JP2006333667A5 - - Google Patents

Claims (16)

1. ４つの第１スイッチング素子を含んで構成され、直流入力電圧に基づいて入力交流電圧を生成するフルブリッジ型の第１ブリッジ回路と、
   前記第１スイッチング素子に対してそれぞれ並列接続された第１容量素子と、
   前記第１ブリッジ回路にＨブリッジ接続され、前記第１容量素子と共に第１共振回路を構成する第１インダクタと、
   前記入力交流電圧を変圧して出力交流電圧を生成する第１トランスと、
   前記第１トランスの２次側に設けられると共に複数の第１整流素子を含んで構成され、これら複数の第１整流素子によって前記出力交流電圧を整流することにより直流出力電圧を生成する整流回路と、
   互いに直列接続された状態で前記第１ブリッジ回路に並列接続され、前記第１スイッチング素子のうち互いに直列接続された一対のスイッチング素子と共に第２ブリッジ回路を構成する一対の第２容量素子と、
   前記第２ブリッジ回路にＨブリッジ接続され、前記第２容量素子と共に第２共振回路を構成する第２インダクタと、
   前記第２ブリッジ回路からの入力電圧を変圧して出力電圧を生成し、この出力電圧を前記整流回路へ供給する第２トランスと、
   前記第１ブリッジ回路および前記第２ブリッジ回路をそれぞれ駆動する駆動回路と
   を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 前記第２ブリッジ回路は、前記一対の第２容量素子にそれぞれ並列接続された第３スイッチング素子をさらに有し、
   前記第１トランスの１次側巻線と２次側巻線との巻き数比は、前記第２トランスの１次側巻線と２次側巻線との巻き数比とは異なり、
   前記駆動回路は、前記直流入力電圧の大きさに応じて前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路とを選択的に動作させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
3. 前記第３スイッチング素子は電界効果型トランジスタにより構成され、
   前記第２容量素子は、前記電界効果型トランジスタの寄生容量により構成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
4. 前記第２ブリッジ回路は、前記一対の第２容量素子の少なくとも一方と並列に逆極性接続された第２整流素子をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
5. 前記第２ブリッジ回路は、前記第１のブリッジ回路と並列接続された電界効果型トランジスタを含み、
   前記第２整流素子は、前記電界効果型トランジスタの寄生ダイオードにより構成され、
   前記第２容量素子は、前記電界効果型トランジスタの寄生容量により構成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源装置。
6. 前記第１のスイッチング素子は電界効果型トランジスタにより構成され、
   前記第１容量素子が、前記電界効果型トランジスタの寄生容量により構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
7. 前記第１のスイッチング素子は電界効果型トランジスタにより構成され、
   前記第１整流素子が、前記電界効果型トランジスタの寄生ダイオードにより構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
8. ４つの第１スイッチング素子を含んで構成され、直流入力電圧に基づいて入力交流電圧を生成するフルブリッジ型の第１ブリッジ回路と、
   前記第１スイッチング素子に対してそれぞれ並列接続された第１容量素子と、
   前記第１ブリッジ回路にＨブリッジ接続され、前記第１容量素子と共に第１共振回路を構成する第１インダクタと、
   前記入力交流電圧を変圧して出力交流電圧を生成する第１トランスと、
   前記第１トランスの２次側に設けられると共に複数の第１整流素子を含んで構成され、これら複数の第１整流素子によって前記出力交流電圧を整流することにより直流出力電圧を生成する整流回路と、
   互いに直列接続された一対の第２スイッチング素子と互いに直列接続された一対の第２容量素子とを含んで構成されると共に、前記第１ブリッジ回路に並列接続された第２ブリッジ回路と、
   前記第２ブリッジ回路にＨブリッジ接続され、前記第２容量素子と共に第２共振回路を構成する第２インダクタと、
   前記第２ブリッジ回路からの入力電圧を変圧して出力電圧を生成し、この出力電圧を前記整流回路へ供給する第２トランスと、
   前記第１ブリッジ回路および前記第２ブリッジ回路をそれぞれ駆動する駆動回路と
   を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
9. 前記整流回路は、２つの前記第１整流素子を含んで構成されたセンタタップ型整流回路である
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
10. 前記整流回路は、４つの前記第１整流素子を含んで構成されたフルブリッジ型整流回路である
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
11. 前記第１トランスおよび前記第２トランスは単一の磁気素子から構成され、
    前記磁気素子は、
    中足部と、この中足部を共有しつつ中足部と共にループ磁路をそれぞれ構成する複数の外足部とを含んで構成された磁芯と、
    前記中足部に巻回され、前記入力交流電圧または前記入力電圧の一方の電圧が入力される入力中足コイルと、
    前記中足部に巻回され、前記出力交流電圧または前記出力電圧の一方の電圧を出力する出力中足コイルと、
    前記外足部に巻回され、前記入力交流電圧または前記入力電圧の他方の電圧が入力される入力外足コイルと、
    前記外足部に巻回され、前記出力交流電圧または前記出力電圧の他方の電圧を出力する出力外足コイルと
    を備え、
    前記入力外足コイルは、それぞれ、一のループ磁路の外足部に巻回された第１の入力外足コイル部と、他の一のループ磁路の外足部に巻回された第２の入力外足コイル部とを直列に接続してなり、
    前記出力外足コイルは、それぞれ、前記一のループ磁路の外足部に巻回された第１の出力外足コイル部と、前記他の一のループ磁路の外足部に巻回された第２の出力外足コイル部とを直列に接続してなり、
    前記第１および第２の入力外足コイル部の巻き方向が同極性方向であると共に、前記第１および第２の入力外足コイル部の巻数が互いに等しく、かつ、
    前記第１および第２の出力外足コイル部の巻き方向が同極性方向であると共に、前記第１および第２の出力外足コイル部の巻数が互いに等しく、
    前記入力外足コイルは、この入力外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回され、かつ、
    前記出力外足コイルは、この出力外足コイルを流れる電流によって前記複数の外足部にそれぞれ生ずる磁束が前記中足部において互いに相殺し合うような態様で前記外足部に巻回されている
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
12. 直流入力電圧をスイッチングして入力交流電圧を生成するフルブリッジ型のブリッジ回路と、
    前記入力交流電圧を変圧して出力交流電圧を生成するトランスと、
    前記トランスの２次側に設けられると共に複数の整流素子を含んで構成され、これら複数の整流素子によって前記出力交流電圧を整流することにより直流出力電圧を生成する整流回路と、
    前記ブリッジ回路に並列接続され、前記整流素子に加わるサージ電圧を抑止するサージ電圧抑止エネルギーを前記整流回路内に注入するサージ電圧抑止回路と、
    前記ブリッジ回路および前記サージ電圧抑止回路をそれぞれ駆動する駆動回路と
    を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
13. 前記駆動回路は、前記サージ電圧抑止エネルギーが、前記ブリッジ回路から供給されるサージ電圧増幅エネルギーとは逆位相となるように、前記ブリッジ回路および前記サージ電圧抑止回路をそれぞれ駆動する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のスイッチング電源装置。
14. 前記駆動回路は、前記ブリッジ回路から供給される前記サージ電圧を増幅する方向の第１の電流と、前記サージ電圧抑止エネルギーに基づく前記サージ電圧を抑止する方向の第２の電流とがつり合うことにより、一定期間、前記整流素子に加わる逆電圧が、前記直流入力電圧と前記トランスの１次側および２次側巻線とから定まる電圧よりも低い状態を保つこととなるように、前記ブリッジ回路および前記サージ電圧抑止回路をそれぞれ駆動する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のスイッチング電源装置。
15. 前記駆動回路は、前記サージ電圧抑止エネルギーの注入によって、前記整流素子に加わる逆電圧が段階的に上昇するように、前記ブリッジ回路および前記サージ電圧抑止回路をそれぞれ駆動する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のスイッチング電源装置。
16. スイッチング電源装置に対して適用される電圧変換方法であって、
    フルブリッジ型のブリッジ回路によって直流入力電圧をスイッチングすることで入力交流電圧を生成し、
    トランスによって前記入力交流電圧を変圧することで出力交流電圧を生成し、
    前記トランスの２次側に設けられると共に複数の整流素子を含んで構成された整流回路によって、前記出力交流電圧を整流して直流出力電圧を生成し、
    前記ブリッジ回路に並列接続されたサージ電圧抑止回路によって、前記整流素子に加わるサージ電圧抑止エネルギーを前記整流回路内に注入する
    ことを特徴とする電圧変換方法。