JP2020178391A - Power supply device - Google Patents

Power supply device Download PDF

Info

Publication number
JP2020178391A
JP2020178391A JP2019077314A JP2019077314A JP2020178391A JP 2020178391 A JP2020178391 A JP 2020178391A JP 2019077314 A JP2019077314 A JP 2019077314A JP 2019077314 A JP2019077314 A JP 2019077314A JP 2020178391 A JP2020178391 A JP 2020178391A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
conversion unit
voltage
switching
supply device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019077314A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
佑輔 中小原
Yusuke Nakakohara
佑輔 中小原
健 中原
Takeshi Nakahara
健 中原
田原 慎一
Shinichi Tawara
慎一 田原
裕太 大河内
Yuta Okochi
裕太 大河内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2019077314A priority Critical patent/JP2020178391A/en
Publication of JP2020178391A publication Critical patent/JP2020178391A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

To provide a power supply device capable of attaining stabilization of an output voltage even in a case where a power supply voltage to be supplied is varied.SOLUTION: A power supply device A1 is configured to convert a power supply voltage Vin inputted from a DC power source P into an output voltage Vout at a target level. The power supply device A1 comprises: an input terminal Tin to which the power supply voltage Vin is applied; an output terminal Tout to which the output voltage Vout is applied; a first conversion unit 1 which converts an inputted first input voltage V11 into a first output voltage V12; and an auxiliary conversion unit 3 which converts an inputted auxiliary input voltage V31 into an auxiliary output voltage V32. The first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 are connected between the input terminal Ti and the output terminal Tout. For the first conversion unit 1, a first transformation state in which transformation is performed in a first transformation ratio and a second transformation state in which transformation is performed in a second transformation ratio are selectively switched and for the auxiliary conversion unit 3, the transformation ratio is changed while being linked with a change in a voltage level of the auxiliary input voltage V31.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、直流電圧を、所定のレベルの直流電圧に変換する電源装置に関する。 The present disclosure relates to a power supply device that converts a DC voltage into a predetermined level of DC voltage.

近年、直流電源から供給される電圧を所定の電圧に変換する電源装置が、様々な電子機器に搭載されている。特許文献1には、従来の電源装置が開示されている。特許文献1に記載の電源装置は、スイッチング回路、絶縁トランスおよび整流回路を備えている。スイッチング回路は、複数のスイッチング素子を含んでいる。スイッチング回路は、各スイッチング素子のスイッチング動作により、直流電源から入力される電源電圧(直流電圧)を交流電圧に変換する。絶縁トランスは、磁気的に結合された一次巻き線および二次巻き線を含んでいる。絶縁トランスは、一次巻き線と二次巻き線との巻き数比に応じて、スイッチング回路が変換した交流電圧の変圧を行う。整流回路は、変圧された交流電圧を直流電圧に変換(整流)する。整流回路が整流した直流電圧が、電源装置の出力電圧である。 In recent years, various electronic devices have been equipped with a power supply device that converts a voltage supplied from a DC power supply into a predetermined voltage. Patent Document 1 discloses a conventional power supply device. The power supply device described in Patent Document 1 includes a switching circuit, an isolation transformer, and a rectifier circuit. The switching circuit includes a plurality of switching elements. The switching circuit converts the power supply voltage (DC voltage) input from the DC power supply into an AC voltage by the switching operation of each switching element. Isolation transformers include magnetically coupled primary and secondary windings. The isolation transformer transforms the AC voltage converted by the switching circuit according to the turns ratio of the primary winding and the secondary winding. The rectifier circuit converts (rectifies) the transformed AC voltage into a DC voltage. The DC voltage rectified by the rectifier circuit is the output voltage of the power supply device.

特開2000−295844号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-295844

電源装置において、たとえば、接続する直流電源を入れ替えた時や、接続される直流電源の動作が不安定な時などに、供給される電源電圧が変動することがある。電源装置は、このような電源電圧の変動が生じる場合であっても、出力電圧の安定化が求められる。 In the power supply device, the supplied power supply voltage may fluctuate, for example, when the connected DC power supply is replaced or when the operation of the connected DC power supply is unstable. The power supply device is required to stabilize the output voltage even when such fluctuations in the power supply voltage occur.

本開示は、上記事情に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、供給される電源電圧が変動する場合であっても、出力電圧の安定化を図ることができる電源装置を提供することにある。 The present disclosure has been conceived in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply device capable of stabilizing the output voltage even when the supplied power supply voltage fluctuates. There is.

本開示によって提供される電源装置は、直流電源から入力される電源電圧を目標レベルの出力電圧に変換する電源装置であって、前記電源電圧が印加される入力端子と、前記出力電圧が印加される出力端子と、入力される第1入力電圧を第1出力電圧に変換する第1変換部と、入力される補助入力電圧を補助出力電圧に変換する補助変換部と、を備えており、前記第1変換部および前記補助変換部は、前記入力端子と前記出力端子との間に接続されており、前記第1変換部は、第1変圧比で変圧を行う第1変圧状態と第2変圧比で変圧を行う第2変圧状態とが、選択的に切り替わり、前記補助変換部は、前記補助入力電圧の電圧レベルの変化に連動して変圧比が変化することを特徴とする。 The power supply device provided by the present disclosure is a power supply device that converts a power supply voltage input from a DC power supply into a target level output voltage, and has an input terminal to which the power supply voltage is applied and the output voltage to which the output voltage is applied. It is provided with an output terminal, a first conversion unit that converts an input first input voltage into a first output voltage, and an auxiliary conversion unit that converts an input auxiliary input voltage into an auxiliary output voltage. The first conversion unit and the auxiliary conversion unit are connected between the input terminal and the output terminal, and the first conversion unit is a first transformation state and a second transformation that transforms at the first transformation ratio. The second transformation state in which the ratio transforms is selectively switched, and the auxiliary conversion unit is characterized in that the transformation ratio changes in conjunction with a change in the voltage level of the auxiliary input voltage.

本開示の電源装置によれば、供給される電源電圧が変動する場合であっても、出力電圧の安定化を図ることができる。 According to the power supply device of the present disclosure, it is possible to stabilize the output voltage even when the supplied power supply voltage fluctuates.

第1実施形態にかかる電源装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the power-source device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる第1変換部の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the 1st conversion part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる第2変換部の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the 2nd conversion part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる補助変換部の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the auxiliary conversion part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる電源装置の部品レイアウト図(回路基板の第1面側)である。It is a component layout drawing (first surface side of a circuit board) of the power supply device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態にかかる電源装置の部品レイアウト図(回路基板の第2面側)である。It is a component layout diagram (second surface side of a circuit board) of the power supply device which concerns on 1st Embodiment. 第1変換部のスイッチング回路がフルブリッジ動作する場合の各駆動信号を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows each drive signal when the switching circuit of the 1st conversion part performs a full bridge operation. 第1変換部のスイッチング回路がフルブリッジ動作するときの電流経路を示す図である。It is a figure which shows the current path when the switching circuit of the 1st conversion part performs a full bridge operation. 第1変換部のスイッチング回路がフルブリッジ動作するときの電流経路を示す図である。It is a figure which shows the current path when the switching circuit of the 1st conversion part performs a full bridge operation. 第1変換部のスイッチング回路がハーフブリッジ動作する場合の各駆動信号を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows each drive signal at the time of half-bridge operation of the switching circuit of the 1st conversion part. 第1変換部のスイッチング回路がハーフブリッジ動作するときの電流経路を示す図である。It is a figure which shows the current path when the switching circuit of the 1st conversion part performs a half-bridge operation. 第1変換部のスイッチング回路がハーフブリッジ動作するときの電流経路を示す図である。It is a figure which shows the current path when the switching circuit of the 1st conversion part performs a half-bridge operation. 補助変換部の電流経路を示す図である。It is a figure which shows the current path of the auxiliary conversion part. 補助変換部の電流経路を示す図である。It is a figure which shows the current path of the auxiliary conversion part. 変形例にかかる電源装置を示す図である。It is a figure which shows the power-source device which concerns on the modification. 変形例にかかる電源装置を示す図である。It is a figure which shows the power-source device which concerns on the modification. 変形例にかかる絶縁トランス(第1変換部)を示す図である。It is a figure which shows the isolation transformer (the first conversion part) which concerns on the modification. 変形例にかかる補助変換部(昇圧型コンバータ)を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the auxiliary conversion part (step-up converter) which concerns on a modification. 変形例にかかる補助変換部(昇降圧型コンバータ)を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the auxiliary conversion part (lifting pressure type converter) which concerns on a modification. 変形例にかかる補助変換部を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the auxiliary conversion part which concerns on the modification. 図20に示す回路構成の補助変換部を備えた電源装置の部品レイアウト図(回路基板の第1面側)である。FIG. 20 is a component layout diagram (first surface side of a circuit board) of a power supply device including an auxiliary conversion unit having a circuit configuration shown in FIG. 第2実施形態にかかる電源装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the power-source device which concerns on 2nd Embodiment.

本開示の電源装置の好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。同一あるいは類似の構成については、同じ符号を付して、その説明を省略する。 Preferred embodiments of the power supply device of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. The same or similar configurations are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

以下の説明において、ある物Aの変圧比がある物Bの変圧比よりも大きいとは、ある物Aの入力電圧とある物Bの入力電圧と、あるいは、ある物Aの出力電圧とある物Bの出力電圧とのいずれか一方が同じときに、ある物Aの入力電圧と出力電圧との差(絶対値)が、ある物Bの入力電圧と出力電圧との差(絶対値)よりも大きい場合をいう。 In the following description, the transformation ratio of an object A is larger than the transformation ratio of an object B means that the input voltage of an object A and the input voltage of an object B, or the output voltage of an object A. When either one of the output voltage of B is the same, the difference (absolute value) between the input voltage and output voltage of a certain object A is larger than the difference (absolute value) between the input voltage and output voltage of a certain object B. When it is large.

図1〜図6は、第1実施形態にかかる電源装置A1を示している。電源装置A1は、一対の入力端子Tin、一対の出力端子Tout、第1変換部1、第2変換部2、補助変換部3および制御部4を備えている。 1 to 6 show the power supply device A1 according to the first embodiment. The power supply device A1 includes a pair of input terminals Tin, a pair of output terminals Tout, a first conversion unit 1, a second conversion unit 2, an auxiliary conversion unit 3, and a control unit 4.

まず、図1を参照して、電源装置A1の全体構成について説明する。図1は、電源装置A1の全体構成を示す概略図である。なお、図1に示す全体構成は一例である。 First, the overall configuration of the power supply device A1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of the power supply device A1. The overall configuration shown in FIG. 1 is an example.

電源装置A1は、直流電源Pから電源電圧Vinが供給され、電源電圧Vinを所定の目標レベルの出力電圧Voutに変換する。そして、変換した出力電圧Voutを負荷LOに供給する。電源装置A1は、降圧型の電圧変換装置である。よって、出力電圧Voutの電圧レベルは、電源電圧Vinの電圧レベルよりも小さい。 The power supply device A1 is supplied with a power supply voltage Vin from the DC power supply P, and converts the power supply voltage Vin into an output voltage Vout of a predetermined target level. Then, the converted output voltage Vout is supplied to the load LO. The power supply device A1 is a step-down type voltage conversion device. Therefore, the voltage level of the output voltage Vout is smaller than the voltage level of the power supply voltage Vin.

一対の入力端子Tinには、直流電源Pが接続されている。直流電源Pから供給される電源電圧Vinは、一対の入力端子Tin間に印加される。一対の入力端子Tinには、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3の各入力側が直列に接続されている。正極側の入力端子Tinから負極側の入力端子Tinに向けて、第1変換部1、第2変換部2、補助変換部3の順に接続されている。一対の入力端子Tin間に印加された電源電圧Vinは、第1変換部1の入力電圧(第1入力電圧V11)、第2変換部2の入力電圧(第2入力電圧V21)および補助変換部3の入力電圧(補助入力電圧V31)に分圧される。つまり、Vin=V11+V21+V31である。第1入力電圧V11、第2入力電圧V21および補助入力電圧V31はそれぞれ、直流である。 A DC power supply P is connected to the pair of input terminals Tin. The power supply voltage Vin supplied from the DC power supply P is applied between the pair of input terminals Tin. Each input side of the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3 is connected in series to the pair of input terminals Tin. The first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3 are connected in this order from the input terminal Tin on the positive electrode side to the input terminal Tin on the negative electrode side. The power supply voltage Vin applied between the pair of input terminals Tin is the input voltage of the first conversion unit 1 (first input voltage V11), the input voltage of the second conversion unit 2 (second input voltage V21), and the auxiliary conversion unit. The voltage is divided into the input voltage of 3 (auxiliary input voltage V31). That is, Vin = V11 + V21 + V31. The first input voltage V11, the second input voltage V21, and the auxiliary input voltage V31 are each DC.

一対の出力端子Toutには、負荷LOが接続されている。一対の出力端子Tout間には、電源装置A1の出力電圧Voutが印加される。一対の出力端子Toutには、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3の各出力側がそれぞれ並列に接続されている。第1変換部1の出力電圧(第1出力電圧V12)、第2変換部2の出力電圧(第2出力電圧V22)および補助変換部3の出力電圧(補助出力電圧V32)はそれぞれ、出力電圧Voutと同じ値である。つまり、Vout=V12=V22=V32である。第1出力電圧V12、第2出力電圧V22および補助出力電圧V32はそれぞれ、直流である。 A load LO is connected to the pair of output terminals Tout. The output voltage Vout of the power supply device A1 is applied between the pair of output terminals Tout. The output sides of the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3 are connected in parallel to the pair of output terminals Tout. The output voltage of the first conversion unit 1 (first output voltage V12), the output voltage of the second conversion unit 2 (second output voltage V22), and the output voltage of the auxiliary conversion unit 3 (auxiliary output voltage V32) are output voltages, respectively. It is the same value as Vout. That is, Vout = V12 = V22 = V32. The first output voltage V12, the second output voltage V22, and the auxiliary output voltage V32 are each direct current.

第1変換部1は、第1入力電圧V11を第1出力電圧V12に変換(降圧または昇圧)する。第2変換部2は、第2入力電圧V21を第2出力電圧V22に変換(降圧または昇圧)する。補助変換部3は、補助入力電圧V31を補助出力電圧V32に変換(降圧または昇圧)する。制御部4は、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3をそれぞれ制御する。 The first conversion unit 1 converts (lowers or boosts) the first input voltage V11 into the first output voltage V12. The second conversion unit 2 converts (lowers or boosts) the second input voltage V21 into the second output voltage V22. The auxiliary conversion unit 3 converts (steps down or boosts) the auxiliary input voltage V31 into the auxiliary output voltage V32. The control unit 4 controls the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3, respectively.

次に、図2を参照して、第1変換部1の詳細な構成について、説明する。図2は、第1変換部1の回路構成を示している。なお、図2に示す回路構成は一例である。第1変換部1は、たとえば絶縁型DC/DCコンバータで構成される。第1変換部1は、第1入力電圧V11を第1出力電圧V12に変換する。電源装置A1において、第1変換部1は、第1入力電圧V11を第1出力電圧V12に降圧する。よって、第1出力電圧V12の電圧レベルは、第1入力電圧V11の電圧レベルよりも小さい。 Next, a detailed configuration of the first conversion unit 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the circuit configuration of the first conversion unit 1. The circuit configuration shown in FIG. 2 is an example. The first conversion unit 1 is composed of, for example, an isolated DC / DC converter. The first conversion unit 1 converts the first input voltage V11 into the first output voltage V12. In the power supply device A1, the first conversion unit 1 steps down the first input voltage V11 to the first output voltage V12. Therefore, the voltage level of the first output voltage V12 is smaller than the voltage level of the first input voltage V11.

第1変換部1は、図2に示すように、一対の入力端子T11a,T11b、一対の出力端子T12a,T12b、入力コンデンサC11、出力コンデンサC12、スイッチング回路11、変圧回路12および整流回路13を含んでいる。 As shown in FIG. 2, the first conversion unit 1 includes a pair of input terminals T11a and T11b, a pair of output terminals T12a and T12b, an input capacitor C11, an output capacitor C12, a switching circuit 11, a transformer circuit 12 and a rectifier circuit 13. Includes.

一対の入力端子T11a,T11b間には、第1入力電圧V11が印加される。第1入力電圧V11は直流電圧である。入力端子T11aは、正極側の端子であり、入力端子T11bは、負極側の端子である。入力端子T11aは、正極側の入力端子Tinに接続される。また、一対の出力端子T12a,T12b間には、第1出力電圧V12が印加される。第1出力電圧V12は直流電圧である、出力端子T12aは、正極側の端子であり、出力端子T12bは、負極側の端子である。 A first input voltage V11 is applied between the pair of input terminals T11a and T11b. The first input voltage V11 is a DC voltage. The input terminal T11a is a terminal on the positive electrode side, and the input terminal T11b is a terminal on the negative electrode side. The input terminal T11a is connected to the input terminal Tin on the positive electrode side. Further, a first output voltage V12 is applied between the pair of output terminals T12a and T12b. The first output voltage V12 is a DC voltage, the output terminal T12a is a terminal on the positive electrode side, and the output terminal T12b is a terminal on the negative electrode side.

入力コンデンサC11は、図2に示すように、スイッチング回路11と、一対の入力端子T11a,T11bとの間に配置される。入力コンデンサC11は、一端が正極側の入力端子T11aに接続され、他端が負極側の入力端子T11bに接続されている。入力コンデンサC11は、直流電源Pからの電源電圧Vinを分圧し、第1入力電圧V11を発生させる。第1入力電圧V11は、直流電圧である。また、入力コンデンサC11は、第1入力電圧V11を安定させる。入力コンデンサC11が、特許請求の範囲に記載の「第1入力コンデンサ」に相当する。 As shown in FIG. 2, the input capacitor C11 is arranged between the switching circuit 11 and the pair of input terminals T11a and T11b. One end of the input capacitor C11 is connected to the input terminal T11a on the positive electrode side, and the other end is connected to the input terminal T11b on the negative electrode side. The input capacitor C11 divides the power supply voltage Vin from the DC power supply P to generate the first input voltage V11. The first input voltage V11 is a DC voltage. Further, the input capacitor C11 stabilizes the first input voltage V11. The input capacitor C11 corresponds to the "first input capacitor" described in the claims.

出力コンデンサC12は、図2に示すように、整流回路13と、一対の出力端子T12a,T12bとの間に配置されている。出力コンデンサC12は、一端が正極側の出力端子T12aに接続され、他端が負極側の出力端子T12bに接続されている。出力コンデンサC12は、第1出力電圧V12を安定させる。 As shown in FIG. 2, the output capacitor C12 is arranged between the rectifier circuit 13 and the pair of output terminals T12a and T12b. One end of the output capacitor C12 is connected to the output terminal T12a on the positive electrode side, and the other end is connected to the output terminal T12b on the negative electrode side. The output capacitor C12 stabilizes the first output voltage V12.

スイッチング回路11は、図2に示すように、4つのスイッチング素子Q11,Q12,Q13,Q14を含んでいる。スイッチング回路11は、各スイッチング素子Q11〜Q14のスイッチング動作によって、第1入力電圧V11(直流電圧)を交流電圧に変換する。なお、スイッチング動作とは、導通状態と遮断状態とが切り替わる動作をいう。スイッチング回路11が、特許請求の範囲に記載の「第1スイッチング回路」に相当する。 As shown in FIG. 2, the switching circuit 11 includes four switching elements Q11, Q12, Q13, and Q14. The switching circuit 11 converts the first input voltage V11 (DC voltage) into an AC voltage by the switching operation of each switching element Q11 to Q14. The switching operation refers to an operation in which the conduction state and the cutoff state are switched. The switching circuit 11 corresponds to the "first switching circuit" described in the claims.

4つのスイッチング素子Q11〜Q14はそれぞれ、たとえばMOSFETからなる。各スイッチング素子Q11〜Q14は、ドレイン端子、ソース端子およびゲート端子を有する。各スイッチング素子Q11〜Q14の構成材料は、Si(ケイ素)、SiC(炭化ケイ素)、あるいは、GaN(窒化ガリウム)などである。ただし、各スイッチング素子Q11〜Q14のオン抵抗の低減のため、当該構成材料として、Siよりも、SiCあるいはGaNを用いることが好ましい。当該オン抵抗が低いほど、各スイッチング素子Q11〜Q14の導通損失を低減できる。特に、各スイッチング素子Q11〜Q14のオン抵抗は、500mΩ以下であるとよい。 Each of the four switching elements Q11 to Q14 is composed of, for example, a MOSFET. Each switching element Q11 to Q14 has a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal. The constituent materials of the switching elements Q11 to Q14 are Si (silicon), SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride) and the like. However, in order to reduce the on-resistance of each switching element Q11 to Q14, it is preferable to use SiC or GaN as the constituent material rather than Si. The lower the on-resistance, the more the conduction loss of each switching element Q11 to Q14 can be reduced. In particular, the on-resistance of each switching element Q11 to Q14 is preferably 500 mΩ or less.

4つのスイッチング素子Q11〜Q14は、フルブリッジ接続されている。具体的には、図2に示すように、スイッチング素子Q11を上アーム、スイッチング素子Q12を下アームとした直列回路(レグ)と、スイッチング素子Q13を上アーム、スイッチング素子Q14を下アームとした直列回路(レグ)とが、ブリッジ接続されている。 The four switching elements Q11 to Q14 are fully bridge-connected. Specifically, as shown in FIG. 2, a series circuit (leg) in which the switching element Q11 is the upper arm and the switching element Q12 is the lower arm, and the switching element Q13 is the upper arm and the switching element Q14 is the lower arm in series. The circuit (leg) is bridge-connected.

スイッチング素子Q11は、ドレイン端子が正極側の入力端子T11aに接続され、ソース端子がスイッチング素子Q12のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Q12は、ドレイン端子がスイッチング素子Q11のソース端子に接続され、ソース端子が負極側の入力端子T11bに接続されている。スイッチング素子Q13は、ドレイン端子が正極側の入力端子T11aに接続され、ソース端子がスイッチング素子Q14のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Q14は、ドレイン端子がスイッチング素子Q13のソース端子に接続され、ソース端子が負極側の入力端子T11bに接続されている。 In the switching element Q11, the drain terminal is connected to the input terminal T11a on the positive electrode side, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element Q12. In the switching element Q12, the drain terminal is connected to the source terminal of the switching element Q11, and the source terminal is connected to the input terminal T11b on the negative electrode side. In the switching element Q13, the drain terminal is connected to the input terminal T11a on the positive electrode side, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element Q14. In the switching element Q14, the drain terminal is connected to the source terminal of the switching element Q13, and the source terminal is connected to the input terminal T11b on the negative electrode side.

各スイッチング素子Q11〜Q14には、寄生ダイオードが存在している。図2に示す構成においては、スイッチング回路11の各アームが、各スイッチング素子Q11〜Q14によって構成される場合を示すが、各スイッチング素子Q11〜Q14にダイオードが逆並列に接続されていてもよいし、スナバコンデンサが並列に接続されていてもよい。 Parasitic diodes are present in each of the switching elements Q11 to Q14. In the configuration shown in FIG. 2, each arm of the switching circuit 11 is composed of the switching elements Q11 to Q14, but diodes may be connected to the switching elements Q11 to Q14 in antiparallel. , Snubber capacitors may be connected in parallel.

各スイッチング素子Q11〜Q14は、ゲート端子が制御部4に接続されている。スイッチング素子Q11は、制御部4から駆動信号G11が入力され、当該駆動信号G11に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。スイッチング素子Q12は、制御部4から駆動信号G12が入力され、当該駆動信号G12に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。スイッチング素子Q13は、制御部4から駆動信号G13が入力され、当該駆動信号G13に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。スイッチング素子Q14は、制御部4から駆動信号G14が入力され、当該駆動信号G14に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。各駆動信号G11〜G14は、電圧信号であって、たとえば、オン信号とオフ信号とが交互に切り替わる矩形パルス波である。各駆動信号G11〜G14がオン信号のとき、各スイッチング素子Q11〜Q14は導通状態(オン)となり、各駆動信号G11〜G14がオフ信号のとき、各スイッチング素子Q11〜Q14は遮断状態(オフ)となる。各スイッチング素子Q11〜Q14が、特許請求の範囲に記載の「第1スイッチング素子」に相当し、各駆動信号G11〜G14が、特許請求の範囲に記載の「第1駆動信号」に相当する。 The gate terminals of the switching elements Q11 to Q14 are connected to the control unit 4. A drive signal G11 is input to the switching element Q11 from the control unit 4, and the conduction state and the cutoff state are switched according to the drive signal G11. A drive signal G12 is input to the switching element Q12 from the control unit 4, and the conduction state and the cutoff state are switched according to the drive signal G12. A drive signal G13 is input to the switching element Q13 from the control unit 4, and the conduction state and the cutoff state are switched according to the drive signal G13. A drive signal G14 is input to the switching element Q14 from the control unit 4, and the conduction state and the cutoff state are switched according to the drive signal G14. Each drive signal G11 to G14 is a voltage signal, for example, a square pulse wave in which an on signal and an off signal are alternately switched. When the drive signals G11 to G14 are on signals, the switching elements Q11 to Q14 are in a conductive state (on), and when the drive signals G11 to G14 are off signals, the switching elements Q11 to Q14 are in a cutoff state (off). It becomes. Each switching element Q11 to Q14 corresponds to the "first switching element" described in the claims, and each drive signal G11 to G14 corresponds to the "first drive signal" described in the claims.

変圧回路12は、スイッチング回路11から入力される交流電圧の変圧を行う。変圧回路12は、変圧した交流電圧を整流回路13に出力する。変圧回路12は、図2に示すように、絶縁トランスTR1、共振リアクトルLr1および共振コンデンサCr1を含んでいる。 The transformer circuit 12 transforms the AC voltage input from the switching circuit 11. The transformer circuit 12 outputs the transformed AC voltage to the rectifier circuit 13. As shown in FIG. 2, the transformer circuit 12 includes an isolation transformer TR1, a resonant reactor Lr1, and a resonant capacitor Cr1.

絶縁トランスTR1は、変圧回路12の入力側(一次側)と変圧回路12の出力側(二次側)とを絶縁するとともに、一次側に入力される交流電圧を変圧して、二次側から出力する。絶縁トランスTR1は、図2に示すように、一次巻き線W11と2つの二次巻き線W12とを含んでいる。絶縁トランスTR1が特許請求の範囲に記載の「第1絶縁トランス」に相当する。 The isolation transformer TR1 insulates the input side (primary side) of the transformer circuit 12 and the output side (secondary side) of the transformer circuit 12, and transforms the AC voltage input to the primary side from the secondary side. Output. The isolation transformer TR1 includes a primary winding W11 and two secondary windings W12, as shown in FIG. The isolation transformer TR1 corresponds to the "first isolation transformer" described in the claims.

2つの二次巻き線W12は、並列に接続されている。2つの二次巻き線W12はそれぞれ、2つの二次巻き線W12a,W12bをそれぞれ含んでいる。各二次巻き線W12は、中間タップが接続されており、当該中間タップにより、二次巻き線W12a,W12bに分割されている。各二次巻き線W12に接続された中間タップは、出力端子T12bに接続されている。なお、二次巻き線W12a,W12bは、それぞれ異なる巻き線が直列に接続されていてもよい。 The two secondary windings W12 are connected in parallel. The two secondary windings W12 include the two secondary windings W12a and W12b, respectively. An intermediate tap is connected to each secondary winding W12, and each secondary winding W12 is divided into secondary windings W12a and W12b by the intermediate tap. The intermediate tap connected to each secondary winding W12 is connected to the output terminal T12b. The secondary windings W12a and W12b may have different windings connected in series.

一次巻き線W11と各二次巻き線W12(W12a,W12b)とは、それぞれ磁気的に結合されている。絶縁トランスTR1は、一次巻き線W11と各二次巻き線W12a,W12bとの巻き数比に応じた変圧を行う。一次巻き線W11の巻き数をn11、各二次巻き線W12a,W12bの各巻き数をn12とすると、先述の巻き数比は、n11:n12である。なお、各二次巻き線W12a,W12bの巻き数は同じである。このとき、一次巻き線W11に印加される電圧レベルと、各二次巻き線W12a,W12bに印加される電圧レベルとの比率(以下、「絶縁トランスTR1の変圧比」という。)は、n11:n12である。つまり、各二次巻き線W12a,W12bに印加される電圧レベルは、一次巻き線W11に印加される電圧レベルのn12/n11倍である。したがって、絶縁トランスTR1に入力される交流電圧は、n12/n11倍に変圧されて、絶縁トランスTR1から出力される。よって、一次巻き線W11の巻き数n11が各二次巻き線W12a,W12bの巻き数n12よりも多いとき、絶縁トランスTR1は降圧し、巻き数n11が巻き数n12よりも少ないとき、絶縁トランスTR1は昇圧する。本実施形態において、絶縁トランスTR1は、一次巻き線W11の巻き数n11が各二次巻き線W12a,W12bの巻き数n12よりも多く、入力される電圧を降圧して出力する。 The primary winding W11 and each secondary winding W12 (W12a, W12b) are magnetically coupled to each other. The isolation transformer TR1 performs transformation according to the turns ratio of the primary winding W11 and the secondary windings W12a and W12b, respectively. Assuming that the number of turns of the primary winding W11 is n11 and the number of turns of each of the secondary windings W12a and W12b is n12, the above-mentioned winding number ratio is n11: n12. The number of turns of each of the secondary windings W12a and W12b is the same. At this time, the ratio of the voltage level applied to the primary winding W11 to the voltage level applied to the secondary windings W12a and W12b (hereinafter referred to as "transformation ratio of the isolation transformer TR1") is n11 :. It is n12. That is, the voltage level applied to each of the secondary windings W12a and W12b is n12 / n11 times the voltage level applied to the primary winding W11. Therefore, the AC voltage input to the isolation transformer TR1 is transformed by n12 / n11 times and output from the isolation transformer TR1. Therefore, when the number of turns n11 of the primary winding W11 is larger than the number of turns n12 of the secondary windings W12a and W12b, the isolation transformer TR1 steps down, and when the number of turns n11 is less than the number of turns n12, the isolation transformer TR1 Boosts. In the present embodiment, the isolation transformer TR1 has the number of turns n11 of the primary winding W11 larger than the number of turns n12 of the secondary windings W12a and W12b, respectively, and steps down the input voltage to output.

共振リアクトルLr1は、一端がスイッチング素子Q13とスイッチング素子Q14との接続点に接続され、他端が一次巻き線W11の一端に接続される。共振コンデンサCr1は、一端がスイッチング素子Q11とスイッチング素子Q12との接続点に接続され、他端が一次巻き線W11の他端に接続される。共振リアクトルLr1と、共振コンデンサCr1と、絶縁トランスTR1の一次巻き線W11とによって、LLC共振回路を構成する。当該LLC共振回路は、共振周波数などを調整して、一次巻き線W11と各二次巻き線W12との伝送効率の向上を図っている。 One end of the resonance reactor Lr1 is connected to the connection point between the switching element Q13 and the switching element Q14, and the other end is connected to one end of the primary winding W11. One end of the resonance capacitor Cr1 is connected to the connection point between the switching element Q11 and the switching element Q12, and the other end is connected to the other end of the primary winding W11. The LLC resonance circuit is composed of the resonance reactor Lr1, the resonance capacitor Cr1, and the primary winding W11 of the isolation transformer TR1. The LLC resonance circuit adjusts the resonance frequency and the like to improve the transmission efficiency between the primary winding W11 and each secondary winding W12.

整流回路13は、図2に示すように、2つのスイッチング素子Q15および2つのスイッチング素子Q16を含んでいる。整流回路13は、各スイッチング素子Q15,Q16のスイッチング動作によって、変圧回路12から入力される交流電圧を直流電圧に変換(整流)する。なお、各スイッチング素子Q15,Q16の代わりに整流ダイオードを用いてもよい。整流回路13は、全波整流型である。整流回路13によって整流された直流電圧が、第1出力電圧V12に相当する。整流回路13が、特許請求の範囲に記載の「第1整流回路」に相当し、各スイッチング素子Q15,Q16がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「整流用スイッチング素子」に相当する。 As shown in FIG. 2, the rectifier circuit 13 includes two switching elements Q15 and two switching elements Q16. The rectifier circuit 13 converts (rectifies) the AC voltage input from the transformer circuit 12 into a DC voltage by the switching operation of the switching elements Q15 and Q16. A rectifier diode may be used instead of the switching elements Q15 and Q16. The rectifier circuit 13 is a full-wave rectifier type. The DC voltage rectified by the rectifier circuit 13 corresponds to the first output voltage V12. The rectifier circuit 13 corresponds to the "first rectifier circuit" described in the claims, and the switching elements Q15 and Q16 correspond to the "rectifying switching elements" described in the claims, respectively.

2つのスイッチング素子Q15および2つのスイッチング素子Q16はそれぞれ、たとえばMOSFETからなる。各スイッチング素子Q15,Q16は、ドレイン端子、ソース端子およびゲート端子を有する。2つのスイッチング素子Q15および2つのスイッチング素子Q16の各構成材料は、Si、SiC、あるいは、GaNなどである。ただし、各スイッチング素子Q15,Q16のオン抵抗の低減のため、当該構成材料として、Siよりも、SiCあるいはGaNを用いることが好ましい。当該オン抵抗が小さいほど、各スイッチング素子Q15,Q16のスイッチング動作時の導通損失を低減できる。特に、各スイッチング素子Q15,Q16のオン抵抗は、たとえば200mΩ以下であるとよい。 The two switching elements Q15 and the two switching elements Q16 each consist of, for example, a MOSFET. Each of the switching elements Q15 and Q16 has a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal. Each constituent material of the two switching elements Q15 and the two switching elements Q16 is Si, SiC, GaN, or the like. However, in order to reduce the on-resistance of each of the switching elements Q15 and Q16, it is preferable to use SiC or GaN as the constituent material rather than Si. The smaller the on-resistance, the more the conduction loss during the switching operation of each of the switching elements Q15 and Q16 can be reduced. In particular, the on-resistance of each of the switching elements Q15 and Q16 is preferably 200 mΩ or less, for example.

各スイッチング素子Q15は、図2に示すように、各二次巻き線W12aの一端と出力端子T12aとの間に接続されている。各スイッチング素子Q15は、各二次巻き線W12bの一端と出力端子T12bとの間に接続されている。 As shown in FIG. 2, each switching element Q15 is connected between one end of each secondary winding W12a and the output terminal T12a. Each switching element Q15 is connected between one end of each secondary winding W12b and the output terminal T12b.

各スイッチング素子Q15,Q16は、ゲート端子が制御部4に接続されている。各スイッチング素子Q15は、制御部4から各駆動信号G15が入力され、当該駆動信号G15に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。各スイッチング素子Q16は、制御部4から各駆動信号G16が入力され、当該駆動信号G16に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。各駆動信号G15,G16は、電圧信号であって、たとえばオン信号とオフ信号とが交互に切り替わる矩形パルス波である。各駆動信号G15,G16がオン信号のとき、各スイッチング素子Q15,Q16は導通状態(オン)となり、各駆動信号G15,G16がオフ信号のとき、各スイッチング素子Q15,Q16は遮断状態(オフ)となる。 The gate terminals of the switching elements Q15 and Q16 are connected to the control unit 4. Each drive signal G15 is input to each switching element Q15 from the control unit 4, and the conduction state and the cutoff state are switched according to the drive signal G15. Each drive signal G16 is input to each switching element Q16 from the control unit 4, and the conduction state and the cutoff state are switched according to the drive signal G16. The drive signals G15 and G16 are voltage signals, for example, square pulse waves in which an on signal and an off signal are alternately switched. When the drive signals G15 and G16 are on signals, the switching elements Q15 and Q16 are in a conductive state (on), and when the drive signals G15 and G16 are off signals, the switching elements Q15 and Q16 are in a cutoff state (off). It becomes.

第1変換部1は、上記のように構成され、各スイッチング素子Q11〜Q14のスイッチング動作および絶縁トランスTR1によって、第1入力電圧V11を所定の電圧レベルの第1出力電圧V12に変換する。また、第1変換部1は、各スイッチング素子Q11〜Q14のスイッチング動作によって、スイッチング回路11がフルブリッジインバータとして動作する状態と、スイッチング回路11がハーフブリッジインバータとして動作する状態とで切り替わる。以下において、フルブリッジインバータとして動作する状態を「フルブリッジ動作」といい、ハーフブリッジインバータとして動作する状態を「ハーフブリッジ動作」という。フルブリッジ動作およびハーフブリッジ動作についての詳細は後述する。 The first conversion unit 1 is configured as described above, and converts the first input voltage V11 into the first output voltage V12 of a predetermined voltage level by the switching operation of the switching elements Q11 to Q14 and the isolation transformer TR1. Further, the first conversion unit 1 switches between a state in which the switching circuit 11 operates as a full bridge inverter and a state in which the switching circuit 11 operates as a half bridge inverter by the switching operation of each of the switching elements Q11 to Q14. In the following, the state of operating as a full-bridge inverter is referred to as "full-bridge operation", and the state of operating as a half-bridge inverter is referred to as "half-bridge operation". Details of the full bridge operation and the half bridge operation will be described later.

次に、図3を参照して、第2変換部2の詳細な構成について説明する。第2変換部2は、たとえば絶縁型DC/DCコンバータで構成される。第2変換部2は、第2入力電圧V21を第2出力電圧V22に変換する。電源装置A1においては、第2変換部2は、第2入力電圧V21を第2出力電圧V22に降圧する。よって、第2出力電圧V22の電圧レベルは、第2入力電圧V21の電圧レベルよりも小さい。 Next, a detailed configuration of the second conversion unit 2 will be described with reference to FIG. The second conversion unit 2 is composed of, for example, an isolated DC / DC converter. The second conversion unit 2 converts the second input voltage V21 into the second output voltage V22. In the power supply device A1, the second conversion unit 2 steps down the second input voltage V21 to the second output voltage V22. Therefore, the voltage level of the second output voltage V22 is smaller than the voltage level of the second input voltage V21.

第2変換部2は、第1変換部1と同様に構成されている。第2変換部2は、図3に示すように、一対の入力端子T21a,T21b、一対の出力端子T22a,T22b、入力コンデンサC21、出力コンデンサC22、スイッチング回路21、変圧回路22および整流回路23を含んでいる。これらは、第1変換部1における一対の入力端子T11a,T11b、一対の出力端子T12a,T12b、入力コンデンサC11、出力コンデンサC12、スイッチング回路11、変圧回路12および整流回路13とそれぞれ同様に構成されている。入力端子T21aは、入力端子T11bに接続される。入力コンデンサC21が、特許請求の範囲に記載の「第2入力コンデンサ」に相当する。 The second conversion unit 2 is configured in the same manner as the first conversion unit 1. As shown in FIG. 3, the second conversion unit 2 includes a pair of input terminals T21a and T21b, a pair of output terminals T22a and T22b, an input capacitor C21, an output capacitor C22, a switching circuit 21, a transformer circuit 22 and a rectifier circuit 23. Includes. These are configured in the same manner as the pair of input terminals T11a, T11b, the pair of output terminals T12a, T12b, the input capacitor C11, the output capacitor C12, the switching circuit 11, the transformer circuit 12, and the rectifier circuit 13 in the first conversion unit 1, respectively. ing. The input terminal T21a is connected to the input terminal T11b. The input capacitor C21 corresponds to the "second input capacitor" described in the claims.

スイッチング回路21は、図3に示すように、4つのスイッチング素子Q21〜Q24を含んでいる。各スイッチング素子Q21〜24は、第1変換部1の各スイッチング素子Q11〜Q14に対応する。各スイッチング素子Q21〜Q24は、制御部4から各駆動信号G21〜G24が入力され、当該各駆動信号G21〜G24に応じて、スイッチング動作を行う。スイッチング回路21が、特許請求の範囲に記載の「第2スイッチング回路」に相当する。また、各スイッチング素子Q21〜24が、特許請求の範囲に記載の「第2スイッチング素子」に相当し、各駆動信号G21〜G24が、特許請求の範囲に記載の「第2駆動信号」に相当する。 As shown in FIG. 3, the switching circuit 21 includes four switching elements Q21 to Q24. Each switching element Q21 to 24 corresponds to each switching element Q11 to Q14 of the first conversion unit 1. Each of the switching elements Q21 to Q24 receives each drive signal G21 to G24 from the control unit 4, and performs a switching operation according to each of the drive signals G21 to G24. The switching circuit 21 corresponds to the "second switching circuit" described in the claims. Further, each switching element Q21 to 24 corresponds to the "second switching element" described in the claims, and each drive signal G21 to G24 corresponds to the "second drive signal" described in the claims. To do.

変圧回路22は、図3に示すように、絶縁トランスTR2、共振リアクトルLr2および共振コンデンサCr2を含んでいる。絶縁トランスTR2、共振リアクトルLr2および共振コンデンサCr2はそれぞれ、第1変換部1の絶縁トランスTR1、共振リアクトルLr1および共振コンデンサCr1にそれぞれ対応する。また、絶縁トランスTR2は一次巻き線W21および2つの二次巻き線W22を含んでいる。一次巻き線W21は、絶縁トランスTR1の一次巻き線W11に対応し、各二次巻き線W22(W22a,W22b)は、絶縁トランスTR1の各二次巻き線W12(W12a,W12b)にそれぞれ対応する。なお、絶縁トランスTR1の変圧比と、絶縁トランスTR2の変圧比とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。電源装置A1においては、絶縁トランスTR2の変圧比は、絶縁トランスTR1の変圧比よりも大きい。本実施形態において、絶縁トランスTR2は、一次巻き線W21の巻き数n21が各二次巻き線W22a,W22bの巻き数n22よりも多く、入力される電圧を降圧して出力する。絶縁トランスTR2が、特許請求の範囲に記載の「第2絶縁トランス」に相当する。 As shown in FIG. 3, the transformer circuit 22 includes an isolation transformer TR2, a resonance reactor Lr2, and a resonance capacitor Cr2. The isolation transformer TR2, the resonance reactor Lr2, and the resonance capacitor Cr2 correspond to the isolation transformer TR1, the resonance reactor Lr1 and the resonance capacitor Cr1 of the first conversion unit 1, respectively. Further, the isolation transformer TR2 includes a primary winding W21 and two secondary windings W22. The primary winding W21 corresponds to the primary winding W11 of the isolation transformer TR1, and each secondary winding W22 (W22a, W22b) corresponds to each secondary winding W12 (W12a, W12b) of the isolation transformer TR1. .. The transformation ratio of the isolation transformer TR1 and the transformation ratio of the isolation transformer TR2 may be the same or different. In the power supply device A1, the transformation ratio of the isolation transformer TR2 is larger than the transformation ratio of the isolation transformer TR1. In the present embodiment, the isolation transformer TR2 has a number of turns n21 of the primary winding W21 larger than the number of turns n22 of each of the secondary windings W22a and W22b, and outputs the input voltage by stepping down. The isolation transformer TR2 corresponds to the "second isolation transformer" described in the claims.

整流回路23は、図3に示すように、複数のスイッチング素子Q25,Q26を含んでいる。各スイッチング素子Q25は、各スイッチング素子Q15に対応し、各スイッチング素子Q26は、各スイッチング素子Q16にそれぞれ対応する。各スイッチング素子Q25,Q26は、制御部4から各駆動信号G25,G26が入力され、当該各駆動信号G25,G26に応じて、スイッチング動作を行う。整流回路23が、特許請求の範囲に記載の「第2整流回路」に相当し、各スイッチング素子Q25,Q26がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「整流用スイッチング素子」に相当する。 As shown in FIG. 3, the rectifier circuit 23 includes a plurality of switching elements Q25 and Q26. Each switching element Q25 corresponds to each switching element Q15, and each switching element Q26 corresponds to each switching element Q16. Each of the switching elements Q25 and Q26 receives the drive signals G25 and G26 from the control unit 4, and performs a switching operation according to the drive signals G25 and G26. The rectifier circuit 23 corresponds to the "second rectifier circuit" described in the claims, and the switching elements Q25 and Q26 correspond to the "rectifying switching elements" described in the claims, respectively.

第2変換部2は、各スイッチング素子Q21〜Q24のスイッチング動作および絶縁トランスTR2によって、第2入力電圧V21を所定の電圧レベルの第2出力電圧V22に変換する。また、第2変換部2は、各スイッチング素子Q11〜Q14のスイッチング動作によって、第1変換部1と同様に、スイッチング回路21がフルブリッジ動作する状態と、スイッチング回路21がハーフブリッジ動作する状態とで、切り替わる。 The second conversion unit 2 converts the second input voltage V21 into the second output voltage V22 of a predetermined voltage level by the switching operation of each switching element Q21 to Q24 and the isolation transformer TR2. Further, in the second conversion unit 2, the switching circuit 21 operates in full bridge operation and the switching circuit 21 operates in half bridge operation in the same manner as in the first conversion unit 1 due to the switching operation of each switching element Q11 to Q14. Then, it switches.

次に、図4を参照して、補助変換部3の詳細な構成について説明する。図4は、補助変換部3の回路構成を示している。なお、図4に示す回路構成は一例である。補助変換部3は、たとえば非絶縁型DC/DCコンバータで構成される。補助変換部3は、補助入力電圧V31を補助出力電圧V32に変換する。電源装置A1においては、補助変換部3は、補助入力電圧V31を補助出力電圧V32に降圧する。よって、補助出力電圧V32の電圧レベルは、補助入力電圧V31の電圧レベルよりも小さい。 Next, a detailed configuration of the auxiliary conversion unit 3 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the circuit configuration of the auxiliary conversion unit 3. The circuit configuration shown in FIG. 4 is an example. The auxiliary conversion unit 3 is composed of, for example, a non-isolated DC / DC converter. The auxiliary conversion unit 3 converts the auxiliary input voltage V31 into the auxiliary output voltage V32. In the power supply device A1, the auxiliary conversion unit 3 steps down the auxiliary input voltage V31 to the auxiliary output voltage V32. Therefore, the voltage level of the auxiliary output voltage V32 is smaller than the voltage level of the auxiliary input voltage V31.

補助変換部3は、図4に示すように、一対の入力端子T31a,T31b、一対の出力端子T32a,T32b、入力コンデンサC31、出力コンデンサC32、スイッチング回路31およびリアクトルLr31を含んでいる。 As shown in FIG. 4, the auxiliary conversion unit 3 includes a pair of input terminals T31a and T31b, a pair of output terminals T32a and T32b, an input capacitor C31, an output capacitor C32, a switching circuit 31, and a reactor Lr31.

一対の入力端子T31a,T31b間には、補助入力電圧V31が印加される。補助入力電圧V31は直流電圧である。入力端子T31aは、正極側の端子であり、入力端子T31bは、負極側の端子である。入力端子T31aは、入力端子T21bに接続され、入力端子T31bは、負極側の入力端子Tinに接続される。また、一対の出力端子T32a,T32b間には、補助出力電圧V32が印加される。補助出力電圧V32は直流電圧である、出力端子T32aは、正極側の端子であり、出力端子T32bは、負極側の端子である。 An auxiliary input voltage V31 is applied between the pair of input terminals T31a and T31b. The auxiliary input voltage V31 is a DC voltage. The input terminal T31a is a terminal on the positive electrode side, and the input terminal T31b is a terminal on the negative electrode side. The input terminal T31a is connected to the input terminal T21b, and the input terminal T31b is connected to the input terminal Tin on the negative electrode side. Further, an auxiliary output voltage V32 is applied between the pair of output terminals T32a and T32b. The auxiliary output voltage V32 is a DC voltage, the output terminal T32a is a terminal on the positive electrode side, and the output terminal T32b is a terminal on the negative electrode side.

入力コンデンサC31は、図4に示すように、スイッチング回路31と、一対の入力端子T31a,T31bとの間に配置される。入力コンデンサC31は、一端が正極側の入力端子T31aに接続され、他端が負極側の入力端子T31bに接続されている。入力コンデンサC31は、直流電源Pからの電源電圧Vinを分圧し、補助入力電圧V31を発生させる。入力コンデンサC31は、補助入力電圧V31を安定させる。入力コンデンサC31が、特許請求の範囲に記載の「補助入力コンデンサ」に相当する。 As shown in FIG. 4, the input capacitor C31 is arranged between the switching circuit 31 and the pair of input terminals T31a and T31b. One end of the input capacitor C31 is connected to the input terminal T31a on the positive electrode side, and the other end is connected to the input terminal T31b on the negative electrode side. The input capacitor C31 divides the power supply voltage Vin from the DC power supply P to generate an auxiliary input voltage V31. The input capacitor C31 stabilizes the auxiliary input voltage V31. The input capacitor C31 corresponds to the "auxiliary input capacitor" described in the claims.

出力コンデンサC32は、図4に示すように、一端が正極側の出力端子T32aに接続され、他端が負極側の出力端子T32bに接続されている。出力コンデンサC32は、補助出力電圧V32を安定させる。 As shown in FIG. 4, one end of the output capacitor C32 is connected to the output terminal T32a on the positive electrode side, and the other end is connected to the output terminal T32b on the negative electrode side. The output capacitor C32 stabilizes the auxiliary output voltage V32.

スイッチング回路31は、図4に示すように、2つのスイッチング素子Q31,Q32を含んでいる。 As shown in FIG. 4, the switching circuit 31 includes two switching elements Q31 and Q32.

2つのスイッチング素子Q31,Q32はそれぞれ、たとえばMOSFETからなる。各スイッチング素子Q31,Q32は、ドレイン端子、ソース端子およびゲート端子を有する。各スイッチング素子Q31,Q32の構成材料は、Si、SiC、あるいは、GaNなどである。ただし、各スイッチング素子Q31,Q32のオン抵抗の低減のため、当該構成材料として、Siよりも、SiCあるいはGaNを用いることが好ましい。当該オン抵抗が小さいほど、各スイッチング素子Q31,Q32の導通損失を低減できる。 The two switching elements Q31 and Q32 each consist of, for example, a MOSFET. Each of the switching elements Q31 and Q32 has a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal. The constituent materials of the switching elements Q31 and Q32 are Si, SiC, GaN and the like. However, in order to reduce the on-resistance of each of the switching elements Q31 and Q32, it is preferable to use SiC or GaN as the constituent material rather than Si. The smaller the on-resistance, the more the conduction loss of each of the switching elements Q31 and Q32 can be reduced.

スイッチング素子Q31とスイッチング素子Q32とは、図4に示すように、直列に接続されている。スイッチング素子Q31のドレイン端子は、正極側の入力端子T31aに接続され、スイッチング素子Q31のソース端子とスイッチング素子Q32のドレイン端子とが接続され、スイッチング素子Q32のソース端子は、負極側の入力端子T31bに接続されている。 As shown in FIG. 4, the switching element Q31 and the switching element Q32 are connected in series. The drain terminal of the switching element Q31 is connected to the input terminal T31a on the positive electrode side, the source terminal of the switching element Q31 and the drain terminal of the switching element Q32 are connected, and the source terminal of the switching element Q32 is the input terminal T31b on the negative electrode side. It is connected to the.

各スイッチング素子Q31,Q32は、ゲート端子が制御部4に接続されている。スイッチング素子Q31は、制御部4から駆動信号G31が入力され、当該駆動信号G31に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。スイッチング素子Q32は、制御部4から駆動信号G32がそれぞれ入力され、当該駆動信号G32に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。各駆動信号G31,G32は、電圧信号であって、たとえばオン信号とオフ信号とが交互に切り替わる矩形パルス波である。各駆動信号G31,G32がオン信号のとき、各スイッチング素子Q31,Q32は導通状態(オン)となり、各駆動信号G31,G32がオフ信号のとき、各スイッチング素子Q31,Q32は遮断状態(オフ)となる。各スイッチング素子Q31,Q32が、特許請求の範囲に記載の「補助スイッチング素子」に相当し、各駆動信号G31,G32が、特許請求の範囲に記載の「補助駆動信号」に相当する。 The gate terminals of the switching elements Q31 and Q32 are connected to the control unit 4. A drive signal G31 is input to the switching element Q31 from the control unit 4, and the conduction state and the cutoff state are switched according to the drive signal G31. A drive signal G32 is input to the switching element Q32 from the control unit 4, and the conduction state and the cutoff state are switched according to the drive signal G32. Each of the drive signals G31 and G32 is a voltage signal, and is, for example, a square pulse wave in which an on signal and an off signal are alternately switched. When the drive signals G31 and G32 are on signals, the switching elements Q31 and Q32 are in a conductive state (on), and when the drive signals G31 and G32 are off signals, the switching elements Q31 and Q32 are in a cutoff state (off). It becomes. The switching elements Q31 and Q32 correspond to the "auxiliary switching elements" described in the claims, and the drive signals G31 and G32 correspond to the "auxiliary drive signals" described in the claims.

スイッチング回路31の構成は、上記した構成に限定されない。たとえば、スイッチング素子Q32にダイオード(たとえばショットキーバリアダイオード)が逆並列に接続されていてもよい。具体的には、スイッチング素子Q32のドレイン端子に当該ダイオードのカソード端子が接続され、スイッチング素子Q32のソース端子に当該ダイオードのアノード端子が接続される。当該ダイオードは、たとえば、デッドタイム中の導通損失低減のため、あるいは、ブートストラップ使用時の電圧変動抑制のために用いられる。また、スイッチング回路31は、1つのスイッチング素子Q32ではなく、互いに並列に接続された複数のスイッチング素子Q32を含んでいてもよい。この場合、各スイッチング素子Q32に流れる電流量を少なくできるため、スイッチング回路31(補助変換部3)における導通損失を低減できる。なお、スイッチング素子Q31においても同様に、1つではなく複数含んでいてもよい。 The configuration of the switching circuit 31 is not limited to the above configuration. For example, a diode (for example, a Schottky barrier diode) may be connected to the switching element Q32 in antiparallel. Specifically, the cathode terminal of the diode is connected to the drain terminal of the switching element Q32, and the anode terminal of the diode is connected to the source terminal of the switching element Q32. The diode is used, for example, to reduce conduction loss during dead time, or to suppress voltage fluctuations when using bootstrap. Further, the switching circuit 31 may include a plurality of switching elements Q32 connected in parallel to each other instead of one switching element Q32. In this case, since the amount of current flowing through each switching element Q32 can be reduced, the conduction loss in the switching circuit 31 (auxiliary conversion unit 3) can be reduced. Similarly, the switching element Q31 may include a plurality of switching elements Q31 instead of one.

リアクトルLr31は、図4に示すように、一端がスイッチング素子Q31とスイッチング素子Q32との接続点に接続されており、他端が正極側の出力端子T32aに接続されている。 As shown in FIG. 4, one end of the reactor Lr31 is connected to the connection point between the switching element Q31 and the switching element Q32, and the other end is connected to the output terminal T32a on the positive electrode side.

補助変換部3は、上記のように構成され、各スイッチング素子Q31,Q32のスイッチング動作によって、補助入力電圧V31を所定の電圧レベルの補助出力電圧V32に変換する。 The auxiliary conversion unit 3 is configured as described above, and converts the auxiliary input voltage V31 into an auxiliary output voltage V32 having a predetermined voltage level by the switching operation of the switching elements Q31 and Q32.

制御部4は、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3をそれぞれ制御する。制御部4は、たとえばCPUやメモリなどを含む集積回路(IC)によって構成される。 The control unit 4 controls the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3, respectively. The control unit 4 is composed of an integrated circuit (IC) including, for example, a CPU and a memory.

制御部4は、複数の駆動信号G11〜G16を生成し、これらを第1変換部1に入力することで、第1変換部1を制御する。具体的には、制御部4は、各駆動信号G11〜G16を生成し、生成した各駆動信号G11〜G16を各スイッチング素子Q11〜Q16にそれぞれ入力する。これにより、各スイッチング素子Q11〜Q16のスイッチング動作を制御する。本実施形態においては、制御部4は、各スイッチング素子Q11〜Q14のスイッチング動作をソフトスイッチングによって制御している。当該ソフトスイッチングは、ZVS(Zero Voltage Switching)であってもよいしZCS(Zero Current Switching)であってもよい。各駆動信号G11〜G16は、電圧信号であり、オン信号とオフ信号とが交互に切り替わる矩形パルス波である。各駆動信号G11〜G16は、デューティ比が固定(たとえば50%)であり、周波数も固定である。 The control unit 4 controls the first conversion unit 1 by generating a plurality of drive signals G11 to G16 and inputting them to the first conversion unit 1. Specifically, the control unit 4 generates the drive signals G11 to G16, and inputs the generated drive signals G11 to G16 to the switching elements Q11 to Q16, respectively. Thereby, the switching operation of each switching element Q11 to Q16 is controlled. In the present embodiment, the control unit 4 controls the switching operation of each switching element Q11 to Q14 by soft switching. The soft switching may be ZVS (Zero Voltage Switching) or ZCS (Zero Current Switching). Each drive signal G11 to G16 is a voltage signal, and is a square pulse wave in which an on signal and an off signal are alternately switched. The duty ratio of each drive signal G11 to G16 is fixed (for example, 50%), and the frequency is also fixed.

制御部4は、複数の駆動信号G21〜G26を生成し、これらを第2変換部2に入力することで、第2変換部2を制御する。具体的には、制御部4は、各駆動信号G21〜G26を生成し、生成した各駆動信号G21〜G26をスイッチング素子Q21〜Q26にそれぞれ入力する。これにより、各スイッチング素子Q21〜Q26のスイッチング動作を制御する。本実施形態においては、制御部4は、各スイッチング素子Q21〜Q24のスイッチング動作をソフトスイッチングによって制御している。当該ソフトスイッチングは、ZVSであってもよいしZCSであってもよい。各駆動信号G21〜G26は、電圧信号であり、オン信号とオフ信号とが交互に切り替わる矩形パルス波である。各駆動信号G21〜G26は、デューティ比が固定(たとえば50%)であり、周波数も固定である。 The control unit 4 controls the second conversion unit 2 by generating a plurality of drive signals G21 to G26 and inputting them to the second conversion unit 2. Specifically, the control unit 4 generates each drive signal G21 to G26, and inputs each of the generated drive signals G21 to G26 to the switching elements Q21 to Q26, respectively. Thereby, the switching operation of each switching element Q21 to Q26 is controlled. In the present embodiment, the control unit 4 controls the switching operation of each switching element Q21 to Q24 by soft switching. The soft switching may be ZVS or ZCS. Each drive signal G21 to G26 is a voltage signal, and is a square pulse wave in which an on signal and an off signal are alternately switched. The duty ratio of each drive signal G21 to G26 is fixed (for example, 50%), and the frequency is also fixed.

制御部4は、複数の駆動信号G31,G32を生成し、これらを補助変換部3に入力することで、補助変換部3を制御する。具体的には、制御部4は、各駆動信号G31,G32を生成し、生成した各駆動信号G31,G32をスイッチング素子Q31,G32にそれぞれ入力する。これにより、各スイッチング素子Q31,Q32のスイッチング動作を制御する。本実施形態においては、制御部4は、各スイッチング素子Q31,Q32のスイッチング動作をハードスイッチングによって制御している。各駆動信号G31,G32は、電圧信号であり、オン信号とオフ信号とが交互に切り替わる矩形パルス波である。駆動信号G31と駆動信号G32とは、互いに反転した信号である。各駆動信号G31,G32は、デューティ比が可変である。当該デューティ比は、補助変換部3の変圧比に応じて、適宜設定される。たとえば、駆動信号G31のデューティ比を大きくすると変圧比(降圧比)が小さくなり、駆動信号G31のデューティ比を小さくすると変圧比(降圧比)が大きくなる。 The control unit 4 controls the auxiliary conversion unit 3 by generating a plurality of drive signals G31 and G32 and inputting them to the auxiliary conversion unit 3. Specifically, the control unit 4 generates drive signals G31 and G32, and inputs the generated drive signals G31 and G32 to the switching elements Q31 and G32, respectively. Thereby, the switching operation of each of the switching elements Q31 and Q32 is controlled. In the present embodiment, the control unit 4 controls the switching operation of each of the switching elements Q31 and Q32 by hard switching. Each of the drive signals G31 and G32 is a voltage signal, and is a square pulse wave in which an on signal and an off signal are alternately switched. The drive signal G31 and the drive signal G32 are signals that are inverted from each other. The duty ratio of each of the drive signals G31 and G32 is variable. The duty ratio is appropriately set according to the transformation ratio of the auxiliary conversion unit 3. For example, increasing the duty ratio of the drive signal G31 reduces the transformation ratio (step-down ratio), and decreasing the duty ratio of the drive signal G31 increases the transformation ratio (step-down ratio).

次に、図5および図6を参照して、電源装置A1の各電子部品の実装例について説明する。図5および図6は、電源装置A1を回路基板CB1に実装した際の部品レイアウト図である。図5は、回路基板CB1の第1面側を示しており、図6は、回路基板CB1の第2面側を示している。なお、第1面および第2面は、回路基板CB1の厚さ方向において、離間しており、第1面は厚さ方向一方側を向き、第2面は厚さ方向他方側を向く。図5および図6においては、電源装置A1の一部の電子部品のみを図示し、それ以外の電子部品については省略する。 Next, a mounting example of each electronic component of the power supply device A1 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. 5 and 6 are component layout diagrams when the power supply device A1 is mounted on the circuit board CB1. FIG. 5 shows the first surface side of the circuit board CB1, and FIG. 6 shows the second surface side of the circuit board CB1. The first surface and the second surface are separated from each other in the thickness direction of the circuit board CB1, the first surface faces one side in the thickness direction, and the second surface faces the other side in the thickness direction. In FIGS. 5 and 6, only some electronic components of the power supply device A1 are shown, and other electronic components are omitted.

回路基板CB1は、たとえば両面基板あるいは多層基板のプリント基板である。回路基板CB1は、図5および図6に示すように平面視矩形状である。なお、回路基板CB1の平面視形状は、矩形に限定されず、正方形、多角形、円形、あるいは、楕円形など種々な形をとりうる。以下において、回路基板CB1の長辺が伸びる方向を長手方向、回路基板CB1の短辺が伸びる方向を短手方向という。回路基板CB1は、配線パターンが形成されている。配線パターンの図示は省略する。当該配線パターンによって、回路基板CB1に実装された複数の電子部品が、図1〜図4に示す回路構成となるように、接続されている。 The circuit board CB1 is, for example, a printed circuit board of a double-sided board or a multilayer board. The circuit board CB1 has a rectangular shape in a plan view as shown in FIGS. 5 and 6. The plan view shape of the circuit board CB1 is not limited to a rectangle, and may take various shapes such as a square, a polygon, a circle, and an ellipse. In the following, the direction in which the long side of the circuit board CB1 extends is referred to as the longitudinal direction, and the direction in which the short side of the circuit board CB1 extends is referred to as the lateral direction. A wiring pattern is formed on the circuit board CB1. The illustration of the wiring pattern is omitted. According to the wiring pattern, a plurality of electronic components mounted on the circuit board CB1 are connected so as to have the circuit configuration shown in FIGS. 1 to 4.

図5に示すように、絶縁トランスTR1が、回路基板CB1の第1面の略中央に配置されている。また、図6に示すように、絶縁トランスTR2が、回路基板CB1の第2面の略中央に配置されている。第1変換部1の一次側の各電子部品と、第2変換部2の一次側の各電子部品とは、絶縁トランスTR1,TR2に対して、長手方向の一方側に配置され、第1変換部1の二次側の各電子部品と、第2変換部2の二次側の各電子部品とは、絶縁トランスTR1,TR2に対して、長手方向の他方側に配置されている。長手方向において、絶縁トランスTR1,TR2を挟んで、第1変換部1の一次側の各電子部品と、第1変換部1の二次側の各電子部品とが、反対側に配置され、かつ、第2変換部2の一次側の各電子部品と、第2変換部2の二次側の各電子部品とが、反対側に配置されている。 As shown in FIG. 5, the isolation transformer TR1 is arranged substantially in the center of the first surface of the circuit board CB1. Further, as shown in FIG. 6, the isolation transformer TR2 is arranged substantially in the center of the second surface of the circuit board CB1. Each electronic component on the primary side of the first conversion unit 1 and each electronic component on the primary side of the second conversion unit 2 are arranged on one side in the longitudinal direction with respect to the isolation transformers TR1 and TR2, and the first conversion Each electronic component on the secondary side of the unit 1 and each electronic component on the secondary side of the second conversion unit 2 are arranged on the other side in the longitudinal direction with respect to the isolation transformers TR1 and TR2. In the longitudinal direction, each electronic component on the primary side of the first conversion unit 1 and each electronic component on the secondary side of the first conversion unit 1 are arranged on opposite sides of the isolation transformers TR1 and TR2. , Each electronic component on the primary side of the second conversion unit 2 and each electronic component on the secondary side of the second conversion unit 2 are arranged on opposite sides.

4つのスイッチング素子Q11〜Q14と4つのスイッチング素子Q21〜Q24とはそれぞれ、図5に示すようにマトリクス状に配置されている。なお、これらがそれぞれ、マトリクス状に配置されていなくてもよい。また、4つのスイッチング素子Q11〜Q14および4つのスイッチング素子Q21〜Q24は、図5に示すように、長手方向において、絶縁トランスTR1の横に、それぞれ固まって配置されている。4つのスイッチング素子Q11〜Q14および4つのスイッチング素子Q21〜Q24は、短手方向において、この順で並んでいる。 The four switching elements Q11 to Q14 and the four switching elements Q21 to Q24 are arranged in a matrix as shown in FIG. 5, respectively. It should be noted that these may not be arranged in a matrix. Further, as shown in FIG. 5, the four switching elements Q11 to Q14 and the four switching elements Q21 to Q24 are arranged together next to the isolation transformer TR1 in the longitudinal direction. The four switching elements Q11 to Q14 and the four switching elements Q21 to Q24 are arranged in this order in the lateral direction.

スイッチング素子Q31は、図6に示すように、長手方向において、入力コンデンサC31と絶縁トランスTR2との間に配置されている。スイッチング素子Q32は、図5に示すように、長手方向において、絶縁トランスTR1の横に、配置されている。スイッチング素子Q32は、短手方向において、4つのスイッチング素子Q21〜Q24の一方側(4つのスイッチング素子Q11〜Q14が配置された側と反対側)に配置されている。リアクトルLr31は、図6に示すように、長手方向において、入力コンデンサC31と絶縁トランスTR2との間に配置されている。図6においては、リアクトルLr31とスイッチング素子Q31とは、短手方向に並んでいるが、これらが長手方向に並んでいてもよい。 As shown in FIG. 6, the switching element Q31 is arranged between the input capacitor C31 and the isolation transformer TR2 in the longitudinal direction. As shown in FIG. 5, the switching element Q32 is arranged next to the isolation transformer TR1 in the longitudinal direction. The switching element Q32 is arranged on one side of the four switching elements Q21 to Q24 (the side opposite to the side on which the four switching elements Q11 to Q14 are arranged) in the lateral direction. As shown in FIG. 6, the reactor Lr31 is arranged between the input capacitor C31 and the isolation transformer TR2 in the longitudinal direction. In FIG. 6, the reactor Lr31 and the switching element Q31 are arranged in the lateral direction, but they may be arranged in the longitudinal direction.

2つのスイッチング素子Q15および2つのスイッチング素子Q16は、図5に示すように、絶縁トランスTR1の横に配置されている。2つのスイッチング素子Q15と2つのスイッチング素子Q16とは、短手方向に並んでいる。また、2つのスイッチング素子Q25と2つのスイッチング素子Q26とは、図6に示すように、絶縁トランスTR2の横に配置されている。2つのスイッチング素子Q25と2つのスイッチング素子Q26とは、短手方向に並んでいる。 As shown in FIG. 5, the two switching elements Q15 and the two switching elements Q16 are arranged next to the isolation transformer TR1. The two switching elements Q15 and the two switching elements Q16 are arranged in the lateral direction. Further, the two switching elements Q25 and the two switching elements Q26 are arranged next to the isolation transformer TR2 as shown in FIG. The two switching elements Q25 and the two switching elements Q26 are arranged in the lateral direction.

図5および図6に示すように、各スイッチング素子Q15,Q16,Q25,Q26は、各スイッチング素子Q11〜Q14,Q21〜Q24,Q31,Q32よりも大きい。電源装置A1において、各絶縁トランスTR1,TR2の二次側は、各絶縁トランスTR1,TR2の一次側よりも、相対的に大電流である。そのため、各スイッチング素子Q15,Q16,Q25,Q26として、大電流にも耐えうる電子部品を用いたことで、各スイッチング素子Q11〜Q14,Q21〜Q24,Q31,Q32よりも大きい。なお、各スイッチング素子Q15,Q16,Q25,Q26が、各スイッチング素子Q11〜Q14,Q21〜Q24,Q31,Q32よりも小さくてもよいし、同じであってもよい。 As shown in FIGS. 5 and 6, each switching element Q15, Q16, Q25, Q26 is larger than each switching element Q11 to Q14, Q21 to Q24, Q31, Q32. In the power supply device A1, the secondary side of each isolation transformer TR1 and TR2 has a relatively larger current than the primary side of each isolation transformer TR1 and TR2. Therefore, the switching elements Q15, Q16, Q25, and Q26 are larger than the switching elements Q11 to Q14, Q21 to Q24, Q31, and Q32 by using electronic components that can withstand a large current. The switching elements Q15, Q16, Q25, and Q26 may be smaller than or the same as the switching elements Q11 to Q14, Q21 to Q24, Q31, and Q32.

入力コンデンサC11は、図5に示すように、長手方向において、各スイッチング素子Q11〜Q14の一方側(絶縁トランスTR1が配置された側と反対側)に配置されている。入力コンデンサC21は、長手方向において、各スイッチング素子Q21〜Q24の一方側(絶縁トランスTR1が配置された側と反対側)に配置されている。 As shown in FIG. 5, the input capacitor C11 is arranged on one side of each switching element Q11 to Q14 (the side opposite to the side on which the isolation transformer TR1 is arranged) in the longitudinal direction. The input capacitor C21 is arranged on one side of each switching element Q21 to Q24 (the side opposite to the side on which the isolation transformer TR1 is arranged) in the longitudinal direction.

図5および図6に示すように、入力コンデンサC31は、2つの電子部品で構成されている。図4に示す回路構成の入力コンデンサC31は、当該2つの電子部品の合成容量として図示している。一方の入力コンデンサC31は、回路基板CB1の第1面に配置され、他方の入力コンデンサC31は、回路基板CB1の第2面に配置されている。回路基板CB1の第1面に配置された入力コンデンサC31は、図5に示すように、長手方向において、スイッチング素子Q32の一方側(絶縁トランスTR1が配置された側と反対側)に配置されている。回路基板CB1の第2面に配置された入力コンデンサC31は、図6に示すように、長手方向において、スイッチング素子Q31およびリアクトルLr31の一方側(絶縁トランスTR2が配置された側と反対側)に配置されている。 As shown in FIGS. 5 and 6, the input capacitor C31 is composed of two electronic components. The input capacitor C31 having the circuit configuration shown in FIG. 4 is shown as a combined capacitance of the two electronic components. One input capacitor C31 is arranged on the first surface of the circuit board CB1, and the other input capacitor C31 is arranged on the second surface of the circuit board CB1. As shown in FIG. 5, the input capacitor C31 arranged on the first surface of the circuit board CB1 is arranged on one side of the switching element Q32 (the side opposite to the side on which the isolation transformer TR1 is arranged) in the longitudinal direction. There is. As shown in FIG. 6, the input capacitor C31 arranged on the second surface of the circuit board CB1 is located on one side of the switching element Q31 and the reactor Lr31 (the side opposite to the side on which the isolation transformer TR2 is arranged) in the longitudinal direction. Have been placed.

制御部4(IC)は、図6に示すように、長手方向において、絶縁トランスTR2の隣に配置され、かつ、短手方向において、入力コンデンサC31およびスイッチング素子Q31の隣に配置されている。 As shown in FIG. 6, the control unit 4 (IC) is arranged next to the isolation transformer TR2 in the longitudinal direction and next to the input capacitor C31 and the switching element Q31 in the lateral direction.

図5に示すように、出力コンデンサC12は、2つの電子部品で構成されている。図2に示す回路構成の出力コンデンサC12は、当該2つの電子部品の合成容量として図示している。2つの出力コンデンサC12はともに、回路基板CB1の第1面に配置されている。2つの出力コンデンサC12はともに、長手方向において、各スイッチング素子Q15,Q16の一方側(絶縁トランスTR1が配置された側と反対側)に配置されている。2つの出力コンデンサC12は、短手方向に並んでいる。 As shown in FIG. 5, the output capacitor C12 is composed of two electronic components. The output capacitor C12 having the circuit configuration shown in FIG. 2 is shown as a combined capacitance of the two electronic components. Both of the two output capacitors C12 are arranged on the first surface of the circuit board CB1. Both of the two output capacitors C12 are arranged on one side of the switching elements Q15 and Q16 (the side opposite to the side on which the isolation transformer TR1 is arranged) in the longitudinal direction. The two output capacitors C12 are arranged in the lateral direction.

図6に示すように、出力コンデンサC22は、2つの電子部品で構成されている。図3に示す回路構成の出力コンデンサC22は、当該2つの電子部品の合成容量として図示している。2つの出力コンデンサC22はともに、回路基板CB1の第2面に配置されている。2つの出力コンデンサC22はともに、長手方向において、各スイッチング素子Q25,Q26の一方側(絶縁トランスTR2が配置された側と反対側)に配置されている。2つの出力コンデンサC22は、短手方向に並んでいる。 As shown in FIG. 6, the output capacitor C22 is composed of two electronic components. The output capacitor C22 having the circuit configuration shown in FIG. 3 is shown as a combined capacitance of the two electronic components. Both of the two output capacitors C22 are arranged on the second surface of the circuit board CB1. Both of the two output capacitors C22 are arranged on one side of the switching elements Q25 and Q26 (the side opposite to the side on which the isolation transformer TR2 is arranged) in the longitudinal direction. The two output capacitors C22 are arranged in the lateral direction.

図5に示すように、出力コンデンサC32は、短手方向において、2つの出力コンデンサC12の隣に配置されている。出力コンデンサC32はともに、長手方向において、各スイッチング素子Q15,Q16の一方側(絶縁トランスTR1が配置された側と反対側)に配置されている。 As shown in FIG. 5, the output capacitor C32 is arranged next to the two output capacitors C12 in the lateral direction. Both the output capacitors C32 are arranged on one side of the switching elements Q15 and Q16 (the side opposite to the side on which the isolation transformer TR1 is arranged) in the longitudinal direction.

図5および図6に示す部品レイアウトは一例であって、複数の電子部品の配置、大きさおよび数は、図示された構成に限定されない。たとえば、リアクトルLr31と2つのスイッチング素子Q31,Q32とをすべて、回路基板CB1の第1面あるいは第2面のいずれか一方に配置してもよい。また、リアクトルLr31と2つのスイッチング素子Q31,Q32とをすべて、長手方向において、絶縁トランスTR1,TR2よりも、出力コンデンサC32と同じ側に配置してもよい。このように、リアクトルLr31と2つのスイッチング素子Q31,Q32とをすべて、出力コンデンサC32と同じ側に配置して、出力コンデンサC32に近づけることで、大電流が流れる経路になる配線部の抵抗を小さくできるので、導通損失を低減できる。 The component layout shown in FIGS. 5 and 6 is an example, and the arrangement, size, and number of a plurality of electronic components are not limited to the illustrated configuration. For example, the reactor Lr31 and the two switching elements Q31 and Q32 may all be arranged on either the first surface or the second surface of the circuit board CB1. Further, the reactor Lr31 and the two switching elements Q31 and Q32 may all be arranged on the same side as the output capacitor C32 from the isolation transformers TR1 and TR2 in the longitudinal direction. In this way, by arranging the reactor Lr31 and the two switching elements Q31 and Q32 all on the same side as the output capacitor C32 and bringing them closer to the output capacitor C32, the resistance of the wiring portion that becomes the path through which a large current flows can be reduced. Therefore, the conduction loss can be reduced.

次に、図7〜図12を参照して、第1変換部1の動作について説明する。 Next, the operation of the first conversion unit 1 will be described with reference to FIGS. 7 to 12.

第1変換部1において、スイッチング回路11は、フルブリッジ動作する場合と、ハーフブリッジ動作する場合とがある。フルブリッジ動作とハーフブリッジ動作とは、制御部4から入力される各駆動信号G11〜G14によって、適宜切り替えられる。 In the first conversion unit 1, the switching circuit 11 may operate in full bridge operation or in half bridge operation. The full bridge operation and the half bridge operation are appropriately switched by the drive signals G11 to G14 input from the control unit 4.

まず、図7〜図9を参照して、スイッチング回路11がフルブリッジ動作する場合について、説明する。図7は、スイッチング回路11がフルブリッジ動作する場合の各駆動信号G11〜G16の波形図である。図7(a)は駆動信号G11を示している。図7(b)は駆動信号G12を示している。図7(c)は駆動信号G13を示している。図7(d)は駆動信号G14を示している。図7(e)は駆動信号G15を示している。図7(f)は駆動信号G16を示している。 First, a case where the switching circuit 11 operates in full bridge operation will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG. 7 is a waveform diagram of each drive signal G11 to G16 when the switching circuit 11 is fully bridged. FIG. 7A shows the drive signal G11. FIG. 7B shows the drive signal G12. FIG. 7C shows the drive signal G13. FIG. 7D shows the drive signal G14. FIG. 7E shows the drive signal G15. FIG. 7 (f) shows the drive signal G16.

制御部4は、スイッチング回路11をフルブリッジ動作させるとき、図7(a)〜図7(d)にそれぞれ示す各駆動信号G11〜G14を生成し、生成した各駆動信号G11〜,G14を各スイッチング素子Q11〜Q14に入力する。各駆動信号G11〜G14はそれぞれ、所定周波数の矩形パルス波であり、デューティ比が約50%である。駆動信号G11,G14と駆動信号G12,G13とは、互いに反転した信号である。駆動信号G11,G14がオン信号のとき、駆動信号G12,G13がオフ信号となり、反対に、駆動信号G11,G14がオフ信号のとき、駆動信号G12,G13がオン信号となる。 When the switching circuit 11 is fully bridged, the control unit 4 generates drive signals G11 to G14 shown in FIGS. 7 (a) to 7 (d), and generates each of the generated drive signals G11 to G14. Input to switching elements Q11 to Q14. Each of the drive signals G11 to G14 is a rectangular pulse wave having a predetermined frequency and has a duty ratio of about 50%. The drive signals G11 and G14 and the drive signals G12 and G13 are signals that are inverted from each other. When the drive signals G11 and G14 are on signals, the drive signals G12 and G13 are off signals, and conversely, when the drive signals G11 and G14 are off signals, the drive signals G12 and G13 are on signals.

制御部4は、図7(a)〜図7(d)に示す各駆動信号G11〜G14を、各スイッチング素子Q11〜Q14に入力することで、スイッチング素子Q11,Q14がオンであり、かつ、スイッチング素子Q12,Q13がオフである期間(期間P1)と、スイッチング素子Q11,Q14がオフであり、かつ、スイッチング素子Q12,Q13がオンである期間(期間P2)とを、交互に切り替える。なお、貫通電流の発生を防止するために、期間P1と期間P2との間に、デッドタイム期間を設けてもよい。当該デッドタイム期間は、複数のスイッチング素子Q11〜Q14をすべてオフにする(複数の駆動信号G11〜G14をすべてオフ信号にする)期間である。 The control unit 4 inputs the drive signals G11 to G14 shown in FIGS. 7 (a) to 7 (d) to the switching elements Q11 to Q14, so that the switching elements Q11 and Q14 are turned on and the switching elements Q14 are turned on. The period in which the switching elements Q12 and Q13 are off (period P1) and the period in which the switching elements Q11 and Q14 are off and the switching elements Q12 and Q13 are on (period P2) are alternately switched. A dead time period may be provided between the period P1 and the period P2 in order to prevent the generation of a through current. The dead time period is a period in which the plurality of switching elements Q11 to Q14 are all turned off (the plurality of drive signals G11 to G14 are all turned off).

図8および図9は、スイッチング回路11がフルブリッジ動作するときの電流経路を示している。図8は、期間P1のときの電流経路を示しており、図9は、期間P2のときの電流経路を示している。 8 and 9 show the current path when the switching circuit 11 is fully bridged. FIG. 8 shows the current path during the period P1, and FIG. 9 shows the current path during the period P2.

期間P1においては、つまり、スイッチング素子Q11,Q14がオンであり、かつ、スイッチング素子Q12,Q13がオフである期間においては、図8に示すように、絶縁トランスTR1の一次側において、入力端子T11a→スイッチング素子Q11→共振コンデンサCr1→一次巻き線W11→共振リアクトルLr1→スイッチング素子Q14→入力端子T11bの経路で電流が流れる。この電流により、絶縁トランスTR1の二次側において、各二次巻き線W12bに誘導起電力が発生し、図8に示すように、各二次巻き線W12bからスイッチング素子Q16を介して、出力コンデンサC12に電流が流れ、出力コンデンサC12が充電される。出力コンデンサC12の両端電圧は、第1出力電圧V12であり、負荷LOに供給される。なお、期間P1においては、スイッチング素子Q15がオフとなり、スイッチング素子Q16がオンとなるように、制御部4は、オフ信号の駆動信号G15をスイッチング素子Q15に入力し、オン信号の駆動信号G16をスイッチング素子Q16に入力する(図7(e)および図7(f)参照)。 In the period P1, that is, during the period when the switching elements Q11 and Q14 are on and the switching elements Q12 and Q13 are off, as shown in FIG. 8, the input terminal T11a is on the primary side of the isolation transformer TR1. → Switching element Q11 → Resonant capacitor Cr1 → Primary winding W11 → Resonant reactor Lr1 → Switching element Q14 → Current flows in the path of input terminal T11b. Due to this current, an induced electromotive force is generated in each secondary winding W12b on the secondary side of the isolation transformer TR1, and as shown in FIG. 8, an output capacitor is generated from each secondary winding W12b via the switching element Q16. A current flows through C12 and the output capacitor C12 is charged. The voltage across the output capacitor C12 is the first output voltage V12 and is supplied to the load LO. In the period P1, the control unit 4 inputs the off signal drive signal G15 to the switching element Q15 and inputs the on signal drive signal G16 so that the switching element Q15 is turned off and the switching element Q16 is turned on. Input to the switching element Q16 (see FIGS. 7 (e) and 7 (f)).

一方、期間P2においては、つまり、スイッチング素子Q11,Q14がオフであり、かつ、スイッチング素子Q12,Q13がオンである期間においては、図9に示すように、絶縁トランスTR1の一次側において、入力端子T11a→スイッチング素子Q13→共振リアクトルLr1→一次巻き線W11→共振コンデンサCr1→スイッチング素子Q12→入力端子T11bの経路で電流が流れる。この電流により、絶縁トランスTR1の二次側において、各二次巻き線W12aに誘導起電力が発生し、図9に示すように、各二次巻き線W12aからスイッチング素子Q15を介して、出力コンデンサC12に電流が流れ、出力コンデンサC12が充電される。先述のとおり、出力コンデンサC12の両端電圧は、第1出力電圧V12であり、負荷LOに供給される。なお、期間P2においては、スイッチング素子Q15がオンとなり、スイッチング素子Q16がオフとなるように、制御部4は、オン信号の駆動信号G15をスイッチング素子Q15に入力し、オフ信号の駆動信号G16をスイッチング素子Q16に入力する(図7(e)および図7(f)参照)。 On the other hand, in the period P2, that is, during the period when the switching elements Q11 and Q14 are off and the switching elements Q12 and Q13 are on, as shown in FIG. 9, the input is on the primary side of the isolation transformer TR1. A current flows in the path of terminal T11a → switching element Q13 → resonance reactor Lr1 → primary winding W11 → resonance capacitor Cr1 → switching element Q12 → input terminal T11b. Due to this current, an induced electromotive force is generated in each secondary winding W12a on the secondary side of the isolation transformer TR1, and as shown in FIG. 9, an output capacitor is generated from each secondary winding W12a via the switching element Q15. A current flows through C12 and the output capacitor C12 is charged. As described above, the voltage across the output capacitor C12 is the first output voltage V12 and is supplied to the load LO. In the period P2, the control unit 4 inputs the on signal drive signal G15 to the switching element Q15 and inputs the off signal drive signal G16 so that the switching element Q15 is turned on and the switching element Q16 is turned off. Input to the switching element Q16 (see FIGS. 7 (e) and 7 (f)).

スイッチング回路11は、上記のようにフルブリッジ動作することで、入力される直流電圧を交流電圧に変換している。このとき、スイッチング回路11から出力される電圧の電圧レベルは、スイッチング回路11に入力される電圧の電圧レベルと略同じである。したがって、スイッチング回路11がフルブリッジ動作する場合、第1出力電圧V12は、絶縁トランスTR1の変圧比(n11:n12)と第1入力電圧V11とを用いて、V12=(n12/n11)×V11となる。つまり、第1入力電圧V11と第1出力電圧V12との比率は、n11:n12である。なお、第1入力電圧V11と第1出力電圧V12との比率を、「第1変換部1の変圧比」という。 The switching circuit 11 converts the input DC voltage into an AC voltage by performing the full bridge operation as described above. At this time, the voltage level of the voltage output from the switching circuit 11 is substantially the same as the voltage level of the voltage input to the switching circuit 11. Therefore, when the switching circuit 11 is fully bridged, the first output voltage V12 is V12 = (n12 / n11) × V11 using the transformation ratio (n11: n12) of the isolation transformer TR1 and the first input voltage V11. It becomes. That is, the ratio of the first input voltage V11 to the first output voltage V12 is n11: n12. The ratio of the first input voltage V11 to the first output voltage V12 is referred to as "transformation ratio of the first conversion unit 1."

次いで、図10〜図12を参照して、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作する場合について、説明する。図10は、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作する場合の各駆動信号G11〜G16の波形図である。図10(a)は駆動信号G11を示している。図10(b)は駆動信号G12を示している。図10(c)は駆動信号G13を示している。図10(d)は駆動信号G14を示している。図10(e)は駆動信号G15を示している。図10(f)は駆動信号G16を示している。 Next, a case where the switching circuit 11 operates in a half-bridge operation will be described with reference to FIGS. 10 to 12. FIG. 10 is a waveform diagram of each drive signal G11 to G16 when the switching circuit 11 operates in a half-bridge operation. FIG. 10A shows the drive signal G11. FIG. 10B shows the drive signal G12. FIG. 10C shows the drive signal G13. FIG. 10D shows the drive signal G14. FIG. 10E shows the drive signal G15. FIG. 10F shows the drive signal G16.

制御部4は、スイッチング回路11をハーフブリッジ動作させるとき、図10(a)〜図10(d)にそれぞれ示す駆動信号G11〜G14を生成し、生成した各駆動信号G11〜G14を各スイッチング素子Q11〜Q14に入力する。各駆動信号G11,G12はそれぞれ、所定周波数の矩形パルス波であり、デューティ比が約50%である。駆動信号G11と駆動信号G12とは、互いに反転した信号である。駆動信号G11がオン信号のとき、駆動信号G12がオフ信号となり、反対に、駆動信号G11がオフ信号のとき、駆動信号G12がオン信号となる。また、駆動信号G13は、常時オフ信号であり、駆動信号G14は、常時オン信号である。なお、駆動信号G13を常時オン信号にし、駆動信号G14を常時オフ信号にしてもよい。 When the switching circuit 11 is half-bridged, the control unit 4 generates drive signals G11 to G14 shown in FIGS. 10 (a) to 10 (d), and each of the generated drive signals G11 to G14 is used as each switching element. Input in Q11 to Q14. Each of the drive signals G11 and G12 is a rectangular pulse wave having a predetermined frequency and has a duty ratio of about 50%. The drive signal G11 and the drive signal G12 are signals that are inverted from each other. When the drive signal G11 is an on signal, the drive signal G12 becomes an off signal, and conversely, when the drive signal G11 is an off signal, the drive signal G12 becomes an on signal. Further, the drive signal G13 is a constant off signal, and the drive signal G14 is a constant on signal. The drive signal G13 may be always on and the drive signal G14 may be always off.

制御部4は、図10(a)〜図10(d)に示す各駆動信号G11〜G14を、各スイッチング素子Q11〜Q14に入力することで、スイッチング素子Q13が常時オフであり、かつ、スイッチング素子Q14が常時オンである状態を維持したまま、スイッチング素子Q11がオンであり、かつ、スイッチング素子Q12がオフである期間(期間P3)と、スイッチング素子Q11がオフであり、かつ、スイッチング素子Q12がオンである期間(期間P4)とを、交互に切り替える。なお、貫通電流の発生を防止するために、期間P3と期間P4との間に、デッドタイム期間を設けてもよい。当該デッドタイム期間は、複数のスイッチング素子Q11,Q12をすべてオフにする(複数の駆動信号G11,G12をすべてオフ信号にする)期間である。 The control unit 4 inputs the drive signals G11 to G14 shown in FIGS. 10A to 10D to the switching elements Q11 to Q14, so that the switching element Q13 is always off and switching. During the period (period P3) when the switching element Q11 is on and the switching element Q12 is off while the element Q14 is always kept on, the switching element Q11 is off and the switching element Q12 is turned off. Alternately switches between the period in which is on (period P4). A dead time period may be provided between the period P3 and the period P4 in order to prevent the generation of a through current. The dead time period is a period in which the plurality of switching elements Q11 and Q12 are all turned off (the plurality of drive signals G11 and G12 are all turned off).

図11および図12は、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作するときの電流経路を示している。図11は、期間P3のときの電流経路を示しており、図12は、期間P4の時の電流経路を示している。 11 and 12 show a current path when the switching circuit 11 operates in a half-bridge operation. FIG. 11 shows the current path during the period P3, and FIG. 12 shows the current path during the period P4.

期間P3においては、つまり、スイッチング素子Q11,Q14がオンであり、スイッチング素子Q12,Q13がオフである期間においては、図11に示すように、絶縁トランスTR1の一次側において、入力端子T11a→スイッチング素子Q11→共振コンデンサCr1→一次巻き線W11→共振リアクトルLr1→スイッチング素子Q14→入力端子T11bの経路で電流が流れる。この電流により、絶縁トランスTR1の二次側において、図11に示すように、各二次巻き線W12bに誘導起電力が発生し、各二次巻き線W12bからスイッチング素子Q16を介して、出力コンデンサC12に電流が流れ、出力コンデンサC12が充電される。つまり、フルブリッジ動作時の期間P1と同じ電流経路となる。出力コンデンサC12の両端電圧は、第1出力電圧V12であり、負荷LOに供給される。なお、期間P3においては、スイッチング素子Q15がオフとなり、スイッチング素子Q16がオンとなるように、制御部4は、オフ信号の駆動信号G15をスイッチング素子Q15に入力し、オン信号の駆動信号G16をスイッチング素子Q16に入力する(図10(e)および図10(f)参照)。 In the period P3, that is, during the period when the switching elements Q11 and Q14 are on and the switching elements Q12 and Q13 are off, as shown in FIG. 11, the input terminal T11a → switching on the primary side of the isolation transformer TR1. A current flows in the path of element Q11 → resonance capacitor Cr1 → primary winding W11 → resonance reactor Lr1 → switching element Q14 → input terminal T11b. Due to this current, an induced electromotive force is generated in each secondary winding W12b on the secondary side of the isolated transformer TR1 as shown in FIG. 11, and an output capacitor is generated from each secondary winding W12b via the switching element Q16. A current flows through C12 and the output capacitor C12 is charged. That is, the current path is the same as the period P1 during the full bridge operation. The voltage across the output capacitor C12 is the first output voltage V12 and is supplied to the load LO. In the period P3, the control unit 4 inputs the off signal drive signal G15 to the switching element Q15 and inputs the on signal drive signal G16 so that the switching element Q15 is turned off and the switching element Q16 is turned on. Input to the switching element Q16 (see FIGS. 10 (e) and 10 (f)).

一方、期間P4においては、つまり、スイッチング素子Q12,Q14がオンであり、かつ、スイッチング素子Q11,Q13がオフである期間においては、共振コンデンサCr1に蓄積された電力が放出されて、図12に示すように、絶縁トランスTR1の一次側において、共振コンデンサCr1→スイッチング素子Q12→スイッチング素子Q14→共振リアクトルLr1→一次巻き線W11→共振コンデンサCr1の経路で電流が流れる。この電流により、絶縁トランスTR1の二次側において、各二次巻き線W12aに誘導起電力が発生し、図12に示すように、各二次巻き線W12aからスイッチング素子Q15を介して、出力コンデンサC12に電流が流れ、出力コンデンサC12が充電される。先述のとおり、出力コンデンサC12の両端電圧は、第1出力電圧V12であり負荷LOに供給される。なお、期間P4においては、スイッチング素子Q15がオンとなり、スイッチング素子Q16がオフとなるように、制御部4は、オン信号の駆動信号G15をスイッチング素子Q15に入力し、オフ信号の駆動信号G16をスイッチング素子Q16に入力する(図10(e)および図10(f)参照)。 On the other hand, in the period P4, that is, during the period when the switching elements Q12 and Q14 are on and the switching elements Q11 and Q13 are off, the power stored in the resonance capacitor Cr1 is released, and FIG. As shown, on the primary side of the insulating transformer TR1, current flows in the path of the resonance capacitor Cr1 → the switching element Q12 → the switching element Q14 → the resonance reactor Lr1 → the primary winding W11 → the resonance capacitor Cr1. Due to this current, an induced electromotive force is generated in each secondary winding W12a on the secondary side of the isolation transformer TR1, and as shown in FIG. 12, an output capacitor is generated from each secondary winding W12a via the switching element Q15. A current flows through C12 and the output capacitor C12 is charged. As described above, the voltage across the output capacitor C12 is the first output voltage V12 and is supplied to the load LO. In the period P4, the control unit 4 inputs the on signal drive signal G15 to the switching element Q15 and inputs the off signal drive signal G16 so that the switching element Q15 is turned on and the switching element Q16 is turned off. Input to the switching element Q16 (see FIGS. 10 (e) and 10 (f)).

スイッチング回路11は、上記のようにハーフブリッジ動作することで、入力される直流電圧を交流電圧に変換している。このとき、スイッチング回路11から出力される電圧の電圧レベルは、スイッチング回路11に入力される電圧の電圧レベルのおよそ半分(1/2倍)となる。したがって、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作する場合、第1出力電圧V12は、絶縁トランスTR1の変圧比(n11:n12)と第1入力電圧V11とを用いて、V12=(n12/n11)×(V11/2)となる。つまり、第1入力電圧V11と第1出力電圧V12との比率(第1変換部1の変圧比)は、2×n11:n12である。 The switching circuit 11 converts the input DC voltage into an AC voltage by performing the half-bridge operation as described above. At this time, the voltage level of the voltage output from the switching circuit 11 is approximately half (1/2 times) the voltage level of the voltage input to the switching circuit 11. Therefore, when the switching circuit 11 operates in a half-bridge operation, the first output voltage V12 is V12 = (n12 / n11) × (using the transformation ratio (n11: n12) of the isolation transformer TR1 and the first input voltage V11. It becomes V11 / 2). That is, the ratio of the first input voltage V11 to the first output voltage V12 (transformation ratio of the first conversion unit 1) is 2 × n11: n12.

以上のように、スイッチング回路11は、制御部4によって、フルブリッジ動作とハーフブリッジ動作とが切り替わる。このとき、先述のとおり、スイッチング回路11がフルブリッジ動作する場合と、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作する場合とで、第1変換部1の変圧比が変わる。スイッチング回路11がフルブリッジ動作することで、第1変換部1が第1変圧比で変圧を行う第1変圧状態となり、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作することで、第1変換部1が第2変圧比で変圧を行う第2変圧状態となる。よって、電源装置A1では、第2変圧比は第1変圧比よりも大きい。 As described above, in the switching circuit 11, the control unit 4 switches between the full bridge operation and the half bridge operation. At this time, as described above, the transformation ratio of the first conversion unit 1 changes depending on whether the switching circuit 11 operates in full bridge operation or the switching circuit 11 operates in half bridge operation. When the switching circuit 11 operates in full bridge, the first conversion unit 1 enters the first transformer state in which transformation is performed at the first transformation ratio, and when the switching circuit 11 operates in half bridge, the first conversion unit 1 becomes the second. It is in the second transformation state where transformation is performed at the transformation ratio. Therefore, in the power supply device A1, the second transformation ratio is larger than the first transformation ratio.

第2変換部2は、第1変換部1と同じ動作原理で動作する。よって、第2変換部2の詳細な動作の説明は、省略する。 The second conversion unit 2 operates on the same operating principle as the first conversion unit 1. Therefore, a detailed description of the operation of the second conversion unit 2 will be omitted.

第2変換部2は、第1変換部1と同様に、スイッチング回路21は、制御部4によって、フルブリッジ動作とハーフブリッジ動作とが切り替わる。このとき、スイッチング回路21がフルブリッジ動作する場合と、スイッチング回路21がハーフブリッジ動作する場合とで、第2変換部2の変圧比が変わる。スイッチング回路21がフルブリッジ動作することで、第2変換部2が第3変圧比で変圧を行う第3変圧状態となり、スイッチング回路21がハーフブリッジ動作することで、第2変換部2が第4変圧比で変圧を行う第4変圧状態となる。よって、電源装置A1では、第4変圧比は第3変圧比よりも大きい。 In the second conversion unit 2, the switching circuit 21 switches between the full bridge operation and the half bridge operation by the control unit 4, similarly to the first conversion unit 1. At this time, the transformation ratio of the second conversion unit 2 changes depending on whether the switching circuit 21 operates in full bridge operation or the switching circuit 21 operates in half bridge operation. When the switching circuit 21 operates in full bridge, the second conversion unit 2 enters the third transformer state in which transformation is performed at the third transformation ratio, and when the switching circuit 21 operates in half bridge, the second conversion unit 2 moves to the fourth. It becomes the fourth transformation state where transformation is performed at the transformation ratio. Therefore, in the power supply device A1, the fourth transformation ratio is larger than the third transformation ratio.

次に、図13および図14を参照して、補助変換部3の動作について説明する。補助変換部3において、スイッチング回路31は、制御部4から入力される各駆動信号G31,G32によって、スイッチング素子Q31がオンであり、かつ、スイッチング素子Q32がオフである期間(第1期間)と、スイッチング素子Q31がオフであり、かつ、スイッチング素子Q32がオンである期間(第2期間)とを、交互に切り替える。なお、貫通電流の発生を防止するために、第1期間と第2期間との間に、デッドタイム期間を設けてもよい。当該デッドタイム期間は、2つのスイッチング素子Q31,Q32をすべてオフにする(複数の駆動信号G31,G32をすべてオフ信号にする)期間である。 Next, the operation of the auxiliary conversion unit 3 will be described with reference to FIGS. 13 and 14. In the auxiliary conversion unit 3, the switching circuit 31 has a period (first period) in which the switching element Q31 is on and the switching element Q32 is off by the drive signals G31 and G32 input from the control unit 4. , The period in which the switching element Q31 is off and the switching element Q32 is on (second period) is alternately switched. A dead time period may be provided between the first period and the second period in order to prevent the generation of a through current. The dead time period is a period in which the two switching elements Q31 and Q32 are all turned off (the plurality of drive signals G31 and G32 are all turned off).

図13は、第1期間のときの電流経路を示しており、図14は、第2期間のときの電流経路を示している。 FIG. 13 shows the current path during the first period, and FIG. 14 shows the current path during the second period.

第1期間においては、つまり、スイッチング素子Q31がオンであり、かつ、スイッチング素子Q32がオフである期間においては、図13に示すように、入力端子T31a→スイッチング素子Q31→リアクトルLr31→出力コンデンサC32→入力端子T31bの経路で電流が流れる。このとき、出力コンデンサC32に電流が流れ、出力コンデンサC32が充電される。出力コンデンサC32の両端電圧は、補助出力電圧V32であり、負荷LOに供給される。 In the first period, that is, in the period when the switching element Q31 is on and the switching element Q32 is off, as shown in FIG. 13, the input terminal T31a → the switching element Q31 → the reactor Lr31 → the output capacitor C32. → Current flows through the path of the input terminal T31b. At this time, a current flows through the output capacitor C32, and the output capacitor C32 is charged. The voltage across the output capacitor C32 is the auxiliary output voltage V32, which is supplied to the load LO.

一方、第2期間においては、つまり、スイッチング素子Q31がオフであり、かつ、スイッチング素子Q32がオンである期間においては、リアクトルLr31に蓄積された電力が放出されて、図14に示すように、リアクトルLr31→出力コンデンサC32→スイッチング素子Q32→リアクトルLr31の経路で電流が流れる。このとき、出力コンデンサC32に電流が流れ、出力コンデンサC32が充電される。出力コンデンサC32の両端電圧は、補助出力電圧V32であり、負荷LOに供給される。 On the other hand, in the second period, that is, during the period when the switching element Q31 is off and the switching element Q32 is on, the power stored in the reactor Lr31 is released, and as shown in FIG. Current flows in the path of reactor Lr31 → output capacitor C32 → switching element Q32 → reactor Lr31. At this time, a current flows through the output capacitor C32, and the output capacitor C32 is charged. The voltage across the output capacitor C32 is the auxiliary output voltage V32, which is supplied to the load LO.

補助変換部3は、上記のように動作することで、入力される直流電圧(補助入力電圧V31)を変圧(降圧)して、出力する(補助出力電圧V32を発生させる)。このとき、上記第2期間においては、直流電源Pからの電力供給はなく、リアクトルLr31に蓄積された電力を放出するため、第1期間に対して第2期間が長い場合、補助変換部3の変圧比(降圧比)は大きくなる。したがって、第1期間が第2期間よりも長くなるように各駆動信号G31,G32のデューティ比を設定することで、補助変換部3の変圧比が小さくなり、第1期間が第2期間よりも短くなるように各駆動信号G31,G32のデューティ比を設定することで、補助変換部3の変圧比が大きくなる。 By operating as described above, the auxiliary conversion unit 3 transforms (steps down) the input DC voltage (auxiliary input voltage V31) and outputs it (generates the auxiliary output voltage V32). At this time, in the second period, there is no power supply from the DC power supply P, and the power stored in the reactor Lr31 is released. Therefore, if the second period is longer than the first period, the auxiliary conversion unit 3 The transformation ratio (step-down ratio) increases. Therefore, by setting the duty ratios of the drive signals G31 and G32 so that the first period is longer than the second period, the transformation ratio of the auxiliary conversion unit 3 becomes smaller, and the first period becomes larger than the second period. By setting the duty ratio of each drive signal G31 and G32 so as to be short, the transformation ratio of the auxiliary conversion unit 3 becomes large.

次に、電源装置A1の動作例について説明する。直流電源Pから電源装置A1に供給される電源電圧Vinは、たとえば36〜60Vの範囲で変動するものとする。当該電源装置A1は、供給される電源電圧Vinに応じて、各スイッチング回路11,21がフルブリッジ動作するときとハーフブリッジ動作するときとで、選択的に切り替わる。以下の例示においては、電源装置A1は、供給される電源電圧Vinを、1V(目標レベル)の出力電圧Voutに変換するものとする。また、第1変換部1の絶縁トランスTR1の巻き数比が9:1であるものとする。したがって、スイッチング回路11がフルブリッジ動作するとき、第1変換部1の変圧比(V11:V12)は、9:1となり、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作するとき、第1変換部1の変圧比(V11:V12)は、18:1となる。一方、第2変換部2の絶縁トランスTR2の巻き数比が16:1であるものとする。したがって、スイッチング回路21がフルブリッジ動作するとき、第2変換部2の変圧比(V21:V22)は、16:1となり、スイッチング回路21がハーフブリッジ動作するとき、第2変換部2の変圧比(V21:V22)は、32:1となる。 Next, an operation example of the power supply device A1 will be described. The power supply voltage Vin supplied from the DC power supply P to the power supply device A1 is assumed to fluctuate in the range of, for example, 36 to 60V. The power supply device A1 selectively switches between when each switching circuit 11 and 21 operates in full bridge operation and when each switching circuit 11 and 21 operates in half bridge according to the supplied power supply voltage Vin. In the following examples, the power supply device A1 shall convert the supplied power supply voltage Vin into an output voltage Vout of 1V (target level). Further, it is assumed that the winding number ratio of the isolation transformer TR1 of the first conversion unit 1 is 9: 1. Therefore, when the switching circuit 11 is fully bridged, the transformation ratio (V11: V12) of the first conversion unit 1 is 9: 1, and when the switching circuit 11 is half-bridged, the transformation ratio of the first conversion unit 1 is. (V11: V12) is 18: 1. On the other hand, it is assumed that the winding number ratio of the isolation transformer TR2 of the second conversion unit 2 is 16: 1. Therefore, when the switching circuit 21 operates in full bridge, the transformation ratio (V21: V22) of the second conversion unit 2 becomes 16: 1, and when the switching circuit 21 operates in half bridge, the transformation ratio of the second conversion unit 2 becomes. (V21: V22) is 32: 1.

まず、電源電圧Vinの電圧レベルが48Vであった場合の電源装置A1の動作について説明する。つまり、48Vの電源電圧Vinを1Vの出力電圧Voutに降圧する場合の電源装置A1の動作について説明する。この場合、制御部4は、第1変換部1のスイッチング回路11をフルブリッジ動作させることで、第1変換部1によって9Vの第1入力電圧V11を1Vの第1出力電圧V12に降圧させる。また、制御部4は、第2変換部2のスイッチング回路21をハーフブリッジ動作させることで、第2変換部2によって32Vの第2入力電圧V21を1Vの第2出力電圧V22に降圧させる。そして、制御部4は、補助変換部3によって7Vの補助入力電圧V31を1Vの補助出力電圧V32に降圧させる。電源装置A1は、以上のように動作して、48Vの電源電圧Vinを、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3にそれぞれ分担させ、1Vの出力電圧Voutに変換(降圧)する。 First, the operation of the power supply device A1 when the voltage level of the power supply voltage Vin is 48V will be described. That is, the operation of the power supply device A1 when the power supply voltage Vin of 48V is stepped down to the output voltage Vout of 1V will be described. In this case, the control unit 4 causes the switching circuit 11 of the first conversion unit 1 to perform a full bridge operation, so that the first conversion unit 1 steps down the 9V first input voltage V11 to the 1V first output voltage V12. Further, the control unit 4 causes the switching circuit 21 of the second conversion unit 2 to perform a half-bridge operation, so that the second conversion unit 2 steps down the 32V second input voltage V21 to the 1V second output voltage V22. Then, the control unit 4 steps down the 7V auxiliary input voltage V31 to the 1V auxiliary output voltage V32 by the auxiliary conversion unit 3. The power supply device A1 operates as described above to divide the 48V power supply voltage Vin into the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3, respectively, and convert it to the output voltage Vout of 1V (step-down). ).

次いで、電源電圧Vinの電圧レベルが36Vであった場合の電源装置A1の動作について説明する。つまり、36Vの電源電圧Vinを1Vの出力電圧Voutに降圧する場合の電源装置A1の動作について説明する。この場合、制御部4は、第1変換部1のスイッチング回路11をハーフブリッジ動作させることで、第1変換部1によって18Vの第1入力電圧V11を1Vの第1出力電圧V12に降圧させる。また、制御部4は、第2変換部2のスイッチング回路21をフルブリッジ動作させることで、第2変換部2によって16Vの第2入力電圧V21を1Vの第2出力電圧V22に降圧させる。そして、制御部4は、補助変換部3によって2Vの補助入力電圧V31を1Vの補助出力電圧V32に降圧させる。電源装置A1は、以上のように動作して、36Vの電源電圧Vinを、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3にそれぞれ分担させ、1Vの出力電圧Voutに変換(降圧)する。 Next, the operation of the power supply device A1 when the voltage level of the power supply voltage Vin is 36V will be described. That is, the operation of the power supply device A1 when the power supply voltage Vin of 36 V is stepped down to the output voltage Vout of 1 V will be described. In this case, the control unit 4 causes the switching circuit 11 of the first conversion unit 1 to perform a half-bridge operation, so that the first conversion unit 1 steps down the first input voltage V11 of 18V to the first output voltage V12 of 1V. Further, the control unit 4 causes the switching circuit 21 of the second conversion unit 2 to perform a full bridge operation, so that the second conversion unit 2 steps down the 16V second input voltage V21 to the 1V second output voltage V22. Then, the control unit 4 steps down the 2V auxiliary input voltage V31 to the 1V auxiliary output voltage V32 by the auxiliary conversion unit 3. The power supply device A1 operates as described above to divide the 36V power supply voltage Vin into the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3, respectively, and convert it to the output voltage Vout of 1V (step-down). ).

次いで、電源電圧Vinの電圧レベルが60Vであった場合の電源装置A1の動作について説明する。つまり、60Vの電源電圧Vinを1Vの出力電圧Voutに降圧する場合の電源装置A1の動作について説明する。この場合、制御部4は、第1変換部1のスイッチング回路11をハーフブリッジ動作させることで、第1変換部1によって18Vの第1入力電圧V11を1Vの第1出力電圧V12に降圧させる。また、制御部4は、第2変換部2のスイッチング回路21をハーフブリッジ動作させることで、第2変換部2によって32Vの第2入力電圧V21を1Vの第2出力電圧V22に降圧させる。そして、制御部4は、補助変換部3によって10Vの補助入力電圧V31を1Vの補助出力電圧V32に降圧させる。電源装置A1は、以上のように動作して、60Vの電源電圧Vinを、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3にそれぞれ分担させ、1Vの出力電圧Voutに変換(降圧)する。 Next, the operation of the power supply device A1 when the voltage level of the power supply voltage Vin is 60V will be described. That is, the operation of the power supply device A1 when the power supply voltage Vin of 60 V is stepped down to the output voltage Vout of 1 V will be described. In this case, the control unit 4 causes the switching circuit 11 of the first conversion unit 1 to perform a half-bridge operation, so that the first conversion unit 1 steps down the first input voltage V11 of 18V to the first output voltage V12 of 1V. Further, the control unit 4 causes the switching circuit 21 of the second conversion unit 2 to perform a half-bridge operation, so that the second conversion unit 2 steps down the 32V second input voltage V21 to the 1V second output voltage V22. Then, the control unit 4 steps down the 10V auxiliary input voltage V31 to the 1V auxiliary output voltage V32 by the auxiliary conversion unit 3. The power supply device A1 operates as described above, divides the power supply voltage Vin of 60 V into the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3, respectively, and converts it into the output voltage Vout of 1 V (lowering). ).

電源装置A1は、以上のように、供給される電源電圧Vinの電圧レベルに応じて、各スイッチング回路11,21がフルブリッジ動作する場合とハーフブリッジ動作する場合とで切り替わる。なお、上記した電源装置A1の動作例においては、出力電圧Voutの目標レベルが1Vである場合を示したが、当該目標レベルは1Vに限定されない。たとえば、3.3V、5V、12V、24Vなどであってもよい。たとえば、絶縁トランスTR1,TR2の変圧比を適宜変更することで、様々な目標レベルに対応することができる。 As described above, the power supply device A1 switches between the case where each of the switching circuits 11 and 21 operates in full bridge operation and the case where each switching circuit operates in half bridge according to the voltage level of the supplied power supply voltage Vin. In the operation example of the power supply device A1 described above, the case where the target level of the output voltage Vout is 1V is shown, but the target level is not limited to 1V. For example, it may be 3.3V, 5V, 12V, 24V or the like. For example, various target levels can be met by appropriately changing the transformation ratios of the isolation transformers TR1 and TR2.

以上のように構成された電源装置A1の作用・効果は、次の通りである。 The actions and effects of the power supply device A1 configured as described above are as follows.

電源装置A1によれば、第1変換部1および補助変換部3を備えている。第1変換部1は、第1入力電圧V11を第1出力電圧V12に変換し、第1変圧比で変圧を行う第1変圧状態と第2変圧比で変圧を行う第2変圧状態とが切り替わる。補助変換部3は、補助入力電圧V31を補助出力電圧V32に変換し、補助入力電圧V31の電圧レベルの変化に連動して変圧比が変化する。この構成によると、電源電圧Vinの変動に伴い、第1変換部1および補助変換部3の各変圧比を適宜変更することができる。したがって、電源装置A1は、供給される電源電圧Vinが変動した場合であっても、出力電圧の安定化を図ることができる。 According to the power supply device A1, the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 are provided. The first conversion unit 1 converts the first input voltage V11 into the first output voltage V12, and switches between a first transformation state in which transformation is performed at the first transformation ratio and a second transformation state in which transformation is performed at the second transformation ratio. .. The auxiliary conversion unit 3 converts the auxiliary input voltage V31 into the auxiliary output voltage V32, and the transformation ratio changes in conjunction with the change in the voltage level of the auxiliary input voltage V31. According to this configuration, the transformation ratios of the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 can be appropriately changed according to the fluctuation of the power supply voltage Vin. Therefore, the power supply device A1 can stabilize the output voltage even when the supplied power supply voltage Vin fluctuates.

電源装置A1によれば、第1変換部1および補助変換部3はそれぞれ、一対の入力端子Tinと一対の出力端子Toutとの間に接続されている。また、第1変換部1および補助変換部3は、各入力側が直列に接続されて、電源電圧Vinが印加される一対の入力端子Tinに接続されている。そのため、電源電圧Vinが分圧されて、第1入力電圧V11および補助入力電圧V31が生じる。この構成によると、電源電圧Vinを出力電圧Voutに降圧する上で、第1変換部1と補助変換部3とで分担して行うことができる。 According to the power supply device A1, the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 are connected between the pair of input terminals Tin and the pair of output terminals Tout, respectively. Further, the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 are connected to a pair of input terminals Tin to which the power supply voltage Vin is applied by connecting each input side in series. Therefore, the power supply voltage Vin is divided to generate the first input voltage V11 and the auxiliary input voltage V31. According to this configuration, the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 can share the step-down of the power supply voltage Vin to the output voltage Vout.

電源装置A1によれば、第1変換部1は第1変圧状態と第2変圧状態とが切り替わり、第2変換部2は第3変圧状態と第4変圧状態とが切り替わる。電源装置A1と異なり、第1変換部1が第1変圧状態と第2変圧状態との切り替えができず、また、第2変換部2が第3変圧状態と第4変圧状態との切り替えができない場合、電源電圧Vinの増加に伴い、補助変換部3が変圧する電力割合(補助変換部3の電力割合)が増加する。一方、電源装置A1においては、電源電圧Vinが増加した場合、第1変換部1を、第1変圧状態と第2変圧状態とで相対的に変圧比の大きい変圧状態(本実施形態においては第2変圧状態)に切り替えることができ、また、第2変換部2を、第3変圧状態と第4変圧状態とで相対的に変圧比の大きい変圧状態(本実施形態においては第4変圧状態)に切り替えることができる。これにより、第1変換部1および第2変換部2の電力割合が大きくなり、補助変換部3の電力割合の増加が抑制される。電源装置A1においては、スイッチング回路11の各スイッチング素子Q11〜Q14(第1変換部1)およびスイッチング回路21の各スイッチング素子Q21〜Q24(第2変換部2)は、ソフトスイッチングによりスイッチング動作が制御され、スイッチング回路31の各スイッチング素子Q31,Q32(補助変換部3)は、ハードスイッチングによりスイッチング動作が制御されている。ハードスイッチングで制御した場合、ソフトスイッチングで制御した場合よりも、スイッチング損失が大きい。したがって、電源装置A1は、電源電圧Vinが増加しても、第1変換部1の第1変圧状態と第2変圧状態との切り替え、および、第2変換部2の第3変圧状態と第4変圧状態との切り替えにより、ハードスイッチングで動作する補助変換部3の電力割合の増加を抑制できるので、補助変換部3による電力損失の増加を抑制できる。つまり、電源装置A1は、電力損失の低減を図ることができる。 According to the power supply device A1, the first conversion unit 1 switches between the first transformation state and the second transformation state, and the second conversion unit 2 switches between the third transformation state and the fourth transformation state. Unlike the power supply device A1, the first conversion unit 1 cannot switch between the first transformation state and the second transformation state, and the second conversion unit 2 cannot switch between the third transformation state and the fourth transformation state. In this case, as the power supply voltage Vin increases, the power ratio transformed by the auxiliary conversion unit 3 (power ratio of the auxiliary conversion unit 3) increases. On the other hand, in the power supply device A1, when the power supply voltage Vin increases, the first conversion unit 1 is subjected to a transformation state in which the transformation ratio is relatively large between the first transformation state and the second transformation state (the first in the present embodiment). It is possible to switch to (2 transformer states), and the second conversion unit 2 is placed in a transformer state in which the transformation ratio is relatively large between the third transformer state and the fourth transformer state (the fourth transformer state in this embodiment). Can be switched to. As a result, the power ratios of the first conversion unit 1 and the second conversion unit 2 increase, and the increase in the power ratio of the auxiliary conversion unit 3 is suppressed. In the power supply device A1, the switching operations of the switching elements Q11 to Q14 (first conversion unit 1) of the switching circuit 11 and the switching elements Q21 to Q24 (second conversion unit 2) of the switching circuit 21 are controlled by soft switching. The switching operation of each of the switching elements Q31 and Q32 (auxiliary conversion unit 3) of the switching circuit 31 is controlled by hard switching. When controlled by hard switching, the switching loss is larger than when controlled by soft switching. Therefore, even if the power supply voltage Vin increases, the power supply device A1 switches between the first transformation state and the second transformation state of the first conversion unit 1, and the third transformation state and the fourth transformation state of the second conversion unit 2. By switching to the transformer state, it is possible to suppress an increase in the power ratio of the auxiliary conversion unit 3 that operates by hard switching, so that an increase in power loss due to the auxiliary conversion unit 3 can be suppressed. That is, the power supply device A1 can reduce the power loss.

電源装置A1によれば、第1変換部1と同様に構成された第2変換部2を備えている。第2変換部2は、第3変圧比で変圧を行う第3変圧状態と第4変圧比で変圧を行う第4変圧状態とが切り替わる。この構成によると、第1変換部1による第1変圧状態と第2変圧状態との切り替えと、第2変換部2による第3変圧状態と第4変圧状態との切り替えとにより、さらに補助変換部3の電力割合を減らすことができる。したがって、電源装置A1は、第1変換部1あるいは第2変換部2のいずれか一方と、補助変換部3とを備える場合よりも、さらに電力損失の低減を図ることができる。 According to the power supply device A1, a second conversion unit 2 configured in the same manner as the first conversion unit 1 is provided. The second conversion unit 2 switches between a third transformation state in which transformation is performed at the third transformation ratio and a fourth transformation state in which transformation is performed at the fourth transformation ratio. According to this configuration, the auxiliary conversion unit is further changed by switching between the first transformation state and the second transformation state by the first conversion unit 1 and switching between the third transformation state and the fourth transformation state by the second conversion unit 2. The power ratio of 3 can be reduced. Therefore, the power supply device A1 can further reduce the power loss as compared with the case where either the first conversion unit 1 or the second conversion unit 2 and the auxiliary conversion unit 3 are provided.

電源装置A1によれば、第1変換部1は、スイッチング回路11を含み、当該スイッチング回路11は、フルブリッジインバータとして動作する状態(フルブリッジ動作)と、ハーフブリッジインバータとして動作する状態(ハーフブリッジ動作)とが切り替わる。先述のとおり、スイッチング回路11がフルブリッジ動作するとき、スイッチング回路11の出力電圧はスイッチング回路11の入力電圧と略同じである。一方、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作するとき、スイッチング回路11の出力電圧はスイッチング回路11の入力電圧のおよそ1/2倍になる。したがって、第1変換部1は、スイッチング回路11のフルブリッジ動作とハーフブリッジ動作とが切り替わることで、第1変圧状態と第2変圧状態とを切り替えることができる。なお、第2変換部2においても同様に、スイッチング回路21のフルブリッジ動作とハーフブリッジ動作とが切り替わることで、第3変圧状態と第4変圧状態とを切り替えることができる。 According to the power supply device A1, the first conversion unit 1 includes a switching circuit 11, and the switching circuit 11 operates as a full-bridge inverter (full-bridge operation) and a half-bridge inverter (half-bridge operation). Operation) and switch. As described above, when the switching circuit 11 is fully bridged, the output voltage of the switching circuit 11 is substantially the same as the input voltage of the switching circuit 11. On the other hand, when the switching circuit 11 operates in half-bridge operation, the output voltage of the switching circuit 11 becomes approximately 1/2 times the input voltage of the switching circuit 11. Therefore, the first conversion unit 1 can switch between the first transformation state and the second transformation state by switching between the full bridge operation and the half bridge operation of the switching circuit 11. Similarly, in the second conversion unit 2, the third transformation state and the fourth transformation state can be switched by switching between the full bridge operation and the half bridge operation of the switching circuit 21.

電源装置A1によれば、絶縁トランスTR1は、並列に接続された2つの二次巻き線W12を含んでいる。電源装置A1において、絶縁トランスTR1は、一次巻き線W11に印加される電圧を、降圧して、各二次巻き線W12に伝達している。このとき、各二次巻き線W12に流れる電流は、一次巻き線W11に流れる電流よりも大きい。特に、絶縁トランスTR1の降圧比が大きいほど、電流差は大きくなり、各二次巻き線W12に流れる電流が大きくなる。したがって、2つの二次巻き線W12を並列に接続することで、各二次巻き線W12に流れる電流を低減することができる。よって、電源装置A1は、各二次巻き線W12における電力損失(過電流損失)を低減させることができる。特に、各二次巻き線W12a,W12bを1ターン(巻き数n12が1)とすることで、各二次巻き線W12に流れる電流をより低減させることができる。なお、絶縁トランスTR2においても同様である。 According to the power supply device A1, the isolation transformer TR1 includes two secondary windings W12 connected in parallel. In the power supply device A1, the isolation transformer TR1 steps down the voltage applied to the primary winding W11 and transmits it to each secondary winding W12. At this time, the current flowing through each secondary winding W12 is larger than the current flowing through the primary winding W11. In particular, the larger the step-down ratio of the isolation transformer TR1, the larger the current difference, and the larger the current flowing through each secondary winding W12. Therefore, by connecting the two secondary windings W12 in parallel, the current flowing through each secondary winding W12 can be reduced. Therefore, the power supply device A1 can reduce the power loss (overcurrent loss) in each secondary winding W12. In particular, by setting each of the secondary windings W12a and W12b to one turn (the number of turns n12 is 1), the current flowing through each of the secondary windings W12 can be further reduced. The same applies to the isolation transformer TR2.

次に、第1実施形態にかかる電源装置A1の各変形例について説明する。 Next, each modification of the power supply device A1 according to the first embodiment will be described.

電源装置A1において、第1変換部1と第2変換部2とをインターリーブ駆動させてもよい。具体的には、第1変換部1から出力される第1出力電圧V12と、第2変換部2から出力される第2出力電圧V22とで、所定の位相差(たとえば90°)が生じるように制御してもよい。たとえば、各駆動信号G21〜G24の各位相を、各駆動信号G11〜G14の各位相に対して、所定値(たとえば90°)ずらすことで、先述の位相差を設けられる。これにより、第1出力電圧V12に含まれるリプル成分と、第2出力電圧V22に含まれるリプル成分とが互いに打ち消しあうので、出力電圧Voutに含まれるリプル成分を低減することができる。 In the power supply device A1, the first conversion unit 1 and the second conversion unit 2 may be interleaved driven. Specifically, a predetermined phase difference (for example, 90 °) is generated between the first output voltage V12 output from the first conversion unit 1 and the second output voltage V22 output from the second conversion unit 2. It may be controlled to. For example, the above-mentioned phase difference can be provided by shifting each phase of each drive signal G21 to G24 by a predetermined value (for example, 90 °) with respect to each phase of each drive signal G11 to G14. As a result, the ripple component contained in the first output voltage V12 and the ripple component contained in the second output voltage V22 cancel each other out, so that the ripple component contained in the output voltage Vout can be reduced.

電源装置A1において、図15に示すように、電源電圧Vinを検出する電圧センサS1をさらに備え、当該電圧センサS1の検出値が制御部4に入力されるように構成してもよい。これにより、制御部4は、電圧センサS1から入力される電源電圧Vinに基づいて、第1変換部1のフルブリッジ動作とハーフブリッジ動作との切り替え、および、第2変換部2のフルブリッジ動作とハーフブリッジ動作との切り替えの少なくとも一方を、制御することができる。 As shown in FIG. 15, the power supply device A1 may further include a voltage sensor S1 for detecting the power supply voltage Vin, and may be configured so that the detection value of the voltage sensor S1 is input to the control unit 4. As a result, the control unit 4 switches between the full bridge operation and the half bridge operation of the first conversion unit 1 and the full bridge operation of the second conversion unit 2 based on the power supply voltage Vin input from the voltage sensor S1. At least one of switching between and half-bridge operation can be controlled.

電源装置A1において、図16に示すように、補助入力電圧V31を検出する電圧センサS2をさらに備え、当該電圧センサS2の検出値が制御部4に入力されるように構成してもよい。これにより、制御部4は、電圧センサS2から入力される補助入力電圧V31の検出値に基づいて、第1変換部1のフルブリッジ動作とハーフブリッジ動作との切り替え、および、第2変換部2のフルブリッジ動作とハーフブリッジ動作との切り替えの少なくとも一方を、制御することができる。 As shown in FIG. 16, the power supply device A1 may further include a voltage sensor S2 for detecting the auxiliary input voltage V31 so that the detection value of the voltage sensor S2 is input to the control unit 4. As a result, the control unit 4 switches between the full bridge operation and the half bridge operation of the first conversion unit 1 and the second conversion unit 2 based on the detection value of the auxiliary input voltage V31 input from the voltage sensor S2. At least one of switching between full-bridge operation and half-bridge operation can be controlled.

電源装置A1において、第2変換部2のスイッチング回路21を、2つのスイッチング素子Q21,Q22を用いたハーフブリッジで構成してもよい。つまり、スイッチング素子Q21,Q22をハーフブリッジ接続してもよい。この場合、スイッチング素子Q23,Q24の代わりにそれぞれコンデンサを接続する。あるいは、2つのスイッチング素子Q23,Q24を用いたハーフブリッジで構成してもよい。この場合、スイッチング素子Q21,Q22の代わりにそれぞれコンデンサを接続する。これにより、スイッチング回路21(第2変換部2)において、スイッチング素子の数を減らすことができるので、制御部4の制御を容易にできる。ただし、当該変形例では、スイッチング回路21において、フルブリッジ動作とハーフブリッジ動作との切り替えが行えないため、スイッチング回路11のフルブリッジ動作とハーフブリッジ動作との切り替えによって、電源電圧Vinの変動に対応させる必要がある。このとき、第1変換部1(スイッチング回路11)のフルブリッジ動作とハーフブリッジ動作とを切り替えるタイミングの調整が難しくなることがある。そのため、使用頻度の低い電源電圧Vinにおいて、フルブリッジ動作とハーフブリッジ動作との切り替えを行うとよい。使用頻度の低い電源電圧Vinとは、電源装置A1に接続されうる直流電源Pにおいて設定される可能性が低い電圧レベルのことである。 In the power supply device A1, the switching circuit 21 of the second conversion unit 2 may be configured by a half bridge using two switching elements Q21 and Q22. That is, the switching elements Q21 and Q22 may be half-bridged. In this case, a capacitor is connected instead of the switching elements Q23 and Q24, respectively. Alternatively, it may be configured by a half bridge using two switching elements Q23 and Q24. In this case, a capacitor is connected instead of the switching elements Q21 and Q22, respectively. As a result, the number of switching elements in the switching circuit 21 (second conversion unit 2) can be reduced, so that the control unit 4 can be easily controlled. However, in the modified example, since the switching circuit 21 cannot switch between the full bridge operation and the half bridge operation, the switching between the full bridge operation and the half bridge operation of the switching circuit 11 corresponds to the fluctuation of the power supply voltage Vin. I need to let you. At this time, it may be difficult to adjust the timing for switching between the full bridge operation and the half bridge operation of the first conversion unit 1 (switching circuit 11). Therefore, it is preferable to switch between the full bridge operation and the half bridge operation at the power supply voltage Vin which is rarely used. The infrequently used power supply voltage Vin is a voltage level that is unlikely to be set in the DC power supply P that can be connected to the power supply device A1.

電源装置A1において、各スイッチング素子Q31,Q32(補助変換部3)のスイッチング動作を、ハードスイッチングではなく、ソフトスイッチングで制御してもよい。当該ソフトスイッチングは、ZVSであってもよいしZCSであってもよい。これにより、補助変換部3による電力損失をより低減させることができる。 In the power supply device A1, the switching operation of each of the switching elements Q31 and Q32 (auxiliary conversion unit 3) may be controlled by soft switching instead of hard switching. The soft switching may be ZVS or ZCS. As a result, the power loss due to the auxiliary conversion unit 3 can be further reduced.

電源装置A1において、第1変換部1および第2変換部2の少なくともいずれかが、絶縁型DC/DCコンバータではなく、非絶縁型DC/DCコンバータで構成されていてもよい。たとえば、絶縁トランスTR1の代わりに、タップインダクタを用いることで、第1変換部1を非絶縁型DC/DCコンバータとして構成できる。同様に、絶縁トランスTR2の代わりに、タップインダクタを用いることで、第2変換部2を非絶縁型DC/DCコンバータとして構成できる。このようなタップインダクタを用いた非絶縁型DC/DCコンバータは、タップインダクタコンバータと呼ばれる。 In the power supply device A1, at least one of the first conversion unit 1 and the second conversion unit 2 may be composed of a non-isolated DC / DC converter instead of an insulated DC / DC converter. For example, by using a tap inductor instead of the isolation transformer TR1, the first conversion unit 1 can be configured as a non-isolated DC / DC converter. Similarly, by using a tap inductor instead of the isolation transformer TR2, the second conversion unit 2 can be configured as a non-isolated DC / DC converter. A non-isolated DC / DC converter using such a tap inductor is called a tap inductor converter.

電源装置A1において、各々が第1変換部1あるいは第2変換部2と同様に構成された、1以上の変換部を追加してもよい。これにより、補助変換部3の補助入力電圧V31を小さくし、補助変換部3が変圧する電力割合を低減させることができる。したがって、電源装置A1は、補助変換部3による電力損失をより低減させることができる。また、電源装置A1において、各々が補助変換部3と同様に構成された1以上の補助変換部を追加してもよい。 In the power supply device A1, one or more conversion units, each of which is configured in the same manner as the first conversion unit 1 or the second conversion unit 2, may be added. As a result, the auxiliary input voltage V31 of the auxiliary conversion unit 3 can be reduced, and the ratio of electric power transformed by the auxiliary conversion unit 3 can be reduced. Therefore, the power supply device A1 can further reduce the power loss due to the auxiliary conversion unit 3. Further, in the power supply device A1, one or more auxiliary conversion units, each of which is configured in the same manner as the auxiliary conversion unit 3, may be added.

電源装置A1において、第1変換部1あるいは第2変換部2の少なくとも一方を動作させなくてもよい。たとえば、第1変換部1に入力する駆動信号G11〜G14を常時オフ信号にすることで、第1変換部1を動作させないようにできる。同様に、第2変換部2に入力する駆動信号G21〜G24を常時オフ信号にすることで、第2変換部2を動作させないようにできる。 In the power supply device A1, at least one of the first conversion unit 1 and the second conversion unit 2 may not be operated. For example, by always turning off the drive signals G11 to G14 input to the first conversion unit 1, the first conversion unit 1 can be prevented from operating. Similarly, by always turning off the drive signals G21 to G24 input to the second conversion unit 2, the second conversion unit 2 can be prevented from operating.

電源装置A1において、制御部4は、スイッチング回路11の先行アームに入力する駆動信号(先行駆動信号)と、スイッチング回路11の後行アームに入力する駆動信号(後行駆動信号)との、位相差を調整してもよい。第1変換部1において、スイッチング回路11がフルブリッジ動作しているとき、スイッチング素子Q11,Q14が先行アームであり、スイッチング素子Q12,Q13が後行アームである。一方、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作しているとき、スイッチング素子Q11が先行アームであり、スイッチング素子Q12が後行アームである。本開示において、「先行」および「後行」の用語は、単にラベルとして用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。これにより、第1出力電圧V12を細かく調整することができるので、電源電圧Vinの軽微な変動に対応することができる。なお、第2変換部2においても同様である。スイッチング素子Q11,Q14がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「第1先行アーム」に相当し、スイッチング素子Q12,Q13がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「第1後行アーム」に相当する。スイッチング素子Q21,Q24がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「第2先行アーム」に相当し、スイッチング素子Q22,Q23がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「第2後行アーム」に相当する。また、駆動信号G11,G14がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「先行第1駆動信号」に相当し、駆動信号G12,G13がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「後行第1駆動信号」に相当する。駆動信号G21,G24がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「先行第2駆動信号」に相当し、駆動信号G22,G23がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の「後行第2駆動信号」に相当する。 In the power supply device A1, the control unit 4 positions the drive signal (leading drive signal) input to the leading arm of the switching circuit 11 and the driving signal (following drive signal) input to the trailing arm of the switching circuit 11. The phase difference may be adjusted. In the first conversion unit 1, when the switching circuit 11 is in full bridge operation, the switching elements Q11 and Q14 are the leading arms, and the switching elements Q12 and Q13 are the trailing arms. On the other hand, when the switching circuit 11 is in half-bridge operation, the switching element Q11 is the leading arm and the switching element Q12 is the trailing arm. In the present disclosure, the terms "preceding" and "following" are used merely as labels and are not necessarily intended to permutate those objects. As a result, the first output voltage V12 can be finely adjusted, so that it is possible to cope with slight fluctuations in the power supply voltage Vin. The same applies to the second conversion unit 2. The switching elements Q11 and Q14 correspond to the "first leading arm" described in the claims, respectively, and the switching elements Q12 and Q13 correspond to the "first trailing arm" described in the claims, respectively. .. The switching elements Q21 and Q24 each correspond to the "second leading arm" described in the claims, and the switching elements Q22 and Q23 correspond to the "second trailing arm" described in the claims, respectively. .. Further, the drive signals G11 and G14 correspond to the "preceding first drive signal" described in the claims, respectively, and the drive signals G12 and G13 correspond to the "following first drive signal" described in the claims, respectively. Corresponds to. The drive signals G21 and G24 correspond to the "preceding second drive signal" described in the claims, respectively, and the drive signals G22 and G23 correspond to the "following second drive signal" described in the claims, respectively. Equivalent to.

電源装置A1において、制御部4は、先述の先行駆動信号および先述の後行駆動信号の各周波数を調整することで、スイッチング回路11から出力される交流電圧の周波数を調整してもよい。これにより、第1出力電圧V12を細かく調整することができるので、電源電圧Vinの軽微な変動に対応することができる。なお、第2変換部2においても同様である。 In the power supply device A1, the control unit 4 may adjust the frequency of the AC voltage output from the switching circuit 11 by adjusting the frequencies of the preceding drive signal and the following driving signal described above. As a result, the first output voltage V12 can be finely adjusted, so that it is possible to cope with slight fluctuations in the power supply voltage Vin. The same applies to the second conversion unit 2.

電源装置A1において、補助変換部3の入力コンデンサC31の容量値を、第1変換部1の入力コンデンサC11および第2変換部2の入力コンデンサC21の各容量値よりも大きくしてもよい。これにより、補助変換部3の電圧変動を抑制し、出力電圧Voutに含まれるリプル成分を低減できる。さらに、電源装置A1の起動時に発生する電圧サージを抑制できるため、各スイッチング素子Q31,Q32の耐圧を小さくし、部品コストを低減することができる。あるいは、部品コストの増加を抑制しつつ、各スイッチング素子Q31,Q32の他の性能(たとえばスイッチング動作の応答性)などを向上させることができる。 In the power supply device A1, the capacitance value of the input capacitor C31 of the auxiliary conversion unit 3 may be larger than the capacitance values of the input capacitor C11 of the first conversion unit 1 and the input capacitor C21 of the second conversion unit 2. As a result, the voltage fluctuation of the auxiliary conversion unit 3 can be suppressed, and the ripple component contained in the output voltage Vout can be reduced. Further, since the voltage surge generated when the power supply device A1 is started can be suppressed, the withstand voltage of each switching element Q31 and Q32 can be reduced, and the component cost can be reduced. Alternatively, it is possible to improve other performances (for example, responsiveness of switching operation) of the switching elements Q31 and Q32 while suppressing an increase in component cost.

電源装置A1において、補助変換部3の入力コンデンサC31にツェナーダイオードを並列に接続してもよい。これにより、電源装置A1の起動時に発生する電圧サージを抑制できる。したがって、各スイッチング素子Q31,Q32の耐圧を小さくし、部品コストを低減することができる。あるいは、部品コストの増加を抑制しつつ、各スイッチング素子Q31,Q32の他の性能(たとえばスイッチング動作の応答性)などを向上させることができる。 In the power supply device A1, a Zener diode may be connected in parallel to the input capacitor C31 of the auxiliary conversion unit 3. As a result, the voltage surge generated when the power supply device A1 is started can be suppressed. Therefore, the withstand voltage of each switching element Q31 and Q32 can be reduced, and the component cost can be reduced. Alternatively, it is possible to improve other performances (for example, responsiveness of switching operation) of the switching elements Q31 and Q32 while suppressing an increase in component cost.

電源装置A1において、電源装置A1の起動時には、補助変換部3を、第1変換部1および第2変換部2よりも先に作動させ、電源装置A1の停止時には、補助変換部3を第1変換部1および第2変換部2よりも後で停止させてもよい。これにより、先述のツェナーダイオードを設けることなく、電源装置A1の起動時に発生する電圧サージを抑制できる。 In the power supply device A1, when the power supply device A1 is started, the auxiliary conversion unit 3 is operated before the first conversion unit 1 and the second conversion unit 2, and when the power supply device A1 is stopped, the auxiliary conversion unit 3 is first operated. It may be stopped after the conversion unit 1 and the second conversion unit 2. As a result, the voltage surge that occurs when the power supply device A1 is started can be suppressed without providing the Zener diode described above.

電源装置A1において、絶縁トランスTR1の構成を、図17に示す構成にしてもよい。図17に示す絶縁トランスTR1は、複数の一次巻き線W11が直列に接続され、複数の二次巻き線W12が並列に接続されている。また、各二次巻き線W12a,W12bは、巻き数n12が1にして、並列に複数個接続することで、電流を分散させて、電力損失を低減させることができる。なお、二次巻き線W12の数は、図17に示す数に限定されず、多いほど各二次巻き線W12(W12a,W12b)に流れる電流を低減できる。ただし、二次巻き線W12の数が多いほど、電源装置A1が大型化するため、電源装置A1の仕様に応じて、二次巻き線W12の数を設定するとよい。 In the power supply device A1, the configuration of the isolation transformer TR1 may be the configuration shown in FIG. In the isolation transformer TR1 shown in FIG. 17, a plurality of primary windings W11 are connected in series, and a plurality of secondary windings W12 are connected in parallel. Further, by setting the number of turns n12 to 1 and connecting a plurality of the secondary windings W12a and W12b in parallel, the current can be dispersed and the power loss can be reduced. The number of secondary windings W12 is not limited to the number shown in FIG. 17, and the larger the number, the more the current flowing through each secondary winding W12 (W12a, W12b) can be reduced. However, since the power supply device A1 becomes larger as the number of secondary windings W12 increases, it is preferable to set the number of secondary windings W12 according to the specifications of the power supply device A1.

電源装置A1において、第1変換部1の第1変圧状態と第2変圧状態との切り替えを、フルブリッジ動作とハーフブリッジ動作との切り替えではなく、各二次巻き線W12に1つ以上の接続ポイントが接続された絶縁トランスTR1によって切り替えるようにしてもよい。このような1つ以上の接続ポイントが接続された絶縁トランスTR1は、当該接続ポイントの切り替えによって、変圧比を変化させることができる。したがって、制御部4は、当該接続ポイントを切り替えることで、第1変圧比で変圧する第1変圧状態と第2変圧比で変圧する第2変圧状態との切り替えが可能となる。なお、第2変換部2においても、各二次巻き線W22に1つ以上の接続ポイントが接続された絶縁トランスTR2によって切り替えるようにしてもよい。つまり、制御部4は、絶縁トランスTR2の1つ以上の接続ポイントを切り替えることで、第2変換部2の第3変圧状態と第4変圧状態とを切り替えてもよい。 In the power supply device A1, switching between the first transformer state and the second transformer state of the first conversion unit 1 is not switching between full bridge operation and half bridge operation, but one or more connections to each secondary winding W12. It may be switched by the isolation transformer TR1 to which the point is connected. The isolation transformer TR1 to which one or more connection points are connected can change the transformation ratio by switching the connection points. Therefore, by switching the connection point, the control unit 4 can switch between the first transformer state that transforms at the first transformer ratio and the second transformer state that transforms at the second transformer ratio. The second conversion unit 2 may also be switched by an isolation transformer TR2 in which one or more connection points are connected to each secondary winding W22. That is, the control unit 4 may switch between the third transformer state and the fourth transformer state of the second conversion unit 2 by switching one or more connection points of the isolation transformer TR2.

電源装置A1において、補助変換部3が、非絶縁型DC/DCコンバータではなく、絶縁型DC/DCコンバータで構成されていてもよい。これにより、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3の各入力側と各出力側とがすべて絶縁されるため、電源装置A1の入力側と出力側とが絶縁される。したがって、電源装置A1は、電源電圧Vinが所定レベル(たとえば60V)よりも大きい(たとえば400V)である直流電源Pを接続することができる。そのため、電源装置A1は、電源電圧Vinの許容範囲が広がり、より汎用性が高くなる。 In the power supply device A1, the auxiliary conversion unit 3 may be composed of an insulated DC / DC converter instead of a non-isolated DC / DC converter. As a result, the input side and each output side of the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3 are all insulated, so that the input side and the output side of the power supply device A1 are insulated. Therefore, the power supply device A1 can be connected to the DC power supply P whose power supply voltage Vin is larger than a predetermined level (for example, 60V) (for example, 400V). Therefore, the power supply device A1 has a wider permissible range of the power supply voltage Vin, and is more versatile.

電源装置A1において、補助変換部3が、降圧型コンバータではなく、昇圧型コンバータで構成されていてもよい。図18は、昇圧型コンバータとして構成された補助変換部3の回路構成の一例を示している。図18に示す補助変換部3は、図3に示す補助変換部3と比較して、リアクトルLr31とスイッチング素子Q31とが入れ替わっている点で異なる。あるいは、補助変換部3が、昇降圧型コンバータで構成されていてもよい。図19は、昇降圧型コンバータとして構成された補助変換部3の回路構成の一例を示している。図19に示す補助変換部3は、スイッチング素子Q31とスイッチング素子Q32とが一対の入力端子T31a,T31bの間に直列に接続され、スイッチング素子Q33とスイッチング素子Q34とが一対の出力端子T32a,T32bの間に直列に接続されている。リアクトルLr31は、一端がスイッチング素子Q31とスイッチング素子Q32との接続点に接続され、他端がスイッチング素子Q33とスイッチング素子Q34との接続点に接続されている。そして、図19に示す補助変換部3は、スイッチング素子Q31,Q34がオンであり、かつ、スイッチング素子Q32,Q33がオフである期間と、スイッチング素子Q31,Q34がオフであり、かつ、スイッチング素子Q32,Q33がオンである期間とが交互に入れ替わる。 In the power supply device A1, the auxiliary conversion unit 3 may be composed of a step-up converter instead of the step-down converter. FIG. 18 shows an example of the circuit configuration of the auxiliary conversion unit 3 configured as a step-up converter. The auxiliary conversion unit 3 shown in FIG. 18 is different from the auxiliary conversion unit 3 shown in FIG. 3 in that the reactor Lr31 and the switching element Q31 are interchanged. Alternatively, the auxiliary conversion unit 3 may be composed of a buck-boost converter. FIG. 19 shows an example of the circuit configuration of the auxiliary conversion unit 3 configured as a buck-boost converter. In the auxiliary conversion unit 3 shown in FIG. 19, the switching element Q31 and the switching element Q32 are connected in series between the pair of input terminals T31a and T31b, and the switching element Q33 and the switching element Q34 are connected to the pair of output terminals T32a and T32b. Are connected in series between. One end of the reactor Lr31 is connected to the connection point between the switching element Q31 and the switching element Q32, and the other end is connected to the connection point between the switching element Q33 and the switching element Q34. In the auxiliary conversion unit 3 shown in FIG. 19, the switching elements Q31 and Q34 are on and the switching elements Q32 and Q33 are off, and the switching elements Q31 and Q34 are off and the switching element is off. The period in which Q32 and Q33 are on alternates with each other.

電源装置A1において、スイッチング回路31(補助変換部3)のスイッチング素子Q32は、1つではなく複数であってもよい。図20は、本変形例にかかる補助変換部3の回路構成の一例を示している。図20は、図4に示すスイッチング回路31(降圧型コンバータ)において、複数のスイッチング素子Q32を接続した構成を示している。複数のスイッチング素子Q32は、互いに並列に接続されている。各スイッチング素子Q32のドレイン端子は、スイッチング素子Q31のソース端子に接続され、各スイッチング素子Q32のソース端子は、入力端子T31bに接続される。図20に示す回路構成においては、複数のスイッチング素子Q32に対して、ダイオードD31(たとえばショットキーバリアダイオード)が逆並列に接続されているが、当該ダイオードD31はなくてもよい。なお、スイッチング回路31が複数のスイッチング素子Q32を含んだ場合、複数のスイッチング素子Q32は、回路基板CB1上において、たとえば図21のように配置されうる。図21は、図20に示す回路構成の補助変換部3を備えた電源装置を示す部品レイアウト図であって、回路基板CB1の第1面側を示している。図21に示すように、複数のスイッチング素子Q32は、マトリクス状に固まって配置されており、回路基板CB1の長手方向において、入力コンデンサC31と絶縁トランスTR1との間に配置されている。以上のように、複数のスイッチング素子Q32を並列に接続することで、各スイッチング素子Q32に流れる電流量を少なくできるため、スイッチング回路31(補助変換部3)における導通損失を低減できる。 In the power supply device A1, the number of switching elements Q32 of the switching circuit 31 (auxiliary conversion unit 3) may be not one but a plurality. FIG. 20 shows an example of the circuit configuration of the auxiliary conversion unit 3 according to this modification. FIG. 20 shows a configuration in which a plurality of switching elements Q32 are connected in the switching circuit 31 (step-down converter) shown in FIG. The plurality of switching elements Q32 are connected in parallel with each other. The drain terminal of each switching element Q32 is connected to the source terminal of the switching element Q31, and the source terminal of each switching element Q32 is connected to the input terminal T31b. In the circuit configuration shown in FIG. 20, a diode D31 (for example, a Schottky barrier diode) is connected in antiparallel to a plurality of switching elements Q32, but the diode D31 may not be present. When the switching circuit 31 includes a plurality of switching elements Q32, the plurality of switching elements Q32 may be arranged on the circuit board CB1 as shown in FIG. 21, for example. FIG. 21 is a component layout diagram showing a power supply device including the auxiliary conversion unit 3 having the circuit configuration shown in FIG. 20, and shows the first surface side of the circuit board CB1. As shown in FIG. 21, the plurality of switching elements Q32 are arranged in a matrix, and are arranged between the input capacitor C31 and the isolation transformer TR1 in the longitudinal direction of the circuit board CB1. As described above, by connecting a plurality of switching elements Q32 in parallel, the amount of current flowing through each switching element Q32 can be reduced, so that the conduction loss in the switching circuit 31 (auxiliary conversion unit 3) can be reduced.

図22は、第2実施形態にかかる電源装置A2を示している。電源装置A2は、電源装置A1と異なり、出力電圧Voutの電圧レベルが電源電圧Vinの電圧レベルよりも大きい。電源装置A2は、昇圧型の電圧変換装置である。図22は、電源装置A2の全体構成を示す概略図である。 FIG. 22 shows the power supply device A2 according to the second embodiment. Unlike the power supply device A1, the power supply device A2 has a voltage level of the output voltage Vout higher than the voltage level of the power supply voltage Vin. The power supply device A2 is a step-up voltage conversion device. FIG. 22 is a schematic view showing the overall configuration of the power supply device A2.

電源装置A2において、一対の入力端子Tinには、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3の各入力側がそれぞれ、並列に接続されている。第1入力電圧V11、第2入力電圧V21および補助入力電圧V31はそれぞれ、電源電圧Vinと同じである。つまり、Vin=V11=V21=V31である。 In the power supply device A2, each input side of the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3 is connected in parallel to the pair of input terminals Tin. The first input voltage V11, the second input voltage V21, and the auxiliary input voltage V31 are the same as the power supply voltage Vin, respectively. That is, Vin = V11 = V21 = V31.

電源装置A2において、一対の出力端子Toutには、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3の各入力側が直列に接続されている。第1出力電圧V12、第2出力電圧V22および補助出力電圧V32は、合成されて、出力電圧Voutとして、一対の出力端子Toutに印加される。つまり、Vout=V12+V22+V32である。 In the power supply device A2, the input sides of the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3 are connected in series to the pair of output terminals Tout. The first output voltage V12, the second output voltage V22, and the auxiliary output voltage V32 are combined and applied as the output voltage Vout to the pair of output terminals Tout. That is, Vout = V12 + V22 + V32.

第1変換部1は、第1入力電圧V11を第1出力電圧V12に昇圧する。よって、第1出力電圧V12の電圧レベルは、第1入力電圧V11の電圧レベルよりも大きい。電源装置A2において、絶縁トランスTR1は、一次巻き線W11の巻き数n11が各二次巻き線W12a,W12bの巻き数n12よりも少ない。よって、絶縁トランスTR1は、一次側に入力される電圧を昇圧して、二次側から出力する。 The first conversion unit 1 boosts the first input voltage V11 to the first output voltage V12. Therefore, the voltage level of the first output voltage V12 is larger than the voltage level of the first input voltage V11. In the power supply device A2, in the isolation transformer TR1, the number of turns n11 of the primary winding W11 is smaller than the number of turns n12 of the secondary windings W12a and W12b, respectively. Therefore, the isolation transformer TR1 boosts the voltage input to the primary side and outputs it from the secondary side.

第2変換部2は、第2入力電圧V21を第2出力電圧V22に昇圧する。よって、第2出力電圧V22の電圧レベルは、第2入力電圧V21の電圧レベルよりも大きい。電源装置A2において、絶縁トランスTR2は、一次巻き線W21の巻き数n21が各二次巻き線W22a,W22bの巻き数n22よりも少ない。よって、絶縁トランスTR2は、一次側に入力される電圧を昇圧して、二次側から出力する。 The second conversion unit 2 boosts the second input voltage V21 to the second output voltage V22. Therefore, the voltage level of the second output voltage V22 is larger than the voltage level of the second input voltage V21. In the power supply device A2, in the isolation transformer TR2, the number of turns n21 of the primary winding W21 is smaller than the number of turns n22 of the secondary windings W22a and W22b, respectively. Therefore, the isolation transformer TR2 boosts the voltage input to the primary side and outputs it from the secondary side.

補助変換部3は、図4または図20に示す降圧型コンバータで構成されていてもよいし、図18に示す昇圧型コンバータで構成されていてもよいし、図19に示す昇降圧型コンバータで構成されていてもよい。電源装置A2においては、補助変換部3は、図18に示す昇圧型で構成され、補助入力電圧V31を補助出力電圧V32に昇圧する。 The auxiliary conversion unit 3 may be configured by the step-down converter shown in FIG. 4 or FIG. 20, may be configured by the step-up converter shown in FIG. 18, or may be configured by the buck-boost converter shown in FIG. It may have been. In the power supply device A2, the auxiliary conversion unit 3 is configured by the boost type shown in FIG. 18, and boosts the auxiliary input voltage V31 to the auxiliary output voltage V32.

電源装置A2のその他の構成は、電源装置A1と同様である。 Other configurations of the power supply device A2 are the same as those of the power supply device A1.

次に、電源装置A2の動作例について説明する。直流電源Pから電源装置A2に供給される電源電圧Vinは、たとえば12〜24Vの範囲で変動するものとする。当該電源装置A2は、供給される電源電圧Vinに応じて、各スイッチング回路11,21がフルブリッジ動作するときとハーフブリッジ動作するときとで、選択的に切り替わる。以下の例示においては、電源装置A2は、供給される電源電圧Vinを、400V(目標レベル)の出力電圧Voutに変換するものとする。また、第1変換部1の絶縁トランスTR1の巻き数比が1:10であるものとする。したがって、スイッチング回路11がフルブリッジ動作するとき、第1変換部1の変圧比(V11:V12)は、1:10となり、スイッチング回路11がハーフブリッジ動作するとき、第1変換部1の変圧比(V11:V12)は、1:5となる。一方、第2変換部2の絶縁トランスTR2の巻き数比が1:20であるものとする。したがって、スイッチング回路21がフルブリッジ動作するとき、第2変換部2の変圧比(V21:V22)は、1:20となり、スイッチング回路21がハーフブリッジ動作するとき、第2変換部2の変圧比(V21:V22)は、1:10となる。 Next, an operation example of the power supply device A2 will be described. The power supply voltage Vin supplied from the DC power supply P to the power supply device A2 is assumed to fluctuate in the range of, for example, 12 to 24V. The power supply device A2 selectively switches between when each switching circuit 11 and 21 operates in full bridge operation and when each switching circuit 11 and 21 operates in half bridge operation according to the supplied power supply voltage Vin. In the following examples, the power supply device A2 shall convert the supplied power supply voltage Vin into an output voltage Vout of 400 V (target level). Further, it is assumed that the winding number ratio of the isolation transformer TR1 of the first conversion unit 1 is 1:10. Therefore, when the switching circuit 11 is fully bridged, the transformation ratio (V11: V12) of the first conversion unit 1 is 1:10, and when the switching circuit 11 is half-bridged, the transformation ratio of the first conversion unit 1 is 1. (V11: V12) is 1: 5. On the other hand, it is assumed that the winding number ratio of the isolation transformer TR2 of the second conversion unit 2 is 1:20. Therefore, when the switching circuit 21 operates in full bridge, the transformation ratio (V21: V22) of the second conversion unit 2 becomes 1:20, and when the switching circuit 21 operates in half bridge, the transformation ratio of the second conversion unit 2 becomes. (V21: V22) is 1:10.

まず、電源電圧Vinの電圧レベルが12Vであった場合の電源装置A2の動作について説明する。つまり、12Vの電源電圧Vinを400Vの出力電圧Voutに昇圧する場合の電源装置A2の動作について説明する。この場合、制御部4は、第1変換部1のスイッチング回路11をフルブリッジ動作させることで、第1変換部1によって12Vの第1入力電圧V11を120Vの第1出力電圧V12に昇圧させる。また、制御部4は、第2変換部2のスイッチング回路21をフルブリッジ動作させることで、第2変換部2によって12Vの第2入力電圧V21を240Vの第2出力電圧V22に昇圧させる。そして、制御部4は、補助変換部3によって12Vの補助入力電圧V31を40Vの補助出力電圧V32に昇圧させる。電源装置A1は、以上のように動作して、12Vの電源電圧Vinを、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3にそれぞれ分担させ、400Vの出力電圧Voutに変換(昇圧)する。 First, the operation of the power supply device A2 when the voltage level of the power supply voltage Vin is 12V will be described. That is, the operation of the power supply device A2 when boosting the power supply voltage Vin of 12V to the output voltage Vout of 400V will be described. In this case, the control unit 4 causes the switching circuit 11 of the first conversion unit 1 to perform a full bridge operation, so that the first conversion unit 1 boosts the 12V first input voltage V11 to the 120V first output voltage V12. Further, the control unit 4 boosts the 12V second input voltage V21 to the 240V second output voltage V22 by the second conversion unit 2 by fully bridging the switching circuit 21 of the second conversion unit 2. Then, the control unit 4 boosts the auxiliary input voltage V31 of 12 V to the auxiliary output voltage V32 of 40 V by the auxiliary conversion unit 3. The power supply device A1 operates as described above to divide the 12V power supply voltage Vin into the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3, respectively, and convert (boost) the output voltage Vout to 400V. ).

次いで、電源電圧Vinの電圧レベルが18Vであった場合の電源装置A2の動作について説明する。つまり、18Vの電源電圧Vinを400Vの出力電圧Voutに昇圧する場合の電源装置A2の動作について説明する。この場合、制御部4は、第1変換部1のスイッチング回路11をフルブリッジ動作させることで、第1変換部1によって18Vの第1入力電圧V11を180Vの第1出力電圧V12に昇圧させる。また、制御部4は、第2変換部2のスイッチング回路21をハーフブリッジ動作させることで、第2変換部2によって18Vの第2入力電圧V21を180Vの第2出力電圧V22に昇圧させる。そして、制御部4は、補助変換部3によって12Vの補助入力電圧V31を40Vの補助出力電圧V32に昇圧させる。電源装置A1は、以上のように動作して、18Vの電源電圧Vinを、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3にそれぞれ分担させ、400Vの出力電圧Voutに変換(昇圧)する。 Next, the operation of the power supply device A2 when the voltage level of the power supply voltage Vin is 18V will be described. That is, the operation of the power supply device A2 when boosting the power supply voltage Vin of 18V to the output voltage Vout of 400V will be described. In this case, the control unit 4 causes the switching circuit 11 of the first conversion unit 1 to perform a full bridge operation, so that the first conversion unit 1 boosts the 18V first input voltage V11 to the 180V first output voltage V12. Further, the control unit 4 causes the switching circuit 21 of the second conversion unit 2 to perform a half-bridge operation, so that the second conversion unit 2 boosts the 18V second input voltage V21 to the 180V second output voltage V22. Then, the control unit 4 boosts the auxiliary input voltage V31 of 12 V to the auxiliary output voltage V32 of 40 V by the auxiliary conversion unit 3. The power supply device A1 operates as described above to divide the 18V power supply voltage Vin into the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3, respectively, and convert (boost) the output voltage Vout to 400V. ).

次いで、電源電圧Vinの電圧レベルが24Vであった場合の電源装置A2の動作について説明する。つまり、24Vの電源電圧Vinを400Vの出力電圧Voutに昇圧する場合の電源装置A2の動作について説明する。この場合、制御部4は、第1変換部1のスイッチング回路11をハーフブリッジ動作させることで、第1変換部1によって24Vの第1入力電圧V11を120Vの第1出力電圧V12に昇圧させる。また、制御部4は、第2変換部2のスイッチング回路21をハーフブリッジ動作させることで、第2変換部2によって24Vの第2入力電圧V21を240Vの第2出力電圧V22に昇圧させる。そして、制御部4は、補助変換部3によって24Vの補助入力電圧V31を40Vの補助出力電圧V32に昇圧させる。電源装置A1は、以上のように動作して、24Vの電源電圧Vinを、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3にそれぞれ分担させ、400Vの出力電圧Voutに変換(昇圧)する。 Next, the operation of the power supply device A2 when the voltage level of the power supply voltage Vin is 24V will be described. That is, the operation of the power supply device A2 when boosting the power supply voltage Vin of 24 V to the output voltage Vout of 400 V will be described. In this case, the control unit 4 causes the switching circuit 11 of the first conversion unit 1 to perform a half-bridge operation, so that the first conversion unit 1 boosts the 24V first input voltage V11 to the 120V first output voltage V12. Further, the control unit 4 boosts the 24V second input voltage V21 to the 240V second output voltage V22 by the second conversion unit 2 by half-bridge operation of the switching circuit 21 of the second conversion unit 2. Then, the control unit 4 boosts the auxiliary input voltage V31 of 24 V to the auxiliary output voltage V32 of 40 V by the auxiliary conversion unit 3. The power supply device A1 operates as described above to divide the 24V power supply voltage Vin into the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3, respectively, and convert (boost) the output voltage Vout to 400V. ).

電源装置A2は、以上のように、供給される電源電圧Vinの電圧レベルに応じて、各スイッチング回路11,21がフルブリッジ動作する場合とハーフブリッジ動作する場合とで切り替わる。なお、上記した電源装置A2の動作例においては、出力電圧Voutの目標レベルが400Vである場合を示したが、当該目標レベルは400Vに限定されない。また、電源装置A2においても、電源装置A1に対する各変形例を適宜組み合わせてもよい。 As described above, the power supply device A2 switches between the case where each switching circuit 11 and 21 operates in full bridge operation and the case where each switching circuit operates in half bridge according to the voltage level of the supplied power supply voltage Vin. In the operation example of the power supply device A2 described above, the case where the target level of the output voltage Vout is 400V is shown, but the target level is not limited to 400V. Further, in the power supply device A2 as well, each modification with respect to the power supply device A1 may be appropriately combined.

以上のように構成された電源装置A2の作用・効果は、次の通りである。 The actions and effects of the power supply device A2 configured as described above are as follows.

電源装置A2によれば、電源装置A1と同様に、第1変換部1および補助変換部3を備えている。この構成によると、電源電圧Vinの変動に伴い、第1変換部1および補助変換部3の各変圧比を適宜変更することができる。したがって、電源装置A2は、供給される電源電圧Vinが変動した場合であっても、出力電圧の安定化を図ることができる。 According to the power supply device A2, like the power supply device A1, the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 are provided. According to this configuration, the transformation ratios of the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 can be appropriately changed according to the fluctuation of the power supply voltage Vin. Therefore, the power supply device A2 can stabilize the output voltage even when the supplied power supply voltage Vin fluctuates.

電源装置A2によれば、第1変換部1および補助変換部3はそれぞれ、一対の入力端子Tinと一対の出力端子Toutとの間に接続されている。また、第1変換部1および補助変換部3は、各出力側が直列に接続されて、一対の出力端子Toutに接続されている。そのため、第1出力電圧V12および補助出力電圧V32が合成され、出力電圧Voutが生じる。この構成によると、電源電圧Vinを出力電圧Voutに昇圧する上で、第1変換部1と補助変換部3とで分担して行うことができる。 According to the power supply device A2, the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 are connected between the pair of input terminals Tin and the pair of output terminals Tout, respectively. Further, each output side of the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 is connected in series and connected to a pair of output terminals Tout. Therefore, the first output voltage V12 and the auxiliary output voltage V32 are combined to generate the output voltage Vout. According to this configuration, in boosting the power supply voltage Vin to the output voltage Vout, the first conversion unit 1 and the auxiliary conversion unit 3 can share the step.

電源装置A2によれば、その他、電源装置A1と同一あるいは類似の構成によって、電源装置A1と同じ効果を奏することができる。 According to the power supply device A2, the same effect as that of the power supply device A1 can be obtained by the same or similar configuration as the power supply device A1.

第1実施形態および第2実施形態においては、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3のそれぞれが、出力コンデンサC12,C22,C32のそれぞれを含んだ場合を示したが、これに限定されない。たとえば、共通の出力コンデンサを、一対の出力端子Toutの間に接続してもよい。当該共通の出力コンデンサは、第1変換部1、第2変換部2および補助変換部3の各出力側と、一対の出力端子Toutとの間に配置される。 In the first embodiment and the second embodiment, the case where each of the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3 includes the output capacitors C12, C22, and C32 is shown. Not limited to this. For example, a common output capacitor may be connected between the pair of output terminals Tout. The common output capacitor is arranged between each output side of the first conversion unit 1, the second conversion unit 2, and the auxiliary conversion unit 3 and the pair of output terminals Tout.

第1実施形態および第2実施形態においては、電源装置A1は、制御部4を備えている場合を示したが、これに限定されない。たとえば、制御部4を電源装置A1の外部に設け、外部に設けた制御部4から、各駆動信号G11〜G16,G21〜G26,G31,G32が入力されるように構成してもよい。 In the first embodiment and the second embodiment, the case where the power supply device A1 includes the control unit 4 is shown, but the present invention is not limited thereto. For example, the control unit 4 may be provided outside the power supply device A1 so that the drive signals G11 to G16, G21 to G26, G31, and G32 are input from the control unit 4 provided outside.

本開示にかかる電源装置は、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示の電源装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The power supply device according to the present disclosure is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the power supply device of the present disclosure can be freely redesigned.

本開示にかかる電源装置は、以下の付記に関する実施形態を含む。
[付記1]
直流電源から入力される電源電圧を目標レベルの出力電圧に変換する電源装置であって、
前記電源電圧が印加される入力端子と、
前記出力電圧が印加される出力端子と、
入力される第1入力電圧を第1出力電圧に変換する第1変換部と、
入力される補助入力電圧を補助出力電圧に変換する補助変換部と、
を備えており、
前記第1変換部および前記補助変換部は、前記入力端子と前記出力端子との間に接続されており、
前記第1変換部は、第1変圧比で変圧を行う第1変圧状態と第2変圧比で変圧を行う第2変圧状態とが、選択的に切り替わり、
前記補助変換部は、前記補助入力電圧の電圧レベルの変化に連動して変圧比が変化する、ことを特徴とする電源装置。
[付記2]
前記第1変換部の前記第1変圧状態と前記第2変圧状態との切り替え、および、前記補助変換部の変圧比を変化させる制御部をさらに備えている、付記1に記載の電源装置。
[付記3]
前記第1変換部は、第1スイッチング回路、第1絶縁トランスおよび第1整流回路を含み、
前記第1スイッチング回路は、前記第1絶縁トランスの一次側に接続され、前記第1入力電圧を交流電圧に変換し、
前記第1整流回路は、前記第1絶縁トランスの二次側に接続され、前記第1絶縁トランスによって変圧された交流電圧を整流する、付記2に記載の電源装置。
[付記4]
前記第1変換部は、各々が、前記第1絶縁トランスの一次側の巻き線に対して直列に接続された共振コンデンサおよび共振リアクトルをさらに含んでいる、付記3に記載の電源装置。
[付記5]
前記第1絶縁トランスは、当該第1絶縁トランスの二次側の巻き線に中間タップが接続されており、
前記第1整流回路は、整流用スイッチング素子を用いた全波整流型である、付記3または付記4に記載の電源装置。
[付記6]
前記第1絶縁トランスの一次側は、複数の巻き線が直列に接続されており、
前記第1絶縁トランスの二次側は、複数の巻き線が並列に接続されている、付記3ないし付記5のいずれかに記載の電源装置。
[付記7]
前記第1絶縁トランスは、当該第1絶縁トランスの二次側の巻き線に1以上の接続ポイントが接続されており、
前記制御部は、前記1以上の接続ポイントの切り替えを制御することで、前記第1絶縁トランスの変圧比を変化させ、前記第1変圧状態と前記第2変圧状態とを切り替える、付記3ないし付記6のいずれかに記載の電源装置。
[付記8]
前記第1スイッチング回路は、フルブリッジ接続された複数の第1スイッチング素子を含んでおり、
前記複数の第1スイッチング素子の各々は、前記制御部から第1駆動信号を入力され、当該第1駆動信号に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチング動作をし、
前記制御部は、前記複数の第1スイッチング素子の一部のみのスイッチング動作によって、前記第1スイッチング回路をハーフブリッジインバータとして動作させることで、前記第1変換部を前記第1変圧状態にし、前記複数の第1スイッチング素子の全てのスイッチング動作によって、前記第1スイッチング回路をフルブリッジインバータとして動作させることで、前記第1変換部を前記第2変圧状態にする、付記3ないし付記6のいずれかに記載の電源装置。
[付記9]
前記複数の第1スイッチング素子には、第1先行アームおよび第1後行アームがあり、
前記第1先行アームは、前記制御部から先行第1駆動信号が入力され、当該先行第1駆動信号に応じて、スイッチング動作をし、
前記第1後行アームは、前記制御部から後行第1駆動信号が入力され、当該後行第1駆動信号に応じて、スイッチング動作をし、
前記制御部は、前記先行第1駆動信号と前記後行第1駆動信号との位相差を調整する、あるいは、前記先行第1駆動信号および前記後行第1駆動信号の各周波数を調整することで、前記第1出力電圧を調整する、付記8に記載の電源装置。
[付記10]
入力される第2入力電圧を第2出力電圧に変換する第2変換部をさらに備えている、付記9に記載の電源装置。
[付記11]
前記第2変換部は、第2スイッチング回路、第2絶縁トランスおよび第2整流回路を含み、
前記第2スイッチング回路は、前記第2絶縁トランスの一次側に接続され、前記第2入力電圧を交流電圧に変換し、
前記第2整流回路は、前記第2絶縁トランスの二次側に接続され、前記第2絶縁トランスによって変圧された交流電圧を整流する、付記10に記載の電源装置。
[付記12]
前記第2変換部は、各々が、前記第2絶縁トランスの一次側の巻き線に対して直列に接続された共振コンデンサおよび共振リアクトルをさらに含んでいる、付記11に記載の電源装置。
[付記13]
前記第2絶縁トランスは、当該第2絶縁トランスの二次側の巻き線に中間タップが接続されており、
前記第2整流回路は、整流用スイッチング素子を用いた全波整流型である、付記11または付記12に記載の電源装置。
[付記14]
前記第2絶縁トランスの一次側は、複数の巻き線が直列に接続されており、
前記第2絶縁トランスの二次側は、複数の巻き線が並列に接続されている、付記11ないし付記13に記載の電源装置。
[付記15]
前記第2スイッチング回路は、ハーフブリッジ接続された複数の第2スイッチング素子を含んでおり、
前記複数の第2スイッチング素子は、前記制御部から第2駆動信号を入力され、当該第2駆動信号に応じて導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチング動作する、付記11ないし付記14のいずれかに記載の電源装置。
[付記16]
前記第2変換部は、第3変圧比で変圧を行う第3変圧状態と、第4変圧比で変圧を行う第4変圧状態とが、選択的に切り替わる、付記11ないし付記14のいずれかに記載の電源装置。
[付記17]
前記第3変圧比は、前記第1変圧比よりも大きく、
前記第4変圧比は、前記第2変圧比よりも大きい、付記16に記載の電源装置。
[付記18]
前記第2絶縁トランスは、当該第2絶縁トランスの二次側の巻き線に1以上の接続ポイントが接続されており、
前記制御部は、前記1以上の接続ポイントの切り替えを制御することで、前記第2絶縁トランスの変圧比を変化させ、前記第3変圧状態と前記第4変圧状態とを切り替える、付記16または付記17に記載の電源装置。
[付記19]
前記第2スイッチング回路は、フルブリッジ接続された複数の第2スイッチング素子を含んでおり、
前記複数の第2スイッチング素子の各々は、前記制御部から第2駆動信号が入力され、当該第2駆動信号に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチング動作をし、
前記制御部は、前記複数の第2スイッチング素子の一部のみのスイッチング動作によって、前記第2スイッチング回路をハーフブリッジインバータとして動作させることで、前記第2変換部を前記第3変圧状態にし、前記複数の第2スイッチング素子の全てのスイッチング動作によって、前記第2スイッチング回路をフルブリッジインバータとして動作させることで、前記第2変換部を前記第4変圧状態にする、付記16または付記17に記載の電源装置。
[付記20]
前記複数の第2スイッチング素子には、第2先行アームおよび第2後行アームがあり、
前記第2先行アームは、前記制御部から先行第2駆動信号が入力され、当該先行第2駆動信号に応じて、スイッチング動作をし、
前記第2後行アームは、前記制御部から後行第2駆動信号が入力され、当該後行第2駆動信号に応じて、スイッチング動作をし、
前記制御部は、前記先行第2駆動信号と前記後行第2駆動信号との位相差を調整する、あるいは、前記先行第2駆動信号および前記後行第2駆動信号の各周波数を調整することで、前記第2出力電圧を調整する、付記19に記載の電源装置。
[付記21]
前記制御部は、前記第2駆動信号の位相を前記第1駆動信号の位相に対してずらすことで、前記第1スイッチング回路から出力される前記交流電圧と前記第2スイッチング回路から出力される前記交流電圧とに位相差を設ける、付記19または付記20に記載の電源装置。
[付記22]
前記電源電圧の電圧レベルを検出する電圧センサをさらに備えており、
前記制御部は、前記電圧センサによる検出値に基づいて、前記第1変換部の前記第1変圧状態と前記第2変圧状態との切り替えを制御する、付記16ないし付記21のいずれかに記載の電源装置。
[付記23]
前記制御部は、前記電圧センサによる検出値に基づいて、さらに、前記第2変換部の前記第3変圧状態と前記第4変圧状態との切り替えを制御する、付記22に記載の電源装置。
[付記24]
前記補助入力電圧の電圧レベルを検出する電圧センサをさらに備えており、
前記制御部は、前記電圧センサによる検出値に基づいて、前記第1変換部の前記第1変圧状態と前記第2変圧状態との切り替えを制御する、付記16ないし付記21のいずれかに記載の電源装置。
[付記25]
前記制御部は、前記電圧センサによる検出値に基づいて、さらに、前記第2変換部の前記第3変圧状態と前記第4変圧状態との切り替えを制御する、付記24に記載の電源装置。
[付記26]
前記第1変換部は、前記第1入力電圧を発生させる第1入力コンデンサをさらに含み、
前記第2変換部は、前記第2入力電圧を発生させる第2入力コンデンサをさらに含み、
前記補助変換部は、前記補助入力電圧を発生させる補助入力コンデンサをさらに含んでおり、
前記第1入力コンデンサ、前記第2入力コンデンサおよび前記補助入力コンデンサは、直列に接続され、前記電源電圧を分圧する、付記10ないし付記25のいずれかに記載の電源装置。
[付記27]
前記補助入力コンデンサの容量は、前記第1入力コンデンサおよび前記第2入力コンデンサの各容量よりも大きい、付記26に記載の電源装置。
[付記28]
前記補助変換部は、前記補助入力コンデンサに対して並列に接続されたツェナーダイオードをさらに含む、付記26または付記27に記載の電源装置。
[付記29]
前記第1出力電圧、前記第2出力電圧および前記補助出力電圧の各電圧レベルは、前記目標レベルである、付記26ないし付記28のいずれかに記載の電源装置。
[付記30]
前記制御部は、前記電源装置の起動時において、前記補助変換部を前記第1変換部および前記第2変換部よりも先に起動させ、前記電源装置の停止時において、前記補助変換部を前記第1変換部および前記第2変換部よりも後に停止させる、付記10ないし付記29のいずれかに記載の電源装置。
[付記31]
前記補助変換部は、補助スイッチング素子を含んでおり、
前記補助スイッチング素子は、前記制御部から補助駆動信号が入力され、当該補助駆動信号に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチング動作をし、
前記制御部は、前記補助駆動信号のデューティを制御することで、前記補助変換部の変圧比を変化させる、付記2ないし付記30のいずれかに記載の電源装置。
[付記32]
前記制御部は、前記補助スイッチング素子のスイッチング動作をソフトスイッチングにて行う、付記31に記載の電源装置。
[付記33]
前記補助変換部は、降圧型コンバータ、昇圧型コンバータ、あるいは、昇降圧型コンバータのいずれかである、付記31または付記32に記載の電源装置。
[付記34]
前記補助変換部は、入力側と出力側とで絶縁された絶縁型である、付記31ないし付記33のいずれかに記載の電源装置。
The power supply device according to the present disclosure includes embodiments relating to the following appendices.
[Appendix 1]
A power supply device that converts the power supply voltage input from a DC power supply to a target level output voltage.
The input terminal to which the power supply voltage is applied and
The output terminal to which the output voltage is applied and
The first conversion unit that converts the input first input voltage to the first output voltage,
Auxiliary converter that converts the input auxiliary input voltage to auxiliary output voltage,
Is equipped with
The first conversion unit and the auxiliary conversion unit are connected between the input terminal and the output terminal.
The first conversion unit selectively switches between a first transformation state in which transformation is performed at the first transformation ratio and a second transformation state in which transformation is performed at the second transformation ratio.
The auxiliary conversion unit is a power supply device characterized in that the transformation ratio changes in association with a change in the voltage level of the auxiliary input voltage.
[Appendix 2]
The power supply device according to Appendix 1, further comprising a control unit for switching between the first transformation state and the second transformation state of the first conversion unit and changing the transformation ratio of the auxiliary conversion unit.
[Appendix 3]
The first conversion unit includes a first switching circuit, a first isolation transformer, and a first rectifier circuit.
The first switching circuit is connected to the primary side of the first isolation transformer and converts the first input voltage into an AC voltage.
The power supply device according to Appendix 2, wherein the first rectifier circuit is connected to the secondary side of the first isolation transformer and rectifies an AC voltage transformed by the first isolation transformer.
[Appendix 4]
The power supply device according to Appendix 3, wherein each of the first conversion units further includes a resonance capacitor and a resonance reactor connected in series with respect to the winding on the primary side of the first isolation transformer.
[Appendix 5]
In the first isolation transformer, an intermediate tap is connected to the winding on the secondary side of the first isolation transformer.
The power supply device according to Appendix 3 or Appendix 4, wherein the first rectifier circuit is a full-wave rectifier type using a rectifying switching element.
[Appendix 6]
A plurality of windings are connected in series on the primary side of the first isolation transformer.
The power supply device according to any one of Supplementary note 3 to Supplementary note 5, wherein a plurality of windings are connected in parallel to the secondary side of the first isolation transformer.
[Appendix 7]
In the first isolation transformer, one or more connection points are connected to the winding on the secondary side of the first isolation transformer.
The control unit changes the transformation ratio of the first isolation transformer by controlling the switching of the one or more connection points, and switches between the first transformation state and the second transformation state. The power supply device according to any one of 6.
[Appendix 8]
The first switching circuit includes a plurality of first switching elements connected in a full bridge.
Each of the plurality of first switching elements receives a first drive signal from the control unit, and performs a switching operation of switching between a conduction state and a cutoff state according to the first drive signal.
The control unit operates the first switching circuit as a half-bridge inverter by switching operation of only a part of the plurality of first switching elements to bring the first conversion unit into the first transformer state. Any of Appendix 3 to Appendix 6, which puts the first conversion unit into the second transformer state by operating the first switching circuit as a full-bridge inverter by all switching operations of the plurality of first switching elements. The power supply described in.
[Appendix 9]
The plurality of first switching elements include a first leading arm and a first trailing arm.
A leading first drive signal is input to the first leading arm from the control unit, and the first leading arm performs a switching operation in response to the leading first drive signal.
A trailing first drive signal is input to the first trailing arm from the control unit, and the first trailing arm performs a switching operation in response to the trailing first drive signal.
The control unit adjusts the phase difference between the preceding first drive signal and the trailing first drive signal, or adjusts the frequencies of the preceding first drive signal and the trailing first drive signal. The power supply device according to Appendix 8, wherein the first output voltage is adjusted.
[Appendix 10]
The power supply device according to Appendix 9, further comprising a second conversion unit that converts an input second input voltage into a second output voltage.
[Appendix 11]
The second conversion unit includes a second switching circuit, a second isolation transformer, and a second rectifier circuit.
The second switching circuit is connected to the primary side of the second isolation transformer and converts the second input voltage into an AC voltage.
The power supply device according to Appendix 10, wherein the second rectifier circuit is connected to the secondary side of the second isolation transformer and rectifies an AC voltage transformed by the second isolation transformer.
[Appendix 12]
The power supply device according to Appendix 11, wherein each of the second conversion units further includes a resonance capacitor and a resonance reactor connected in series with respect to the winding on the primary side of the second isolation transformer.
[Appendix 13]
In the second isolation transformer, an intermediate tap is connected to the winding on the secondary side of the second isolation transformer.
The power supply device according to Appendix 11 or Appendix 12, wherein the second rectifier circuit is a full-wave rectifier type using a rectifying switching element.
[Appendix 14]
A plurality of windings are connected in series on the primary side of the second isolation transformer.
The power supply device according to Appendix 11 to Appendix 13, wherein a plurality of windings are connected in parallel to the secondary side of the second isolation transformer.
[Appendix 15]
The second switching circuit includes a plurality of second switching elements connected in a half bridge.
The plurality of second switching elements are subjected to a switching operation in which a second drive signal is input from the control unit and the conduction state and the cutoff state are switched according to the second drive signal, according to any one of Appendix 11 to Appendix 14. The power supply described.
[Appendix 16]
The second conversion unit selectively switches between a third transformation state in which transformation is performed at the third transformation ratio and a fourth transformation state in which transformation is performed at the fourth transformation ratio, according to any of Appendix 11 to Appendix 14. The power supply described.
[Appendix 17]
The third transformation ratio is larger than the first transformation ratio.
The power supply device according to Appendix 16, wherein the fourth transformer ratio is larger than the second transformer ratio.
[Appendix 18]
In the second isolation transformer, one or more connection points are connected to the winding on the secondary side of the second isolation transformer.
The control unit changes the transformation ratio of the second isolation transformer by controlling the switching of the one or more connection points, and switches between the third transformation state and the fourth transformation state. The power supply device according to 17.
[Appendix 19]
The second switching circuit includes a plurality of second switching elements connected in a full bridge.
Each of the plurality of second switching elements receives a second drive signal from the control unit, and performs a switching operation of switching between a conduction state and a cutoff state according to the second drive signal.
The control unit operates the second switching circuit as a half-bridge inverter by switching operation of only a part of the plurality of second switching elements to bring the second conversion unit into the third transformer state. 16 or 17, wherein the second conversion circuit is put into the fourth transformer state by operating the second switching circuit as a full bridge inverter by all the switching operations of the plurality of second switching elements. Power supply.
[Appendix 20]
The plurality of second switching elements include a second leading arm and a second trailing arm.
The second leading arm receives a leading second drive signal from the control unit, and performs a switching operation in response to the leading second drive signal.
The second trailing arm receives a trailing second drive signal from the control unit and performs a switching operation in response to the trailing second drive signal.
The control unit adjusts the phase difference between the leading second drive signal and the trailing second drive signal, or adjusts the frequencies of the leading second drive signal and the trailing second drive signal. The power supply device according to Appendix 19, wherein the second output voltage is adjusted.
[Appendix 21]
The control unit shifts the phase of the second drive signal with respect to the phase of the first drive signal, so that the AC voltage output from the first switching circuit and the AC voltage output from the second switching circuit are output. The power supply device according to Appendix 19 or Appendix 20, which provides a phase difference from the AC voltage.
[Appendix 22]
Further, a voltage sensor for detecting the voltage level of the power supply voltage is provided.
The control unit controls switching between the first transformation state and the second transformation state of the first conversion unit based on the value detected by the voltage sensor, according to any one of Appendix 16 to Appendix 21. Power supply.
[Appendix 23]
The power supply device according to Appendix 22, wherein the control unit further controls switching between the third transformation state and the fourth transformation state of the second conversion unit based on the value detected by the voltage sensor.
[Appendix 24]
Further, a voltage sensor for detecting the voltage level of the auxiliary input voltage is provided.
The control unit controls switching between the first transformation state and the second transformation state of the first conversion unit based on the value detected by the voltage sensor, according to any one of Appendix 16 to Appendix 21. Power supply.
[Appendix 25]
The power supply device according to Appendix 24, wherein the control unit further controls switching between the third transformation state and the fourth transformation state of the second conversion unit based on the value detected by the voltage sensor.
[Appendix 26]
The first conversion unit further includes a first input capacitor that generates the first input voltage.
The second conversion unit further includes a second input capacitor that generates the second input voltage.
The auxiliary conversion unit further includes an auxiliary input capacitor that generates the auxiliary input voltage.
The power supply device according to any one of Appendix 10 to Appendix 25, wherein the first input capacitor, the second input capacitor, and the auxiliary input capacitor are connected in series to divide the power supply voltage.
[Appendix 27]
The power supply device according to Appendix 26, wherein the capacity of the auxiliary input capacitor is larger than the capacities of the first input capacitor and the second input capacitor.
[Appendix 28]
The power supply device according to Supplementary note 26 or 27, wherein the auxiliary conversion unit further includes a Zener diode connected in parallel with the auxiliary input capacitor.
[Appendix 29]
The power supply device according to any one of Supplementary note 26 to Supplementary note 28, wherein each voltage level of the first output voltage, the second output voltage, and the auxiliary output voltage is the target level.
[Appendix 30]
The control unit activates the auxiliary conversion unit before the first conversion unit and the second conversion unit when the power supply device is started, and causes the auxiliary conversion unit to start when the power supply device is stopped. The power supply device according to any one of Appendix 10 to Appendix 29, which is stopped after the first conversion unit and the second conversion unit.
[Appendix 31]
The auxiliary conversion unit includes an auxiliary switching element.
An auxiliary drive signal is input from the control unit, and the auxiliary switching element performs a switching operation of switching between a conduction state and a cutoff state according to the auxiliary drive signal.
The power supply device according to any one of Supplementary note 2 to Supplementary note 30, wherein the control unit changes the transformation ratio of the auxiliary conversion unit by controlling the duty of the auxiliary drive signal.
[Appendix 32]
The power supply device according to Appendix 31, wherein the control unit performs a switching operation of the auxiliary switching element by soft switching.
[Appendix 33]
The power supply device according to Appendix 31 or Appendix 32, wherein the auxiliary conversion unit is either a step-down converter, a step-up converter, or a buck-boost converter.
[Appendix 34]
The power supply device according to any one of Appendix 31 to Appendix 33, wherein the auxiliary conversion unit is an insulating type that is insulated between an input side and an output side.

A1,A2:電源装置
P :直流電源
LO :負荷
Tin :入力端子
Tout :出力端子
1 :第1変換部
11 :スイッチング回路
12 :変圧回路
13 :整流回路
T11a,T11b:入力端子
T12a,T12b:出力端子
C11 :入力コンデンサ
C12 :出力コンデンサ
Q11,Q12,Q13,Q14,Q15,Q16:スイッチング素子
TR1 :絶縁トランス
W11 :一次巻き線
W12,W12a,W12b:二次巻き線
Lr1 :共振リアクトル
Cr1 :共振コンデンサ
2 :第2変換部
21 :スイッチング回路
22 :変圧回路
23 :整流回路
T21a,T21b:入力端子
T22a,T22b:出力端子
C21 :入力コンデンサ
C22 :出力コンデンサ
Q21,Q22,Q23,Q24,Q25,Q26:スイッチング素子
TR2 :絶縁トランス
W21 :一次巻き線
W22,W22a,W22b:二次巻き線
Lr2 :共振リアクトル
Cr2 :共振コンデンサ
3 :補助変換部
31 :スイッチング回路
T31a,T31b:入力端子
T32a,T32b:出力端子
C31 :入力コンデンサ
C32 :出力コンデンサ
Q31,Q32,Q33,Q34:スイッチング素子
D31 :ダイオード
Lr31 :リアクトル
4 :制御部
CB1 :回路基板
S1,S2:電圧センサ
A1, A2: Power supply device P: DC power supply LO: Load Tin: Input terminal Tout: Output terminal 1: First conversion unit 11: Switching circuit 12: Transformation circuit 13: Capacitor circuit T11a, T11b: Input terminal T12a, T12b: Output Terminal C11: Input capacitor C12: Output capacitor Q11, Q12, Q13, Q14, Q15, Q16: Switching element TR1: Insulated transformer W11: Primary winding W12, W12a, W12b: Secondary winding Lr1: Resonant reactor Cr1: Resonating capacitor 2: Second conversion unit 21: Switching circuit 22: Transformer circuit 23: Rectifier circuits T21a, T21b: Input terminals T22a, T22b: Output terminal C21: Input capacitor C22: Output capacitor Q21, Q22, Q23, Q24, Q25, Q26: Switching element TR2: Insulated transformer W21: Primary winding W22, W22a, W22b: Secondary winding Lr2: Resonant reactor Cr2: Resonant capacitor 3: Auxiliary conversion unit 31: Switching circuit T31a, T31b: Input terminal T32a, T32b: Output terminal C31: Input capacitor C32: Output capacitor Q31, Q32, Q33, Q34: Switching element D31: Diode Lr31: Reactor 4: Control unit CB1: Circuit board S1, S2: Voltage sensor

Claims (34)

直流電源から入力される電源電圧を目標レベルの出力電圧に変換する電源装置であって、
前記電源電圧が印加される入力端子と、
前記出力電圧が印加される出力端子と、
入力される第1入力電圧を第1出力電圧に変換する第1変換部と、
入力される補助入力電圧を補助出力電圧に変換する補助変換部と、
を備えており、
前記第1変換部および前記補助変換部は、前記入力端子と前記出力端子との間に接続されており、
前記第1変換部は、第1変圧比で変圧を行う第1変圧状態と第2変圧比で変圧を行う第2変圧状態とが、選択的に切り替わり、
前記補助変換部は、前記補助入力電圧の電圧レベルの変化に連動して変圧比が変化する、ことを特徴とする電源装置。
A power supply device that converts the power supply voltage input from a DC power supply to a target level output voltage.
The input terminal to which the power supply voltage is applied and
The output terminal to which the output voltage is applied and
The first conversion unit that converts the input first input voltage to the first output voltage,
Auxiliary converter that converts the input auxiliary input voltage to auxiliary output voltage,
Is equipped with
The first conversion unit and the auxiliary conversion unit are connected between the input terminal and the output terminal.
The first conversion unit selectively switches between a first transformation state in which transformation is performed at the first transformation ratio and a second transformation state in which transformation is performed at the second transformation ratio.
The auxiliary conversion unit is a power supply device characterized in that the transformation ratio changes in association with a change in the voltage level of the auxiliary input voltage.
前記第1変換部の前記第1変圧状態と前記第2変圧状態との切り替え、および、前記補助変換部の変圧比を変化させる制御部をさらに備えている、
請求項1に記載の電源装置。
It further includes a control unit for switching between the first transformation state and the second transformation state of the first conversion unit and changing the transformation ratio of the auxiliary conversion unit.
The power supply device according to claim 1.
前記第1変換部は、第1スイッチング回路、第1絶縁トランスおよび第1整流回路を含み、
前記第1スイッチング回路は、前記第1絶縁トランスの一次側に接続され、前記第1入力電圧を交流電圧に変換し、
前記第1整流回路は、前記第1絶縁トランスの二次側に接続され、前記第1絶縁トランスによって変圧された交流電圧を整流する、
請求項2に記載の電源装置。
The first conversion unit includes a first switching circuit, a first isolation transformer, and a first rectifier circuit.
The first switching circuit is connected to the primary side of the first isolation transformer and converts the first input voltage into an AC voltage.
The first rectifier circuit is connected to the secondary side of the first isolation transformer and rectifies the AC voltage transformed by the first isolation transformer.
The power supply device according to claim 2.
前記第1変換部は、各々が、前記第1絶縁トランスの一次側の巻き線に対して直列に接続された共振コンデンサおよび共振リアクトルをさらに含んでいる、
請求項3に記載の電源装置。
The first conversion unit further includes a resonance capacitor and a resonance reactor, each connected in series with respect to the winding on the primary side of the first isolation transformer.
The power supply device according to claim 3.
前記第1絶縁トランスは、当該第1絶縁トランスの二次側の巻き線に中間タップが接続されており、
前記第1整流回路は、整流用スイッチング素子を用いた全波整流型である、
請求項3または請求項4に記載の電源装置。
In the first isolation transformer, an intermediate tap is connected to the winding on the secondary side of the first isolation transformer.
The first rectifier circuit is a full-wave rectifier type using a rectifying switching element.
The power supply device according to claim 3 or 4.
前記第1絶縁トランスの一次側は、複数の巻き線が直列に接続されており、
前記第1絶縁トランスの二次側は、複数の巻き線が並列に接続されている、
請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の電源装置。
A plurality of windings are connected in series on the primary side of the first isolation transformer.
A plurality of windings are connected in parallel on the secondary side of the first isolation transformer.
The power supply device according to any one of claims 3 to 5.
前記第1絶縁トランスは、当該第1絶縁トランスの二次側の巻き線に1以上の接続ポイントが接続されており、
前記制御部は、前記1以上の接続ポイントの切り替えを制御することで、前記第1絶縁トランスの変圧比を変化させ、前記第1変圧状態と前記第2変圧状態とを切り替える、
請求項3ないし請求項6のいずれか一項に記載の電源装置。
In the first isolation transformer, one or more connection points are connected to the winding on the secondary side of the first isolation transformer.
By controlling the switching of the one or more connection points, the control unit changes the transformation ratio of the first isolation transformer and switches between the first transformation state and the second transformation state.
The power supply device according to any one of claims 3 to 6.
前記第1スイッチング回路は、フルブリッジ接続された複数の第1スイッチング素子を含んでおり、
前記複数の第1スイッチング素子の各々は、前記制御部から第1駆動信号を入力され、当該第1駆動信号に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチング動作をし、
前記制御部は、前記複数の第1スイッチング素子の一部のみのスイッチング動作によって、前記第1スイッチング回路をハーフブリッジインバータとして動作させることで、前記第1変換部を前記第1変圧状態にし、前記複数の第1スイッチング素子の全てのスイッチング動作によって、前記第1スイッチング回路をフルブリッジインバータとして動作させることで、前記第1変換部を前記第2変圧状態にする、
請求項3ないし請求項6のいずれか一項に記載の電源装置。
The first switching circuit includes a plurality of first switching elements connected in a full bridge.
Each of the plurality of first switching elements receives a first drive signal from the control unit, and performs a switching operation of switching between a conduction state and a cutoff state according to the first drive signal.
The control unit operates the first switching circuit as a half-bridge inverter by switching operation of only a part of the plurality of first switching elements to bring the first conversion unit into the first transformer state. By operating the first switching circuit as a full bridge inverter by all the switching operations of the plurality of first switching elements, the first conversion unit is brought into the second transformer state.
The power supply device according to any one of claims 3 to 6.
前記複数の第1スイッチング素子には、第1先行アームおよび第1後行アームがあり、
前記第1先行アームは、前記制御部から先行第1駆動信号が入力され、当該先行第1駆動信号に応じて、スイッチング動作をし、
前記第1後行アームは、前記制御部から後行第1駆動信号が入力され、当該後行第1駆動信号に応じて、スイッチング動作をし、
前記制御部は、前記先行第1駆動信号と前記後行第1駆動信号との位相差を調整する、あるいは、前記先行第1駆動信号および前記後行第1駆動信号の各周波数を調整することで、前記第1出力電圧を調整する、
請求項8に記載の電源装置。
The plurality of first switching elements include a first leading arm and a first trailing arm.
A leading first drive signal is input to the first leading arm from the control unit, and the first leading arm performs a switching operation in response to the leading first drive signal.
A trailing first drive signal is input to the first trailing arm from the control unit, and the first trailing arm performs a switching operation in response to the trailing first drive signal.
The control unit adjusts the phase difference between the preceding first drive signal and the trailing first drive signal, or adjusts the frequencies of the preceding first drive signal and the trailing first drive signal. Then, the first output voltage is adjusted.
The power supply device according to claim 8.
入力される第2入力電圧を第2出力電圧に変換する第2変換部をさらに備えている、
請求項9に記載の電源装置。
It further includes a second converter that converts the input second input voltage into a second output voltage.
The power supply device according to claim 9.
前記第2変換部は、第2スイッチング回路、第2絶縁トランスおよび第2整流回路を含み、
前記第2スイッチング回路は、前記第2絶縁トランスの一次側に接続され、前記第2入力電圧を交流電圧に変換し、
前記第2整流回路は、前記第2絶縁トランスの二次側に接続され、前記第2絶縁トランスによって変圧された交流電圧を整流する、
請求項10に記載の電源装置。
The second conversion unit includes a second switching circuit, a second isolation transformer, and a second rectifier circuit.
The second switching circuit is connected to the primary side of the second isolation transformer and converts the second input voltage into an AC voltage.
The second rectifying circuit is connected to the secondary side of the second isolation transformer and rectifies the AC voltage transformed by the second isolation transformer.
The power supply device according to claim 10.
前記第2変換部は、各々が、前記第2絶縁トランスの一次側の巻き線に対して直列に接続された共振コンデンサおよび共振リアクトルをさらに含んでいる、
請求項11に記載の電源装置。
The second converter further comprises a resonant capacitor and a resonant reactor, each connected in series with respect to the primary winding of the second isolation transformer.
The power supply device according to claim 11.
前記第2絶縁トランスは、当該第2絶縁トランスの二次側の巻き線に中間タップが接続されており、
前記第2整流回路は、整流用スイッチング素子を用いた全波整流型である、
請求項11または請求項12に記載の電源装置。
In the second isolation transformer, an intermediate tap is connected to the winding on the secondary side of the second isolation transformer.
The second rectifier circuit is a full-wave rectifier type using a rectifying switching element.
The power supply device according to claim 11 or 12.
前記第2絶縁トランスの一次側は、複数の巻き線が直列に接続されており、
前記第2絶縁トランスの二次側は、複数の巻き線が並列に接続されている、
請求項11ないし請求項13に記載の電源装置。
A plurality of windings are connected in series on the primary side of the second isolation transformer.
A plurality of windings are connected in parallel on the secondary side of the second isolation transformer.
The power supply device according to claim 11 to 13.
前記第2スイッチング回路は、ハーフブリッジ接続された複数の第2スイッチング素子を含んでおり、
前記複数の第2スイッチング素子は、前記制御部から第2駆動信号を入力され、当該第2駆動信号に応じて導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチング動作する、
請求項11ないし請求項14のいずれか一項に記載の電源装置。
The second switching circuit includes a plurality of second switching elements connected in a half bridge.
The plurality of second switching elements receive a second drive signal from the control unit, and perform a switching operation in which a conduction state and a cutoff state are switched according to the second drive signal.
The power supply device according to any one of claims 11 to 14.
前記第2変換部は、第3変圧比で変圧を行う第3変圧状態と、第4変圧比で変圧を行う第4変圧状態とが、選択的に切り替わる、
請求項11ないし請求項14のいずれか一項に記載の電源装置。
The second conversion unit selectively switches between a third transformation state in which transformation is performed at the third transformation ratio and a fourth transformation state in which transformation is performed at the fourth transformation ratio.
The power supply device according to any one of claims 11 to 14.
前記第3変圧比は、前記第1変圧比よりも大きく、
前記第4変圧比は、前記第2変圧比よりも大きい、
請求項16に記載の電源装置。
The third transformation ratio is larger than the first transformation ratio.
The fourth transformation ratio is larger than the second transformation ratio.
The power supply device according to claim 16.
前記第2絶縁トランスは、当該第2絶縁トランスの二次側の巻き線に1以上の接続ポイントが接続されており、
前記制御部は、前記1以上の接続ポイントの切り替えを制御することで、前記第2絶縁トランスの変圧比を変化させ、前記第3変圧状態と前記第4変圧状態とを切り替える、
請求項16または請求項17に記載の電源装置。
In the second isolation transformer, one or more connection points are connected to the winding on the secondary side of the second isolation transformer.
By controlling the switching of the one or more connection points, the control unit changes the transformation ratio of the second isolation transformer and switches between the third transformation state and the fourth transformation state.
The power supply device according to claim 16 or 17.
前記第2スイッチング回路は、フルブリッジ接続された複数の第2スイッチング素子を含んでおり、
前記複数の第2スイッチング素子の各々は、前記制御部から第2駆動信号が入力され、当該第2駆動信号に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチング動作をし、
前記制御部は、前記複数の第2スイッチング素子の一部のみのスイッチング動作によって、前記第2スイッチング回路をハーフブリッジインバータとして動作させることで、前記第2変換部を前記第3変圧状態にし、前記複数の第2スイッチング素子の全てのスイッチング動作によって、前記第2スイッチング回路をフルブリッジインバータとして動作させることで、前記第2変換部を前記第4変圧状態にする、
請求項16または請求項17に記載の電源装置。
The second switching circuit includes a plurality of second switching elements connected in a full bridge.
Each of the plurality of second switching elements receives a second drive signal from the control unit, and performs a switching operation of switching between a conduction state and a cutoff state according to the second drive signal.
The control unit operates the second switching circuit as a half-bridge inverter by switching operation of only a part of the plurality of second switching elements to bring the second conversion unit into the third transformer state. By operating the second switching circuit as a full bridge inverter by all the switching operations of the plurality of second switching elements, the second conversion unit is brought into the fourth transformer state.
The power supply device according to claim 16 or 17.
前記複数の第2スイッチング素子には、第2先行アームおよび第2後行アームがあり、
前記第2先行アームは、前記制御部から先行第2駆動信号が入力され、当該先行第2駆動信号に応じて、スイッチング動作をし、
前記第2後行アームは、前記制御部から後行第2駆動信号が入力され、当該後行第2駆動信号に応じて、スイッチング動作をし、
前記制御部は、前記先行第2駆動信号と前記後行第2駆動信号との位相差を調整する、あるいは、前記先行第2駆動信号および前記後行第2駆動信号の各周波数を調整することで、前記第2出力電圧を調整する、
請求項19に記載の電源装置。
The plurality of second switching elements include a second leading arm and a second trailing arm.
The second leading arm receives a leading second drive signal from the control unit, and performs a switching operation in response to the leading second drive signal.
The second trailing arm receives a trailing second drive signal from the control unit and performs a switching operation in response to the trailing second drive signal.
The control unit adjusts the phase difference between the leading second drive signal and the trailing second drive signal, or adjusts the frequencies of the leading second drive signal and the trailing second drive signal. Then, the second output voltage is adjusted.
The power supply device according to claim 19.
前記制御部は、前記第2駆動信号の位相を前記第1駆動信号の位相に対してずらすことで、前記第1スイッチング回路から出力される前記交流電圧と前記第2スイッチング回路から出力される前記交流電圧とに位相差を設ける、
請求項19または請求項20に記載の電源装置。
The control unit shifts the phase of the second drive signal with respect to the phase of the first drive signal, so that the AC voltage output from the first switching circuit and the AC voltage output from the second switching circuit are output. Provide a phase difference with the AC voltage,
The power supply according to claim 19 or 20.
前記電源電圧の電圧レベルを検出する電圧センサをさらに備えており、
前記制御部は、前記電圧センサによる検出値に基づいて、前記第1変換部の前記第1変圧状態と前記第2変圧状態との切り替えを制御する、
請求項16ないし請求項21のいずれか一項に記載の電源装置。
Further, a voltage sensor for detecting the voltage level of the power supply voltage is provided.
The control unit controls switching between the first transformation state and the second transformation state of the first conversion unit based on the value detected by the voltage sensor.
The power supply device according to any one of claims 16 to 21.
前記制御部は、前記電圧センサによる検出値に基づいて、さらに、前記第2変換部の前記第3変圧状態と前記第4変圧状態との切り替えを制御する、
請求項22に記載の電源装置。
The control unit further controls switching between the third transformation state and the fourth transformation state of the second conversion unit based on the value detected by the voltage sensor.
The power supply device according to claim 22.
前記補助入力電圧の電圧レベルを検出する電圧センサをさらに備えており、
前記制御部は、前記電圧センサによる検出値に基づいて、前記第1変換部の前記第1変圧状態と前記第2変圧状態との切り替えを制御する、
請求項16ないし請求項21のいずれか一項に記載の電源装置。
Further, a voltage sensor for detecting the voltage level of the auxiliary input voltage is provided.
The control unit controls switching between the first transformation state and the second transformation state of the first conversion unit based on the value detected by the voltage sensor.
The power supply device according to any one of claims 16 to 21.
前記制御部は、前記電圧センサによる検出値に基づいて、さらに、前記第2変換部の前記第3変圧状態と前記第4変圧状態との切り替えを制御する、
請求項24に記載の電源装置。
The control unit further controls switching between the third transformation state and the fourth transformation state of the second conversion unit based on the value detected by the voltage sensor.
The power supply device according to claim 24.
前記第1変換部は、前記第1入力電圧を発生させる第1入力コンデンサをさらに含み、
前記第2変換部は、前記第2入力電圧を発生させる第2入力コンデンサをさらに含み、
前記補助変換部は、前記補助入力電圧を発生させる補助入力コンデンサをさらに含んでおり、
前記第1入力コンデンサ、前記第2入力コンデンサおよび前記補助入力コンデンサは、直列に接続され、前記電源電圧を分圧する、
請求項10ないし請求項25のいずれか一項に記載の電源装置。
The first conversion unit further includes a first input capacitor that generates the first input voltage.
The second conversion unit further includes a second input capacitor that generates the second input voltage.
The auxiliary conversion unit further includes an auxiliary input capacitor that generates the auxiliary input voltage.
The first input capacitor, the second input capacitor, and the auxiliary input capacitor are connected in series to divide the power supply voltage.
The power supply device according to any one of claims 10 to 25.
前記補助入力コンデンサの容量は、前記第1入力コンデンサおよび前記第2入力コンデンサの各容量よりも大きい、
請求項26に記載の電源装置。
The capacity of the auxiliary input capacitor is larger than the capacities of the first input capacitor and the second input capacitor.
The power supply device according to claim 26.
前記補助変換部は、前記補助入力コンデンサに対して並列に接続されたツェナーダイオードをさらに含む、
請求項26または請求項27に記載の電源装置。
The auxiliary converter further includes a Zener diode connected in parallel with the auxiliary input capacitor.
The power supply device according to claim 26 or 27.
前記第1出力電圧、前記第2出力電圧および前記補助出力電圧の各電圧レベルは、前記目標レベルである、
請求項26ないし請求項28のいずれか一項に記載の電源装置。
Each voltage level of the first output voltage, the second output voltage, and the auxiliary output voltage is the target level.
The power supply device according to any one of claims 26 to 28.
前記制御部は、前記電源装置の起動時において、前記補助変換部を前記第1変換部および前記第2変換部よりも先に起動させ、前記電源装置の停止時において、前記補助変換部を前記第1変換部および前記第2変換部よりも後に停止させる、
請求項10ないし請求項29のいずれか一項に記載の電源装置。
The control unit activates the auxiliary conversion unit before the first conversion unit and the second conversion unit when the power supply device is started, and causes the auxiliary conversion unit to start when the power supply device is stopped. Stop after the first conversion unit and the second conversion unit,
The power supply device according to any one of claims 10 to 29.
前記補助変換部は、補助スイッチング素子を含んでおり、
前記補助スイッチング素子は、前記制御部から補助駆動信号が入力され、当該補助駆動信号に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチング動作をし、
前記制御部は、前記補助駆動信号のデューティを制御することで、前記補助変換部の変圧比を変化させる、
請求項2ないし請求項30のいずれか一項に記載の電源装置。
The auxiliary conversion unit includes an auxiliary switching element.
The auxiliary switching element receives an auxiliary drive signal from the control unit, and performs a switching operation of switching between a conduction state and a cutoff state according to the auxiliary drive signal.
The control unit changes the transformation ratio of the auxiliary conversion unit by controlling the duty of the auxiliary drive signal.
The power supply device according to any one of claims 2 to 30.
前記制御部は、前記補助スイッチング素子のスイッチング動作をソフトスイッチングにて行う、
請求項31に記載の電源装置。
The control unit performs the switching operation of the auxiliary switching element by soft switching.
The power supply device according to claim 31.
前記補助変換部は、降圧型コンバータ、昇圧型コンバータ、あるいは、昇降圧型コンバータのいずれかである、
請求項31または請求項32に記載の電源装置。
The auxiliary conversion unit is either a step-down converter, a step-up converter, or a buck-boost converter.
The power supply device according to claim 31 or 32.
前記補助変換部は、入力側と出力側とで絶縁された絶縁型である、
請求項31ないし請求項33のいずれか一項に記載の電源装置。
The auxiliary conversion unit is an insulated type that is insulated between the input side and the output side.
The power supply device according to any one of claims 31 to 33.
JP2019077314A 2019-04-15 2019-04-15 Power supply device Pending JP2020178391A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019077314A JP2020178391A (en) 2019-04-15 2019-04-15 Power supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019077314A JP2020178391A (en) 2019-04-15 2019-04-15 Power supply device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020178391A true JP2020178391A (en) 2020-10-29

Family

ID=72936309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019077314A Pending JP2020178391A (en) 2019-04-15 2019-04-15 Power supply device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020178391A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022254994A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 株式会社日立製作所 Electric power converting device, electric power converting system, and method for controlling electric power converting device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022254994A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 株式会社日立製作所 Electric power converting device, electric power converting system, and method for controlling electric power converting device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8542501B2 (en) Switching power-supply apparatus
CN110663165B (en) DC/DC converter
JP4715429B2 (en) AC / DC converter
US7324355B2 (en) Dc-DC converter
US7414869B2 (en) Switching power supply unit
JP7439671B2 (en) Switching power supplies and power supply systems
WO2016031061A1 (en) Power factor improving converter and power supply device including power factor improving converter
JP7306316B2 (en) Switching power supply and power supply system
US6185111B1 (en) Switching power supply apparatus
KR20100018061A (en) Multi-output switching power supply device
US11296607B2 (en) DC-DC converter
JP2001025245A (en) Switching power source
JP4439979B2 (en) Power supply
US20140204615A1 (en) Voltage Converter with Low Starting Voltage
CN110024275B (en) DC-to-DC converter
US20150117061A1 (en) Power supply apparatus
JP2020178391A (en) Power supply device
WO2017149906A1 (en) Switching power supply circuit
US20120281435A1 (en) Dc-dc converter
JP5105819B2 (en) DC-DC converter
JP4635584B2 (en) Switching power supply
JP4093116B2 (en) Power factor converter
US20230396178A1 (en) Capacity isolated power conversion device
WO2022190162A1 (en) Switching power source device and power supply system
US20240006989A1 (en) Resonance power supply circuit