JP2001037221A

JP2001037221A - 電源装置

Info

Publication number: JP2001037221A
Application number: JP11209334A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Matsuda; 善秋松田; Taisuke Endo; 泰輔遠藤
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-09
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: JP4365942B2

Abstract

(57)【要約】【課題】損失の小さいスイッチング電源を提供する。【解決手段】２個の副スイッチ素子１０１ａ、１０１ｂ
を直列接続した回路がブリッジ回路１１０に並列接続さ
れており、直列接続回路の接続点Ｃと、ブリッジ回路１
１０の出力端子Ｂの間は、共振コイル１０８と副一次巻
線１０６とを介して接続されている。ブリッジ回路１１
０を構成する各主スイッチ素子１１１ａ、１１２ａ、１
１１ｂ、１１２ｂには、共振コンデンサ１１３ａ、１１
４ａ、１１３ｂ、１１４ｂがそれぞれ並列接続されてお
り、共振コイル１０８と共振動作するようになってい
る。副一次巻線１０６と磁気結合したＡ相又はＢ相の副
二次巻線１０７ａ、１０７ｂの両端の電圧は電源電圧で
クランプされており、副一次巻線１０６には巻数比に応
じた大きさの定電圧が発生し、共振コイル１０８に印加
される電圧が小さくなり、電流変化が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
の技術分野にかかり、特に、共振技術を用いたスイッチ
ング電源に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスイッチング電源に比べ、高効率
の電源装置が得られることから、近年では同期整流方式
の電源装置が注目されている。

【０００３】図１１の符号５０１は、そのような従来技
術の電源装置を示しており、一次側ブリッジ回路５１０
と、二次側整流平滑回路５２０と、主トランス５３０
と、制御回路５４０とを有している。

【０００４】一次側ブリッジ回路５１０は、４個のブリ
ッジトランジスタ５１１ａ、５１１ｂ、５１２ａ、５１
２ｂ(ここでは、全てｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。)
を有している。

【０００５】このブリッジ回路５１０の動作をＡ相とＢ
相に分けた場合、Ａ相動作のときに導通するブリッジト
ランジスタを、符号５１１ａ、５１２ａで示し、Ｂ相動
作のときに導通するブリッジトランジスタを符号５１１
ｂ、５１２ｂで示す。

【０００６】主トランス５３０内には、一次巻線５３１
と、該一次巻線５３１と磁気結合した二次巻線５３２
(５３２ａ、５３２ｂ)が設けられている。

【０００７】一次巻線５３１の両端は、一次側ブリッジ
回路５１０の出力部分に接続されており、該一次側巻線
５３１と、４個のブリッジトランジスタ５１１ａ、５１
１ｂ、５１２ａ、５１２ｂとがＨブリッジ接続されてい
る。

【０００８】符号５１９は、商用電圧を整流平滑した電
圧を模式的に示した直流電圧源であり、その高電圧側は
電源電圧ライン５１７に接続され、低電圧側はグラウン
ドライン５１８に接続されている。

【０００９】ブリッジ回路５１０は、電源電圧ライン５
１７とグラウンドライン５１８に接続されており、Ｂ相
のブリッジトランジスタ５１１ｂ、５１２ｂが遮断して
いる状態で、Ａ相のブリッジトランジスタ５１１ａ、５
１２ａが導通すると、直流電圧源５１９から一次巻線５
３１に、Ａ相の電流ｉ_Aが供給される。

【００１０】他方、Ａ相のブリッジトランジスタ５１１
ａ、５１２ａが遮断している状態で、Ｂ相のブリッジト
ランジスタ５１１ｂ、５１２ｂが導通すると、一次巻線
５３１にはＢ相の電流ｉ_Bが供給される。Ａ相の電流ｉ_A
とＢ相の電流ｉ_Bとは互いに逆向きである。

【００１１】二次巻線５３２はセンタータップ構成にさ
れており、Ａ相の二次巻線５３２ａとＢ相の二次巻線５
３２ｂとに分割されている。

【００１２】二次側整流平滑回路５２０は、チョークコ
イル５２５と、出力コンデンサ５２６と、２個の整流用
トランジスタ５２３ａ、５２３ｂを有している。

【００１３】Ａ相及びＢ相の二次巻線５３２ａ、５３２
ｂの共通端子(センタータップ部分)は、グラウンド端子
５２８に接続されており、他の端子は、それぞれ整流用
トランジスタ５４２ａ、５２３ｂのソース端子に接続さ
れている。

【００１４】各整流用トランジスタ５２３ａ、５２３ｂ
のドレイン端子は、チョークコイル５２５の一端に共通
に接続されている。

【００１５】符号５２７はチョークコイル５２５の他端
を示しており、出力端子にされており、該出力端子５２
７とグラウンド端子５２８の間に出力コンデンサ５２６
が接続されている。また、符号５２９は負荷を示してお
り、出力端子５２７とグラウンド端子の間に接続されて
いる。

【００１６】出力端子５２７の電圧は、フォトカプラ５
４９で絶縁された状態で、制御回路５４０に入力されて
いる。

【００１７】制御回路５４０は、基準電圧源５４１と、
誤差増幅器５４２と、発振器５４３と、比較器５４４
と、駆動回路５４５とを有しており、誤差増幅器５４２
が、フォトカプラ５４９から入力された電圧と基準電圧
源５４１の出力電圧との差分を増幅し、比較器５４４に
出力するように構成されている。

【００１８】比較器５４４は、誤差増幅器５４２から入
力された電圧と、発振器５４３の出力波形とを比較し、
比較結果を駆動回路５４５に出力するように構成されて
いる。

【００１９】駆動回路５４５は、比較器５４４の比較結
果に基づいて、誤差増幅器１４２が検出するフォトカプ
ラ５４９の出力電圧と、基準電圧源５４１の出力電圧の
差分が小さくなる方向に、ブリッジトランジスタ５１１
ａ、５１２ａ、５１１ｂ、５１２ｂの導通時間を制御す
るように構成されている。

【００２０】従って、負荷変動等によって出力端子５２
７の出力電圧が変動しても、制御回路５４０の動作によ
って、その変動分を吸収するようにブリッジ回路５１０
が制御され、出力端子５２７の出力電圧は一定電圧を維
持するようになっている。

【００２１】この電源装置５０１の動作を説明する。図
１２は電源装置５０１が運転中であって、Ａ相及びＢ相
のブリッジトランジスタ５１１ａ、５１２ａ、５１１
ｂ、５１２ｂが遮断状態にあり、チョークコイル５２５
に蓄積されたエネルギーにより、二次側に電流が流れて
いる状態を示している。

【００２２】整流用トランジスタ５２３ａ、５２３ｂの
内部には、それぞれ寄生ダイオード５２４ａ、５２４ｂ
が形成されており、チョークコイル５２５に生じた起電
力によって寄生ダイオード５２４ａ、５２４ｂが順バイ
アスされ、それぞれ電流Ｉ₅₅ ₁、Ｉ₅₅₂が流れている。

【００２３】図１６は、電源装置５０１の動作を示すタ
イミングチャートであり、その状態は、タイミングチャ
ート中の時刻ｔ₁以前の波形で表される。

【００２４】その状態からＡ相のブリッジトランジスタ
５１１ａ、５１２ａのゲート端子に正電圧が印加され、
導通すると、一次巻線５３１の両端は、電源電圧ライン
５１７とグラウンドライン５１８に接続される。その結
果、図１３の符号Ｉ₅₅₃で示す電流が流れる。

【００２５】Ａ相の二次巻線５３２ａは、Ａ相のブリッ
ジトランジスタ５１１ａ、５１２ａが導通したときに
は、Ａ相の整流用トランジスタ５２３ａのソース端子に
正電圧を印加する極性で接続されており、そのとき、Ｂ
相の二次巻線５２３ｂには、Ｂ相の整流用トランジスタ
５２３ａのソース端子に負電圧を印加する極性の電圧が
誘起される。

【００２６】駆動回路５４５は、Ａ相の整流用トランジ
スタ５２３ａのゲート端子に、Ａ相のブリッジトランジ
スタ５１１ａ、５１２ａのゲート端子と一緒に正電圧を
印加する。

【００２７】ｎチャネルＭＯＳＦＥＴにおいて、ソース
端子の電圧がドレイン端子の電圧よりも高い状態で、ゲ
ート端子にスレッショルド電圧以上の電圧が印加される
と、通常の動作とは逆向きに、ソース端子からドレイン
端子に向けて電流が流れる。

【００２８】この動作は、ＭＯＳＦＥＴの第３象限動作
と呼ばれている(ｐチャネルＭＯＳＦＥＴでは、ソース
端子にドレイン端子よりも低い電圧が印加され、且つ、
ゲート端子にもドレイン端子よりも低い電圧が印加され
る状態が第３象限動作と呼ばれる。)。

【００２９】図１７の実線は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ
の特性を示すグラフであり、横軸がソース端子を基準と
したドレイン端子の電圧Ｖ_DSを示しており、縦軸がドレ
イン端子からソース端子に向けて流れる方向を正方向に
とった場合のドレイン電流Ｉ _Dを示している。

【００３０】このグラフの第１象限の範囲が通常のＭＯ
ＳＦＥＴの動作であり、第３象限の範囲にある実線の特
性が第３象限動作である。ドレイン電圧Ｖ_DSが小さいう
ちは抵抗特性を示しているが、ドレイン電圧Ｖ_DSが大き
くなり、寄生ダイオード５２４ａが導通以上の電圧にな
ると、ダイオード特性になる。

【００３１】同図のグラフの第３象限の範囲にある破線
のグラフは、ＭＯＳＦＥＴが導通状態にない場合の寄生
ダイオードの特性であり、第３象限動作を行っている場
合は、寄生ダイオードに電流が流れる場合に比べ、電力
損失が小さくなることが分かる。

【００３２】Ａ相の整流用トランジスタ５２３ａは、内
部の寄生ダイオード５２４ａが導通しており、ソース端
子の電圧がドレイン端子の電圧よりも高くなっている。

【００３３】その状態でゲート端子に正電圧が印加され
るから、Ａ相の整流用トランジスタ５２３ａは第三象限
動作をし、ソース端子からドレイン端子に向けて図１３
中の電流Ｉ₅₅₄が流れる。従って、このときのＡ相の整
流用トランジスタ５２３ａに生じる損失は小さい。

【００３４】Ａ相の整流用トランジスタ５２３ａに流れ
る電流Ｉ₅₅₄は、チョークコイル５２５を通って負荷５
２９及び出力コンデンサ５２６に供給されるため、チョ
ークコイル５２５に磁気エネルギーが蓄積される。

【００３５】その状態から、時刻ｔ₂において、Ａ相の
ブリッジトランジスタ５１１ａ、５１２ａと整流用トラ
ンジスタ５２３ａとが遮断すると、図１４に示すよう
に、チョークコイル５２５に起電力が生じ、チョークコ
イル５２５に蓄積されたエネルギーによって、２個の寄
生ダイオード５２４ａ、５２４ｂに、それぞれ電流Ｉ₅₅
₅、Ｉ₅₅₆が流される。

【００３６】次に、時刻ｔ₃において、Ｂ相のブリッジ
トランジスタ５１１ｂ、５１２ｂが導通すると、一次巻
線５３１には、図１５に示すように、直流電圧源５１７
から電流Ｉ₅₅₇で示す電流が供給される。このとき、Ｂ
相の整流用トランジスタ５２３ｂのゲート端子には正電
圧が印加されるので、その整流用トランジスタ５２３ｂ
は第３象限動作をし、電流Ｉ₅₅₈をチョークコイル５２
５に流し、エネルギーを蓄積させる。

【００３７】時刻ｔ₄において、全部のブリッジトラン
ジスタ５１１ａ、５１２ａ、５１１ｂ、５１２ｂ、及び
整流用トランジスタ５２３ａ、５２３ｂが遮断すると、
最初に説明した状態に戻る。以後は、上記と同じ動作を
繰り返す。

【００３８】以上のように、二次側の整流回路にトラン
ジスタを用い、ゲート端子を制御し、第３象限動作をさ
せて電流を流す場合には、整流回路にダイオード素子を
用いる場合よりも損失が少なくて済む。

【００３９】しかしながら、トランジスタ５１１ａ、５
１２ａ、５１１ｂ、５１２ｂ、５２３ａ、５２３ｂが導
通するときに、電流が寄生ダイオード５２４ａ、５２４
ｂに流れている状態で逆電圧が印加されるため、リカバ
リーの影響が大である。その結果、図１６のタイミング
チャート中で符号５６１ａ、５６２ａ、５６１ｂ、５６
２ｂに示す波形のように、瞬間的に大電流が流れてしま
う。その電流が流れるときには、ソース・ドレイン間に
電圧が印加された状態なので、損失が生じてしまう。

【００４０】近年では電源装置の高効率化が増々強く求
められるようになっており、その損失を無視することが
できなくなってきた。

【００４１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、損失の小さいスイッチング電源を提供すること
にある。

【００４２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、４個の主スイッチ素子がブ
リッジ接続され、直流電圧源から電流を供給されるよう
に接続されたブリッジ回路と、主トランス内に配置さ
れ、前記ブリッジ回路にＨブリッジ接続された主一次巻
線と、前記主トランス内に配置され、前記一次巻線に磁
気結合されたＡ相とＢ相の主二次巻線と、前記Ａ相と前
記Ｂ相の主二次巻線に誘起された電圧を整流平滑し、負
荷に電力を供給する主整流平滑回路と、前記各主スイッ
チ素子に並列接続された共振コンデンサと、前記主スイ
ッチ素子に逆並列接続された整流素子と、互いに直列接
続され、該直列接続回路が前記ブリッジ回路に並列接続
されたＡ相の副スイッチ素子とＢ相の副スイッチ素子
と、前記Ａ相の副スイッチ素子と前記Ｂ相の副スイッチ
素子の接続点と前記主一次巻線の一端との間を接続する
共振コイルと、前記共振コイルと直列接続され、前記接
続点と前記主一次巻線の一端の間に挿入された副一次巻
線と、前記副一次巻線と磁気結合され、前記副一次巻線
に流れた電流によって電圧が誘起されるように構成され
た副二次巻線とを有する電源装置である。請求項２記載
の発明は、請求項１記載の電源装置であって、前記副二
次巻線は、誘起された電圧で前記直流電圧源に電流を回
生するように構成された電源装置である。請求項３記載
の発明は、請求項１記載の電源装置であって、前記副二
次巻線は、誘起された電圧で前記負荷に電力を電力を供
給するように構成された電源装置である。請求項４記載
の発明は、請求項１記載の電源装置であって、前記副二
次巻線には電力消費回路が接続され、誘起された電圧で
前記電力消費回路に電流を流し、電力を消費するように
構成された電源装置である。請求項５記載の発明は、請
求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電源装置であ
って、前記共振コンデンサは、前記主スイッチ素子の容
量成分が用いられた電源装置である。請求項６記載の発
明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の電源
装置であって、前記共振コイルには、前記副一次巻線の
漏れインダクタンス成分が用いられた電源装置である。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれ
か１項記載の電源装置であって、前記副二次巻線を構成
するＡ相の副二次巻線とＢ相の副二次巻線と、前記Ａ相
と前記Ｂ相の副二次巻線に誘起された電圧を整流するＡ
相とＢ相の副整流素子とを有し、前記Ａ相又は前記Ｂ相
の副整流素子が導通すると、前記Ａ相又は前記Ｂ相の副
二次巻線の両端には、ほぼ前記直流電圧源の出力電圧が
印加されるように構成された電源装置である。請求項８
記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記
載の電源装置であって、前記各主スイッチ素子にはＭＯ
ＳＦＥＴが用いられ、前記逆並列接続された整流素子に
は前記各ＭＯＳＦＥＴ内の寄生ダイオードが用いられた
電源装置である。請求項９記載の発明は、請求項１乃至
請求項７のいずれか１項記載の電源装置であって、前記
各主スイッチ素子にはＩＧＢＴが用いられ、前記各ＩＧ
ＢＴには、ダイオード素子が逆並列接続された電源装置
である。請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項
９のいずれか１項記載の電源装置であって、前記主整流
平滑回路は、前記Ａ相と前記Ｂ相の主二次巻線に誘起さ
れた電圧を整流するＡ相とＢ相の主整流素子と、前記Ａ
相と前記Ｂ相の主整流素子が出力する電圧を平滑し、負
荷に供給するチョークコイルとを有する電源装置であ
る。

【００４３】本発明は上記のように構成されており、４
個の主スイッチ素子を有するブリッジ回路と、主トラン
ス内の主一次巻線とがＨブリッジ接続されている。ブリ
ッジ回路は直流電圧源に接続されており、４個の主スイ
ッチ素子のうち、Ａ相の２個の主スイッチ素子が導通し
たときに直流電圧源から主一次巻線に供給されるＡ相の
電流と、Ｂ相の２個の主スイッチ素子が導通したときに
供給されるＢ相の電流とは、主一次巻線を互いに逆向き
に流れるようになっていなる。

【００４４】主トランス内には、主一次巻線と磁気結合
したＡ相及びＢ相の主二次巻線が設けられており、その
主二次巻線には整流平滑回路が接続されている。

【００４５】主一次巻線にＡ相の電流が供給されたとき
に主二次巻線に誘起された電圧と、Ｂ相の電流が供給さ
れたときに主二次巻線に誘起された電圧を整流平滑回路
で平滑し、負荷に供給するようになっている。

【００４６】この電源装置では、Ａ相とＢ相の副スイッ
チ素子が直列接続された回路がブリッジ回路に並列接続
されており、副スイッチ素子同士の接続点と、ブリッジ
回路の出力端子(主一次巻線の一端)との間は、共振コイ
ルを介して接続されている。

【００４７】各主スイッチ素子には共振コンデンサが並
列接続されており、その共振コンデンサと共振コイルと
は共振動作をできるようになっている。従って、主スイ
ッチ素子は、両端に電圧が印加されていない状態で遮断
又は導通することができる。

【００４８】また、共振コイルに副一次巻線を直列接続
し、主一次巻線と副スイッチ素子の接続点をと、共振コ
イルと副一次巻線を介して接続しておくと、共振コイル
に印加される電圧は、副一次巻線の両端に生じる電圧だ
け減少する。副一次巻線と磁気結合した副二次巻線を設
け、副二次巻線の両端の電圧をクランプするようにして
おくと、副一次巻線には、副二次巻線の電圧を巻数比倍
した電圧が現れるから、共振コイルに印加される電圧
は、その分だけ小さくなる。

【００４９】従って、共振コイルに流れる電流変化が緩
やかになり、主スイッチ素子が導通する際の損失が減少
する。

【００５０】また、共振コイルの起電力によって流れる
共振電流は副一次巻線を流れ、副一次巻線から副二次巻
線にエネルギーが伝達される。副二次巻線に伝達された
エネルギーを抵抗やツェナーダイオードで消費したり、
直流電圧源や負荷に供給すると、共振電流を減少させる
ことができる。抵抗などで消費するよりも、直流電圧源
や負荷に供給した方が効率は向上する。

【００５１】主スイッチ素子には、バイポーラトランジ
スタやＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴを用いることができる。
ＭＯＳＦＥＴを用いた場合には、内蔵の寄生ダイオード
を整流素子として利用することができる。主スイッチ素
子にバイポーラトランジスタやＩＧＢＴを用いた場合に
は、整流素子(ダイオード素子)を各主スイッチ素子に逆
並列接続するとよい。

【００５２】また、各主スイッチ素子には、外付けの共
振コイルを並列接続してもよいが、共振コイルを外付け
せずに、主スイッチ素子の内部容量成分を利用すること
ができる。動作周波数が高い場合には、共振コイルの容
量値は小さくて済むので、内部容量成分を利用すること
ができる。

【００５３】また、共振コイルは、副一次巻線の漏れイ
ンダクタンスを利用することもできる。

【００５４】

【発明の実施の形態】図１の符号１は、本発明の第一例
の電源装置を示している。この電源装置１は、一次側ブ
リッジ回路１１０と、二次側整流平滑回路１２０と、主
トランス１３０と、制御回路１４０と、高効率化回路１
００とを有している。

【００５５】先ず、一次側の回路構成を説明すると、符
号１１９は、商用電圧を整流平滑した電圧や、蓄電池か
ら供給される直流電圧を模式的に表した直流電圧源であ
る。この直流電圧源１１９の高電圧側に接続されたライ
ンを電圧ライン１１７で示し、低電圧側に接続されたラ
インをグラウンドライン１１８で示す。

【００５６】一次側ブリッジ回路１１０は、ｎチャネル
ＭＯＳＦＥＴで構成された４個の主スイッチ素子１１１
ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂを有している。

【００５７】４個の主スイッチ素子１１１ａ、１１２
ａ、１１１ｂ、１１２ｂはブリッジ接続されている(４
個の主スイッチ素子１１１ａ、１１２ａ、１１１ｂ、１
１２ｂのうち、２個の主スイッチ素子１１１ａ、１１２
ｂと、他の２個の主スイッチ素子１１１ｂ、１１２ａと
がそれぞれ直列接続され、その両端が電源電圧ライン１
１７とグラウンドライン１１８に接続されている。)。

【００５８】主トランス１３０内には、主一次巻線１３
１が設けられている。符号Ａ、Ｂは、主スイッチ素子１
１１ａ、１１２ａ、１１１ｂ、１１２ｂが互いに直列接
続された部分を示しており、その部分はブリッジ回路１
１０の出力端子なっている。主一次巻線１３１の両端
は、出力端子Ａ、Ｂにそれぞれ接続されており、ブリッ
ジ回路１１０(４個の主スイッチ素子１１１ａ、１１１
ｂ、１１２ａ、１１２ｂ)と、主一次巻線１３１とでＨ
ブリッジ回路が構成されている。

【００５９】なお、ここでは、主一次巻線１３１とブリ
ッジ回路１１０の一つの出力端子Ａとの間には、偏励磁
防止用のコンデンサ１５９が挿入されており、主一次巻
線１３１に流れる直流成分をカットするようになってい
る。このコンデンサ１５９の両端は短絡されていても、
後述する本発明の電源装置１の動作には影響がないの
で、コンデンサ１５９に関する電圧変化は説明を省略す
る。

【００６０】４個の主スイッチ素子１１１ａ、１１１
ｂ、１１２ａ、１１２ｂのうち、導通した場合に、直流
電圧源１１９から図中の符号ｉ_Aで示す電流が主一次巻
線１３１に供給される組をＡ相の主スイッチ素子１１１
ａ、１１２ａとし、符号ｉ_Bで示す電流が供給される組
をＢ相の主スイッチ素子１１１ｂ、１１２ｂとする。

【００６１】Ａ相の電流ｉ_AとＢ相の電流ｉ_Bは、どちら
も各主スイッチ素子１１１ａ、１１２ａ、１１１ｂ、１
１２ｂ内部をドレイン端子からソース端子に向けて流れ
る。

【００６２】ブリッジ回路１１０の２個の出力端子Ａ、
Ｂのうち、Ａ相の主スイッチ素子１１１ａ、１１２ａが
導通したときに、高電圧側になる方を第１の出力端子Ａ
とし、Ｂ相の主スイッチ素子１１１ｂ、１１２ｂが導通
したときに高電圧側になる方を第２の出力端子Ｂとす
る。

【００６３】また、各主スイッチ素子１１１ａ、１１１
ｂ、１１２ａ、１１２ｂには、それぞれ共振コンデンサ
１１３ａ、１１３ｂ、１１４ａ、１１４ｂが並列接続さ
れており、後述する高効率化回路１００内の共振コイル
１０８と共振動作するように構成されている。

【００６４】符号１１５ａ、１１６ａ、１１５ｂ、１１
６ｂは、主スイッチ素子１１１ａ、１１２ａ、１１１
ｂ、１１２ｂ内部の寄生ダイオードを示している。各寄
生ダイオード１１５ａ、１１６ａ、１１５ｂ、１１６ｂ
は整流素子であり、主スイッチ素子１１１ａ、１１２
ａ、１１１ｂ、１１２ｂに対して逆並列接続されてい
る。

【００６５】次に、二次側の回路構成を説明すると、二
次側整流平滑回路１２０は、チョークコイル１２５と、
出力コンデンサ１２６と、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構
成された主整流素子１２３ａ、１２３ｂとを有してい
る。

【００６６】主トランス１３０内には、主一次巻線１３
１と磁気結合した主二次巻線１３２が設けられている。
主二次巻線１３２は、センタータップ構成にされてお
り、Ａ相の主二次巻線１３２ａとＢ相の主二次巻線１３
２ｂとに分割されている。

【００６７】Ａ相の主二次巻線１３２ａとＢ相の主二次
巻線１３２ｂの共通端子(センタータップ部分)は、グラ
ウンド端子１２８に接続されており、他の端子は、Ａ相
の主整流素子１２３ａのソース端子とＢ相の主整流素子
１２３ｂのソース端子にそれぞれ接続されている。

【００６８】Ａ相の主整流素子１２３ａのドレイン端子
とＢ相の主整流素子１２３ｂのドレイン端子は、チョー
クコイル１２５の一端に共通に接続されている。符号１
２４ａ、１２４ｂは、主整流素子１２３ａ、１２３ｂ内
部の寄生ダイオードを示している。

【００６９】符号１２７は出力端子であり、チョークコ
イル１２５の他端はその出力端子に接続されている。出
力端子１２７とグラウンド端子１２８の間には出力コン
デンサ１２６が接続されており、主整流素子１２３ａ、
１２３ｂが整流した電圧は、チョークコイル１２５と出
力コンデンサ１２６とで平滑され、出力端子１２７から
負荷１２９に供給される。

【００７０】出力端子１２７の電圧は、フォトカプラ１
３５等で絶縁された状態で、制御回路１４０に入力され
ている。

【００７１】制御回路１４０は、基準電圧源１４１と、
誤差増幅器１４２と、発振器１４３と、比較器１４４
と、駆動回路１４５とを有しており、誤差増幅器１４２
が、フォトカプラ１４９から入力された電圧と基準電圧
源１４１の出力電圧との差分を増幅し、比較器１４４に
出力するように構成されている。

【００７２】比較器１４４は、誤差増幅器１４２から入
力された電圧と、発振器１４３の出力波形とを比較し、
比較結果を駆動回路１４５に出力するように構成されて
いる。

【００７３】駆動回路１４５は、比較器１４４の比較結
果に基づいて、誤差増幅器１４２が検出するフォトカプ
ラ１４９の出力電圧と、基準電圧源１４１の出力電圧の
差分が小さくなる方向に、主スイッチ素子１１１ａ、１
１２ａ、１１１ｂ、１１２ｂの導通時間を制御するよう
に構成されている。

【００７４】従って、従来技術で説明した電源装置５０
１と同様に、この電源装置１においても、出力端子１２
７の出力電圧が変動した場合、制御回路１４０の動作に
よってその変動分が吸収され、出力端子１２７の出力電
圧は一定に維持される。

【００７５】この電源装置１では、ブリッジ回路１１０
と主一次巻線１３１との接続点Ｐ(ブリッジ回路１１０
の出力端子)に、高効率化回路１００が接続されてい
る。

【００７６】高効率化回路１００は、副トランス１０５
と、共振コイル１０８と、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構
成されたＡ相及びＢ相の副スイッチ素子１０１ａ、１０
１ｂと、ダイオード素子で構成されたＡ相及びＢ相の副
整流素子１０２ａ、１０３ｂとを有している。

【００７７】Ａ相の副スイッチ素子１０１ａのドレイン
端子は電源電圧ライン１１７に接続され、Ｂ相の副スイ
ッチ素子１０１ｂのソース端子はグラウンドライン１１
８に接続されている。

【００７８】Ａ相の副スイッチ素子１０１ａのソース端
子とＢ相の副スイッチ素子１０１ｂのドレイン端子は接
続点Ｃで互いに接続されている。Ａ相及びＢ相の副スイ
ッチ素子１０１ａ、１０１ｂのゲート端子は駆動回路１
４５に接続され、後述するように、ブリッジ回路１１０
や二次側整流平滑回路１２０とともに、制御回路１４０
によって制御されている。

【００７９】副トランス１０５内には、副一次巻線１０
６が設けられており、副一次巻線１０６の一端は、ブリ
ッジ回路１１０の出力端子に接続されている。ここで
は、ドレイン端子が電源電圧ラインに接続されたＢ相の
主スイッチ素子１１５ｂと、ソース端子がグラウンドラ
イン１１８に接続されたＡ相の主スイッチ素子１１２ａ
とが互いに接続された第２の出力端子Ｂに接続されてい
る。

【００８０】副一次巻線１０６の他端は、共振コイル１
０８を介して、接続点Ｃに接続されている。

【００８１】副トランス１０５内には、副一次巻線１０
６と磁気結合した副二次巻線１０７が設けられている。
副二次巻線１０７はセンタータップ構成であり、Ａ相の
副二次巻線１０７ａとＢ相の副二次巻線１０７ｂに分割
されている。

【００８２】Ａ相、及びＢ相のセンタータップ部分の端
子はグラウンドライン１１８に接続されており、他端子
は、Ａ相の副整流素子１０２ａのアノード端子とＢ相の
副整流素子１０２ｂのアノード端子にそれぞれ接続され
ている。

【００８３】Ａ相及びＢ相の副整流素子１０２ａ、１０
２ｂのカソード端子は電源電圧ライン１１７に接続され
ている。従って、副一次巻線１０６に電流が流れ、副二
次巻線１０７に電圧が誘起された場合、Ａ相の副整流素
子１０２ａかＢ相の副整流素子１０２ｂのいずれか一方
が順バイアスされる。このように、副二次巻線１０７に
流れる電流は、直流電圧源１１９に回生されるようにな
っている。

【００８４】この電源装置１の動作を説明する。図８
は、この電源装置１の動作を説明するためのタイミング
チャートであり、図２〜図７は、電源装置１の回路中を
流れる電流とその方向を説明するための回路図である。
図２〜図７では、図１中の回路ブロックを示す一点鎖線
および、その回路ブロックの符号は省略する。

【００８５】図８のタイミングチャート中、Ｖｇ_111a、
Ｖｇ_112a、Ｖｇ_111b、Ｖｇ_112bは、Ａ相及びＢ相の主ス
イッチ素子１１１ａ、１１２ａ、１１１ｂ、１１２ｂの
ゲート電圧を示している。

【００８６】Ｖｇ_101a、Ｖｇ_101bはＡ相及びＢ相の副ス
イッチ素子１０１ａ、１０１ｂのゲート電圧を示してお
り、Ｖｇ_123a、Ｖｇ_123bは、Ａ相及びＢ相の主整流素子
１２３ａ、１２３ｂのゲート電圧を示している。

【００８７】Ｉｄ_101aはＡ相の副スイッチ素子１０１ａ
に流れる電流を示している。Ｂ相の副スイッチ素子１０
１ｂに流れる電流は省略してある。

【００８８】Ｉｃ_113a、Ｉｃ_114aは、Ａ相の主スイッチ
素子１１１ａ、１１２ｂに並列接続された共振コンデン
サ１１３ａ、１１４ａに流れる電流を示している。充電
方向を正、放電方向を負として示している。

【００８９】Ｉｄ_111a、Ｉｄ_112aはＡ相の主スイッチ素
子１１１ａ、１１２ａのドレイン電流を示し、Ｖｄｓ
_111a、Ｖｄｓ_112aはドレイン・ソース間の電圧を示して
いる。Ｂ相の主スイッチ素子１１１ｂ、１１２ｂのドレ
イン電流とドレイン・ソース間の電圧は省略する。

【００９０】Iｔ₁₃₁は主一次巻線１３１に流れる電流を
示している。Ａ相の主スイッチ素子１１１ａ、１１２ａ
が導通したときに直流電圧源１１９から主一次巻線１３
１に電流が供給される方向を正、Ｂ相の主スイッチ素子
１１１ｂ、１１２ｂが導通したときに供給される方向を
負として表している。

【００９１】Ｖｄｓ_123a、Ｖｄｓ_123bは、Ａ相及びＢ相
の主整流素子１２３ａ、１２３ｂのドレイン・ソース間
の電圧を示しており、ソース端子の電圧がドレイン端子
の電圧よりも高い方向を正として表している。

【００９２】Ｉｔ_132a、Ｉｔ_132bは、Ａ相及びＢ相の主
二次巻線１３２a、１３２ｂに流れる電流を示してい
る。

【００９３】図２は、図８のタイミングチャートの時刻
ｔ₀〜時刻ｔ₁の間に電源装置１に流れる電流を示してい
る。時刻ｔ₀〜時刻ｔ₁の間は、Ａ相及びＢ相の主スイッ
チ素子１１１ａ、１１２ａ、１１１ｂ、１１２ｂと、Ａ
相及びＢ相の副スイッチ素子１０１ａ、１０１ｂとは遮
断状態にあり、時刻ｔ₀よりも前に二次側のチョークコ
イル１２５に蓄積されたエネルギーによってチョークコ
イル１２５に起電力が生じ、二次側整流平滑回路１２０
内に電流１８１が流れている状態を示している。

【００９４】時刻ｔ₀〜時刻ｔ₁では、二次側の主スイッ
チ素子１２３ａ、１２３ｂは遮断しているため、チョー
クコイル１２５から供給される電流I₁₈₁は、寄生ダイオ
ード１２４ａ、１２４ｂの両方に分流し、電流Ｉ_181a、
Ｉ_181bとなってＡ相及びＢ相の主二次巻線１３２ａ、１
３２ｂに流れる。

【００９５】その状態から時刻ｔ₁において、Ａ相の電
源電圧側の主スイッチ素子１１１ａと、二次側のＡ相の
主整流素子１２３ａと、Ａ相の副スイッチ素子１０１ａ
が導通する。

【００９６】二次側では、Ａ相の主整流素子１２３ａの
ソース端子にはドレイン端子よりも高い電圧が印加され
ているため、その主整流素子１２３ａは第三象限動作を
し、低インピーダンスになる。その結果、図３に示すよ
うに、チョークコイル１２５が供給する電流Ｉ₁₈₁は、
Ｂ相の主整流素子１２３ｂの寄生ダイオード１２４ｂに
は流れなくなり、Ａ相側(Ａ相の主整流素子１２３ａと
Ａ相の主二次巻線１３２ａ)だけに流れる。

【００９７】Ａ相の主二次巻線１３２ａに電流Ｉ₁₈₁が
流れることにより、二次側から一次側にエネルギーが戻
され、主一次巻線１３１に電圧が誘起される。その電圧
は、第２の出力端子Ｂに正電圧を印加する極性であり、
高電圧側のＢ相の主スイッチ素子１１１ｂの寄生ダイオ
ード１１５ｂが順バイアスされる。

【００９８】その結果、主一次巻線１３１に戻されたエ
ネルギーにより、主一次巻線１３１と、寄生ダイオード
１１５ｂと、高電圧側のＡ相の主スイッチ素子１１１ａ
とで形成される閉ループ中を、電流Ｉ₁₈₃が流れる。

【００９９】また、直流電圧源１１９から主一次巻線１
３１に向け、電源電圧ライン１１７、高電圧側のＡ相の
主スイッチ素子１１１ａ、主一次巻線１３１、副トラン
ス１０５内の副一次巻線１０６、共振コイル１０８、Ａ
相の副スイッチ素子１０１ａ、グラウンドライン１１８
の順に電流Ｉ₁₈₄が供給される。

【０１００】従って、時刻ｔ₁〜時刻ｔ₂の間に主一次巻
線１３１に流れる電流Ｉ_T1は、Ｉ_T1 ＝Ｉ₁₈₃＋Ｉ₁₈₄ となる。

【０１０１】主一次巻線１３１の巻数をｎ₁、Ａ相の主
二次巻線１３２ａの巻数をｎ_2aとすると、Ｉ_T1 × ｎ₁ ＝Ｉ₁₈₁ × ｎ_2a となる。

【０１０２】Ａ相の主二次巻線１３２ａには、チョーク
コイル１２５から電流が供給されており、チョークコイ
ル１２５は定電流源であると近似できるから、主一次巻
線１３１に流れる電流Ｉ_T1も一定値である。

【０１０３】また、時刻ｔ₁において、副トランス１０
５内の副一次巻線１０６に電流が流れ始めるため、副一
次巻線１０６には逆起電力が生じ、その結果、副二次巻
線１０７に電圧が誘起される。

【０１０４】副二次巻線１０７に誘起される電圧は、Ａ
相の副整流素子１０２ａを順バイアスする極性になって
おり、副一次巻線１０６からＡ相側の副二次巻線１０７
ａにエネルギーが伝達され、Ａ相側の副二次巻線１０７
ａに生じた起電力により、電流Ｉ₁₈₅が流される。その
電流１８５は、直流電圧源１１９を充電する回生電流で
ある。

【０１０５】Ａ相の副二次巻線１０７ａとＢ相の副二次
巻線１０７ｂの巻数は等しくなっており、Ａ相又はＢ相
の副二次巻線１０７ａ、１０７ｂの巻数と、副一次巻線
１０６の巻数の比はｍ：１になっている。

【０１０６】回生電流Ｉ₁₈₅が流れることにより、Ａ相
側の副二次巻線１０７ａには直流電圧源１１９の出力電
圧Ｖinが印加されるから、副一次巻線１０６に生じる逆
起電力の大きさは、出力電圧のｍ分の１の値(Ｖin／ｍ)
でクランプされることになる。

【０１０７】直流電圧源１１９から供給される電流Ｉ
₁₈₄の電流経路上、主スイッチ素子１１１ａ、主一次巻
線１３１、副スイッチ素子１０１ａに生じる電圧を無視
すると、共振コイル１０８に印加される電圧Ｖ₁₀₈は、Ｖ₁₀₈ ＝Ｖin−Ｖin／ｍとなる。

【０１０８】Ｖin、ｍは一定値であるから、共振コイル
１０８に印加される電圧Ｖ₁₀₈は定電圧であり、直流電
圧源１１９から供給され、Ａ相の主スイッチ素子１１１
ａと共振コイル１０８に流される電流Ｉ₁₈₄は徐々に増
加する。

【０１０９】また、Ａ相の主スイッチ素子１１１ａは、
主スイッチ素子１１１ａのドレインとソース間の電圧が
ゼロＶで遮断状態から導通状態に転じることができるた
め、損失が小さくなる。

【０１１０】また、共振コイル１０８に印加される電圧
は、Ｖin／ｍの分だけ直流電圧源１１９の出力電圧Ｖin
よりも小さくなっているため、電流Ｉ₁₈₄の増加もゆる
やかになっている。

【０１１１】このように、共振コイル１０８に流れる電
流は徐々に増加するのに対し、主主一次巻線１３１に流
れる電流Ｉ_T1は一定であるから、二次側から一次側に戻
される電流Ｉ₁₈₃は徐々に減少する。

【０１１２】その電流Ｉ₁₈₃がゼロになった時刻をｔ₂で
表すと、時刻ｔ₂では、主一次巻線１３１には、直流電
圧源１１９から供給される電流Ｉ₁₈₄だけが流れる。即
ち、時刻ｔ₂では、ｎ_2a ＝ｎ₁×Ｉ₁₈₄ である。

【０１１３】このとき、Ａ相のグラウンド側の主スイッ
チ素子１１２ａに並列接続された共振コンデンサ１１４
ａは、副一次巻線１０６と共振コイル１０８に生じた電
圧で充電されており、時刻ｔ₂で主一次巻線１３１に流
れる電流が定電流となり、その電流Ｉ₁₈₄だけでは共振
コイル１０８に流れる電流が増加できなくなると共振コ
ンデンサ１１４ａと共振コイル１０８とが共振動作を開
始し、共振コンデンサ１１４ａの放電電流により、共振
コイル１０８に流れる電流が増加する。

【０１１４】図４の符号Ｉ₁₈₇、Ｉ₁₈₈は、その共振動作
によって流れる電流を示しており、共振コンデンサ１１
４ａの放電により、共振コンデンサ１１４ａの高電圧側
の端子(ブリッジ回路１１０の第２の出力端子Ｂ)の電圧
は徐々に低下する。

【０１１５】第２の出力端子Ｂの電圧が低下すると、第
２の出力端子Ｂと電源電圧ライン１１７の間に接続され
た共振コンデンサ１１３ｂが充電される(この共振コン
デンサ１１３ｂは、高電圧側のＢ相の主スイッチ素子１
１１ｂに並列接続されているコンデンサである。)。

【０１１６】図４の符号Ｉ₁₈₈は、その共振コンデンサ
１１３への充電電流を示しており、直流電圧源１１９の
高電圧側から、共振コンデンサ１１３ｂ、副一次巻線１
０６、共振コイル１０８、Ａ相の副スイッチ素子１０１
ａを通って、グラウンドライン１１８に流れる。

【０１１７】共振コイル１０８と共振コンデンサ１１４
ａの共振動作により、共振コンデンサ１１４ａの放電が
終了すると、共振コンデンサ１１４ａに蓄積されていた
エネルギーは共振コイル１０８に全部移行される。する
と、共振コイル１０８には、共振コンデンサ１１４ａを
逆向きに充電する方向の起電力が生じる。

【０１１８】その起電力は、共振コンデンサ１１４ａに
並列接続されている主スイッチ素子１１２ａの内部寄生
ダイオード１１６ａを順バイアスする極性なので、共振
コイル１０８に蓄積されていたエネルギーにより、寄生
ダイオード１１６ａ中を、図５の符号Ｉ₁₈₉で示す電流
が流される。

【０１１９】このとき、副一次巻線１０６と共振コイル
１０８には、電流Ｉ₁₈₄と電流Ｉ₁₈₉が流れ、副二次巻線
１０７には、その電流によって電圧が誘起され、直流電
圧原１１９に電流Ｉ₁₈₅が回生される。直流電圧源１１
９に電流Ｉ₁₈₅が回生されることにより、共振コイル１
０８のエネルギーが直流電圧源１１９の戻り、その結
果、共振コイル１０８の起電力により流れている電流Ｉ
₁₈₉は徐々に減少する。もし、副一次巻線１０６と副二
次巻線１０７によって、共振コイル１０６のエネルギー
を直流電圧源１１９に回生しなかった場合(又は、後述
するように、共振コイル１０６のエネルギーを二次側に
移行させるか、または消費しなかった場合)には、共振
コイル１０６の起電力による電流Ｉ₁₈₉は減少しないこ
とになる。

【０１２０】図８のタイミングチャートにおいて、共振
コンデンサ１１４ａの放電が終了し、寄生ダイオード１
１６ａに電流Ｉ₁₈₉が流れ始めた時刻は符号ｔ₃で示され
ている。

【０１２１】制御回路１４０は、時刻ｔ₃後であって、
寄生ダイオード１１６ａに電流Ｉ₁₈₉が流れている間
に、Ａ相のグラウンド側の主スイッチ素子１１２ａを導
通させる。この場合、主スイッチ素子１１２ａのソース
・ドレイン間に電圧は印加されていないので、損失が生
じない。

【０１２２】従って、Ａ相のグラウンド側の主スイッチ
素子１１２ａは、ソース・ドレイン間に電圧が印加され
ていない状態で導通すると、図６の符号Ｉ₁₉₀で示す電
流が主スイッチ素子１１２ａを流れる。

【０１２３】このとき、主一次巻線１３１は定電流が流
れるため、主スイッチ素子１１２ａに流れる電流Ｉ₁₉₀
は徐々に増加し、他方、副スイッチ素子１０１ａに流れ
る電流Ｉ₁₈₄は徐々に減少する。

【０１２４】時刻ｔ₃後、副スイッチ素子１０１ａに電
流が流れ始めても、共振コイル１０８は放電を続ける。

【０１２５】放電が終了した時刻をｔ₄とすると、時刻
ｔ₄後の時刻ｔ₅において、グラウンド側のＡ相の主スイ
ッチ素子１１２ａに流れる電流Ｉ₁₉₀が、Ｉ₁₉₀ × ｎ₁ ＝Ｉ₁₈₁ × ｎ_2a になったものとすると(Ｉ_T1 ＝Ｉ₁₉₀ )、このとき副ス
イッチ素子１０１ａに流れる電流Ｉ₁₈₄はゼロになる。
この時刻ｔ₅では、制御回路１４０により、副スイッチ
素子１０１ａは遮断させられる。

【０１２６】この状態では、主一次巻線１３１の両端
は、図７に示すように、電源側及びグラウンド側のＡ相
の主スイッチ素子１１１ａ、１１２ａによって、電源電
圧ライン１１７とグラウンドライン１１８に接続されて
おり、直流電圧源１１９から電流Ｉ₁₉₀が供給されてい
る。

【０１２７】時刻ｔ₅後は、主一次巻線１３１に流れる
電流が増加し、主一次巻線１３１から主二次巻線１３２
にエネルギーが伝達される。このとき、Ａ相の主二次巻
線１３２ａには、Ａ相の主整流素子１２３ａのソース端
子に正電圧を印加する極性の電圧が誘起される。Ａ相の
主整流素子１２３ａのゲート端子には正電圧が印加され
ているから、第三象限動作によってＡ相の主二次巻線１
３２ａから図７の符号Ｉ₁₉₂で示す電流が流され、チョ
ークコイル１２５にエネルギーが蓄積される。

【０１２８】次に、時刻ｔ₆において先ず、電源側のＡ
相の主スイッチ素子１１１aが遮断すると、その主スイ
ッチ素子１１１ａに並列接続されている共振コンデンサ
１１３ａに充電電流が流れ、時刻ｔ₇において、その共
振コンデンサ１１３ａが電源電圧Ｖinで充電された後、
時刻ｔ₈において、グラウンド側のＡ相の主スイッチ素
子１１２ａが遮断すると、ブリッジ回路１１０内の全て
の主スイッチ素子１１１ａ、１１２ａ、１１１ｂ、１１
２ｂが遮断状態になる。

【０１２９】この状態は、時刻ｔ₀と同じ状態であり、
今度は、Ｂ相側の主スイッチ素子１１１ｂ、１１２ｂ、
主整流素子１２３ｂ、副スイッチ素子１０１ｂの動作に
より、Ａ相が動作した場合と同様に、Ｂ相側に電流が流
れる。

【０１３０】Ａ相の二次巻線１３２ａとＢ相の二次巻線
１３２ｂの巻数は同数にされており、Ｂ相側に流れる電
流の大きさはＡ相側に流れる電流と等しくなっている。

【０１３１】但し、Ｂ相側に電流が流れる場合、先ず、
グラウンド側のＢ相の主スイッチ素子１１２ｂとＢ相の
副スイッチ素子１０１ｂとが導通した後、電源側のＢ相
の主スイッチ素子１１１ｂが導通するが、その動作はＡ
相と対称的なので、説明は省略する。

【０１３２】上記電源装置１は、二次側の主整流素子１
２３ａ、１２３ｂにｎチャネルＭＯＳＦＥＴを用いた
が、ダイオード素子を用いることもできる。図９の電
源装置２は、本発明の第二例の電源装置であり、その整
流平滑回路２２０は、図１の電源装置１の整流平滑回路
１２０がｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成された主整流素
子１２３ａ、１２３ｂを有していたのに対し、ダイオー
ド素子で構成された主整流素子２２３ａ、２２３を有し
ている。それらの主整流素子２２３ａ、２２３ｂはゲー
ト端子を有していないので、制御回路１４０には接続さ
れていない。

【０１３３】図９の第二例の電源装置２では、他の回
路、配線は図１の電源装置１と同一であるので、同じ回
路や素子には同じ符号を付して説明を省略する。

【０１３４】この電源装置２でも、図１０のタイミング
チャートに示すように、主スイッチ素子１１１ａ、１１
２ａ、１１１ｂ、１１２ｂのソース・ドレイン間に電圧
が印加されていない状態で、遮断から導通に転じてお
り、損失が少なくなっている。

【０１３５】図１０のタイミングチャート中、Ｖ_223a、
Ｖ_223bは、Ａ相、Ｂ相の主整流素子２２３ａ、２２３ｂ
の両端の電圧を示している。時刻ｔ₂〜ｔ₇の間、Ａ相の
主整流素子２２３ａが導通している。

【０１３６】一次側のブリッジ回路１１０や高効率化回
路１００の動作は図１の電源装置１の動作と同様であ
る。

【０１３７】なお、上記各実施例では、ブリッジ回路１
１０の第２の出力端子Ｂに副一次巻線１０６の一端を接
続し、他端を共振コイル１０８を介して接続点Ｃに接続
したが、それとは逆に、第２の出力端子Ｂに共振コイル
１０８の一端を接続し、他端を副一次巻線１０６を介し
て接続点Ｃに接続してもよい。また、第２の出力端子Ｂ
ではなく、第１の出力端子Ａに接続してもよい。

【０１３８】また、上記各実施例では、主一次巻線１３
１の一端は、偏励磁防止用のコンデンサ１５９を介して
ブリッジ回路１１０の第１の出力端子Ａに接続されてい
たが、コンデンサ１５９は、主一次巻線１３１の一端と
第１、第２の出力端子Ａ、Ｂのいずれか一方又は両方の
間に挿入されていればよい。更に、偏励磁が無い場合は
コンデンサ１５９は省略することができる。

【０１３９】また、以上の実施例では副一次巻線１０６
から副二次巻線１０７に移行されたエネルギーは、直流
電圧源１１９に回生させていたが、本発明はそれに限定
されるものではない。

【０１４０】図１８の符号１ａに示した電源装置はで
は、複整流素子１０２ａ、１０２ｂのカソード側の端子
が出力コンデンサ１２６の高電圧側の端子(出力コンデ
ンサ１２６とチョークコイル１２５の接続部分)に接続
されており、副二次巻線１０７のセンタータップ部分が
出力コンデンサ１２６の低電圧側の端子(二次側のグラ
ウンドライン)に接続されている。

【０１４１】この電源装置１ａでは、副一次巻線１０６
から副二次巻線１０７に移行されたエネルギーは、負荷
１２９に供給されるから、共振コイル１０８の起電力で
流れる共振電流のエネルギーを、一次側ではなく二次側
に供給できるようになっている。

【０１４２】また、副二次巻線１０７に移行されたエネ
ルギーは、直流電圧源１１９や負荷１２９に供給するこ
となく消費することもできる。

【０１４３】図１９の符号１ｂは、複整流素子１０２
ａ、１０２ｂのカソード端子と、副二次巻線１０７のセ
ンタータップ部分の間に、抵抗素子によって構成された
電力消費回路１５５を接続した電源装置である。

【０１４４】この電源装置１ｂでは、副二次巻線１０７
に生じた起電力により、電力消費回路(抵抗素子)１５５
に電流が流れるから、副一次巻線１０６から副二次巻線
１０７に移行されエネルギーは、電力消費回路(抵抗素
子)１５５で消費される。

【０１４５】図２０に示した電源装置１ｃは、抵抗素子
に替え、互いに逆向きに直列接続されたツェナーダイオ
ード１５６₁、１５６₂で構成された電力消費回路１５６
を有している。この電力消費回路１５６は、複整流素子
１０２ａ、１０２ｂのカソード端子と、副二次巻線１０
７のセンタータップ部分の間に接続されている。

【０１４６】この電源装置１ｃでは、副二次巻線１０７
に移行されたエネルギーは、電力消費回路１５６内のツ
ェナーダイオード１５６₁、１５６₂によって消費され
る。

【０１４７】このように、抵抗素子１５５やツェナーダ
イオード１５６₁、１５６₂によって副二次巻線１０７に
移行されたエネルギーを消費してもよいし、抵抗素子１
５５やツェナーダイオード１５６₁、１５６₂を組合わせ
てもよい。また、他の素子の抵抗成分や定電圧素子等を
利用してもよい。要するに、共振コイル１０６の起電力
によって生じる共振電流を副二次巻線１０７側で消費又
は回生等で利用し、共振電流を減少させられればよい。

【０１４８】また、上記各実施例では、ＭＯＳＦＥＴに
はｎチャネル型のものを用いたが、ｐチャネル型のもの
を用いたり、一つの電源装置内で、ｎチャネル型のＭＯ
ＳＦＥＴとｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴとを用いること
もできる。

【０１４９】更に、主スイッチ素子はＭＯＳＦＥＴを用
いる場合に限定されるものではない。図２１の符号１ｄ
は、主スイッチ素子にＩＧＢＴが用いられており、４個
のＩＧＢＴ１５１ａ、１５１ｂ、１５２ａ、１５２ｂが
ブリッジ接続されている。

【０１５０】ＩＧＢＴでは、内部寄生ダイオードを利用
することができないので、各ＩＧＢＴ１５１ａ、１５１
ｂ、１５２ａ、１５２ｂには、外付けのダイオード素子
１６５ａ、１６５ｂ、１６６ａ、１６６ｂが逆並列接続
されており、ＭＯＳＦＥＴを用いた場合と同じように動
作できるようになっている。

【０１５１】更に、ＩＧＢＴではなく、バイポーラトラ
ンジスタを用いることもできる。この場合も、各バイポ
ーラトランジスタにダイオード素子を逆並列接続する必
要があるが、図２１の電源装置１ｄのＩＧＢＴをバイポ
ーラトランジスタ(ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ)
に変更すればよいので、回路図は省略する。

【０１５２】

【発明の効果】高効率の電源装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一例の電源装置を示す回路ブロック
図

【図２】第一例の電源装置の時刻ｔ₀〜ｔ₁の間の電流の
流れ方を示す図

【図３】第一例の電源装置の時刻ｔ₁〜ｔ₂の間の電流の
流れ方を示す図

【図４】第一例の電源装置の時刻ｔ₂後、共振コンデン
サ１１４ａが放電している間の電流の流れ方を示す図

【図５】第一例の電源装置のグラウンドライン側の寄生
ダイオードに電流が流れ始めてから時刻ｔ₃までの間の
電流の流れ方を示す図

【図６】第一例の電源装置のグラウンド側のスイッチ素
子の導通〜時刻ｔ₅の間の電流の流れ方を示す図

【図７】第一例の電源装置の時刻ｔ₅〜時刻ｔ₆の間の電
流の流れ方を示す図

【図８】第一例の電源装置の動作を示すタイミングチャ
ート

【図９】本発明の第二例の電源装置を示す回路ブロック
図

【図１０】第二例の電源装置の動作を示すタイミングチ
ャート

【図１１】従来技術の電源装置の回路ブロック図

【図１２】従来技術の電源装置の電源装置の時刻ｔ₁よ
りも前の電流の流れ方を示す図

【図１３】従来技術の電源装置の時刻ｔ₁〜ｔ₂の間の電
流の流れ方を示す図

【図１４】従来技術の電源装置の時刻ｔ₂〜ｔ₃の間の電
流の流れ方を示す図

【図１５】従来技術の電源装置の時刻ｔ₃〜ｔ₄の間の電
流の流れ方を示す図

【図１６】従来技術の電源装置の動作を示すタイミング
チャート

【図１７】ＭＯＳＦＥＴの第三象限動作を説明するため
のグラフ

【図１８】負荷側に電流を供給する場合の本発明の一例
の電源装置

【図１９】抵抗素子で電力を消費する場合の本発明の一
例の電源装置

【図２０】ツェナー素子で電力を消費する場合の本発明
の一例の電源装置

【図２１】ＩＧＢＴを用いた場合の本発明の一例の電源
装置

【符号の説明】

１、２、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ……電源装置１０１ａ……Ａ相の副スイッチ素子１０１ｂ……Ｂ相の副スイッチ素子１０２ａ……Ａ相の副整流素子１０２ｂ……Ｂ相の副整流素子１０６……副一次巻線１０７……副二次巻線１０８……共振コイル１１０……ブリッジ回路１１１ａ……Ａ相の電源電圧ライン側の主スイッチ素子１１２ａ……Ａ相のグラウンドライン側の主スイッチ素
子１１１ｂ……Ｂ相の電源電圧ライン側の主スイッチ素子１１２ｂ……Ｂ相のグラウンドライン側の主スイッチ素
子１１３ａ、１１３ｂ、１１４ａ、１１４ｂ……共振コン
デンサ１１９……直流電圧源１２３ａ……Ａ相の主整流素子１２３ｂ……Ｂ相の主整流素子１２５……チョークコイル１３０……主トランス１３１……主一次巻線１３２……主二次巻線１３２ａ……Ａ相の主二次巻線１３２ｂ……Ｂ相の主二次巻線１５１ａ、１５１ｂ、１５２ａ、１５２ｂ……ＩＧＢＴ１５５、１５６……電力消費回路１６５ａ、１６５ｂ、１６６ａ、１６６ｂ……ダイオー
ド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４個の主スイッチ素子がブリッジ接続さ
れ、直流電圧源から電流を供給されるように接続された
ブリッジ回路と、主トランス内に配置され、前記ブリッジ回路にＨブリッ
ジ接続された主一次巻線と、前記主トランス内に配置され、前記一次巻線に磁気結合
されたＡ相とＢ相の主二次巻線と、前記Ａ相と前記Ｂ相の主二次巻線に誘起された電圧を整
流平滑し、負荷に電力を供給する主整流平滑回路と、前記各主スイッチ素子に並列接続された共振コンデンサ
と、前記各主スイッチ素子に逆並列接続された整流素子と、互いに直列接続され、該直列接続回路が前記ブリッジ回
路に並列接続されたＡ相の副スイッチ素子とＢ相の副ス
イッチ素子と、前記Ａ相の副スイッチ素子と前記Ｂ相の副スイッチ素子
の接続点と前記主一次巻線の一端との間を接続する共振
コイルと、前記共振コイルと直列接続され、前記接続点と前記主一
次巻線の一端の間に挿入された副一次巻線と、前記副一次巻線と磁気結合され、前記副一次巻線に流れ
た電流によって電圧が誘起されるように構成された副二
次巻線とを有する電源装置。
【請求項２】前記副二次巻線は、誘起された電圧で前記
直流電圧源に電流を回生するように構成された請求項１
記載の電源装置。
【請求項３】前記副二次巻線は、誘起された電圧で前記
負荷に電力を供給するように構成された請求項１記載の
電源装置。
【請求項４】前記副二次巻線には電力消費回路が接続さ
れ、誘起された電圧で前記電力消費回路に電流を流し、
電力を消費するように構成された請求項１記載の電源装
置。
【請求項５】前記共振コンデンサは、前記主スイッチ素
子の容量成分が用いられた請求項１乃至請求項４のいず
れか１項記載の電源装置。
【請求項６】前記共振コイルには、前記副一次巻線の漏
れインダクタンス成分が用いられた請求項１乃至請求項
５のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項７】前記副二次巻線を構成するＡ相の副二次巻
線とＢ相の副二次巻線と、前記Ａ相と前記Ｂ相の副二次巻線に誘起された電圧を整
流するＡ相とＢ相の副整流素子とを有し、前記Ａ相又は前記Ｂ相の副整流素子が導通すると、前記
Ａ相又は前記Ｂ相の副二次巻線の両端には、ほぼ前記直
流電圧源の出力電圧が印加されるように構成された請求
項１乃至請求項６のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項８】前記各主スイッチ素子にはＭＯＳＦＥＴが
用いられ、前記逆並列接続された整流素子は、前記各Ｍ
ＯＳＦＥＴ内の寄生ダイオードが用いられた請求項１乃
至請求項７のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項９】前記各主スイッチ素子にはＩＧＢＴが用い
られた請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の電源
装置。
【請求項１０】前記主整流平滑回路は、前記Ａ相と前記
Ｂ相の主二次巻線に誘起された電圧を整流するＡ相とＢ
相の主整流素子と、前記Ａ相と前記Ｂ相の主整流素子が出力する電圧を平滑
し、負荷に供給するチョークコイルとを有する請求項１
乃至請求項９のいずれか１項記載の電源装置。