Die vorliegende Erfindung betrifft eine Boost-Chopper-Schaltung, und betrifft insbesondere eine Boost-Chopper-Schaltung, die eine Schaltvorrichtungsschaltung und eine Rückflussverhinderungsdiodenschaltung enthält. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Boost-Chopper-Schaltung, die eine Schaltvorrichtungsschaltung und eine Rückflussverhinderungsdiodenschaltung enthält, ist im Allgemeinen bekannt, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 9-135589 offenbart.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 9-135589 offenbart eine Geschwindigkeitssteuereinheit eines Induktionsmotors, der eine Boost-Chopper-Schaltung enthält, die eine Schaltvorrichtung und eine Rückflussverhinderungsdiode enthält. In dieser Geschwindigkeitssteuereinheit wird ein Sekundärstrom von dem Induktionsmotor durch eine Gleichrichterschaltung gleichgerichtet, und der gleichgerichtete Strom (Spannung) wird durch die Boost-Chopper-Schaltung verstärkt. Diese Geschwindigkeitssteuereinheit ist mit einer Stromquelle versehen, und die Boost-Chopper-Schaltung leitet die verstärkte elektrische Leistung von dem Induktionsmotor zu der Stromquelle zurück. Des Weiteren sind im Allgemeinen die Schaltvorrichtung und die Rückflussverhinderungsdiode dieser Boost-Chopper-Schaltung im selben Gehäuse untergebracht.
Jedoch wird in der herkömmlichen Struktur, in der die Schaltvorrichtung und die Rückflussverhinderungsdiode im selben Gehäuse untergebracht sind, das gesamte Gehäuse ausgetauscht, selbst wenn nur eine der Schaltvorrichtung und der Rückflussverhinderungsdiode ausfällt. Somit wird nicht nur die ausgefallene Vorrichtung, sondern auch die Vorrichtung, das nicht ausgefallen ist, unvorteilhafterweise ausgetauscht. Darum wird in der Boost-Chopper-Schaltung, die in der oben angesprochenen japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 9-135589 beschrieben ist, die Schaltvorrichtung (Schaltvorrichtungsschaltung) oder die Rückflussverhinderungsdiode (Rückflussverhinderungsdiodenschaltung), die keinen Austausch erfordert, unvorteilhafterweise ausgetauscht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGDie vorliegende Erfindung dient der Lösung des oben angesprochenen Problems, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Boost-Chopper-Schaltung, die in der Lage ist, den Austausch einer Schaltvorrichtungsschaltung oder einer Rückflussverhinderungsdiodenschaltung, die keinen Austausch erfordert, zu vermeiden.
Um die oben angesprochene Aufgabe zu erfüllen, enthält eine Boost-Chopper-Schaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Drosselvorrichtung, eine Schaltvorrichtungsschaltung, die mit beiden Enden einer Gleichstromausgabeschaltung durch die Drosselvorrichtung verbunden ist, eine Rückflussverhinderungsdiodenschaltung, die mit der Schaltvorrichtungsschaltung verbunden ist, eine Kondensatorschaltung, die mit der Rückflussverhinderungsdiodenschaltung zwischen beiden Enden der Schaltvorrichtungsschaltung in Reihe geschaltet ist, ein erstes Halbleiterpackage, das die Schaltvorrichtungsschaltung aufnimmt, und ein zweites Halbleiterpackage, das separat von dem ersten Halbleiterpackage ausgebildet ist und die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung aufnimmt. Das erste Halbleiterpackage enthält mehrere erste Montageabschnitte, die das erste Halbleiterpackage abnehmbar auf einem Boost-Chopper-Schaltungskörper montieren, das zweite Halbleiterpackage enthält mehrere zweite Montageabschnitte, die das zweite Halbleiterpackage abnehmbar auf dem Boost-Chopper-Schaltungskörper montieren, und eine Distanz zwischen den mehreren ersten Montageabschnitten und eine Distanz zwischen den mehreren zweiten Montageabschnitten sind voneinander verschieden. Im Allgemeinen bezeichnet der Begriff „Schaltung” ein System von Leitern, die miteinander ohne ein Ende verbunden sind, aber in dieser Beschreibung bezeichnet der Begriff „Schaltung” ein breiteres Konzept, das den Fall enthält, wo ein „Pfad eines Stroms” ein Ende hat.
Wie oben beschrieben, enthält die Boost-Chopper-Schaltung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Halbleiterpackage, das die Schaltvorrichtungsschaltung aufnimmt, und das zweite Halbleiterpackage, das separat von dem ersten Halbleiterpackage ausgebildet ist und die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung aufnimmt. Wenn also die Schaltvorrichtungsschaltung oder die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung ausfällt, so braucht nur das erste Halbleiterpackage, das die ausgefallene Schaltvorrichtungsschaltung aufnimmt, oder das zweite Halbleiterpackage, das die ausgefallene Rückflussverhinderungsdiodenschaltung aufnimmt, ausgetauscht zu werden, wodurch der Austausch der Schaltvorrichtungsschaltung oder der Rückflussverhinderungsdiodenschaltung, die keinen Austausch erfordert, vermieden werden kann. In diesem Fall wird der Austausch der Schaltvorrichtungsschaltung oder der Rückflussverhinderungsdiodenschaltung, die keinen Austausch erfordert, vermieden, wodurch eine Erhöhung der Austauschskosten vermieden werden kann. Des Weiteren sind in dem ersten Halbleiterpackage und in dem zweiten Halbleiterpackage die Distanz zwischen den mehreren ersten Montageabschnitten und die Distanz zwischen den mehreren zweiten Montageabschnitten voneinander verschieden, wodurch das zweite Halbleiterpackage (das erste Halbleiterpackage) nicht an einer Position montiert werden kann, an der das erste Halbleiterpackage (das zweite Halbleiterpackage) montiert ist. Somit kann eine Verwechslung des ersten Halbleiterpackage und des zweiten Halbleiterpackage vermieden werden, wenn das erste Halbleiterpackage oder das zweite Halbleiterpackage ausgetauscht wird. Außerdem kann ebenfalls zum Zeitpunkt der Herstellung der Boost-Chopper-Schaltung eine Verwechslung des ersten Halbleiterpackage und des zweiten Halbleiterpackage vermieden werden, wenn das erste Halbleiterpackage und das zweite Halbleiterpackage montiert werden, wodurch die Produktivität (Produktionseffizienz) der Boost-Chopper-Schaltung verbessert werden kann.
In der oben angesprochenen Boost-Chopper-Schaltung gemäß diesem Aspekt haben das erste Halbleiterpackage und das zweite Halbleiterpackage bevorzugt voneinander verschiedenen Formen. Gemäß dieser Struktur kann im Gegensatz zu dem Fall, wo das erste Halbleiterpackage und das zweite Halbleiterpackage eine einander gleiche Form haben, eine Verwechslung des ersten Halbleiterpackage und des zweiten Halbleiterpackage vermieden werden, wenn das erste Halbleiterpackage oder das zweite Halbleiterpackage ausgetauscht wird. Des Weiteren kann ebenfalls zum Zeitpunkt der Herstellung der Boost-Chopper-Schaltung eine Verwechslung des ersten Halbleiterpackage und des zweiten Halbleiterpackage vermieden werden, wenn das erste Halbleiterpackage und das zweite Halbleiterpackage montiert werden, wodurch die Produktivität (Produktionseffizienz) der Boost-Chopper-Schaltung verbessert werden kann.
In der oben angesprochenen Boost-Chopper-Schaltung gemäß diesem Aspekt enthält die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung bevorzugt eine Diode, die einen Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält. Gemäß dieser Struktur wird die Diode, die den Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält, dergestalt verwendet, dass ein Reverse-Recovery-Verlust im Vergleich zu dem Fall reduziert werden kann, wo eine Diode, die einen üblichen Siliziumhalbleiter enthält, verwendet wird. Folglich kann ein Leistungsverlust reduziert werden, wenn die Boost-Chopper-Schaltung angesteuert wird.
In der oben angesprochenen Boost-Chopper-Schaltung gemäß diesem Aspekt enthält die Schaltvorrichtungsschaltung bevorzugt eine Schaltvorrichtung, das einen Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält. Gemäß dieser Struktur wird die Schaltvorrichtung, die den Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält, dergestalt verwendet, dass ein Schaltverlust im Vergleich zu dem Fall reduziert werden kann, wo eine Schaltvorrichtung, die einen üblichen Siliziumhalbleiter enthält, verwendet wird. Folglich kann ein Leistungsverlust reduziert werden, wenn die Boost-Chopper-Schaltung angesteuert wird.
In der oben angesprochenen Boost-Chopper-Schaltung gemäß diesem Aspekt enthält die Schaltvorrichtungsschaltung bevorzugt eine erste Schaltvorrichtung und eine zweite Schaltvorrichtung, die miteinander in Reihe geschaltet sind, enthält die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung bevorzugt eine erste Diode, die mit der ersten Schaltvorrichtung in Reihe geschaltet ist, und eine zweite Diode, die mit der zweiten Schaltvorrichtung in Reihe geschaltet ist, die Kondensatorschaltung enthält bevorzugt einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator, die miteinander in Reihe geschaltet sind, das erste Halbleiterpackage enthält bevorzugt ein erstes Halbleiterpackage, das die erste Schaltvorrichtung aufnimmt, und das andere erste Halbleiterpackage, das separat von dem einen ersten Halbleiterpackage angeordnet ist und die zweite Schaltvorrichtung aufnimmt, und das zweite Halbleiterpackage enthält bevorzugt ein zweites Halbleiterpackage, das die erste Diode aufnimmt, und das andere zweite Halbleiterpackage, das separat von dem einen zweiten Halbleiterpackage angeordnet ist und die zweite Diode aufnimmt. Gemäß dieser Struktur kann die Boost-Chopper-Schaltung als eine dreistufige Boost-Chopper-Schaltung konfiguriert sein, und wenn eine der ersten Schaltvorrichtung, der zweiten Schaltvorrichtung, der ersten Diode und der zweiten Diode ausfällt, so kann der Austausch der übrigen Vorrichtungen, die keinen Austausch erfordern, vermieden werden.
In der oben angesprochenen Boost-Chopper-Schaltung gemäß diesem Aspekt enthält die Schaltvorrichtungsschaltung bevorzugt eine erste Schaltvorrichtung und eine zweite Schaltvorrichtung, die miteinander in Reihe geschaltet sind, enthält die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung bevorzugt eine erste Diode, die mit der ersten Schaltvorrichtung in Reihe geschaltet ist, und eine zweite Diode, die mit der zweiten Schaltvorrichtung in Reihe geschaltet ist, die Kondensatorschaltung enthält bevorzugt einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator, die miteinander in Reihe geschaltet sind, und sowohl die erste Schaltvorrichtung als auch die zweite Schaltvorrichtung sind bevorzugt in dem ersten Halbleiterpackage aufgenommen, oder sowohl die erste Diode als auch die zweite Diode sind bevorzugt in dem zweiten Halbleiterpackage aufgenommen. Die Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Diode und der zweiten Diode ist eventuell geringer als die Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung, die mit einer Steuerschaltung verbunden sind und als aktive Vorrichtungen konfiguriert sind. Des Weiteren fällt, wenn eine der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung ausfällt, eventuell die andere der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung aus. Angesichts dessen sind gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl die erste Schaltvorrichtung als auch die zweite Schaltvorrichtung in dem ersten Halbleiterpackage aufgenommen, oder sowohl die erste Diode als auch die zweite Diode sind in dem zweiten Halbleiterpackage aufgenommen. Das heißt, selbst wenn sowohl die erste Diode als auch die zweite Diode in dem zweiten Halbleiterpackage aufgenommen sind, kann aufgrund der geringen Möglichkeit eines Ausfalls die Häufigkeit des Austauschs des zweiten Halbleiterpackage reduziert werden. Selbst wenn sowohl die erste Schaltvorrichtung als auch die zweite Schaltvorrichtung in dem ersten Halbleiterpackage aufgenommen sind, kann der Austausch der Schaltvorrichtung, die keinen Austausch erfordert, aufgrund der hohen Wahrscheinlichkeit vermieden werden, dass die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung gleichzeitig ausfallen. Des Weiteren nimmt das erste Halbleiterpackage oder das zweite Halbleiterpackage mehrere Vorrichtungen auf, wodurch eine Zunahme der Anzahl der Packages vermieden werden kann, wodurch wiederum eine Zunahme der Größe (Verkomplizierung) der Boost-Chopper-Schaltung signifikant reduziert oder vermieden werden kann.
In diesem Fall sind sowohl die erste Diode als auch die zweite Diode bevorzugt in dem zweiten Halbleiterpackage aufgenommen. Gemäß dieser Struktur wird im Vergleich zu dem Fall, wo die erste Diode und die zweite Diode in separaten Packages aufgenommen sind, die Anzahl der Packages nicht erhöht, wodurch wiederum eine Zunahme der Größe (Verkomplizierung) der Boost-Chopper-Schaltung signifikant reduziert oder vermieden werden kann. Obgleich sowohl die erste Diode als auch die zweite Diode in dem zweiten Halbleiterpackage aufgenommen sind, kann die Häufigkeit des Austauschs des zweiten Halbleiterpackage aufgrund der geringeren Wahrscheinlichkeit reduziert werden, dass die erste Diode und die zweite Diode ausfallen.
In der oben angesprochenen Boost-Chopper-Schaltung, in der sowohl die erste Schaltvorrichtung als auch die zweite Schaltvorrichtung in dem ersten Halbleiterpackage aufgenommen sind, oder sowohl die erste Diode als auch die zweite Diode in dem zweiten Halbleiterpackage aufgenommen sind, sind sowohl die erste Schaltvorrichtung als auch die zweite Schaltvorrichtung bevorzugt in dem ersten Halbleiterpackage aufgenommen. Gemäß dieser Struktur wird im Vergleich zu dem Fall, wo die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung in separaten Packages aufgenommen sind, die Anzahl der Packages nicht erhöht, wodurch wiederum eine Zunahme der Größe (Verkomplizierung) der Boost-Chopper-Schaltung signifikant reduziert oder vermieden werden kann. Obgleich sowohl die erste Schaltvorrichtung als auch die zweite Schaltvorrichtung in dem ersten Halbleiterpackage aufgenommen sind, kann der Austausch der Schaltvorrichtung, die keinen Austausch erfordert, aufgrund der hohen Wahrscheinlichkeit vermieden werden, dass die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung gleichzeitig ausfallen.
In der oben angesprochenen Boost-Chopper-Schaltung, in der sowohl die erste Schaltvorrichtung als auch die zweite Schaltvorrichtung in dem ersten Halbleiterpackage aufgenommen sind, oder sowohl die erste Diode als auch die zweite Diode in dem zweiten Halbleiterpackage aufgenommen sind, sind sowohl die erste Schaltvorrichtung als auch die zweite Schaltvorrichtung, die wahrscheinlich gleichzeitig ausfallen werden, bevorzugt in dem ersten Halbleiterpackage aufgenommen, oder sowohl die erste Diode als auch die zweite Diode, die weniger wahrscheinlich ausfallen als die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung, sind bevorzugt in dem zweiten Halbleiterpackage aufgenommen. Gemäß dieser Struktur kann eine Erhöhung der Anzahl der Packages vermieden werden, während ein Austausch der Schaltvorrichtungen, die keinen Austausch erfordern, auf der Basis der Möglichkeit eines Ausfalls oder eines Ausfallmodus sinnvoll vermieden wird.
Die obigen sowie weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN1 ist ein Schaltbild, das die Gesamtstruktur einer Boost-Chopper-Schaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Grundrissansicht, die schematisch die Struktur der Boost-Chopper-Schaltung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Schaltbild, das die Gesamtstruktur einer Boost-Chopper-Schaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Grundrissansicht, die schematisch die Struktur der Boost-Chopper-Schaltung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist ein Schaltbild, das die Gesamtstruktur einer Boost-Chopper-Schaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Grundrissansicht, die schematisch die Struktur der Boost-Chopper-Schaltung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Schaltbild, das die Gesamtstruktur einer Boost-Chopper-Schaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist eine Grundrissansicht, die schematisch die Struktur der Boost-Chopper-Schaltung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist ein Schaltbild, das die Gesamtstruktur einer Boost-Chopper-Sschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
10 ist eine Grundrissansicht, die schematisch die Struktur der Boost-Chopper-Schaltung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENIm Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste AusführungsformDie Struktur einer Boost-Chopper-Schaltung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
Struktur der Boost-Chopper-SchaltungWie in 1 gezeigt, ist die Boost-Chopper-Schaltung 100 dafür konfiguriert, eine Spannung zu verstärken, die von einer Gleichstromausgabeschaltung 1 ausgegeben wird, und die verstärkte Spannung in eine Ladevorrichtung 101 einzuspeisen. Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Boost-Chopper-Schaltung 100 als eine sogenannte zweistufige Boost-Chopper-Schaltung konfiguriert. Die Gleichstromausgabeschaltung 1 ist als eine Gleichstromquelle konfiguriert oder enthält eine Wechselstromquelle und eine Gleichrichterschaltung und ist dafür konfiguriert, elektrische Leistung auszugeben, die eine gleichgerichtete Wellenform aufweist, die durch Gleichrichten eines Wechselstroms erhalten wird, um einen Gleichstrom auszugeben.
Die Boost-Chopper-Schaltung 100 enthält eine Drosselvorrichtung 2, eine Schaltvorrichtungsschaltung 3, eine Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4, einen Kondensator 5 und eine Steuerschaltung 6. Im Allgemeinen bezeichnet der Begriff „Schaltung” ein System von Leitern, die miteinander ohne ein Ende verbunden sind, aber in dieser Beschreibung bezeichnet der Begriff „Schaltung” ein breiteres Konzept, das den Fall enthält, wo ein „Pfad eines Stroms” ein Ende hat.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Schaltvorrichtungsschaltung 3 mit beiden Enden der Gleichstromausgabeschaltung 1 durch die Drosselvorrichtung 2 verbunden, wie in 1 gezeigt. Die Schaltvorrichtungsschaltung 3 enthält eine Schaltvorrichtung 31. Insbesondere ist ein erstes Ende der Drosselvorrichtung 2 mit einem positiven Pol der Gleichstromausgabeschaltung 1 verbunden, und ein zweites Ende der Drosselvorrichtung 2 ist mit einem ersten Ende der Schaltvorrichtungsschaltung 3 (Schaltvorrichtung 31) verbunden. Ein zweites Ende der Schaltvorrichtungsschaltung 3 (Schaltvorrichtung 31) ist mit einem negativen Pol der Gleichstromausgabeschaltung 1 verbunden.
Gemäß der ersten Ausführungsform enthält die Schaltvorrichtung 31 einen Halbleiter mit breitem Bandabstand. Insbesondere enthält die Schaltvorrichtung 31 eine Halbleitervorrichtung, deren Bandabstand größer (breiter) ist als der eines Siliziumhalbleiters, wie zum Beispiel SiC, GaN, Diamant, AlN oder ZNr. Die Schaltvorrichtung 31 ist als eine Schaltvorrichtung, wie zum Beispiel ein MOSFET, ein IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode) oder ein Transistor, konfiguriert.
Die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 ist mit der Schaltvorrichtungsschaltung 3 verbunden. Insbesondere enthält die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 eine Diode 41. Die Diode 41 enthält einen Halbleiter mit breitem Bandabstand. Insbesondere kann die Diode 41 den gleichen Typ von Halbleiter mit breitem Bandabstand wie die Schaltvorrichtung 31 oder einen anderen Typ von Halbleiter mit breitem Bandabstand als die Schaltvorrichtung 31 enthalten. Ein erstes Ende (eine Anode der Diode 41) der Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 ist mit dem zweiten Ende der Drosselvorrichtung 2 verbunden, und das erste Ende der Schaltvorrichtungsschaltung 3 und ein zweites Ende (eine Katode der Diode 41) der Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 ist mit einem ersten Ende des Kondensators 5 verbunden.
Ein zweites Ende des Kondensators 5 ist mit dem zweiten Ende der Schaltvorrichtungsschaltung 3 und dem negativen Pol der Gleichstromausgabeschaltung 1 verbunden. Insbesondere ist gemäß der ersten Ausführungsform der Kondensator 5 mit der Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 zwischen beiden Enden der Schaltvorrichtungsschaltung 3 in Reihe geschaltet.
Die Steuerschaltung 6 ist mit der Schaltvorrichtungsschaltung 3 verbunden und ist dafür konfiguriert, ein Zeitverhältnis des Ein- und Ausschaltens (Schaltbetriebes) der Schaltvorrichtung 31 der Schaltvorrichtungsschaltung 3 zu steuern. Die Steuerschaltung 6 ist dafür konfiguriert, einen Spannungswert (Spannungsverstärkung) und einen Stromwert (einen Wert eines Stroms, der in der Drosselvorrichtung 2 fließt) der Boost-Chopper-Schaltung 100 mit Bezug auf die Ladevorrichtung 101 durch Steuern des Zeitverhältnisses des Ein- und Ausschaltens der Schaltvorrichtungsschaltung 3 justieren (steuern) zu können.
Die Ladevorrichtung 101 enthält zum Beispiel einen Wechselrichter 101a, der mehrere Schaltvorrichtungen enthält, und einen Elektromotor 101b. Der Wechselrichter 101a ist mit beiden Enden des Kondensators 5 verbunden und ist dafür konfiguriert, Gleichstromleistung mit einer durch die Boost-Chopper-Schaltung 100 verstärkten Spannung in Wechselstromleistung umzuwandeln und die Wechselstromleistung in den Elektromotor 101b einzuspeisen. Der Elektromotor 101b ist zum Beispiel als eine rotierende elektrische Maschine konfiguriert, und ist dafür konfiguriert, die Wechselstromleistung von dem Wechselrichter 101a zu verbrauchen, um gedreht zu werden.
Strukturen des ersten Halbleiterpackage und des zweiten HalbleiterpackageGemäß der ersten Ausführungsform enthält die Boost-Chopper-Schaltung 100 ein erstes Halbleiterpackage 7 und ein zweites Halbleiterpackage 8, wie in 2 gezeigt. Insbesondere enthält die Boost-Chopper-Schaltung 100 einen Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a. Der Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a kann zum Beispiel als eine gedruckte Leiterplatte oder eine Wärmesenke konfiguriert sein. In einem Beispiel, wie in 2 gezeigt, ist der Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a als ein einzelnes Element veranschaulicht, aber der Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a ist nicht auf eine einzelne gedruckte Leiterplatte oder Wärmesenke beschränkt. Der Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a kann mehrere gedruckte Leiterplatten oder mehrere Wärmesenken (oder eine Kombination davon) enthalten.
Gemäß der ersten Ausführungsform nimmt das erste Halbleiterpackage 7 die Schaltvorrichtungsschaltung 3 auf. Insbesondere wird das erste Halbleiterpackage 7 erhalten, indem man zum Beispiel die Schaltvorrichtungsschaltung 3 auf einer Basis aus Metall, wie zum Beispiel Kupfer, durch eine isolierende Schicht hindurch montiert und sie nach dem Verdrahten mit einem Harzüberzug bedeckt. Gemäß der ersten Ausführungsform nimmt das erste Halbleiterpackage 7 die Schaltvorrichtung 31 auf, die die Schaltvorrichtungsschaltung 3 enthält.
Wie in 2 gezeigt, enthält das erste Halbleiterpackage 7 mehrere Montageabschnitte 71, einen ersten Anschluss 72a und einen zweiten Anschluss 72b. Insbesondere enthält das erste Halbleiterpackage 7 die mehreren Montageabschnitte 71, die das erste Halbleiterpackage 7 abnehmbar auf dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a montieren. Die Montageabschnitte 71 sind zum Beispiel als Durchgangslöcher konfiguriert, in denen nicht gezeigte Befestigungselemente, wie zum Beispiel Schrauben, angeordnet werden können. Somit kann das erste Halbleiterpackage 7 von dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a abgenommen werden (ist austauschbar).
Die Boost-Chopper-Schaltung 100 enthält Drähte 9a bis 9c, und der erste Anschluss 72a ist mit dem Draht 9a verbunden, der mit dem zweiten Ende der Drosselvorrichtung 2 verbunden ist. Der zweite Anschluss 72b ist mit dem Draht 9b verbunden, der mit dem negativen Pol der Gleichstromausgabeschaltung 1 verbunden ist. Ein Leiter (wie zum Beispiel ein Lot) kann an einen Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Anschluss 72a und dem Draht 9a und einen Verbindungsabschnitt zwischen dem zweiten Anschluss 72b und dem Draht 9b geschweißt werden, so dass der erste Anschluss 72a an den Draht 9a gebondet ist und der zweite Anschluss 72b an den Draht 9b gebondet ist, oder Bolzen oder dergleichen aus Metall können in Muttern geschraubt werden, die im Inneren des ersten Anschlusses 72a und des zweiten Anschlusses 72b angeordnet sind, dergestalt, dass die Drähte 91 und 9b zum Beispiel zwischen den Muttern und den Bolzen angeordnet sind. Der Begriff „Draht” wird verwendet, aber er ist nicht auf ein kabelartiges (lineares) Element beschränkt. Es kann auch eine Verdrahtungsplatte verwendet werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform enthält die Boost-Chopper-Schaltung 100 das zweite Halbleiterpackage 8, das separat von dem ersten Halbleiterpackage 7 ausgebildet ist und die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 aufnimmt. Insbesondere nimmt das zweite Halbleiterpackage 8 im Inneren die Diode 41 in einem Abstand von dem ersten Halbleiterpackage 7, das die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 enthält, auf.
Gemäß der ersten Ausführungsform haben das erste Halbleiterpackage 7 und das zweite Halbleiterpackage 8 voneinander verschiedene Formen. Insbesondere sind die Breiten (W11 und W21) des ersten Halbleiterpackage 7 und des zweiten Halbleiterpackage 8 in einer Richtung parallel zu einer X-Achse und die Breiten (W12 und W22) des ersten Halbleiterpackage 7 und des zweiten Halbleiterpackage 8 in einer Richtung parallel zu einer Y-Achse in einer Grundrissansicht voneinander verschieden (von einer Seite der Richtung Z1 aus gesehen), wie in 2 gezeigt.
Insbesondere hat das erste Halbleiterpackage 7 in einer Grundrissansicht eine rechteckige Form. Das erste Halbleiterpackage 7 hat zum Beispiel die Breite W11 in der Richtung parallel zur X-Achse und die Breite W12 in der Richtung parallel zur Y-Achse. Das zweite Halbleiterpackage 8 hat in einer Grundrissansicht eine rechteckige Form. Das zweite Halbleiterpackage 8 hat zum Beispiel die Breite W21, die kleiner ist als die Breite W11, in der Richtung parallel zur X-Achse, und die Breite W22, die größer ist als die Breite W12, in der Richtung parallel zur Y-Achse.
Das zweite Halbleiterpackage 8 enthält mehrere Montageabschnitte 81, einen ersten Anschluss 82a und einen zweiten Anschluss 82b. Insbesondere enthält das zweite Halbleiterpackage 8 die mehreren Montageabschnitte 81, die das zweite Halbleiterpackage 8 abnehmbar auf dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a montieren. Die Montageabschnitte 81 sind ähnlich den Montageabschnitten 71 konfiguriert, und das zweite Halbleiterpackage 8 kann durch die Montageabschnitte 81 von dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a abgenommen werden (ist austauschbar). Der erste Anschluss 82a ist mit dem Draht 9a verbunden. Darum sind der erste Anschluss 82a des zweiten Halbleiterpackage 8, der erste Anschluss 72a des ersten Halbleiterpackage 7 und das zweite Ende der Drosselvorrichtung 2 durch den Draht 9a miteinander verbunden. Der zweite Anschluss 82b ist mit dem Draht 9c verbunden.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind in dem ersten Halbleiterpackage 7 und dem zweiten Halbleiterpackage 8 eine Distanz D11 zwischen den mehreren Montageabschnitten 71 und eine Distanz D21 zwischen den mehreren Montageabschnitten 81 in der Richtung parallel zur X-Achse voneinander verschieden. Des Weiteren sind in dem ersten Halbleiterpackage 7 und dem zweiten Halbleiterpackage 8 eine Distanz D12 zwischen den mehreren Montageabschnitten 71 und eine Distanz D22 zwischen den mehreren Montageabschnitten 81 in der Richtung parallel zur Y-Achse voneinander verschieden.
Gemäß der ersten Ausführungsform können das erste Halbleiterpackage 7 und das zweite Halbleiterpackage 8 einzeln von der Boost-Chopper-Schaltung 100 (dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a) ausgetauscht werden.
Der Kondensator 5 enthält einen ersten Anschluss 5a und einen zweiten Anschluss 5b, wie in 2 gezeigt. Der erste Anschluss 5a ist mit dem Draht 9c verbunden, und der zweite Anschluss 5b ist mit dem Draht 9b verbunden. Oder anders ausgedrückt: Der Kondensator 5 ist mit dem zweiten Anschluss 82b des zweiten Halbleiterpackage 8 durch den Draht 9c verbunden und ist mit dem negativen Pol der Gleichstromausgabeschaltung 1 durch den Draht 9b verbunden. Somit ist der Kondensator 5 mit der Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 zwischen beiden Enden der Schaltvorrichtungsschaltung 3 in Reihe geschaltet.
Betrieb der Boost-Chopper-SchaltungDer Betrieb der Boost-Chopper-Schaltung 100 gemäß der ersten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 1 beschrieben. Der Betrieb der Boost-Chopper-Schaltung 100 wird durch eine Steuerungsverarbeitung der Steuerschaltung 6 ausgeführt.
Wenn die Schaltvorrichtung 31 ausgeschaltet wird, so wird ein Reihenresonanzkreis aus der Gleichstromausgabeschaltung 1, der Drosselvorrichtung 2 und dem Kondensator 5 gebildet, und die Spannung des Kondensators 5 steigt. In diesem Fall wird die Spannung des Kondensators 5 an die Schaltvorrichtung 31 angelegt. Die Diode 41 leitet, und es wird keine Spannung an sie angelegt.
Wenn die Schaltvorrichtung 31 eingeschaltet wird, so wird die Gleichstromausgabeschaltung 1 durch die Drosselvorrichtung 2 kurzgeschlossen, und es fließt kein Strom in den Kondensator 5. In diesem Fall wird die Spannung des Kondensators 5 an die Diode 41 angelegt. Ein Strom fließt von dem Kondensator 5 in die anschließende Ladevorrichtung 101, so dass die Spannung des Kondensators 5 fällt.
Während des stabilen Betriebes wird die Schaltvorrichtung 31 mit einem festen Zeitverhältnis ein und aus geschaltet, der Anstiegsbetrag der Spannung des Kondensators 5 in dem Fall, wo die Schaltvorrichtung 31 ausgeschaltet wird, gleicht den Absenkbetrag der Spannung des Kondensators 5 in dem Fall aus, wo die Schaltvorrichtung 31 eingeschaltet wird, und die Ausgangsspannung wird eine im Wesentlichen konstante und verstärkte Gleichspannung, die mindestens so hoch ist wie eine Stromversorgungs-Eingangsspannung.
Wenn die Vorrichtung (Ladevorrichtung 101) stoppt, so wird die Schaltvorrichtung 31 ausgeschaltet. Des Weiteren werden die Schalter des Wechselrichters 101a ausgeschaltet, und kein Strom fließt zu der Ladevorrichtung 101. In diesem Fall bilden die Gleichstromausgabeschaltung 1, die Drosselvorrichtung 2 und der Kondensator 5 einen Reihenresonanzkreis.
In diesem Fall steigt die Spannung des Kondensators 5. Die Schaltvorrichtung 31 ist nicht ein (ist aus), wodurch die Spannung des Kondensators 5 über die hinaus steigt, die während des stabilen Betriebes herrscht. Wenn ein Resonanzstrom null erreicht, so wird das Entladen des Kondensators 5 durch die Diode 41 und die Schaltvorrichtung 31, die aus ist, verhindert. Während die Spannung der Schaltvorrichtung 31 gleich der Spannung des Kondensators 5 während der Zeit ist, in der der Kondensator 5 geladen ist, wird die Spannung der Schaltvorrichtung 31 gleich der Spannung der Gleichstromausgabeschaltung 1, wenn der Resonanzstrom null erreicht. Während eine relativ geringe Spannung an die Diode 41 während der Zeit angelegt wird, in der der Kondensator 5 geladen ist, wird eine Spannung, die durch Subtrahieren der Spannung der Schaltvorrichtung 31 (der Spannung der Gleichstromausgabeschaltung 1) von der Spannung des Kondensators 5 erhalten wird, an die Diode 41 angelegt, wenn der Resonanzstrom null erreicht.
In der Boost-Chopper-Schaltung 100, die den oben beschriebenen Betrieb ausführt, kann die Schaltvorrichtung 31 ausfallen. Selbst wenn die Schaltvorrichtung 31 ausfällt, braucht die Diode 41 nicht auszufallen. In diesem Fall wird in der Boost-Chopper-Schaltung 100 das zweite Halbleiterpackage 8 nicht ausgetauscht, sondern nur das erste Halbleiterpackage 7, das die ausgefallene Schaltvorrichtung 31 aufnimmt, wird ausgetauscht. In diesem Fall tritt, wenn die Diode 41 den Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält, ein Effekt des Verhinderns einer Erhöhung der Austauschskosten hervor, wie unten beschrieben.
Des Weiteren kann in der Boost-Chopper-Schaltung 100, die den oben beschriebenen Betrieb ausführt, die Diode 41 ausfallen, wenn ein Reverse-Recovery-Stromstoß auftritt. Selbst wenn die Diode 41 ausfällt, braucht die Schaltvorrichtung 31 nicht auszufallen. Wenn die Schaltvorrichtung 31 durch die Steuerschaltung 6 ausgeschaltet wird, bevor ein Wert eines Stroms, der in der Schaltvorrichtung 31 fließt, einen Kurzschlusswiderstand übersteigt, so fällt zum Beispiel die Schaltvorrichtung 31 nicht aus. In diesem Fall wird in der Boost-Chopper-Schaltung 100 das erste Halbleiterpackage 7 nicht ausgetauscht, sondern nur das zweite Halbleiterpackage 8, das die ausgefallene Diode 41 aufnimmt, wird ausgetauscht. In diesem Fall tritt, wenn die Schaltvorrichtung 31 den Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält, ein Effekt des Verhinderns einer Erhöhung der Austauschskosten hervor, wie unten beschrieben.
Effekte der ersten AusführungsformGemäß der ersten Ausführungsform können die folgenden Effekte realisiert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, enthält die Boost-Chopper-Schaltung 100 das erste Halbleiterpackage 7, das die Schaltvorrichtungsschaltung 3 aufnimmt, und das zweite Halbleiterpackage 8, das separat von dem ersten Halbleiterpackage 7 ausgebildet ist und die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 aufnimmt. Wenn also die Schaltvorrichtungsschaltung 3 oder die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 ausfällt, so braucht nur das erste Halbleiterpackage 7, das die ausgefallene Schaltvorrichtungsschaltung 3 aufnimmt, oder das zweite Halbleiterpackage 8, das die ausgefallene Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 aufnimmt, ausgetauscht zu werden, wodurch der Austausch der Schaltvorrichtungsschaltung 3 oder der Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4, die keinen Austausch erfordert, vermieden werden kann. Ein Austausch der Schaltvorrichtungsschaltung 3 oder der Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4, die keinen Austausch erfordert, wird vermieden, wodurch eine Erhöhung der Austauschskosten vermieden werden kann.
Gemäß der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, enthält das erste Halbleiterpackage 7 die mehreren Montageabschnitte 71, die das erste Halbleiterpackage 7 abnehmbar auf dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a montieren. Das zweite Halbleiterpackage 8 enthält die mehreren Montageabschnitte 81, die das zweite Halbleiterpackage 8 abnehmbar auf dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 100a montieren. In dem ersten Halbleiterpackage 7 und dem zweiten Halbleiterpackage 8 sind die Distanzen zwischen den mehreren Montageabschnitten 71 und die Distanzen zwischen den mehreren Montageabschnitten 81 voneinander verschieden. Somit kann das zweite Halbleiterpackage 8 (das erste Halbleiterpackage 7) nicht an einer Position montiert werden, an der das erste Halbleiterpackage 7 (das zweite Halbleiterpackage 8) montiert ist. Somit kann eine Verwechslung des ersten Halbleiterpackage 7 und des zweiten Halbleiterpackage 8 vermieden werden, wenn das erste Halbleiterpackage 7 oder das zweite Halbleiterpackage 8 ausgetauscht wird. Des Weiteren kann ebenfalls zum Zeitpunkt der Herstellung der Boost-Chopper-Schaltung 100 eine Verwechslung des ersten Halbleiterpackage 7 und des zweiten Halbleiterpackage 8 vermieden werden, wenn das erste Halbleiterpackage 7 und das zweite Halbleiterpackage 8 montiert werden, wodurch die Produktivität (Produktionseffizienz) der Boost-Chopper-Schaltung 100 verbessert werden kann.
Gemäß der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, haben das erste Halbleiterpackage 7 und das zweite Halbleiterpackage 8 voneinander verschiedene Formen. Somit kann im Gegensatz zu dem Fall, wo das erste Halbleiterpackage 7 und das zweite Halbleiterpackage 8 eine einander gleiche Form haben, eine Verwechslung des ersten Halbleiterpackage 7 und des zweiten Halbleiterpackage 8 vermieden werden, wenn das erste Halbleiterpackage 7 oder das zweite Halbleiterpackage 8 ausgetauscht wird. Des Weiteren kann ebenfalls zum Zeitpunkt der Herstellung der Boost-Chopper-Schaltung 100 eine Verwechslung des ersten Halbleiterpackage 7 und des zweiten Halbleiterpackage 8 vermieden werden, wenn das erste Halbleiterpackage 7 und das zweite Halbleiterpackage 8 montiert werden, wodurch die Produktivität (Produktionseffizienz) der Boost-Chopper-Schaltung 100 verbessert werden kann.
Gemäß der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, enthält die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 4 die Diode 41, die den Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält. Somit wird die Diode 41, die den Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält, dergestalt verwendet, dass ein Reverse-Recovery-Verlust im Vergleich zu dem Fall reduziert werden kann, wo eine Diode, die einen üblichen Siliziumhalbleiter enthält, verwendet wird. Folglich kann ein Leistungsverlust reduziert werden, wenn die Boost-Chopper-Schaltung 100 angesteuert wird.
Gemäß der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, enthält die Schaltvorrichtungsschaltung 3 die Schaltvorrichtung 31, die den Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält. Somit wird die Schaltvorrichtung 31, die den Halbleiter mit breitem Bandabstand enthält, dergestalt verwendet, dass ein Schaltverlust im Vergleich zu dem Fall reduziert werden kann, wo eine Schaltvorrichtung, die einen üblichen Siliziumhalbleiter enthält, verwendet wird. Folglich kann ein Leistungsverlust reduziert werden, wenn die Boost-Chopper-Schaltung 100 angesteuert wird.
Zweite AusführungsformDie Struktur einer Boost-Chopper-Schaltung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform ist die Boost-Chopper-Schaltung 200 als eine dreistufige Boost-Chopper-Schaltung konfiguriert – im Gegensatz zu der Boost-Chopper-Schaltung 100, die als die zweistufige Boost-Chopper-Schaltung konfiguriert ist. Abschnitte der Boost-Chopper-Schaltung 200 ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltung 100 gemäß der oben angesprochenen ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Struktur der Boost-Chopper-Schaltung gemäß der zweiten AusführungsformWie in den 3 und 4 gezeigt, enthält die Boost-Chopper-Schaltung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Schaltvorrichtungsschaltung 203, eine Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 204, eine Kondensatorschaltung 205 und eine Steuerschaltung 206. Die Boost-Chopper-Schaltung 200 ist als die dreistufige Boost-Chopper-Schaltung konfiguriert.
Die Aufwärts-Zerhackerschaltung 200 enthält erste Halbleiterpackages 207a und 207b und zweite Halbleiterpackages 208a und 208b. Das erste Halbleiterpackage 207a ist ein Beispiel des „einen ersten Halbleiterpackage” in den Ansprüchen. Das erste Halbleiterpackage 207b ist ein Beispiel des „anderen ersten Halbleiterpackage” in den Ansprüchen. Das zweite Halbleiterpackage 208a ist ein Beispiel des „einen zweiten Halbleiterpackage” in den Ansprüchen. Das zweite Halbleiterpackage 208b ist ein Beispiel des „anderen zweiten Halbleiterpackage” in den Ansprüchen.
Wie in 3 gezeigt, enthält die Schaltvorrichtungsschaltung 203 eine erste Schaltvorrichtung 231a und eine zweite Schaltvorrichtung 231b, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 204 enthält eine erste Diode 241a, die mit der ersten Schaltvorrichtung 231a in Reihe geschaltet ist, und eine zweite Diode 241b, die mit der zweiten Schaltvorrichtung 231b in Reihe geschaltet ist. Die Kondensatorschaltung 205 enthält einen ersten Kondensator 251a und einen zweiten Kondensator 251b, die miteinander in Reihe geschaltet sind.
Das erste Halbleiterpackage 207a nimmt die erste Schaltvorrichtung 231a auf. Das erste Halbleiterpackage 207b ist separat von dem ersten Halbleiterpackage 207a angeordnet nimmt und die zweite Schaltvorrichtung 231b auf.
Das zweite Halbleiterpackage 208a nimmt die erste Diode 241a auf. Das zweite Halbleiterpackage 208b ist separat von dem zweiten Halbleiterpackage 208a angeordnet und nimmt die zweite Diode 241b auf.
Oder anders ausgedrückt: Gemäß der zweiten Ausführungsform sind die erste Schaltvorrichtung 231a, die zweite Schaltvorrichtung 231b, die erste Diode 241a und die zweite Diode 241b in den separaten Packages aufgenommen.
Strukturen des ersten Halbleiterpackage und des zweiten HalbleiterpackageWie in 4 gezeigt, haben die ersten Halbleiterpackages 207a und 207b eine im Wesentlichen einander gleiche Form. Die zweiten Halbleiterpackages 208a und 208b haben eine im Wesentlichen einander gleiche Form. Das erste Halbleiterpackage 207a und das zweite Halbleiterpackage 208a haben voneinander verschiedene Formen. Zum Beispiel haben die ersten Halbleiterpackages 207a und 207b die gleichen Formen wie das erste Halbleiterpackage 7 gemäß der ersten Ausführungsform. Die zweiten Halbleiterpackages 208a und 208b haben die gleichen Formen wie das zweite Halbleiterpackage 8 gemäß der ersten Ausführungsform.
Die Boost-Chopper-Schaltung 200 enthält einen Boost-Chopper-Schaltungskörper 200a, und die ersten Halbleiterpackages 207a und 207b und die zweiten Halbleiterpackages 208a und 208b sind einzeln auf dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 200a montiert. Die ersten Halbleiterpackages 207a und 207b und die zweiten Halbleiterpackages 208a und 208b sind voneinander beabstandet. Die ersten Halbleiterpackages 207a und 207b und die zweiten Halbleiterpackages 208a und 208b können einzeln von dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 200a ausgetauscht (abgenommen) werden.
Die Boost-Chopper-Schaltung 200 enthält Drähte 209a bis 209e. Der Draht 209a ist mit einer Drosselvorrichtung 2, dem ersten Halbleiterpackage 207a und dem zweiten Halbleiterpackage 208a verbunden. Der Draht 209b ist mit einer Gleichstromausgabeschaltung 1, dem ersten Halbleiterpackage 207b und dem zweiten Halbleiterpackage 208b verbunden. Der Draht 209c ist mit dem ersten Halbleiterpackage 207a, dem ersten Halbleiterpackage 207b, dem ersten Kondensator 251a und dem zweiten Kondensator 251b verbunden. Der Draht 209d ist mit dem zweiten Halbleiterpackage 208a und dem ersten Kondensator 251a verbunden. Der Draht 209e ist mit dem zweiten Halbleiterpackage 208b und dem zweiten Kondensator 251b verbunden.
Die übrigen Strukturen der Boost-Chopper-Schaltung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform sind ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
Betrieb der Boost-Chopper-Schaltung gemäß der zweiten AusführungsformDer Betrieb der Boost-Chopper-Schaltung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 3 beschrieben. Der Betrieb der Boost-Chopper-Schaltung 200 wird durch eine Steuerungsverarbeitung der Steuerschaltung 206 ausgeführt.
Wenn die erste Schaltvorrichtung 231a eingeschaltet wird und die zweite Schaltvorrichtung 231b ausgeschaltet wird, so wird ein Reihenresonanzkreis aus der Gleichstromausgabeschaltung 1, der Drosselvorrichtung 2 und dem zweiten Kondensator 251b gebildet, und die Spannung des zweiten Kondensators 251b steigt. In diesem Fall wird die Spannung des zweiten Kondensators 251b an die zweite Schaltvorrichtung 231b angelegt. Die zweite Diode 241b leitet, und es wird keine Spannung an sie angelegt. Die Spannung des ersten Kondensators 251a, in den kein Strom von der Gleichstromausgabeschaltung 1 fließt, wird an die erste Diode 241a angelegt.
Wenn die erste Schaltvorrichtung 231a ausgeschaltet wird und die zweite Schaltvorrichtung 231b eingeschaltet wird, so lädt die Gleichstromausgabeschaltung 1 den ersten Kondensator 251a, und die Spannung des ersten Kondensators 251a wird an die erste Schaltvorrichtung 231a angelegt, die aus ist.
Wenn sowohl die erste Schaltvorrichtung 231a als auch die zweite Schaltvorrichtung 231b eingeschaltet werden, so wird die Gleichstromausgabeschaltung 1 durch die Drosselvorrichtung 2 kurzgeschlossen, und kein Strom fließt von der Gleichstromausgabeschaltung 1 in den ersten Kondensator 251a und den zweiten Kondensator 251b. Die Spannungen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensators 251b werden an die erste Diode 241a bzw. die zweite Diode 241b angelegt. Ein Strom fließt von dem ersten Kondensator 251a und dem zweiten Kondensator 251b zu einer anschließenden Ladevorrichtung 101c (in 3 ist die Ladevorrichtung 101c als ein Halbbrücken-Einphasen-Wechselrichter veranschaulicht, aber sie ist nicht darauf beschränkt), so dass die Spannungen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensators 251b fallen.
Wenn sowohl die erste Schaltvorrichtung 231a als auch die zweite Schaltvorrichtung 231b ausgeschaltet werden, so werden der erste Kondensator 251a und der zweite Kondensator 251b durch Strom von der Gleichstromausgabeschaltung 1 geladen. Die Spannungen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensators 251b werden an die erste Schaltvorrichtung 231a bzw. die zweite Schaltvorrichtung 231b angelegt.
Während des stabilen Betriebes werden die erste Schaltvorrichtung 231a und die zweite Schaltvorrichtung 231b mit einem festen Zeitverhältnis ein und aus geschaltet, der Anstiegsbetrag des Spannungen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensators 251b in dem Fall, wo die erste Schaltvorrichtung 231a und die zweite Schaltvorrichtung 231b ausgeschaltet sind, gleicht den Absenkbetrag der Spannungen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensators 251b in dem Fall aus, wo die erste Schaltvorrichtung 231a und die zweite Schaltvorrichtung 231b eingeschaltet sind, und eine im Wesentlichen konstante Gleichspannung wird erhalten.
Wenn die Vorrichtung (Ladevorrichtung 101c) stoppt, so werden sowohl die erste Schaltvorrichtung 231a als auch die zweite Schaltvorrichtung 231b ausgeschaltet. Des Weiteren wird die anschließende Ladevorrichtung 101c (Schalter des Wechselrichters) ausgeschaltet, und kein Strom fließt zu der Ladevorrichtung 101c. In diesem Fall bilden die Gleichstromausgabeschaltung 1, die DrosselDro 2, der erste Kondensator 251a und der zweite Kondensator 251b einen Reihenresonanzkreis, und die Spannungen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensators 251b steigen. Sowohl die erste Schaltvorrichtung 231a als auch die zweite Schaltvorrichtung 231b werden nicht eingeschaltet (sind in einem Aus-Zustand), wodurch die Spannungen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensator 251b über die des stabilen Betriebes hinaus steigen. In diesem Fall sind die Stehspannungen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensators 251b höher als die erhöhten Spannungen.
Wenn ein Resonanzstrom null erreicht, so wird das Entladen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensators 251b durch die erste Diode 241a, die zweite Diode 241b und die erste Schaltvorrichtung 231a und die zweite Schaltvorrichtung 231b, die aus sind, verhindert. Während die Spannungen der ersten Schaltvorrichtung 231a und der zweiten Schaltvorrichtung 231b gleich der Spannung des ersten Kondensators 251a oder des zweiten Kondensators 251b während der Zeit sind, in der die Kondensatorschaltung 205 geladen ist, werden die Spannungen der ersten Schaltvorrichtung 231a und der zweiten Schaltvorrichtung 231b gleich der Hälfte der Spannung der Gleichstromausgabeschaltung 1, wenn der Resonanzstrom null erreicht. Obgleich die erste Diode 241a und die zweite Diode 241b keine Spannung während der Zeit haben, in der der erste Kondensator 251a und der zweite Kondensator 251b geladen sind (der Potenzialunterschied ist im Wesentlichen null), wird eine Spannung, die durch Subtrahieren der Spannungen der ersten Schaltvorrichtung 231a und der zweiten Schaltvorrichtung 231b (die Hälfte der Spannung der Gleichstromausgabeschaltung 1) von den Spannungen des ersten Kondensators 251a und des zweiten Kondensators 251b erhalten wird, an die erste Diode 241a und die zweite Diode 241b angelegt.
In der Boost-Chopper-Schaltung 200, die den oben beschriebenen Betrieb ausführt, kann eine (zum Beispiel die erste Schaltvorrichtung 231a) der ersten Schaltvorrichtung 231a und der zweiten Schaltvorrichtung 231b ausfallen. In diesem Fall braucht die andere (die zweite Schaltvorrichtung 231b) der ersten Schaltvorrichtung 231a und der zweiten Schaltvorrichtung 231b, der ersten Diode 241a und der zweiten Diode 241b nicht auszufallen. In diesem Fall werden in der Boost-Chopper-Schaltung 200 das erste Halbleiterpackage 207b und die zweiten Halbleiterpackages 208a und 208b nicht ausgetauscht, sondern nur das erste Halbleiterpackage 207a, das die ausgefallene erste Schaltvorrichtung 231a aufnimmt, wird ausgetauscht.
Des Weiteren kann in der Boost-Chopper-Schaltung 200, die den oben beschriebenen Betrieb ausführt, eine (zum Beispiel die erste Diode 241a) der ersten Diode 241a und der zweiten Diode 241b ausfallen, wenn ein Reverse-Recovery-Stromstoß stattfindet. In diesem Fall wird nur das zweite Halbleiterpackage 208a, das die ausgefallene erste Diode 241a aufnimmt, ausgetauscht.
Effekte der zweiten AusführungsformGemäß der zweiten Ausführungsform können die folgenden Effekte realisiert werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform, wie oben beschrieben, enthält die Schaltvorrichtungsschaltung 203 die erste Schaltvorrichtung 231a und die zweite Schaltvorrichtung 231b, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Die Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 204 enthält die erste Diode 241a, die mit der ersten Schaltvorrichtung 231a in Reihe geschaltet ist, und die zweite Diode 241b, die mit der zweiten Schaltvorrichtung 231b in Reihe geschaltet ist. Die Kondensatorschaltung 205 enthält den ersten Kondensator 251a und den zweiten Kondensator 251b, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Die Boost-Chopper-Schaltung 200 enthält das erste Halbleiterpackage 207a, das die erste Schaltvorrichtung 231a aufnimmt, und das erste Halbleiterpackage 207b, das separat von dem ersten Halbleiterpackage 207a ausgebildet ist und die zweite Schaltvorrichtung 231b aufnimmt. Des Weiteren enthält die Boost-Chopper-Schaltung 200 das zweite Halbleiterpackage 208a, das die erste Diode 241a aufnimmt, und das zweite Halbleiterpackage 208b, das separat von dem zweiten Halbleiterpackage 208a angeordnet ist und die zweite Diode 241b aufnimmt. Somit kann die Boost-Chopper-Schaltung 200 als die dreistufige Boost-Chopper-Schaltung konfiguriert sein, und wenn eine der ersten Schaltvorrichtung 231a, der zweiten Schaltvorrichtung 231b, der ersten Diode 241a und der zweite Diode 241b ausfällt, so kann der Austausch der übrigen Vorrichtungen, die keinen Austausch erfordern, vermieden werden.
Die übrigen Effekte der Boost-Chopper-Schaltung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform sind ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
Dritte AusführungsformDie Struktur einer Boost-Chopper-Schaltung 300 gemäß einer dritten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben. In der dritten Ausführungsform ist die Boost-Chopper-Schaltung 300 als eine dreistufige Boost-Chopper-Schaltung ähnlich der zweiten Ausführungsform konfiguriert. Andererseits sind in der dritten Ausführungsform sowohl eine erste Diode 341a als auch eine zweite Diode 341b in einem zweiten Halbleiterpackage 308 aufgenommen – im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform, in der die erste Diode 241a und die zweite Diode 241b in den separaten Halbleiterpackages aufgenommen sind. Abschnitte der Boost-Chopper-Schaltung 300 ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltungen 100 und 200 gemäß den oben angesprochenen ersten und zweiten Ausführungsformen werden mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Struktur der Aufwärts-Zerhackerschaltung gemäß der dritten AusführungsformWie in den 5 und 6 gezeigt, enthält die Boost-Chopper-Schaltung 300 gemäß der dritten Ausführungsform erste Halbleiterpackages 207a und 207b und das zweite Halbleiterpackage 308. Das zweite Halbleiterpackage 308 nimmt sowohl die erste Diode 341a als auch die zweite Diode 341b (Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 304) auf. Das zweite Halbleiterpackage 308 ist austauschbar auf einem Boost-Chopper-Schaltungskörper 300a montiert.
Gemäß der dritten Ausführungsform sind in den ersten Halbleiterpackages 207a und 207b und dem zweiten Halbleiterpackage 308 Distanzen D11 (siehe 2) zwischen mehreren Montageabschnitten 71 und eine Distanz D31 zwischen mehreren Montageabschnitten 381 in einer Richtung parallel zu einer X-Achse voneinander verschieden. Des Weiteren sind in den ersten Halbleiterpackages 207a und 207b und dem zweiten Halbleiterpackage 308 Distanzen D12 (siehe 2) zwischen den mehreren Montageabschnitten 71 und eine Distanz D32 zwischen den mehreren Montageabschnitten 381 in einer Richtung parallel zu einer Y-Achse voneinander verschieden.
Die Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Diode 341a und der zweiten Diode 341b (passive Vorrichtungen) ist eventuell geringer als die Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Schaltvorrichtung 231a und der zweiten Schaltvorrichtung 231b, die mit der Steuerschaltung 206 verbunden sind und als aktive Vorrichtungen fungieren. Oder anders ausgedrückt: Die Häufigkeit des Austauschs der ersten Diode 341a und der zweiten Diode 341b ist eventuell geringer als die Häufigkeit des Austauschs der ersten Schaltvorrichtung 231a und der zweiten Schaltvorrichtung 231b.
Gemäß der dritten Ausführungsform sind sowohl die erste Diode 341a als auch die zweite Diode 341b – auf der Basis der oben beschriebenen Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Diode 341a und der zweiten Diode 341b – in dem zweiten Halbleiterpackage 308 aufgenommen.
Wie in 6 gezeigt, sind auch gemäß der dritten Ausführungsform die ersten Halbleiterpackages 207a und 207b und das zweite Halbleiterpackage 308 separat voneinander und haben voneinander verschiedene Formen. Das zweite Halbleiterpackage 308 enthält die Montageabschnitte 381 und Anschlüsse 382a bis 382d. Das zweite Halbleiterpackage 308 ist auf dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 300a durch die Montageabschnitte 381 montiert. Die Anschlüsse 382a und 382b sind mit der ersten Diode 341a verbunden (siehe 5), und die Anschlüsse 382c und 382d sind mit der zweiten Diode 341b verbunden (siehe 5). Die Boost-Chopper-Schaltung 300 enthält Drähte 309a bis 309e, und eine Schaltungskonfiguration, wie in 5 gezeigt, wird durch Verbindungen der Drähte 309a bis 309e gebildet.
Die übrigen Strukturen der Boost-Chopper-Schaltung 300 gemäß der dritten Ausführungsform sind ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform. Der Betrieb der Boost-Chopper-Schaltung 300 gemäß der dritten Ausführungsform ähnelt dem Betrieb des Boost-Chopper-Schaltungskörpers 200a gemäß der zweiten Ausführungsform.
Effekte der dritten AusführungsformGemäß der dritten Ausführungsform können die folgenden Effekte realisiert werden.
Gemäß der dritten Ausführungsform, wie oben beschrieben, sind sowohl die erste Diode 341a als auch die zweite Diode 341b in dem zweiten Halbleiterpackage 308 aufgenommen. Die Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Diode 341a und der zweiten Diode 341b ist eventuell geringer als die Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Schaltvorrichtung 231a und der zweiten Schaltvorrichtung 231b, die mit der Steuerschaltung 206 verbunden sind und als aktive Vorrichtungen konfiguriert sind. Angesichts dessen kann gemäß der dritten Ausführungsform, selbst wenn sowohl die erste Diode 341a als auch die zweite Diode 341b in dem zweiten Halbleiterpackage 308 aufgenommen sind, die Häufigkeit des Austauschs des zweiten Halbleiterpackage 308 aufgrund der geringeren Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls reduziert werden. Des Weiteren wird im Vergleich zu dem Fall, wo die erste Diode 341a und die zweite Diode 341b in separaten Packages aufgenommen sind, die Anzahl der Packages nicht erhöht, wodurch wiederum eine Zunahme der Größe (Verkomplizierung) der Boost-Chopper-Schaltung 300 signifikant reduziert oder vermieden werden kann.
Gemäß der dritten Ausführungsform, wie oben beschrieben, sind sowohl die erste Diode 341a als auch die zweite Diode 341b in dem zweiten Halbleiterpackage 308 auf der Basis mindestens eines (der Möglichkeit eines Ausfalls) der Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Diode 341a und der zweiten Diode 341b und eines Ausfallmodus aufgenommen. Somit kann eine Erhöhung der Anzahl der Packages vermieden werden, während ein Austausch der Schaltvorrichtungen, die keinen Austausch erfordern, auf der Basis mindestens eines der Möglichkeit eines Ausfalls und des Ausfallmodus sinnvoll vermieden wird.
Die übrigen Effekte der Boost-Chopper-Schaltung 300 gemäß der dritten Ausführungsform sind ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
Vierte AusführungsformDie Struktur einer Boost-Chopper-Schaltung 400 gemäß einer vierten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben. In der vierten Ausführungsform ist die Boost-Chopper-Schaltung 400 als eine dreistufige Boost-Chopper-Schaltung ähnlich der zweiten Ausführungsform konfiguriert. Andererseits sind in der vierten Ausführungsform sowohl eine erste Schaltvorrichtung 431a als auch eine zweite Schaltvorrichtung 431b in einem ersten Halbleiterpackage 407 aufgenommen – im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform, in der die erste Schaltvorrichtung 231a und die zweite Schaltvorrichtung 231b in den separaten Halbleiterpackages aufgenommen sind. Abschnitte der Boost-Chopper-Schaltung 400 ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltungen 100 bis 300 gemäß den oben angesprochenen ersten bis dritten Ausführungsformen werden mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Struktur der Boost-Chopper-Schaltung gemäß der vierten AusführungsformDie Boost-Chopper-Schaltung 400 gemäß der vierten Ausführungsform enthält das erste Halbleiterpackage 407 und zweite Halbleiterpackages 208a und 208b, wie in den 7 und 8 gezeigt. Sowohl die erste Schaltvorrichtung 431a als auch die zweite Schaltvorrichtung 431b (Schaltvorrichtungsschaltung 403) sind in dem ersten Halbleiterpackage 407 aufgenommen. Das erste Halbleiterpackage 407 ist austauschbar auf einem Boost-Chopper-Schaltungskörper 400a montiert.
Gemäß der vierten Ausführungsform sind in dem ersten Halbleiterpackage 407 und den zweiten Halbleiterpackages 208a und 208b Distanzen D41 zwischen mehreren Montageabschnitten 471 und Distanzen D21 (siehe 2) zwischen mehreren Montageabschnitten 81 in einer Richtung parallel zu einer X-Achse voneinander verschieden. Des Weiteren sind in dem ersten Halbleiterpackage 407 und den zweiten Halbleiterpackages 208a und 208b Distanzen D42 zwischen den mehreren Montageabschnitten 471 und Distanzen D22 (siehe 2) zwischen den mehreren Montageabschnitten 81 in einer Richtung parallel zu einer Y-Achse voneinander verschieden.
Wenn eine (zum Beispiel die erste Schaltvorrichtung 431a) der ersten Schaltvorrichtung 431a und der zweiten Schaltvorrichtung 431b einen Kurzschlussfehler in der Boost-Chopper-Schaltung 400 hat, so werden die andere (die zweite Schaltvorrichtung 431b) der ersten Schaltvorrichtung 431a und der zweiten Schaltvorrichtung 431b und Schalter eines Wechselrichters einer Ladevorrichtung 101c ausgeschaltet, so dass ein Reihenresonanzkreis aus einer Gleichstromausgabeschaltung 1, einer Drosselvorrichtung 2 und einem zweiten Kondensator 251b gebildet wird. In diesem Fall wird die Spannung des zweiten Kondensators 251b weit über jene in einem normalen Betriebsbereich sowie jene in einem Fall, wo die Vorrichtung (der Betrieb der Boost-Chopper-Schaltung 400) normalerweise stoppt, hinaus angehoben.
In diesem Fall wird, wenn die Spannung des zweiten Kondensators 251b steigt, eine Spannung, die gleich dieser Spannung ist, an die zweite Schaltvorrichtung 431b angelegt. Somit kann die Spannung der zweiten Schaltvorrichtung 431b steigen, bis sie die Stehspannung der zweiten Schaltvorrichtung 431b in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung und/oder einer Ausgangsspannung während des Betriebes erreicht. In diesem Fall unterliegt die zweite Schaltvorrichtung 431b einem Spannungsdurchschlag und/oder einem Stehspannungsdurchschlag. Oder anders ausgedrückt: Wenn eine der ersten Schaltvorrichtung 431a und der zweiten Schaltvorrichtung 431b ausfällt, so fällt die andere der ersten Schaltvorrichtung 431a und der zweiten Schaltvorrichtung 431b auch aus.
Gemäß der vierten Ausführungsform sind sowohl die erste Schaltvorrichtung 431a als auch die zweite Schaltvorrichtung 431b auf der Basis des oben beschriebenen Ausfallmodus, in dem eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass sowohl die erste Schaltvorrichtung 431a als auch die zweite Schaltvorrichtung 431b gleichzeitig ausfallen, in dem ersten Halbleiterpackage 407 aufgenommen.
Wie in 8 gezeigt, enthält das erste Halbleiterpackage 407 die Montageabschnitte 471 und Anschlüsse 472a bis 472c. Das erste Halbleiterpackage 407 ist austauschbar auf dem Boost-Chopper-Schaltungskörper 400a durch die Montageabschnitte 471 montiert. Die Boost-Chopper-Schaltung 400 enthält Drähte 409a bis 409e, und eine Schaltungskonfiguration, wie in 7 gezeigt, wird durch Verbindungen der Drähte 409a bis 409e gebildet.
Die übrigen Strukturen der Boost-Chopper-Schaltung 400 gemäß der vierten Ausführungsform sind ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform. Der übrige Betrieb der Boost-Chopper-Schaltung 400 gemäß der vierten Ausführungsform ähnelt dem der Boost-Chopper-Schaltung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Effekte der vierten AusführungsformGemäß der vierten Ausführungsform können die folgenden Effekte realisiert werden.
Gemäß der vierten Ausführungsform, wie oben beschrieben, sind sowohl die erste Schaltvorrichtung 431a als auch die zweite Schaltvorrichtung 431b in dem ersten Halbleiterpackage 407 aufgenommen. Somit wird im Vergleich zu dem Fall, wo die erste Schaltvorrichtung 431a und die zweite Schaltvorrichtung 431b in separaten Packages aufgenommen sind, die Anzahl der Packages nicht erhöht, wodurch wiederum eine Zunahme der Größe (Verkomplizierung) der Boost-Chopper-Schaltung 400 signifikant reduziert oder vermieden werden kann. Obgleich sowohl die erste Schaltvorrichtung 431a als auch die zweite Schaltvorrichtung 431b in dem ersten Halbleiterpackage 407 aufgenommen sind, kann ein Austausch der Schaltvorrichtung, die keinen Austausch erfordert, aufgrund des Ausfallmodus vermieden werden, in dem eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die erste Schaltvorrichtung 431a und die zweite Schaltvorrichtung 431b gleichzeitig ausfallen.
Die übrigen Effekte der Boost-Chopper-Schaltung 400 gemäß der vierten Ausführungsform sind ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
Fünfte AusführungsformDie Struktur einer Boost-Chopper-Schaltung 500 gemäß einer fünften Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 9 und 10 beschrieben. In der fünften Ausführungsform ist die Boost-Chopper-Schaltung 500 als eine dreistufige Boost-Chopper-Schaltung konfiguriert. Sowohl eine erste Schaltvorrichtung 531a als auch eine zweite Schaltvorrichtung 531b sind in einem erstem Halbleiterpackage 407 aufgenommen, und sowohl eine erste Diode 541a als auch eine zweite Diode 541b sind in einem zweiten Halbleiterpackage 308 aufgenommen. Abschnitte der Boost-Chopper-Schaltung 500 ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltungen 100 bis 400 gemäß den oben angesprochenen ersten bis vierten Ausführungsformen werden mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Struktur der Boost-Chopper-Schaltung gemäß der fünften AusführungsformWie in den 9 und 10 gezeigt, enthält die Boost-Chopper-Schaltung 500 gemäß der fünften Ausführungsform das erste Halbleiterpackage 407 und das zweite Halbleiterpackage 308. Sowohl die erste Schaltvorrichtung 531a als auch die zweite Schaltvorrichtung 531b (Schaltvorrichtungsschaltung 503) sind in dem ersten Halbleiterpackage 407 aufgenommen. Sowohl die erste Diode 541a als auch die zweite Diode 541b (Rückflussverhinderungsdiodenschaltung 504) sind in dem zweiten Halbleiterpackage 308 aufgenommen.
Das erste Halbleiterpackage 407 und das zweite Halbleiterpackage 308 haben voneinander verschiedene Formen und sind austauschbar auf einem Boost-Chopper-Schaltungskörper 500a montiert. Gemäß der fünften Ausführungsform sind die Stehspannungen der ersten Diode 541a und der zweiten Diode 541b höher als die Stehspannungen der ersten Schaltvorrichtung 531a und der zweiten Schaltvorrichtung 531b. Gemäß der fünften Ausführungsform sind die Kurzschlusswiderstände der ersten Diode 541a und der zweiten Diode 541b größer als die Kurzschlusswiderstände der ersten Schaltvorrichtung 531a und der zweiten Schaltvorrichtung 531b.
Wie in 10 gezeigt, enthält die Boost-Chopper-Schaltung 500 Drähte 509a bis 509e, und eine Schaltungskonfiguration (dreistufige Boost-Chopper-Schaltung), wie in 9 gezeigt, wird durch Verbindungen der Drähte 509a bis 509e gebildet.
Die übrigen Strukturen und der übrige Betrieb der Boost-Chopper-Schaltung 500 gemäß der fünften Ausführungsform sind ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Effekte der fünften AusführungsformGemäß der fünften Ausführungsform können die folgenden Effekte realisiert werden.
Gemäß der fünften Ausführungsform, wie oben beschrieben, sind sowohl die erste Schaltvorrichtung 531a als auch die zweite Schaltvorrichtung 531b in dem ersten Halbleiterpackage 407 aufgenommen, und sowohl die erste Diode 541a als auch die zweite Diode 541b sind in dem zweiten Halbleiterpackage 308 aufgenommen. Des Weiteren sind die Stehspannungen der ersten Diode 541a und der zweite Dioden 541b höher als die Stehspannungen der ersten Schaltvorrichtung 531a und der zweiten Schaltvorrichtung 531b. Wenn zum Beispiel die zweite Schaltvorrichtung 531b einem Stehspannungsdurchschlag unterliegt und kurzgeschlossen wird, so wird eine Spannung an die zweite Diode 541b angelegt. Wenn diese Spannung niedriger ist als die Stehspannung der zweiten Diode 541b, so fällt die zweite Diode 541b nicht aus; aber wenn diese Spannung höher als die Stehspannung der zweiten Diode 541b ist (wenn ein Stromwert größer als ein Kurzschlusswiderstand ist), so unterliegt die zweite Diode 541b einem Spannungsdurchschlag und/oder einem Stehspannungsdurchschlag. Wenn die Stehspannung (und der Kurzschlusswiderstand) der zweiten Diode 541b nicht höher ist als die der zweiten Schaltvorrichtung 531b, so werden sind die erste Diode 541a und die zweite Diode 541b bevorzugt in separaten Halbleiterpackages untergebracht, wie in der Aufwärts-Zerhackerschaltung 400 gemäß der vierten Ausführungsform.
Andererseits sind gemäß der fünften Ausführungsform, wie oben beschrieben, die Stehspannungen und die Kurzschlusswiderstände der ersten Diode 541a und der zweiten Diode 541b größer als die Stehspannungen und Kurzschlusswiderstände der ersten Schaltvorrichtung 531a und der zweiten Schaltvorrichtung 531b. Wenn also die erste Schaltvorrichtung 531a oder die zweite Schaltvorrichtung 531b einem Stehspannungsdurchschlag unterzogen und kurzgeschlossen wird, so wird die Möglichkeit, dass die erste Diode 541a oder die zweite Diode 541b gleichzeitig ausfällt, verringert. Darum kann die Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Diode 541a oder der zweiten Diode 541b im Vergleich zu der Möglichkeit eines Ausfalls der ersten Schaltvorrichtung 531a und der zweiten Schaltvorrichtung 531b gering gehalten werden. Das heißt, selbst wenn sowohl die erste Diode 541a als auch die zweite Diode 541b in dem zweiten Halbleiterpackage 308 aufgenommen sind, ähnlich der Aufwärts-Zerhackerschaltung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform, kann ein Austausch der Dioden, die keinen Austausch erfordern, vermieden werden.
Die übrigen Effekte der Boost-Chopper-Schaltung 500 gemäß der fünften Ausführungsform sind ähnlich denen der Boost-Chopper-Schaltung 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
ModifizierungDie hier offenbarten Ausführungsformen sind in allen Punkten als veranschaulichend und nicht einschränkend anzusehen. Der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht durch die obige Beschreibung der Ausführungsformen, sondern durch den Schutzumfang der Patentansprüche, und alle Modifizierungen innerhalb der Bedeutung und des Anwendungsbereiches, die dem Schutzumfang der Patentansprüche entsprechen, sind ebenfalls enthalten.
Zum Beispiel ist die Boost-Chopper-Schaltung in jeder der oben angesprochenen ersten bis fünften Ausführungsformen zwar als die zweistufige Boost-Chopper-Schaltung oder die dreistufige Boost-Chopper-Schaltung konfiguriert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann die Boost-Chopper-Schaltung alternativ als eine vier- oder höherstufige Boost-Chopper-Schaltung konfiguriert sein.
Obgleich das eine oder die mehreren ersten Halbleiterpackages und das eine oder die mehreren zweiten Halbleiterpackages in jeder der oben angesprochenen ersten bis fünften Ausführungsformen voneinander verschiedene Formen haben, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Im Fall eines Herstellungsverfahrens, bei dem es unwahrscheinlich ist, dass das erste Halbleiterpackage und das zweite Halbleiterpackage falsch auf dem Boost-Chopper-Schaltungskörper montiert werden, können zum Beispiel das eine oder die mehreren ersten Halbleiterpackages und das eine oder die mehreren zweiten Halbleiterpackages alternativ die gleichen Formen (äußeren Formen) haben.
Obgleich das eine oder die mehreren ersten Halbleiterpackages und das eine oder die mehreren zweiten Halbleiterpackages – als ein Beispiel, in dem das eine oder die mehreren ersten Halbleiterpackages und das eine oder die mehreren zweiten Halbleiterpackages in jeder der oben angesprochenen ersten bis fünften Ausführungsformen voneinander verschiedene Formen haben – in einer Grundrissansicht voneinander verschiedene Breiten haben, wie in 2 gezeigt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel ist ein Unterschied der Formen zwischen dem einen oder den mehreren ersten Halbleiterpackages und dem einen oder den mehreren zweiten Halbleiterpackages nicht auf eine Differenz in der Breite (Größe) beschränkt, sondern kann alternativ ein Unterschied bei jedem beliebigen Aspekt sein, insoweit er visuell zu erkennen ist.
Obgleich die eine oder die mehreren Dioden und die eine oder die mehreren Schaltvorrichtungen jeweils den Halbleiter mit breitem Bandabstand in jeder der oben angesprochenen ersten bis fünften Ausführungsformen enthalten, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Insbesondere können die eine oder die mehreren Dioden und die eine oder die mehreren Schaltvorrichtungen alternativ jeweils einen anderen Halbleiter (zum Beispiel einen Siliziumhalbleiter) anstatt den Halbleiter mit breitem Bandabstand enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGDiese 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 PatentliteraturJP 9-135589 [0002, 0003, 0004]
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