JP2022097870A - ハーフブリッジコンバータ - Google Patents

Abstract

【課題】ハーフブリッジコンバータにつき、逆流防止用のダイオードを不要化して電力効率を向上するとともに、コストダウンを図る。【解決手段】ハイサイドおよびローサイドの転流用スイッチング素子Ｑt1，Ｑt2を有する転流レグ４を追加する。ハイサイド、ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑt1，Ｑt2はそれぞれ同じサイドのメインスイッチング素子Ｑm1，Ｑm2がターンオンされる直前にターンオンされ、同じサイドのメインスイッチング素子Ｑm1，Ｑm2がターンオフされる直前にターンオフされる。補助共振トランスＴ３の主巻線Ｎ３を転流レグ４の中性点とメインレグ１の中性点との間に接続する。補助共振トランスＴ３の二次巻線である補助巻線Ｎ３H，Ｎ３Lは回生用整流回路１２に接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電システムなどに用いられるＡＲＣＰ（Auxiliary Resonant Commutated Pole：補助共振転流ポール）回路を備えたハーフブリッジコンバータに関する。

図１１は一般的なハーフブリッジコンバータの回路構成を示す。第１の平滑コンデンサＣ１の両端に直流電圧が入力され、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成されるハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2を直列接続してなるメインレグの中性点に対して絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１の一端が接続され、一次巻線Ｎ１の他端がハイサイドおよびローサイドのコンデンサＣ２，Ｃ３からなるコンデンサレグの中性点（直列接続点）に接続されている（Ｃ２，Ｃ３は同一容量）。

ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2は、適切な休止期間を設けてＰＷＭ制御を行いながら交互にオン／オフを繰り返す。絶縁トランスＴ１に印加される電圧は、入力直流電圧をハイサイドおよびローサイドのコンデンサＣ２，Ｃ３により半分に分圧される。絶縁トランスＴ１の二次側は全波整流回路を構成し、二次巻線（Ｎ１_H ，Ｎ１_L ）に誘起した電圧は、ハイサイドとローサイドの整流ダイオードＤ１，Ｄ２により全波整流され、チョークコイルＬ１と第２の平滑コンデンサＣ４によって、必要とする安定化された直流電圧に変換される。

図１１のハーフブリッジコンバータの場合は、ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2のドレイン・ソース間の電圧波形が矩形波であるのに対し、ドレイン電流波形が台形波となるハードスイッチングで駆動されるため、スイッチングロスが発生するとともに、ドレイン・ソース間電圧の急激な上昇によりノイズが発生するという問題があった。

そこで、効率改善とノイズ低減を図るべく、ソフトスイッチング方式としてトランスを利用したＡＲＣＰ回路を適用する双方向チョッパ回路が開発されている。これは、ＰＷＭ制御でハードスイッチングを行う双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにＡＲＣＰ回路を追加することにより、効率改善とノイズ低減を図るものである（非特許文献１参照）。

図１２に従来例のＡＲＣＰ回路を示す。Ｑ_m1，Ｑ_m2、Ｄ３，Ｄ４、Ｃ１、Ｃ４は図１１と同様または対応する構成要素を指し、また、１１は補助共振トランスＴ２、ハイサイドおよびローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2とハイサイドおよびローサイドの逆流防止用のダイオードＤ_G1，Ｄ_G2、共振用のリアクトルＬｒで構成された転流制御回路、１２′はブリッジ構成の整流ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０で構成された回生用整流回路であり、ＡＲＣＰ回路１０は転流制御回路１１と回生用整流回路１２′とから構成される。Ｃ_r1はハイサイドの共振用のコンデンサ、Ｃ_r2はローサイドの共振用のコンデンサ、ＬoutはＤＣリアクトルである。転流制御回路１１は、主巻線である２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H ，Ｎ２_L のハイサイドに対して直列に接続された逆流防止用のダイオードＤ_G1と転流用スイッチング素子Ｑ_t1の直列回路と、主巻線である２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H ，Ｎ２_L のローサイドに対して直列に接続された逆流防止用のダイオードＤ_G2と転流用スイッチング素子Ｑ_t2の直列回路を有している。回生用整流回路１２′はフルブリッジ型に構成された４つの整流ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９，Ｄ１０を有し、補助共振トランスＴ２における１巻き線方式の二次巻線Ｎ２が整流ダイオードＤ７，Ｄ８の中性点と整流ダイオードＤ９，Ｄ１０の中性点との間に接続されている。

ハイサイドおよびローサイドの逆流防止用のダイオードＤ_G1，Ｄ_G2は、この方式のＡＲＣＰ回路には欠かせないものとなっている。それは、ローサイドにおける２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L と転流用スイッチング素子Ｑ_t2を含む下アームに電流が流れているとき、２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L から磁気結合を介して二次巻線Ｎ２に電流が誘起され、さらにこの二次巻線Ｎ２に流れる電流が磁気結合による電磁誘導によってハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H に上向きの逆起電力を発生させ、それに起因して転流制御回路１１に逆流が生じることになるが、この逆流を回避するために、転流制御回路１１のハイサイド部分に逆流防止用のダイオードＤ_G1を挿入している。また、ハイサイドにおける２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H と転流用スイッチング素子Ｑ_t1を含む上アームに電流が流れているとき、２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H から磁気結合を介して二次巻線Ｎ２に電流が誘起され、さらにこの二次巻線Ｎ２に流れる電流が磁気結合による電磁誘導によってローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L に上向きの逆起電力を発生させ、それに起因して転流制御回路１１に逆流が生じることになるが、この逆流を回避するために、転流制御回路１１のローサイド部分に逆流防止用のダイオードＤ_G2を挿入している。

なお、非特許文献１の論文では転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2には直列に逆流防止用のダイオードＤ_G1，Ｄ_G2が接続された様子が記載されていない。しかし、実際は補助共振トランスＴ２から発生する逆電圧による逆流を防止するために、転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2を含む転流制御回路１１において、これらの逆流防止用のダイオードＤ_G1，Ｄ_G2は欠かせないものとなっている。すなわち、それ自身の主回路ライン中にハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H とローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L とからなる２巻き線方式のトランス主巻線を構成要素とするＡＲＣＰ回路１０を採用する限りにおいては、逆流防止用のダイオードＤ_G1，Ｄ_G2は不可欠である。

図１１に示したハーフブリッジコンバータに図１２に示した非特許文献１のＡＲＣＰ回路を追加した場合のハーフブリッジコンバータの回路図を図１３に示す。以下、図１３の構成をもつ従来例のハーフブリッジコンバータの動作を図１４～図２２を用いて説明する。

（Ａ１）図１４の動作モードにおいては、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がオン状態にあり、かつローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2、ハイサイドおよびローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2がオフ状態であるので、入力部とハイサイドのコンデンサＣ２からハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1を介して絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１に電流が流れる。すなわち、ハイサイドの入力端子Ｔ_p1→ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1→絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１→ローサイドのコンデンサＣ３→ローサイドの入力端子Ｔ_n1の経路で電流が流れる。この場合、絶縁トランスＴ１において一次巻線Ｎ１に電流が流れることによってハイサイドの二次巻線Ｎ１_H に上向きの電圧が誘起され、ハイサイドの整流ダイオードＤ１→チョークコイルＬ１→第２の平滑コンデンサＣ４→ハイサイドの二次巻線Ｎ１_H の経路で電流が流れ、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が行われる。

同時に、ＡＲＣＰ回路１０において、補助共振トランスＴ２の二次巻線Ｎ２に下向きの電圧が誘起されるため、二次巻線Ｎ２→ハイサイドの整流ダイオードＤ７→第１の平滑コンデンサＣ１→ローサイドの整流ダイオードＤ１０→二次巻線Ｎ２の経路で電流が流れ、入力側に対する回生（第１の平滑コンデンサＣ１に対する充電）が行われる。

上記において二次巻線Ｎ２に下向きの電圧が誘起されるのは、次の理由による。図２２は図１４の直前の状態を示すが、図２１に示す直前の状態において二次巻線Ｎ２に上向きの電圧が生じていたところ、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフによりハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H に流れていた下向きの電流が消失し、図２２に示すように二次巻線Ｎ２の誘起電圧が反転して下向きとなった結果である。

（Ａ２）次いで図１５の動作モードに進み、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2、ハイサイドおよびローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2は引き続きオフ状態を継続するが、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がターンオフして電流経路がハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1を通る状態に切り替わり（太線矢印部分参照）、この共振用のコンデンサＣ_r1に対する充電が開始される。ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオフはゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）で行われる。このＺＶＳは高周波共振現象を利用して、スイッチング素子に対する印加電圧が０Ｖになってからそのターンオフ（またはターンオン）を行うスイッチング方式であり、スイッチングロスが軽減される。

この場合、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電は継続される。そして、電流経路が変化する。すなわち、チョークコイルＬ１に流れていた電流が継続する一方、一次巻線Ｎ１からハイサイドの二次巻線Ｎ１_H への電圧誘起が消失し、第２の平滑コンデンサＣ４を出た電流は、ローサイドの二次巻線Ｎ１_L から、ハイサイドの整流ダイオードＤ１に代わってローサイドの整流ダイオードＤ２を通ってチョークコイルＬ１に還流する。

同時に、ＡＲＣＰ回路１０においては、補助共振トランスＴ２の１巻き線方式の二次巻線Ｎ２に誘起されていた電圧が時間経過に伴って減衰消失し、入力側に対する回生（第１の平滑コンデンサＣ１に対する充電）も消失する。

この図１５での動作のポイントは、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオフがゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）というソフトスイッチング方式で行われるため、スイッチングロスが軽減される、ということである。

（Ａ３）次いで図１６の動作モードに進み、ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2およびハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1は引き続きオフ状態を継続するが、ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2がターンオンし、ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2にそれまでに充電されていた電荷が放出され、共振用のリアクトルＬｒ→補助共振トランスＴ２におけるローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L →ローサイドの逆流防止用のダイオードＤ_G2→ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2→共振用のコンデンサＣ_r2の経路で共振電流が流れる。ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2は共振電流のために、そのターンオンはゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）で行われ、スイッチングロスが軽減される。

この場合、ローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L に流れる電流によって二次巻線Ｎ２に電圧が誘起され、ハイサイドの整流ダイオードＤ９→第１の平滑コンデンサＣ１→ローサイドの整流ダイオードＤ８→二次巻線Ｎ２の経路に電流が流れ、入力側に対する回生が行われる。

この動作モードにおいては、ハイサイドの逆流防止用のダイオードＤ_G1が有効に機能する。すなわち、補助共振トランスＴ２におけるローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L に電流が流れることにより、磁気結合を介して二次巻線Ｎ２に電流が誘起され、さらにこの二次巻線Ｎ２に流れる電流が磁気結合による電磁誘導によってハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H に上向きの逆起電力を発生させる。しかし、転流制御回路１１のハイサイド部分に逆流防止用のダイオードＤ_G1を挿入しているので、転流制御回路１１に逆流が生じることを回避できる。

絶縁トランスＴ１の二次側においては、チョークコイルＬ１に流れていた電流が継続し、図１５の状態と同様の電流経路で第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が継続される。

（Ａ４）次いで図１７の動作モードに進み、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1および転流用スイッチング素子Ｑ_t1は引き続きオフ状態を継続し、一方、ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2はオン状態を継続し、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がターンオンする。ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2からの放電によって流れている共振電流がゼロになると、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）でターンオンし、このソフトスイッチングによりスイッチングロスがなくなる。

ローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L からの電圧誘起によって１巻き線方式の二次巻線Ｎ２→ハイサイドの整流ダイオードＤ９→第１の平滑コンデンサＣ１→ローサイドの整流ダイオードＤ８→二次巻線Ｎ２の経路に電流が流れ、入力側に回生する。この状態は図１６と同じである。このとき、ハイサイドの逆流防止用のダイオードＤ_G1によって転流制御回路１１に逆流が生じることを回避するのも図１６と同じである。また、絶縁トランスＴ１の二次側における第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電の電流経路も図１５、図１６と同じである。

この動作モードにおいては、さらに、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がターンオンしたことから、ターンオンしたメインスイッチング素子Ｑ_m2に対して入力部からの電流が流れ込むようになり、ハイサイドのコンデンサＣ２に対する充電が行われる。この場合の電流経路は、ハイサイドの入力端子Ｔ_p1→ハイサイドのコンデンサＣ２→絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2→ローサイドの入力端子Ｔ_n1となる。

（Ａ５）次いで図１８の動作モードに進み、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1および転流用スイッチング素子Ｑ_t1は引き続きオフ状態を継続し、一方、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2はオン状態を継続する。したがって、絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2およびローサイドのコンデンサＣ３を流れる電流の経路は図１７と同じである。

図１８ではローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2がターンオフし、それまで補助共振トランスＴ２におけるローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L に流れていた電流が遮断される。ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオフ動作はゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）を利用するものであり、スイッチングロスがなくなる。

上記の電流の遮断の結果として、補助共振トランスＴ２の二次巻線Ｎ２での誘起電圧が図１７の上向き状態から下向き状態へと反転する。すなわち、二次巻線Ｎ２→ハイサイドの整流ダイオードＤ７→第１の平滑コンデンサＣ１→ローサイドの整流ダイオードＤ１０→二次巻線Ｎ２の経路で電流が流れ、引き続き入力側に対する回生が行われる。

（Ａ６）次いで図１９の動作モードに進み、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1とハイサイドおよびローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2は引き続きオフ状態を継続するが、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がターンオフし、ローサイドのコンデンサＣ３と絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１を結ぶ電流経路が変化する。すなわち、それまでオン状態にあったローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2を通る経路からローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2を通る経路へと切り替わる。この場合、ローサイドのコンデンサＣ３からの電荷放出による電流によってローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2に対する充電が行われる。

ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2のターンオフはゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）で行われ、スイッチングロスが軽減される。

チョークコイルＬ１に流れていた電流が継続し、第２の平滑コンデンサＣ４を出た電流は、ハイサイドの二次巻線Ｎ１_H から、ローサイドの整流ダイオードＤ２に代わってハイサイドの整流ダイオードＤ１を通ってチョークコイルＬ１に還流する。

（Ａ７）次いで図２０の動作モードに進み、ハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2とローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2は引き続きオフ状態を継続するが、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1がターンオンし、それまでハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1に充電されていた電荷が放出され、ハイサイドの逆流防止用のダイオードＤ_G1→ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1→補助共振トランスＴ２のハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H →共振用のリアクトルＬｒ→ハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1の経路で共振電流が流れる。この場合、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1は共振電流のために、そのターンオンはゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）で行われ、スイッチングロスが軽減される。

補助共振トランスＴ２のハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H に流れる電流によって二次巻線Ｎ２に上向きの電流が流れ、ハイサイドの整流ダイオードＤ９→第１の平滑コンデンサＣ１→ローサイドの整流ダイオードＤ８→二次巻線Ｎ２の経路で電流が流れ、入力側に対する回生が行われる。

この動作モードにおいては、ローサイドの逆流防止用のダイオードＤ_G2が有効に機能する。すなわち、補助共振トランスＴ２におけるハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H に電流が流れることにより、磁気結合を介して二次巻線Ｎ２に電流が誘起され、さらにこの二次巻線Ｎ２に流れる電流が磁気結合による電磁誘導によってローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L に上向きの逆起電力を発生させる。しかし、転流制御回路１１のローサイド部分に逆流防止用のダイオードＤ_G2を挿入しているので、転流制御回路１１に逆流が生じることを回避できる。

絶縁トランスＴ１の二次側では図１９の場合と同じ経路で電流が流れ、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が継続される。

（Ａ８）次いで図２１の動作モードに進み、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2および転流用スイッチング素子Ｑ_t2は引き続きオフ状態を継続し、一方、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1はオン状態を継続し、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がターンオンする。ハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1からの放電によって流れている共振電流がゼロになると、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）でターンオンし、このソフトスイッチングによりスイッチングロスがなくなる。

ハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H からの電圧誘起によって１巻き線方式の二次巻線Ｎ２→ハイサイドの整流ダイオードＤ９→第１の平滑コンデンサＣ１→ローサイドの整流ダイオードＤ８→二次巻線Ｎ２の経路に電流が流れ、入力側に回生する。この状態は図２０と同じである。このとき、ローサイドの逆流防止用のダイオードＤ_G2によって転流制御回路１１に逆流が生じることを回避するのも図２０と同じである。また、絶縁トランスＴ１の二次側における第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電の電流経路も図１９、図２０と同じである。

この動作モードにおいては、さらに、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がターンオンしたことから、ターンオンしたメインスイッチング素子Ｑ_m1に対して入力部とハイサイドのコンデンサＣ２からの電流が流れ込むようになり、ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2に対する充電が行われる。この場合の電流経路は、ハイサイドの入力端子Ｔ_p1およびハイサイドのコンデンサＣ２→ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1→絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１→ローサイドのコンデンサＣ３→ローサイドの入力端子Ｔ_n1となる。

（Ａ９）次いで図２２の動作モードに進み、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2および転流用スイッチング素子Ｑ_t2は引き続きオフ状態を継続し、一方、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1はオン状態を継続する。したがって、絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1およびローサイドのコンデンサＣ３を流れる電流の経路は図２１と同じである。

図２２ではハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1がターンオフし、それまで補助共振トランスＴ２におけるハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H に流れていた電流が遮断される。ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフ動作はゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）を利用するものであり、スイッチングロスがなくなる。

上記の電流の遮断の結果として、補助共振トランスＴ２の二次巻線Ｎ２での誘起電圧が図２１の上向き状態から下向き状態へと反転する。すなわち、二次巻線Ｎ２→ハイサイドの整流ダイオードＤ７→第１の平滑コンデンサＣ１→ローサイドの整流ダイオードＤ１０→二次巻線Ｎ２の経路で電流が流れ、引き続き入力側に対する回生が行われる。

"高効率・双方向絶縁型ＤＣＤＣコンバータ"、[online]、2014年、ポニー電機株式会社、［令和2年12月11日検索］、インターネット<URL :http://pony-e.jp/High_efficiency_bi-directional_insulated_DCDCconverter.pdf>

図１３（図１４～図２２）に示した従来のハーフブリッジコンバータにあっては、ＡＲＣＰ回路１０における転流制御回路１１と回生用整流回路１２′とを磁気結合する補助共振トランスＴ２の一次巻線を、ハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H とローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L とを直結したセンタータップ方式の巻線としている。二次巻線Ｎ２はセンタータップ方式の一対の２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H ，Ｎ２_L に共通の巻線となっている。鉄心がハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H 、ローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L および二次巻線Ｎ２の３つの巻線で共有されているため、上記したように、ローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L に電流が流れることに起因してハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H に上向きの逆起電力Ｅが発生し、また、ハイサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_H に電流が流れることに起因してローサイドの２巻き線部分の一次巻線Ｎ２_L に上向きの逆起電力Ｅが発生することになる。そこで、転流制御回路１１に逆流が生じることを回避するために、逆流防止用のダイオードＤ_G1，Ｄ_G2を挿入している。

上記したＡＲＣＰ回路を備えたハーフブリッジコンバータは、ＡＲＣＰ回路を備えないものに比べて変換効率が優れている。しかし、２つの逆流防止用のダイオードＤ_G1，Ｄ_G2に電流が流れる期間は全期間の約半分ほどもあり、大きな電力損失を招いており、さらなる改良の余地が残されている。

本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、逆流防止用のダイオードに起因する電力損失を抑えながら、コストの低減を図ることを目的としている。

本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題を解決する。

本発明によるハーフブリッジコンバータは、
直流の入力端子に接続されたハイサイドラインとローサイドラインとの間に繰り返し交互にオン／オフされるハイサイドのメインスイッチング素子とローサイドのメインスイッチング素子との直列回路からなるメインレグが接続され、
前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間にハイサイドのコンデンサとローサイドのコンデンサとの直列回路からなるコンデンサレグが接続され、
前記メインレグの中性点と前記コンデンサレグの中性点との間に絶縁トランスの一次巻線が接続され、
前記絶縁トランスの二次側に全波整流回路を介して出力端子が接続され、
前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間に接続されたＡＲＣＰ回路を備え、
前記ＡＲＣＰ回路は転流制御回路と回生用整流回路からなり、
前記転流制御回路は、
前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間に接続されたハイサイドの転流用スイッチング素子とローサイドの転流用スイッチング素子との直列回路からなる転流レグと、
前記転流レグの中性点と前記メインレグの中性点との間に一次巻線である主巻線が接続されるとともに、前記入力端子に二次巻線である補助巻線が接続された補助共振トランスとを有し、
前記ハイサイドの転流用スイッチング素子は、前記ハイサイドのメインスイッチング素子がターンオンされる直前にターンオンされ、前記ハイサイドのメインスイッチング素子がターンオフされる直前にターンオフされ、
前記ローサイドの転流用スイッチング素子は、前記ローサイドのメインスイッチング素子がターンオンされる直前にターンオンされ、前記ローサイドのメインスイッチング素子がターンオフされる直前にターンオフされるように構成され、
前記回生用整流回路は、前記補助共振トランスにおける前記補助巻線で得られる電流を整流して前記入力端子の側に回生するように構成されていることを特徴とする。

本発明の上記の構成によれば、次のような作用が発揮される。

ハイサイドおよびローサイドの転流用スイッチング素子の直列回路からなる転流制御回路における主回路としての転流レグ、およびハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子の直列回路からなるメインレグに対して、それぞれの中性点どうし間を結ぶライン中に補助共振トランスの一次巻線（１巻き線方式）が挿入され、補助共振トランスの二次巻線（２巻き線方式）は回生用整流回路を介して入力端子に接続されている。

そして、メインスイッチング素子と転流用スイッチング素子のオン／オフ切り替えの順序につき、ハイサイドにおいてもローサイドにおいても、転流用スイッチング素子は、メインスイッチング素子がターンオンされる直前にターンオンされ、メインスイッチング素子がターンオフされる直前にターンオフされるように構成されている。

以上のように構成してあるので、転流用スイッチング素子のターンオン直後のメインスイッチング素子のターンオン動作、およびメインスイッチング素子のターンオフ直前の転流用スイッチング素子のターンオフ動作のそれぞれをゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）として、スイッチングロスをなくすことが可能となる。

さらに、補助共振トランス（その一次巻線および二次巻線）は転流レグの中性点からの分岐ライン中に挿入されていて、転流レグ自身のライン中にはなく、そのラインから外されている。したがって、転流レグのラインに対して、補助共振トランスに流れる電流による磁気結合作用が影響することはなく、従来例のように転流レグ中に逆流防止用のダイオードを挿入する必要がなくなり、その逆流防止用のダイオードで消費される電力を節約すること、ひいては電力効率を向上することが可能となる。また、逆流防止用のダイオードを削減することで、コストの低減を図ることができる。

ここで、補助共振トランスの一次巻線である主巻線は１巻き線方式に構成され、その二次巻線である補助巻線は２巻き線方式に構成されていることが好ましい。この構成によれば、一次巻線は補助共振トランスの主巻線であるが、その主巻線が従来例の２巻き線方式から１巻き線方式に切り替わっているので、補助共振トランスひいてはハーフブリッジコンバータのコストを低減することが可能となる。

本発明によれば、転流レグ中に逆流防止用のダイオードを挿入する必要がなく、その逆流防止用のダイオードで消費される電力を節約して、電力効率を向上することができる。

本発明の実施例におけるハーフブリッジコンバータの構成を示す回路図 実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その１） 実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その２） 実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その３） 実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その４） 実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その５） 実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その６） 実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その７） 実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その８） 実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その９） 従来例のハーフブリッジコンバータの構成を示す回路図（その１） 従来例のハーフブリッジコンバータの構成を示す回路図（その２） 従来例のハーフブリッジコンバータの構成を示す回路図（その３） 従来例（その３）のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その１） 従来例（その３）のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その２） 従来例（その３）のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その３） 従来例（その３）のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その４） 従来例（その３）のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その５） 従来例（その３）のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その６） 従来例（その３）のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その７） 従来例（その３）のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その８） 従来例（その３）のハーフブリッジコンバータの動作説明図（その９）

以下、上記構成の本発明のハーフブリッジコンバータにつき、その実施の形態を具体的な実施例のレベルで詳しく説明する。

図１は本発明の実施例におけるハーフブリッジコンバータの構成を示す回路図、図２～図１０は実施例のハーフブリッジコンバータの動作説明図である。

図１において、Ｔ_p1は直流入力部におけるハイサイドの入力端子、Ｔ_n1はローサイドの入力端子、Ｔ_p2は直流出力部におけるハイサイドの出力端子、Ｔ_n2はローサイドの出力端子、ＬＨはハイサイドの入力端子Ｔ_p1から延出されたハイサイドライン、ＬＬはローサイドの入力端子Ｔ_n1から延出されたローサイドライン、Ｃ１はハイサイドの入力端子Ｔ_p1とローサイドの入力端子Ｔ_n1との間に接続された第１の平滑コンデンサ、Ｃ２はハイサイドのコンデンサ、Ｃ３はローサイドのコンデンサである（Ｃ２，Ｃ３は同一容量）。ハイサイドのコンデンサＣ２とローサイドのコンデンサＣ３とは直列回路のコンデンサレグ２を構成し、ハイサイドラインＬＨとローサイドラインＬＬとの間に掛け渡し接続されている。

Ｑ_m1はハイサイドのメインスイッチング素子（ＮＭＯＳトランジスタ）、Ｑ_m2はローサイドのメインスイッチング素子（ＮＭＯＳトランジスタ）であり、これらハイサイドおよびローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2は直列回路のメインレグ１を構成して、ハイサイドラインＬＨとローサイドラインＬＬとの間に掛け渡し接続されている。Ｄ３はハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1の両端子間（ドレイン・ソース間）の逆並列接続のダイオード（寄生ダイオードで代用可）、Ｃ_r1は同じ両端子間に接続されたハイサイドの共振用のコンデンサ、Ｄ４はローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2の両端子間（ドレイン・ソース間）の逆並列接続のダイオード（寄生ダイオードで代用可）、Ｃ_r2は同じ両端子間に接続されたローサイドの共振用のコンデンサである。メインレグ１において、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1とローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2とは、図示しないＰＷＭ制御回路によって繰り返し交互にオン／オフされるように構成されている。

Ｔ１は絶縁トランスであり、メインレグ１の中性点とコンデンサレグ２の中性点との間に絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１が接続されている。絶縁トランスＴ１の二次側にはセンタータップ型の全波整流回路３を介してハイサイドおよびローサイドの出力端子Ｔ_p2，Ｔ_n2が接続されている。全波整流回路３は、絶縁トランスＴ１のセンタータップ型に構成されたハイサイドの二次巻線Ｎ１_H とローサイドの二次巻線Ｎ１_L と、ハイサイドの整流ダイオードＤ１と、ローサイドの整流ダイオードＤ２とを有している。両整流ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードどうしが接続され、その接続点とハイサイドの出力端子Ｔ_p2との間にチョークコイルＬ１が接続され、ローサイドの出力端子Ｔ_n2がハイサイドの二次巻線Ｎ１_H とローサイドの二次巻線Ｎ１_L との接続点であるセンタータップに接続されている。ハイサイドの出力端子Ｔ_p2とローサイドの出力端子Ｔ_n2との間には第２の平滑コンデンサＣ４が掛け渡し接続されている。

１０はハイサイドラインＬＨとローサイドラインＬＬとの間に接続されたＡＲＣＰ（補助共振転流ポール）回路であり、転流制御回路１１と回生用整流回路１２を備えている。

転流制御回路１１の構成要素として、Ｑ_t1はハイサイドの転流用スイッチング素子（ＮＭＯＳトランジスタ）、Ｑ_t2はローサイドの転流用スイッチング素子（ＮＭＯＳトランジスタ）、Ｎ３は補助共振トランスＴ３の一次巻線である１巻き線方式の主巻線、Ｌｒは共振用のリアクトルである。ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1とローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2とが直列に接続されて転流レグ４を構成し、その転流レグ４がハイサイドラインＬＨとローサイドラインＬＬとの間に掛け渡し接続されている。補助共振トランスＴ３の主巻線Ｎ３は共振用のリアクトルＬｒと直列に接続され、この主巻線Ｎ３と共振用のリアクトルＬｒとの直列回路が、転流レグ４の中性点とメインレグ１の中性点との間に接続されている。

回生用整流回路１２の構成要素として、Ｎ３_H は第１の補助巻線、Ｎ３_L は第２の補助巻線、Ｄ１１は第１の整流ダイオード、Ｄ１２は第２の整流ダイオードである。回生用整流回路１２は、補助共振トランスＴ３の主巻線Ｎ３に対して磁気結合する状態に設けられている。すなわち、第１の補助巻線Ｎ３_H と第２の補助巻線Ｎ３_L とが直接に接続されてセンタータップ型に構成された二次巻線が主巻線Ｎ３に対応して設けられ、第１の補助巻線Ｎ３_H の一端が第１の整流ダイオードＤ１１を介してハイサイドラインＬＨに接続され、第２の補助巻線Ｎ３_L の一端が第２の整流ダイオードＤ１２を介してハイサイドラインＬＨに接続されている。

補助共振トランスＴ３における主巻線Ｎ３は１巻き線方式に構成され、二次巻線は第１の補助巻線Ｎ３_H と第２の補助巻線Ｎ３_L との２巻き線方式に構成されており、この点にひとつの特徴がある。

なお、ここでは第１の補助巻線Ｎ３_H と第２の補助巻線Ｎ３_L とがそれぞれ第１の整流ダイオードＤ１１、第２の整流ダイオードＤ１２を介してともにハイサイドラインＬＨに（ハイサイドの入力端子Ｔ_p1に）接続されているが、これに代えて、補助巻線Ｎ３_H ，Ｎ３_L の双方をローサイドラインＬＬに（ローサイドの入力端子Ｔ_n1に）接続してもよい。だだし、この場合、その接続のライン中に挿入される整流ダイオードＤ１１，Ｄ１２の向きは、ローサイドラインＬＬから補助巻線Ｎ３_H ，Ｎ３_L に向かう方向にし、補助巻線Ｎ３_H ，Ｎ３_L のセンタータップをハイサイドラインＬＨに直結するものとする。

Ｄ５はハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1の両端子間（ドレイン・ソース間）の逆並列接続のダイオード（寄生ダイオードで代用可）、Ｄ６はローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2の両端子間に接続された逆並列接続のダイオード（寄生ダイオードで代用可）である。

上記の各スイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2，Ｑ_t1，Ｑ_t2は、図示しないＰＷＭ制御回路によって次のように制御される。すなわち、大局的には、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1とローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2とは繰り返し交互にオン／オフされる。そして、より詳細には、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1はハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がターンオンされる直前にターンオンされ、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がターンオフされる直前にターンオフされる。加えて、ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2はローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がターンオンされる直前にターンオンされ、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がターンオフされる直前にターンオフされる。

ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフはハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がオン状態を維持している間に行われ、ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオフはローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がオン状態を維持している間に行われる。

さらに、回生用整流回路１２は、補助共振トランスＴ３における二次巻線（ハイサイドの二次巻線Ｎ１_H およびローサイドの二次巻線Ｎ１_L ）で得られる電流を整流して入力端子（ハイサイドの入力端子Ｔ_p1またはローサイドの入力端子Ｔ_n1）の側に回生するように構成されている。

次に、上記のように構成された実施例のハーフブリッジコンバータの動作を説明する。

動作モードの遷移を大局的に捉えると、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオン（図９）→ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオフ（図３）→ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオン（図４）→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2のターンオン（図５）→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2のターンオフ（図７）→ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオン（図８）のサイクルを繰り返すものとなる。

これをより詳しく見ると、ハイサイドでは、メインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオン（図９）の直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオン（図８）を行い、メインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオフ（図３）の直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフ（図１０）を行う。すなわち、ハイサイドの動作順は図８→図９→図１０→（図２）→図３となる。また、ローサイドでは、メインスイッチング素子Ｑ_m2のターンオン（図５）の直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオン（図４）を行い、メインスイッチング素子Ｑ_m2のターンオフ（図７）の直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオフ（図６）を行う。すなわち、ローサイドの動作順は図４→図５→図６→図７となる。

以下、具体的に動作を説明する。図１０と図３の間には図２の状態が挿入される。図２、図３、図４……図９，図２のサイクルは、どこを起点にしても結果的には同じ遷移であるので、ここでは便宜上図２（動作モード１）を起点にする。

４つスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_t1，Ｑ_m2，Ｑ_t2がすべてオフ状態にある動作モード２（図３）、動作モード６（図７）を起点に定めてハイサイドの動作とローサイドの動作の対応関係を見ると、動作モード２（図３）は動作モード６（図７）に対応し、動作モード３（図４）は動作モード７（図８）に対応し、動作モード８（図９）は動作モード４（図５）に対応し、動作モード９／１（図１０／図２）は動作モード５（図６）に対応している。

（ａ）動作モード１（ハイサイドでメインスイッチング素子Ｑ_m1をターンオフする直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t1をターンオフ）
図２の動作モード１は図１０の動作モード９の直後に相当する。図１０、図２とも、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2および転流用スイッチング素子Ｑ_t2がオフ状態にあり、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がオン状態となっている。ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のオン状態は、さらに遡って図９の動作モード８でのターンオンが起点となっていて、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1およびメインスイッチング素子Ｑ_m1はともにオン状態にある（図９参照）。図１０は、図９のハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1およびメインスイッチング素子Ｑ_m1はともにオン状態にあるときから、転流用スイッチング素子Ｑ_t1をターンオフした遷移後の状態を示している。そして、説明の都合上、一連の動作説明の開始の図としての図２は、実は図１０と同じ状態を表している（ただし、図２においては、ハイサイドのコンデンサＣ２からの放電の矢印が記載されている点で図１０と相違する）。

ここでは、図２の状態を簡単に説明しておく。入力部（ハイサイドの入力端子Ｔ_p1）とハイサイドのコンデンサＣ２から電流が流れ込み、オン状態のハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1を経て、絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１→ローサイドのコンデンサＣ３→ローサイドの入力端子Ｔ_n1の経路で電流が流れ、ローサイドのコンデンサＣ３に対して充電が行われる。この電流経路は図１０と同じである。ハイサイドのコンデンサＣ２からの放電は遡って図５での充電を起点にしている。

図２において、絶縁トランスＴ１では一次巻線Ｎ１に流れる電流（下向き）によって２巻き線方式の二次巻線に電圧（上向き）が誘起され、ハイサイドの二次巻線Ｎ１_H →ハイサイドの整流ダイオードＤ１→チョークコイルＬ１→第２の平滑コンデンサＣ４→ハイサイドの二次巻線Ｎ１_H の経路で電流が流れ、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が引き続き行われる。

図２の動作モード１においては、補助共振トランスＴ３、共振用のリアクトルＬｒは不動作であり、共振電流は流れず、第１の平滑コンデンサＣ１への回生もない。

（ｂ）動作モード２（ハイサイドで転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフに引き続いてメインスイッチング素子Ｑ_m1をターンオフ）
以下、４つのスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_t1，Ｑ_m2，Ｑ_t2のすべてがオフ状態となる動作モード２から動作モード６（図７）にかけてローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2と転流用スイッチング素子Ｑ_t2の順次的な動作を説明する。

図３の動作モード２において、それまでオン状態にあったハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がターンオフし、４つのスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_t1，Ｑ_m2，Ｑ_t2のすべてがオフ状態となる。ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオフにより、それまでこのメインスイッチング素子Ｑ_m1を流れていた電流が消失し、代わりにハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1を通る経路に切り替わる。これによって、ハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1に対する充電が行われる。このときのハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオフはスイッチング素子のドレイン・ソース間電圧がゼロの状態でのゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）になり、スイッチングロスが軽減される。ローサイドのコンデンサＣ３に対する充電も続行される。

絶縁トランスＴ１の二次側において、それまでチョークコイルＬ１に流れていた電流が継続し、チョークコイルＬ１→第２の平滑コンデンサＣ４→ローサイドの二次巻線Ｎ１_L →ローサイドの整流ダイオードＤ２→チョークコイルＬ１の経路で電流が流れ、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が続行される。

図２の状態でハイサイドのコンデンサＣ２に流れた電流は、図３において消失する。

この図３の動作モード２においては、ターンオフしたハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1の両端子間（ドレイン・ソース間）に接続されたハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1の静電容量によりドレイン・ソース間電圧が徐々に上昇するが、さらに共振用のコンデンサの静電容量を増やすと、ドレイン・ソース間電圧の上昇曲線がなだらかになり、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオフ時のスイッチングロスを低減し、スイッチングノイズも低減することが可能となる。

（ｃ）動作モード３（ローサイドでメインスイッチング素子Ｑ_m2をターンオンする直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t2をターンオン）
次いで図４の動作モード３において、その直前まではすべてのスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2，Ｑ_t1，Ｑ_t2がオフ状態であったところ（図３参照）、ＰＷＭ制御回路（図示省略）からの駆動信号によりローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2がターンオンされる（ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ））。これにより、ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2から共振用のリアクトルＬｒ、補助共振トランスＴ３のリーケージインダクタンスとしての１巻き線方式の主巻線Ｎ３および転流用スイッチング素子Ｑ_t2を経てコンデンサＣ_r2に戻る経路で共振電流が流れる。この場合、ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2にそれまでに充電されていた電荷が放出されて共振電流となる。なお、ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2に対する充電は、遡って図７、図９、図１０の動作時に行われていたものである。ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオンは共振電流のもとで行われてゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）となり、スイッチングロスが軽減される。

補助共振トランスＴ３の１巻き線方式の主巻線Ｎ３に流れる電流（左向き）によって第２の補助巻線Ｎ３_L に電圧（右向き）が誘起され、第２の補助巻線Ｎ３_L →第２の整流ダイオードＤ１２→第１の平滑コンデンサＣ１→第２の補助巻線Ｎ３_L の経路に電流が流れ、入力側に対する回生が行われる。

絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１では電流の流れがなく、その結果として、絶縁トランスＴ１の二次側においては、それまでチョークコイルＬ１に流れていた電流が継続し、チョークコイルＬ１→第２の平滑コンデンサＣ４→ローサイドの二次巻線Ｎ１_L →ローサイドの整流ダイオードＤ２→チョークコイルＬ１の経路で電流が流れ、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が続行される。

補助共振トランスＴ３における一次巻線である１巻き線方式の主巻線Ｎ３は、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1とローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2との直列回路を主回路とする転流制御回路１１との関係において、従来例のようにその主回路のライン中に挿入されているのではない。１巻き線方式の主巻線Ｎ３は、その主回路における両転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2の中性点から分岐されてハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1とローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2との直列回路の中性点につながるライン中に挿入されているものである。したがって、１巻き線方式の主巻線Ｎ３に共振電流が流れても、転流制御回路１１の主回路（ハイサイドおよびローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2の直列回路）に対しては従来例の場合のような逆起電力を及ぼすことはない（従来例の場合の逆流防止用のダイオードＤ_G1は不要化できる）。

（ｄ）動作モード４（ローサイドで転流用スイッチング素子Ｑ_t2をターンオンした直後にメインスイッチング素子Ｑ_m2をターンオン）
次いで図５の動作モード４において、ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2はオン状態にあり、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1および転流用スイッチング素子Ｑ_t1はオフ状態にあり、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がターンオンする。すなわち、直前の図４でローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2→共振用のリアクトルＬｒ→１巻き線方式の主巻線Ｎ３→転流用スイッチング素子Ｑ_t2→コンデンサＣ_r2の経路で流れていた共振電流がゼロになり、その結果、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2のドレイン・ソース間電圧が次第に低下し、電圧ゼロとなるタイミングでメインスイッチング素子Ｑ_m2をターンオンすると、そのメインスイッチング素子Ｑ_m2のターンオンはゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）動作となり、スイッチングロスをなくすことができる。

ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がターンオンしたことに伴い、ローサイドのコンデンサＣ３に充電されていた電荷が放出され、絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2→ローサイドのコンデンサＣ３の経路に電流が流れ、一次巻線Ｎ１では上向きの電流となる。この過程で、ハイサイドのコンデンサＣ２に対して充電が行われる。なお、ローサイドのコンデンサＣ３に対する充電は、遡って図９、図１０、図２、図３の過程で行われていたものである。

また、ハイサイドの入力端子Ｔ_p1→ハイサイドのコンデンサＣ２→絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2→ローサイドの入力端子Ｔ_n1の経路に電流が流れる。絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１からローサイドの第２の巻線Ｎ１_L に下向きの電圧が誘起され、ローサイドの整流ダイオードＤ２→チョークコイルＬ１→第２の平滑コンデンサＣ４→ローサイドの第２の巻線Ｎ１_L の経路で電流が流れ、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が続行される。

図４の場合と同様に、上記の共振電流により補助共振トランスＴ３において１巻き線方式の主巻線Ｎ３から第２の補助巻線Ｎ３_L に電圧（右向き）が誘起され、第２の補助巻線Ｎ３_L →第２の整流ダイオードＤ１２→第１の平滑コンデンサＣ１→第２の補助巻線Ｎ３_L の経路に電流が流れ、入力側に対する回生が行われる。

この動作モード４（図５）についても、動作モード３（図４）と同様に、１巻き線方式の主巻線Ｎ３に共振電流が流れても、転流制御回路１１の主回路には逆起電力を及ぼすことはない（従来例の場合の逆流防止用のダイオードＤ_G2は不要化できる）。

この動作モードでは、メインスイッチング素子のターンオンに先行して転流用スイッチング素子をターンオンさせておき、その転流用スイッチング素子をオン状態に保った条件下でメインスイッチング素子をターンオンさせることによりＺＣＺＶＳ動作を実現している（図５）。

（ｅ）動作モード５（ローサイドでメインスイッチング素子Ｑ_m2をターンオフする直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t2をターンオフ）
次いで図６の動作モード５において、共振用のリアクトルＬｒ、補助共振トランスＴ３の１巻き線方式の主巻線Ｎ３を通る共振電流が流れなくなって以降のタイミングでローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2をターンオフすると、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2はオン状態のままであるので、ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2のドレイン・ソース間電圧がゼロとなり、その結果、この転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオフ動作はゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）となり、スイッチングロスをなくすことができる。

この場合、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2のオン状態は継続し、ローサイドのコンデンサＣ３からの電荷の放出は続行され、絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１→ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2→ローサイドのコンデンサＣ３→一次巻線Ｎ１の経路に電流が流れ続る。一次巻線Ｎ１では上向きの電流となる。この過程では、絶縁トランスＴ１の二次側に流れる電流の経路は直前の図５の場合と同様である。

ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2がターンオフしたので、補助共振トランスＴ３の１巻き線方式の主巻線Ｎ３には電流が流れなくなり、結果として、第１の平滑コンデンサＣ１への回生もなくなる。

この動作モードでは、メインスイッチング素子をオン状態に保った条件下で転流用スイッチング素子をターンオフさせることによりＺＣＺＶＳ動作を実現している（図６）。

（ｆ）動作モード６（ローサイドで転流用スイッチング素子Ｑ_t2をターンオフした直後にメインスイッチング素子Ｑ_m2をターンオフ）
以下、４つのスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_t1，Ｑ_m2，Ｑ_t2のすべてがオフ状態となる動作モード６（図７）から動作モード２（図３）にかけてハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1と転流用スイッチング素子Ｑ_t1の順次的な動作説明となる。

図７の動作モード６において、それまでオン状態にあったローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2がターンオフし、４つのスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_t1，Ｑ_m2，Ｑ_t2のすべてがオフ状態となる。ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2のターンオフにより、それまでこのメインスイッチング素子Ｑ_m2を流れていた電流が消失し、代わりにローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2を通る経路に切り替わる。これによって、ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2に対する充電が行われる。このときのローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2のターンオフはスイッチング素子のドレイン・ソース間電圧がゼロの状態でのゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）になり、スイッチングロスが軽減される。ローサイドのコンデンサＣ３からの放電も続行される。

絶縁トランスＴ１の二次側において、それまでチョークコイルＬ１に流れていた電流が継続し、チョークコイルＬ１→第２の平滑コンデンサＣ４→ハイサイドの二次巻線Ｎ１_H →ハイサイドの整流ダイオードＤ１→チョークコイルＬ１の経路で電流が流れ、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が続行される。

この図７の動作モード６においては、ターンオフしたローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2の両端子間（ドレイン・ソース間）に接続されたローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2の静電容量によりドレイン・ソース間電圧が徐々に上昇するが、さらに共振用のコンデンサの静電容量を増やすと、ドレイン・ソース間電圧の上昇曲線がなだらかになり、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2のターンオフ時のスイッチングロスを低減し、スイッチングノイズも低減することが可能となる。

図４から図５、図６を経て図７への動作の変化の特徴は、ＡＲＣＰ回路１０の機能によって、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2をターンオンする直前にローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2を先行してターンオンすることにある。ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオンにより共振電流を生起させ、その共振電流がゼロとなるタイミングでローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2をターンオンすることで、そのスイッチング動作をゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）とするとともに、ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2の静電容量によってローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2のドレイン・ソース間電圧を低下させて電圧ゼロとなるタイミングでターンオンさせてゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）としている（図４、図５参照）。したがって、これによってスイッチングロスをなくすことができる。

また、もう一つの特徴は、ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2をターンオフする際には予めその直前でローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2をオン状態に保つという条件下でターンオフすることにある。すなわち、ローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオフにより共振電流をゼロにした上で、オン状態にあるローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2を介してローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2のドレイン・ソース間電圧をゼロとすることにより、そのローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t2のターンオフ動作をゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）となし（図５参照）、これによってスイッチングロスをなくすことができる。

この動作モードでは、メインスイッチング素子のターンオフに先行して転流用スイッチング素子をターンオフさせておき、その転流用スイッチング素子をオフ状態に保った条件下でメインスイッチング素子をターンオフさせることによりＺＣＺＶＳ動作を実現している（図７）。

（ｇ）動作モード７（ハイサイドでメインスイッチング素子Ｑ_m1をターンオンする直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t1をターンオン）
次いで図８の動作モード７において、その直前まではすべてのスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2，Ｑ_t1，Ｑ_t2がオフ状態であったところ（図７参照）、ＰＷＭ制御回路からの駆動信号によりハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1がターンオンされる（ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ））。これにより、ハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1からハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1、補助共振トランスＴ３のリーケージインダクタンスとしての１巻き線方式の主巻線Ｎ３および共振用のリアクトルＬｒを経てコンデンサＣ_r1に戻る経路で共振電流が流れる。この場合、ハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1にそれまでに充電されていた電荷が放出されて共振電流となる。なお、ハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1に対する充電は、遡って図３の動作時に行われていたものである。ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオンは共振電流のもとで行われてゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）となり、スイッチングロスが軽減される。

補助共振トランスＴ３の１巻き線方式の主巻線Ｎ３に流れる電流（右向き）によって第１の補助巻線Ｎ３_H に電圧（左向き）が誘起され、第１の補助巻線Ｎ３_H →第１の整流ダイオードＤ１１→第１の平滑コンデンサＣ１→第１の補助巻線Ｎ３_H の経路に電流が流れ、入力側に対する回生が行われる。

絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１では電流の流れがなく、その結果として、絶縁トランスＴ１の二次側においては、それまでチョークコイルＬ１に流れていた電流が継続し、チョークコイルＬ１→第２の平滑コンデンサＣ４→ハイサイドの二次巻線Ｎ１_H →ハイサイドの整流ダイオードＤ１→チョークコイルＬ１の経路で電流が流れ、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が続行される。

動作モード３（図４）で説明したのと同様の理由により、補助共振トランスＴ３における一次巻線である１巻き線方式の主巻線Ｎ３は、主回路のライン中に挿入されているのではない。１巻き線方式の主巻線Ｎ３は、その主回路における中性点から分岐されたライン中に挿入されているものであり、したがって、１巻き線方式の主巻線Ｎ３に共振電流が流れても、転流制御回路１１の主回路（ハイサイドおよびローサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2の直列回路）に対しては従来例の場合のような逆起電力を及ぼすことはない（従来例の場合の逆流防止用のダイオードＤ_G2は不要化できる）。

（ｈ）動作モード８（ハイサイドで転流用スイッチング素子Ｑ_t1をターンオンした直後にメインスイッチング素子Ｑ_m1をターンオン）
次いで図９の動作モード８において、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1はオン状態にあり、ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2および転流用スイッチング素子Ｑ_t2はオフ状態にあり、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がターンオンする。すなわち、直前の図８でハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1→転流用スイッチング素子Ｑ_t1→１巻き線方式の主巻線Ｎ３→共振用のリアクトルＬｒ→コンデンサＣ_r1の経路で流れていた共振電流がゼロになり、その結果、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のドレイン・ソース間電圧が次第に低下し、電圧ゼロとなるタイミングでメインスイッチング素子Ｑ_m1をターンオンすると、そのメインスイッチング素子Ｑ_m1のターンオンはゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）動作となり、スイッチングロスをなくすことができる。

ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がターンオンしたことに伴い、ハイサイドの入力端子Ｔ_p1とローサイドの入力端子Ｔ_n1とがこのメインスイッチング素子Ｑ_m1を介して接続された状態となり、ハイサイドの入力端子Ｔ_p1→ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1→ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2→ローサイドの入力端子Ｔ_n1の経路で電流が流れるとともに、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1とローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2との中間で分岐した電流が絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１→ローサイドのコンデンサＣ３→ローサイドの入力端子Ｔ_n1の経路に流れる。

この過程で、ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2に対して充電が行われるとともに、絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１からハイサイドの二次巻線Ｎ１_H に上向きの電圧が誘起され、ハイサイドの整流ダイオードＤ１→チョークコイルＬ１→第２の平滑コンデンサＣ４→ハイサイドの二次巻線Ｎ１_H の経路で電流が流れ、第２の平滑コンデンサＣ４に対する充電が続行される。

図８の場合と同様に、補助共振トランスＴ３において第１の補助巻線Ｎ３_H に電圧（左向き）が誘起され、第１の補助巻線Ｎ３_H →第１の整流ダイオードＤ１１→第１の平滑コンデンサＣ１→第１の補助巻線Ｎ３_H の経路に電流が流れ、入力側に対する回生が行われる。

この動作モードでは、メインスイッチング素子のターンオンに先行して転流用スイッチング素子をターンオンさせておき、その転流用スイッチング素子をオン状態に保った条件下でメインスイッチング素子をターンオンさせることによりＺＣＺＶＳ動作を実現している（図９）。

（ｉ）動作モード９（ハイサイドでメインスイッチング素子Ｑ_m1をターンオフする直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t1をターンオフ）
次いで図１０の動作モード９において、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1がターンオフする。このとき、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1はオン状態にあるので、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフはゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）で行われる。ローサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m2および転流用スイッチング素子Ｑ_t2はオフ状態である。絶縁トランスＴ１の一次側の回路では、ハイサイドの入力端子Ｔ_p1→ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1→ローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2→ローサイドの入力端子Ｔ_n1の経路に電流が流れるとともに、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1とローサイドの共振用のコンデンサＣ_r2との中間で分岐した電流が絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｎ１→ローサイドのコンデンサＣ３→ローサイドの入力端子Ｔ_n1の経路に流れる。

この過程では、図９でハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1→ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1→１巻き線方式の主巻線Ｎ３→共振用のリアクトルＬｒの経路を流れていた共振電流は消失する。また、補助共振トランスＴ３の補助巻線Ｎ３_H →第１の整流ダイオードＤ１１→第１の平滑コンデンサＣ１→第１の補助巻線Ｎ３_H の経路を流れていた電流も消失する。絶縁トランスＴ１の二次側に流れる電流の経路は直前の図９の場合と同様である。

この図１０の動作モードにおいては、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフのタイミングについて、共振電流がゼロになった時点以降にターンオフさせれば、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1がターンオンしていてハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のドレイン・ソース間電圧がゼロとなっているので、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフ動作はゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）となり、スイッチングロスをなくすことができる。

この動作モードでは、メインスイッチング素子をオン状態に保った条件下で転流用スイッチング素子をターンオフさせることによりＺＣＺＶＳ動作を実現している（図１０）。

この次に図２、図３の状態に回帰する。

図８から図９，図１０を経て図３への動作の変化の特徴は、ＡＲＣＰ回路１０の機能によって、ハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1をターンオンする直前にハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1を先行してターンオンすることにある。ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオンにより共振電流を生起させ、その共振電流がゼロとなるタイミングでハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1をターンオンすることで、そのスイッチング動作をゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）とするとともに、ハイサイドの共振用のコンデンサＣ_r1の静電容量によってハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1のドレイン・ソース間電圧を低下させて電圧ゼロとなるタイミングでターンオンさせてゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）としている。したがって、これによってスイッチングロスをなくすことができる。

また、もう一つの特徴は、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1をターンオフする際には予めその直前でハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1をオン状態に保つという条件下でターンオフすることにある。すなわち、ハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフにより共振電流をゼロにした上で、オン状態にあるハイサイドのメインスイッチング素子Ｑ_m1を介してハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のドレイン・ソース間電圧をゼロとすることにより、そのハイサイドの転流用スイッチング素子Ｑ_t1のターンオフ動作をゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）となし、これによってスイッチングロスをなくすことができる。

ここで、上記の実施例につき、ソフトスイッチングのポイントをまとめておく。

（１）ハイサイド
（図８）素子Ｑ_t1のターンオン：ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）
（図９）素子Ｑ_m1のターンオン：ゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）
（図１０）素子Ｑ_t1のターンオフ：ゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）
（図３）素子Ｑ_m1のターンオフ：ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）
（２）ローサイド
（図４）素子Ｑ_t2のターンオン：ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）
（図５）素子Ｑ_m2のターンオン：ゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）
（図６）素子Ｑ_t2のターンオフ：ゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）
（図７）素子Ｑ_m2のターンオフ：ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）
補助共振トランスＴ３の二次巻線の接続先について、上記実施例ではこれをハイサイドラインＬＨに接続したが、これとは別にローサイドラインＬＬにしてもよいし、一方をハイサイドラインＬＨに接続し、他方をローサイドラインＬＬに接続してもよい。

上記の実施例においては、転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2をターンオンした直後にメインスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2をターンオンし、次いでメインスイッチング素子Ｑ_m1，Ｑ_m2をターンオフする直前に転流用スイッチング素子Ｑ_t1，Ｑ_t2をターンオフすることにより、ハイサイドにおいてもローサイドにおいてもそれぞれの動作をゼロ電流ゼロ電圧スイッチング（ＺＣＺＶＳ）とすることができ、スイッチングロスをなくすことができる。

しかも、補助共振トランスＴ３は転流レグ４の中性点からの分岐ライン中に挿入されていて、転流レグ４のライン中にはなく、そのラインから外している。その結果、転流レグ４のラインに対して、補助共振トランスＴ３に流れる電流による磁気結合作用が影響することはない。すなわち、従来例のように転流レグ４中に逆流防止用のダイオードを挿入しなくてもよくなり、逆流防止用のダイオードで消費される電力を節約して電力効率を向上するとともに、コスト低減を図ることができる。

その上、補助共振トランスＴ３の一次巻線である主巻線Ｎ３を１巻き線方式に構成したので、補助共振トランスＴ３のコストを低減することができる。

本発明は、ハーフブリッジコンバータに関して、転流レグ中に対する逆流防止用のダイオードの挿入を不要化し、電力効率を向上するとともに、コストダウンを図る技術として有用である。

１ メインレグ
２ コンデンサレグ
３ 全波整流回路
４ 転流レグ
１０ ＡＲＣＰ回路
１１ 転流制御回路
１２ 回生用整流回路
Ｃ２ ハイサイドのコンデンサ
Ｃ３ ローサイドのコンデンサ
ＬＨ ハイサイドライン
ＬＬ ローサイドライン
Ｎ１ 絶縁トランスの一次巻線
Ｎ３ １巻き線方式の主巻線（一次巻線）
Ｎ３_H ，Ｎ３_L ２巻き線方式の補助巻線（二次巻線）
Ｑ_m1 ハイサイドのメインスイッチング素子
Ｑ_m2 ローサイドのメインスイッチング素子
Ｑ_t1 ハイサイドの転流用スイッチング素子
Ｑ_t2 ローサイドの転流用スイッチング素子
Ｔ１ 絶縁トランス
Ｔ３ 補助共振トランス
Ｔ_p1，Ｔ_n1 入力端子
Ｔ_p2，Ｔ_n2 出力端子

Claims (2)

1. 直流の入力端子に接続されたハイサイドラインとローサイドラインとの間に繰り返し交互にオン／オフされるハイサイドのメインスイッチング素子とローサイドのメインスイッチング素子との直列回路からなるメインレグが接続され、
   前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間にハイサイドのコンデンサとローサイドのコンデンサとの直列回路からなるコンデンサレグが接続され、
   前記メインレグの中性点と前記コンデンサレグの中性点との間に絶縁トランスの一次巻線が接続され、
   前記絶縁トランスの二次側に全波整流回路を介して出力端子が接続され、
   前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間に接続されたＡＲＣＰ回路を備え、
   前記ＡＲＣＰ回路は転流制御回路と回生用整流回路からなり、
   前記転流制御回路は、
   前記ハイサイドラインと前記ローサイドラインとの間に接続されたハイサイドの転流用スイッチング素子とローサイドの転流用スイッチング素子との直列回路からなる転流レグと、
   前記転流レグの中性点と前記メインレグの中性点との間に一次巻線である主巻線が接続されるとともに、前記入力端子に二次巻線である補助巻線が接続された補助共振トランスとを有し、
   前記ハイサイドの転流用スイッチング素子は、前記ハイサイドのメインスイッチング素子がターンオンされる直前にターンオンされ、前記ハイサイドのメインスイッチング素子がターンオフされる直前にターンオフされ、
   前記ローサイドの転流用スイッチング素子は、前記ローサイドのメインスイッチング素子がターンオンされる直前にターンオンされ、前記ローサイドのメインスイッチング素子がターンオフされる直前にターンオフされるように構成され、
   前記回生用整流回路は、前記補助共振トランスにおける前記補助巻線で得られる電流を整流して前記入力端子の側に回生するように構成されていることを特徴とするハーフブリッジコンバータ。
2. 前記補助共振トランスにおける前記主巻線は１巻き線方式に構成され、前記補助巻線は２巻き線方式に構成されている請求項１に記載のハーフブリッジコンバータ。

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