JP2021064983A - スイッチング電源装置および電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換効率を向上させることが可能なスイッチング電源装置等を提供する。【解決手段】本発明のスイッチング電源装置は、入力端子対と、出力端子対と、１次側巻線および２次側巻線をそれぞれ有するＮ個（Ｎ：３以上の整数）のトランスと、各々がスイッチング素子を含んで構成されたＮ個のインバータ回路と、複数の整流素子を有する整流回路と容量素子を有する平滑回路とを含んで構成された整流平滑回路と、スイッチング駆動を行う駆動部と、を備えている。上記駆動部は、上記スイッチング駆動を行う際に、Ｎ個の１次側電圧における各位相の範囲を、（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で（ｍ：１以上の整数）、Ｎ個の１次側電圧における各位相についての位相制御を行うことにより、出力端子対間から出力される出力電圧の安定化を制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、スイッチング素子を用いて電圧変換を行うスイッチング電源装置、および、そのようなスイッチング電源装置を備えた電力供給システムに関する。

スイッチング電源装置の一例として種々のＤＣ−ＤＣコンバータが提案され、実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。この種のＤＣ−ＤＣコンバータは一般に、スイッチング素子を含むインバータ回路と、電力変換トランス（変圧素子）と、整流平滑回路とを備えている。

特開２０１７−５９０８号公報

ところで、このようなＤＣ−ＤＣコンバータ等のスイッチング電源装置では一般に、電力変換効率を向上させることが求められている。電力変換効率を向上させることが可能なスイッチング電源装置、および、そのようなスイッチング電源装置を備えた電力供給システムを提供することが望ましい。

本発明の第１のスイッチング電源装置は、入力電圧が入力される入力端子対と、出力電圧が出力される出力端子対と、１次側巻線および２次側巻線をそれぞれ有するＮ個（Ｎ：３以上の整数）のトランスと、入力端子対とＮ個のトランスのそれぞれの１次側巻線との間に各々が配置され、各々がスイッチング素子を含んで構成されたＮ個のインバータ回路と、出力端子対とＮ個のトランスのそれぞれの２次側巻線との間に配置され、複数の整流素子を有する整流回路と、チョークコイルおよび出力端子対間に配置された容量素子を有する平滑回路と、を含んで構成された整流平滑回路と、Ｎ個のインバータ回路におけるスイッチング素子の動作をそれぞれ制御するスイッチング駆動を行う駆動部と、を備えたものである。上記駆動部は、上記スイッチング駆動を行う際に、Ｎ個のインバータ回路からＮ個のトランスの１次側巻線に対してそれぞれ印加される、Ｎ個の１次側電圧における各位相の範囲を、（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で（ｍ：１以上の整数）、Ｎ個の１次側電圧における各位相についての位相制御を行うことにより、出力端子対間から出力される出力電圧の安定化を制御する。

本発明の第２のスイッチング電源装置は、入力電圧が入力される入力端子対と、出力電圧が出力される出力端子対と、１次側巻線および２次側巻線をそれぞれ有する３個のトランスと、入力端子対と３個のトランスのそれぞれの１次側巻線との間に各々が配置され、各々がスイッチング素子を含んで構成された３個のインバータ回路と、出力端子対と３個のトランスのそれぞれの２次側巻線との間に配置され、複数の整流素子を有する整流回路と、チョークコイルおよび出力端子対間に配置された容量素子を有する平滑回路と、を含んで構成された整流平滑回路と、３個のインバータ回路におけるスイッチング素子の動作をそれぞれ制御するスイッチング駆動を行う駆動部と、を備えたものである。上記駆動部は、上記スイッチング駆動を行う際に、３個のトランスの１次側巻線における各配置位置に対応した昇順または降順とはならない、飛ばし配置の順序となるようにして、３個のインバータ回路から３個のトランスの１次側巻線に対してそれぞれ印加される、３個の１次側電圧についての位相制御を行うことにより、出力端子対間から出力される出力電圧の安定化を制御する。

本発明の電力供給システムは、上記本発明の第１または第２のスイッチング電源装置と、上記入力端子対に対して上記入力電圧を供給する電源と、を備えたものである。

本発明の第１および第２のスイッチング電源装置ならびに本発明の電力供給システムによれば、電力変換効率を向上させることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置の概略構成例を表す回路図である。 比較例に係るスイッチング電源装置の動作例を表すタイミング波形図である。 比較例に係る位相指令値と出力電圧との対応関係例を表す模式図である。 実施の形態に係るスイッチング電源装置の動作例（実施例１−１）を表すタイミング波形図である。 実施の形態に係るスイッチング電源装置の動作例（実施例１−２）を表すタイミング波形図である。 実施の形態に係るスイッチング電源装置の動作例（実施例１−３）を表すタイミング波形図である。 比較例および各実施例に係る位相指令値と出力電圧との対応関係例を表す模式図である。 変形例に係るスイッチング電源装置の概略構成例を表す回路図である。 変形例に係るスイッチング電源装置の動作例（実施例２−１）を表すタイミング波形図である。 変形例に係るスイッチング電源装置の動作例（実施例２−２）を表すタイミング波形図である。 変形例に係るスイッチング電源装置の動作例（実施例３）を表すタイミング波形図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（インバータ回路，トランスの個数が３個（Ｎ＝３）の場合の例）
２．変形例（インバータ回路，トランスの個数が４個，５個（Ｎ≧４）の場合の例）
３．その他の変形例

＜１．実施の形態＞
［構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１）の概略構成例を、回路図で表したものである。このスイッチング電源装置１は、電源としてのバッテリ１０（第１のバッテリ）から供給される直流入力電圧Ｖinを直流出力電圧Ｖoutに電圧変換し、図示しない第２のバッテリに供給して負荷９を駆動する、ＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するものである。また、本実施の形態のスイッチング電源装置１は、後述するインバータ回路およびトランスの個数がそれぞれ、３個（Ｎ＝３）の場合の例となっている。なお、スイッチング電源装置１における電圧変換の態様としては、アップコンバート（昇圧）およびダウンコンバート（降圧）のいずれであってもよい。

ここで、直流入力電圧Ｖinは、本発明における「入力電圧」の一具体例に対応し、直流出力電圧Ｖoutは、本発明における「出力電圧」の一具体例に対応している。また、バッテリ１０は、本発明における「電源」の一具体例に対応し、このバッテリ１０とスイッチング電源装置１とを備えたシステムが、本発明における「電力供給システム」の一具体例に対応している。

スイッチング電源装置１は、２つの入力端子Ｔ１，Ｔ２と、２つの出力端子Ｔ３，Ｔ４と、入力平滑コンデンサＣinと、後述する３つのインバータ回路２１，２２，２３を含むインバータ回路２と、３つのトランス３１，３２，３３と、整流平滑回路４と、駆動回路５とを備えている。入力端子Ｔ１，Ｔ２間には直流入力電圧Ｖinが入力され、出力端子Ｔ３，Ｔ４の間からは直流出力電圧Ｖoutが出力されるようになっている。

なお、入力端子Ｔ１，Ｔ２は、本発明における「入力端子対」の一具体例に対応し、出力端子Ｔ３，Ｔ４は、本発明における「出力端子対」の一具体例に対応している。

入力平滑コンデンサＣinは、入力端子Ｔ１に接続された１次側高圧ラインＬ１Ｈと、入力端子Ｔ２に接続された１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に配置されている。具体的には、後述するインバータ回路２と入力端子Ｔ１，Ｔ２との間の位置において、入力平滑コンデンサＣinの第１端が１次側高圧ラインＬ１Ｈに接続されると共に、入力平滑コンデンサＣinの第２端が１次側低圧ラインＬ１Ｌに接続されている。この入力平滑コンデンサＣinは、入力端子Ｔ１，Ｔ２から入力された直流入力電圧Ｖinを平滑化するためのコンデンサである。なお、図１に示した回路構成例では、後述するインバータ回路２内の２つのコンデンサＣ５１，Ｃ５２もそれぞれ、入力平滑コンデンサとして機能することから、この入力平滑コンデンサＣinを設けないようにしてもよい。

（インバータ回路２）
インバータ回路２は、入力端子Ｔ１，Ｔ２と、後述するトランス３１，３２，３３における１次側巻線３１１，３２１，３３１との間に、配置されている。このインバータ回路２は、６つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６と、２つのコンデンサＣ５１，Ｃ５２とを有している。また、インバータ回路２は、２つのスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６および２つのコンデンサＣ５１，Ｃ５２を含むインバータ回路２１と、２つのスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４および２つのコンデンサＣ５１，Ｃ５２を含むインバータ回路２２と、２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２および２つのコンデンサＣ５１，Ｃ５２を含むインバータ回路２３と、を有している。つまり、インバータ回路２１は、２個のスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６と２個のコンデンサＣ５１，Ｃ５２とを含む、ハーフブリッジ回路により構成されている。同様に、インバータ回路２２は、２個のスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４と２個のコンデンサＣ５１，Ｃ５２とを含む、ハーフブリッジ回路により構成されている。また、インバータ回路２３は、２個のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２と２個のコンデンサＣ５１，Ｃ５２とを含む、ハーフブリッジ回路により構成されている。このような３つのインバータ回路２１，２２，２３は、上記した入力端子Ｔ１，Ｔ２と１次側巻線３１１，３２１との間において、互いに並列配置されている。

インバータ回路２１では、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６の第１端同士が、接続点Ｐ３において互いに接続され、コンデンサＣ５１，Ｃ５２の第１端同士が、接続点Ｐ４において互いに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ５およびコンデンサＣ５１の第２端第２端同士が、１次側高圧ラインＬ１Ｈ上において互いに接続され、スイッチング素子Ｓ６およびコンデンサＣ５２の第２端同士が、１次側低圧ラインＬ１Ｌ上において互いに接続されている。なお、接続点Ｐ３，Ｐ４間には、後述するトランス３１の１次側巻線３１１が挿入配置されている。このような構成によりインバータ回路２１では、後述する駆動回路５から供給される駆動信号ＳＧ５，ＳＧ６に従って各スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６がオン・オフ動作を行うことで、以下のようになる。すなわち、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される直流入力電圧Ｖinを交流電圧（電圧Ｖａ）に変換して、トランス３１（１次側巻線３１１）へと出力するようになっている。

インバータ回路２２では、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の第１端同士が、接続点Ｐ２において互いに接続され、コンデンサＣ５１，Ｃ５２の第１端同士が、接続点Ｐ４において互いに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ３およびコンデンサＣ５１の第２端第２端同士が、１次側高圧ラインＬ１Ｈ上において互いに接続され、スイッチング素子Ｓ４およびコンデンサＣ５２の第２端同士が、１次側低圧ラインＬ１Ｌ上において互いに接続されている。なお、接続点Ｐ２，Ｐ４間には、後述するトランス３２の１次側巻線３２１が挿入配置されている。このような構成によりインバータ回路２２では、後述する駆動回路５から供給される駆動信号ＳＧ３，ＳＧ４に従って各スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４がオン・オフ動作を行うことで、以下のようになる。すなわち、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される直流入力電圧Ｖinを交流電圧（電圧Ｖｂ）に変換して、トランス３２（１次側巻線３２１）へと出力するようになっている。

インバータ回路２３では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の第１端同士が、接続点Ｐ１において互いに接続され、コンデンサＣ５１，Ｃ５２の第１端同士が、接続点Ｐ４において互いに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ１およびコンデンサＣ５１の第２端同士が、１次側高圧ラインＬ１Ｈ上において互いに接続され、スイッチング素子Ｓ２およびコンデンサＣ５２の第２端同士が、１次側低圧ラインＬ１Ｌ上において互いに接続されている。なお、接続点Ｐ１，Ｐ４間には、後述するトランス３３の１次側巻線３３１が挿入配置されている。このような構成によりインバータ回路２３では、後述する駆動回路５から供給される駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２に従って各スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオン・オフ動作を行うことで、以下のようになる。すなわち、直流入力電圧Ｖinを交流電圧（電圧Ｖｃ）に変換して、トランス３３（１次側巻線３３１）へ出力するようになっている。

なお、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６としては、例えば電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ；Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチ素子が用いられる。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６としてＭＯＳ―ＦＥＴを用いた場合には、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に並列接続されるコンデンサおよびダイオード（図示せず）をそれぞれ、このＭＯＳ―ＦＥＴの寄生容量または寄生ダイオードから構成することが可能である。また、このようなコンデンサをそれぞれ、ダイオードの接合容量で構成することも可能である。このように構成した場合、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６とは別個にコンデンサやダイオードを設ける必要がなくなり、インバータ回路２１，２２，２３の回路構成を簡素化することが可能となる。

（トランス３１，３２，３３）
トランス３１は、１次側巻線３１１および２次側巻線３１２を有している。１次側巻線３１１では、第１端が接続点Ｐ３に接続され、第２端が接続点Ｐ４に接続されている。２次側巻線３１２では、第１端が後述する整流平滑回路４内の接続点Ｐ７に接続され、第２端が接続点Ｐ５に接続されている。このトランス３１は、インバータ回路２１によって生成された交流電圧（トランス３１の１次側巻線３１１に入力される電圧Ｖａ）を電圧変換し、２次側巻線３１２の端部から交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の電圧変換の度合いは、１次側巻線３１１と２次側巻線３１２との巻数比によって定まる。

トランス３２は、１次側巻線３２１および２次側巻線３２２を有している。１次側巻線３２１では、第１端が接続点Ｐ２に接続され、第２端が接続点Ｐ４に接続されている。２次側巻線３２２では、第１端が接続点Ｐ５に接続され、第２端が接続点Ｐ６に接続されている。このトランス３２は、インバータ回路２２によって生成された交流電圧（トランス３２の１次側巻線３２１に入力される電圧Ｖｂ）を電圧変換し、２次側巻線３２２の端部から交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の電圧変換の度合いも、１次側巻線３２１と２次側巻線３２２との巻数比によって定まる。

トランス３３は、１次側巻線３３１および２次側巻線３３２を有している。１次側巻線３３１では、第１端が接続点Ｐ１に接続され、第２端が接続点Ｐ４に接続されている。２次側巻線３３２では、第１端が接続点Ｐ６に接続され、第２端が後述する整流平滑回路４内の接続点Ｐ１０に接続されている。このトランス３３は、インバータ回路２３によって生成された交流電圧（トランス３３の１次側巻線３３１に入力される電圧Ｖｃ）を電圧変換し、２次側巻線３３２の端部から交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の電圧変換の度合いも、１次側巻線３３１と２次側巻線３３２との巻数比によって定まる。

（整流平滑回路４）
整流平滑回路４は、以下説明する複数本（この例では４本）のアームを有する、整流平滑回路となっている。この整流平滑回路４は、８個の整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２と、１個のチョークコイルＬｃｈと、１個の出力平滑コンデンサＣoutとを有している。

この整流平滑回路４では、同じ向きで互いに直列配置された２個ずつの整流ダイオードによって、４本のアームが形成されている。換言すると、整流平滑回路４では以下説明するように、出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間の複数（４本）の経路上にそれぞれ、整流ダイオードが個別に２段ずつ配置（２個の整流ダイオードが互いに直列配置）されている。

具体的には、整流ダイオード４１１，４１２によって第１のアームが形成され、整流ダイオード４２１，４２２によって第２のアームが形成され、整流ダイオード４３１，４３２によって第３のアームが形成され、整流ダイオード４４１，４４２によって第４のアームが形成されている。また、これら第１〜第４のアームは、出力端子Ｔ３，Ｔ４間において互いに並列配置されている。具体的には、第１〜第４のアームの第１端同士の接続点（接続点Ｐｘ）が、チョークコイルＬｃｈおよび出力ラインＬＯを介して出力端子Ｔ３に接続され、第１〜第４のアームの第２端同士の接続点が、出力端子Ｔ４から延伸する接地ラインＬＧに接続されている。

なお、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２はそれぞれ、本発明における「整流素子」の一具体例に対応している。また、出力平滑コンデンサＣoutは、本発明における「容量素子」の一具体例に対応している。

上記した第１のアームでは、整流ダイオード４１１，４１２のカソードがそれぞれ、この第１のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４１１，４１２のアノードがそれぞれ、この第１のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４１１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４１１のアノードと整流ダイオード４１２のカソードとが接続点Ｐ７において互いに接続され、整流ダイオード４１２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。

同様に、第２のアームでは、整流ダイオード４２１，４２２のカソードがそれぞれ、この第２のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４２１，４２２のアノードがそれぞれ、この第２のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４２１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４２１のアノードと整流ダイオード４２２のカソードとが接続点Ｐ８において互いに接続され、整流ダイオード４２２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。なお、接続点Ｐ８は、配線を介して、前述した接続点Ｐ５に接続されている。

同様に、第３のアームでは、整流ダイオード４３１，４３２のカソードがそれぞれ、この第３のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４３１，４３２のアノードがそれぞれ、この第３のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４３１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４３１のアノードと整流ダイオード４３２のカソードとが接続点Ｐ９において互いに接続され、整流ダイオード４３２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。なお、接続点Ｐ９は、配線を介して、前述した接続点Ｐ６に接続されている。

同様に、第４のアームでは、整流ダイオード４４１，４４２のカソードがそれぞれ、この第４のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４４１，４４２のアノードがそれぞれ、この第４のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４４１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４４１のアノードと整流ダイオード４４２のカソードとが接続点Ｐ１０において互いに接続され、整流ダイオード４４２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。

また、これら第１〜第４のアームのうちの互いに隣接するアーム同士の間にはそれぞれ、トランス３１，３２，３３における２次側巻線３１２，３２２，３３２が、個別にＨブリッジ接続されている。具体的には、互いに隣接する第１のアームと第２のアームとの間に、トランス３１の２次側巻線３１２がＨブリッジ接続されている。また、互いに隣接する第２のアームと第３のアームとの間に、トランス３２の２次側巻線３２２がＨブリッジ接続され、互いに隣接する第３のアームと第４のアームとの間に、トランス３３の２次側巻線３３２がＨブリッジ接続されている。より具体的には、第１のアーム上の接続点Ｐ７と第２のアーム上の接続点Ｐ８との間に、２次側巻線３１２が挿入配置されている。また、第２のアーム上の接続点Ｐ８と第３のアーム上の接続点Ｐ９との間に、２次側巻線３２２が挿入配置され、第３のアーム上の接続点Ｐ９と第４のアーム上の接続点Ｐ１０との間に、２次側巻線３３２が挿入配置されている。

このような第１〜第４のアームと出力平滑コンデンサＣoutとの間には、チョークコイルＬｃｈが配置されている。具体的には、これら第１〜第４のアームにおける上記第１端同士の接続点（接続点Ｐｘ）と、出力平滑コンデンサＣoutの第１端との間には、出力ラインＬＯを介してチョークコイルＬｃｈが挿入配置されている。また、第１〜第４のアームにおける上記第２端同士の接続点は、接地ラインＬＧ上において、出力平滑コンデンサＣoutの第２端に接続されている。なお、出力ラインＬＯは出力端子Ｔ３に接続されているとともに、出力端子Ｔ４は接地ラインＬＧに接続されている。そして、これらの出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間（出力端子Ｔ３，Ｔ４の間）に、出力平滑コンデンサＣoutが接続されている。

このような構成の整流平滑回路４では、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２により構成される整流回路において、トランス３１，３２，３３から出力される交流電圧を整流して出力するようになっている。また、チョークコイルＬｃｈおよび出力平滑コンデンサＣoutにより構成される平滑回路において、上記整流回路によって整流された電圧を平滑化することで、直流出力電圧Ｖoutを生成するようになっている。なお、このようにして生成された直流出力電圧Ｖoutは、出力端子Ｔ３，Ｔ４から前述した第２のバッテリ（図示せず）に出力され、給電されるようになっている。

（駆動回路５）
駆動回路５は、インバータ回路２１，２２，２３内のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の動作をそれぞれ制御する、スイッチング駆動を行う回路である。具体的には、駆動回路５は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に対してそれぞれ駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ６を供給することで、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のオン・オフ動作を制御するようになっている。

ここで、このような駆動回路５は、例えば、３個のインバータ回路２１，２２，２３同士が位相差を持って動作するように、スイッチング駆動を行う。そして、この際に駆動回路５は、３個のトランス３１，３２，３３に含まれる２次側巻線３１２，３２２，３３２同士の接続状態が切り替わる（所定の位相差により切り替わる）ようにスイッチング駆動を行うことで、直流出力電圧Ｖoutの大きさを制御する。このようにして駆動回路５は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に対して位相制御（スイッチング位相制御）を行い、上記位相差を適切に設定することで、直流出力電圧Ｖoutを安定化させるようになっている。また、駆動回路５は、３個のインバータ回路２１，２２，２３（６個のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６）に対して、後述するＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御を行うようにしてもよい。

駆動回路５によって、このようなスイッチング駆動が行われることで、スイッチング電源装置１における整流平滑回路４内の平滑回路への入力電圧（後述する電圧Ｖｄ）が、複数レベル（複数段階）に設定されるようになっている（マルチレベル出力）。つまり、このようなスイッチング駆動がなされることで、３個のトランス３１，３２，３３および８個の整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２を用いて、上記した電圧Ｖｄが複数レベルに設定されるようになっている。

また、駆動回路５は、このようなスイッチング駆動を行う際に、詳細は後述するが、３個のインバータ回路２１，２２，２３から１次側巻線３１１，３２１，３３１に対してそれぞれ印加される１次側電圧（前述した電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ）における各位相の範囲（１次側電圧同士での位相差の範囲）を、所定の範囲まで拡張させる。そして駆動回路５は、このような所定の範囲まで各位相の範囲（位相差の範囲）を拡張させた状態で、電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける各位相（Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ同士の位相差）についての位相制御を行うことにより、上記した電圧Ｖｄのレベルを設定する（直流出力電圧Ｖoutの安定化を制御する）ようになっている。

なお、このような駆動回路５は、本発明における「駆動部」の一具体例に対応している。

［動作および作用・効果］
（Ａ．基本動作）
このスイッチング電源装置１では、インバータ回路２（２１，２２，２３）において、バッテリ１０から入力端子Ｔ１，Ｔ２を介して供給される直流入力電圧Ｖinがスイッチングされることで、交流電圧（電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ）が生成される。この交流電圧は、トランス３１，３２，３３における１次側巻線３１１，３２１，３３１へ供給される。そして、トランス３１，３２，３３において、この交流電圧が変圧されることで、２次側巻線３１２，３２２，３３２から、変圧された交流電圧が出力される。

整流平滑回路４では、トランス３１，３２，３３から出力された交流電圧（変圧された交流電圧）が、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２によって整流された後、チョークコイルＬｃｈおよび出力平滑コンデンサＣoutによって平滑化される。これにより、出力端子Ｔ３，Ｔ４から直流出力電圧Ｖoutが出力される。そして、この直流出力電圧Ｖoutは、図示しない第２のバッテリに給電されて、その充電に供されるとともに、負荷９が駆動される。

（Ｂ．位相制御動作）
続いて、図１に加えて図２〜図７を参照して、スイッチング電源装置１における前述した位相制御動作の詳細について、比較例（図２，図３）と比較しつつ説明する。なお、この比較例では、回路構成自体はスイッチング電源装置１と同じであるが、駆動回路５による位相制御動作が、後述する本実施の形態の位相制御動作とは異なっている。

（Ｂ−１．比較例）
図２は、比較例に係るスイッチング電源装置の動作例（比較例に係る位相制御動作の一例）を、タイミング波形図で表したものである。具体的には、この図２において、（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、前述した電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄの各電圧波形を示している。また、図２における横軸は、時間ｔを示している。なお、この比較例では電圧Ｖｄが、０Ｖ〜３Ｖの範囲内で設定されるものとする。

図２に示したように、この比較例では、電圧Ｖｄ（整流平滑回路４内の平滑回路への入力電圧）を、３Ｖから２Ｖ，１Ｖへと順次変化させていく（電圧Ｖｄの設定レベルを順次変化させていく）際に、以下のようにして位相制御動作がなされる。

すなわち、電圧Ｖｂや電圧Ｖｃの位相を、０（０°）〜π（１８０°）の範囲内で変化させていく（位相シフトを行う）ことで、電圧Ｖｄの設定レベルを順次変化させていくようにしている（図２中の破線の矢印参照）。なお、例えば図２中のハッチングにて示したように、電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ同士での位相の重なり具合（同位相状態となっている電圧の個数）に応じて、電圧Ｖｄの大きさが徐々に変化（低下）していくことになる。この点は、後述する各実施例においても同様である。

ただし、この比較例の位相制御動作（上記した位相シフトを用いた位相制御動作）では、例えば図２中の符号Ｐ１０１で示したように、電圧Ｖｄの設定レベルを、２Ｖから１Ｖへと低下させることが、できないことになる。

ここで、図３は、この比較例に係る位相指令値（例えば、図示しないエラーアンプの出力値）と直流出力電圧Ｖoutとの対応関係例を、模式的に表したものである。

図３中の破線の直線および破線の矢印で示したように、この比較例の位相制御動作では、位相指令値が増減していくと、出力電圧（直流出力電圧Ｖout）と間での線形性を、維持できなくなってしまっている。具体的には、この図３の例では、位相指令値を増減しても出力電圧が変化しないため、位相指令値と出力電圧との間での線形性を維持していくことが、困難となっている。なお、このような線形性の維持が困難となるのは、本実施の形態および比較例のように、Ｎトランス型のマルチレベルコンバータにおけるインバータ回路およびトランスの個数がそれぞれ、３個以上の場合（前述したＮ≧３の場合）である。

このようにして比較例に係る位相制御動作では、位相指令値と出力電圧との間での線形性を維持するのが、困難となる。これにより、例えば、位相指令値に応じて位相制御の際の制御ゲインを変える必要が生じたり、整流平滑回路４内の各整流素子（整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２）に、過大な電圧が印加されるおそれが生じる。その結果、この比較例では、スイッチング電源装置１における電力変換効率が、低下してしまうことになる。

（Ｂ−２．本実施の形態）
これに対して、本実施の形態のスイッチング電源装置１では、以下詳述するようにして、スイッチング駆動の際に位相制御動作を行うようにしている。

図４〜図６はそれぞれ、スイッチング電源装置１の動作例（実施例１−１，１−２，１−３に係る位相制御動作）を、タイミング波形図で表したものである。具体的には、これらの図４〜図６において、（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、前述した電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄの各電圧波形を示している。また、これらの図４〜図６における横軸はそれぞれ、時間ｔを示している。なお、これらの実施例１−１，１−２，１−３においても、上記した比較例と同様に、電圧Ｖｄが０Ｖ〜３Ｖの範囲内で設定されるものとする。

図４〜図６に示した各実施例のように、本実施の形態の位相制御動作では、駆動回路５は以下のようにして、各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける位相の範囲を設定する。すなわち、駆動回路５はスイッチング駆動を行う際に、各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける位相の範囲を、（０〜±ｍπ）から（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で（ｍ：１以上の整数）、各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける位相についての位相制御を行うことにより、電圧Ｖｄのレベル設定（直流出力電圧Ｖoutの安定化制御）を行う。換言すると、本実施の形態の位相制御動作では、上記比較例の位相制御動作（位相シフトを用いた位相制御動作）において、各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける位相の範囲を拡張させる（位相シフトに加えて、下記の位相回転も用いた位相制御動作を行う）ようにしている。

ここで、上記した「位相シフト」および「位相回転」の定義はそれぞれ、一般化すると以下の通りとなる（ｍ：任意の制御期間または制御点であり、１以上の整数）。なお、このｍの定義については、例えば、図４中の制御期間において示しており、図５以降の実施例においても同様である（図４中のｌ，ｋ：任意の整数）。
・「位相シフト」……｛±（ｍ−１）π〜±ｍπ｝の範囲で位相を変化させること
・「位相回転」 ……（±ｍπ〜±２ｍπ）の範囲で位相を変化させること

また、本実施の形態の位相制御動作では、上記した位相シフトおよび位相回転を用いた位相制御動作に加えて（あるいは、位相シフトおよび位相回転を用いた位相制御動作の代わりに）、以下のような飛ばし位相制御を行うようにしてもよい。

具体的には、駆動回路５はスイッチング駆動を行う際に、３個のトランス３１，３２，３３の１次側巻線３１１，３２１，３３１における各配置位置（図１参照）に対応した昇順または降順とはならない、飛ばし配置の順序となるようにして、各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃについての位相制御を行うことにより、電圧Ｖｄのレベル設定（直流出力電圧Ｖoutの安定化制御）を行うようにしてもよい。

ここで、上記した各実施例（実施例１−１，１−２，１−３）では、具体的には以下のようにして、スイッチング駆動の際に位相制御動作が行われる。

（実施例１−１）
まず、図４に示した実施例１−１では、駆動回路５は、電圧Ｖｃにおける位相の範囲を、（０〜±ｍπ）から（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で、電圧Ｖｃについての位相制御（位相シフトおよび位相回転を用いた位相制御）を行っている（図４中の破線の矢印を参照）。

また、この実施例１−１において駆動回路５は、２つの電圧Ｖｂ，Ｖｃについて、同時にそれらの位相を変化させる、位相制御を行っている（図４中の（２Ｖ→１Ｖ），（１Ｖ）の期間を参照）。

このような位相制御動作により、この実施例１−１では、上記比較例とは異なり、電圧Ｖｄの設定レベルを、２Ｖから１Ｖまで低下させることが可能となっている。

（実施例１−２）
また、図５に示した実施例１−２では、駆動回路５は、１次側巻線３３１に対応する電圧Ｖｃ、１次側巻線３１１に対応する電圧Ｖａの順序（前述した飛ばし配置の順序）にて、電圧Ｖａ，Ｖｃについての位相制御を行っている（図５中の破線の矢印を参照）。つまり、駆動回路５は、電圧Ｖｃから電圧Ｖｂを飛ばして電圧Ｖａとなる順序にて、位相制御（飛ばし位相制御）を行うようにしている。

このような位相制御動作により、この実施例１−２においても、上記比較例とは異なり、電圧Ｖｄの設定レベルを、２Ｖから１Ｖまで低下させることが可能となっている。

（実施例１−３）
また、図６に示した実施例１−３においても、駆動回路５は、１次側巻線３３１に対応する電圧Ｖｃ、１次側巻線３１１に対応する電圧Ｖａの順序（前述した飛ばし配置の順序）にて、電圧Ｖａ，Ｖｃについての位相制御を行っている（図６中の破線の矢印を参照）。つまり、駆動回路５は、電圧Ｖｃから電圧Ｖｂを飛ばして電圧Ｖａとなる順序にて、位相制御を行うようにしている。

また、この実施例１−３において駆動回路５は、３つの電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃのうちの一部である、電圧Ｖａについての位相制御の際の位相変化の方向を、他の電圧（電圧Ｖｃ）についての位相制御の際の位相変化の方向とは、逆方向に設定している。つまり、駆動回路５は、電圧Ｖａと電圧Ｖｃとで、位相制御の際の位相変化の方向を、互いに逆方向（反対方向）となるように、設定している（図６中の破線の矢印を参照）。

このような位相制御動作により、この実施例１−３においても、上記比較例とは異なり、電圧Ｖｄの設定レベルを、２Ｖから１Ｖまで低下させることが可能となっている。

なお、図４〜図６に示した各実施例（実施例１−１，１−２，１−３）において、駆動回路５はスイッチング駆動を行う際に、各インバータ回路２１，２２，２３に対するＰＷＭ制御を、更に行うようにしてもよい（図４〜図６中の（１Ｖ）の期間での電圧Ｖｄの箇所の破線の矢印を参照）。このようなＰＷＭ制御を更に行うようにした場合、電圧Ｖｄ（整流平滑回路４内の平滑回路への入力電圧）が０Ｖまで低下するように、変化させることが可能となる。

（Ｃ．作用・効果）
このようにして本実施の形態のスイッチング電源装置１では、スイッチング駆動の際に上記した各実施例のような位相制御動作（図４〜図６参照）がなされることで、例えば前述した比較例（図２，図３参照）の場合と比べ、以下の作用・効果が得られる。

図７は、比較例および各実施例（実施例１−１，１−２，１−３）に係る、前述した位相指令値と直流出力電圧Ｖoutとの対応関係例を、模式的に表したものである。

この図７に示したように、本実施の形態に係る各実施例の位相制御動作では、上記比較例の位相制御動作とは異なり、位相指令値が増減していっても、出力電圧（直流出力電圧Ｖout）と間での線形性を、維持できるようになっている。つまり、前述したＮトランス型のマルチレベルコンバータにおける、インバータ回路およびトランスの個数がそれぞれ、３個以上の場合（Ｎ≧３の場合）であっても、本実施の形態の位相制御動作では、位相指令値と出力電圧との間での線形性を維持するのが、容易となる。これにより本実施の形態では、上記比較例とは異なり、例えば、位相指令値に応じて位相制御の際の制御ゲインを変えること（複雑な位相制御動作）が不要となったり、整流平滑回路４内の各整流素子（整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２）に過大な電圧が印加されるおそれが、回避される。

以上のようにして本実施の形態では、スイッチング駆動を行う際に、各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける位相の範囲を（０〜±ｍπ）から（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で、各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける位相についての位相制御を行うことによって、電圧Ｖｄのレベル設定（直流出力電圧Ｖoutの安定化制御）を行うようにしたので、位相指令値と出力電圧との間での線形性を維持するのが、容易となる。その結果、本実施の形態では上記比較例とは異なり、上記したような複雑な位相制御動作が不要となったり、各整流素子に対する過大な電圧印加のおそれを回避することができる。よって、本実施の形態では比較例等と比べ、スイッチング電源装置１における電力変換効率を、向上させることが可能となる。

また、本実施の形態では、スイッチング駆動を行う際に、前述した飛ばし配置の順序となるようにして各電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃについての位相制御（飛ばし位相制御）を行うことによって、電圧Ｖｄのレベル設定（直流出力電圧Ｖoutの安定化制御）を行うようにしたので、位相指令値と出力電圧との間での線形性を維持するのが、容易となる。その結果、この場合においても、上記したような複雑な位相制御動作が不要となったり、各整流素子に対する過大な電圧印加のおそれを回避することができる。よって、この場合においても比較例等と比べ、スイッチング電源装置１における電力変換効率を、向上させることが可能となる。

更に、上記した各位相の範囲を拡張させた状態での位相制御（前述した位相シフトおよび位相回転を用いた位相制御）と、上記した飛ばし位相制御とを、併用するようにした場合には、例えば以下のような効果を得ることも可能となる。すなわち、このようにした場合には、各トランス３１，３２，３３における巻線（１次側巻線・２次側巻線）の使用効率を、向上させることも可能となる。

＜２．変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例について説明する。なお、以下では、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［構成］
図８は、変形例に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１Ａ）の概略構成例を、回路図で表したものである。

なお、実施の形態と同様に、バッテリ１０とこのスイッチング電源装置１Ａとを備えたシステムは、本発明における「電力供給システム」の一具体例に対応している。

本変形例のスイッチング電源装置１Ａは、実施の形態のスイッチング電源装置１において、以下説明するように、インバータ回路およびトランスの個数をそれぞれ、Ｎ個（Ｎ：４以上の整数）とした場合に対応している。また、インバータ回路およびトランスの個数がＮ個となったのに伴い、このスイッチング電源装置１Ａでは、整流平滑回路内の整流ダイオード（整流素子）の個数も、２×（Ｎ＋１）個となっている。なお、他の構成については、スイッチング電源装置１と同様である。

つまり、実施の形態等では、Ｎ＝３の場合について説明したが、本変形例では、Ｎ≧４の任意の整数の場合について説明する。

具体的には、本変形例のスイッチング電源装置１Ａでは、実施の形態のスイッチング電源装置１において、インバータ回路２（２１，２２，２３）の代わりにインバータ回路２Ａ（２１，２２，…，２ｎ）が設けられている。また、３個のトランス３１，３２の代わりに、Ｎ個のトランス（トランス３１，３２，…３ｎ）が設けられている。更に、８個の整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２を有する整流平滑回路４の代わりに、２×（Ｎ＋１）個（Ｎ≧４）の整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，…，４ｎ１，４ｎ２を有する整流平滑回路４Ａが設けられている。なお、上記したインバータ回路２ｎ、トランス３ｎおよび整流ダイオード４ｎ１，４ｎ２における「ｎ」はそれぞれ、上記したＮの値に対応しており、４以上の任意の整数を表している。

インバータ回路２Ａにおけるインバータ回路２１〜２ｎはそれぞれ、インバータ回路２におけるインバータ回路２１，２２，２３と同様に、前述したハーフブリッジ回路となっている。

Ｎ個のトランス３１，３２，…，３ｎでは、１次側巻線３１１，３２１，…３ｎ１がそれぞれ、実施の形態と同様にして、Ｎ個のインバータ回路２１，２２，…２ｎに対して個別に接続されている。また、２次側巻線３１２，３２２，…３ｎ２はそれぞれ、実施の形態と同様に、整流平滑回路４Ａ内のｎ本のアーム上（整流ダイオード４１１，４２１，…，４ｎ１と整流ダイオード４１２，４２２，…，４ｎ２との間の各接続点）に接続されている。

整流平滑回路４Ａは、整流平滑回路４と同様に、上記したｎ本のアームを有する整流平滑回路となっている。この整流平滑回路４Ａは、上記した２×（Ｎ＋１）個の整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，…，４ｎ１，４ｎ２と、１個のチョークコイルＬｃｈと、１個の出力平滑コンデンサＣoutとを有している。具体的には、整流平滑回路４Ａでは整流平滑回路４と同様に、同じ向きで互いに直列配置された２個ずつの整流ダイオードによって、ｎ本のアームが形成されている。換言すると、整流平滑回路４Ａでは整流平滑回路４と同様に、出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間のｎ本の経路上にそれぞれ、整流ダイオードが個別に２段ずつ配置（２個の整流ダイオードが互いに直列配置）されている。

また、駆動回路５は、本変形例では、インバータ回路２１，２２，…，２ｎ内の各スイッチング素子の動作を制御することで、スイッチング駆動を行うようになっている。具体的には、駆動回路５は、各スイッチング素子に対してそれぞれ駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ２ｎを供給することで、各スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する。

また、本変形例では駆動回路５は、Ｎ個のインバータ回路２１，２２，…，２ｎ同士が位相差を持って動作するように、スイッチング駆動を行う。そして、この際に駆動回路５は、Ｎ個のトランス３１，３２，３３に含まれる２次側巻線３１２，３２２，３３２同士の接続状態が切り替わる（所定の位相差により切り替わる）ようにスイッチング駆動を行うことで、直流出力電圧Ｖoutの大きさを制御する。このようにして駆動回路５は、各スイッチング素子に対して位相制御（スイッチング位相制御）を行い、上記位相差を適切に設定することで、直流出力電圧Ｖoutを安定化させるようになっている。また、駆動回路５は、Ｎ個のインバータ回路２１，２２，…，２ｎに対して、前述したＰＷＭ制御を行うようにしてもよい。

また、本変形例では駆動回路５は、このようなスイッチング駆動を行う際に、以下詳述するように、Ｎ個のインバータ回路２１，２２，…，２ｎから１次側巻線３１１，３２１，…，３ｎ１に対してそれぞれ印加される１次側電圧（電圧Ｖ１１，Ｖ１２，…，Ｖ１ｎ：図８参照）における各位相の範囲を、所定の範囲まで拡張させる。そして駆動回路５は、このような所定の範囲まで各位相の範囲を拡張させた状態で、電圧Ｖ１１，Ｖ１２，…，Ｖ１ｎにおける各位相についての位相制御を行うことにより、整流平滑回路４Ａ内の平滑回路への入力電圧（前述した電圧Ｖｄ）のレベルを設定する（直流出力電圧Ｖoutの安定化を制御する）。

［動作および作用・効果］
（Ａ．基本動作）
本変形例のスイッチング電源装置１Ａにおいても、基本的には、実施の形態のスイッチング電源装置１と同様にして、直流入力電圧Ｖinが電圧変換され、直流出力電圧Ｖoutが生成される。また、このスイッチング電源装置１Ａにおいても、スイッチング電源装置１と同様にして、整流平滑回路４Ａ内の平滑回路への入力電圧（上記した電圧Ｖｄ）が、複数段階のレベルに設定される（マルチレベル出力）。

（Ｂ．位相制御動作）
続いて、図８に加えて図９〜図１１を参照して、このスイッチング電源装置１Ａにおける位相制御動作について、詳細に説明する。

図９〜図１１はそれぞれ、スイッチング電源装置１Ａの動作例（実施例２−１，２−２，３に係る位相制御動作）を、タイミング波形図で表したものである。ちなみに、実施例２−１，２−２（図９，図１０）はそれぞれ、前述したインバータ回路およびトランスの個数がそれぞれ、４個（Ｎ＝４）の場合の例となっている。また、実施例３（図１１）は、前述したインバータ回路およびトランスの個数がそれぞれ、５個（Ｎ＝５）の場合の例となっている。

また、図９，図１０において、（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、前述した電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖｄの各電圧波形を示しており、図１１において、（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ、電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ１５，Ｖｄの各電圧波形を示している。なお、これらの図９〜図１１における横軸もそれぞれ、時間ｔを示している。ちなみに、実施例２−１，２−２では、電圧Ｖｄが０Ｖ〜４Ｖの範囲内で設定されるものとし、実施例３では、電圧Ｖｄが０Ｖ〜５Ｖの範囲内で設定されるものとする。

図９〜図１１に示した各実施例（実施例２−１，２−２，３）のように、本変形例の位相制御動作においても、実施の形態の位相制御動作と同様に、以下のようにして、各種の位相制御動作がなされる。

すなわち、例えば、駆動回路５はスイッチング駆動を行う際に、各電圧Ｖ１１〜Ｖ１４（または各電圧Ｖ１１〜Ｖ１５）における位相の範囲を、（０〜±ｍπ）から（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で、これらの各電圧における位相についての位相制御を行うことにより、電圧Ｖｄのレベル設定（直流出力電圧Ｖoutの安定化制御）を行う。換言すると、本変形例においても、前述した位相シフトおよび位相回転を用いた位相制御を行うようにしている。また、本変形例では、このような位相シフトおよび位相回転を用いた位相制御と、前述した飛ばし位相制御とを、併用するようにしてもよい。

具体的には、各実施例（実施例２−１，２−２，３）では、以下のようにして、スイッチング駆動の際に位相制御動作が行われる。

（実施例２−１）
まず、図９に示した実施例２−１では、駆動回路５は、電圧Ｖ１３における位相の範囲を、（０〜±ｍπ）から（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で、電圧Ｖ１３についての位相制御（位相シフトおよび位相回転を用いた位相制御）を行っている（図９中の破線の矢印を参照）。

また、この実施例２−１において駆動回路５は、２つの電圧Ｖ１２，Ｖ１３について、同時にそれらの位相を変化させる、位相制御を行っている（図９中の（２Ｖ→１Ｖ），（１Ｖ）の期間を参照）。

このような位相制御動作により、この実施例２−１では、電圧Ｖｄの設定レベルを、４Ｖから１Ｖまで低下させることが可能となっている。

（実施例２−２）
また、図１０に示した実施例２−２では、駆動回路５は、電圧Ｖ１３，Ｖ１４における位相の範囲をそれぞれ、（０〜±ｍπ）から（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で、各電圧Ｖ１３，Ｖ１４における位相についての位相制御を行っている（図１０中の破線の矢印を参照）。

また、この実施例２−２において駆動回路５は、２つの電圧Ｖ１３，Ｖ１４、または、３つの電圧Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４について、同時にそれらの位相を変化させる、位相制御を行っている（図１０中の（３Ｖ→２Ｖ），（２Ｖ），（２Ｖ→１Ｖ），（１Ｖ）の期間を参照）。

このような位相制御動作により、この実施例２−２においても、上記比較例とは異なり、電圧Ｖｄの設定レベルを、２Ｖから１Ｖまで低下させることが可能となっている。

（実施例３）
また、図１１に示した実施例３では、駆動回路５は、電圧Ｖ１１，Ｖ１５における位相の範囲をそれぞれ、（０〜±ｍπ）から（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で、各電圧Ｖ１１，Ｖ１５における位相についての位相制御を行っている（図１１中の破線の矢印を参照）。

また、この実施例３において駆動回路５は、１次側巻線３５１に対応する電圧Ｖ１５、１次側巻線３１１に対応する電圧Ｖ１１の順序（前述した飛ばし配置の順序）にて、電圧Ｖ１１，Ｖ１５についての位相制御を行っている（図１１中の破線の矢印を参照）。つまり、駆動回路５は、電圧Ｖ１５から電圧Ｖ１４〜Ｖ１２をそれぞれ飛ばして電圧Ｖ１１となる順序にて、位相制御（飛ばし位相制御）を行うようにしている。

更に、この実施例３において駆動回路５は、２つの電圧Ｖ１２，Ｖ１４、または、２つの電圧Ｖ１１，Ｖ１５について、同時にそれらの位相を変化させる、位相制御を行っている（図１１中の（３Ｖ→２Ｖ），（２Ｖ），（２Ｖ→１Ｖ），（１Ｖ）の期間を参照）。

このような位相制御動作により、この実施例３においても、上記比較例とは異なり、電圧Ｖｄの設定レベルを、２Ｖから１Ｖまで低下させることが可能となっている。

なお、図９〜図１１に示した各実施例（実施例２−１，２−２，３）においても、実施の形態の各実施例（実施例１−１，１−２，１−３）と同様に、以下のようにしてもよい。すなわち、駆動回路５はスイッチング駆動を行う際に、各インバータ回路２１〜２ｎに対するＰＷＭ制御を、更に行うようにしてもよい（図９〜図１１中の（１Ｖ）の期間での電圧Ｖｄの箇所の破線の矢印を参照）。このようなＰＷＭ制御を更に行うようにした場合、本変形例においても実施の形態と同様に、電圧Ｖｄ（整流平滑回路４内の平滑回路への入力電圧）が０Ｖまで低下するように、変化させることが可能となる。

（Ｃ．作用・効果）
このようにして本変形例のスイッチング電源装置１Ａにおいても、スイッチング駆動の際に上記した各実施例のような位相制御動作（図９〜図１１参照）がなされることで、実施の形態と同様にして、以下の作用・効果が得られる。

すなわち、スイッチング駆動を行う際に、各電圧Ｖ１１〜Ｖ１ｎにおける位相の範囲を（０〜±ｍπ）から（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で、各電圧Ｖ１１〜Ｖ１ｎにおける位相についての位相制御を行うことによって、電圧Ｖｄのレベル設定（直流出力電圧Ｖoutの安定化制御）を行うようにしたので、位相指令値と出力電圧との間での線形性を維持するのが、容易となる。その結果、本変形例においても上記比較例とは異なり、前述したような複雑な位相制御動作が不要となったり、各整流素子に対する過大な電圧印加のおそれを回避することができる。よって、本変形例においても比較例等と比べ、スイッチング電源装置１Ａにおける電力変換効率を、向上させることが可能となる。

また、本変形例においても、上記した各位相の範囲を拡張させた状態での位相制御（前述した位相シフトおよび位相回転を用いた位相制御）と、前述した飛ばし位相制御とを、併用するようにした場合には、例えば以下のような効果を得ることも可能となる。すなわち、このようにした場合（例えば実施例３の場合）には、各トランス３１〜３ｎにおける巻線（１次側巻線・２次側巻線）の使用効率を、向上させることも可能となる。

＜３．その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、インバータ回路の構成を具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、インバータ回路として他の構成のものを用いるようにしてもよい。具体的には、上記実施の形態等では、インバータ回路が、２個のスイッチング素子を含むハーフブリッジ回路の場合について説明した。しかしながら、これらの場合には限られず、４個のスイッチング素子を含むフルブリッジ回路や、ハーフブリッジ回路とフルブリッジ回路とを組み合わせた回路など、他の構成のインバータ回路を用いるようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、整流平滑回路の構成を、具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、整流平滑回路として他の構成のものを用いるようにしてもよい。具体的には、例えば、整流平滑回路内の各整流素子を、ＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオードにより構成するようにしてもよい。また、その場合には、このＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオードが導通する期間と同期して、ＭＯＳ−ＦＥＴ自身もオン状態となる（同期整流を行う）ようにするのが好ましい。より少ない電圧降下で整流することができるからである。なお、この場合、ＭＯＳ−ＦＥＴにおけるソース側に、寄生ダイオードのアノード側が配置されると共に、ＭＯＳ−ＦＥＴにおけるドレイン側に、寄生ダイオードのカソード側が配置されることになる。

更に、上記実施の形態等では、インバータ回路およびトランスの個数がそれぞれ、３個，４個，５個の場合（整流平滑回路内の整流素子の個数が、８個，１０個，１２個の場合）を例に挙げて説明したが、それらの個数は、この場合の例には限られない。具体的には、本発明は、インバータ回路およびトランスの個数がそれぞれ、Ｎ個（Ｎ：３以上の整数）の場合に適用することが可能である。つまり、上記実施の形態等で説明したＮ＝３，４，５の場合だけでなく、Ｎ＝６以上の任意の数の場合についても同様にして、本発明を適用することが可能である。なお、上記実施の形態等で説明した、インバータ回路やトランス、整流素子の個数としては、物理的な個数には限られず、等価回路に存在する個数を意味している。

加えて、上記実施の形態等では、駆動回路による各スイッチング素子の動作制御（スイッチング駆動）の手法を、具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、スイッチング駆動の手法として、他の手法を用いるようにしてもよい。具体的には、例えば、前述した位相制御（スイッチング位相制御）およびＰＭＷ制御の手法や、前述した前述した電圧Ｖｄの複数レベル（マルチレベル）の設定手法等については、上記実施の形態等の手法には限られず、他の手法を用いるようにしてもよい。また、電圧Ｖｄを複数レベルに設定する際のレベル数（段階数）についても、上記実施の形態等で説明したレベル数（３レベル、４レベルまたは５レベル）の例には限られず、６レベル以上の任意の数で設定するようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、本発明に係るスイッチング電源装置の一例として、ＤＣ−ＤＣコンバータを挙げて説明したが、本発明は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータなどの、他の種類のスイッチング電源装置にも適用することが可能である。

更に、これまでに説明した各構成例等を、任意の組み合わせで適用してもよい。

１，１Ａ…スイッチング電源装置、１０…バッテリ、２（２１，２２，２３），２Ａ（２１，２２，…，２ｎ）…インバータ回路、３１，３２，３３，３ｎ…トランス、３１１，３２１，３３１，３ｎ１…１次側巻線、３１２，３２２，３３２，３ｎ２…２次側巻線、４，４Ａ…整流平滑回路、４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２，４ｎ１，４ｎ２…整流ダイオード、５…駆動回路、９…負荷、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ｖin…直流入力電圧、Ｖout…直流出力電圧、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１ｎ…電圧、Ｃin…入力平滑コンデンサ、Ｃout…出力平滑コンデンサ、Ｓ１〜Ｓ６…スイッチング素子、ＳＧ１〜ＳＧ６，ＳＧ２ｎ…駆動信号、Ｃ５１，Ｃ５２…コンデンサ、Ｌｃｈ…チョークコイル、Ｐ１〜Ｐ１０…接続点、ｔ…時間。

Claims (8)

1. 入力電圧が入力される入力端子対と、
   出力電圧が出力される出力端子対と、
   １次側巻線および２次側巻線をそれぞれ有するＮ個（Ｎ：３以上の整数）のトランスと、
   前記入力端子対と前記Ｎ個のトランスのそれぞれの前記１次側巻線との間に各々が配置され、各々がスイッチング素子を含んで構成されたＮ個のインバータ回路と、
   前記出力端子対と前記Ｎ個のトランスのそれぞれの前記２次側巻線との間に配置され、複数の整流素子を有する整流回路と、チョークコイルおよび前記出力端子対間に配置された容量素子を有する平滑回路と、を含んで構成された整流平滑回路と、
   前記Ｎ個のインバータ回路における前記スイッチング素子の動作をそれぞれ制御するスイッチング駆動を行う駆動部と
   を備え、
   前記駆動部は、前記スイッチング駆動を行う際に、
   前記Ｎ個のインバータ回路から前記Ｎ個のトランスの前記１次側巻線に対してそれぞれ印加される、Ｎ個の１次側電圧における各位相の範囲を、（０〜±２ｍπ）まで拡張させた状態で（ｍ：１以上の整数）、前記Ｎ個の１次側電圧における各位相についての位相制御を行うことにより、
   前記出力端子対間から出力される前記出力電圧の安定化を制御する
   スイッチング電源装置。
2. 前記駆動部は、
   前記Ｎ個のトランスの前記１次側巻線における各配置位置に対応した昇順または降順とはならない、飛ばし配置の順序となるようにして、
   前記Ｎ個の１次側電圧についての前記位相制御を行う
   請求項１に記載のスイッチング電源装置。
3. 前記Ｎが、３、４または５である
   請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置。
4. 入力電圧が入力される入力端子対と、
   出力電圧が出力される出力端子対と、
   １次側巻線および２次側巻線をそれぞれ有する３個のトランスと、
   前記入力端子対と前記３個のトランスのそれぞれの前記１次側巻線との間に各々が配置され、各々がスイッチング素子を含んで構成された３個のインバータ回路と、
   前記出力端子対と前記３個のトランスのそれぞれの前記２次側巻線との間に配置され、複数の整流素子を有する整流回路と、チョークコイルおよび前記出力端子対間に配置された容量素子を有する平滑回路と、を含んで構成された整流平滑回路と、
   前記３個のインバータ回路における前記スイッチング素子の動作をそれぞれ制御するスイッチング駆動を行う駆動部と
   を備え、
   前記駆動部は、前記スイッチング駆動を行う際に、
   前記３個のトランスの前記１次側巻線における各配置位置に対応した昇順または降順とはならない、飛ばし配置の順序となるようにして、
   前記３個のインバータ回路から前記３個のトランスの前記１次側巻線に対してそれぞれ印加される、３個の１次側電圧についての位相制御を行うことにより、
   前記出力端子対間から出力される前記出力電圧の安定化を制御する
   スイッチング電源装置。
5. 前記駆動部は、複数の１次側電圧について、同時に前記位相制御を行う
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
6. 前記駆動部は、
   一部の１次側電圧についての前記位相制御の際の位相変化の方向を、
   他の１次側電圧についての前記位相制御の際の位相変化の方向とは、逆方向に設定する
   請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
7. 前記駆動部は、前記スイッチング駆動を行う際に、
   前記インバータ回路に対するＰＷＭ制御を更に行うことにより、
   前記平滑回路への入力電圧が、０Ｖまで低下するように変化させる
   請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置と、
   前記入力端子対に対して前記入力電圧を供給する電源と
   を備えた電力供給システム。

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