JP2007104766A - スイッチング電源装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】トランスにおけるコアロスやトランスの交流抵抗による発熱量を低減することの可能なスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】トランス４、インバータ回路１および整流回路５を備える。トランス４の２次側では２次側巻線４５，４６が互いに接続されている。トランス４の１次側では１次側巻線４２，４３が互い直列に接続されると共にインバータ回路１の動作に応じて互いに逆位相に時分割駆動されるようにインバータ回路１に接続されている。１次側巻線４２は、２次側巻線４６よりも２次側巻線４５に近く配置され、１次側巻線４３は、２次側巻線４５よりも２次側巻線４６に近く配置されている。整流回路５は、２次側巻線４５および２次側巻線４６がインバータ回路１の動作に応じて互いに逆位相に時分割駆動されるように２次側巻線４５および２次側巻線４６に接続されたダイオード５１，５２を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力直流電圧をスイッチングして得られる入力交流電圧をトランスで変圧し、変圧した出力交流電圧を整流し平滑することにより出力直流電圧を出力するスイッチング電源装置に係り、特にスイッチング周波数の高いものに好適に適用可能なスイッチング電源装置に関する。
従来より、スイッチング電源装置として種々のタイプのものが提案され、実用に供されている。その１つとして、特許文献１および特許文献２に記載されているように、トランスの入力巻線に接続されたスイッチング回路のスイッチング動作により、高圧バッテリからの入力直流電圧をスイッチングし、スイッチングにより得られた入力交流電圧をトランスの入力巻線に入力し、トランスにより変換された出力交流電圧をトランスの出力巻線から取り出す方式がある。スイッチング回路のスイッチング動作に伴い、出力巻線に現れる電圧は、整流回路によって整流された後、平滑回路によって出力直流電圧に変換されて出力されるようになっている。
この種のスイッチング電源装置では、小型化するためにＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)などのスイッチング素子がスイッチング回路に用いられている。このようなスイッチング回路では、スイッチング素子が例えば１００ｋＨｚ以上の高周波でスイッチング動作しており、スイッチングにより得られる入力交流電圧が高周波となる。このような高周波の入力交流電圧がトランスに入力されると、表皮効果や近接効果によりトランスの交流抵抗が増加し、これにより発熱が生じ、効率が低下する問題があった。そこで、トランスの交流抵抗を低減するために、例えば、巻線の表面にだけ電流が集中しないように巻線の断面積を小さくしたり、同一方向に流れる巻線同士が互いに近接しないようにトランスの１次側巻線と２次側巻線とを交互に（サンドイッチ状に）積層する構造がトランスに適用されている（特許文献３参照）。
特開２００２−３６９５２８号公報 特開２００１−３１４０８０号公報 特開平６−３８５２３号公報 実公平６−２３６５号公報
しかし、上記したようにトランスの巻線をサンドイッチ状に積層すると、１次側巻線と２次側巻線との対向面積が大きくなるので、１次側巻線と２次側巻線との線間容量が大きくなる。その結果、その線間容量とトランスの直列インダクタンス（励磁インダクタンスおよび漏洩インダクタンス）とによるＬＣ共振により、トランスの出力交流電圧に振幅の大きなリンギングが発生する（特許文献４参照）。このように振幅の大きなリンギングが発生すると、トランスにおけるコアロスやトランスの交流抵抗による発熱量が増加し、効率が低下してしまうという問題があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、トランスの出力交流電圧に発生するリンギングを低減することにより、トランスにおけるコアロスやトランスの交流抵抗による発熱量を低減することの可能なスイッチング電源装置を提供することにある。
本発明の第１のスイッチング電源装置は、１次側巻線グループおよび２次側巻線グループを有するトランスと、１次側巻線グループの電流方向を時分割的に変化させるようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、スイッチング回路の動作に応じて２次側巻線グループに現れる交流電圧を整流し平滑化する整流平滑回路とを備えたものである。１次側巻線グループは、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループを互いに直列に接続して構成され、２次側巻線グループは、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループを互いに接続して構成される。このとき、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループがスイッチング回路の動作に応じて互いに逆位相に時分割駆動される。１次側第１巻線グループと２次側巻線グループとの磁気結合は、２次側第１巻線グループが駆動されているときにより密となる一方、２次側第２巻線グループが駆動されているときにより疎となる。一方、１次側第２巻線グループと２次側巻線グループとの磁気結合は、２次側第１巻線グループが駆動されているときにより疎となる一方、２次側第２巻線グループが駆動されているときにより密となる。なお、「グループ」なる文言は、巻線が１または複数あることを意味するものである（以下、同様）。
本発明の第１のスイッチング電源装置では、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループの、２次側巻線グループに対する磁気結合の疎密が時分割的に互いに逆位相に変化する。このとき、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループと、２次側巻線グループとでは、トランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになる。これより、１次側巻線グループのうち２次側巻線グループとより密に磁気結合する巻線グループでは、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果の影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側巻線グループのうち２次側巻線グループとより疎に磁気結合する巻線グループでは、１次側巻線グループのうち２次側巻線グループとより密に磁気結合する巻線グループと比べて、近接効果により交流抵抗が高くなる。
このように、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループは、互いに異なる交流抵抗を有するが、互いに直列に接続されているので、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い方の巻線グループにも、必ず、スイッチング回路から入力された交流電流が流れる。そのため、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い方の巻線グループの交流抵抗により、トランスの線間容量とトランスの直列インダクタンス（励磁インダクタンスおよび漏洩インダクタンス）とによるＬＣ共振によってトランスの出力交流電圧に発生するリンギングが減衰される。
本発明の第２のスイッチング電源装置は、１次側巻線グループおよび２次側巻線グループを有するトランスと、１次側巻線グループの電流方向を時分割的に変化させるようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、スイッチング回路の動作に応じて２次側巻線グループに現れる交流電圧を整流し平滑化する整流平滑回路とを備えたものである。１次側巻線グループは、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループを互いに直列に接続して構成され、２次側巻線グループは、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループを互いに接続して構成される。１次側第１巻線グループは、２次側第２巻線グループよりも２次側第１巻線グループに近く配置され、１次側第２巻線グループは、２次側第１巻線グループよりも２次側第２巻線グループに近く配置されている。整流平滑回路は、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループがスイッチング回路の動作に応じて互いに逆位相に時分割駆動されるように２次側巻線グループに接続された第１整流素子および第２整流素子を有する。
ここで、上記トランスが例えば中足の設けられた磁心を有するときは、２次側第１巻線グループ、２次側第２巻線グループ、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループをそれぞれ、中足の延在方向に平行な円筒面内に巻回して構成してもよいし、中足の延在方向に垂直な面内に巻回して構成してもよい。また、１次側の巻線グループの各巻線と、２次側の巻線グループの各巻線とが交互に積層されていることが好ましく、積層方向に上下対称に積層されていることがより好ましい。例えば、２次側第１巻線グループ、１次側第１巻線グループ、２次側第２巻線グループおよび１次側第２巻線グループがこの順に積層されていることが好ましく、２次側第１巻線グループ、１次側第１巻線グループ、１次側第２巻線グループおよび２次側第２巻線グループがこの順に積層されていることがより好ましい。
本発明の第２のスイッチング電源装置では、整流平滑回路により、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループがスイッチング回路の動作に応じて互いに逆位相に時分割駆動される。１次側第１巻線グループは、２次側第２巻線グループよりも２次側第１巻線グループに近く配置され、１次側第２巻線グループは、２次側第１巻線グループよりも２次側第２巻線グループに近く配置されている。このとき、１次側第１巻線グループは２次側第２巻線グループよりも２次側第１巻線グループに近く配置されているので、２次側第１巻線グループが駆動されているときは２次側巻線グループとより密に磁気結合し、２次側第２巻線グループが駆動されているときは２次側巻線グループとより疎に磁気結合する。一方、１次側第２巻線グループは２次側第１巻線グループよりも２次側第２巻線グループに近く配置されているので、２次側第２巻線グループが駆動されているときは２次側巻線グループとより密に磁気結合し、２次側第１巻線グループが駆動されているときは２次側巻線グループとより疎に磁気結合する。ここで、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループと、２次側巻線グループとはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになる。これより、１次側巻線グループのうち２次側巻線グループとより密に磁気結合する巻線グループでは、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側巻線グループのうち２次側巻線グループとより疎に磁気結合する巻線グループでは、１次側巻線グループのうち２次側巻線グループとより密に磁気結合する巻線グループと比べて、近接効果により交流抵抗が高くなる。
このように、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループは、互いに異なる交流抵抗を有するが、互いに直列に接続されているので、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い方の巻線グループにも、必ず、スイッチング回路から入力された交流電流が流れる。そのため、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い方の巻線グループの交流抵抗により、トランスの線間容量とトランスの直列インダクタンス（励磁インダクタンスおよび漏洩インダクタンス）とによるＬＣ共振によってトランスの出力交流電圧に発生するリンギングが減衰される。
本発明の第３のスイッチング電源装置は、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループを互いに接続して構成された１次側巻線グループと、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループを互いに接続して構成された２次側巻線グループとを有するトランスと、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループが互いに逆位相に時分割駆動されるようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、スイッチング回路の動作に応じて２次側巻線グループに現れる交流電圧を整流し平滑化する整流平滑回路とを備えたものである。このとき、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループがスイッチング回路の動作に応じて互いに逆位相に時分割駆動される。１次側第１巻線グループは、２次側第１巻線グループが駆動されているときに２次側巻線グループとの磁気結合がより密となる１次側第１サブ巻線グループと、より疎となる１次側第２サブ巻線グループとを互いに直列に接続して構成される。一方、１次側第２巻線グループは、２次側第２巻線グループが駆動されているときに２次側巻線グループとの磁気結合がより密となる１次側第３サブ巻線グループと、より疎となる１次側第４サブ巻線グループとを互いに直列に接続して構成される。
本発明の第３のスイッチング電源装置では、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループは、スイッチング回路の動作に応じて時分割で互いに逆位相に駆動される。このとき、１次側第１巻線グループでは、２次側巻線グループに対する磁気結合が密となる部分（１次側第１サブ巻線グループ）と２次側巻線グループに対する磁気結合が疎となる部分（１次側第２サブ巻線グループ）とが形成される。一方、１次側第２巻線グループでは、２次側巻線グループに対する磁気結合が密となる部分（１次側第３サブ巻線グループ）と２次側巻線グループに対する磁気結合が疎となる部分（１次側第４サブ巻線グループ）とが形成される。
このとき、１次側第１サブ巻線グループおよび１次側第２サブ巻線グループと、２次側巻線グループとはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになる。これより、１次側第１サブ巻線グループでは、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側第２サブ巻線グループでは、１次側第１サブ巻線グループと比べて、近接効果により交流抵抗が高くなる。同様に、１次側第３サブ巻線グループおよび１次側第４サブ巻線グループと、２次側巻線グループとはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになる。これより、１次側第３サブ巻線グループでは、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側第４サブ巻線グループでは、１次側第３サブ巻線グループと比べて、近接効果により交流抵抗が高くなる。
このように、１次側第１サブ巻線グループおよび１次側第２サブ巻線グループ、ならびに１次側第３サブ巻線グループおよび１次側第４サブ巻線グループはそれぞれ、互いに異なる交流抵抗を有するが、互いに直列に接続されているので、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い方の巻線グループにも、必ず、スイッチング回路から入力された交流電流が流れる。そのため、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い方の巻線グループの交流抵抗により、トランスの線間容量とトランスの直列インダクタンス（励磁インダクタンスおよび漏洩インダクタンス）とによるＬＣ共振によってトランスの出力交流電圧に発生するリンギングが減衰される。
本発明の第４のスイッチング電源装置は、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループを互いに接続して構成された１次側巻線グループと、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループを互いに接続して構成された２次側巻線グループとを有するトランスと、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループが互いに逆位相に時分割駆動されるようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、スイッチング回路の動作に応じて２次側巻線グループに現れる交流電圧を整流し平滑化する整流平滑回路とを備えたものである。１次側第１巻線グループは、２次側第２巻線グループよりも２次側第１巻線グループに近く配置された１次側第１サブ巻線グループと、２次側第１巻線グループよりも２次側第２巻線グループに近く配置された１次側第２サブ巻線グループとを互いに直列に接続して構成される。一方、１次側第２巻線グループは、２次側第１巻線グループよりも２次側第２巻線グループに近く配置された１次側第３サブ巻線グループと、２次側第２巻線グループよりも２次側第１巻線グループに近く配置された１次側第４サブ巻線グループとを互いに直列に接続して構成される。整流平滑回路は、スイッチング回路の動作に応じて２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループが互いに逆位相に時分割駆動されるように２次側巻線グループに接続された第１整流素子および第２整流素子を有する。
ここで、上記トランスが例えば中足の設けられた磁心を有するときは、１次側第１サブ巻線グループ、１次側第２サブ巻線グループ、１次側第３サブ巻線グループ、１次側第４サブ巻線グループ、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループをそれぞれ、中足の延在方向に平行な円筒面内に巻回して構成してもよいし、中足の延在方向に垂直な面内に巻回して構成してもよい。また、１次側の巻線グループの各巻線と、２次側の巻線グループの各巻線とが交互に積層されていることが好ましく、積層方向に上下対称に積層されていることがより好ましい。例えば、２次側第１巻線グループ、１次側第１巻線グループ、２次側第２巻線グループおよび１次側第２巻線グループがこの順に積層されていることが好ましく、２次側第１巻線グループ、１次側第１巻線グループ、１次側第２巻線グループ および２次側第２巻線グループがこの順に積層されていることがより好ましい。
本発明の第４のスイッチング電源装置では、整流平滑回路により、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループがスイッチング回路の動作に応じて互いに逆位相に時分割駆動される。このとき、１次側第１サブ巻線グループおよび１次側第４サブ巻線グループは２次側第２巻線グループよりも２次側第１巻線グループにより近く配置されているので、２次側第１巻線グループが駆動されているときは２次側巻線グループとより密に磁気結合するが、２次側第２巻線グループが駆動されているときは２次側巻線グループとより疎に磁気結合する。一方、１次側第２サブ巻線グループおよび１次側第３サブ巻線グループは２次側第１巻線グループよりも２次側第２巻線グループにより近く配置されているので、２次側第２巻線グループが駆動されているときは２次側巻線グループとより密に磁気結合するが、２次側第１巻線グループが駆動されているときは２次側巻線グループとより疎に磁気結合する。ここで、１次側巻線グループと２次側巻線グループとはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになる。これより、１次側第１サブ巻線グループでは、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側第２サブ巻線グループでは、１次側第１サブ巻線グループと比べて、近接効果により交流抵抗が高くなる。また、１次側第３サブ巻線グループでは、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側第４サブ巻線グループでは、１次側第３サブ巻線グループと比べて、近接効果により交流抵抗が高くなる。
このように、１次側第１サブ巻線グループおよび１次側第１サブ巻線グループ、ならびに１次側第３サブ巻線グループおよび１次側第４サブ巻線グループは、それぞれ、互いに異なるインピーダンスを有するが、互いに直列に接続されているので、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い方の巻線グループにも、必ず、スイッチング回路から入力された交流電流が流れる。そのため、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い方の巻線グループの交流抵抗により、トランスの線間容量とトランスの励磁インダクタンス（漏洩インダクタンスも含む）とによるＬＣ共振によってトランスの出力交流電圧に発生するリンギングが減衰される。
本発明の第１および第２のスイッチング電源装置によれば、２次側巻線グループに対する磁気結合の疎密が互いに異なる１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループを互いに直列に接続するようにしたので、トランスの出力交流電圧に発生するリンギングが、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い巻線グループの交流抵抗により減衰される。これにより、トランスにおけるコアロスやトランスの交流抵抗による発熱量が低減し、効率が向上する。
本発明の第３および第４のスイッチング電源装置によれば、２次側巻線グループに対する磁気結合の疎密が互いに異なる１次側第１サブ巻線グループおよび１次側第２サブ巻線グループを互いに直列に接続すると共に、２次側巻線グループに対する磁気結合の疎密が互いに異なる１次側第３サブ巻線グループおよび１次側第４サブ巻線グループを互いに直列に接続するようにしたので、トランスの出力交流電圧に発生するリンギングが、１次側巻線グループのうち交流抵抗の高い巻線グループの交流抵抗により減衰される。これにより、トランスにおけるコアロスやトランスの交流抵抗による発熱量が低減し、効率が向上する。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路構成を表すものである。図２は図１のスイッチング電源装置のうちトランスの構造を展開して表すものである。このスイッチング電源装置は、高圧バッテリＨＢから供給される高圧の直流入力電圧Ｖｉｎを、より低い直流出力電圧Ｖｏｕｔに変換して、負荷Ｌに供給するＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するものであり、後述するように２次側がセンタタップ型のスイッチング電源装置である。
このスイッチング電源装置は、一次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられたインバータ回路１（スイッチング回路）および平滑コンデンサ２と、互いに直列に接続された１次側巻線４２および１次側巻線４３からなる１次側巻線４４ならびに互いに直列に接続された２次側巻線４５および２次側巻線４６からなる２次側巻線４７を含んで構成されたトランス４と、インバータ回路１とトランス４との間に設けられた共振用インダクタ３とを備える。１次側高圧ラインＬ１Ｈに入力端子Ｔ１が、１次側低圧ラインＬ１Ｌに入力端子Ｔ２がそれぞれ設けられており、これら入力端子Ｔ１，Ｔ２が高圧バッテリの出力端子と接続されるようになっている。
このスイッチング電源装置はまた、トランス４の２次側に設けられた整流回路５と平滑回路６とを備える。平滑回路６の高圧側のラインである出力ラインＬ０に出力端子Ｔ３が、平滑回路６の低圧側のラインである接地ラインＬＧに出力端子Ｔ４がそれぞれ設けられており、これら出力端子Ｔ３，Ｔ４が負荷の入出力端子と接続されるようになっている。なお、整流回路５および平滑回路６からなる回路が本発明の「整流平滑回路」に対応する。
インバータ回路１は、高圧バッテリから出力される直流入力電圧Ｖｉｎをほぼ矩形波状の単相交流電圧に変換する単相インバータ回路である。このインバータ回路１は、制御回路（図示せず）から供給されるスイッチング信号によってそれぞれ駆動される４つのスイッチング素子１１，１２，１３，１４をフルブリッジ接続してなるフルブリッジ型のスイッチング回路である。スイッチング素子としては、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor ）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolor Transistor ）などの素子が用いられる。
スイッチング素子１１は、共振用インダクタ３の一端と１次側高圧ラインＬ１Ｈとの間に設けられ、スイッチング素子１２は共振用インダクタ３の一端と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられている。スイッチング素子１３はトランス４の１次側巻線４３の一端と１次側高圧ラインＬ１Ｈとの間に設けられ、スイッチング素子１４は１次側巻線４３の一端と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられている。
これより、インバータ回路１は、スイッチング素子１１，１４のオン動作により、１次側高圧ラインＬ１Ｈから順にスイッチング素子１１、共振用インダクタ３、１次側巻線４２およびスイッチング素子１４を通って１次側低圧ラインＬ１Ｌに至る第１の電流経路に電流が流れる一方、スイッチング素子１２，１３のオン動作により、１次側高圧ラインＬ１Ｈから順にスイッチング素子１３、１次側巻線４２、共振用インダクタ３およびスイッチング素子１２を通って１次側低圧ラインＬ１Ｌに至る第２の電流経路に電流が流れるようになっている。
共振用インダクタ３は、スイッチング素子１１，１２，１３，１４の寄生容量の少なくとも１つと共に共振回路を構成するようになっており、その共振特性を利用して、スイッチング素子のオン・オフによって生じる電力損失を低減するようになっている。なお、共振用インダクタ３は、コイル部品を実際に配置して構成されていてもよいが、これに代えて（これと共に）、トランス４の漏洩インダクタンスや配線などを含めた直列インダクタンスを利用して構成されていてもよい。
トランス４は、互いに直列に接続された１次側巻線４２（１次側第１巻線グループ）および１次側巻線４３（１次側第２巻線グループ）からなる１次側巻線４４（１次側巻線グループ）と、互いに直列に接続された２次側巻線４５（２次側第１巻線グループ）および２次側巻線４６（２次側第２巻線グループ）からなる２次側巻線４７（２次側巻線グループ）とが互いに同じ向きの極性を有するように磁芯４１に巻回されることにより磁気結合された磁気素子である。このトランス４は、降圧型のトランスであり、２次側巻線４５および２次側巻線４６のそれぞれの巻き数が、１次側巻線４４のそれよりも少なくなっている。なお、降圧の度合いは、１次側巻線４４の巻き数と、２次側巻線４５および２次側巻線４６のそれぞれの巻き数との比によって定まる。
磁芯４１は、８の字状の磁路を有し、例えば、それぞれＥ型形状の磁芯４１Ａおよび磁芯４１Ｂからなり、磁芯４１Ａを導電性の支持基体（図示せず）上に載置すると共にその磁芯４１Ａ上に磁芯４１Ｂを重ね合わせて構成されたものである。磁芯４１Ａ上に磁芯４１Ｂを重ね合わせることにより磁心４１の中心部分に円柱状の中足４１Ｃが形成されるようになっている。この中足４１Ｃは、トランス４の１次側巻線４４、２次側巻線４５および２次側巻線４６を巻回するためのものである。
２次側巻線４５は互いに並列に接続された２次側巻線４５Ａ（２次側第１サブ巻線グループ）および２次側巻線４５Ｂ（２次側第２サブ巻線グループ）を、２次側巻線４６は互いに並列に接続された２次側巻線４６Ａ（２次側第３サブ巻線グループ）および２次側巻線４６Ｂ（２次側第４サブ巻線グループ）をそれぞれ有する。これら２次側巻線４５Ａ、２次側巻線４５Ｂ、２次側巻線４６Ａおよび２次側巻線４６Ｂは、中足４１Ｃの延在方向に垂直な面内で中足４１Ｃにそれぞれ１巻きされたものであり、上からこの順に積層配置されている。
２次側巻線４５の一端は後述のダイオード５１のアノードに、２次側巻線４５の他端はセンタタップＣにそれぞれ接続されている。一方、２次側巻線４６の一端は後述のダイオード５２のアノードに、２次側巻線４６の他端はセンタタップＣにそれぞれ接続されている。センタタップＣは接地ラインＬＧを介して出力端子Ｔ４に接続されている。つまり、トランス４の２次側はセンタタップ型の接続となっている。２次側巻線４５および２次側巻線４６は、後述のように、整流回路５によって時分割で互いに逆位相に駆動されるようになっている。
１次側巻線４２は、互いに直列に接続された１次側巻線４２Ａ（１次側第１サブ巻線グループ）および１次側巻線４２Ｂ（１次側第２サブ巻線グループ）を有する。これら１次側巻線４２Ａおよび１次側巻線４２Ｂは、中足４１Ｃの延在方向に垂直な面内で中足４１Ｃにそれぞれ３巻きされたものであり、上からこの順に積層配置されている。さらに、１次側巻線４２は、２次側巻線４５Ａおよび２次側巻線４５Ｂにサンドイッチされており、１次側巻線４２Ａが２次側巻線４５Ａに近接配置されると共に１次側巻線４２Ｂが２次側巻線４５Ｂに近接配置されている。これより、１次側巻線４２は、２次側巻線４６よりも２次側巻線４５により近く配置されている。
１次側巻線４３は、互いに直列に接続された１次側巻線４３Ａ（１次側第３サブ巻線グループ）および１次側巻線４３Ｂ（１次側第４サブ巻線グループ）を有する。これら１次側巻線４３Ａおよび１次側巻線４３Ｂは、中足４１Ｃの延在方向に垂直な面内で中足４１Ｃにそれぞれ３巻きされたものであり、上からこの順に積層配置されている。さらに、１次側巻線４３は、２次側巻線４６Ａおよび２次側巻線４６Ｂにサンドイッチされており、１次側巻線４３Ａが２次側巻線４６Ａに隣接配置されると共に１次側巻線４３Ｂが２次側巻線４６Ｂに隣接配置されている。これより、１次側巻線４３は、２次側巻線４５よりも２次側巻線４６により近く配置されている。
これより、トランス４は、１次側の巻線（１次側巻線４２，４３）と、２次側の巻線（２次側巻線４５，４６）とを交互に（サンドイッチ状に）積層する構造を有しており、電流が同一方向に流れる１次側巻線４２および１次側巻線４３が互いに近接しないようになっている。また、トランス４の各巻線は、２次側巻線４５Ａ（２次側第１サブ巻線グループ）、１次側巻線４２Ａ（１次側第１サブ巻線グループ）、１次側巻線４２Ｂ（１次側第２サブ巻線グループ）、２次側巻線４５Ｂ（２次側第２サブ巻線グループ）、２次側巻線４６Ａ（２次側第３サブ巻線グループ）、１次側巻線４３Ａ（１次側第３サブ巻線グループ）、１次側巻線４３Ｂ（１次側第４サブ巻線グループ）および２次側巻線４６Ｂ（２次側第４サブ巻線グループ）を上からこの順に積層して配置されている。すなわち、トランス４の積層構造が上下対称となっている。
これら１次側巻線４２および１次側巻線４３は、インバータ回路１の動作に応じて自身に流れる電流の方向が変化するようにインバータ回路１に接続されている。具体的には、１次側巻線４２の一端が共振用インダクタ３を介してスイッチング素子１１とスイッチング素子１２との接続点に接続され、１次側巻線４２の他端が１次側巻線４３の一端に接続され、１次側巻線４３の他端がスイッチング素子１３とスイッチング素子１４との接続点に接続されている。
なお、上記した１次側巻線４２Ａ、１次側巻線４２Ｂ、１次側巻線４３Ａ、１次側巻線４３Ｂ、２次側巻線４５、２次側巻線４５Ｂ、２次側巻線４６Ａおよび２次側巻線４６Ｂは、空気で互いに絶縁されていてもよいし、図示しない絶縁シートを挟むことにより互いに絶縁されていてもよい。
ここで、トランス４の１次側の巻線、すなわち、１次側巻線４２および１次側巻線４３からなる１次側巻線４４は、図３に示したような等価回路で表すことができる。すなわち、この等価回路は、回路ａ１と、回路ａ２と、インダクタンスＬｅ１とを互いに直列に接続した回路である。回路ａ１は、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ１および抵抗Ｒ１と、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ２および抵抗Ｒ２と、互いに直列に接続された線間容量Ｃ１および抵抗Ｒ３とを互いに並列に接続して構成されている。回路ａ２は、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ３および抵抗Ｒ４と、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ４および抵抗Ｒ５と、互いに直列に接続された線間容量Ｃ２および抵抗Ｒ６をと互いに並列に接続して構成されている。
上記において、インダクタンスＬ１はトランス４を理想トランスとしたときの１次側巻線４２のインダクタンスであり、抵抗Ｒ１はトランス４を理想トランスとしたときの１次側巻線４２の抵抗である。インダクタンスＬ２は１次側巻線４２の励磁インダクタンスであり、抵抗Ｒ２は１次側巻線４２の交流抵抗成分である。線間容量Ｃ１は１次側巻線４２内の線間容量と、１次側巻線４２および２次側巻線４５，４６の線間容量との合計容量であり、抵抗Ｒ３は１次側巻線４２の交流抵抗成分である。インダクタンスＬ３はトランス４を理想トランスとしたときの１次側巻線４３のインダクタンスであり、抵抗Ｒ４はトランス４を理想トランスとしたときの１次側巻線４３の抵抗である。インダクタンスＬ４は１次側巻線４３の励磁インダクタンスであり、抵抗Ｒ５は１次側巻線４３の交流抵抗成分である。線間容量Ｃ２は１次側巻線４３内の線間容量と、１次側巻線４３および２次側巻線４５，４６の線間容量との合計容量であり、抵抗Ｒ６は１次側巻線４３の交流抵抗成分である。インダクタンスＬｅ１はトランス４の漏洩インダクタンスである。
整流回路５は、一対のダイオード５１（第１整流素子）およびダイオード５２（第２整流素子）からなる単相全波整流型のものである。ダイオード５１のアノードは２次側巻線４５の一端に、ダイオード５１のカソードは接続点Ｄにそれぞれ接続されている。ダイオード５２のアノードは２次側巻線４６の一端に、ダイオード５２のカソードは接続点Ｄにそれぞれ接続されている。接続点Ｄは平滑回路６を介して出力端子Ｔ３に接続されている。これにより、この整流回路５は、２次側巻線４５と２次側巻線４６とが時分割で互いに逆位相に駆動されるようになっている。
平滑回路６は、チョークコイル６１と、平滑コンデンサ６２とを含んで構成されており、整流回路５で整流された直流電圧を平滑化して直流出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、これを出力端子Ｔ３，Ｔ４から負荷Ｌに供給するようになっている。
次に、以上のような構成のスイッチング電源装置の作用を説明する。なお、以下では、一般的なスイッチング動作でインバータ回路１を駆動する場合について説明するが、例えば、ゼロボルトスイッチング（Zero Volto Switching）動作でインバータ回路１を駆動することも可能である。
インバータ回路１のスイッチング素子１１，１４がオンすると、スイッチング素子１１からスイッチング素子１４の方向に電流が流れ、トランス４の１次側巻線４４に電圧Ｖｉｎ１が現れると共に、１次側巻線４４を構成する１次側巻線４２および１次側巻線４３に電流Ｉｉｎ１が流れる。一方、トランス４の２次側巻線４５，４６に、ダイオード５２に対して逆方向となり、ダイオード５１に対して順方向となる電圧が現れる。このため、２次側巻線４５、チョークコイル６１および平滑コンデンサ６２を通って出力ラインＬＯおよび接地ラインＬＧに電流Ｉｏｕｔ１が流れる。このとき、平滑コンデンサ６２に並列に接続された出力端子Ｔ３およびＴ４には平滑回路６によって平滑化された電圧Ｖｏｕｔが出力される。
次に、スイッチング素子１１，１４がオンからオフになると、トランス４の２次側巻線４５，４６に、ダイオード５２に対して順方向となる電圧が現れる。このため、２次側巻線４５、チョークコイル６１および平滑コンデンサ６２を通って出力ラインＬＯおよび接地ラインＬＧに電流が流れる。このとき、平滑コンデンサ６２に並列に接続された出力端子Ｔ３およびＴ４には平滑回路６によって平滑化された電圧Ｖｏｕｔが出力される。
次に、スイッチング素子１２，１３がオンすると、スイッチング素子１３からスイッチング素子１２の方向に電流が流れ、トランス４の１次側巻線４４に電圧Ｖｉｎ２が現れると共に、１次側巻線４４を構成する１次側巻線４２および１次側巻線４３に電流Ｉｉｎ２が流れる。一方、トランス４の２次側巻線４５，４６に、ダイオード５２に対して順方向となり、ダイオード５１に対して逆方向となる電圧が現れる。このため、２次側巻線４５、チョークコイル６１および平滑コンデンサ６２を通って出力ラインＬＯおよび接地ラインＬＧに電流Ｉｏｕｔ２が流れる。このとき、平滑コンデンサ６２に並列に接続された出力端子Ｔ３およびＴ４には平滑回路６によって平滑化された電圧Ｖｏｕｔが出力される。
最後に、スイッチング素子１２，１３がオンからオフになると、トランス４の２次側巻線４５，４６に、ダイオード５１に対して順方向となる電圧が現れる。このため、２次側巻線４５、チョークコイル６１および平滑コンデンサ６２を通って出力ラインＬＯおよび接地ラインＬＧに電流が流れる。このとき、平滑コンデンサ６２に並列に接続された出力端子Ｔ３およびＴ４には平滑回路６によって平滑化された電圧Ｖｏｕｔが出力される。
このようにして、スイッチング電源装置は、高圧バッテリから供給された直流入力電圧Ｖｉｎを直流出力電圧Ｖｏｕｔに変圧（降圧）し、その変圧した直流出力電圧Ｖｏｕｔを低圧バッテリに給電する。
次に、本実施の形態のスイッチング電源装置の効果を比較例と対比して説明する。
比較例では、図４および図５に示したように、トランス１０４の１次側巻線１４４は１次側巻線１４２と１次側巻線１４５とを互いに並列に接続して構成されており、この点で本実施の形態の１次側巻線４４と相違する。
比較例の１次側巻線１４２は、本実施の形態の１次側巻線４２と同様、互いに直列に接続された１次側巻線１４２Ａおよび１次側巻線１４２Ｂを有する。これら１次側巻線１４２Ａおよび１次側巻線１４２Ｂは、中足４１Ｃの延在方向に垂直な面内で中足４１Ｃにそれぞれ６巻きされたものであり、上からこの順に積層配置されている。なお、本実施の形態と比較例との間でトランスの降圧の度合いを揃える観点から、１次側巻線１４２の巻数を、１次側巻線４２の巻数の２倍、すなわち１２巻きとしている。さらに、１次側巻線１４２は、２次側巻線４５Ａおよび２次側巻線４５Ｂにサンドイッチされており、１次側巻線１４２Ａが２次側巻線４５Ａに近接配置されると共に１次側巻線１４２Ｂが２次側巻線４５Ｂに近接配置されている。これより、１次側巻線１４２は、２次側巻線４６よりも２次側巻線４５により近く配置されている。
比較例の１次側巻線１４３は、互いに直列に接続された１次側巻線１４３Ａおよび１次側巻線１４３Ｂを有する。これら１次側巻線１４３Ａおよび１次側巻線１４３Ｂは、中足４１Ｃの延在方向に垂直な面内で中足４１Ｃにそれぞれ３巻きされたものであり、上からこの順に積層配置されている。なお、本実施の形態と比較例との間でトランスの降圧の度合いを揃える観点から、１次側巻線１４３の巻数を、１次側巻線４３の巻数の２倍、すなわち１２巻きとしている。さらに、１次側巻線１４３は、２次側巻線４６Ａおよび２次側巻線４６Ｂにサンドイッチされており、１次側巻線１４３Ａが２次側巻線４６Ａに隣接配置されると共に１次側巻線１４３Ｂが２次側巻線４６Ｂに隣接配置されている。これより、１次側巻線１４３は、２次側巻線４５よりも２次側巻線４６により近く配置されている。
ここで、比較例のトランス１０４の１次側の巻線、すなわち、１次側巻線１４２および１次側巻線１４３からなる１次側巻線１４４は、図６に示したような等価回路で表すことができる。すなわち、この等価回路は、回路ａ１０１および回路ａ１０２を互いに並列に接続してなる回路と、インダクタンスＬｅ１０１とを互いに直列に接続した回路である。回路ａ１０１は、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ１０１および抵抗Ｒ１０１と、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ１０２および抵抗Ｒ１０２と、互いに直列に接続された線間容量Ｃ１０１および抵抗Ｒ１０３とを互いに並列に接続して構成されている。回路ａ１０２は、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ１０３および抵抗Ｒ１０４と、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ１０４および抵抗Ｒ１０５と、互いに直列に接続された線間容量Ｃ１０２および抵抗Ｒ１０６をと互いに並列に接続して構成されている。
上記において、インダクタンスＬ１０１はトランス１０４を理想トランスとしたときの１次側巻線１４２のインダクタンスであり、抵抗Ｒ１０１はトランス１０４を理想トランスとしたときの１次側巻線１４２の抵抗である。インダクタンスＬ１０２は１次側巻線１４２の励磁インダクタンスであり、抵抗Ｒ１０２は１次側巻線１４２の交流抵抗成分である。線間容量Ｃ１０１は１次側巻線１４２内の線間容量と、１次側巻線１４２および２次側巻線４５，４６の線間容量との合計容量であり、抵抗Ｒ１０３は１次側巻線１４２の交流抵抗成分である。インダクタンスＬ１０３はトランス１０４を理想トランスとしたときの１次側巻線１４３のインダクタンスであり、抵抗Ｒ１０４はトランス１０４を理想トランスとしたときの１次側巻線１４３の抵抗である。インダクタンスＬ１０４は１次側巻線１４３の励磁インダクタンスであり、抵抗Ｒ１０５は１次側巻線１４３の交流抵抗成分である。線間容量Ｃ１０２は１次側巻線１４３内の線間容量と、１次側巻線１４３および２次側巻線４５，４６の線間容量との合計容量であり、抵抗Ｒ１０６は１次側巻線１４３の交流抵抗成分である。インダクタンスＬｅ１０１はトランス１０４の漏洩インダクタンスである。
比較例では、図７に示したように、１次側巻線１４４に電圧Ｖｉｎ１が入力されると、１次側巻線１４２に電流Ｉｉｎ１１が、１次側巻線１４３に電流Ｉｉｎ１２がそれぞれ流れる。ここで、１次側巻線１４２は電流の流れている２次側巻線４５により近く配置されているので、２次側巻線４５と密に磁気結合する。このとき、１次側巻線１４２と２次側巻線４５とはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになるので、１次側巻線１４２では、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。これより、１次側巻線１４２には相対的に大きな電流が流れる。一方、１次側巻線１４３は電流の流れている２次側巻線４５により遠く配置されているので、２次側巻線４５と疎に磁気結合する。このとき、電流が流れていない２次側巻線４６に相対的に近く配置されているので、１次側巻線１４３では、１次側巻線１４２と比べて、近接効果により交流抵抗が高くなる。これより、１次側巻線１４３には相対的に小さな電流しか流れない。
また、図８に示したように、１次側巻線１４４に電圧Ｖｉｎ２が入力されると、１次側巻線１４２に電流Ｉｉｎ２２が、１次側巻線１４３に電流Ｉｉｎ２１がそれぞれ流れる。ここで、１次側巻線１４３は電流の流れている２次側巻線４６により近く配置されているので、２次側巻線４６と相対的に密に磁気結合する。このとき、１次側巻線１４３と２次側巻線４６とはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになるので、１次側巻線１４３では、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。これより、１次側巻線１４３には相対的に大きな電流が流れる。一方、１次側巻線１４２は電流の流れている２次側巻線４６により遠く配置されているので、２次側巻線４６と相対的に疎に磁気結合する。このとき、電流が流れていない２次側巻線４５に相対的に近く配置されているので、１次側巻線１４２では、１次側巻線１４３と比べて、近接効果により交流抵抗が高くなる。これより、１次側巻線１４２には相対的に小さな電流しか流れない。
このように、比較例では、１次側巻線１４２および１次側巻線１４３が互いに並列に接続されているので、交流抵抗の低い側の巻線に電流のより多くが流れることとなる。そのため、トランス１０４の線間容量Ｃ１およびＣ２と、トランス１０４の励磁インダクタンスＬ２およびＬ４と、トランス１０４の漏洩インダクタンスＬｅ１とによるＬＣ共振によって生じる、トランス１０４の出力交流電圧（図４および図５中の端部Ａおよび端部Ｂ間の電圧）に発生するリンギングを、低い交流抵抗によって減衰させることはほとんどできない（図９の点線で示された波形参照）。その結果、トランス１０４におけるコアロスやトランス１０４の交流抵抗による発熱量が増加し、効率が低下してしまう。
一方、本実施の形態では、図１０に示したように、１次側巻線４４に電圧Ｖｉｎ１が入力されると、１次側巻線４４を構成する１次側巻線４２および１次側巻線４３に電流Ｉｉｎ１が流れる。ここで、１次側巻線４２は電流の流れている２次側巻線４５により近く配置されているので、２次側巻線４５と相対的に密に磁気結合する。このとき、１次側巻線４２と２次側巻線４５とはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになるので、１次側巻線４２では、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側巻線４３は電流の流れている２次側巻線４５により遠く配置されているので、２次側巻線４５と相対的に疎に磁気結合する。このとき、電流が流れていない２次側巻線４６により近く配置されているので、１次側巻線４３では、１次側巻線４２と比べて、近接効果により交流抵抗が高くなるが、本実施の形態では、１次側巻線４２および１次側巻線４３は互いに直列に接続されているので、１次側巻線４２および１次側巻線４３には互いに等しい電．流が流れる。
また、図８に示したように、１次側巻線４４に電圧Ｖｉｎ２が入力されると、１次側巻線４４を構成する１次側巻線４２および１次側巻線４３に電流Ｉｉｎ２が流れる。ここで、１次側巻線４３は電流の流れている２次側巻線４６により近く配置されているので、２次側巻線４６と相対的に密に磁気結合する。このとき、１次側巻線４３と２次側巻線４６とはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになるので、１次側巻線４３では、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側巻線４２は電流の流れている２次側巻線４６により遠く配置されているので、２次側巻線４６と相対的に疎に磁気結合する。このとき、電流が流れていない２次側巻線４５により近く配置されているので、１次側巻線４２では、１次側巻線４３と比べて、近接効果により交流抵抗が高くなるが、本実施の形態では、１次側巻線４２および１次側巻線４３は互いに直列に接続されているので、１次側巻線４２および１次側巻線４３には互いに等しい電流が流れる。
このように、本実施の形態では、１次側巻線４２および１次側巻線４３が互いに直列に接続されているので、交流抵抗の大きな巻線にも大きな電流が流れることとなる。そのため、トランス４の線間容量Ｃ１およびＣ２と、トランス４の励磁インダクタンスＬ２およびＬ４と、トランス４の漏洩インダクタンスＬｅ１とによるＬＣ共振によって生じる、トランス４の出力交流電圧（図１および図２中の端部Ａおよび端部Ｂ間の電圧）に発生するリンギングを、高い交流抵抗によって減衰させることができる（図９の実線で示された波形参照）。その結果、トランス４におけるコアロスやトランス４の交流抵抗による発熱量が低下し、効率が向上する。
また、本実施の形態では、トランス４の各巻線（１次側巻線４２Ａ、１次側巻線４２Ｂ、１次側巻線４３Ａ、１次側巻線４３Ｂ、２次側巻線４５Ａ、２次側巻線４５Ｂ、２次側巻線４６Ａおよび２次側巻線４６Ｂ）の積層構造が上下対称となっているので、２次側巻線４５が駆動されているときと、２次側巻線４６が駆動されているときとで、トランス４の交流抵抗の大きさに実質的な差異はない。これより、２次側巻線４５が駆動されているときの出力交流電圧と、２次側巻線４６が駆動されているときの出力交流電圧とで、リンギングの減衰量に実質的な差異はないので、発熱量が周期的に増大することもなく、高効率を維持することができる。
［第１の実施の形態の変形例］
上記実施の形態では、トランス４の各巻線は、２次側巻線４５Ａ、１次側巻線４２Ａ、１次側巻線４２Ｂ、２次側巻線４５Ｂ、２次側巻線４６Ａ、１次側巻線４３Ａ、１次側巻線４３Ｂおよび２次側巻線４６Ｂを上からこの順に積層して配置されていたが、図１２に示したように、上下対称を維持した状態で、２次側巻線４５Ｂおよび２次側巻線４６Ａの間に、１次側第３巻線４７Ａおよび１次側第３巻線４７Ｂを上からこの順に積層してなる１次側第３巻線４７を挿入配置してもよい。また、上下対称を維持した状態で、図１３に示したように、２次側巻線４５Ｂおよび２次側巻線４６Ａを削除したり、図１４に示したように、２次側巻線４５Ａおよび２次側巻線４６Ｂを削除してもよい。なお、上下対称ではないが、図１５に示したように、２次側巻線４５Ｂおよび２次側巻線４６Ｂを削除してもよい。いずれにおいても、大きな交流抵抗が１次側巻線４４中に直列に配置されるようになっていればよい。
また、上記実施の形態では、トランス４の各巻線は、中足４１Ｃの延在方向に垂直な面内で中足４１Ｃに巻回されていたが、図１６ないし図１９に示したように、中足４１Ｃの延在方向に平行な円筒面内で中足４１Ｃに巻回されていてもよい。
［第２の実施の形態］
図２０は本発明の第２の実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路構成を表すものである。図２１は図２０のスイッチング電源装置のうちトランスの構造を展開して表すものである。このスイッチング電源装置は、上記第１の実施の形態と比較して、インバータ回路１０の構成と、インバータ回路１０およびトランス４０の接続関係と、トランス４０の構成とにおいて相違する。そこで、以下、上記第１の実施の形態との相違点について主に説明し、上記第１の実施の形態と共通する構成、作用、効果についての記載を適宜省略する。
インバータ回路１０は、制御回路（図示せず）から供給されるスイッチング信号によってそれぞれ駆動される２つのスイッチング素子１５，１６を並列接続してなるプッシュプル型のスイッチング回路である。
トランス４０は、上記実施の形態のトランス４と異なる順番で各巻線を積層して構成したものである。具体的には、上記実施の形態のトランス４の積層構造において、２次側巻線４５Ｂと２次側巻線４６Ａとが入れ換えられたものであり、２次側巻線４５Ａ（２次側第１１巻線グループ）、１次側巻線４２Ａ（１次側第１１巻線グループ）、１次側巻線４２Ｂ（１次側第１２巻線グループ）、２次側巻線４６Ａ（２次側第２１巻線グループ）、２次側巻線４５Ｂ（２次側第１２巻線グループ）、１次側巻線４３Ａ（１次側第２２巻線グループ）、１次側巻線４３Ｂ（１次側第２１巻線グループ）および２次側巻線４６Ｂ（２次側第２２巻線グループ）を上からこの順に積層して配置されている。すなわち、トランス４０の積層構造は上下対称となっている。
スイッチング素子１５はトランス４０の１次側巻線４２Ａの一端と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられている。スイッチング素子１６は１次側巻線４３の一端と１次側高圧ラインＬ１Ｈとの間に設けられ、スイッチング素子１４は１次側巻線４３Ｂの一端と１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に設けられている。共振用インダクタ３は１次側巻線４２Ｂおよび１次側巻線４３Ａの接続点と１次側高圧ラインＬ１Ｈとの間に設けられている。
ここで、トランス４０の１次側の巻線、すなわち、１次側巻線４２および１次側巻線４３からなる１次側巻線４４は、図２２に示したような等価回路で表すことができる。まず、１次側巻線４２の等価回路は、回路ａ１１と、回路ａ１２と、インダクタンスＬｅ１１とを互いに直列に接続した回路である。回路ａ１１は、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ１１および抵抗Ｒ１１と、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ１２および抵抗Ｒ１２と、互いに直列に接続された線間容量Ｃ１１および抵抗Ｒ１３とを互いに並列に接続して構成されている。回路ａ１２は、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ１３および抵抗Ｒ１４と、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ１４および抵抗Ｒ１５と、互いに直列に接続された線間容量Ｃ１２および抵抗Ｒ１６をと互いに並列に接続して構成されている。一方、１次側巻線４３の等価回路は、回路ａ１３と、回路ａ１４と、インダクタンスＬｅ２１とを互いに直列に接続した回路である。回路ａ１３は、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ２１および抵抗Ｒ２１と、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ２２および抵抗Ｒ２２と、互いに直列に接続された線間容量Ｃ２１および抵抗Ｒ２３とを互いに並列に接続して構成されている。回路ａ１４は、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ２３および抵抗Ｒ２４と、互いに直列に接続されたインダクタンスＬ２４および抵抗Ｒ２５と、互いに直列に接続された線間容量Ｃ２２および抵抗Ｒ２６をと互いに並列に接続して構成されている。
１次側巻線４２の等価回路において、インダクタンスＬ１１はトランス４０を理想トランスとしたときの１次側巻線４２Ａのインダクタンスであり、抵抗Ｒ１１はトランス４０を理想トランスとしたときの１次側巻線４２Ａの抵抗である。インダクタンスＬ１２は１次側巻線４２Ａの励磁インダクタンスであり、抵抗Ｒ１２は１次側巻線４２Ａの交流抵抗成分である。線間容量Ｃ１１は１次側巻線４２Ａ内の線間容量と、１次側巻線４２Ａおよび２次側巻線４５，４６の線間容量との合計容量であり、抵抗Ｒ１３は１次側巻線４２Ａの交流抵抗成分である。インダクタンスＬ１３はトランス４０を理想トランスとしたときの１次側巻線４２Ｂのインダクタンスであり、抵抗Ｒ１４はトランス４０を理想トランスとしたときの１次側巻線４２Ｂの抵抗である。インダクタンスＬ１４は１次側巻線４２Ｂの励磁インダクタンスであり、抵抗Ｒ１５は１次側巻線４２Ｂの交流抵抗成分である。線間容量Ｃ１２は１次側巻線４２Ｂ内の線間容量と、１次側巻線４２Ｂおよび２次側巻線４５，４６の線間容量との合計容量であり、抵抗Ｒ１６は１次側巻線４２Ｂの交流抵抗成分である。インダクタンスＬｅ１１は１次側巻線４２と２次側巻線４５，４６とで構成されるトランスの漏洩インダクタンスである。
１次側巻線４３の等価回路において、インダクタンスＬ２１はトランス４０を理想トランスとしたときの１次側巻線４３Ａのインダクタンスであり、抵抗Ｒ２１はトランス４０を理想トランスとしたときの１次側巻線４３Ａの抵抗である。インダクタンスＬ２２は１次側巻線４３Ａの励磁インダクタンスであり、抵抗Ｒ２２は１次側巻線４３Ａの交流抵抗成分である。線間容量Ｃ２１は１次側巻線４３Ａ内の線間容量と、１次側巻線４３Ａおよび２次側巻線４５，４６の線間容量との合計容量であり、抵抗Ｒ２３は１次側巻線４３Ａの交流抵抗成分である。インダクタンスＬ２３はトランス４０を理想トランスとしたときの１次側巻線４３Ｂのインダクタンスであり、抵抗Ｒ２４はトランス４０を理想トランスとしたときの１次側巻線４３Ｂの抵抗である。インダクタンスＬ２４は１次側巻線４３Ｂの励磁インダクタンスであり、抵抗Ｒ２５は１次側巻線４３Ｂの交流抵抗成分である。線間容量Ｃ２２は１次側巻線４３Ｂ内の線間容量と、１次側巻線４３Ｂおよび２次側巻線４５，４６の線間容量との合計容量であり、抵抗Ｒ２６は１次側巻線４３Ｂの交流抵抗成分である。インダクタンスＬｅ２１は１次側巻線４３と２次側巻線４５，４６とで構成されるトランスの漏洩インダクタンスである。
次に、以上のような構成のスイッチング電源装置の作用を説明する。インバータ回路１のスイッチング素子１５がオンすると、共振用インダクタ３から１次側巻線４２Ｂ、１次側巻線４２Ａ、スイッチング素子１５の方向に電流Ｉｉｎ１が流れ、１次側巻線４２に電圧Ｖｉｎ１が現れると共に、１次側巻線４２を構成する１次側巻線４２Ａおよび１次側巻線４２Ｂに電流Ｉｉｎ１が流れる。一方、トランス４０の２次側巻線４５，４６に、ダイオード５２に対して逆方向となり、ダイオード５１に対して順方向となる電圧が現れる。このため、２次側巻線４５、チョークコイル６１および平滑コンデンサ６２を通って出力ラインＬＯおよび接地ラインＬＧに電流Ｉｏｕｔ１が流れる。このとき、平滑コンデンサ６２に並列に接続された出力端子Ｔ３およびＴ４には平滑回路６によって平滑化された電圧Ｖｏｕｔが出力される。
次に、スイッチング素子１５がオンからオフになると、トランス４０の２次側巻線４５，４６に、ダイオード５２に対して順方向となる電圧が現れる。このため、２次側巻線４５、チョークコイル６１および平滑コンデンサ６２を通って出力ラインＬＯおよび接地ラインＬＧに電流が流れる。このとき、平滑コンデンサ６２に並列に接続された出力端子Ｔ３およびＴ４には平滑回路６によって平滑化された電圧Ｖｏｕｔが出力される。
次に、スイッチング素子１６がオンすると、共振用インダクタ３から１次側巻線４３Ａ、１次側巻線４３Ｂ、スイッチング素子１６の方向に電流が流れ、１次側巻線４３に電圧Ｖｉｎ２が現れると共に、１次側巻線４３を構成する１次側巻線４３Ａおよび１次側巻線４３Ｂに電流Ｉｉｎ２が流れる。一方、トランス４０の２次側巻線４５，４６に、ダイオード５２に対して順方向となり、ダイオード５１に対して逆方向となる電圧が現れる。このため、２次側巻線４５、チョークコイル６１および平滑コンデンサ６２を通って出力ラインＬＯおよび接地ラインＬＧに電流Ｉｏｕｔ２が流れる。このとき、平滑コンデンサ６２に並列に接続された出力端子Ｔ３およびＴ４には平滑回路６によって平滑化された電圧Ｖｏｕｔが出力される。
最後に、スイッチング素子１６がオンからオフになると、トランス４０の２次側巻線４５，４６に、ダイオード５１に対して順方向となる電圧が現れる。このため、２次側巻線４５、チョークコイル６１および平滑コンデンサ６２を通って出力ラインＬＯおよび接地ラインＬＧに電流が流れる。このとき、平滑コンデンサ６２に並列に接続された出力端子Ｔ３およびＴ４には平滑回路６によって平滑化された電圧Ｖｏｕｔが出力される。
このようにして、スイッチング電源装置は、高圧バッテリから供給された直流入力電圧Ｖｉｎを直流出力電圧Ｖｏｕｔに変圧（降圧）し、その変圧した直流出力電圧Ｖｏｕｔを低圧バッテリに給電する。
次に、本実施の形態のスイッチング電源装置の効果を説明する。
本実施の形態では、図２３に示したように、１次側巻線４２に電圧Ｖｉｎ１が入力されると、１次側巻線４２を構成する１次側巻線４２Ａおよび１次側巻線４２Ｂに電流Ｉｉｎ１が流れる。ここで、１次側巻線４２Ａは電流の流れている２次側巻線４５により近く配置されているので、２次側巻線４５と相対的に密に磁気結合する。このとき、１次側巻線４２Ａと２次側巻線４５とはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになるので、１次側巻線４２Ａでは、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側巻線４２Ｂは電流の流れている２次側巻線４５により遠く配置されているので、２次側巻線４５と相対的に疎に磁気結合する。このとき、電流が流れていない２次側巻線４６により近く配置されているので、１次側巻線４２Ｂでは、１次側巻線４２Ａと比べて、近接効果により交流抵抗が高くなるが、本実施の形態では、１次側巻線４２Ａおよび１次側巻線４２Ｂは互いに直列に接続されているので、１次側巻線４２Ａおよび１次側巻線４２Ｂには互いに等しい電流が流れる。
また、図２４に示したように、１次側巻線４３に電圧Ｖｉｎ２が入力されると、１次側巻線４３を構成する１次側巻線４３Ａおよび１次側巻線４３Ｂに電流Ｉｉｎ２が流れる。ここで、１次側巻線４３Ｂは電流の流れている２次側巻線４６により近く配置されているので、２次側巻線４６と相対的に密に磁気結合する。このとき、１次側巻線４３Ｂと２次側巻線４６とはトランスの原理上、電流の流れる向きが互いに逆向きになるので、１次側巻線４３Ｂでは、電流の流れる向きが同一である巻線グループ同士を近接させた場合と比べて、近接効果による影響が低下するので交流抵抗が低くなる。一方、１次側巻線４３Ａは電流の流れている２次側巻線４６により遠く配置されているので、２次側巻線４６と相対的に疎に磁気結合する。このとき、電流が流れていない２次側巻線４５により近く配置されているので、１次側巻線４３Ａでは、１次側巻線４３Ｂと比べて、近接効果により交流抵抗が高くなるが、本実施の形態では、１次側巻線４３Ａおよび１次側巻線４３Ｂは互いに直列に接続されているので、１次側巻線４３Ａおよび１次側巻線４３Ｂには互いに等しい電流が流れる。
このように、本実施の形態では、１次側巻線４２Ａおよび１次側巻線４２Ｂ、ならびに１次側巻線４３Ａおよび１次側巻線４３Ｂがそれぞれ、互いに直列に接続されているので、交流抵抗の大きな巻線にも大きな電流が流れることとなる。そのため、線間容量Ｃ２１と、励磁インダクタンスＬ２２と、漏洩インダクタンスＬｅ１１とによるＬＣ共振や、線間容量Ｃ２２と、励磁インダクタンスＬ２４と、漏洩インダクタンスＬｅ２１とによるＬＣ共振によって生じる、トランス４０の出力交流電圧（図２０および図２１中の端部Ａおよび端部Ｂ間の電圧）に発生するリンギングを、上記第１の実施の形態と同様に、高い交流抵抗によって減衰させることができる。その結果、トランス４０におけるコアロスやトランス４０の交流抵抗による発熱量が低下し、効率が向上する。
また、本実施の形態では、トランス４０の各巻線（１次側巻線４２Ａ、１次側巻線４２Ｂ、１次側巻線４３Ａ、１次側巻線４３Ｂ、２次側巻線４５Ａ、２次側巻線４５Ｂ、２次側巻線４６Ａおよび２次側巻線４６Ｂ）の積層構造が上下対称となっているので、２次側巻線４５が駆動されているときと、２次側巻線４６が駆動されているときとで、トランス４の交流抵抗の大きさに実質的な差異はない。これより、２次側巻線４５が駆動されているときの出力交流電圧と、２次側巻線４６が駆動されているときの出力交流電圧とで、リンギングの減衰量に実質的な差異はないので、発熱量が周期的に増大することもなく、高効率を維持することができる。
［第２の実施の形態の変形例］
上記実施の形態では、トランス４０の各巻線は、２次側巻線４５Ａ、１次側巻線４２Ａ、１次側巻線４２Ｂ、２次側巻線４６Ａ、２次側巻線４５Ｂ、１次側巻線４３Ａ、１次側巻線４３Ｂおよび２次側巻線４６Ｂを上からこの順に積層して配置されていたが、図２５に示したように、上下対称を維持した状態で、２次側巻線４５Ｂおよび２次側巻線４６Ａを削除してもよい。なお、図２６に示したように、上下対称ではないが、２次側巻線４５Ｂおよび２次側巻線４６Ｂを削除してもよい。いずれにおいても、大きな交流抵抗が１次側巻線４４中に直列に配置されるようになっていればよい。
また、上記実施の形態では、トランス４０の各巻線は、中足４１Ｃの延在方向に垂直な面内で中足４１Ｃに巻回されていたが、図１６、図１８、図１９に示したように、中足４１Ｃの延在方向に平行な円筒面内で中足４１Ｃに巻回されていてもよい。
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらに限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、トランス４，４０の２次側の等価回路がカソードコモン接続となるように構成していたが、アノードコモン接続となるように構成してもよい。
また、上記実施の形態では、インバータ回路１，１０はフルブリッジ型またはプッシュプル型であったが、図２７に例示したようなフォーワード型や、図２８に例示したようなハーフブリッジ型などであってもよい。
本発明の第１の実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。 図１のスイッチング電源装置の構造図である。 図１のトランスの１次側巻線の等価回路図である。 比較例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 図４のスイッチング電源装置の構造図である。 図４のトランスの１次側巻線の等価回路図である。 図４のスイッチング電源装置の動作を説明するための回路図である。 図４のスイッチング電源装置の動作を説明するための他の回路図である。 図１および図４のトランスの出力交流電圧の波形図の回路図である。 図１のスイッチング電源装置の動作を説明するための回路図である。 図１のスイッチング電源装置の動作を説明するための他の回路図である。 一変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 本発明の第２の実施の形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。 図２０のスイッチング電源装置の構造図である。 図２０のトランスの１次側巻線の等価回路図である。 図２０のスイッチング電源装置の動作を説明するための回路図である。 図２０のスイッチング電源装置の動作を説明するための他の回路図である。 一変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。 他の変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。
符号の説明
１，１０…インバータ回路、２，６２…平滑コンデンサ、３…共振用インダクタ、４，４０，１０４…トランス、５…整流回路、６…平滑回路、１１，１２，１３，１４…スイッチング素子、４１…磁心、４２，４２Ａ，４２Ｂ，４３，４３Ａ，４３Ｂ，４４，４７，４７Ａ，４７Ｂ…１次側巻線、４５，４５Ａ，４５Ｂ，４６，４６Ａ，４６Ｂ…２次側巻線、５１，５２…ダイオード、６１…チョークコイル、Ａ，Ｂ…端部、Ｃ…センタタップ、Ｄ…接続点、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｖｉｎ…入力直流電圧、Ｖｏｕｔ…出力直流電圧。

Claims (20)

  1. １次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループを互いに直列に接続して構成された１次側巻線グループと、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループを互いに接続して構成された２次側巻線グループとを有するトランスと、
    前記１次側巻線グループの電流方向を時分割的に変化させるようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、
    前記スイッチング回路の動作に応じて前記２次側巻線グループに現れる交流電圧を整流し平滑化する整流平滑回路と
    を備え、
    前記２次側第１巻線グループおよび前記２次側第２巻線グループは、前記スイッチング回路の動作に応じて互いに逆位相に時分割駆動され、
    前記１次側第１巻線グループと前記２次側巻線グループとの磁気結合は、前記２次側第１巻線グループが駆動されているときにより密となる一方、前記２次側第２巻線グループが駆動されているときにより疎となり、
    前記１次側第２巻線グループと前記２次側巻線グループとの磁気結合は、前記２次側第１巻線グループが駆動されているときにより疎となる一方、前記２次側第２巻線グループが駆動されているときにより密となる
    ように構成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
  2. １次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループを互いに直列に接続して構成された１次側巻線グループと、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループを互いに接続して構成された２次側巻線グループとを有するトランスと、
    前記１次側巻線グループの電流方向を時分割的に変化させるようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、
    前記スイッチング回路の動作に応じて前記２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループが互いに逆位相に時分割駆動されるように前記２次側巻線グループに接続された第１整流素子および第２整流素子を有し、前記スイッチング回路の動作に応じて前記２次側巻線グループに現れる交流電圧を整流し平滑化する整流平滑回路と、
    を備え、
    前記１次側第１巻線グループは、前記２次側第２巻線グループよりも前記２次側第１巻線グループに近く配置され、
    前記１次側第２巻線グループは、前記２次側第１巻線グループよりも前記２次側第２巻線グループに近く配置されている
    ことを特徴とするスイッチング電源装置。
  3. 前記トランスは、中足の設けられた磁心を有し、
    前記２次側第１巻線グループ、２次側第２巻線グループ、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループはそれぞれ、前記中足の延在方向に垂直な面内に巻回されている
    ことを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
  4. 前記２次側第１巻線グループ、１次側第１巻線グループ、１次側第２巻線グループおよび２次側第２巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項３記載のスイッチング電源装置。
  5. 前記２次側第１巻線グループ、１次側第１巻線グループ、２次側第２巻線グループおよび１次側第２巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項３記載のスイッチング電源装置。
  6. 前記２次側第１巻線グループは２次側第１サブ巻線グループおよび２次側第２サブ巻線グループを、前記２次側第２巻線グループは２次側第３サブ巻線グループおよび２次側第４サブ巻線グループをそれぞれ互いに並列に接続してなり、
    前記２次側第１サブ巻線グループ、１次側第１巻線グループ、２次側第２サブ巻線グループ、２次側第３サブ巻線グループ、１次側第２巻線グループおよび２次側第４サブ巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項３記載のスイッチング電源装置。
  7. 前記トランスは、中足の設けられた磁心を有し、
    前記２次側第１巻線グループ、２次側第２巻線グループ、１次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループはそれぞれ、前記中足の延在方向に平行な円筒面内に巻回されている
    ことを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
  8. 前記２次側第１巻線グループ、１次側第１巻線グループ、１次側第２巻線グループおよび２次側第２巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項７記載のスイッチング電源装置。
  9. 前記２次側第１巻線グループ、１次側第１巻線グループ、２次側第２巻線グループおよび１次側第２巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項７記載のスイッチング電源装置。
  10. 前記２次側第１巻線グループは２次側第１サブ巻線グループおよび２次側第２サブ巻線グループを、前記２次側第２巻線グループは２次側第３サブ巻線グループおよび２次側第４サブ巻線グループをそれぞれ互いに並列に接続してなり、
    前記２次側第１サブ巻線グループ、１次側第１巻線グループ、２次側第２サブ巻線グループ、２次側第３サブ巻線グループ、１次側第２巻線グループおよび２次側第４サブ巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項７記載のスイッチング電源装置。
  11. １次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループを互いに接続して構成された１次側巻線グループと、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループを互いに接続して構成された２次側巻線グループとを有するトランスと、
    前記１次側第１巻線グループおよび前記１次側第２巻線グループが互いに逆位相に時分割駆動されるようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、
    前記スイッチング回路の動作に応じて前記２次側巻線グループに現れる交流電圧を整流し平滑化する整流平滑回路と
    を備え、
    前記２次側第１巻線グループおよび前記２次側第２巻線グループは、前記スイッチング回路の動作に応じて互いに逆位相に時分割駆動され、
    前記１次側第１巻線グループは、前記２次側第１巻線グループが駆動されているときに前記２次側巻線グループとの磁気結合がより密となる１次側第１サブ巻線グループと、より疎となる１次側第２サブ巻線グループとを互いに直列に接続して構成され、
    前記１次側第２巻線グループは、前記２次側第２巻線グループが駆動されているときに前記２次側巻線グループとの磁気結合がより密となる１次側第３サブ巻線グループと、より疎となる１次側第４サブ巻線グループとを互いに直列に接続して構成されている
    ことを特徴とするスイッチング電源装置。
  12. １次側第１巻線グループおよび１次側第２巻線グループを互いに直列に接続して構成された１次側巻線グループと、２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループを互いに接続して構成された２次側巻線グループとを有するトランスと、
    前記１次側第１巻線グループおよび前記１次側第２巻線グループが互いに逆位相に時分割駆動されるようにスイッチング動作を行うスイッチング回路と、
    前記スイッチング回路の動作に応じて前記２次側第１巻線グループおよび２次側第２巻線グループが互いに逆位相に時分割駆動されるように前記２次側巻線グループに接続された第１整流素子および第２整流素子を有し、前記スイッチング回路の動作に応じて前記２次側巻線グループに現れる交流電圧を整流し平滑化する整流平滑回路と、
    を備え、
    前記１次側第１巻線グループは、前記２次側第２巻線グループよりも前記２次側第１巻線グループに近く配置された１次側第１サブ巻線グループと、前記２次側第１巻線グループよりも前記２次側第２巻線グループに近く配置された１次側第２サブ巻線グループとを互いに直列に接続して構成され、
    前記１次側第２巻線グループは、前記２次側第１巻線グループよりも前記２次側第２巻線グループに近く配置された１次側第３サブ巻線グループと、前記２次側第２巻線グループよりも前記２次側第１巻線グループに近く配置された１次側第４サブ巻線グループとを互いに直列に接続して構成されている
    ことを特徴とするスイッチング電源装置。
  13. 前記トランスは、中足の設けられた磁心を有し、
    前記２次側第１巻線グループ、２次側第２巻線グループ、１次側第１サブ巻線グループ、１次側第２サブ巻線グループ、１次側第３サブ巻線グループおよび１次側第４サブ巻線グループはそれぞれ、前記中足の延在方向に垂直な面内に巻回されている
    ことを特徴とする請求項１２記載のスイッチング電源装置。
  14. 前記２次側第１巻線グループ、１次側第１サブ巻線グループ、１次側第２サブ巻線グループ、２次側第２巻線グループ、１次側第３サブ巻線グループおよび１次側第４サブ巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項１３記載のスイッチング電源装置。
  15. 前記２次側第１巻線グループ、１次側第１サブ巻線グループ、１次側第２サブ巻線グループ、１次側第４サブ巻線グループ、１次側第３サブ巻線グループおよび２次側第２巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項１３記載のスイッチング電源装置。
  16. 前記２次側第１巻線グループは２次側第１サブ巻線グループおよび２次側第２サブ巻線グループを、前記２次側第２巻線グループは２次側第３サブ巻線グループおよび２次側第４サブ巻線グループをそれぞれ互いに並列に接続してなり、
    前記２次側第１サブ巻線グループ、１次側第１サブ巻線グループ、１次側第２サブ巻線グループ、２次側第３サブ巻線グループ、２次側第２サブ巻線グループ、１次側第３サブ巻線グループ、１次側第４サブ巻線グループおよび２次側第４サブ巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項１３記載のスイッチング電源装置。
  17. 前記トランスは、中足の設けられた磁心を有し、
    前記２次側第１巻線グループ、２次側第２巻線グループ、１次側第１サブ巻線グループ、１次側第２サブ巻線グループ、１次側第３サブ巻線グループおよび１次側第４サブ巻線グループはそれぞれ、前記中足の延在方向に平行な円筒面内に巻回されている
    ことを特徴とする請求項１２記載のスイッチング電源装置。
  18. 前記２次側第１巻線グループ、１次側第１サブ巻線グループ、１次側第２サブ巻線グループ、２次側第２巻線グループ、１次側第３サブ巻線グループおよび１次側第４サブ巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項１３記載のスイッチング電源装置。
  19. 前記２次側第１巻線グループ、１次側第１サブ巻線グループ、１次側第２サブ巻線グループ、１次側第４サブ巻線グループ、１次側第３サブ巻線グループおよび２次側第２巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項１３記載のスイッチング電源装置。
  20. 前記２次側第１巻線グループは２次側第１サブ巻線グループおよび２次側第２サブ巻線グループを、前記２次側第２巻線グループは２次側第３サブ巻線グループおよび２次側第４サブ巻線グループをそれぞれ互いに並列に接続してなり、
    前記２次側第１サブ巻線グループ、１次側第１サブ巻線グループ、１次側第２サブ巻線グループ、２次側第３サブ巻線グループ、２次側第２サブ巻線グループ、１次側第３サブ巻線グループ、１次側第４サブ巻線グループおよび２次側第４サブ巻線グループはこの順に積層されている
    ことを特徴とする請求項１３記載のスイッチング電源装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010239797A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP2011182499A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Keihin Corp スイッチング電源
US8081492B2 (en) 2007-10-29 2011-12-20 Tdk Corporation Switching power supply with smoothing circuitry for more stable output
US8102161B2 (en) 2007-09-25 2012-01-24 Tdk Corporation Stable output in a switching power supply by smoothing the output of the secondary coil
JP2014158350A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Mitsubishi Electric Corp Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JPWO2017183518A1 (ja) * 2016-04-21 2018-12-06 三菱電機株式会社 絶縁型昇圧コンバータ
JP2021136362A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 Tdk株式会社 トランス、電力変換装置、および電力変換システム

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995990B2 (en) * 2001-03-08 2006-02-07 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for substantially reducing electrical earth displacement current flow generated by wound components
US6549431B2 (en) * 2001-03-08 2003-04-15 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for substantially reducing electrical earth displacement current flow generated by wound components
US7616088B1 (en) * 2007-06-05 2009-11-10 Keithley Instruments, Inc. Low leakage inductance transformer
US7948348B2 (en) * 2008-05-28 2011-05-24 Flextronics Ap, Llc Cross-core transformer
US8847719B2 (en) * 2008-07-25 2014-09-30 Cirrus Logic, Inc. Transformer with split primary winding
US8779882B2 (en) * 2009-09-30 2014-07-15 Astec International Limited Center tapped transformers for isolated power converters
GB0922381D0 (en) * 2009-12-22 2010-02-03 Gigle Networks Ltd Current measuring apparatus
JP5413445B2 (ja) * 2011-03-29 2014-02-12 株式会社デンソー トランス
CN102226972B (zh) * 2011-03-31 2012-08-22 中国西电电气股份有限公司 一种换流变用网侧线圈两柱串联的接线结构
DE102011082046A1 (de) * 2011-09-02 2013-03-07 Schmidhauser Ag Transformator und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE112012005944T5 (de) * 2012-04-27 2014-12-18 Mitsubishi Electric Corporation DC/DC-Wandler, Onboard-Einheit und Ladevorrichtung
US8830693B2 (en) * 2012-06-15 2014-09-09 Medtronic, Inc. Planar transformer assemblies for implantable cardioverter defibrillators
US8779881B2 (en) * 2012-09-21 2014-07-15 Cambridge Silicon Radio Limited Varying inductance
JP2015233103A (ja) * 2014-06-10 2015-12-24 キヤノン株式会社 トランス及び電流共振電源、画像形成装置
TWI558277B (zh) 2014-08-19 2016-11-11 乾坤科技股份有限公司 電路板層間導電結構、磁性元件及其製作方法
JP6336127B2 (ja) * 2014-12-16 2018-06-06 三菱電機株式会社 絶縁型降圧コンバータ
WO2016160775A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Murata Manufacturing Co., Ltd. High-frequency transformer design for dc/dc resonant converters
JP2017017063A (ja) * 2015-06-26 2017-01-19 Tdk株式会社 パルストランス
CN105099205B (zh) * 2015-08-12 2017-12-26 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 开关电源、反激式变换器及变压器
FR3050069B1 (fr) * 2016-04-08 2018-05-11 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Composant magnetique, circuit electrique resonant, convertisseur electrique et systeme electrique
JP2017220515A (ja) * 2016-06-06 2017-12-14 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 トランス
WO2018185905A1 (ja) * 2017-04-06 2018-10-11 三菱電機株式会社 電力変換装置
EP3665767A1 (en) * 2017-08-07 2020-06-17 Raytheon Company Hereterogenously integrated power converter assembly
WO2019073658A1 (ja) 2017-10-12 2019-04-18 三菱電機株式会社 電力変換装置
US11694832B2 (en) * 2019-02-01 2023-07-04 Raytheon Company High voltage high frequency transformer
CN113938026B (zh) * 2021-12-17 2023-05-16 深圳市能效电气技术有限公司 一种双向dc-dc变换电路

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4518941A (en) * 1983-11-16 1985-05-21 Nihon Kohden Corporation Pulse transformer for switching power supplies
JPH062365Y2 (ja) 1986-12-04 1994-01-19 ティーディーケイ株式会社 高電圧発生回路
JP2722869B2 (ja) 1991-06-11 1998-03-09 ヤマハ株式会社 電源回路
JP3087434B2 (ja) 1992-04-20 2000-09-11 横河電機株式会社 スイッチング電源
JP3361835B2 (ja) 1992-06-17 2003-01-07 横河電機株式会社 スイッチング電源
JPH0638523A (ja) 1992-07-13 1994-02-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ２石フォワードコンバータ
TW282594B (ja) * 1994-06-30 1996-08-01 Yokogawa Electric Corp
EP0771012A3 (en) * 1994-08-24 1998-02-25 Yokogawa Electric Corporation Printed coil type transformer
JPH0878252A (ja) 1994-09-08 1996-03-22 Otsuka Sci Kk 共振型空心変圧器
JP4365913B2 (ja) * 1998-12-03 2009-11-18 Ｆｄｋ株式会社 スイッチング電源用のシートトランス
JP2000260639A (ja) * 1999-03-11 2000-09-22 Murata Mfg Co Ltd コイル装置およびこれを用いたスイッチング電源装置
EP1189333A4 (en) 1999-06-22 2004-04-21 Tdk Corp SWITCHED POWER
JP2002369528A (ja) 2001-06-08 2002-12-20 Toyota Industries Corp Ｄｃ−ｄｃコンバータ装置
WO2003036665A1 (fr) * 2001-10-24 2003-05-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Transformateur extra-plat et procede de fabrication
JP2003324017A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Koito Mfg Co Ltd トランス
US6972656B2 (en) * 2002-08-29 2005-12-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Switching power supply device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8102161B2 (en) 2007-09-25 2012-01-24 Tdk Corporation Stable output in a switching power supply by smoothing the output of the secondary coil
US8081492B2 (en) 2007-10-29 2011-12-20 Tdk Corporation Switching power supply with smoothing circuitry for more stable output
JP2010239797A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP2011182499A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Keihin Corp スイッチング電源
JP2014158350A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Mitsubishi Electric Corp Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JPWO2017183518A1 (ja) * 2016-04-21 2018-12-06 三菱電機株式会社 絶縁型昇圧コンバータ
JP2021136362A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 Tdk株式会社 トランス、電力変換装置、および電力変換システム
JP7314835B2 (ja) 2020-02-28 2023-07-26 Tdk株式会社 トランス、電力変換装置、および電力変換システム

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