JP2021132477A - 電源装置 - Google Patents

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圭輔 神田
聡 伊藤
Satoshi Ito
聡 伊藤
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Shota Yoshimitsu
翔大 吉満
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Abstract

【課題】スイッチング損失を抑制することができる電源装置を提供する。【解決手段】電源装置１において、１次巻線ＴＲ１は、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン−ソース端子において当該ドレイン−ソース端子の電位が調整される側の端子であるソース端子ｓ３及びドレイン端子ｄ４に接続されている。制御部６０は、電流検出部５０により検出された電流値が予め定められた基準電流値以下の場合、平滑回路４０のコイルＬ及びコンデンサＣの共振により逆流する電流を整流回路３０を介して２次巻線ＴＲ２に流し、２次巻線ＴＲ２に流れた電流により１次巻線ＴＲ１に電流を流すことでソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４におけるドレイン−ソース端子の電位差を設定電位差以下にして当該ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４をオフからオンに切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置に関する。
従来、電源装置として、例えば、特許文献１には、直流電源から供給される電力の電圧を変圧して負荷部に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータが記載されている。このＤＣ／ＤＣコンバータは、ソフトスイッチングにより制御され直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、インバータ回路により変換された交流電力を変圧するトランスと、トランスにより変圧された交流電力を直流電力に整流する整流回路と、整流回路により整流された直流電力を平滑する平滑リアクトルと、インバータ回路及びトランスの間に設けられる共振リアクトルとを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータは、ソフトスイッチングにおいて上記共振リアクトルに蓄積されるエネルギーによりゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ；Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）を行っている。
特開２０１６−１３５００３号公報
ところで、上述の特許文献１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータは、例えば、直流電源から負荷部に供給される電力が少ない場合、共振リアクトルに十分なエネルギーが蓄積されず、このためゼロ電圧スイッチングを行うことができず、スイッチング損失を招くおそれがある。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スイッチング損失を抑制することができる電源装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、直流電力を供給する直流電源と、前記直流電源により供給された前記直流電力を交流電力に変換する複数の半導体スイッチング素子を有するスイッチング回路と、前記スイッチング回路により変換された前記交流電力を変圧する１次巻線及び２次巻線を有し前記１次巻線が前記スイッチング回路に接続される変圧器と、前記２次巻線に接続され前記変圧器により変圧された交流電力を直流電力に整流する整流回路と、前記整流回路により整流された前記直流電力を平滑するコイル及びコンデンサを有する平滑回路と、前記平滑回路により平滑された直流電力の電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出結果に基づいて前記スイッチング回路及び前記整流回路を制御し前記半導体スイッチング素子の入出力端子の電位差を予め定められた設定電位差以下に調整して当該半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替えるソフトスイッチング制御を行う制御部と、を備え、前記１次巻線は、前記ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子の前記入出力端子において当該入出力端子の電位が調整される側の端子に接続され、前記制御部は、前記電流検出部により検出された電流値が予め定められた基準電流値以下の場合、前記コイル及び前記コンデンサの共振により逆流する電流を前記整流回路を介して前記２次巻線に流し、前記２次巻線に流れた電流により前記１次巻線に電流を流すことで前記ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子における入出力端子の電位差を前記設定電位差以下にして当該ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替えることを特徴とする。
上記電源装置において、前記１次巻線に接続されるインダクタをさらに備え、前記制御部は、前記電流検出部により検出された電流値が前記基準電流値を超える場合、前記インダクタの作用により前記ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子における入出力端子の電位差を前記設定電位差以下に調整して当該ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替えることが好ましい。
上記電源装置において、前記スイッチング回路は、前記複数の半導体スイッチング素子として、第１半導体スイッチング素子、第２半導体スイッチング素子、第３半導体スイッチング素子、及び、第４半導体スイッチング素子を有し、前記第１半導体スイッチング素子の第１ソース端子と前記第２半導体スイッチング素子の第２ドレイン端子とが接続され、前記第３半導体スイッチング素子の第３ソース端子と前記第４半導体スイッチング素子の第４ドレイン端子とが接続され、前記第１半導体スイッチング素子の第１ドレイン端子と前記第３半導体スイッチング素子の第３ドレイン端子とが接続され、前記第２半導体スイッチング素子の第２ソース端子と前記第４半導体スイッチング素子の第４ソース端子とが接続され、前記第１ドレイン端子及び前記第３ドレイン端子を接続する接続線と前記直流電源の正極とが接続され、前記第２ソース端子及び前記第４ソース端子を接続する接続線と前記直流電源の負極とが接続され、前記第１ソース端子及び前記第２ドレイン端子を接続する接続線と前記１次巻線の一端とが接続され、前記第３ソース端子及び前記第４ドレイン端子を接続する接続線と前記１次巻線の他端とが接続され、前記制御部は、前記第１半導体スイッチング素子及び前記第３半導体スイッチング素子をオンし且つ前記第２半導体スイッチング素子及び前記第４半導体スイッチング素子をオフした状態から前記第３半導体スイッチング素子をオフし且つ前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第４半導体スイッチング素子をオンする際に、前記電流検出部により検出された電流値が前記基準電流値以下の場合、前記第３半導体スイッチング素子をオフし、前記コイル及び前記コンデンサの共振により逆流する電流を前記整流回路を介して前記２次巻線に流し、前記２次巻線に流れた電流により前記１次巻線に電流を流すことで前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第４半導体スイッチング素子の前記第４ドレイン端子の電圧を下げ、前記第４ドレイン端子及び前記第４ソース端子の電位差を前記設定電位差以下に調整して前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第４半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替えることが好ましい。
上記電源装置において、前記スイッチング回路は、前記複数の半導体スイッチング素子として、第１半導体スイッチング素子、第２半導体スイッチング素子、第３半導体スイッチング素子、及び、第４半導体スイッチング素子を有し、前記第１半導体スイッチング素子の第１ソース端子と前記第２半導体スイッチング素子の第２ドレイン端子とが接続され、前記第３半導体スイッチング素子の第３ソース端子と前記第４半導体スイッチング素子の第４ドレイン端子とが接続され、前記第１半導体スイッチング素子の第１ドレイン端子と前記第３半導体スイッチング素子の第３ドレイン端子とが接続され、前記第２半導体スイッチング素子の第２ソース端子と前記第４半導体スイッチング素子の第４ソース端子とが接続され、前記第１ドレイン端子及び前記第３ドレイン端子を接続する接続線と前記直流電源の正極とが接続され、前記第２ソース端子及び前記第４ソース端子を接続する接続線と前記直流電源の負極とが接続され、前記第１ソース端子及び前記第２ドレイン端子を接続する接続線と前記１次巻線の一端とが接続され、前記第３ソース端子及び前記第４ドレイン端子を接続する接続線と前記１次巻線の他端とが接続され、前記制御部は、前記第２半導体スイッチング素子及び前記第４半導体スイッチング素子をオンし且つ前記第１半導体スイッチング素子及び前記第３半導体スイッチング素子をオフした状態から前記第４半導体スイッチング素子をオフし且つ前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第３半導体スイッチング素子をオンする際に、前記電流検出部により検出された電流値が前記基準電流値以下の場合、前記第４半導体スイッチング素子をオフし、前記コイル及び前記コンデンサの共振により逆流する電流を前記整流回路を介して前記２次巻線に流し、前記２次巻線に流れた電流により前記１次巻線に電流を流すことで前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第３半導体スイッチング素子の前記第３ソース端子の電圧を上げ、前記第３ドレイン端子及び前記第３ソース端子の電位差を前記設定電位差以下に調整して前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第３半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替えることが好ましい。
本発明に係る電源装置は、負荷部に流れる電流が相対的に小さい場合でも、半導体スイッチング素子の入出力端子の電位差を０Ｖに調整して半導体スイッチング素子を切り替えることができる。これにより、電源装置は、ゼロ電圧スイッチングを適正に行うことができ、この結果、スイッチング損失を抑制することができる。
図１は、第１実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路図である。 図２は、第１実施形態に係る電源装置の第１動作例を示す回路図である。 図３は、第１実施形態に係る電源装置の第２動作例を示す回路図である。 図４は、第１実施形態に係る電源装置の第３動作例を示す回路図である。 図５は、第１実施形態に係る電源装置の第４動作例を示す回路図である。 図６は、第１実施形態に係る電源装置の第１〜第４動作例を示すタイミングチャートである。 図７は、第１実施形態に係る電源装置の第５動作例を示す回路図である。 図８は、第１実施形態に係る電源装置の第６動作例を示す回路図である。 図９は、第１実施形態に係る電源装置の第７動作例を示す回路図である。 図１０は、第１実施形態に係る電源装置の第８動作例を示す回路図である。 図１１は、第１実施形態に係る電源装置の第５〜第８動作例を示すタイミングチャートである。 図１２は、第２実施形態に係る電源装置の第１動作例を示す回路図である。 図１３は、第２実施形態に係る電源装置の第２動作例を示す回路図である。 図１４は、第２実施形態に係る電源装置の第３動作例を示す回路図である。 図１５は、第２実施形態に係る電源装置の第４動作例を示す回路図である。 図１６は、第２実施形態に係る電源装置の第１〜第４動作例を示すタイミングチャートである。 図１７は、第２実施形態に係る電源装置の第５動作例を示す回路図である。 図１８は、第２実施形態に係る電源装置の第６動作例を示す回路図である。 図１９は、第２実施形態に係る電源装置の第７動作例を示す回路図である。 図２０は、第２実施形態に係る電源装置の第８動作例を示す回路図である。 図２１は、第２実施形態に係る電源装置の第５〜第８動作例を示すタイミングチャートである。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
図面を参照しながら第１実施形態に係る電源装置１について説明する。図１は、第１実施形態に係る電源装置１の構成例を示す回路図である。電源装置１は、直流電源１０から供給される電力の電圧を変圧して負荷部（図示省略）に出力電圧Ｖｏの電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータである。電源装置１は、例えば、フェーズシフト・フルブリッジ方式の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータである。電源装置１は、図１に示すように、直流電源１０と、スイッチング回路２０と、変圧器ＴＲと、整流回路３０と、平滑回路４０と、電流検出部５０と、制御部６０とを備える。
直流電源１０は、直流電力を供給するものである。直流電源１０は、複数の電池セルを含んで構成される。複数の電池セルは、互いに直列に接続されている。直流電源１０は、スイッチング回路２０に接続され、当該スイッチング回路２０に直流電力を供給する。
スイッチング回路２０は、直流電力を交流電力に変換するものである。スイッチング回路２０は、４つのスイッチング素子を含んで構成されている。スイッチング回路２０は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ-ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）Ｑ１と、ＦＥＴＱ２と、ＦＥＴＱ３と、ＦＥＴＱ４とを含んで構成され、フルブリッジ回路を構成している。ＦＥＴＱ１〜Ｑ４は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ-Ｏｘｉｄｅ-Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴである。
スイッチング回路２０は、ＦＥＴＱ１のソース端子ｓ１とＦＥＴＱ２のドレイン端子ｄ２とが接続され、ＦＥＴＱ３のソース端子ｓ３とＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４とが接続されている。また、スイッチング回路２０は、ＦＥＴＱ１のドレイン端子ｄ１とＦＥＴＱ３のドレイン端子ｄ３とが接続され、ＦＥＴＱ２のソース端子ｓ２とＦＥＴＱ４のソース端子ｓ４とが接続されている。また、スイッチング回路２０は、ＦＥＴＱ１のドレイン端子ｄ１及びＦＥＴＱ３のドレイン端子ｄ３を接続する接続線と直流電源１０の正極とが接続され、ＦＥＴＱ２のソース端子ｓ２及びＦＥＴＱ４のソース端子ｓ４を接続する接続線と直流電源１０の負極とが接続されている。また、スイッチング回路２０は、ＦＥＴＱ１のソース端子ｓ１及びＦＥＴＱ２のドレイン端子ｄ２を接続する接続線と後述する１次巻線ＴＲ１の一端とが接続され、ＦＥＴＱ３のソース端子ｓ３及びＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４を接続する接続線と１次巻線ＴＲ１の他端とが接続されている。ここで、ＦＥＴＱ３、Ｑ４は、後述する電流不連続モード時におけるソフトスイッチング制御の対象のスイッチング素子であり、上述のようにＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン−ソース端子（入出力端子）の電位が調整される側の端子（ＦＥＴＱ３のソース端子ｓ３及びＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４）に１次巻線ＴＲ１の他端が接続されている。ソフトスイッチング制御とは、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン−ソース端子の電位差を予め定められた設定電位差以下に調整して当該ＦＥＴＱ３、Ｑ４をＯＦＦからＯＮに切り替える制御である。ここで、設定電位差は、典型的には、０Ｖである。ソフトスイッチング制御の詳細については、後述する。
上述のように構成されたスイッチング回路２０は、制御部６０から出力された切替信号に基づいてＦＥＴＱ１〜Ｑ４をＯＮ又はＯＦＦすることで、直流電源１０から供給された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を１次巻線ＴＲ１に出力する。なお、スイッチング回路２０と直流電源１０との間には平滑用のコンデンサＣ１が設けられている。
変圧器ＴＲは、交流電力の電圧を変圧するものである。変圧器ＴＲは、１次巻線ＴＲ１と、２次巻線ＴＲ２とを含んで構成される。１次巻線ＴＲ１及び２次巻線ＴＲ２は、互いに絶縁された状態で磁気結合される。１次巻線ＴＲ１は、スイッチング回路２０に接続されている。具体的には、１次巻線ＴＲ１は、一端がＦＥＴＱ１のソース端子ｓ１及びＦＥＴＱ２のドレイン端子ｄ２を接続する接続線に接続され、他端がＦＥＴＱ３のソース端子ｓ３及びＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４を接続する接続線に接続されている。１次巻線ＴＲ１は、変圧に作用しない漏れインダクタＬｍを含んで構成されている。漏れインダクタＬｍは、当該漏れインダクタＬｍに流れる電流に応じて電気エネルギー（電力）を蓄積し、蓄積した電気エネルギーを放出する。
２次巻線ＴＲ２は、整流回路３０に接続されている。２次巻線ＴＲ２は、例えば、一端が後述する整流回路３０のＦＥＴＱ７のソース端子ｓ７及びＦＥＴＱ８のドレイン端子ｄ８を接続する接続線に接続され、他端がＦＥＴＱ５のソース端子ｓ５及びＦＥＴＱ６のドレイン端子ｄ６を接続する接続線に接続されている。
変圧器ＴＲは、その極性が同極性であり、変圧の度合が１次巻線ＴＲ１と２次巻線ＴＲ２との巻数比（変圧比）に応じて定められる。変圧器ＴＲは、スイッチング回路２０により変換された交流電力を変圧して整流回路３０に出力する。
整流回路３０は、交流電力を直流電力に整流するものである。整流回路３０は、４つのスイッチング素子を含んで構成され、フルブリッジ回路を構成している。整流回路３０は、例えば、ＦＥＴＱ５と、ＦＥＴＱ６と、ＦＥＴＱ７と、ＦＥＴＱ８とを含んで構成され、これらのスイッチング素子により全波整流を行う。ＦＥＴＱ５〜Ｑ８は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。
整流回路３０は、ＦＥＴＱ５のソース端子ｓ５とＦＥＴＱ６のドレイン端子ｄ６とが接続され、ＦＥＴＱ７のソース端子ｓ７とＦＥＴＱ８のドレイン端子ｄ８とが接続されている。また、整流回路３０は、ＦＥＴＱ５のドレイン端子ｄ５とＦＥＴＱ７のドレイン端子ｄ７とが接続され、ＦＥＴＱ６のソース端子ｓ６とＦＥＴＱ８のソース端子ｓ８とが接続されている。また、整流回路３０は、ＦＥＴＱ５のドレイン端子ｄ５及びＦＥＴＱ７のドレイン端子ｄ７を接続する接続線が平滑回路４０のコイルＬに接続され、ＦＥＴＱ６のソース端子ｓ６及びＦＥＴＱ８のソース端子ｓ８を接続する接続線がグランドに接続されている。また、整流回路３０は、ＦＥＴＱ５のソース端子ｓ５及びＦＥＴＱ６のドレイン端子ｄ６を接続する接続線と２次巻線ＴＲ２の一端とが接続され、ＦＥＴＱ７のソース端子ｓ７及びＦＥＴＱ８のドレイン端子ｄ８を接続する接続線と２次巻線ＴＲ２の他端とが接続されている。
上述のように構成された整流回路３０は、制御部６０から出力された切替信号に基づいてＦＥＴＱ５〜Ｑ８をＯＮ又はＯＦＦすることで、変圧器ＴＲにより変圧された交流電力を直流電力に整流し、整流した直流電力を平滑回路４０に出力する。
平滑回路４０は、整流された直流電力を平滑するものである。平滑回路４０は、コイルＬと、コンデンサＣとを含んで構成される。コイルＬは、整流回路３０に直列に接続されている。具体的には、コイルＬは、一端がＦＥＴＱ５のドレイン端子ｄ５及びＦＥＴＱ７のドレイン端子ｄ７を接続する接続線に接続され、他端が負荷部に接続されている。コンデンサＣは、コイルＬの後段（負荷部側）に設けられ、整流回路３０に並列に接続されている。平滑回路４０のコイルＬ及びコンデンサＣは、整流回路３０により整流された直流電力を平滑し、平滑した直流電力を負荷部に出力する。
電流検出部５０は、電流を検出するものである。電流検出部５０は、平滑回路４０と負荷部との間に設けられ、平滑回路４０から負荷部に出力される電流を検出する。電流検出部５０は、制御部６０に接続され、検出した電流値を制御部６０に出力する。
制御部６０は、切替信号を出力してスイッチング回路２０及び整流回路３０を制御するものである。制御部６０は、電流検出部５０、スイッチング回路２０、及び、整流回路３０に電気的に接続されている。制御部６０は、電流検出部５０の検出結果に基づいてスイッチング回路２０及び整流回路３０を制御する。
制御部６０は、例えば、電流検出部５０により検出された電流値が予め定められた基準電流値を超える場合、つまり負荷部に供給される電力が相対的に大きく、電流が連続して負荷部に流れる電流連続モードの場合、漏れインダクタＬｍの作用によりソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４をＯＦＦからＯＮに切り替える。具体的には、制御部６０は、当該電流連続モードの場合、漏れインダクタＬｍに蓄積された電気エネルギーによりソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４におけるドレイン−ソース端子の電位差を予め定められた設定電位差以下に調整して当該ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４をＯＦＦからＯＮに切り替える。ここで、上記設定電位差は、典型的には０Ｖである。
一方で、制御部６０は、電流検出部５０により検出された電流値が予め定められた基準電流値以下の場合、つまり負荷部に供給される電力が相対的に小さく、電流が不連続で負荷部に流れる電流不連続モードの場合、漏れインダクタＬｍに蓄積された電気エネルギーが不足するので当該漏れインダクタＬｍによってＦＥＴＱ３、Ｑ４のソフトスイッチング制御を行うことが困難である。このため、制御部６０は、２次側の平滑回路４０に蓄積された電力を用いてＦＥＴＱ３、Ｑ４のソフトスイッチング制御を行う。具体的には、制御部６０は、電流不連続モードの場合、平滑回路４０のコイルＬ及びコンデンサＣの共振により逆流する電流を整流回路３０を介して２次巻線ＴＲ２に流し、２次巻線ＴＲ２に流れた電流により１次巻線ＴＲ１に電流を流すことでソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４におけるドレイン−ソース端子の電位差を設定電位差以下にして当該ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４をＯＦＦからＯＮに切り替える。
次に、電源装置１の動作について詳細に説明する。図２は、電源装置１の第１動作例を示す回路図である。図３は、電源装置１の第２動作例を示す回路図である。図４は、電源装置１の第３動作例を示す回路図である。図５は、電源装置１の第４動作例を示す回路図である。図６は、電源装置１の第１〜第４動作例を示すタイミングチャートである。図２〜図６に示す例では、負荷部に供給される電力が相対的に小さく、電流が不連続で負荷部に流れる電流不連続モードの場合について説明する。
電源装置１において、制御部６０は、電流不連続モードの場合、例えば、図２、図６に示すように、ＦＥＴＱ１、Ｑ３、Ｑ５〜Ｑ８をＯＮし且つＦＥＴＱ２、Ｑ４をＯＦＦすることで、１次巻線ＴＲ１及びスイッチング回路２０を含む１次側回路と、２次巻線ＴＲ２及び整流回路３０を含む２次側回路とにおいて、電流の経路を切り換える動作である転流動作を行う（図６に示す動作期間Ｔ１）。このとき、図６に示すように、動作期間Ｔ１では０Ｖの電圧ＶＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に印加され、負の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、正の電流ＩＬが平滑回路４０のコイルＬに流れる。
制御部６０は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ８のＯＮ／ＯＦＦが上記動作期間Ｔ１と同じ状態で、動作期間Ｔ１に続く動作期間Ｔ２では、０Ｖの電圧ＶＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に印加され、動作期間Ｔ１よりも小さい負の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、逆流した負の電流ＩＬが平滑回路４０のコイルＬに流れる（図３参照）。ここで、動作期間Ｔ２では、負荷部に供給される電力が相対的に小さい電流不連続モードであるために、平滑回路４０のコイルＬ及びコンデンサＣが共振してコイルＬに流れる電流が逆流し、この結果、負の電流ＩＬがコンデンサＣからコイルＬに流れる。
制御部６０は、上記逆流により生じた負の電流ＩＬによって１次側回路に電流を流すことで、電流不連続モードでエネルギーが不足した漏れインダクタＬｍと共にソフトスイッチング制御を行う。制御部６０は、例えば、図４に示すように、ＦＥＴＱ３、Ｑ６、Ｑ７をＯＦＦすることで、コイルＬ及びコンデンサＣの共振により逆流する負の電流ＩＬを整流回路３０を介して２次巻線ＴＲ２に流す。そして、制御部６０は、２次巻線ＴＲ２に流れた負の電流ＩＬ及び漏れインダクタＬｍのエネルギーにより１次巻線ＴＲ１に電流を流す（１次巻線ＴＲ１に電圧ＶＴＲ１を印加する）。これにより、制御部６０は、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４の電圧を下げ、ＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４及びソース端子ｓ４の電位差を設定電位差以下に調整する（動作期間Ｔ３）。つまり、制御部６０は、ＦＥＴＱ４の寄生容量の電荷を放電し且つＦＥＴＱ３の寄生容量の電荷を充電する。そして、制御部６０は、図５に示すように、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ４をＯＦＦからＯＮに切り替え、直流電源１０から負荷部に電力を供給する（動作期間Ｔ４）。動作期間Ｔ４では、正の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、コイルＬに流れる電流ＩＬが負から正に切り替わり始める。これにより、制御部６０は、電流不連続モードの場合、２次側の平滑回路４０に蓄積された電力を用いてＦＥＴＱ４のソフトスイッチング制御を行うことができる。
次に、電流不連続モード際にソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３をＯＦＦからＯＮに切り替える例について説明する。図７は、電源装置１の第５動作例を示す回路図である。図８は、電源装置１の第６動作例を示す回路図である。図９は、電源装置１の第７動作例を示す回路図である。図１０は、電源装置１の第８動作例を示す回路図である。図１１は、電源装置１の第５〜第８動作例を示すタイミングチャートである。
電源装置１において、制御部６０は、電流不連続モードの場合、例えば、図７、図１１に示すように、ＦＥＴＱ２、Ｑ４、Ｑ５〜Ｑ８をＯＮし且つＦＥＴＱ１、Ｑ３をＯＦＦすることで、１次巻線ＴＲ１及びスイッチング回路２０を含む１次側回路と、２次巻線ＴＲ２及び整流回路３０を含む２次側回路とにおいて、電流の経路を切り換える動作である転流動作を行う（図７に示す動作期間Ｔ１）。このとき、図１１に示すように、動作期間Ｔ１では０Ｖの電圧ＶＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に印加され、正の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、正の電流ＩＬが平滑回路４０のコイルＬに流れる。
制御部６０は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ８のＯＮ／ＯＦＦが図１１の上記動作期間Ｔ１と同じ状態で、動作期間Ｔ１に続く動作期間Ｔ２では、０Ｖの電圧ＶＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に印加され、動作期間Ｔ１よりも小さい正の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、逆流した負の電流ＩＬが平滑回路４０のコイルＬに流れる。ここで、動作期間Ｔ２では、負荷部に供給される電力が相対的に小さい電流不連続モードであるために、平滑回路４０のコイルＬ及びコンデンサＣが共振してコイルＬに流れる電流が逆流し、この結果、負の電流ＩＬがコンデンサＣからコイルＬに流れる。
制御部６０は、上記逆流により生じた負の電流ＩＬによって１次側回路に電流を流すことで、電流不連続モードでエネルギーが不足した漏れインダクタＬｍと共にソフトスイッチング制御を行う。制御部６０は、例えば、図９に示すように、ＦＥＴＱ４、Ｑ５、Ｑ８をＯＦＦすることで、コイルＬ及びコンデンサＣの共振により逆流する負の電流ＩＬを整流回路３０を介して２次巻線ＴＲ２に流す。そして、制御部６０は、２次巻線ＴＲ２に流れた負の電流ＩＬ及び漏れインダクタＬｍのエネルギーにより１次巻線ＴＲ１に電流を流す（１次巻線ＴＲ１に電圧ＶＴＲ１を印加する）。これにより、制御部６０は、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３のソース端子ｓ３の電圧を上げ、ＦＥＴＱ３のドレイン端子ｄ３及びソース端子ｓ３の電位差を設定電位差以下に調整する（動作期間Ｔ３）。つまり、制御部６０は、ＦＥＴＱ３の寄生容量の電荷を充電し且つＦＥＴＱ４の寄生容量の電荷を放電する。そして、制御部６０は、図１０に示すように、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３をＯＦＦからＯＮに切り替え、直流電源１０から負荷部に電力を供給する（動作期間Ｔ４）。動作期間Ｔ４では、負の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、コイルＬに流れる電流ＩＬが負から正に切り替わり始める。
以上のように、第１実施形態に係る電源装置１は、直流電源１０と、スイッチング回路２０と、整流回路３０と、平滑回路４０と、電流検出部５０と、制御部６０とを備える。直流電源１０は、直流電力を供給する。スイッチング回路２０は、直流電源１０により供給された直流電力を交流電力に変換する複数のＦＥＴＱ１〜Ｑ４を有する。変圧器ＴＲは、スイッチング回路２０により変換された交流電力を変圧する１次巻線ＴＲ１及び２次巻線ＴＲ２を有し、１次巻線ＴＲ１がスイッチング回路２０に接続される。整流回路３０は、２次巻線ＴＲ２に接続され、変圧器ＴＲにより変圧された交流電力を直流電力に整流する。平滑回路４０は、整流回路３０により整流された直流電力を平滑するコイルＬ及びコンデンサＣを有する。電流検出部５０は、平滑回路４０により平滑された直流電力の電流を検出する。制御部６０は、電流検出部５０の検出結果に基づいてスイッチング回路２０及び整流回路３０を制御し、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４のドレイン−ソース端子の電位差を予め定められた設定電位差以下に調整して当該ＦＥＴＱ１〜Ｑ４をＯＦＦからＯＮに切り替えるソフトスイッチング制御を行う。上記１次巻線ＴＲ１は、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン−ソース端子において当該ドレイン−ソース端子の電位が調整される側の端子であるソース端子ｓ３及びドレイン端子ｄ４に接続されている。制御部６０は、電流検出部５０により検出された電流値が予め定められた基準電流値以下の場合、コイルＬ及びコンデンサＣの共振により逆流する電流を整流回路３０を介して２次巻線ＴＲ２に流し、２次巻線ＴＲ２に流れた電流により１次巻線ＴＲ１に電流を流すことでソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４におけるドレイン−ソース端子の電位差を設定電位差以下にして当該ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４をＯＦＦからＯＮに切り替える。
この構成により、電源装置１は、負荷部に流れる電流が相対的に小さい電流不連続モードの場合でも、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン−ソース端子の電位差が０Ｖの状態でＦＥＴＱ３、Ｑ４を切り替えることができる。これにより、電源装置１は、電流不連続モードの場合にゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ；Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）を適正に行うことができ、この結果、スイッチング損失を抑制することができる。また、電源装置１は、新たな部品を追加することなく電流不連続モードにおけるソフトスイッチング制御を行うことができるので、部品による発熱の増加を抑制することができ、高周波化を容易に実現できる。そして、電源装置１は、高周波化により変圧器ＴＲ等の磁気部品を小型化することができ、この結果、装置を小型化することができる。電源装置１は、制御方式の変更により電流不連続モードにおけるソフトスイッチング制御を行うことができるので、製造コストの増加を抑制することができる。
上記電源装置１は、１次巻線ＴＲ１に接続される漏れインダクタＬｍをさらに備える。制御部６０は、電流検出部５０により検出された電流値が基準電流値を超える場合、漏れインダクタＬｍの作用によりソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４におけるドレイン−ソース端子の電位差を設定電位差以下に調整して当該ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３、Ｑ４をＯＦＦからＯＮに切り替える。この構成により、電源装置１は、負荷部に流れる電流が相対的に大きい電流連続モードの場合に、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン−ソース端子の電位差が０Ｖの状態でＦＥＴＱ３、Ｑ４を切り替えることができる。これにより、電源装置１は、電流連続モードの場合にゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）を適正に行うことができ、この結果、スイッチング損失を抑制することができる。
上記電源装置１において、スイッチング回路２０は、ＦＥＴＱ１、ＦＥＴＱ２、ＦＥＴＱ３、及び、ＦＥＴＱ４を有する。スイッチング回路２０は、ＦＥＴＱ１のソース端子ｓ１とＦＥＴＱ２のドレイン端子ｄ２とが接続され、ＦＥＴＱ３のソース端子ｓ３とＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４とが接続される。また、スイッチング回路２０は、ＦＥＴＱ１のドレイン端子ｄ１とＦＥＴＱ３のドレイン端子ｄ３とが接続され、ＦＥＴＱ２のソース端子ｓ２とＦＥＴＱ４のソース端子ｓ４とが接続される。また、スイッチング回路２０は、ドレイン端子ｄ１及びドレイン端子ｄ３を接続する接続線と直流電源１０の正極とが接続され、ソース端子ｓ２及びソース端子ｓ４を接続する接続線と直流電源１０の負極とが接続される。また、スイッチング回路２０は、ソース端子ｓ１及びドレイン端子ｄ２を接続する接続線と１次巻線ＴＲ１の一端とが接続され、ソース端子ｓ３及びドレイン端子ｄ４を接続する接続線と１次巻線ＴＲ１の他端とが接続される。制御部６０は、ＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ３をＯＮし且つＦＥＴＱ２及びＦＥＴＱ４をＯＦＦした状態からＦＥＴＱ３をＯＦＦし且つソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ４をＯＮする際に、電流検出部５０により検出された電流値が基準電流値以下の場合、ＦＥＴＱ３をＯＦＦした後、コイルＬ及びコンデンサＣの共振により逆流する電流を整流回路３０を介して２次巻線ＴＲ２に流す。そして、制御部６０は、２次巻線ＴＲ２に流れた電流により１次巻線ＴＲ１に電流を流すことでソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４の電圧を下げ、ＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４及びソース端子ｓ４の電位差を設定電位差以下に調整してソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ４をＯＦＦからＯＮに切り替える。この構成により、電源装置１は、負荷部に流れる電流が相対的に小さい電流不連続モードの場合でも、ＦＥＴＱ４のドレイン−ソース端子の電位差が０Ｖの状態でＦＥＴＱ４を切り替えることができる。これにより、電源装置１は、電流不連続モードの場合にＦＥＴＱ４のゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）を適正に行うことができ、この結果、スイッチング損失を抑制することができる。
上記電源装置１において、制御部６０は、ＦＥＴＱ２及びＦＥＴＱ４をＯＮし且つＦＥＴＱ１及びＦＥＴＱ３をＯＦＦした状態からＦＥＴＱ４をＯＦＦし且つソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３をＯＮする際に、電流検出部５０により検出された電流値が基準電流値以下の場合、ＦＥＴＱ４をＯＦＦした後、コイルＬ及びコンデンサＣの共振により逆流する電流を整流回路３０を介して２次巻線ＴＲ２に流す。そして、制御部６０は、２次巻線ＴＲ２に流れた電流により１次巻線ＴＲ１に電流を流すことでソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３のソース端子ｓ３の電圧を上げ、ＦＥＴＱ３のドレイン端子ｄ３及びソース端子ｓ３の電位差を設定電位差以下に調整してソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３をＯＦＦからＯＮに切り替える。この構成により、電源装置１は、負荷部に流れる電流が相対的に小さい電流不連続モードの場合でも、ＦＥＴＱ３のドレイン−ソース端子の電位差が０Ｖの状態でＦＥＴＱ３を切り替えることができる。これにより、電源装置１は、電流不連続モードの場合にＦＥＴＱ３のゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）を適正に行うことができ、この結果、スイッチング損失を抑制することができる。
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る電源装置１Ａについて説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。第２実施形態に係る電源装置１Ａは、変圧器ＴＲのセンタタップＣＴを利用した整流回路３０Ａを備える点で第１実施形態に係る電源装置１とは異なる。
変圧器ＴＲは、図１２に示すように、２次巻線ＴＲ２の中央にセンタタップＣＴが設けられている。センタタップＣＴは、平滑回路４０のコイルＬに接続されている。
整流回路３０Ａは、ＦＥＴＱ９と、ＦＥＴＱ１０とを含んで構成され、これらのスイッチング素子により全波整流を行う。ＦＥＴＱ９、Ｑ１０は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。
整流回路３０Ａは、ＦＥＴＱ９のドレイン端子ｄ９が２次巻線ＴＲ２の一端に接続され、ＦＥＴＱ９のソース端子ｓ９がグランドに接続されている。また、整流回路３０Ａは、ＦＥＴＱ１０のドレイン端子ｄ１０が２次巻線ＴＲ２の他端に接続され、ＦＥＴＱ１０のソース端子ｓ１０がグランドに接続されている。整流回路３０Ａは、制御部６０から出力された切替信号に基づいてＦＥＴＱ９、Ｑ１０をＯＮ又はＯＦＦすることで、変圧器ＴＲにより変圧された交流電力を直流電力に整流し、整流した直流電力を平滑回路４０に出力する。
次に、電源装置１Ａの動作について詳細に説明する。図１２は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第１動作例を示す回路図である。図１３は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第２動作例を示す回路図である。図１４は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第３動作例を示す回路図である。図１５は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第４動作例を示す回路図である。図１６は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第１〜第４動作例を示すタイミングチャートである。図１２〜図１６に示す例では、負荷部に供給される電力が相対的に小さく、電流が不連続で負荷部に流れる電流不連続モードの場合について説明する。
電源装置１Ａにおいて、制御部６０は、電流不連続モードの場合、例えば、図１２、図１６に示すように、ＦＥＴＱ１、Ｑ３、Ｑ９、Ｑ１０をＯＮし且つＦＥＴＱ２、Ｑ４をＯＦＦすることで、１次巻線ＴＲ１及びスイッチング回路２０を含む１次側回路と、２次巻線ＴＲ２及び整流回路３０Ａを含む２次側回路とにおいて、電流の経路を切り換える動作である転流動作を行う（図１６に示す動作期間Ｔ１）。このとき、図１６に示すように、動作期間Ｔ１では０Ｖの電圧ＶＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に印加され、負の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、正の電流ＩＬが平滑回路４０のコイルＬに流れる。
制御部６０は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４、Ｑ９、Ｑ１０のＯＮ／ＯＦＦが上記動作期間Ｔ１と同じ状態で、動作期間Ｔ１に続く動作期間Ｔ２では、０Ｖの電圧ＶＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に印加され、動作期間Ｔ１よりも小さい負の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、逆流した負の電流ＩＬが平滑回路４０のコイルＬに流れる（図１３参照）。ここで、動作期間Ｔ２では、負荷部に供給される電力が相対的に小さい電流不連続モードであるために、平滑回路４０のコイルＬ及びコンデンサＣが共振してコイルＬに流れる電流が逆流し、この結果、負の電流ＩＬがコンデンサＣからコイルＬに流れる。
制御部６０は、上記逆流により生じた負の電流ＩＬによって１次側回路に電流を流すことで、電流不連続モードでエネルギーが不足した漏れインダクタＬｍと共にソフトスイッチング制御を行う。制御部６０は、例えば、図１４に示すように、ＦＥＴＱ３、Ｑ９をＯＦＦすることで、コイルＬ及びコンデンサＣの共振により逆流する負の電流ＩＬを整流回路３０Ａを介して２次巻線ＴＲ２の一端とセンタタップＣＴとの間に流す。そして、制御部６０は、２次巻線ＴＲ２に流れた負の電流ＩＬ及び漏れインダクタＬｍのエネルギーにより１次巻線ＴＲ１に電流を流す（１次巻線ＴＲ１に電圧ＶＴＲ１を印加する）。これにより、制御部６０は、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４の電圧を下げ、ＦＥＴＱ４のドレイン端子ｄ４及びソース端子ｓ４の電位差を設定電位差以下に調整する（動作期間Ｔ３）。そして、制御部６０は、図１５に示すように、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ４をＯＦＦからＯＮに切り替え、直流電源１０から負荷部に電力を供給する（動作期間Ｔ４）。動作期間Ｔ４では、正の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、コイルＬに流れる電流ＩＬが負から正に切り替わり始める。これにより、制御部６０は、電流不連続モードの場合、２次側の平滑回路４０に蓄積された電力を用いてＦＥＴＱ４のソフトスイッチング制御を行うことができる。
次に、電流不連続モード際にソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３をＯＦＦからＯＮに切り替える例について説明する。図１７は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第５動作例を示す回路図である。図１８は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第６動作例を示す回路図である。図１９は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第７動作例を示す回路図である。図２０は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第８動作例を示す回路図である。図２１は、第２実施形態に係る電源装置１Ａの第５〜第８動作例を示すタイミングチャートである。
電源装置１Ａにおいて、制御部６０は、電流不連続モードの場合、例えば、図１７、図２１に示すように、ＦＥＴＱ２、Ｑ４、Ｑ９、Ｑ１０をＯＮし且つＦＥＴＱ１、Ｑ３をＯＦＦすることで、１次巻線ＴＲ１及びスイッチング回路２０を含む１次側回路と、２次巻線ＴＲ２及び整流回路３０Ａを含む２次側回路とにおいて、電流の経路を切り換える動作である転流動作を行う（図１７に示す動作期間Ｔ１）。このとき、図２１に示すように、動作期間Ｔ１では０Ｖの電圧ＶＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に印加され、正の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、正の電流ＩＬが平滑回路４０のコイルＬに流れる。
制御部６０は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ４、Ｑ９、Ｑ１０のＯＮ／ＯＦＦが図２１の上記動作期間Ｔ１と同じ状態で、動作期間Ｔ１に続く動作期間Ｔ２では、０Ｖの電圧ＶＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に印加され、動作期間Ｔ１よりも小さい正の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、逆流した負の電流ＩＬが平滑回路４０のコイルＬに流れる。ここで、動作期間Ｔ２では、負荷部に供給される電力が相対的に小さい電流不連続モードであるために、平滑回路４０のコイルＬ及びコンデンサＣが共振してコイルＬに流れる電流が逆流し、この結果、負の電流ＩＬがコンデンサＣからコイルＬに流れる。
制御部６０は、上記逆流により生じた負の電流ＩＬによって１次側回路に電流を流すことで、電流不連続モードでエネルギーが不足した漏れインダクタＬｍと共にソフトスイッチング制御を行う。制御部６０は、例えば、図１９に示すように、ＦＥＴＱ４、Ｑ１０をＯＦＦすることで、コイルＬ及びコンデンサＣの共振により逆流する負の電流ＩＬを整流回路３０Ａを介して２次巻線ＴＲ２の他端とセンタタップＣＴとの間に流す。そして、制御部６０は、２次巻線ＴＲ２に流れた負の電流ＩＬ及び漏れインダクタＬｍのエネルギーにより１次巻線ＴＲ１に電流を流す（１次巻線ＴＲ１に電圧ＶＴＲ１を印加する）。これにより、制御部６０は、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３のソース端子ｓ３の電圧を上げ、ＦＥＴＱ３のドレイン端子ｄ３及びソース端子ｓ３の電位差を設定電位差以下に調整する（動作期間Ｔ３）。そして、制御部６０は、図２０に示すように、ソフトスイッチング制御の対象のＦＥＴＱ３をＯＦＦからＯＮに切り替え、直流電源１０から負荷部に電力を供給する（動作期間Ｔ４）。動作期間Ｔ４では、負の電流ＩＴＲ１が１次巻線ＴＲ１に流れ、コイルＬに流れる電流ＩＬが負から正に切り替わり始める。
以上のように、第２実施形態に係る電源装置１Ａは、変圧器ＴＲのセンタタップＣＴを利用した整流回路３０Ａを備える場合であっても、負荷部に流れる電流が相対的に小さい電流不連続モードの場合に、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン−ソース端子の電位差が０Ｖの状態でＦＥＴＱ３、Ｑ４を切り替えることができる。これにより、電源装置１Ａは、電流不連続モードの場合にゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ；Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）を適正に行うことができ、この結果、スイッチング損失を抑制することができる。
なお、上記説明では、ＦＥＴＱ１〜Ｑ８は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例について説明したが、これに限定されず、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のその他のスイッチング素子であってもよい。
スイッチング回路２０は、４つのスイッチング素子を備えるフルブリッジ回路を構成する例について説明したが、これに限定されず、その他の構成であってもよい。
整流回路３０は、４つのスイッチング素子を備えるフルブリッジ回路を構成する例について説明し、整流回路３０Ａは、変圧器ＴＲのセンタタップＣＴを利用する構成について説明したが、これらに限定されず、その他の整流回路の構成であってもよい。
１０ 直流電源
２０ スイッチング回路
Ｑ１ ＦＥＴ（第１半導体スイッチング素子）
Ｑ２ ＦＥＴ（第２半導体スイッチング素子）
Ｑ３ ＦＥＴ（第３半導体スイッチング素子）
Ｑ４ ＦＥＴ（第４半導体スイッチング素子）
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４ ドレイン端子（第１ドレイン端子〜第４ドレイン端子）
ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４ ソース端子（第１ソース端子〜第４ソース端子）
ＴＲ 変圧器
ＴＲ１ １次巻線
ＴＲ２ ２次巻線
Ｌｍ 漏れインダクタ（インダクタ）
３０、３０Ａ 整流回路
４０ 平滑回路
Ｌ コイル
Ｃ コンデンサ
５０ 電流検出部
６０ 制御部

Claims (4)

  1. 直流電力を供給する直流電源と、
    前記直流電源により供給された前記直流電力を交流電力に変換する複数の半導体スイッチング素子を有するスイッチング回路と、
    前記スイッチング回路により変換された前記交流電力を変圧する１次巻線及び２次巻線を有し前記１次巻線が前記スイッチング回路に接続される変圧器と、
    前記２次巻線に接続され前記変圧器により変圧された交流電力を直流電力に整流する整流回路と、
    前記整流回路により整流された前記直流電力を平滑するコイル及びコンデンサを有する平滑回路と、
    前記平滑回路により平滑された直流電力の電流を検出する電流検出部と、
    前記電流検出部の検出結果に基づいて前記スイッチング回路及び前記整流回路を制御し前記半導体スイッチング素子の入出力端子の電位差を予め定められた設定電位差以下に調整して当該半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替えるソフトスイッチング制御を行う制御部と、を備え、
    前記１次巻線は、前記ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子の前記入出力端子において当該入出力端子の電位が調整される側の端子に接続され、
    前記制御部は、前記電流検出部により検出された電流値が予め定められた基準電流値以下の場合、前記コイル及び前記コンデンサの共振により逆流する電流を前記整流回路を介して前記２次巻線に流し、前記２次巻線に流れた電流により前記１次巻線に電流を流すことで前記ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子における入出力端子の電位差を前記設定電位差以下にして当該ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替えることを特徴とする電源装置。
  2. 前記１次巻線に接続されるインダクタをさらに備え、
    前記制御部は、前記電流検出部により検出された電流値が前記基準電流値を超える場合、前記インダクタの作用により前記ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子における入出力端子の電位差を前記設定電位差以下に調整して当該ソフトスイッチング制御の対象の前記半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替える請求項１に記載の電源装置。
  3. 前記スイッチング回路は、前記複数の半導体スイッチング素子として、第１半導体スイッチング素子、第２半導体スイッチング素子、第３半導体スイッチング素子、及び、第４半導体スイッチング素子を有し、前記第１半導体スイッチング素子の第１ソース端子と前記第２半導体スイッチング素子の第２ドレイン端子とが接続され、前記第３半導体スイッチング素子の第３ソース端子と前記第４半導体スイッチング素子の第４ドレイン端子とが接続され、前記第１半導体スイッチング素子の第１ドレイン端子と前記第３半導体スイッチング素子の第３ドレイン端子とが接続され、前記第２半導体スイッチング素子の第２ソース端子と前記第４半導体スイッチング素子の第４ソース端子とが接続され、前記第１ドレイン端子及び前記第３ドレイン端子を接続する接続線と前記直流電源の正極とが接続され、前記第２ソース端子及び前記第４ソース端子を接続する接続線と前記直流電源の負極とが接続され、前記第１ソース端子及び前記第２ドレイン端子を接続する接続線と前記１次巻線の一端とが接続され、前記第３ソース端子及び前記第４ドレイン端子を接続する接続線と前記１次巻線の他端とが接続され、
    前記制御部は、前記第１半導体スイッチング素子及び前記第３半導体スイッチング素子をオンし且つ前記第２半導体スイッチング素子及び前記第４半導体スイッチング素子をオフした状態から前記第３半導体スイッチング素子をオフし且つ前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第４半導体スイッチング素子をオンする際に、前記電流検出部により検出された電流値が前記基準電流値以下の場合、前記第３半導体スイッチング素子をオフし、前記コイル及び前記コンデンサの共振により逆流する電流を前記整流回路を介して前記２次巻線に流し、前記２次巻線に流れた電流により前記１次巻線に電流を流すことで前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第４半導体スイッチング素子の前記第４ドレイン端子の電圧を下げ、前記第４ドレイン端子及び前記第４ソース端子の電位差を前記設定電位差以下に調整して前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第４半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替える請求項１又は２に記載の電源装置。
  4. 前記スイッチング回路は、前記複数の半導体スイッチング素子として、第１半導体スイッチング素子、第２半導体スイッチング素子、第３半導体スイッチング素子、及び、第４半導体スイッチング素子を有し、前記第１半導体スイッチング素子の第１ソース端子と前記第２半導体スイッチング素子の第２ドレイン端子とが接続され、前記第３半導体スイッチング素子の第３ソース端子と前記第４半導体スイッチング素子の第４ドレイン端子とが接続され、前記第１半導体スイッチング素子の第１ドレイン端子と前記第３半導体スイッチング素子の第３ドレイン端子とが接続され、前記第２半導体スイッチング素子の第２ソース端子と前記第４半導体スイッチング素子の第４ソース端子とが接続され、前記第１ドレイン端子及び前記第３ドレイン端子を接続する接続線と前記直流電源の正極とが接続され、前記第２ソース端子及び前記第４ソース端子を接続する接続線と前記直流電源の負極とが接続され、前記第１ソース端子及び前記第２ドレイン端子を接続する接続線と前記１次巻線の一端とが接続され、前記第３ソース端子及び前記第４ドレイン端子を接続する接続線と前記１次巻線の他端とが接続され、
    前記制御部は、前記第２半導体スイッチング素子及び前記第４半導体スイッチング素子をオンし且つ前記第１半導体スイッチング素子及び前記第３半導体スイッチング素子をオフした状態から前記第４半導体スイッチング素子をオフし且つ前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第３半導体スイッチング素子をオンする際に、前記電流検出部により検出された電流値が前記基準電流値以下の場合、前記第４半導体スイッチング素子をオフし、前記コイル及び前記コンデンサの共振により逆流する電流を前記整流回路を介して前記２次巻線に流し、前記２次巻線に流れた電流により前記１次巻線に電流を流すことで前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第３半導体スイッチング素子の前記第３ソース端子の電圧を上げ、前記第３ドレイン端子及び前記第３ソース端子の電位差を前記設定電位差以下に調整して前記ソフトスイッチング制御の対象の前記第３半導体スイッチング素子をオフからオンに切り替える請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源装置。
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