JP2001037225A

JP2001037225A - 電源装置

Info

Publication number: JP2001037225A
Application number: JP11209530A
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: JP4365943B2

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３０１ａ、３０１ｂ
を直列接続した回路がブリッジ回路３１０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３
１０の出力点Ｂの間は、共振コイル３０８と補助一次巻
線３０６とを介して接続されている。ブリッジ回路３１
０を構成する各主スイッチ素子３１１ａ、３１２ａ、３
１１ｂ、３１２ｂには、共振コンデンサ３１３ａ、３１
４ａ、３１３ｂ、３１４ｂがそれぞれ並列接続されてい
る。補助一次巻線３０６は、ブリッジ回路３１０にＨブ
リッジ接続された主一次巻線３３１と磁気結合されてお
り、共振コイル３０８の共振動作中にブリッジ回路３１
０を制御し、補助一次巻線３０６に誘起された電圧で共
振動作を終了させるようになっている。

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、コンデンサとコイルの共振
現象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２１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、一次側主ブリッジ回路５１
０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】一次側主ブリッジ回路５１０は、４個のブ
リッジトランジスタ５１１ａ、５１１ｂ、５１２ａ、５
１２ｂ(ここでは、全てｎチャネルＭＯＳＦＥＴであ
る。)を有している。

【０００５】この主ブリッジ回路５１０の動作をＡ相と
Ｂ相に分け、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５１１ｂ、５
１２ｂ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)とが設けられている。

【０００７】一次巻線５３１の両端は、一次側主ブリッ
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、５
１１ｂ、５１２ａ、５１２ｂとは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直
流電圧、又は蓄電池が出力する直流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５
１７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】主ブリッジ回路５１０は、電源電圧ライン
５１７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、
５１２ａが導通すると、直流電圧源５１９から一次巻線
５３１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。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５２７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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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主ブリッジ回路５１
０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。

【００２０】この電源装置５０１の動作を説明する。図
２２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。

【００２１】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。

【００２２】図２６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。

【００２３】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２３の符号Ｉ₅₅₃で示す電流が流れる。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。)。

【００２８】図２７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。

【００２９】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の導通電圧以上の電圧
になると、ダイオード特性になる。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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２３
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。

【００３３】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。

【００３４】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２４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。

【００３５】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２５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。

【００３６】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。

【００３７】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
せて電流を流すと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。

【００３８】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、図２６のタイミングチャート中で符号５
６１ａ、５６２ａ、５６１ｂ、５６２ｂに示す波形のよ
うに、寄生ダイオード５２４ａ、５２４ｂのリカバリー
の影響があって、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。

【００３９】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。

【００４０】

【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。

【００４１】

【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、電源装置であって、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主ブリッジ回路と、主
トランス内に配置され、前記主ブリッジ回路の出力点に
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、副
スイッチ素子と補助整流素子とが直列接続された回路が
更に接続点で直列に接続されて構成された副ブリッジ回
路と、互いに直列接続された補助一次巻線と共振コイル
とを有し、前記副ブリッジ回路は前記主ブリッジ回路に
並列に接続され、前記補助一次巻線と前記共振コイルと
が直列接続された回路は、前記副ブリッジ回路の前記接
続点と、前記主ブリッジ回路の前記出力点との間に接続
され、前記補助一次巻線は、前記一次巻線と前記二次巻
線とに磁気結合されている。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、前記補助一次巻線は、
前記主トランス内に配置された電源装置である。請求項
３記載の発明は、請求項１又は請求項２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には、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４記載の発明は、請求項１乃至請求項３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、前記補助一次巻線の漏れインダクタンスが用いられ
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３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ＭＯＳＦＥＴ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６
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、前記各主スイッチ素子にはＩＧ
ＢＴ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相の主整流素子が整
流した電流が流されるチョークコイルとを有する電源装
置である。

【００４２】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のうち、Ａ相の２個の主スイッチ素
子が導通したときと、Ｂ相の２個の主スイッチ素子が導
通したときとで、直流電圧源から供給され、主一次巻線
に流れる電流が互いに逆向きになるようになっている。

【００４３】また、副スイッチ素子と主スイッチ素子と
を制御することで、補助一次巻線と共振コイルに電流を
流すことができる。

【００４４】共振コイルに電流が流れ、共振コイルと共
振コンデンサとが共振動作した場合、共振電流は補助一
次巻線と補助整流素子とを流れる。補助一次巻線は、主
一次巻線と主二次巻線とに磁気結合しているので、主一
次巻線に流れる電流を制御し、補助一次巻線に電圧を誘
起させ、補助整流素子を逆バイアスさせると、共振動作
を終了させることができる。

【００４５】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、内蔵されている寄生ダイオ
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、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。

【００４６】また、各主スイッチ素子には、外付けの共
振コンデンサを並列接続してもよいが、共振コンデンサ
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
ンデンサ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。

【００４７】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。

【００４８】

【発明の実施の形態】図１の符号３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３は、一次側の
主ブリッジ回路３１０と、二次側の主整流平滑回路３２
０と、主トランス３３０と、制御回路３４０と、高効率
化回路３００とを有している。

【００４９】先ず、一次側の回路構成を説明すると、符
号３１９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、該直流電圧源３１９の高電圧側
は、電圧ライン３１７に接続され、低電圧側はグラウン
ドライン３１８に接続されている。

【００５０】一次側主ブリッジ回路３１０は、ｎチャネ
ルＭＯＳＦＥＴで構成された４個の主スイッチ素子３１
１ａ、３１１ｂ、３１２ａ、３１２ｂを有している。

【００５１】４個の主スイッチ素子３１１ａ、３１２
ａ、３１１ｂ、３１２ｂはブリッジ接続されている(４
個の主スイッチ素子３１１ａ、３１２ａ、３１１ｂ、３
１２ｂのうち、２個の主スイッチ素子３１１ａ、３１２
ｂと、他の２個の主スイッチ素子３１１ｂ、３１２ａと
がそれぞれ直列接続されており、直列接続された回路の
両端が電源電圧ライン３１７とグラウンドライン３１８
に接続されている。

【００５２】主トランス３３０内には、主一次巻線３３
１が設けられている。符号Ｄ、Ｅは、主スイッチ素子３
１１ａ、３１２ａ、３１１ｂ、３１２ｂが互いに直列接
続された部分を示しており、その部分は主ブリッジ回路
３１０の出力点になっている。主一次巻線３３１の両端
は、出力点Ｄ、Ｅにそれぞれ接続されており、主ブリッ
ジ回路３１０(４個の主スイッチ素子３１１ａ、３１１
ｂ、３１２ａ、３１２ｂ)と、主一次巻線３３１とでＨ
主ブリッジ回路が構成されている。

【００５３】なお、ここでは、主一次巻線３３１と主ブ
リッジ回路３１０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３５９が挿入されており、主一次
巻線３３１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３５９の両端は短絡されていて
も、後述する本発明の電源装置３の動作には影響がない
ので、コンデンサ３５９に関する電圧変化は説明を省略
する。

【００５４】４個の主スイッチ素子３１１ａ、３１１
ｂ、３１２ａ、３１２ｂのうち、導通した場合に、直流
電圧源３１９から図中の符号ｉ_Aで示す電流が主一次巻
線３３１に供給される組をＡ相の主スイッチ素子３１１
ａ、３１２ａ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３１１ｂ、３１２ｂとする。

【００５５】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３１１ａ、３１２ａ、３１１ｂ、３
１２ｂ内部をドレイン端子からソース端子に向けて流れ
る。

【００５６】主ブリッジ回路３１０の２個の出力点Ｄ、
Ｅのうち、Ａ相の主スイッチ素子３１１ａ、３１２ａが
導通したときに、高電圧側になる方を第１の出力点Ｄと
し、Ｂ相の主スイッチ素子３１１ｂ、３１２ｂが導通し
たときに高電圧側になる方を第２の出力点Ｅとする。

【００５７】また、各主スイッチ素子３１１ａ、３１１
ｂ、３１２ａ、３１２ｂには、それぞれ共振コンデンサ
３１３ａ、３１３ｂ、３１４ａ、３１４ｂが並列接続さ
れており、後述する高効率化回路３００内の共振コイル
３０８と共振動作するように構成されている。

【００５８】符号３１５ａ、３１６ａ、３１５ｂ、３１
６ｂは、主スイッチ素子３１１ａ、３１２ａ、３１１
ｂ、３１２ｂ内部の寄生ダイオード(整流素子)を示して
いる。この寄生ダイオード３１１ａ、３１２ａ、３１１
ｂ、３１２ｂは、各主スイッチ素子３１１ａ、３１１
ｂ、３１２ａ、３１２ｂに対して逆並列接続されてい
る。

【００５９】次に、二次側の回路構成を説明すると、二
次側の主整流平滑回路３２０は、チョークコイル３２５
と、出力コンデンサ３２６と、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ
で構成された主整流素子３２３ａ、３２３ｂとを有して
いる。

【００６０】主トランス３３０内には、主一次巻線３３
１と磁気結合した主二次巻線３３２が設けられている。
主二次巻線３３２は、センタータップ構成にされてお
り、Ａ相の主二次巻線３３２ａとＢ相の主二次巻線３３
２ｂとに分割されている。

【００６１】Ａ相の主二次巻線３３２ａとＢ相の主二次
巻線３３２ｂ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３２３ａのソース端子とＢ相の主整流素子
３２３ｂのソース端子にそれぞれ接続されている。

【００６２】Ａ相の主整流素子３２３ａのドレイン端子
とＢ相の主整流素子３２３ｂのドレイン端子は、チョー
クコイル３２５の一端に共通に接続されている。符号３
２４ａ、３２４ｂは、主整流素子３２３ａ、３２３ｂ内
部の寄生ダイオードを示している。

【００６３】符号３２７は出力端子であり、チョークコ
イル３２５の他端はその出力端子に接続されている。出
力端子３２７とグラウンド端子３２８の間には出力コン
デンサ３２６が接続されており、主整流素子３２３ａ、
３２３ｂが整流した電圧は、チョークコイル３２５と出
力コンデンサ３２６とで平滑され、出力端子３２７から
負荷３２９に供給される。

【００６４】出力端子３２７の電圧は、フォトカプラ３
４９等で絶縁された状態で、制御回路３４０に入力され
ている。

【００６５】制御回路３４０は、基準電圧源３４１と、
誤差増幅器３４２と、発振器３４３と、比較器３４４
と、駆動回路３４５とを有しており、誤差増幅器３４２
が、フォトカプラ３４９から入力された電圧と基準電圧
源３４１の出力電圧との差分を増幅し、比較器３４４に
出力するように構成されている。

【００６６】比較器３４４は、誤差増幅器３４２から入
力された電圧と、発振器３４３の出力波形とを比較し、
比較結果を駆動回路３４５に出力するように構成されて
いる。

【００６７】駆動回路３４５は、比較器３４４の比較結
果に基づいて、誤差増幅器３４２が検出するフォトカプ
ラ３４９の出力電圧と、基準電圧源３４１の出力電圧の
差分が小さくなる方向に、主スイッチ素子３１１ａ、３
１２ａ、３１１ｂ、３１２ｂの導通時間を制御するよう
に構成されている。

【００６８】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３においても、出力端子３２
７の出力電圧が変動した場合、制御回路３４０の動作に
よってその変動分が吸収され、出力端子３２７の出力電
圧は一定に維持される。

【００６９】この電源装置３は、高効率化回路３００を
有している。高効率化回路３００を説明すると、該高効
率化回路３００には、補助一次巻線３０６と、共振コイ
ル３０８と、副ブリッジ回路３０４とが設けられてい
る。

【００７０】副ブリッジ回路３０４は、ｎチャネルＭＯ
ＳＦＥＴで構成されたＡ相、Ｂ相の副スイッチ素子３０
１ａ、３０１ｂと、ダイオード素子で構成されたＡ相、
Ｂ相の補助整流素子３０３ａ、３０３ｂとを有してい
る。

【００７１】Ｂ相の補助整流素子３０２ｂのアノード端
子は電源電圧ライン３１７に接続され、カソード端子は
Ｂ相の副スイッチ素子３０１ｂのドレイン端子に接続さ
れている。

【００７２】他方、Ａ相の補助整流素子３０３ａのカソ
ード端子はＡ相の副スイッチ素子３０１ａのドレイン端
子に接続されており、その副スイッチ素子３０１ａのソ
ース端子はグラウンドライン３１８に接続されている。

【００７３】更に、Ａ相の補助整流素子３０３ａのアノ
ード端子はＢ相の副スイッチ素子３０１ｂのソース端子
に接続されている。

【００７４】従って、副ブリッジ回路３０４は、Ａ相の
副スイッチ素子３０１ａとＡ相の補助整流素子３０３ａ
の直列接続回路と、Ｂ相の副スイッチ素子３０１ｂとＢ
相の補助整流素子３０３ｂの直列接続回路とが更に直列
接続されて構成されており、主ブリッジ回路３１０とは
並列に、電源電圧ライン３１７とグラウンドライン３１
８の間に接続されている。直列接続回路同士の接続点は
符号Ｆで示す。

【００７５】共振コイル３０８と補助一次巻線３０６と
は直列接続され、その直列接続回路の一端は第２の出力
点Ｅに接続され、他端は接続点Ｆに接続されている。

【００７６】Ａ相及びＢ相の副スイッチ素子３０１ａ、
３０１ｂのゲート端子は駆動回路３４５に接続されてお
り、後述するように、主ブリッジ回路３１０や主整流平
滑回路３２０とともに、制御回路３４０によって制御さ
れている。

【００７７】この電源装置３の動作を説明する。図１０
は、この電源装置３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９は、電源装置３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９では、図１中の回路ブロックを示す一点鎖線
および、その一点鎖線で示した回路ブロックの符号は省
略する。

【００７８】図１０のタイミングチャート中、Ｖ
ｇ_311a、Ｖｇ_312a、Ｖｇ_311b、Ｖｇ_312bは、Ａ相及びＢ
相の主スイッチ素子３１１ａ、３１２ａ、３１１ｂ、３
１２ｂのゲート電圧を示している。

【００７９】Ｖｇ_301a、Ｖｇ_301bはＡ相及びＢ相の副ス
イッチ素子３０１ａ、３０１ｂのゲート電圧を示してお
り、Ｖｇ_323a、Ｖｇ_323bは、Ａ相及びＢ相の主整流素子
３２３ａ、３２３ｂのゲート電圧を示している。

【００８０】Ｉｄ_301aはＡ相の副スイッチ素子３０１ａ
に流れる電流を示している。Ｂ相の副スイッチ素子３０
１ｂに流れる電流は省略してある。

【００８１】Ｉｃ_313a、Ｉｃ_314aは、Ａ相の主スイッチ
素子３１１ａ、３１２ｂに並列接続された共振コンデン
サ３１３ａ、３１４ａ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。

【００８２】Ｉｄ_311a、Ｉｄ_312aはＡ相の主スイッチ素
子３１１ａ、３１２ａのドレイン電流を示しており、Ｖ
ｄｓ_311a、Ｖｄｓ_312aは、Ａ相の主スイッチ素子３１１
ａ、３１２ａのドレイン・ソース間の電圧を示してい
る。Ｂ相の主スイッチ素子３１１ｂ、３１２ｂのドレイ
ン電流とドレイン・ソース間の電圧は省略する。

【００８３】Iｔ₃₃₁は主一次巻線３３１に流れる電流を
示している。Ａ相の主スイッチ素子３１１ａ、３１２ａ
が導通したときに直流電圧源３１９から主一次巻線３３
１に電流が供給される方向を正、Ｂ相の主スイッチ素子
３１１ｂ、３１２ｂ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。

【００８４】Ｖｄｓ_323a、Ｖｄｓ_323bは、Ａ相及びＢ相
の主整流素子３２３ａ、３２３ｂのドレイン・ソース間
の電圧を示しており、ドレイン端子の電圧がソース端子
の電圧よりも高い方向を正にして表している。

【００８５】Ｉｔ_332a、Ｉｔ_332bは、Ａ相及びＢ相の主
二次巻線３３２ａ、３３２ｂに流れる電流を示してい
る。

【００８６】図２は、図１０のタイミングチャートの時
刻ｔ₀〜時刻ｔ₁の間に電源装置３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３１１ａ、３１２ａ、３１１ｂ、３１２ｂと、
Ａ相及びＢ相の副スイッチ素子３０１ａ、３０１ｂは遮
断状態にある。

【００８７】二次側のチョークコイル３２５には、時刻
ｔ₀よりも前にエネルギーが蓄積されており、時刻ｔ₀〜
ｔ₁の間は、そのエネルギーによってチョークコイル３
２５に起電力が生じ、主整流平滑回路３２０内に電流Ｉ
₃₈₁が流れている。

【００８８】時刻ｔ₀〜時刻ｔ₁では、二次側の主整流素
子３２３ａ、３２３ｂは遮断している。

【００８９】各主整流素子３２３ａ、３２３ｂ内の寄生
ダイオード３２４ａ、３２４ｂの電気的特性は等しいの
で、チョークコイル３２５から供給される電流I₃₈₁は、
寄生ダイオード３２４ａ、３２４ｂ内に分流し、電流Ｉ
_381a、Ｉ_381bとなってＡ相及びＢ相の主二次巻線３３２
ａ、３３２ｂに流れる。

【００９０】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３１１ａと、二次側のＡ相の
主整流素子３２３ａと、Ａ相の副スイッチ素子３０１ａ
が導通する。

【００９１】二次側では、Ａ相の主整流素子３２３ａ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３２３ａ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、二次側のチョークコイル３２５が供給する電流Ｉ
₃₈₁は、Ｂ相の主整流素子３２３ｂの寄生ダイオード３
２４ｂには流れなくなり、Ａ相側(Ａ相の主整流素子３
２３ａとＡ相の主二次巻線３３２ａ側)だけを流れるよ
うになる。

【００９２】Ａ相の主二次巻線３３２ａに電流Ｉ₃₈₁が
流れることにより、主一次巻線３３１に電圧が誘起され
る。その電圧は、第２の出力点Ｅ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３１１ｂの
寄生ダイオード３１５ｂが順バイアスされる。

【００９３】その結果、Ａ相の主二次巻線３３２ａから
主一次巻線３３１に戻されたエネルギーにより、主一次
巻線３３１と、寄生ダイオード３１５ｂと、高電圧側の
Ａ相の主スイッチ素子３１１ａとで形成される閉ループ
中を、電流Ｉ₃₈₃が流れる。

【００９４】また、Ａ相の主スイッチ素子３１１ａと副
スイッチ素子３０１ａが導通することにより、直流電圧
源３１９から、Ａ相の高電圧側の主スイッチ素子３１１
ａと、主一次巻線３３１と、補助一次巻線３０６と、共
振コイル３０８と、Ａ相の副スイッチ素子３０１ａの順
序で電流Ｉ₃₈₄が流れる。

【００９５】従って、時刻ｔ₁〜時刻ｔ₂の間に主一次巻
線３３１に流れる電流Ｉ_T1は、Ｉ_T1 ＝Ｉ₃₈₃＋Ｉ₃₈₄ となっている。

【００９６】補助一次巻線３０６は、主一次巻線３３１
及び、Ａ相とＢ相の主二次巻線３３２ａ、３３２ｂと磁
気結合しており、主一次巻線３３１の巻数をｎ₁、補助
一次巻線３０６の巻数をｎ_S、Ａ相の主二次巻線３３２
ａの巻数をｎ_2aとすると、次式が成立する。

【００９７】Ｉ_T1 × ｎ₁ ＋Ｉ₃₈₄ × ｎ_S ＝Ｉ₃₈₁ × ｎ_2a Ａ相の主二次巻線３３２ａには、チョークコイル３２５
から電流が供給されており、チョークコイル３２５は定
電流源であると近似できるから、上式の右辺は一定値で
ある。従って、補助一次巻線３０６に流れる電流Ｉ₃₈₄
が増加すると、寄生ダイオード３１５ｂに流れる電流Ｉ
₃₈₃は減少する。

【００９８】二次側のチョークコイル３２５は定電流源
であるから、寄生ダイオード３１５ｂに流れる電流Ｉ
₃₈₃が時刻ｔ₂でゼロになると、直流電圧源３１９から共
振コイル３０８に供給される電流Ｉ₃₈₄は増加できなく
なる。即ち、時刻ｔ₂では、

【００９９】Ｉ₃₈₁ × ｎ_2a ＝Ｉ₃₈₄ × ｎ₁ となり、直流電圧源３１９から供給される電流Ｉ₃₈₄は
一定値になる。

【０１００】このとき、Ａ相のグラウンド側の主スイッ
チ素子３１２ａに並列接続された共振コンデンサ３１４
ａは、時刻ｔ₂までは寄生ダイオード３１５ｂが導通し
ていたため、直流電圧源３１９の電圧Ｖinまで充電され
ており、直流電圧源３１９から供給される電流Ｉ₃₈₄が
定電流となると、その電流Ｉ₃₈₄だけでは共振コイル３
０８に流れる電流が増加できなくなる。

【０１０１】その状態になると、共振コンデンサ３１４
ａと共振コイル３０８とが共振動作を開始し、共振コン
デンサ３１４ａが放電し、共振コイル３０８に電流を供
給することで、共振コイル３０８に流れる電流が増加す
る。

【０１０２】図４の符号Ｉ₃₈₇は、その共振動作によっ
て流れる電流を示している。共振コンデンサ３１４ａの
放電により、共振コンデンサ３１４ａの高電圧側の端子
(主ブリッジ回路３１０の第２の出力点Ｅ)の電圧は徐々
に低下する。

【０１０３】第２の出力点Ｅの電圧が低下すると、第２
の出力点Ｅと電源電圧ライン３１７の間に接続された共
振コンデンサ３１３ｂが充電される(この共振コンデン
サ３１３ｂは、高電圧側のＢ相の主スイッチ素子３１１
ｂに並列接続されているコンデンサである。)。

【０１０４】同図符号Ｉ₃₈₈は、その共振コンデンサ３
１３ｂへの充電電流を示しており、直流電圧源３１９か
ら供給され、共振コンデンサ３１３ｂ、補助一次巻線３
０６、共振コイル３０８、Ａ相の副スイッチ素子３０１
ａを通って、グラウンドライン３１８に流れる。

【０１０５】共振コイル３０８と共振コンデンサ３１４
ａの共振動作により、共振コンデンサ３１４ａの放電が
終了すると、共振コンデンサ３１４ａに蓄積されていた
エネルギーは共振コイル３０８に全部移行される。する
と、共振コイル３０８には、共振コンデンサ３１４ａを
逆向きに充電する方向の起電力が生じる。

【０１０６】その起電力は、共振コンデンサ３１４ａに
並列接続されている主スイッチ素子３１２ａの内部寄生
ダイオード３１６ａを順バイアスする極性なので、共振
コイル３０８に蓄積されていたエネルギーにより、寄生
ダイオード３１６ａ中を、図５の符号Ｉ₃₈₉で示す電流
が流される。寄生ダイオード３１６ａが順バイアスされ
ると、主一次巻線３３１には、電源電圧Ｖinが印加され
る。このとき、二次側には略一定の電流Ｉ₃₈₂が流れて
いる。

【０１０７】時刻ｔ₃における出力点Ｅの電位はほぼゼ
ロＶであって、直流電圧源３１９のアース側電位になっ
ているため、主ブリッジ回路３１０の出力点Ｄ、Ｅ間の
電圧、つまり主トランス３３０内の主一次巻線３３１の
両端には、直流電圧源３１９の出力電圧Ｖinが印加され
ている。

【０１０８】このため、補助一次巻線３０６の両端に
は、主一次巻線３３１と補助一次巻線３０６の巻数比に
応じた電圧が発生する。その電圧の極性は、共振コイル
３０８に生じている電圧とは逆向きであり、共振コイル
３０８に蓄積されているエネルギーは、補助一次巻線３
０６に発生した電圧に応じて減少する。主一次巻線３３
１には直流電圧源３１９の出力電圧Ｖinが印加されてい
ることから、エネルギーは一次側から二次側に供給され
ている。

【０１０９】図１０のタイミングチャートにおいて、共
振コンデンサ３１４ａの放電が終了し、寄生ダイオード
３１６ａに電流Ｉ₃₈₉が流れ始めた時刻は符号ｔ₃で示さ
れている。

【０１１０】制御回路３４０は、寄生ダイオード３１６
ａに電流Ｉ₃₈₉が流れているときに、Ａ相のグラウンド
側の主スイッチ素子３１２ａを導通させる。この場合、
主スイッチ素子３１２ａのソース・ドレイン間に電圧は
印加されていないので、主スイッチ素子３１２ａにはタ
ーンオンによる損失は生じない。

【０１１１】その主スイッチ素子３１２ａの導通によ
り、図６の符号Ｉ₃₉₀で示す電流が流れ始める。

【０１１２】補助一次巻線３０６に誘起される電圧は、
共振コイル３０８に流れる電流Ｉ₃₈ ₄を減少させる極性
であり、主一次巻線３３１に流れる電流Ｉ₃₉₀が増加
し、補助一次巻線３０６に誘起された電圧が、Ａ相の副
スイッチ素子３０１ａに直列接続された補助整流素子３
０３ａを逆バイアスすると、共振コイル３０８に流れる
電流はゼロになる。

【０１１３】このとき、主二次巻線３３２には、Ａ相の
主整流素子３２４ａを第３象限動作させる極性の電圧が
誘起されており、主一次巻線３３１からＡ相の主二次巻
線３３２ａにエネルギーが伝達され、電流Ｉ₃₈₂が流れ
る。

【０１１４】なお、図１０の時刻ｔ₃は、共振コイル３
０８と共振コンデンサ３１４ａの共振電流がゼロになっ
た時刻を示しており、時刻ｔ₄は主スイッチ素子３１２
ａ内の寄生ダイオード３１６ａに流れる電流Ｉ₃₈₉がゼ
ロになり、主スイッチ素子３１２ａに順方向の電流が流
れ始める時刻を示している。

【０１１５】次いで、Ａ相の主スイッチ素子３１２ａの
導通により、時刻ｔ₅において、上述するように補助一
次巻線３０６に電流が流れなくなったものとする。この
状態は図７に示すように、主一次巻線３３１には電流Ｉ
₃₉₀が流れ、Ａ相の主二次巻線３３２ａには、電流Ｉ₃₈₂
が流れているから、Ｉ₃₉₀ × ｎ₁ ＝Ｉ₃₈₂ × ｎ_2a になる。

【０１１６】制御回路３４０は、その時刻ｔ₅において
副スイッチ素子３０１ａを遮断させるので、副スイッチ
素子３０１ａは電流が流れていない状態で導通状態から
遮断状態に移行するので損失が生じない。このとき、Ｂ
相の共振コンデンサ３１３ｂは電源電圧Ｖinで充電され
ている。

【０１１７】時刻ｔ₅後は、主一次巻線３３１に流れる
電流が増加し、主一次巻線３３１から主二次巻線３３２
にエネルギーが伝達され、Ａ相の主二次巻線３３２ａに
電圧が誘起され、Ａ相の主整流素子３２３ａは第三象限
動作をする。

【０１１８】Ａ相の主二次巻線３３２ａに流れる電流Ｉ
₃₈₂はチョークコイル３２５を流れ、チョークコイル３
２５及び出力コンデンサ３２６を充電する。

【０１１９】Ａ相の主スイッチ素子３１１ａ、３１２ａ
が導通している状態では、それらに並列接続された共振
コンデンサ３１３ａ、３１４ａは充電されていない。そ
の状態で、時刻ｔ₆において、制御回路３４０により、
先ず、Ａ相の電源側の主スイッチ素子３１１ａが遮断さ
せられると、図８に示すように、その主スイッチ素子３
１１ａに並列接続された共振コンデンサ３１３ａを充電
する電流Ｉ₃₉₂と、Ｂ相のグラウンド側の共振コンデン
サ３１４ｂの放電による電流Ｉ₃₉₄とが流れる。

【０１２０】第１の出力点Ｄの電圧が低下し、共振コン
デンサ３１３ａ、３１４ｂへ流れる電流が減少すると、
主一次巻線３３１に流れる電流も減少する。

【０１２１】この状態では、図９に示すように、Ａ相の
主二次巻線３３２ａには、チョークコイル３２５の起電
力によって電流Ｉ₃₉₅が流されており、その電流Ｉ₃₉₅に
よって主一次巻線３３１に電圧が誘起される。

【０１２２】その電圧は、グラウンド側のＢ相の主スイ
ッチ素子３１２ｂ内の寄生ダイオード３１６ｂを順バイ
アスする極性であり、寄生ダイオード３１６ｂ内に電流
Ｉ₃₉ ₇が流される(時刻ｔ₇)。

【０１２３】その状態で、制御回路３４０が時刻ｔ₈に
おいてグラウンド側のＡ相の主スイッチ素子３１２ａを
遮断させると、主ブリッジ回路３１０内の全ての主スイ
ッチ素子３１１ａ、３１２ａ、３１１ｂ、３１２ｂと二
次側整流素子３２３ａ、３２３ｂが遮断状態になる。

【０１２４】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３１１ｂ、３１２ｂ、
主整流素子３２３ｂ、副スイッチ素子３０１ｂ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。

【０１２５】Ａ相の二次巻線３３２ａとＢ相の二次巻線
３３２ｂ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。

【０１２６】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３１２ｂとＢ相の
副スイッチ素子３０１ｂとが導通した後、次いで、電源
側のＢ相の主スイッチ素子３１１ｂ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。

【０１２７】上記電源装置３は、二次側の主整流素子３
２３ａ、３２３ｂにｎチャネルＭＯＳＦＥＴを用いた
が、図１１の電源装置４のように、ダイオード素子を用
いることもできる。

【０１２８】図１の電源装置３の主整流平滑回路３２０
では、主整流素子３２３ａ、３２３ｂがｎチャネルＭＯ
ＳＦＥＴで構成されていたのに対し、図１１に示した電
源装置４では、整流平滑回路４２０に、ダイオード素子
で構成された主整流素子４２３ａ、４２３ｂが用いられ
ている。

【０１２９】Ａ相、Ｂ相の主整流素子４２３ａ、４２３
ｂのアノード端子は、Ａ相、Ｂ相の主二次巻線３３２
ａ、３３２ｂの一端にそれぞれ接続されている。

【０１３０】他方、Ａ相、主整流素子４２３ａ、４２３
ｂのカソード端子はチョークコイル３２５の同じ端子に
接続されており、該チョークコイル３２５の他端は出力
端子３２７にされている。

【０１３１】Ａ相及びＢ相の主二次巻線３３２ａ、３３
２ｂの共通の端子はグラウンド端子３２６にされてい
る。

【０１３２】出力端子３２７とグラウンド端子３２６の
間には、出力コンデンサ３２６と負荷３２９が並列に接
続されている。

【０１３３】二次側の整流平滑回路４２０は上記のよう
に構成されており、Ａ相及びＢ相の主整流素子４２３
ａ、４２３ｂはゲート端子を有していないので、制御回
路３４０には接続されていない。

【０１３４】図１１の電源装置４の、他の回路ブロック
や配線は図１の電源装置３と同一であるので、同じ回路
ブロックや同じ電気素子には同じ符号を付して説明を省
略する。

【０１３５】図２０は、この電源装置４の回路動作を示
すタイミングチャートである。符号Ｖak_423a、Ｖak_423b
は、主整流素子４２３ａ、４２３ｂのアノード・カソー
ド間の電圧を示しており、逆バイアスされた状態を正に
してある。同図中、符号ｔ₀〜ｔ₈は、図１０のタイミン
グチャートの時刻ｔ₀〜ｔ₈と同じ状態の時刻を示してい
る。

【０１３６】この電源装置４の動作を説明すると、先
ず、定常動作において、主スイッチ素子３１１ａ、３１
１ｂ、３１２ａ、３１２ｂが遮断している状態では、図
１２に示すように、チョークコイル３２５に蓄積された
エネルギーによって、主整流素子４２３ａ、４２３ｂ
に、等しい大きさの電流Ｉ_481a、Ｉ_481bがそれぞれ流れ
ている。

【０１３７】次に、Ａ相の主スイッチ素子３１５ａとＡ
相の副スイッチ素子３０１ａが導通し、図１３に示すよ
うに、主一次巻線３１１に電流Ｉ₄₈₃、Ｉ₄₈₄が流れる。

【０１３８】直流電圧源３１９から供給される電流Ｉ
₄₈₄が増加すると、Ｂ相の主スイッチ素子３１１ｂの内
部寄生ダイオード３１５ｂに流れる電流Ｉ₃₈₃が減少す
るが、その電流Ｉ₄₈₃がゼロになると、電流Ｉ₄₈₄が増加
できなくなり、共振コンデンサ３１４ａが放電し、図１
４に示すように、共振コイル３０８に電流Ｉ₄₈₇を流
し、共振コイル３０８に流れる電流を増加させる。

【０１３９】その共振コンデンサ３１４ａの電圧が低下
するに従い、直流電圧源３１９から電流Ｉ₄₈₈が供給さ
れ、Ｂ相の電源側の共振コンデンサ３１３ｂが充電され
る。

【０１４０】次に、共振コンデンサ３１４ａと共振コイ
ル３０８の共振動作により、共振コイル３０８が放電
し、図１５に示すように、寄生ダイオード３１６ａに電
流Ｉ₄₈ ₉が流れる。

【０１４１】その状態でＡ相のグラウンド側の主スイッ
チ素子３１２ａが導通すると、図１６に示すように、直
流電圧源３１９から主一次巻線３３１に電流Ｉ₄₉₀が供
給される。その電流Ｉ₄₉₀が増加すると、補助一次巻線
３０６と副二次巻線３３２に電圧が誘起される。

【０１４２】補助一次巻線３０６に誘起された電圧によ
り、補助整流素子３０３ａが逆バイアスされ、図１７に
示すように、共振コイル３１８に流れる電流はゼロにな
る。主二次巻線３３２側では、Ａ相の主二次巻線３３２
ａにエネルギーが伝達され、チョークコイル３２５に電
流が供給される。

【０１４３】Ａ相の主スイッチ素子３１１ａ、３１２ａ
が導通している状態から、制御回路３４０が、先ず、Ａ
相の電源側の主スイッチ素子３１１ａを遮断させると、
図１８に示すように、その主スイッチ素子３１１ａに並
列接続された共振コンデンサ３１３ａを充電する電流Ｉ
₄₉₂が流れる。同時に、Ｂ相のグラウンド側の共振コン
デンサ３１４ｂが放電し、電流Ｉ₄₉₄を流す。

【０１４４】主一次巻線３３１に流れる電流が減少する
と、チョークコイル３２５に起電力が生じ、図１９に示
すように、Ａ相の主二次巻線３３２ａとＢ相の主二次巻
線３３２ｂに電流Ｉ_499a、Ｉ_499bがそれぞれ流れる。

【０１４５】Ａ相とＢ相の主二次巻線３３２ａ、３３２
ｂに流れる電流Ｉ_499a、Ｉ_499bは同じ大きさであり、Ａ
相の主二次巻線３３２ａの巻数と、Ｂ相の主二次巻線３
３２ｂの巻数とが同じにされているため、主一次巻線３
３１に誘起される電圧は互いに打ち消しあい、主一次巻
線３３１には起電力は生じない。この状態は図１２に示
したのと同じ状態である。

【０１４６】次に、Ｂ相のグラウンド側の主スイッチ素
子３１２ｂと、Ｂ相の副スイッチ素子３０１ｂとが導通
した後、Ｂ相の電源電圧側の主スイッチ素子３１２ｂが
導通する。Ｂ相の各スイッチ素子３１１ｂ、３１２ｂ、
３０１ｂが動作する場合、主一次巻線３３１、補助一次
巻線３０６、及び共振コイル３０８に流れる電流はＡ相
の動作のときとは逆向きであり、二次側ではＢ相の主二
次巻線３３２ｂに電流が流れるが、基本的な動作と電流
の流れ方はＡ相の場合と同様であるため、説明は省略す
る。

【０１４７】なお、上記各実施例では、主ブリッジ回路
３１０の第２の出力点Ｅに補助一次巻線３０６の一端を
接続し、他端を共振コイル３０８を介して接続点Ｆに接
続したが、それとは逆に、第２の出力点Ｅに共振コイル
３０８の一端を接続し、他端を補助一次巻線３０６を介
して接続点Ｆに接続してもよい。また、第２の出力点Ｅ
ではなく、第１の出力点Ｄに接続してもよい。

【０１４８】また、補助整流素子３０３ａ、３０３ｂ
は、副スイッチ素子３０１ａ、３０１ｂのドレイン端子
側に接続したが、ソース端子側に接続してもよい。

【０１４９】また、上記各実施例では、主一次巻線３３
１の一端は、偏励磁防止用のコンデンサ３５９を介して
ブリッジ回路３１０の第１の出力点Ｄに接続されていた
が、コンデンサ３５９は、主一次巻線３３１の一端と第
１、第２の出力端子Ｄ、Ｅ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３５９は省略することができる。

【０１５０】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。

【０１５１】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２８の符号３ａ
は、主スイッチ素子にＩＧＢＴが用いられており、４個
のＩＧＢＴ３５１ａ、３５１ｂ、３５２ａ、３５２ｂが
ブリッジ接続されている。

【０１５２】ＩＧＢＴを用いた場合、内部寄生ダイオー
ドを利用することができないので、各ＩＧＢＴ３５１
ａ、３５１ｂ、３５２ａ、３５２ｂには、外付けのダイ
オード素子３６５ａ、３６５ｂ、３６６ａ、３６６ｂ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。

【０１５３】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２８の電源装置３ａ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。

【０１５４】

【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電流の流れ方を説明するた
めの図

【図３】第一例の電源装置の電流の流れ方を説明するた
めの図

【図４】第一例の電源装置の電流の流れ方を説明するた
めの図

【図５】第一例の電源装置の電流の流れ方を説明するた
めの図

【図６】第一例の電源装置の電流の流れ方を説明するた
めの図

【図７】第一例の電源装置の電流の流れ方を説明するた
めの図

【図８】第一例の電源装置の電流の流れ方を説明するた
めの図

【図９】第一例の電源装置の電流の流れ方を説明するた
めの図

【図１０】第一例の電源装置の動作を示すタイミングチ
ャート

【図１１】本発明の第二例の電源装置を示す回路ブロッ
ク図

【図１２】第二例の電源装置の電流の流れ方を説明する
ための図

【図１３】第二例の電源装置の電流の流れ方を説明する
ための図

【図１４】第二例の電源装置の電流の流れ方を説明する
ための図

【図１５】第二例の電源装置の電流の流れ方を説明する
ための図

【図１６】第二例の電源装置の電流の流れ方を説明する
ための図

【図１７】第二例の電源装置の電流の流れ方を説明する
ための図

【図１８】第二例の電源装置の電流の流れ方を説明する
ための図

【図１９】第二例の電源装置の電流の流れ方を説明する
ための図

【図２０】第二例の電源装置の動作を示すタイミングチ
ャート

【図２１】従来技術の電源装置の回路ブロック図

【図２２】従来技術の電源装置の電流の流れ方を説明す
るための図

【図２３】従来技術の電源装置の電流の流れ方を説明す
るための図

【図２４】従来技術の電源装置の電流の流れ方を説明す
るための図

【図２５】従来技術の電源装置の電流の流れ方を説明す
るための図

【図２６】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２７】ＭＯＳＦＥＴの第三象限動作を説明するため
のグラフ

【図２８】ＩＧＢＴを用いた場合の本発明の一例の電源
装置

【符号の説明】

３、４、３ａ……電源装置３０１ａ……Ａ相の副スイッチ素子３０１ｂ……Ｂ相の副スイッチ素子３０３ａ……Ａ相の補助整流素子３０３ｂ……Ｂ相の補助整流素子３０４……副ブリッジ回路３０６……補助一次巻線３０８……共振コイル３１０……主ブリッジ回路３１１ａ……Ａ相の電源電圧側の主スイッチ素子３１２ａ……Ａ相のグラウンド側の主スイッチ素子３１１ｂ……Ｂ相の電源電圧側の主スイッチ素子３１２ｂ……Ｂ相のグラウンド側の主スイッチ素子３１３ａ、３１３ｂ、３１４ａ、３１４ｂ……共振コン
デンサ３１９……直流電圧源３２０、４２０……主整流平滑回路３２３ａ、４２４ａ……Ａ相の主整流素子３２３ｂ、４２４ｂ……Ｂ相の主整流素子３２５……チョークコイル３３０……主トランス３３１……主一次巻線３３２……主二次巻線３３２ａ……Ａ相の主二次巻線３３２ｂ……Ｂ相の主二次巻線３５１ａ、３５１ｂ、３５２ａ、３５２ｂ……ＩＧＢＴ３６５ａ、３６５ｂ、３６６ａ、３６６ｂ……ダイオー
ドＤ、Ｅ……出力点Ｆ……接続点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H007 CA02 CB05 CB09 CC32 DB01 DC05 5H730 AA14 BB27 BB61 BB82 DD04 DD16 EE03 EE13 EE39 EE59 FD01 FG01

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
主ブリッジ回路と、主トランス内に配置され、前記主ブリッジ回路の出力点
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、副スイッチ素子と補助整流素子とが直列接続された回路
が更に接続点で直列に接続されて構成された副ブリッジ
回路と、互いに直列接続された補助一次巻線と共振コイルとを有
し、前記副ブリッジ回路は前記主ブリッジ回路に並列に接続
され、前記補助一次巻線と前記共振コイルとが直列接続された
回路は、前記副ブリッジ回路の前記接続点と、前記主ブ
リッジ回路の前記出力点との間に接続され、前記補助一次巻線は、前記一次巻線と前記二次巻線とに
磁気結合された電源装置。
【請求項２】前記補助一次巻線は、前記主トランス内に
配置された請求項１記載の電源装置。
【請求項３】前記共振コンデンサには、前記主スイッチ
素子の容量成分が用いられた請求項１又は請求項２のい
ずれか１項記載の電源装置。
【請求項４】前記共振コイルには、前記補助一次巻線の
漏れインダクタンスが用いられた請求項１乃至請求項３
のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項５】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には、前記各
ＭＯＳＦＥＴ内の寄生ダイオードが用いられた請求項１
乃至請求項３のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項６】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４のいずれか１項記載の電源
装置。
【請求項７】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相の主整流素子が整流した電流が流さ
れるチョークコイルとを有する請求項１乃至請求項６の
いずれか１項記載の電源装置。