專利名稱：電壓變換裝置及電負(fù)載驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備共有電感成分的第一環(huán)路和第二環(huán)路的電壓變換裝置及使用其的電負(fù)載驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
以往以來，已知如下技術(shù)在具有連接于變壓器的一次線圈的一次側(cè)電路、和連接 于變壓器的二次線圈的二次側(cè)電路的開關(guān)電源電路中，通過將一次側(cè)電路側(cè)的電極圖形和 二次側(cè)電路側(cè)的電極圖形對向配置，從而使該電極圖形間的絕緣層作為電容器用的電介質(zhì) 發(fā)揮功能，構(gòu)成等效的電容器，由該等效的電容器構(gòu)成應(yīng)對噪聲用的電容器(例如，參照專 利文獻(xiàn)1)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2005-110452號公報

發(fā)明內(nèi)容
在不使用變壓器的非絕緣型的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，例如如圖1所示，具備共有電感L 并且分別具有電容器Cl、C2的第一環(huán)路和第二環(huán)路，通過使設(shè)于第一或第二環(huán)路的開關(guān)元 件Ql或Q2接通/斷開動作來實現(xiàn)電壓變換。此時，第一和第二電容器，具有使DC-DC轉(zhuǎn)換 器的輸出電壓平滑化，并且降低DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的產(chǎn)生噪聲的功能。這樣的圖1所示的 電路結(jié)構(gòu)，一般而言，如圖2所示，通過在印刷基板上將第一環(huán)路和第二環(huán)路并列配置在同 一面或不同面上來實現(xiàn)。然而，在圖1和圖2所示的以往的電路結(jié)構(gòu)中，例如當(dāng)使開關(guān)元件Ql進(jìn)行接通/斷 開動作時，在第一環(huán)路和第二環(huán)路中電流交替地流動，所以交替地產(chǎn)生貫通第一環(huán)路的磁 場和貫通第二環(huán)路的磁場。此時，在第一環(huán)路和第二環(huán)路中流動的電流的各自的方向，如圖 1的箭頭所示是反向的，所以貫通第一環(huán)路的磁場與貫通第二環(huán)路的磁場的方向為反向。在 相關(guān)結(jié)構(gòu)中，伴隨開關(guān)元件Ql的高速(短時間)的接通/斷開動作，方向相反的磁場以高 速(短時間)交替地產(chǎn)生，存在產(chǎn)生由該磁場的變動引起的噪聲的問題。于是，本發(fā)明的目的在于，提供一種通過電壓變換裝置的部件配置，能夠有效地降 低由在第一環(huán)路和第二環(huán)路形成的磁場變動引起的噪聲的電壓變換裝置及使用其的電負(fù) 載驅(qū)動裝置。為了達(dá)成上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種方式，是一種電壓變換裝置，具備共有電感 成分的第一環(huán)路和第二環(huán)路，伴隨設(shè)于所述第一環(huán)路的第一開關(guān)元件的接通/斷開動作， 在所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路中電流交替地流動，該電壓變換裝置的特征在于，在所述 第一環(huán)路的開關(guān)元件的接通動作時形成的貫通所述第一環(huán)路的磁場的方向、和在所述第一 環(huán)路的第一開關(guān)元件的接通動作后的斷開動作時形成的貫通所述第二環(huán)路的磁場的方向 為同向。根據(jù)本發(fā)明，得到能夠有效地降低由在第一環(huán)路和第二環(huán)路形成的磁場變動引起的噪聲的電壓變換裝置。


圖1是表示以往的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示以往的DC-DC轉(zhuǎn)換器的部件配置的圖。圖3是表示本發(fā)明的一實施例的電壓變換裝置1的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示電負(fù)載40的連接方法的其他例的圖。圖5是概念性地表示本發(fā)明的一實施例的電壓變換裝置1的電路配置的圖。圖6A是對采用了圖5所示的電路配置的電壓變換裝置1中的磁通量變動降低效果進(jìn)行說明的波形圖。圖6B是對采用了圖5所示的電路配置的電壓變換裝置1中的磁通量變動降低效 果進(jìn)行說明的波形圖。圖6C是對采用了圖5所示的電路配置的電壓變換裝置1中的磁通量變動降低效 果進(jìn)行說明的波形圖。圖6D是對采用了圖5所示的電路配置的電壓變換裝置1中的磁通量變動降低效 果進(jìn)行說明的波形圖。圖6E是對采用了圖5所示的電路配置的電壓變換裝置1中的磁通量變動降低效 果進(jìn)行說明的波形圖。圖7是表示用于實現(xiàn)本實施例的電壓變換裝置1的電路配置的具體例的圖。圖8A是更詳細(xì)地表示圖7所示的具體例的圖。圖8B是更詳細(xì)地表示圖7所示的具體例的圖。圖9是表示與圖8A、B所示的圖的各陰影區(qū)域?qū)?yīng)的電壓變換裝置1的各電路部 分的圖。圖10是表示用于實現(xiàn)本實施例的電壓變換裝置1的電路配置的其他具體例的圖。圖11是表示用于實現(xiàn)本實施例的電壓變換裝置1的電路配置的其他具體例的圖。圖12是表示其他實施例的電壓變換裝置2的結(jié)構(gòu)的圖。圖13是表示其他實施例的電壓變換裝置3的結(jié)構(gòu)的圖。圖14是用于由修正用電容器CXl和CX 2實現(xiàn)電容修正的控制流程圖。圖15是用于由修正用電容器CXl和CX 2實現(xiàn)電容修正的控制流程圖的其他的 一例。圖16是表示電容器的電容和電容器的阻抗成分的增加的關(guān)系的圖。圖17是表示與經(jīng)年劣化關(guān)連的電容器的特性的圖。圖18是表示本發(fā)明的電負(fù)載驅(qū)動裝置200的一實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖19是表示用于實現(xiàn)本實施例的電壓變換裝置1的電路配置的其他具體例的圖。符號的說明L 電感Cl電容器C2電容器Ql開關(guān)元件
Q2開關(guān)元件1、2、3電壓變換裝置10第一環(huán)路12第二環(huán)路
20輸出端子40電負(fù)載203直流電源
具體實施例方式以下，參照附圖對用于實施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說明。圖3是表示本發(fā)明的電壓變換裝置1的一實施例的電路結(jié)構(gòu)的圖。本實施例的電 壓變換裝置1的電路結(jié)構(gòu)自身，與圖1中示出的以往的DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)相同。具體而言，電壓變換裝置1是同步整流型的非絕緣型的DC/DC轉(zhuǎn)換器，具備第一環(huán) 路10和第二環(huán)路12。在電壓變換裝置1的輸出端子20上連接有驅(qū)動對象的電負(fù)載40。第 一環(huán)路10和第二環(huán)路12共有電感L。第一環(huán)路10，除了電感L還具有開關(guān)元件Ql和電容器Cl。開關(guān)元件Ql，在本例中 是 MOSi7ET (Metal Oxide Semiconductor Field-EffectTransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場 效應(yīng)管)，但也可以是IGBT (InsulatedGate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管) 等其他的晶體管。開關(guān)元件Q1，在正端子與輸出端子20之間與電感L串聯(lián)連接。此時，開 關(guān)元件Ql，漏極側(cè)連接于正端子，并且源極側(cè)連接于電感L。電容器Cl，在正端子與輸出端 子20之間相對于電感L與開關(guān)元件Ql并聯(lián)連接。同樣地，第二環(huán)路12，除了電感L還具有開關(guān)元件Q2和電容器C2。開關(guān)元件Q1， 在本例中是M0SFET，但也可以是IGBT等其他的晶體管。開關(guān)元件Q2，在負(fù)端子與輸出端子 20之間與電感L串聯(lián)連接。此時，開關(guān)元件Q2，漏極側(cè)連接于電感L，并且源極側(cè)連接于負(fù) 端子。電容器C2，在負(fù)端子與輸出端子20之間相對于電感L與開關(guān)元件Q2并聯(lián)連接。在正端子上連接有第一直流電源(參照圖18的直流電源203)，在負(fù)端子上連接有 電壓比第一直流電源低的第二直流電源(未圖示)。第一直流電源和第二直流電源的額定 電壓，只要是第二直流電源方比第一直流電源低，可以是任意的。典型地，在負(fù)端子上連接 地(即0V)。在以下中，為了防止說明的復(fù)雜化，只要沒有特別敘及，設(shè)為負(fù)端子被連接于 地。電容器Cl和電容器C2，主要具有使電壓變換裝置1的輸出電壓平滑化、并且降低 電壓變換裝置1中的產(chǎn)生噪聲的功能。電容器Cl和電容器C2的電容，優(yōu)選設(shè)定為相同。此 夕卜，作為電容器Cl和電容器C2，優(yōu)選為了降低劣化的影響而使用耐久難劣化的陶瓷類型的 電容器。開關(guān)元件Ql和Q2，以一方為接通時另一方變?yōu)閿嚅_的方式進(jìn)行控制。開關(guān)元件 Ql和Q2的控制方式的詳細(xì)(例如死區(qū)的設(shè)定、調(diào)整方法等)是任意的。在圖3所示例中，在動作時，當(dāng)開關(guān)元件Q2接通時，與此同步開關(guān)元件Ql變?yōu)閿?開，在第二環(huán)路12中電流12沿圖中的箭頭所示方向的環(huán)而流動。當(dāng)開關(guān)元件Q2從接通反 轉(zhuǎn)為斷開時，與此同步開關(guān)元件Ql從斷開反轉(zhuǎn)為接通，在第一環(huán)路10中電流Il沿圖中的箭頭所示方向的環(huán)而流動。如此，通過適當(dāng)?shù)乜刂崎_關(guān)元件Q2接通期間的時間(導(dǎo)通占空 比)，從而能夠?qū)⒌谝恢绷麟娫吹碾妷鹤儞Q(降壓變換)為希望的電壓并輸出至輸出端子 20。此外，在圖3所示例中，在電負(fù)載40的另一端(不是輸出端子20側(cè)的端子)連接 正端子，所以開關(guān)元件Q2的接通/斷開動作實質(zhì)上決定占空比，開關(guān)元件Ql作為同步整流 用開關(guān)元件發(fā)揮功能。此外，例如在與能量效率相比優(yōu)先考慮成本的情況下，可以省略開關(guān) 元件Ql (僅有二極管)。此外，例如，如圖4所示，可以在電負(fù)載40的另一端(不是輸出端 子20側(cè)的端子)連接負(fù)端子。在該情況下，與圖3所示例相反，開關(guān)元件Ql的接通/斷開 動作實質(zhì)上決定占空比，開關(guān)元件Q2作為同步整流用開關(guān)元件發(fā)揮功能。此外，在圖4所 示例中，例如在與能量效率相比優(yōu)先考慮成本的情況下，也可以省略開關(guān)元件Q2(僅有二 極管)。參照圖2如上所述，當(dāng)將圖3所示那樣的電壓變換裝置1的電路結(jié)構(gòu)直接以平面 方式配置時，當(dāng)使開關(guān)元件Q2高速地接通/斷開動作時，此時貫通第一環(huán)路10的磁場和貫 通第二環(huán)路12的反向的磁場交替地高速產(chǎn)生，產(chǎn)生由該磁場的高頻變動引起的高頻噪聲 這樣的問題。于是，在本實施例中，如以下詳細(xì)說明的那樣，通過適當(dāng)?shù)嘏渲秒妷鹤儞Q裝置1的 電路結(jié)構(gòu)，從而能夠有效地降低由在第一環(huán)路10和第二環(huán)路12形成的磁場變動引起的噪 聲。以下，對其進(jìn)行詳細(xì)說明。圖5是概念性地表示本實施例的電壓變換裝置1的電路配置的圖。在圖5以后的 幾個圖中，相對于開關(guān)元件Q1、Q2并行配置的二極管的圖示省略。在本實施例中，如圖5所示，關(guān)于伴隨使開關(guān)元件Q2接通/斷開動作(以及與此 同步使開關(guān)元件Ql的斷開/接通動作)而交替地產(chǎn)生的磁通量(以及與其相伴的磁場)， 構(gòu)成為貫通第一環(huán)路10的磁通量Φ 1的方向和貫通第二環(huán)路12的磁通量Φ2的方向為同 向。換言之，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12，如圖5所示，被配置為在對于各自的環(huán)路的法線方 向上彼此相對。也即是，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12以沿圖3的線X-X折彎的方式對向配 置。圖6Α-Ε是對采用了圖5所示的電路配置的電壓變換裝置1中的磁通量變動降低 效果進(jìn)行說明的波形圖。如上所述，當(dāng)開關(guān)元件Q2和Ql以相互反轉(zhuǎn)的預(yù)定的占空比進(jìn)行驅(qū)動時，以圖6Α 和圖6Β所示那樣的波形，電流在第二環(huán)路12和第一環(huán)路10中流動。此時，以在第二環(huán)路 12和第一環(huán)路10中流動的電流為起因，以圖6C和圖6Β所示那樣的波形(時序)，產(chǎn)生貫 通第二環(huán)路12的磁通量Φ 2和貫通第一環(huán)路10的磁通量Φ 1。這樣的磁通量Φ 2和Φ 1， 由于高速地驅(qū)動開關(guān)元件Q2和Q1，因此各自在短時間較大地變動。在本實施例中，因為圖 6C和圖6Β所示的磁通量Φ 2和磁通量Φ 1是同向的，所以當(dāng)將這些波形(時序)相加組合 時，變?yōu)槿鐖D6Ε所示那樣的沒有急遽變動的波形。也即是，實現(xiàn)了時間上變動小的磁通量 變化。如此，根據(jù)采用了圖5所示的電路配置的電壓變換裝置1，能夠有效地降低由磁通量 Φ 1+Φ 2的高頻變動產(chǎn)生的噪聲。圖7是表示用于實現(xiàn)本實施例的電壓變換裝置1的電路配置的具體例的圖。在圖7所示例中，在印刷基板的一面(在本例中是表面)配置第一環(huán)路10，在同一印刷基板的另一面(在本例中是背面)配置第二環(huán)路12。共有的電感L，配置在印刷基板 的任一面，可以經(jīng)由通孔在第一環(huán)路10和第二環(huán)路12中共有。在本例中，電感L與第一環(huán) 路10的主要結(jié)構(gòu)一起配置在印刷基板的表面，通過通孔連接于第二環(huán)路12。圖8A、B是更詳細(xì)地表示圖7所示的具體例的圖。圖8A表示印刷基板的表面的結(jié) 構(gòu)，圖8B表示印刷基板的背面的結(jié)構(gòu)。在圖8A和圖8B的中，標(biāo)記了符號70的由陰影示出 的各部位與圖9所示的標(biāo)記了符號70的由陰影示出的各部位與圖9所示的標(biāo)記了 70的電 路部分對應(yīng)，標(biāo)記了符號71的由陰影示出的各部位與圖9所示的標(biāo)記了 71的電路部分對 應(yīng)，標(biāo)記了符號72的由陰影示出的各部位與圖9所示的標(biāo)記了 72的電路部分對應(yīng)。從圖 8A、B中可知在實際安裝方面，第一環(huán)路10的構(gòu)成要件的一部分(特別是布線圖形)和/ 或第二環(huán)路12的構(gòu)成要件的一部分(特別是布線圖形)可以配置在印刷基板的另一面。例 如，如圖8A、B所示，可以是第一環(huán)路10的一部分的配線圖形配置在印刷基板的表面，并且 第二環(huán)路12的一部分的配線圖形配置在印刷基板的背面。圖10是表示用于實現(xiàn)本實施例的電壓變換裝置1的電路配置的其他具體例的圖。在圖10所示例中，將形成有第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的柔性基板80折彎，第一 環(huán)路10和第二環(huán)路12相對配置。由此，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12被配置為在對于各自 的環(huán)路的法線方向上彼此相對。在柔性基板80上，以覆蓋第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的方 式形成絕緣層82，確保第一環(huán)路10與第二環(huán)路12之間(特別是正端子與負(fù)端子之間)的 絕緣。在該圖10所示例的情況下，也與圖7所示例同樣，可以是共有的電感L安裝在第一 環(huán)路10和第二環(huán)路12的任一方側(cè)，經(jīng)由通孔(例如貫通絕緣層82的通孔)在另一方側(cè)的 電路共有。圖11是表示用于實現(xiàn)本實施例的電壓變換裝置1的電路配置的其他具體例的圖。在圖11所示例中，通過層疊分別形成了第一環(huán)路10和第二環(huán)路12(除去共有部 分)的兩塊基板84a、84b，從而使第一環(huán)路10和第二環(huán)路12相對配置。由此，第一環(huán)路10 和第二環(huán)路12被配置為沿對各自的環(huán)路的法線方向彼此相對。在基板84a、84b上，以覆蓋 第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的方式分別形成絕緣層82，確保第一環(huán)路10與第二環(huán)路12的 絕緣。在該圖11所示例的情況下，也與圖7所示例同樣，也可以是共有的電感L安裝在第 一環(huán)路10和第二環(huán)路12的任一方側(cè)，經(jīng)由通孔(例如貫通基板84a和絕緣層82的通孔) 在另一方側(cè)的電路共有。基板84a、84b可以是通常的印刷基板，也可以是柔性基板。在圖11所示例中，分別形成了第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的兩塊基板84a、84b直 接相鄰而層疊，但也可以在之間隔著其他層而層疊。此外，可以具備基板84a、84b以外的其 他層，例如可以將在上表面或下表面具有銅的整體模型(solid pattern)的基板配置在基 板84a的上層或基板84b的下層，提高防噪聲性能。圖12是表示其他實施例的電壓變換裝置2的結(jié)構(gòu)的圖。在圖12所示的電壓變換裝置2中，為了將第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的電流維持 得相等，不設(shè)置正端子與負(fù)端子間的電容器C5，也不單獨設(shè)置輸出濾波部的電容器C4。代 之對稱地設(shè)置電容相同的電容器C3和C4雙方。S卩，電容器C3和C4與第一環(huán)路10和第二 環(huán)路12的各個對應(yīng)，相對于第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的各個而并聯(lián)設(shè)置。此外，在電感L 與輸出端子20之間、且電容器Cl和C2的中點與電容器C3和C4的中點之間，與電感L串 聯(lián)地設(shè)置電感L3。由此，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12分別由兩個環(huán)10a、IOb和12a、12b構(gòu)成。在圖12所示例中，追加了一組電容器C3及C4和電感L3，但也可以追加更多組。在圖12所示例中，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12也被配置為在對于各自的環(huán)路的法線方向上彼此相對。即，構(gòu)成第一環(huán)路10的各環(huán)10a、10b和構(gòu)成第二環(huán)路12的各環(huán)12a、 12b，以沿圖12的線X-X折彎的方式對向配置。由此，如上所述，能夠?qū)崿F(xiàn)時間上變動小的 磁通量變化，有效地降低噪聲。圖13是表示其他實施例的電壓變換裝置3的結(jié)構(gòu)的圖。在圖13所示例中，第一 環(huán)路10和第二環(huán)路12也被配置為在對于各自的環(huán)路的法線方向上彼此相對。S卩，第一環(huán) 路10和第二環(huán)路12以沿圖13的線X-X折彎的方式對向配置。由此，如上所述，能夠?qū)崿F(xiàn) 時間上變動小的磁通量變化，有效地降低噪聲。在圖13所示的電壓變換裝置3中，為了補償?shù)谝画h(huán)路10和第二環(huán)路12的電容器 Cl和C2的電容的不平衡等，與第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的各個對應(yīng)設(shè)置修正用電容器 CXl和CX 2。修正用電容器CXl和CX 2相對于電容器Cl和C2的各個而并聯(lián)設(shè)置。修 正用電容器CXl和CX 2的電容設(shè)定為相同，可以是電容器Cl和C2的電容的數(shù)10% (在 本例中是20%)左右的電容。此外，與第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的各個對應(yīng)，與修正用電 容器CX 1和CX 2串聯(lián)地設(shè)置用于使修正用電容器CX 1和CX 2的功能開啟關(guān)閉的開關(guān)元 件Q3、Q4。開關(guān)元件Q3、Q4的接通/斷開動作由不平衡檢測電路110來控制。向不平衡檢 測電路110輸入來自正端子的電壓VB，并且輸入電容器Cl和C2的中點a的電壓Va。圖14是用于由修正用電容器C X 1和C X 2實現(xiàn)電容修正的控制流程圖的一例。圖 14所示的處理程序可以在例如點火開關(guān)接通時起動。在步驟140中，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的開關(guān)元件Q1、Q2都被設(shè)為斷開。在步驟141中，在不平衡檢測電路110中測定中點a的電壓Va并且測定電壓VB。在步驟142中，在不平衡檢測電路110中基于上述步驟140的測定結(jié)果來判定是 否為Va > VB/2X (1+0. 2)。也即是，判定中點a的電壓Va是否相對于電容器Cl和C2的電 容相等時的VB/2以大于20%的誤差升高。在此，20%是一例，容許誤差的百分比可以考慮 耐噪聲性等而適當(dāng)決定。在是Va > VB/2X (1+0. 2)的情況下，進(jìn)入步驟145，否則進(jìn)入步驟
143。在步驟143中，在不平衡檢測電路110中基于上述步驟140的測定結(jié)果來判定是 否為Va < VB/2X (1+0. 2)。也即是，判定中點a的電壓Va是否相對于電容器Cl和C2的電 容相等時的VB/2以大于20%的誤差降低。在此，20%是一例，容許誤差的百分比可以考慮 耐噪聲性等而適當(dāng)決定。在是Va < VB/2X (1+0. 2)的情況下，進(jìn)入步驟146，否則進(jìn)入步驟
144。在步驟144中，在不平衡檢測電路110中將警告用的診斷標(biāo)識Di設(shè)為關(guān)閉(或 者維持關(guān)閉)。這是因為中點a的電壓Va相對于電容器Cl和C2的電容相等時的W在 20%的容許誤差內(nèi)。在步驟145中，由不平衡檢測電路110將開關(guān)元件Q4設(shè)為接通。由此，修正用 電容器CX2發(fā)揮功能，電容器Cl和C2的電容的不平衡降低。也即是，在開關(guān)元件Q4斷 開的情況下，Va = VBXC1/(C1+C2)，與此相對，當(dāng)開關(guān)元件Q4接通時，變?yōu)閂a = VBXCl/ (C1+C2+CX2), Va向接近VB/2的方向修正。當(dāng)步驟145的處理結(jié)束時進(jìn)入步驟147。在步驟146中，由不平衡檢測電路110將開關(guān)元件Q3設(shè)為接通。由此，修正用電容器CX 1發(fā)揮功能，電容器Cl和C2的電容的不平衡降低。也即是，在開關(guān)元件Q3斷開的情 況下，Va = VBXC1/(C1+C2)，與此相對，當(dāng)開關(guān)元件Q3接通時，變?yōu)閂a = VBX (C1+CX1)/ (C1+C2+CX 1)，Va向接近W的方向修正。當(dāng)步驟146的處理結(jié)束時進(jìn)入步驟147。在步驟147中，在不平衡檢測電路110中輸出警告用的診斷標(biāo)識Di。這是因為 盡管通過修正用電容器CX 1或CX 2發(fā)揮功能而對不平衡進(jìn)行修正，但電容器Cl和C2的 電容的不平衡已產(chǎn)生。根據(jù)圖14所示的處理，通過監(jiān)視電容器Cl和C2的中點a的電壓Va，從而高精度 地檢測電容器Cl和C2的電容的不平衡，在檢測出超過容許范圍的電容器Cl和C2的電容 的不平衡的情況下，使用修正用電容器CX 1或CX 2進(jìn)行修正，并且輸出診斷標(biāo)識Di，例如 能夠促使更換電容器Cl、C2等。圖15是用于由修正用電容器CXl和CX 2實現(xiàn)電容修正的控制流程圖的其他的 一例。圖15所示的處理程序可以在例如點火開關(guān)接通時起動。步驟150至154的處理實質(zhì)上與上述的圖14的步驟140至144的處理相同，所以 省略說明。在步驟152中判斷為否定的情況下進(jìn)入步驟156，在步驟153中判斷為否定的情 況下進(jìn)入步驟158。在步驟156中，在不平衡檢測電路110中判定開關(guān)元件Q4是否接通。在開關(guān)元件 Q4已經(jīng)接通的情況下，即修正用電容器CX 2已經(jīng)發(fā)揮功能的情況下，進(jìn)入步驟160，在開關(guān) 元件Q4為斷開狀態(tài)的情況下進(jìn)入步驟157。在步驟157中，由不平衡檢測電路110將開關(guān)元件Q4設(shè)為接通。由此，修正用電 容器CX2發(fā)揮功能，電容器Cl和C2的電容的不平衡降低。當(dāng)步驟157的處理結(jié)束時返回 步驟151。在步驟158中，在不平衡檢測電路110中判定開關(guān)元件Q3是否接通。在開關(guān)元件 Q3已經(jīng)接通的情況下，即修正用電容器CXl已經(jīng)發(fā)揮功能的情況下，進(jìn)入步驟160，在開關(guān) 元件Q3為斷開狀態(tài)的情況下進(jìn)入步驟159。在步驟159中，由不平衡檢測電路110將開關(guān)元件Q3設(shè)為接通。由此，修正用電 容器CXl發(fā)揮功能，電容器Cl和C2的電容的不平衡降低。當(dāng)步驟159的處理結(jié)束時返回 步驟151。在步驟160中，在不平衡檢測電路110中輸出警告用的診斷標(biāo)識Di。這是因為盡 管修正用電容器CXl或CX2已發(fā)揮功能，依然檢測出超過容許范圍的電容器Cl和C2的 電容的不平衡。根據(jù)圖15所示的處理，通過監(jiān)視電容器Cl和C2的中點a的電壓Va，從而高精度 地檢測電容器Cl和C2的電容的不平衡，在檢測出超過容許范圍的電容器Cl和C2的電容的 不平衡的情況下，使用修正用電容器CX 1或CX 2進(jìn)行修正，并且在盡管實施了該修正但依 然檢測出超過容許范圍的不平衡時輸出診斷標(biāo)識Di，例如能夠促使更換電容器Cl、C2等。圖16是表示電容器的電容和電容器的阻抗成分的增加的關(guān)系的圖。在此，參照圖 16，說明優(yōu)選的電容器Cl、C2的電容設(shè)定方法。如圖16所示，電容器的電容C越大則電容 器的電容C的阻抗成分越小。于是，電容器C1、C2的電容由于經(jīng)年劣化而降低，但選擇即使 發(fā)生相關(guān)降低，其阻抗成分(=1/2 JifC)也沒有大變動的電容。例如電容器C1、C2的電容 的初始值為Ctl，在經(jīng)過必要的耐久期間后降低至C'的情況下，選擇阻抗成分的變化量(=l/2JifC' -IAJifCci)小于預(yù)定容許值。經(jīng)過必要的耐久期間后的電容器Cl、C2的電容 C'(電容變化量)，可以使用例如圖17所示那樣的特性圖來導(dǎo)出。在圖17中由曲線Al、 A2示出了兩種電容器的特性。
圖18是表示本發(fā)明的電負(fù)載驅(qū)動裝置200的一實施例的結(jié)構(gòu)圖。本實施例的電負(fù)載驅(qū)動裝置200具備電負(fù)載驅(qū)動電路裝置201、控制目標(biāo)信號產(chǎn) 生裝置(PCM) 202、和直流電源203。電負(fù)載驅(qū)動電路裝置201具備上述的電壓變換裝置1， 并且具備內(nèi)部電源電路101、輸入信號接口電路102、開關(guān)占空比生成電路103以及開關(guān)元 件驅(qū)動電路104。端子Tl和T4對應(yīng)于上述正端子，端子T3對應(yīng)于負(fù)端子，T5對應(yīng)于電壓 變換裝置1的輸出端子20?？梢允褂蒙鲜銎渌又械碾妷鹤儞Q裝置2、3來代替電壓變換 裝置1。在圖18所示例中，電負(fù)載40是感應(yīng)性負(fù)載，是用于車輛的發(fā)動機(jī)中的燃料泵。但 是，電負(fù)載40也可以是風(fēng)扇、方向盤的輔助電機(jī)等那樣的任意的電負(fù)載。此外，由符號Sl 表示的開關(guān)相當(dāng)于點火開關(guān)?？刂颇繕?biāo)信號產(chǎn)生裝置202由微處理器構(gòu)成，例如可以是控制車輛的發(fā)動機(jī)的 EFI ECU。控制目標(biāo)信號產(chǎn)生裝置202確定燃料泵的控制目標(biāo)值(例如目標(biāo)轉(zhuǎn)速)，將表示該 控制目標(biāo)值的控制目標(biāo)信號輸入至電負(fù)載驅(qū)動電路裝置201?？刂颇繕?biāo)信號產(chǎn)生裝置202 基于來自直流電源203的電源電壓進(jìn)行動作，但也可以在內(nèi)部具備降壓電路等。來自控制目標(biāo)信號產(chǎn)生裝置202的控制目標(biāo)信號，在控制目標(biāo)信號產(chǎn)生裝置202 的輸入信號接口電路102中處理，由開關(guān)占空比生成電路103來確定用于實現(xiàn)該控制目標(biāo) 值的占空比。并且，按照確定的占空比由開關(guān)元件驅(qū)動電路104對開關(guān)元件Q1、Q2進(jìn)行接 通/斷開控制。圖19是表示用于實現(xiàn)本實施例的電壓變換裝置1的電路配置的其他具體例的圖。在圖19所示例中，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12，如以下說明的那樣，以對于各自的 環(huán)路的法線方向(圖的ζ方向)相對于基板的斷面大略垂直(圖的χ方向)的方式形成在 基板上。具體而言，在基板的第一表面從點a到點b形成導(dǎo)體圖形52，在該導(dǎo)體圖形52上 連接電感L和開關(guān)元件Q2的漏極端子。此外，從開關(guān)元件Q2的源極端子到點f形成導(dǎo)體 圖形54，在導(dǎo)體圖形54上連接電容器C2。點a如圖中箭頭示意性地示出的那樣，連接于輸 出端子20 (圖3)。在導(dǎo)體圖形54中的電容器C2與開關(guān)元件Q2的源極端子之間連接負(fù)端 子(圖3)。在基板的第二表面從點e到開關(guān)元件Ql的漏極端子形成導(dǎo)體圖形58，在該導(dǎo)體圖 形58上連接電容器Cl。此外，在該導(dǎo)體圖形58上點e與電容器Cl之間設(shè)有點d。點d是 與第一表面?zhèn)鹊狞cf對向的位置，由通孔與點f連接。此外，開關(guān)元件Ql的源極端子被配 置在與第一表面?zhèn)鹊狞cb對向的位置，由點b經(jīng)由通孔連接于導(dǎo)體圖形52。此外，第二表面 的點e是與第一表面?zhèn)鹊狞ca對向的位置，由通孔與點a連接。在導(dǎo)體圖形58中的電容器 Cl與開關(guān)元件Ql的漏極端子之間連接正端子(圖3)。如此在基板上構(gòu)成圖3中示出的上述的實施例的電壓變換裝置1的電路配置。該 電路結(jié)構(gòu)被形成在與基板垂直的方向上，也能夠在半導(dǎo)體的工藝內(nèi)構(gòu)成。此外，能夠僅在如 上所述的基板的各個第一和第二表面上形成導(dǎo)體圖形且配置各種元件L、QU Q2、Cl、C2來實現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)，所以變得非常容易制造。此外，如19所示的結(jié)構(gòu)，與圖7中示出的具體例相 比可知，能夠由基板上的小的占有面積來實現(xiàn)。在此，在圖19所示例中，第一環(huán)路10包括連接開關(guān)元件Q1的漏極端子、電容器 C1以及點e的導(dǎo)體圖形58 ；從點e到點a的通孔；從點a經(jīng)由電感L到點b的導(dǎo)體圖形52、 以及從點b到開關(guān)元件Q1的源極端子的通孔。這樣的第一環(huán)路10實質(zhì)上形成在基板的斷 面上，所以對于第一環(huán)路10的法線方向(圖的z方向)變得相對于基板的斷面大略垂直 (圖的x方向)。同樣地，第二環(huán)路12包括從開關(guān)元件Q2的源極端子經(jīng)由電容器C2到點f的導(dǎo) 體圖形54 ；從點f到點d的通孔；從點d到點e的導(dǎo)體圖形58的部位；從點e到點a的通 孔；以及從點a經(jīng)由電感L到開關(guān)元件Q2的漏極端子的導(dǎo)體圖形52的部位。這樣的第二 環(huán)路12，與第一環(huán)路10同樣，實質(zhì)上形成在基板的斷面上，所以對于第二環(huán)路12的法線方 向(圖的z方向)變得相對于基板的斷面大略垂直(圖的x方向)。因此，在圖19所示例中，關(guān)于伴隨使開關(guān)元件Q2接通/斷開動作(以及與此同步 使開關(guān)元件Q1的斷開/接通動作)而交替地產(chǎn)生的磁通量(以及與其相伴的磁場)，也構(gòu) 成為貫通第一環(huán)路10的磁通量 1的方向和貫通第二環(huán)路12的磁通量 2的方向為同向。 換言之，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12，被配置為在對于各自的環(huán)路的法線方向上彼此相對。 由此，能夠有效地降低由如上述那樣的磁通61+62的高頻變動產(chǎn)生的噪聲。而且，根據(jù)圖 19所示例，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12實質(zhì)上形成在基板的斷面上，所以能夠減小各環(huán)的面 積，在第一環(huán)路10和第二環(huán)路12中各自產(chǎn)生的磁場的大小也能夠降低。此外，根據(jù)圖19 所示例，與相對于圖7中示出的基板的表面在筆直方向上使第一環(huán)路10和第二環(huán)路12對 向的結(jié)構(gòu)相比，容易確保第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的各環(huán)面積中對向面積的比例(對向 比例)較大。這是因為在圖19所示的結(jié)構(gòu)中，由于部件配置的制約等使(或?qū)ο虮壤? 減小的可能性低。由此，根據(jù)圖19所示例，與圖7所示例相比，能夠容易地降低產(chǎn)生噪聲。在圖19所示例中對各種元件L、Q1、Q2、C1、C2的位置和/或各種導(dǎo)體圖形52、54、 58的位置，能夠進(jìn)行電等效的變更。例如，電感L可以設(shè)置在基板的第二表面來代替設(shè)置在 基板的第一表面。在該情況下，電感L配置在導(dǎo)體圖形58的點e與點d之間即可。以上，對本發(fā)明的優(yōu)選的所示例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限定于上述的實 施例，不脫離本發(fā)明的范圍，可以對上述的實施例進(jìn)行各種變形、改良以及置換。例如，在圖5中，概念性地示出了第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的各環(huán)面積(磁通量 貫通的面積)相同，以彼此全部面積對向的方式配置第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的各環(huán)。然 而，優(yōu)選第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的各環(huán)面積相同，但根據(jù)實際的安裝上的制約等不一定 是相同的。此外，同樣地，第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的各環(huán)的對向面積(或?qū)ο虮壤?越 大越好，但也可以僅部分對向。此外，可以設(shè)為在第一環(huán)路10和第二環(huán)路12的圖形的端部設(shè)置R(圓角)，除去尖 銳角部來防止噪聲的發(fā)散。此外，不僅使用印刷基板，還可以使用屏蔽線的芯線來構(gòu)成第一環(huán)路10和第二環(huán) 路12。在該情況下，通過將屏蔽線的網(wǎng)線用于磁力線的路徑，能夠防止磁力線對其他電路部 分輻射。此外，當(dāng)正端子與負(fù)端子(在本例中是地)對向的部位是印刷基板的端部時，短路的可能性變高，所以為了防止這種情況，可以追加絕緣材料的涂布(例如可以二次涂敷和/ 或浸涂)。此外，根據(jù)同樣的觀點，可以將正端子與負(fù)端子對向的部位配置在印刷基板的中 央，使沿面距離變大。此外，可以使通孔從正端子與負(fù)端子對向的部位遠(yuǎn)離。此外，在圖13所示例中，可以由可變電容電容器構(gòu)成修正用電容器CXl和CX2， 以使中點a的電壓Va變?yōu)閂B/2的方式調(diào)整修正用電容器CX 1和CX2的電容。
此外，在上述的實施例中，使用了降壓型的電壓變換裝置，但也可以使用升壓型和 /或雙向的電壓變換裝置。需說明的是，本國際申請主張2008年9月9日提出的日本專利申請第 2008-231527號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過此處的記載援用于本國際申請。
權(quán)利要求
一種電壓變換裝置，具備共有電感成分的第一環(huán)路和第二環(huán)路，伴隨設(shè)置于所述第一環(huán)路的第一開關(guān)元件的接通/斷開動作，電流交替地在所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路中流動，其特征在于，在所述第一環(huán)路的開關(guān)元件的接通動作時形成的貫通所述第一環(huán)路的磁場的方向、和在所述第一環(huán)路的開關(guān)元件的接通動作后的斷開動作時形成的貫通所述第二環(huán)路的磁場的方向為相同方向。
2.一種電壓變換裝置，具備共有電感成分的第一環(huán)路和第二環(huán)路，伴隨設(shè)置于所述第 一環(huán)路的第一開關(guān)元件的接通/斷開動作，電流交替地在所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路中 流動，其特征在于，所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路被配置為在對于各自的環(huán)路的法線方向上彼此相對。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電壓變換裝置，其中，在所述第二環(huán)路中設(shè)置有第二開關(guān)元件，所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件，以與一方接通同步，另一方斷開的方式進(jìn)行 控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項所述的電壓變換裝置，其中，所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路分別設(shè)置在同一電路基板的表面和背面、或同一電路基 板的背面和表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項所述的電壓變換裝置，其中，所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路設(shè)置在同一柔性基板的同一表面，該柔性基板以使所述 第一環(huán)路和所述第二環(huán)路在對于各自的環(huán)路的法線方向上彼此相對的方式折彎。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電壓變換裝置，其中，所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路都是彼此相對的側(cè)由絕緣層覆蓋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項所述的電壓變換裝置，其中，所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路以對于各自的環(huán)路的法線方向相對于基板的截面而大 略垂直的方式形成在基板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中的任一項所述的電壓變換裝置，其中，在所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路中分別設(shè)置有第一和第二電容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電壓變換裝置，其中，與所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路的各個對應(yīng)設(shè)置有第一和第二調(diào)整用電容器，使得所 述第一環(huán)路的開關(guān)元件的接通動作時流過所述第一環(huán)路的電流量、和所述第一環(huán)路的開關(guān) 元件的斷開動作時流過所述第二環(huán)路的電流量變得相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電壓變換裝置，其中，具備檢測所述第一和第二電容器之間的中點電位的傳感器；和電容修正單元，其根據(jù)所述傳感器的輸出來修正所述第一和第二電容器的至少任一方 的電容。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10中的任一項所述的電壓變換裝置，其中，所述第一和第二電容器的電容，以所述第一和第二電容器的阻抗成分的變動小于預(yù)定 值的方式進(jìn)行設(shè)定。
12.—種驅(qū)動電負(fù)載的電負(fù)載驅(qū)動裝置，其特征在于，包括直流電源；權(quán)利要求1 11中的任一項所述的電壓變換裝置，其對從所述直流電源接受的直流電源的電壓等級進(jìn)行變換并輸出到所述電負(fù)載；以及 控制所述電壓變換裝置的控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明是一種電壓變換裝置，其特征在于，具備共有電感成分的第一環(huán)路和第二環(huán)路，伴隨設(shè)于所述第一環(huán)路的第一開關(guān)元件的接通/斷開動作，電流在所述第一環(huán)路和所述第二環(huán)路中交替地流動，在所述第一環(huán)路的開關(guān)元件的接通動作時形成的貫通所述第一環(huán)路的磁場的方向、和在所述第一環(huán)路的第一開關(guān)元件的接通動作后的斷開動作時形成的貫通所述第二環(huán)路的磁場的方向為同向。
文檔編號H02M3/155GK101809851SQ200980100586
公開日2010年8月18日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者今井孝志, 內(nèi)藤隆之, 大江凖三, 山本茂樹, 山野上耕一, 水谷浩市, 関戶伸治 申請人:豐田自動車株式會社;偉世通環(huán)球技術(shù)有限公司