Schaltverlust unmittelbar nach dem Ausschalten der dritten Elementeinheit T3 auf, jedoch wird der Schaltverlust gedämpft bzw. unterdrückt, da der Spannungsanstieg unmittelbar nach dem Ausschalten der dritten Elementeinheit T3 langsam ist. Der Schaltverlust kann weiter abgeschwächt werden, indem die Kapazität des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 erhöht wird.
  • Im Folgenden wird ein Aufwärtswandelvorgang beschrieben, der vom DC-DC-Wandler 1 ausgeführt wird.
  • Wenn eine vorbestimmte Bedingung zum Starten eines Aufwärtswandelvorgangs erfüllt ist, startet die Treibereinheit 5 einen Treibervorgang des Herauftransformierens einer am zweiten Leitungsweg 82 anliegenden Spannung und des Anlegens der herauftransformierten Spannung an den ersten Leitungsweg 81. Es besteht keine besondere Beschränkung für „wenn eine vorbestimmte Bedingung zum Starten eines Aufwärtswandelvorgangs erfüllt ist“. Dies kann beispielsweise ein Zeitpunkt sein, zu dem ein Zündschalter von Aus auf Ein umgeschaltet wird, oder ein Zeitpunkt, zu dem eine Anweisung zum Herauftransformieren von einer beispielsweise außerhalb des DC-DC-Wandlers 1 angeordneten externen Vorrichtung an den DC-DC-Wandler 1 gegeben wird.
  • Nachdem die vorbestimmte Bedingung zum Starten eines Aufwärtswandelvorgangs erfüllt ist, führt die Treibereinheit 5 eine Aufwärtswandelsteuerung des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an das Gate der zweiten Elementeinheit T2 und des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an das Gate der vierten Elementeinheit T4 durch und veranlasst die Spannungswandlereinheit 3, einen Aufwärtswandelvorgang des Herauftransformierens einer am zweiten Leitungsweg 82 anliegenden Spannung und des Anlegens der herauftransformierten Spannung an den ersten Leitungsweg 81 durchzuführen. Genauer gesagt gibt die Treibereinheit 5, wie in 14 gezeigt, ein als Treibersignal dienendes PWM-Signal an das Gate der zweiten Elementeinheit T2 aus und gibt an das Gate der vierten Elementeinheit T4 ein als Treibersignal dienendes PWM-Signal aus, dessen Phase bezüglich derjenigen des an das Gate der zweiten Elementeinheit T2 ausgegebenen PWM-Signals verschoben ist. Das von der Treibereinheit 5 an das Gate der zweiten Elementeinheit T2 ausgegebene PWM-Signal weist das gleiche Tastverhältnis wie das an das Gate der vierten Elementeinheit T4 ausgegebene PWM-Signal auf, und das Tastverhältnis der PWM-Signale wird durch eine Regelung so eingestellt, dass die an den ersten Leitungsweg 81 angelegte Spannung (Ausgangsspannung) auf eine gewünschte Zielspannung eingestellt wird. Wie durch die im unteren Teil von 14 gezeigte Formel gezeigt, ist eine an den ersten Leitungsweg 81 angelegte Ausgangsspannung Vout bestimmt durch eine an den zweiten Leitungsweg 82 angelegte Eingangsspannung Vin, eine in 2 gezeigte Periode T des PWM-Signals und eine Ausgabezeitspanne (von später beschriebenen Zeitpunkten A bis D), während der ein EIN-Signal an zumindest eine beliebige der zweiten Elementeinheit T2 und der vierten Elementeinheit T4 ausgegeben wird.
  • 14 ist Ablaufdiagramm, welches das an das Gate der zweiten Elementeinheit T2 gegebene PWM-Signal und das an das Gate der vierten Elementeinheit T4 gegebene PWM-Signal schematisch darstellt, wenn die Treibereinheit 5 die Aufwärtswandelsteuerung durchführt. In 14 ist die Zeit A ein Zeitpunkt, zu dem eine EIN-Zeit des an das Gate der zweiten Elementeinheit T2 gegebenen PWM-Signals gestartet wird, die Zeit B ist ein Zeitpunkt, zu dem eine EIN-Zeit des an das Gate der vierten Elementeinheit T4 gegebenen PWM-Signals gestartet wird, die Zeit C ist ein Zeitpunkt, zu dem eine AUS-Zeit des an das Gate der zweiten Elementeinheit T2 gegebenen PWM-Signals gestartet wird, und die Zeit D ist ein Zeitpunkt, zu dem eine AUS-Zeit des an das Gate der vierten Elementeinheit T4 gegebenen PWM-Signals gestartet wird. Wie in 14 gezeigt, führt die Treibereinheit 5, wenn sie die Aufwärtswandelsteuerung durchführt, eine erste Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die zweite Elementeinheit T2 und die vierte Elementeinheit T4 durch und führt dann eine zweite Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die zweite Elementeinheit T2 und des Beibehaltens des AUS-Signals an der vierten Elementeinheit T4 durch. In dem Beispiel von 14 ist eine Zeitspanne zwischen der Zeit D und der Zeit A eine Zeitspanne, in der die Treibereinheit 5 die erste Aufwärtswandelsteuerung durchführt, und während dieser Zeitspanne werden sowohl die zweite Elementeinheit T2 als auch die vierte Elementeinheit T4 im AUS-Zustand gehalten. Außerdem ist eine Zeitspanne zwischen der Zeit A und der Zeit B eine Zeitspanne, in der die Treibereinheit 5 die zweite Aufwärtswandelsteuerung durchführt, und während dieser Zeitspanne wird die zweite Elementeinheit T2 im EIN-Zustand gehalten, und die vierte Elementeinheit T4 wird im AUS-Zustand gehalten.
  • Nach der vorstehend beschriebenen ersten Aufwärtswandelsteuerung führt die Treibereinheit 5 eine dritte Aufwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der zweiten Elementeinheit T2 und des Ausgebens eines EIN-Signals an die vierte Elementeinheit T4 durch. In dem Beispiel von 14 ist die Zeitspanne von der Zeit B zur Zeit C eine Zeitspanne, während der die Treibereinheit 5 die dritte Aufwärtswandelsteuerung durchführt, und während dieser Zeitspanne werden sowohl die zweite Elementeinheit T2 als auch die vierte Elementeinheit T4 im EIN-Zustand gehalten. Nach der dritten Aufwärtswandelsteuerung führt dann die Treibereinheit 5 eine vierte Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die zweite Elementeinheit T2 und des Beibehaltens des EIN-Signals an der vierten Elementeinheit T4 durch. In dem Beispiel von 14 ist eine Zeitspanne zwischen der Zeit C und der Zeit D eine Zeitspanne, während der die Treibereinheit 5 die vierte Aufwärtswandelsteuerung durchführt, und während dieser Zeitspanne wird die zweite Elementeinheit T2 im AUS-Zustand gehalten, und die vierte Elementeinheit T4 wird im EIN-Zustand gehalten. Dann wiederholt die Treibereinheit 5 die Steuerung derart, dass nach der vierten Aufwärtswandelsteuerung die erste Aufwärtswandelsteuerung durchgeführt wird. In anderen Worten führt die Treibereinheit 5 die erste Aufwärtswandelsteuerung, die zweite Aufwärtswandelsteuerung, die dritte Aufwärtswandelsteuerung und die vierte Aufwärtswandelsteuerung in der genannten Reihenfolge durch, was als ein Zyklus bzw. eine Periode angesehen werden kann, und wiederholt mehrere dieser Zyklen bzw. Perioden.
  • Wenn die Treibereinheit 5 die Aufwärtswandelsteuerung in dieser Weise durchführt, kann sie immer AUS-Signale an die Gates der ersten Elementeinheit T1 und dritten Elementeinheit T3 geben, oder sie kann auch EIN-Signale an die Gates der ersten Elementeinheit T1 und der dritten Elementeinheit T3 geben, während sie AUS-Signale sowohl an die zweite Elementeinheit T2 als auch die vierte Elementeinheit T4 gibt (das bedeutet die Zeitspanne D-A zwischen der Zeit D und der Zeit A).
  • Nachstehend werden Vorgänge ausführlicher beschrieben, die während der Aufwärtswandelsteuerung durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die folgende Beschreibung basierend auf der Annahme erfolgt, dass die Durchlassrichtungsspannungen Vf der Body-Dioden D1, D2, D3 und D4 der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 im Wesentlichen 0 V (Vf ≈ 0) sind. Des Weiteren sind in den 16, 18, 20, 22 und 24 die Spannungsänderungen an der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 im oberen Abschnitt angegeben, die Änderungen der Ströme, die durch die erste Elementeinheit T1, die zweite Elementeinheit T2, die dritte Elementeinheit T3 und die vierte Elementeinheit T4 fließen, sind im mittleren Abschnitt gezeigt, und der Schaltverlust, der in der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 auftreten kann, ist im unteren Abschnitt gezeigt. In den Graphen sind zur ersten Elementeinheit T1 korrespondierende Änderungen mit durchgezogenen Linien angegeben, zur zweiten Elementeinheit T2 korrespondierende Änderungen mit gestrichelten Linien angegeben, zur dritten Elementeinheit T3 korrespondierende Änderungen mit lang-kurz-gestrichelten Linien angegeben und zur vierten Elementeinheit T4 korrespondierende Änderungen mit lang-kurz-kurz-gestrichelten Linien angegeben. Außerdem wird in der folgenden Beschreibung angenommen, dass die an den zweiten Leitungsweg 82 angelegte Spannung Vin ist. Es ist zu beachten, dass in den Schaltbildern wie beispielsweise den 15, 17, 19, 21 und 23 die Treibereinheit 5, die erste Stromversorgungseinheit 101 und dergleichen weggelassen sind. Außerdem ist eine Last 107, die mit dem ersten Leitungsweg 81 elektrisch verbunden ist, in einer vereinfachten Weise dargestellt.
  • Zuerst wird unter Bezug auf die 15, 16 usw. ein Überblick über einen Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die erste Aufwärtswandelsteuerung ausführt. Es ist zu beachten, dass die erste Aufwärtswandelsteuerung auch später beschrieben wird.
  • Die erste Aufwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der später beschriebenen vierten Aufwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wurde, und bei der sowohl die zweite Elementeinheit T2 als auch die vierte Elementeinheit T4 ausgeschaltet werden. Wie in 15 gezeigt, fließt während der zweiten Aufwärtswandelsteuerung, von der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4, ein Strom nur durch die Diode (Body-Diode) D3 der dritten Elementeinheit T3, und der Strom dient als ein Induktionsspulenstrom der ersten Induktionsspule L1 (vergleiche auch den Graphen im mittleren Abschnitt von 16). Außerdem sind aufgrund des durch die Diode D3 der dritten Elementeinheit T3 fließenden Stroms die Anschlussspannungen an der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und der vierten Elementeinheit T4 geklemmt. Wie in dem Graphen im oberen Abschnitt von 16 gezeigt, werden die Spannungen über der zweiten Elementeinheit T2 und der vierten Elementeinheit T4 bei ungefähr 48 V gehalten, und die Spannungen über der ersten Elementeinheit T1 und der dritten Elementeinheit T3 werden bei im Wesentlichen 0 V gehalten. Es ist zu beachten, dass, während die erste Aufwärtswandelsteuerung beibehalten wird, kein Schaltverlust bei der ersten Elementeinheit T1, der zweiten Elementeinheit T2, der dritten Elementeinheit T3 und vierten Elementeinheit T4 auftritt, wie im Graphen im oberen Abschnitt von 16 gezeigt.
  • Als Nächstes wird unter Bezug auf die 17, 18 usw. ein Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die erste Aufwärtswandelsteuerung auf die zweite Aufwärtswandelsteuerung umschaltet.
  • Die zweite Aufwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der zweiten Aufwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wird, und bei der die zweite Elementeinheit T2 eingeschaltet wird und die vierte Elementeinheit T4 im AUS-Zustand gehalten ist. In den Graphen der 18 und 25 wird die zweite Aufwärtswandelsteuerung in einer Zeitspanne zwischen der Zeit A, bei der die zweite Elementeinheit T2 eingeschaltet wird, und der Zeit B, bei der die vierte Elementeinheit T4 eingeschaltet wird, durchgeführt.
  • Unmittelbar nach der Ausführung der zweiten Aufwärtswandelsteuerung, wie in 17 gezeigt, nimmt der durch die zweite Elementeinheit T2 fließende Strom nach Maßgabe des EIN-Betriebs der zweiten Elementeinheit T2 in einem Zustand zu, in dem ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D3 der dritten Elementeinheit T3 fließt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt, wie in einer in 18 gezeigten Zeitspanne a1, da die zweite Elementeinheit T2 bei der Zeit A eingeschaltet wird, die Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 abrupt ab, und die Spannung über der ersten Elementeinheit T1 nimmt in Antwort auf die Abnahme der Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 zu, da kein Strom durch die erste Elementeinheit T1 fließt. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in dem Graphen im mittleren Abschnitt von 18 gezeigt, der durch die zweite Elementeinheit T2 fließende Strom aufgrund der Induktanzkomponente der zweiten Induktionsspule L2 langsam zunehmen.
  • Nachdem aufgrund des Vorgangs in der Zeitspanne a1 die Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 auf einen Wert in der Nähe von 0 V abgenommen hat, nimmt in der anschließenden Zeitspanne a2 der durch die zweite Elementeinheit T2 fließende Strom allmählich zu und erreicht den Wert eines durch die erste Induktionsspule L1 fließenden Stroms. Andererseits nimmt der durch die Diode D3 der dritten Elementeinheit T3 fließende Strom allmählich ab, bis er 0 A erreicht.
  • In einer Zeitspanne a3 nimmt, nachdem der durch die zweite Elementeinheit T2 fließende Strom den Wert des durch die erste Induktionsspule L1 fließenden Stroms erreicht hat und der durch die Diode D3 der dritten Elementeinheit T3 fließende Strom 0 A erreicht hat, der Wert des durch die zweite Elementeinheit T2 fließenden Stroms aufgrund des Vorhandenseins der zweiten Induktionsspule L2 weiter zu. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Überschussstrom, der erhalten wird, wenn der durch die zweite Elementeinheit T2 fließende Strom den Wert des durch die zweite Induktionsspule L1 fließenden Stroms überstiegen hat, durch Entladen und Laden des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 (Entladen des zweiten Kondensators C2 und Laden des zweiten Kondensators C2) absorbiert und angepasst. Als Ergebnis dieser Anpassung nimmt die Spannung über der dritten Elementeinheit T3 zu, und die Spannung über der vierten Elementeinheit T4 nimmt auf ungefähr 0 V ab.
  • Auf diese Weise wird in einer Zeitspanne a4, nachdem die Spannung über der vierten Elementeinheit T4 auf etwa 0 V abgenommen hat, die Diode D4 (Body-Diode) der vierten Elementeinheit T4 leitend, und der Teil des durch die zweite Elementeinheit T2 fließenden Stroms, der den Induktionsspulenstrom der ersten Induktionsspule L1 übersteigt, kann durch die Diode D4 (Body-Diode) der vierten Elementeinheit T4 fließen.
  • Wie in 18 gezeigt, tritt in der Zeitspanne, in der die erste Aufwärtswandelsteuerung durchgeführt wird, unmittelbar nach dem Einschalten der zweiten Elementeinheit T2 ein Schaltverlust auf, jedoch kann der Schaltverlust reduziert werden, da ein Strom der zweiten Elementeinheit T2 durch die Induktanzkomponente der zweiten Induktionsspule L2 gedämpft bzw. unterdrückt wird. Außerdem kann der Schaltverlust durch Erhöhen der Induktanz der zweiten Induktionsspule L2 weiter reduziert werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezug auf die 19, 20 usw. ein Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die zweite Aufwärtswandelsteuerung auf die dritte Aufwärtswandelsteuerung umschaltet.
  • Die dritte Aufwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der ersten Aufwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wurde, und bei der die zweite Elementeinheit T2 im EIN-Zustand gehalten ist und die vierte Elementeinheit T4 eingeschaltet wird. In den Graphen der 20 und 25 wird die dritte Aufwärtswandelsteuerung in einer Zeitspanne zwischen der Zeit B, bei der die vierte Elementeinheit T4 eingeschaltet wird, und der Zeit C, bei der die zweite Elementeinheit T2 ausgeschaltet wird, durchgeführt.
  • Unmittelbar nach der Ausführung der dritten Aufwärtswandelsteuerung wird, wie in 19 gezeigt, ein Zustand beibehalten, in dem ein Strom von der zweiten Induktionsspule L2 durch die zweite Elementeinheit T2 fließt und ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D4 der vierten Elementeinheit T4 fließt. Dann sind in der Zeitspanne, in der die dritte Aufwärtswandelsteuerung ausgeführt wird, die Spannungen an beiden Enden der zweiten Induktionsspule L2 untereinander gleich und wollen den Strom aufrechterhalten, und daher ändert sich der Stromwert nicht, wie im mittleren Abschnitt von 20 gezeigt.
  • Wie in den 18 und 20 gezeigt, ist zur Zeit B (bei der die zweite Aufwärtswandelsteuerung zur dritten Aufwärtswandelsteuerung umgeschaltet wird) die Spannung über der vierten Elementeinheit T4 ungefähr 0 V, und daher ändert sich die Spannung selbst dann kaum, wenn die vierte Elementeinheit T4 zur Zeit B eingeschaltet wird. Da die Spannung über der vierten Elementeinheit T4 ungefähr 0 V ist, bevor und nachdem sie von Aus auf Ein umgeschaltet wird (das heißt vor und nach der Zeit B), tritt kein Schaltverlust auf, wie in dem Graphen im unteren Abschnitt von 20 gezeigt.
  • Als Nächstes wird unter Bezug auf die 21, 22 usw. ein Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die dritte Aufwärtswandelsteuerung auf die vierte Aufwärtswandelsteuerung umschaltet.
  • Die vierte Aufwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der dritten Aufwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wurde, und bei der die vierte Elementeinheit T4 im EIN-Zustand gehalten ist und die zweite Elementeinheit T2 ausgeschaltet wird. In den Graphen der 22 und 25 wird die vierte Aufwärtswandelsteuerung in einer Zeitspanne zwischen der Zeit C, bei der die zweite Elementeinheit T2 ausgeschaltet wird, und der Zeit D, bei der die vierte Elementeinheit T4 ausgeschaltet wird, durchgeführt.
  • Unmittelbar vor der Ausführung der vierten Aufwärtswandelsteuerung floss aufgrund der dritten Aufwärtswandelsteuerung ein Strom durch die zweite Elementeinheit T2 und floss ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D4 der vierten Elementeinheit T4 (vergleiche 20), und in diesem Zustand wird die vierte Aufwärtswandelsteuerung gestartet, so dass die zweite Elementeinheit T2 ausgeschaltet wird.
  • Wie in 22 gezeigt, nimmt in einer Zeitspanne c1 unmittelbar nach dem Ausschalten der zweiten Elementeinheit T2 wegen des Ausschaltens der zweiten Elementeinheit T2 bei der Zeit C die Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 abrupt zu, der durch die zweite Induktionsspule L2 fließende Strom nimmt allmählich ab, und der von der ersten Induktionsspule L1 zur vierten Elementeinheit T4 fließende Strom nimmt allmählich zu.
  • Wenn die Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 aufgrund des Vorgangs in der Zeitspanne c1 zugenommen hat und die Spannung über der ersten Elementeinheit T1 auf etwa 0 V abgenommen hat, fließt in der anschließenden Zeitspanne c2 ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D1 der ersten Elementeinheit T1.
  • Nachdem der durch die zweite Elementeinheit T2 fließende Strom in der Zeitspanne c2 abgenommen hat und 0 A erreicht hat, nimmt der Induktionsspulenstrom der ersten Induktionsspule L2 (das bedeutet der durch die Diode D1 fließende Strom) in der anschließenden Zeitspanne c3 aufgrund der Spannung über der ersten Induktionsspule L2 ab. In dieser Zeitspanne nimmt der durch die vierte Elementeinheit T4 fließende Strom weiterhin zu.
  • Wenn in der Zeitspanne c3 der durch die Diode D1 fließende Strom abgenommen hat und etwa 0 A erreicht hat, ist die Spannung über der ersten Elementeinheit T1 nicht länger geklemmt, und daher nimmt in der anschließenden Zeitperiode c4 die Spannung über der ersten Elementeinheit T1 wieder auf die Eingangsspannung Vin zu. Andererseits nimmt die Spannung über der zweiten Elementeinheit T2 auf etwa 0 V ab. In der anschließenden Zeitspanne c5 werden die Spannungen über den Elementen beibehalten. Wenn in der Zeitspanne c3 der durch die Diode D1 fließende Strom abgenommen hat und nicht länger durch die Diode D1 fließt, dann werden außerdem in den anschließenden Zeitspannen c4 und c5 alle der durch die zweite Induktionsspule L1 fließenden Ströme durch die vierte Elementeinheit T4 fließen, wie im mittleren Abschnitt von 22 gezeigt.
  • Wie in 22 gezeigt, tritt in der Zeitspanne, in der die dritte Aufwärtswandelsteuerung ausgeführt wird, eine Schaltverlust in den Zeitspannen c1 und c2 auf, die Zeitspannen unmittelbar nach dem Ausschalten der zweiten Elementeinheit T2 sind, jedoch kann der Schaltverlust für den durch die erste Elementeinheit T1 fließenden Strom reduziert werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezug auf die 23, 24 usw. ein Vorgang beschrieben, der durchgeführt wird, wenn die Treibereinheit 5 die vierte Aufwärtswandelsteuerung auf die erste Aufwärtswandelsteuerung umschaltet.
  • Die erste Aufwärtswandelsteuerung ist eine Steuerung, die ausgeführt wird, nachdem von der vierten Aufwärtswandelsteuerung auf sie umgeschaltet wurde, und bei der die zweite Elementeinheit T2 im AUS-Zustand gehalten ist und die vierte Elementeinheit T4 ausgeschaltet wird. In den Graphen der 24 und 25 wird die zweite Umschaltsteuerung in einer Zeitspanne zwischen der Zeit D, bei der die vierte Elementeinheit T4 ausgeschaltet wird, und der Zeit A, bei der die zweite Elementeinheit T2 wieder eingeschaltet wird, durchgeführt.
  • Unmittelbar nach der Ausführung der zweiten Aufwärtswandelsteuerung, wie in der Zeitspanne c5 im mittleren Abschnitt von 22 gezeigt, fließt der Strom durch die vierte Elementeinheit T4, und gemäß Darstellung in 24 nimmt der durch die vierte Elementeinheit T4 fließende Strom ab der Zeit D, bei der die vierte Elementeinheit T4 ausgeschaltet wird, abrupt ab. Andererseits nimmt aufgrund des Vorhandenseins des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 die Spannung über der vierten Elementeinheit T4 langsam zu, nachdem die vierte Elementeinheit T4 ausgeschaltet wurde. Wenn die Spannung über der dritten Elementeinheit T3, nachdem die Spannung über der vierten Elementeinheit T4 in dieser Weise langsam abgenommen hat, einen Wert in der Nähe von 0 V erreicht, dann fließt ein Strom durch die Diode (Body-Diode) D3 der dritten Elementeinheit T3, wie in 23 gezeigt.
  • Wenn die erste Aufwärtswandelsteuerung ausgeführt wird, wie im unteren Abschnitt von 12 gezeigt, tritt ein Schaltverlust unmittelbar nach dem Ausschalten der vierten Elementeinheit T4 auf, jedoch wird der Schaltverlust gedämpft bzw. unterdrückt, da der Spannungsanstieg unmittelbar nach dem Ausschalten der vierten Elementeinheit T4 langsam ist. Der Schaltverlust kann weiter abgeschwächt werden, indem die Kapazität des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 erhöht wird.
  • Im Folgenden werden Beispiele von Effekten des DC-DC-Wandlers 1 mit dieser Konfiguration beschrieben.
  • In dem DC-DC-Wandler 1 wiederholt die Treibereinheit 5 beim Durchführen der Aufwärtswandelsteuerung alternierend eine Steuerung des Ausschaltens der hochseitigen Umschaltelemente (der ersten Elementeinheit T1 und der dritten Elementeinheit T3) der ersten Umschaltschaltung 11 und der zweiten Umschaltschaltung 12 und eine Steuerung des Einschaltens der hochseitigen Umschaltelemente. Außerdem wird während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der hochseitigen ersten Elementeinheit T1 oder dritten Elementeinheit T3 ein durch die erste Induktionsspule L1 fließender Induktionsspulenstrom in einem Zustand erzeugt, in dem in den niederseitigen Elementen (der zweiten Elementeinheit T2 und der vierten Elementeinheit T4) ein Stromfluss zur Seite des Referenzleitungswegs 83 unterbrochen ist und ein Strom von der Seite des Referenzleitungswegs 83 aus fließen darf, und während einer AUS-Zeitspanne der hochseitigen ersten Elementeinheit T1 und dritten Elementeinheit T3 darf ein Strom über die niederseitigen Elemente zur ersten Induktionsspule L1 fließen, so dass es möglich ist, eine an den ersten Leitungsweg 81 angelegte Spannung herunterzutransformieren und die heruntertransformierte Spannung an den zweiten Leitungsweg 82 auszugeben.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit 5 beim Ein-/Ausschalten der hochseitigen Umschaltelemente (der ersten Elementeinheit T1 und der dritten Elementeinheit T3) zum Durchführen der Abwärtswandelsteuerung, nach der ersten Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die erste Elementeinheit T1 und die dritte Elementeinheit T3, die zweite Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die erste Elementeinheit T1 und des Beibehaltens des AUS-Signals an der dritten Elementeinheit T3 durch. Bei dieser Steuerung wird, wenn die erste Elementeinheit T1 in Antwort auf den Übergang von der ersten Abwärtswandelsteuerung zur zweiten Abwärtswandelsteuerung eingeschaltet wird, der durch die erste Elementeinheit T1 fließende Strom aufgrund einer Induktanzkomponente der zweiten Induktionsspule L2 langsam zunehmen. Dementsprechend ist es möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die erste Elementeinheit T1 eingeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit 5 nach der zweiten Abwärtswandelsteuerung die dritte Abwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der ersten Elementeinheit T1 und des Ausgebens eines EIN-Signals an die dritte Elementeinheit T3 durch. In anderen Worten wird die erste Elementeinheit T1 eingeschaltet, und dann kann die dritte Elementeinheit T3 mit einer Verzögerung eingeschaltet werden, und daher ist es möglich, dass die dritte Elementeinheit T3 eingeschaltet wird, nachdem ein über die erste Elementeinheit T1 und die zweite Induktionsspule L2 fließender Strom um ein gewisses Maß zugenommen hat und die Spannung über der dritten Elementeinheit T3 reduziert worden ist. Dementsprechend ist es auch möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die dritte Elementeinheit T3 eingeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit 5 nach der dritten Abwärtswandelsteuerung die vierte Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die erste Elementeinheit T1 und des Beibehaltens des EIN-Signals an der dritten Elementeinheit T3 durch. Auf diese Weise kann, wenn sowohl die erste Elementeinheit T1 als auch die dritte Elementeinheit T3 auf EIN geschaltet sind, die erste Elementeinheit T1 ausgeschaltet werden, während die dritte Elementeinheit T1 im EIN-Zustand gehalten ist, und daher kann die erste Elementeinheit T1 in einem Zustand ausgeschaltet werden, in dem ein Strom teilweise durch die dritte Elementeinheit T3 fließt. Dementsprechend ist es möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die erste Elementeinheit T1 ausgeschaltet wird, zumindest für einen Strom zuverlässig abzuschwächen, der durch die dritte Elementeinheit T3 fließt.
  • Des Weiteren wiederholt die Treibereinheit 5 in dem DC-DC-Wandler 1 beim Durchführen der Aufwärtswandelsteuerung alternierend eine Steuerung des Ausschaltens der niederseitigen Umschaltelemente (der zweiten Elementeinheit T2 und der vierten Elementeinheit T4) der ersten Umschaltschaltung 11 und der zweiten Umschaltschaltung 12 und eine Steuerung des Einschaltens der niederseitigen Umschaltelemente. Außerdem wird während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der niederseitigen zweiten Elementeinheit T2 oder vierten Elementeinheit T4 ein durch die erste Induktionsspule L1 fließender Induktionsspulenstrom in einem Zustand erzeugt, in dem in den hochseitigen Elementen (der ersten Elementeinheit T1 und der dritten Elementeinheit T3) ein Stromfluss von der Seite des ersten Leitungswegs 81 unterbrochen ist und ein Strom zum ersten Leitungsweg 81 hin fließen darf, und während einer AUS-Zeitspanne der niederseitigen zweiten Elementeinheit T2 und vierten Elementeinheit T4 darf der durch die erste Induktionsspule L1 fließende Strom über die hochseitigen Elemente in den ersten Leitungsweg 81 fließen, so dass es möglich ist, eine an den zweiten Leitungsweg 82 angelegte Spannung heraufzutransformieren und die herauftransformierte Spannung an den ersten Leitungsweg 81 auszugeben.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit 5 beim Ein-/Ausschalten der niederseitigen Umschaltelemente (der zweiten Elementeinheit T2 und der vierten Elementeinheit T4) zum Durchführen der Aufwärtswandelsteuerung, nach der ersten Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die zweite Elementeinheit T2 und die vierte Elementeinheit T4, die zweite Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die zweite Elementeinheit T2 und des Beibehaltens des AUS-Signals an der vierten Elementeinheit T2 durch. Bei dieser Steuerung wird, wenn die zweite Elementeinheit T2 in Antwort auf den Übergang von der ersten Aufwärtswandelsteuerung zur zweiten Aufwärtswandelsteuerung eingeschaltet wird, der durch die zweite Elementeinheit T2 fließende Strom aufgrund einer Induktanzkomponente der zweiten Induktionsspule L2 langsam zunehmen. Dementsprechend ist es möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die zweite Elementeinheit T2 eingeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren führt die Treibereinheit 5 nach der zweiten Aufwärtswandelsteuerung die dritte Aufwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an die zweite Elementeinheit T2 und des Ausgebens des EIN-Signals an die vierte Elementeinheit T4 durch. In anderen Worten wird die zweite Elementeinheit T2 eingeschaltet, und dann wird die vierte Elementeinheit T4 mit Verzögerung eingeschaltet. Bei diesem Betrieb ist es auch möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die vierte Elementeinheit T4 eingeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren ist der DC-DC-Wandler 1 mit dem ersten Kondensator C1 versehen, dessen eine Elektrode mit dem ersten Leitungsweg 81 elektrisch verbunden und dessen andere Elektrode mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit T3 und die erste Induktionsspule L1 verbindet, wobei der erste Kondensator C1 parallel zur dritten Elementeinheit T3 angeordnet ist. Da der erste Kondensator C1 in dieser Weise parallel zur dritten Elementeinheit T3 vorgesehen ist, nimmt als Folge davon die Spannung über der dritten Elementeinheit T3, wenn die dritte Elementeinheit T3 zum Zeitpunkt des Übergangs von der vierten Abwärtswandelsteuerung zur ersten Abwärtswandelsteuerung ausgeschaltet wird, im Vergleich zu einem Fall langsam zu, in dem kein solcher erster Kondensator C1 vorgesehen ist. Dementsprechend ist es auch möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die dritte Elementeinheit T3 ausgeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren ist der DC-DC-Wandler 1 mit dem zweiten Kondensator C2 versehen, dessen eine Elektrode mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die vierte Elementeinheit T4 und die erste Induktionsspule L1 verbindet, und dessen andere Elektrode mit dem Referenzleitungsweg 83 elektrisch verbunden ist, wobei der zweite Kondensator C2 parallel zur vierten Elementeinheit T4 angeordnet ist. Da der zweite Kondensator C2 auf diese Weise parallel zur vierten Elementeinheit T4 vorgesehen ist, nimmt als Folge davon die Spannung über der vierten Elementeinheit T4, wenn die vierte Elementeinheit T4 zum Zeitpunkt des Übergangs von der vierten Aufwärtswandelsteuerung zur ersten Aufwärtswandelsteuerung ausgeschaltet wird, im Vergleich zu einem Fall langsam zu, in dem kein solcher zweiter Kondensator C2 vorgesehen ist. Dementsprechend ist es auch möglich, einen Schaltverlust, der auftritt, wenn die vierte Schaltereinheit T4 ausgeschaltet wird, zuverlässig abzuschwächen.
  • Des Weiteren weist der DC-DC-Wandler 1 eine Konfiguration auf, in der die Induktanz der zweiten Induktionsspule L2 kleiner als die Induktanz der ersten Induktionsspule L1 ist. Hierdurch ist es möglich, eine Konfiguration zu realisieren, die einen Schaltverlust reduzieren kann, während die Größe der zweiten Induktionsspule L2 relativ vermindert wird.
  • Des Weiteren ist es bei der vorliegenden Konfiguration bei der Aufwärtswandelsteuerung möglich, den Stromwert zu reduzieren, wenn die zweite Elementeinheit T2 von Ein auf Aus umgeschaltet wird, wodurch ermöglicht wird, einen Schaltverlust weiter zu reduzieren, der zu diesem Zeitpunkt auftritt. Wenn beispielsweise in der in 27 gezeigten Zeitspanne Ton bewirkt wird, dass gemäß Darstellung in 26 Ströme durch die zweite Elementeinheit T2 und die vierte Elementeinheit T4 fließen, zeigt der Induktionsspulenstrom der ersten Induktionsspule L1 einen Wert, der zum Zeitpunkt des Einschaltens der zweiten Elementeinheit T2 nahe bei der unteren Grenze eines Brummstroms ist, wie in 27 gezeigt. Falls nach dem Einschalten der zweiten Elementeinheit T2 die Spannungen an beiden Enden der zweiten Induktionsspule L2 untereinander gleich sind, dann versucht die zweite Induktionsspule L2, einen konstanten Strom fließen zu lassen, und daher wird der durch die zweite Elementeinheit T2 fließende Strom konstant bei einem Wert, der in der Nähe der unteren Grenze eines Brummstroms liegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Brummstrom durch die vierte Elementeinheit T4 fließen (vergleiche 26). Da ein derartiger Betrieb möglich ist, ist es möglich, den Stromwert unmittelbar nach dem Ausschalten der zweiten Elementeinheit T2 zu reduzieren und einen Schaltverlust, der zum Zeitpunkt des AUS-Betriebs hervorgerufen wird, weiter zu reduzieren.
  • Andere Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die unter Bezug auf die obige Beschreibung und Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und der technische Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst beispielsweise die folgenden Ausführungsformen. Außerdem können die vorstehend beschriebene Ausführungsform und später beschriebene Ausführungsformen untereinander kombiniert werden, außer sie widersprechen einander.
  • Falls der DC-DC-Wandler 1 von 1 so konfiguriert ist, dass er nur einen Abwärtswandelvorgang durchführt, können die zweite Elementeinheit T2 und die vierte Elementeinheit T4 auch als Dioden ausgebildet sein (genauer gesagt Dioden, deren Anoden mit dem Referenzleitungsweg elektrisch verbunden und deren Kathoden mit der zweiten Induktionsspule L2 elektrisch verbunden sind).
  • Falls der DC-DC-Wandler 1 von 1 so konfiguriert ist, dass er nur einen Aufwärtswandelvorgang durchführt, können die erste Elementeinheit T1 und die dritte Elementeinheit T3 auch als Dioden ausgebildet sein (genauer gesagt Dioden, deren Kathoden mit dem ersten Leitungsweg elektrisch verbunden und deren Anoden mit der zweiten Induktionsspule L2 elektrisch verbunden sind).
  • In Ausführungsform 1 ist ein Einphasen-DC-DC-Wandler 1 als Beispiel verwendet worden, es kann jedoch auch ein in 28 gezeigter Mehrphasen-DC-DC-Wandler 1 eingesetzt werden. In 28 weist jede Phase eine Spannungswandlereinheit 3 auf, die die gleiche Konfiguration wie bei Ausführungsform 1 aufweist. Der DC-DC-Wandler 1 von 28 enthält mehrere Spannungswandlereinheiten 3, von denen jede mit einer ersten Umschaltschaltung 11, einer zweiten Umschaltschaltung 12, einer ersten Induktionsspule L1 und einer zweiten Induktionsspule L2 versehen ist, wobei jede Spannungswandlereinheit 3 parallel zwischen dem ersten Leitungsweg 81 und dem zweiten Leitungsweg 82 angeordnet ist und mit dem Referenzleitungsweg 83 elektrisch verbunden ist. Es ist zu beachten, dass die gleiche Treibereinheit 5 wie bei Ausführungsform 1 vorgesehen ist, obwohl dies in 28 nicht gezeigt ist, und mit dieser Treibereinheit werden die Spannungswandlereinheiten 3 in gleicher Weise gesteuert wie bei Ausführungsform 1. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, einen Mehrphasen-DC-DC-Wandler 1 mit einem einfacheren Aufbau und einer niedrigeren Stehspannung zu realisieren, der einen Schaltverlust abschwächen kann. Es ist zu beachten, dass in 8 ein Zweiphasen-DC-DC-Wandler 1 als Beispiel verwendet worden ist, wobei auch ein DC-DC-Wandler mit drei oder mehreren Phasen verwendet werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    DC-DC-Wandler
    5
    Treibereinheit
    11
    Erste Umschaltschaltung
    12
    Zweite Umschaltschaltung
    81
    Erster Leitungsweg
    82
    Zweiter Leitungsweg
    83
    Referenzleitungsweg
    C1
    Erster Kondensator
    C2
    Zweite Kondensator
    D1, D2, D3, D4
    Body-Diode
    T1
    Erste Elementeinheit
    T2
    Zweite Elementeinheit
    T3
    Dritte Elementeinheit
    T4
    Vierte Elementeinheit
    L1
    Erste Induktionsspule
    L2
    Zweite Induktionsspule
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2014236620 A [0003]

Claims (7)

  1. DC-DC-Wandler, umfassend: eine erste Umschaltschaltung, die eine mit einem ersten Leitungsweg elektrisch verbundene erste Elementeinheit mit einem Umschaltelement und eine zwischen der ersten Elementeinheit und einem Referenzleitungsweg angeordnete zweite Elementeinheit mit einer Diode enthält, wobei die Anode der Diode mit der Seite des Referenzleitungswegs elektrisch verbunden ist und die Kathode der Diode mit der Seite der ersten Elementeinheit elektrisch verbunden ist, wobei der Referenzleitungsweg auf einem Potential gehalten ist, das niedriger als ein Potential des ersten Leitungswegs ist, und wobei die erste Elementeinheit und die zweite Elementeinheit in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg und dem Referenzleitungsweg vorgesehen sind; eine zweite Umschaltschaltung, die eine mit dem ersten Leitungsweg elektrisch verbundene dritte Elementeinheit mit einem Umschaltelement und eine zwischen der dritten Elementeinheit und dem Referenzleitungsweg angeordnete vierte Elementeinheit mit einer Diode enthält, wobei die Anode der Diode mit der Seite des Referenzleitungswegs elektrisch verbunden ist und die Kathode der Diode mit der Seite der dritten Elementeinheit elektrisch verbunden ist, wobei die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg und dem Referenzleitungsweg vorgesehen sind, und die zweite Umschaltschaltung parallel zur ersten Umschaltschaltung angeordnet ist; eine erste Induktionsspule, deren eines Ende mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit verbindet, und deren anderes Ende mit einem zweiten Leitungsweg elektrisch verbunden ist; eine zweite Induktionsspule, deren eines Ende mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die erste Elementeinheit und die zweite Elementeinheit verbindet, und deren anderes Ende mit dem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit verbindet; und eine Treibereinheit zum Durchführen zumindest einer Abwärtswandelsteuerung des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an die erste Elementeinheit und eines alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an die dritte Elementeinheit, wobei in der zweiten Elementeinheit und der vierten Elementeinheit ein Strom von der Seite des Referenzleitungswegs aus fließen darf und während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der ersten Elementeinheit oder der dritten Elementeinheit ein Stromfluss zur Seite des Referenzleitungswegs hin unterbrochen ist, und die Treibereinheit eine Steuerung derart wiederholt, dass nach einer ersten Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die erste Elementeinheit und die dritte Elementeinheit eine zweite Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die erste Elementeinheit und des Beibehaltens des AUS-Signals an der dritten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der zweiten Abwärtswandelsteuerung eine dritte Abwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der ersten Elementeinheit und des Ausgebens eines EIN-Signals an die dritte Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der dritten Abwärtswandelsteuerung eine vierte Abwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die erste Elementeinheit und des Beibehaltens des EIN-Signals an der dritten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der vierten Abwärtswandelsteuerung die erste Abwärtswandelsteuerung durchgeführt wird.
  2. DC-DC-Wandler nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Kondensator, dessen eine Elektrode mit dem ersten Leitungsweg elektrisch verbunden ist und dessen andere Elektrode mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die erste Induktionsspule verbindet, wobei der erste Kondensator parallel zur dritten Elementeinheit angeordnet ist.
  3. DC-DC-Wandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Elementeinheit eine Body-Diode enthält, deren Kathode mit der Seite des ersten Leitungswegs elektrisch verbunden ist und deren Anode mit der Seite der zweiten Elementeinheit elektrisch verbunden ist, die dritte Elementeinheit eine Body-Diode enthält, deren Kathode mit der Seite des ersten Leitungswegs elektrisch verbunden ist und deren Anode mit der Seite der vierten Elementeinheit elektrisch verbunden ist, in der ersten Elementeinheit und der dritten Elementeinheit ein Strom zur Seite des ersten Leitungswegs hin fließen darf und während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der zweiten Elementeinheit oder der vierten Elementeinheit ein Stromfluss von der Seite des ersten Leitungswegs aus unterbrochen ist, und die Treibereinheit eine Steuerung derart wiederholt, dass nach einer ersten Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die zweite Elementeinheit und die vierte Elementeinheit eine zweite Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des AUS-Signals an der vierten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der zweiten Aufwärtswandelsteuerung eine dritte Aufwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der zweiten Elementeinheit und des Ausgebens eines AUS-Signals an die vierte Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der dritten Aufwärtswandelsteuerung eine vierte Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des EIN-Signals an der vierten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der vierten Aufwärtswandelsteuerung die erste Aufwärtswandelsteuerung durchgeführt wird.
  4. DC-DC-Wandler, umfassend: eine erste Umschaltschaltung, die eine erste Elementeinheit mit einer Diode, deren Kathode mit einem ersten Leitungsweg elektrisch verbunden ist, und eine zweite Elementeinheit mit einem Umschaltelement enthält, die zwischen einer Anode der Diode der ersten Elementeinheit und dem Referenzleitungsweg angeordnet ist, der auf einem Potential gehalten ist, das niedriger als ein Potential des ersten Leitungswegs ist, wobei die erste Elementeinheit und die zweite Elementeinheit in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg und dem Referenzleitungsweg vorgesehen sind; eine zweite Umschaltschaltung, die eine dritte Elementeinheit mit einer Diode, deren Kathode mit dem ersten Leitungsweg elektrisch verbunden ist, und eine vierte Elementeinheit mit einem Umschaltelement enthält, die zwischen einer Anode der Diode der dritten Elementeinheit und dem Referenzleitungsweg angeordnet ist, wobei die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit in Serie zwischen dem ersten Leitungsweg und dem Referenzleitungsweg vorgesehen sind; eine erste Induktionsspule, deren eines Ende mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit verbindet, und deren anderes Ende mit einem zweiten Leitungsweg elektrisch verbunden ist; eine zweite Induktionsspule, deren eines Ende mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die erste Elementeinheit und die zweite Elementeinheit verbindet, und deren anderes Ende mit dem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die dritte Elementeinheit und die vierte Elementeinheit verbindet; und eine Treibereinheit zum Durchführen zumindest einer Aufwärtswandelsteuerung des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an die zweite Elementeinheit und des alternierenden Ausgebens eines EIN-Signals und eines AUS-Signals an die vierte Elementeinheit, wobei in der ersten Elementeinheit und der dritten Elementeinheit ein Strom zur Seite des ersten Leitungswegs hin fließen darf und während einer EIN-Zeitspanne von zumindest der zweiten Elementeinheit oder der vierten Elementeinheit ein Stromfluss von der Seite des ersten Leitungswegs aus unterbrochen ist, und die Treibereinheit eine Steuerung derart wiederholt, dass nach einer ersten Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens von AUS-Signalen an die zweite Elementeinheit und die vierte Elementeinheit eine zweite Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines EIN-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des AUS-Signals an der vierten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der zweiten Aufwärtswandelsteuerung eine dritte Aufwärtswandelsteuerung des Beibehaltens des EIN-Signals an der zweiten Elementeinheit und des Ausgebens eines AUS-Signals an die vierte Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der dritten Aufwärtswandelsteuerung eine vierte Aufwärtswandelsteuerung des Ausgebens eines AUS-Signals an die zweite Elementeinheit und des Beibehaltens des EIN-Signals an der vierten Elementeinheit durchgeführt wird, und nach der vierten Aufwärtswandelsteuerung die erste Aufwärtswandelsteuerung durchgeführt wird.
  5. DC-DC-Wandler nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend: einen zweiten Kondensator, dessen eine Elektrode mit einem Verbindungsknoten elektrisch verbunden ist, der die vierte Elementeinheit und die erste Induktionsspule verbindet, und dessen andere Elektrode mit dem Referenzleitungsweg elektrisch verbunden ist, wobei der zweite Kondensator parallel zur vierten Elementeinheit angeordnet ist.
  6. DC-DC-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Induktanz der zweiten Induktionsspule kleiner als die Induktanz der ersten Induktionsspule ist.
  7. DC-DC-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mehrere Spannungswandlereinheiten vorgesehen sind, wobei jede Spannungswandlereinheit mit einer ersten Umschaltschaltung, einer zweiten Umschaltschaltung, einer ersten Induktionsspule und einer zweiten Induktionsspule versehen ist, und die einzelnen Spannungswandlereinheiten parallel zwischen dem ersten Leitungsweg und dem zweiten Leitungsweg vorgesehen sind und mit dem Referenzleitungsweg elektrisch verbunden sind.
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