JP3318240B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
- H02M3/3376—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は産業用や民生用の電
子機器に直流安定化電圧を供給するスイッチング電源装
置に関するものである。
子機器に直流安定化電圧を供給するスイッチング電源装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、スイッチング電源装置は電子機器
の低価格化・小型化・高性能化・省エネルギー化に伴
い、より小型で出力の安定性が高く高効率なものが強く
求められている。
の低価格化・小型化・高性能化・省エネルギー化に伴
い、より小型で出力の安定性が高く高効率なものが強く
求められている。
【０００３】以下に従来のスイッチング電源装置につい
て説明する。図４は従来のスイッチング電源装置で、フ
ルブリッジコンバータの回路構成図である。図４におい
て、１は入力直流電源であり、その電圧をＶｉｎとす
る。２ａ−２ｂは入力端子であり、前記入力直流電源１
が接続される。２３は第１のスイッチング素子であり、
２５は第２のスイッチング素子であり、前記第１のスイ
ッチング素子３と前記第２のスイッチング素子５は交互
にオンオフを繰り返し、前記入力端子２ａ−２ｂに直列
に接続される。２７は第３のスイッチング素子であり、
前記第２のスイッチング素子と同じタイミングでオンオ
フを繰り返すように制御される。２９は第４のスイッチ
ング素子であり、前記第１のスイッチング素子２３と同
じタイミングでオンオフされる。前記第３のスイッチン
グ素子と前記第４のスイッチング素子は、直列に接続さ
れ、前記入力端子２ａ−２ｂに接続される。前記第１の
スイッチング素子２３と前記第２のスイッチング素子２
５と前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチ
ング素子には、並列に寄生キャパシタが存在し、それぞ
れ、第１の寄生キャパシタ２４、第２の寄生キャパシタ
２６、第３の寄生キャパシタ２８、第４の寄生キャパシ
タ３０で表される。１５はトランスであり１次巻線１５
ａと第１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃを有
し、前記１次巻線１５ａと前記第１の２次巻線１５ｂと
第２の２次巻線１５ｃの巻数比をｎ：１：１とし、前記
トランスの１次巻線１５ａは前記第１のスイッチング素
子２３と前記第２のスイッチング素子２５の接続点に一
端を接続し、他端を前記第３のスイッチング素子２７と
前記第４のスイッチング素子の接続点に接続する。１６
は第１の整流ダイオードであり、１７は第２の整流ダイ
オードであり、それぞれのアノードを前記トランスの第
１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃに接続し、
カソードは互いに接続される。１８はインダクタンス素
子であり、１９は平滑コンデンサであり、前記インダク
タンス素子１８と前記平滑コンデンサ１９は直列に接続
され一端を、前記第１の整流ダイオード１６と前記第２
の整流ダイオード１７の接続点に接続し、他端を前記ト
ランス１５の第１の２次巻線１５ｂと前記第２の２次巻
線１５ｃの接続点に接続し、前記第１の整流ダイオード
１６と前記第２の整流ダイオード１７で整流された電圧
を平滑し、出力電圧とする。２０ａ−２０ｂは出力端子
である。平滑コンデンサ１９の静電容量は十分大きく、
出力端子２０ａ−２０ｂへは出力電圧Ｖｏｕｔが出力さ
れる。２１は負荷であり、前記出力端子２０ａ−２０ｂ
に接続され、電力を消費する。３１は制御回路であり、
出力直流電圧Ｖｏｕｔを安定化すべく前記第１のスイッ
チング素子２３と前記第２のスイッチング素子２５と前
記第３のスイッチング素子２７と前記第４のスイッチン
グ素子２９を所定のオンオフ比で駆動する。
て説明する。図４は従来のスイッチング電源装置で、フ
ルブリッジコンバータの回路構成図である。図４におい
て、１は入力直流電源であり、その電圧をＶｉｎとす
る。２ａ−２ｂは入力端子であり、前記入力直流電源１
が接続される。２３は第１のスイッチング素子であり、
２５は第２のスイッチング素子であり、前記第１のスイ
ッチング素子３と前記第２のスイッチング素子５は交互
にオンオフを繰り返し、前記入力端子２ａ−２ｂに直列
に接続される。２７は第３のスイッチング素子であり、
前記第２のスイッチング素子と同じタイミングでオンオ
フを繰り返すように制御される。２９は第４のスイッチ
ング素子であり、前記第１のスイッチング素子２３と同
じタイミングでオンオフされる。前記第３のスイッチン
グ素子と前記第４のスイッチング素子は、直列に接続さ
れ、前記入力端子２ａ−２ｂに接続される。前記第１の
スイッチング素子２３と前記第２のスイッチング素子２
５と前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチ
ング素子には、並列に寄生キャパシタが存在し、それぞ
れ、第１の寄生キャパシタ２４、第２の寄生キャパシタ
２６、第３の寄生キャパシタ２８、第４の寄生キャパシ
タ３０で表される。１５はトランスであり１次巻線１５
ａと第１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃを有
し、前記１次巻線１５ａと前記第１の２次巻線１５ｂと
第２の２次巻線１５ｃの巻数比をｎ：１：１とし、前記
トランスの１次巻線１５ａは前記第１のスイッチング素
子２３と前記第２のスイッチング素子２５の接続点に一
端を接続し、他端を前記第３のスイッチング素子２７と
前記第４のスイッチング素子の接続点に接続する。１６
は第１の整流ダイオードであり、１７は第２の整流ダイ
オードであり、それぞれのアノードを前記トランスの第
１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃに接続し、
カソードは互いに接続される。１８はインダクタンス素
子であり、１９は平滑コンデンサであり、前記インダク
タンス素子１８と前記平滑コンデンサ１９は直列に接続
され一端を、前記第１の整流ダイオード１６と前記第２
の整流ダイオード１７の接続点に接続し、他端を前記ト
ランス１５の第１の２次巻線１５ｂと前記第２の２次巻
線１５ｃの接続点に接続し、前記第１の整流ダイオード
１６と前記第２の整流ダイオード１７で整流された電圧
を平滑し、出力電圧とする。２０ａ−２０ｂは出力端子
である。平滑コンデンサ１９の静電容量は十分大きく、
出力端子２０ａ−２０ｂへは出力電圧Ｖｏｕｔが出力さ
れる。２１は負荷であり、前記出力端子２０ａ−２０ｂ
に接続され、電力を消費する。３１は制御回路であり、
出力直流電圧Ｖｏｕｔを安定化すべく前記第１のスイッ
チング素子２３と前記第２のスイッチング素子２５と前
記第３のスイッチング素子２７と前記第４のスイッチン
グ素子２９を所定のオンオフ比で駆動する。
【０００４】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下その動作を説明する。図５に動作波
形を示す。図５においてＧ１、Ｇ２、Ｇ３，Ｇ４は第１
のスイッチング素子２３と第２のスイッチング素子２５
と第３のスイッチング素子２７と第４のスイッチング素
子２９のオンオフの制御信号であり、Ｖ１は第２のスイ
ッチング素子２５に印加される電圧であり、Ｖ２は第４
のスイッチング素子２９に印加される電圧であり、Ｖｔ
はトランスの１次巻線１５ａに印加される電圧であり、
Ｉｔはトランスの１次巻線１５ａに流れる電流であり、
Ｉ１は第１のスイッチング素子２３と第１の寄生キャパ
シタ２４の並列回路に流れる電流であり、Ｉ２は第２の
スイッチング素子２５と第２の寄生キャパシタ２６の並
列回路に流れる電流を示している。
装置について、以下その動作を説明する。図５に動作波
形を示す。図５においてＧ１、Ｇ２、Ｇ３，Ｇ４は第１
のスイッチング素子２３と第２のスイッチング素子２５
と第３のスイッチング素子２７と第４のスイッチング素
子２９のオンオフの制御信号であり、Ｖ１は第２のスイ
ッチング素子２５に印加される電圧であり、Ｖ２は第４
のスイッチング素子２９に印加される電圧であり、Ｖｔ
はトランスの１次巻線１５ａに印加される電圧であり、
Ｉｔはトランスの１次巻線１５ａに流れる電流であり、
Ｉ１は第１のスイッチング素子２３と第１の寄生キャパ
シタ２４の並列回路に流れる電流であり、Ｉ２は第２の
スイッチング素子２５と第２の寄生キャパシタ２６の並
列回路に流れる電流を示している。
【０００５】時刻Ｔ０に制御回路３１の制御信号によ
り、第１のスイッチング素子２３と第４のスイッチング
素子２９が同時にオンすると、トランスの１次巻線１５
ａには入力電圧Ｖｉｎが印加され、トランスの第１の２
次巻線１５ｂに電圧Ｖｉｎ／ｎが発生し、第１の整流ダ
イオード１６をオン、第２の整流ダイオード１７をオフ
として、インダクタンス素子１８には、電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加される。第１のスイッチング素子２３
にはトランス１５の励磁電流とインダクタンス素子１８
の励磁電流の１次側換算電流の和の電流が流れるが、第
１のスイッチング素子のターンオンの瞬間には、第１の
寄生キャパシタの放電と第２の寄生キャパシタの充電が
瞬時に起こるので図５に示されるようなスパイク電流が
流れる。
り、第１のスイッチング素子２３と第４のスイッチング
素子２９が同時にオンすると、トランスの１次巻線１５
ａには入力電圧Ｖｉｎが印加され、トランスの第１の２
次巻線１５ｂに電圧Ｖｉｎ／ｎが発生し、第１の整流ダ
イオード１６をオン、第２の整流ダイオード１７をオフ
として、インダクタンス素子１８には、電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加される。第１のスイッチング素子２３
にはトランス１５の励磁電流とインダクタンス素子１８
の励磁電流の１次側換算電流の和の電流が流れるが、第
１のスイッチング素子のターンオンの瞬間には、第１の
寄生キャパシタの放電と第２の寄生キャパシタの充電が
瞬時に起こるので図５に示されるようなスパイク電流が
流れる。
【０００６】時刻Ｔ１で第１のスイッチング素子２３と
第４のスイッチング素子２９が同時にオフすると、トラ
ンス１５の励磁エネルギーが連続となるように、２次電
流は、第１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃに
分割して流れ、第１の整流ダイオード１６と第２の整流
ダイオード１７をオンとして第１の２次巻線１５ｂと第
２の２次巻線１５ｃの誘起電圧はゼロになるとともに、
インダクタンス素子１８には電圧Ｖｏｕｔが印加され
る。
第４のスイッチング素子２９が同時にオフすると、トラ
ンス１５の励磁エネルギーが連続となるように、２次電
流は、第１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃに
分割して流れ、第１の整流ダイオード１６と第２の整流
ダイオード１７をオンとして第１の２次巻線１５ｂと第
２の２次巻線１５ｃの誘起電圧はゼロになるとともに、
インダクタンス素子１８には電圧Ｖｏｕｔが印加され
る。
【０００７】時刻Ｔ２で第２のスイッチング素子２５と
第３のスイッチング素子２７が同時にオンすると、トラ
ンスの１次巻線１５ａには電圧−Ｖｉｎが印加され、ト
ランスの第２の２次巻線１５ｃに電圧Ｖｉｎ／ｎが発生
し、第１の整流ダイオード１６をオフ、第２の整流ダイ
オード１７をオンとして、インダクタンス素子１８に
は、電圧Ｖｉｎ／ｎ−Ｖｏｕｔが印加される。第２のス
イッチング素子２５と第３のスイッチング素子２７には
トランス１５の励磁電流とインダクタンス素子１８の励
磁電流の１次側換算電流の和の電流が流れる。
第３のスイッチング素子２７が同時にオンすると、トラ
ンスの１次巻線１５ａには電圧−Ｖｉｎが印加され、ト
ランスの第２の２次巻線１５ｃに電圧Ｖｉｎ／ｎが発生
し、第１の整流ダイオード１６をオフ、第２の整流ダイ
オード１７をオンとして、インダクタンス素子１８に
は、電圧Ｖｉｎ／ｎ−Ｖｏｕｔが印加される。第２のス
イッチング素子２５と第３のスイッチング素子２７には
トランス１５の励磁電流とインダクタンス素子１８の励
磁電流の１次側換算電流の和の電流が流れる。
【０００８】時刻Ｔ３で第２のスイッチング素子２５と
第３のスイッチング素子２７が同時にオフすると、トラ
ンス１５の励磁エネルギーが連続となるように、２次電
流は、第１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃに
分割して流れ、第１の整流ダイオード１６と第２の整流
ダイオード１７をオンとして第１の２次巻線１５ｂと第
２の２次巻線１５ｃの誘起電圧はゼロになるとともに、
インダクタンス素子１８には逆向きに電圧Ｖｏｕｔが印
加される。
第３のスイッチング素子２７が同時にオフすると、トラ
ンス１５の励磁エネルギーが連続となるように、２次電
流は、第１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃに
分割して流れ、第１の整流ダイオード１６と第２の整流
ダイオード１７をオンとして第１の２次巻線１５ｂと第
２の２次巻線１５ｃの誘起電圧はゼロになるとともに、
インダクタンス素子１８には逆向きに電圧Ｖｏｕｔが印
加される。
【０００９】時刻Ｔ４で第１のスイッチング素子２３と
第４のスイッチング素子２９が同時にオンするとトラン
スの１次巻線１５ａには、入力電圧Ｖｉｎが印加され
る。これを繰り返す。
第４のスイッチング素子２９が同時にオンするとトラン
スの１次巻線１５ａには、入力電圧Ｖｉｎが印加され
る。これを繰り返す。
【００１０】第１のスイッチング素子２３と第２のスイ
ッチング素子２５と第３のスイッチング素子２７と第４
のスイッチング素子２９のオン期間を等しくＴ１−Ｔ０
＝Ｔ３−Ｔ２＝Ｔｏｎとし、全てオフである期間を等し
くＴ２−Ｔ１＝Ｔ４−Ｔ３＝Ｔｏｆｆとなるように、オ
ンオフ比を設定すると、安定動作状態においてはインダ
クタンス素子１８のリセット条件により、 （Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）×Ｔｏｎ＝Ｖｏｕｔ×Ｔｏｆｆ したがって Ｖｏｕｔ＝δ×Ｖｉｎ 但し δ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） となる。即ち出力電圧Ｖｏｕｔは、第１のスイッチング
素子２３と第２のスイッチング素子２５と第３のスイッ
チング素子２７と第４のスイッチング素子２９のオンオ
フ比を調整することにより、安定化することができる。
ッチング素子２５と第３のスイッチング素子２７と第４
のスイッチング素子２９のオン期間を等しくＴ１−Ｔ０
＝Ｔ３−Ｔ２＝Ｔｏｎとし、全てオフである期間を等し
くＴ２−Ｔ１＝Ｔ４−Ｔ３＝Ｔｏｆｆとなるように、オ
ンオフ比を設定すると、安定動作状態においてはインダ
クタンス素子１８のリセット条件により、 （Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）×Ｔｏｎ＝Ｖｏｕｔ×Ｔｏｆｆ したがって Ｖｏｕｔ＝δ×Ｖｉｎ 但し δ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） となる。即ち出力電圧Ｖｏｕｔは、第１のスイッチング
素子２３と第２のスイッチング素子２５と第３のスイッ
チング素子２７と第４のスイッチング素子２９のオンオ
フ比を調整することにより、安定化することができる。
【００１１】本回路構成では第１のスイッチング素子２
３と第２のスイッチング素子２５と第３のスイッチング
素子２７と第４のスイッチング素子２９には入力電圧Ｖ
ｉｎ以上の電圧は印加されない特長がある。また、スイ
ッチング素子には、バランス良く電流が流れるので、ス
トレスの分散化により、より大電力の電源装置に応用が
容易である特長がある。
３と第２のスイッチング素子２５と第３のスイッチング
素子２７と第４のスイッチング素子２９には入力電圧Ｖ
ｉｎ以上の電圧は印加されない特長がある。また、スイ
ッチング素子には、バランス良く電流が流れるので、ス
トレスの分散化により、より大電力の電源装置に応用が
容易である特長がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の構成では、第１のスイッチング素子２３と第２のスイ
ッチング素子２５のターンオン時に第１の寄生キャパシ
タ２４と第２の寄生キャパシタ２６の充放電が瞬時に起
こるのでサージ電流が発生する。同じように、第３のス
イッチング素子２７と第４のスイッチング素子２９のタ
ーンオン時に第３の寄生キャパシタ２８と第４の寄生キ
ャパシタ３０の充放電が瞬時に起こるのでサージ電流が
発生するので、電力損失およびノイズを生じるという問
題点がある。また、第１のスイッチング素子２３および
第２のスイッチング素子２５のまた第３のスイッチング
素子２７および第４のスイッチング素子２９のターンオ
フ時にトランスの漏れインダクタンスや配線に寄生する
インダクタンスによりサージ電圧が発生する問題点を有
していた。
の構成では、第１のスイッチング素子２３と第２のスイ
ッチング素子２５のターンオン時に第１の寄生キャパシ
タ２４と第２の寄生キャパシタ２６の充放電が瞬時に起
こるのでサージ電流が発生する。同じように、第３のス
イッチング素子２７と第４のスイッチング素子２９のタ
ーンオン時に第３の寄生キャパシタ２８と第４の寄生キ
ャパシタ３０の充放電が瞬時に起こるのでサージ電流が
発生するので、電力損失およびノイズを生じるという問
題点がある。また、第１のスイッチング素子２３および
第２のスイッチング素子２５のまた第３のスイッチング
素子２７および第４のスイッチング素子２９のターンオ
フ時にトランスの漏れインダクタンスや配線に寄生する
インダクタンスによりサージ電圧が発生する問題点を有
していた。
【００１３】本発明は前記従来の問題点を解決するもの
で、サージ電流とサージ電圧の発生と電力損失の発生を
抑え、効率を向上するとともに低ノイズ化を実現したス
イッチング電源装置を提供することを目的とする。
で、サージ電流とサージ電圧の発生と電力損失の発生を
抑え、効率を向上するとともに低ノイズ化を実現したス
イッチング電源装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のスイッチング電源装置は、各々が並列に寄生
キャパシタを有し、微少な休止期間を有して交互にオン
オフする第１のスイッチング手段と第２のスイッチング
手段の直列回路を入力直流電圧に接続し、各々が並列に
寄生キャパシタを有し、微少な休止期間を有して交互に
オンオフする第３のスイッチング手段と第４のスイッチ
ング手段の直列回路を前記入力直流電圧に接続し、漏れ
インダクタンスと励磁インダクタンスに、前記第１〜第
４のスイッチング手段それぞれがターンオンする直前に
並列に接続されている前記寄生キャパシタを放電するエ
ネルギーを蓄積できるようにしたトランスと、前記第１
のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段の接
続点と前記第３のスイッチング手段と前記第４のスイッ
チング手段の接続点に前記トランスの１次巻線を接続
し、前記トランスの２次巻線に発生する電圧を整流する
整流回路と、前記整流回路により得られた電圧を平滑
し、出力電圧を得る平滑回路を有するスイッチング電源
であって、前記第１のスイッチング手段のオン期間とオ
フ期間の比と、前記第３のスイッチング手段のオン期間
とオフ期間の比との少なくとも一方を制御して、前記出
力電圧を調整し、前記第1〜第４のスイッチング手段を
制御する制御回路を有し、前記第１のスイッチング手段
と前記第４のスイッチング手段が同時にオンしている期
間、および、前記第２のスイッチング手段と前記第３の
スイッチング手段が同時にオンしている期間に、前記ト
ランスの１次巻線に前記入力直流電圧を印加して、前記
漏れインダクタンスと前記励磁インダクタンスにエネル
ギーを蓄積し、前記第２のスイッチング手段と前記第４
のスイッチング手段が同時にオンしている期間におい
て、前記トランスの１次巻線が短絡され、同時に前記整
流回路に含まれる複数の整流ダイオードをオンとして前
記トランスの２次巻線を短絡して前記エネルギーを保持
し、その後、前記エネルギーを用いて、前記第２のスイ
ッチング手段または前記第４のスイッチング手段をオフ
にすることで前記第１のスイッチング手段と前記第３の
スイッチング手段の寄生キャパシタを放電することを特
徴とするものである。
に本発明のスイッチング電源装置は、各々が並列に寄生
キャパシタを有し、微少な休止期間を有して交互にオン
オフする第１のスイッチング手段と第２のスイッチング
手段の直列回路を入力直流電圧に接続し、各々が並列に
寄生キャパシタを有し、微少な休止期間を有して交互に
オンオフする第３のスイッチング手段と第４のスイッチ
ング手段の直列回路を前記入力直流電圧に接続し、漏れ
インダクタンスと励磁インダクタンスに、前記第１〜第
４のスイッチング手段それぞれがターンオンする直前に
並列に接続されている前記寄生キャパシタを放電するエ
ネルギーを蓄積できるようにしたトランスと、前記第１
のスイッチング手段と前記第２のスイッチング手段の接
続点と前記第３のスイッチング手段と前記第４のスイッ
チング手段の接続点に前記トランスの１次巻線を接続
し、前記トランスの２次巻線に発生する電圧を整流する
整流回路と、前記整流回路により得られた電圧を平滑
し、出力電圧を得る平滑回路を有するスイッチング電源
であって、前記第１のスイッチング手段のオン期間とオ
フ期間の比と、前記第３のスイッチング手段のオン期間
とオフ期間の比との少なくとも一方を制御して、前記出
力電圧を調整し、前記第1〜第４のスイッチング手段を
制御する制御回路を有し、前記第１のスイッチング手段
と前記第４のスイッチング手段が同時にオンしている期
間、および、前記第２のスイッチング手段と前記第３の
スイッチング手段が同時にオンしている期間に、前記ト
ランスの１次巻線に前記入力直流電圧を印加して、前記
漏れインダクタンスと前記励磁インダクタンスにエネル
ギーを蓄積し、前記第２のスイッチング手段と前記第４
のスイッチング手段が同時にオンしている期間におい
て、前記トランスの１次巻線が短絡され、同時に前記整
流回路に含まれる複数の整流ダイオードをオンとして前
記トランスの２次巻線を短絡して前記エネルギーを保持
し、その後、前記エネルギーを用いて、前記第２のスイ
ッチング手段または前記第４のスイッチング手段をオフ
にすることで前記第１のスイッチング手段と前記第３の
スイッチング手段の寄生キャパシタを放電することを特
徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明のスイッチング電源
装置の実施の形態について説明する。
装置の実施の形態について説明する。
【００１６】（実施の形態１）以下本発明の実施の形態
１について、図面を参照しながら説明する。図１は本発
明の実施の形態１におけるスイッチング電源の構成を示
すものである。図１において、図４と同じものは同一の
符号を記し説明は省略する。
１について、図面を参照しながら説明する。図１は本発
明の実施の形態１におけるスイッチング電源の構成を示
すものである。図１において、図４と同じものは同一の
符号を記し説明は省略する。
【００１７】１は入力直流電源であり、入力電圧をＶｉ
ｎとする。２ａ、２ｂは入力端子であり、３は第１のス
イッチング素子であり、４は第１のダイオードであり、
５は第１の寄生キャパシタであり、前記第１のスイッチ
ング素子と前記第１のダイオードに寄生的に存在するキ
ャパシタを表している。前記第１のスイッチング素子３
と前記第１のダイオード４と前記第１の寄生キャパシタ
５で第１のスイッチング手段を構成する。６は第２のス
イッチング素子であり、７は第２のダイオードであり、
８は第２の寄生キャパシタであり、前記第２のスイッチ
ング素子６と前記第２のダイオード７と前記第２の寄生
キャパシタ８で第２のスイッチング手段を構成する。前
記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素
子は、わずかなデッドタイムを有して、相補的にオンオ
フするように制御される。前記第１のスイッチング手段
と前記第２のスイッチング手段は直列接続され前記入力
端子２ａ−２ｂに接続される。９は第３のスイッチング
素子であり、１０は第３のダイオードであり、１１は第
３の寄生キャパシタであり、前記第３のスイッチング素
子９と前記第３のダイオード１０と前記第３の寄生キャ
パシタ１１で第３のスイッチング手段を構成する。１２
は第４のスイッチング素子であり、１３は第４のダイオ
ードであり、１４は第４の寄生キャパシタであり、前記
第４のスイッチング素子１２と前記第４のダイオード１
３と前記第４の寄生キャパシタ１４で第４のスイッチン
グ手段を構成する。前記第３のスイッチング素子と前記
第４のスイッチング素子は、わずかなデッドタイムを有
して、相補的にオンオフするように制御される。前記第
３のスイッチング手段と前記第４のスイッチング手段は
直列接続され前記入力端子２ａ、２ｂに接続される。１
５はトランスで１次巻線１５ａと第１の２次巻線１５ｂ
と第２の２次巻線１５ｃを有し、前記１次巻線１５ａと
前記２次巻線１５ｂと前記２次巻線１５ｃの巻数比は
ｎ：１：１とし、１次巻線１５ａは前記第１のスイッチ
ング手段と第２のスイッチング手段の接続点と前記第３
のスイッチング手段と前記第４のスイッチング手段の接
続点に接続される。
ｎとする。２ａ、２ｂは入力端子であり、３は第１のス
イッチング素子であり、４は第１のダイオードであり、
５は第１の寄生キャパシタであり、前記第１のスイッチ
ング素子と前記第１のダイオードに寄生的に存在するキ
ャパシタを表している。前記第１のスイッチング素子３
と前記第１のダイオード４と前記第１の寄生キャパシタ
５で第１のスイッチング手段を構成する。６は第２のス
イッチング素子であり、７は第２のダイオードであり、
８は第２の寄生キャパシタであり、前記第２のスイッチ
ング素子６と前記第２のダイオード７と前記第２の寄生
キャパシタ８で第２のスイッチング手段を構成する。前
記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素
子は、わずかなデッドタイムを有して、相補的にオンオ
フするように制御される。前記第１のスイッチング手段
と前記第２のスイッチング手段は直列接続され前記入力
端子２ａ−２ｂに接続される。９は第３のスイッチング
素子であり、１０は第３のダイオードであり、１１は第
３の寄生キャパシタであり、前記第３のスイッチング素
子９と前記第３のダイオード１０と前記第３の寄生キャ
パシタ１１で第３のスイッチング手段を構成する。１２
は第４のスイッチング素子であり、１３は第４のダイオ
ードであり、１４は第４の寄生キャパシタであり、前記
第４のスイッチング素子１２と前記第４のダイオード１
３と前記第４の寄生キャパシタ１４で第４のスイッチン
グ手段を構成する。前記第３のスイッチング素子と前記
第４のスイッチング素子は、わずかなデッドタイムを有
して、相補的にオンオフするように制御される。前記第
３のスイッチング手段と前記第４のスイッチング手段は
直列接続され前記入力端子２ａ、２ｂに接続される。１
５はトランスで１次巻線１５ａと第１の２次巻線１５ｂ
と第２の２次巻線１５ｃを有し、前記１次巻線１５ａと
前記２次巻線１５ｂと前記２次巻線１５ｃの巻数比は
ｎ：１：１とし、１次巻線１５ａは前記第１のスイッチ
ング手段と第２のスイッチング手段の接続点と前記第３
のスイッチング手段と前記第４のスイッチング手段の接
続点に接続される。
【００１８】１６は第１の整流ダイオードであり、アノ
ードを前記トランスの第１の２次巻線１５ｂの一端に接
続する。１７は第２の整流ダイオードであり、アノード
を前記トランス１５の第２の２次巻線１５ｃの一端に接
続される。前記第１の整流ダイオード１６と前記第２の
整流ダイオード１７のカソードは共に接続される。１８
はインダクタンス素子であり、１９は平滑コンデンサで
ある。前記インダクタンス素子１８と前記平滑コンデン
サ１９は直列接続され、前記第１の整流ダイオード１６
と前記第２の整流ダイオード１７のカソードの接続点
と、第１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃの接
続点に接続され、トランスの２次巻線に発生する電圧を
整流平滑して出力電圧とする。２０ａ、２０ｂは出力端
子であり、２１は負荷である。
ードを前記トランスの第１の２次巻線１５ｂの一端に接
続する。１７は第２の整流ダイオードであり、アノード
を前記トランス１５の第２の２次巻線１５ｃの一端に接
続される。前記第１の整流ダイオード１６と前記第２の
整流ダイオード１７のカソードは共に接続される。１８
はインダクタンス素子であり、１９は平滑コンデンサで
ある。前記インダクタンス素子１８と前記平滑コンデン
サ１９は直列接続され、前記第１の整流ダイオード１６
と前記第２の整流ダイオード１７のカソードの接続点
と、第１の２次巻線１５ｂと第２の２次巻線１５ｃの接
続点に接続され、トランスの２次巻線に発生する電圧を
整流平滑して出力電圧とする。２０ａ、２０ｂは出力端
子であり、２１は負荷である。
【００１９】２２は制御回路であり、前記出力端子２０
ａ、２０ｂ間の電圧を検出し出力電圧が一定になるよう
に前記第１のスイッチング素子３と前記第２のスイッチ
ング素子５と前記第３のスイッチング素子１０と第４の
スイッチング素子１２のオンオフ比を変える制御信号を
発生する。
ａ、２０ｂ間の電圧を検出し出力電圧が一定になるよう
に前記第１のスイッチング素子３と前記第２のスイッチ
ング素子５と前記第３のスイッチング素子１０と第４の
スイッチング素子１２のオンオフ比を変える制御信号を
発生する。
【００２０】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下にその動作を図２の各部動作波形を
参照しながら説明する。
装置について、以下にその動作を図２の各部動作波形を
参照しながら説明する。
【００２１】図２においてＧ１は制御回路２２の第１の
スイッチング素子３の駆動パルス波形を示しており、Ｇ
２は制御回路２２の第２のスイッチング素子６の駆動パ
ルス波形を示しており、Ｇ３は制御回路２２の第３のス
イッチング素子９の駆動パルス波形を示しており、Ｇ４
は制御回路２２の第４のスイッチング素子１２の駆動パ
ルス波形を示しており、Ｖ１は第２のスイッチング手段
に印加される電圧波形を示しており、Ｖ２は第４のスイ
ッチング手段に印加される電圧波形を示しており、Ｖｔ
はトランス１５の１次巻線１５ａに印加される電圧波形
を示しており、Ｉｔはトランス１５の１次巻線１５ａに
流れる電流波形を示しており、Ｉ１は、第１のスイッチ
ング手段に流れる電流波形を示しており、Ｉ２は第２の
スイッチング手段を流れる電流波形を示している。
スイッチング素子３の駆動パルス波形を示しており、Ｇ
２は制御回路２２の第２のスイッチング素子６の駆動パ
ルス波形を示しており、Ｇ３は制御回路２２の第３のス
イッチング素子９の駆動パルス波形を示しており、Ｇ４
は制御回路２２の第４のスイッチング素子１２の駆動パ
ルス波形を示しており、Ｖ１は第２のスイッチング手段
に印加される電圧波形を示しており、Ｖ２は第４のスイ
ッチング手段に印加される電圧波形を示しており、Ｖｔ
はトランス１５の１次巻線１５ａに印加される電圧波形
を示しており、Ｉｔはトランス１５の１次巻線１５ａに
流れる電流波形を示しており、Ｉ１は、第１のスイッチ
ング手段に流れる電流波形を示しており、Ｉ２は第２の
スイッチング手段を流れる電流波形を示している。
【００２２】動作状態の時間的変化を示すためＴ０〜Ｔ
８を図中に記している。時刻Ｔ０で制御回路２２のオン
信号により第１のスイッチング素子３がオンすると、既
にオンしている第４のスイッチング素子１２を通して、
トランス１５の１次巻線１５ａに入力電圧Ｖｉｎが印加
される。この時トランス１５の第１の２次巻線１５ｂに
電圧Ｖｉｎ／ｎが発生し整流ダイオード１６をターンオ
ンする。インダクタンス素子１８には、電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を流れ
る電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻線１
５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と第１の２次
巻線１５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるた
めに直線状に増加し、トランス１５およびインダクタン
ス素子１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制
御回路２２は第２のスイッチング素子６をオフ、第３の
スイッチング素子９をオフ、第４のスイッチング素子１
２をオンとするが、第２のダイオード７と第３のダイオ
ード１０は逆バイアスされオフであるため、回路動作に
影響は無い。
８を図中に記している。時刻Ｔ０で制御回路２２のオン
信号により第１のスイッチング素子３がオンすると、既
にオンしている第４のスイッチング素子１２を通して、
トランス１５の１次巻線１５ａに入力電圧Ｖｉｎが印加
される。この時トランス１５の第１の２次巻線１５ｂに
電圧Ｖｉｎ／ｎが発生し整流ダイオード１６をターンオ
ンする。インダクタンス素子１８には、電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を流れ
る電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻線１
５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と第１の２次
巻線１５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるた
めに直線状に増加し、トランス１５およびインダクタン
ス素子１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制
御回路２２は第２のスイッチング素子６をオフ、第３の
スイッチング素子９をオフ、第４のスイッチング素子１
２をオンとするが、第２のダイオード７と第３のダイオ
ード１０は逆バイアスされオフであるため、回路動作に
影響は無い。
【００２３】時刻Ｔ１で制御回路２２のオフ信号で第１
のスイッチング素子３がオフすると、トランス１５の１
次巻線１５ａを流れていた電流はトランスの漏れインダ
クタンスの影響で連続になるので、第１の寄生キャパシ
タ５と第２の寄生キャパシタ８を充放電して、第２のス
イッチング手段に印加される電圧Ｖ１は徐々に減少し、
Ｔ２でゼロに達すると、第２のダイオード７をターンオ
ンさせる。第２のダイオードがオンしている間に、制御
回路２２のオン信号により第２のスイッチング素子６は
オンするように、時刻Ｔ１から、若干時間遅れの後、第
２のスイッチング素子６のオン信号が出力されるように
制御される。このときオン電流が第２のダイオード７を
流れても第２のスイッチング素子６を流れても動作に変
化はない。このとき、トランス１５の１次巻線電流は、
第２のダイオード７または第２のスイッチング素子６が
オンするとオンである第４のスイッチング素子を通し
て、トランス１５の１次巻線１５ａは短絡され、トラン
スの漏れインダクタンスと励磁インダクタンスに蓄えら
れたエネルギーは保持される。
のスイッチング素子３がオフすると、トランス１５の１
次巻線１５ａを流れていた電流はトランスの漏れインダ
クタンスの影響で連続になるので、第１の寄生キャパシ
タ５と第２の寄生キャパシタ８を充放電して、第２のス
イッチング手段に印加される電圧Ｖ１は徐々に減少し、
Ｔ２でゼロに達すると、第２のダイオード７をターンオ
ンさせる。第２のダイオードがオンしている間に、制御
回路２２のオン信号により第２のスイッチング素子６は
オンするように、時刻Ｔ１から、若干時間遅れの後、第
２のスイッチング素子６のオン信号が出力されるように
制御される。このときオン電流が第２のダイオード７を
流れても第２のスイッチング素子６を流れても動作に変
化はない。このとき、トランス１５の１次巻線電流は、
第２のダイオード７または第２のスイッチング素子６が
オンするとオンである第４のスイッチング素子を通し
て、トランス１５の１次巻線１５ａは短絡され、トラン
スの漏れインダクタンスと励磁インダクタンスに蓄えら
れたエネルギーは保持される。
【００２４】トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第
２の２次巻線１５ｃに誘起される電圧もゼロとなり、イ
ンダクタンス素子１８に印加される電圧は、Ｖｏｕｔと
なる。トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第２の２
次巻線１５ｃには、励磁エネルギーを連続に保つよう
に、電流が分割して流れるために、第１の整流ダイオー
ド１６と第２の整流ダイオード１７はオンとなる。
２の２次巻線１５ｃに誘起される電圧もゼロとなり、イ
ンダクタンス素子１８に印加される電圧は、Ｖｏｕｔと
なる。トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第２の２
次巻線１５ｃには、励磁エネルギーを連続に保つよう
に、電流が分割して流れるために、第１の整流ダイオー
ド１６と第２の整流ダイオード１７はオンとなる。
【００２５】時刻Ｔ３で第４のスイッチング素子１２が
オフすると、トランスに保持されていたエネルギーによ
り、第３の寄生キャパシタと第４の寄生キャパシタを充
放電して、第４のスイッチング手段に印加される電圧Ｖ
２は徐々に上昇し、時刻Ｔ４で入力電圧Ｖｉｎに達する
と、第３のダイオード１０をターンオンさせる。第３の
ダイオード１０がオンしている間に、制御回路２２のオ
ン信号により第３のスイッチング素子９はオンするよう
に、時刻Ｔ３から、若干時間遅れの後、第３のスイッチ
ング素子９のオン信号が出力されるように制御される。
このときオン電流が第３のダイオード１０を流れても第
３のスイッチング素子９を流れても動作に変化はない。
オフすると、トランスに保持されていたエネルギーによ
り、第３の寄生キャパシタと第４の寄生キャパシタを充
放電して、第４のスイッチング手段に印加される電圧Ｖ
２は徐々に上昇し、時刻Ｔ４で入力電圧Ｖｉｎに達する
と、第３のダイオード１０をターンオンさせる。第３の
ダイオード１０がオンしている間に、制御回路２２のオ
ン信号により第３のスイッチング素子９はオンするよう
に、時刻Ｔ３から、若干時間遅れの後、第３のスイッチ
ング素子９のオン信号が出力されるように制御される。
このときオン電流が第３のダイオード１０を流れても第
３のスイッチング素子９を流れても動作に変化はない。
【００２６】トランス１５の１次巻線１５ａを流れる電
流Ｉｔは、第３のスイッチング手段がオンすると、オン
である第２のスイッチング素子６を通してトランス１５
の１次巻線１５ａに−Ｖｉｎが印加され、１次巻線電流
Ｉｔは急激に減少する。トランス１５の１次巻線１５ａ
に十分な逆電流が供給されると第１の整流ダイオード１
６がオフし第２の２次巻線１５ｃに電圧Ｖｉｎ／ｎが発
生するため、インダクタンス素子１８に電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を流れ
る電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻線１
５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と２次巻線１
５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるために直
線状に減少し、トランス１５およびインダクタンス素子
１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制御回路
２２は第１のスイッチング素子３をオフ、第２のスイッ
チング素子６をオン、第４のスイッチング素子１２をオ
フとするが、第１のダイオード４と第４のダイオード１
３は逆バイアスされオフであるため、回路動作に影響は
無い。
流Ｉｔは、第３のスイッチング手段がオンすると、オン
である第２のスイッチング素子６を通してトランス１５
の１次巻線１５ａに−Ｖｉｎが印加され、１次巻線電流
Ｉｔは急激に減少する。トランス１５の１次巻線１５ａ
に十分な逆電流が供給されると第１の整流ダイオード１
６がオフし第２の２次巻線１５ｃに電圧Ｖｉｎ／ｎが発
生するため、インダクタンス素子１８に電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を流れ
る電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻線１
５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と２次巻線１
５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるために直
線状に減少し、トランス１５およびインダクタンス素子
１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制御回路
２２は第１のスイッチング素子３をオフ、第２のスイッ
チング素子６をオン、第４のスイッチング素子１２をオ
フとするが、第１のダイオード４と第４のダイオード１
３は逆バイアスされオフであるため、回路動作に影響は
無い。
【００２７】時刻Ｔ５で制御回路２２のオフ信号で第３
のスイッチング素子９がオフすると、トランス１５の１
次巻線１５ａを流れていた電流はトランスの漏れインダ
クタンスの影響で連続になるので、第３の寄生キャパシ
タ１１と第４の寄生キャパシタ１４を充放電して、第４
のスイッチング手段に印加される電圧Ｖ２は徐々に減少
し、Ｔ６でゼロに達すると、第４のダイオード１３をタ
ーンオンさせる。第４のダイオード１３がオンしている
間に、制御回路２２のオン信号により第４のスイッチン
グ素子１２はオンするように、時刻Ｔ５から、若干時間
遅れの後、第４のスイッチング素子１２のオン信号が出
力されるように制御される。このときオン電流が第４の
ダイオード１３を流れても第４のスイッチング素子１２
を流れても動作に変化はない。このとき、トランス１５
の１次巻線電流は、第４のダイオード１３または第４の
スイッチング素子１２がオンするとオンである第２のス
イッチング素子６を通して、トランス１５の１次巻線１
５ａは短絡され、トランスの漏れインダクタンスと励磁
インダクタンスに蓄えられたエネルギーは保持される。
のスイッチング素子９がオフすると、トランス１５の１
次巻線１５ａを流れていた電流はトランスの漏れインダ
クタンスの影響で連続になるので、第３の寄生キャパシ
タ１１と第４の寄生キャパシタ１４を充放電して、第４
のスイッチング手段に印加される電圧Ｖ２は徐々に減少
し、Ｔ６でゼロに達すると、第４のダイオード１３をタ
ーンオンさせる。第４のダイオード１３がオンしている
間に、制御回路２２のオン信号により第４のスイッチン
グ素子１２はオンするように、時刻Ｔ５から、若干時間
遅れの後、第４のスイッチング素子１２のオン信号が出
力されるように制御される。このときオン電流が第４の
ダイオード１３を流れても第４のスイッチング素子１２
を流れても動作に変化はない。このとき、トランス１５
の１次巻線電流は、第４のダイオード１３または第４の
スイッチング素子１２がオンするとオンである第２のス
イッチング素子６を通して、トランス１５の１次巻線１
５ａは短絡され、トランスの漏れインダクタンスと励磁
インダクタンスに蓄えられたエネルギーは保持される。
【００２８】トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第
２の２次巻線１５ｃに誘起される電圧もゼロとなり、イ
ンダクタンス素子１８に印加される電圧は、Ｖｏｕｔと
なる。トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第２の２
次巻線１５ｃには、励磁エネルギーを連続に保つよう
に、電流が分割して流れるために、第１の整流ダイオー
ド１６と第２の整流ダイオード１７はオンとなる。
２の２次巻線１５ｃに誘起される電圧もゼロとなり、イ
ンダクタンス素子１８に印加される電圧は、Ｖｏｕｔと
なる。トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第２の２
次巻線１５ｃには、励磁エネルギーを連続に保つよう
に、電流が分割して流れるために、第１の整流ダイオー
ド１６と第２の整流ダイオード１７はオンとなる。
【００２９】時刻Ｔ７で第２のスイッチング素子６がオ
フすると、トランスに保持されていたエネルギーによ
り、第１の寄生キャパシタ５と第２の寄生キャパシタ８
を充放電して、第２のスイッチング手段に印加される電
圧Ｖ１は徐々に上昇し、時刻Ｔ８で入力電圧Ｖｉｎに達
すると、第１のダイオード４をターンオンさせる。第１
のダイオード４がオンしている間に、制御回路２２のオ
ン信号により第１のスイッチング素子３はオンするよう
に、時刻Ｔ７から、若干時間遅れの後、第１のスイッチ
ング素子３のオン信号が出力されるように制御される。
このときオン電流が第１のダイオード４を流れても第１
のスイッチング素子３を流れても動作に変化はない。
フすると、トランスに保持されていたエネルギーによ
り、第１の寄生キャパシタ５と第２の寄生キャパシタ８
を充放電して、第２のスイッチング手段に印加される電
圧Ｖ１は徐々に上昇し、時刻Ｔ８で入力電圧Ｖｉｎに達
すると、第１のダイオード４をターンオンさせる。第１
のダイオード４がオンしている間に、制御回路２２のオ
ン信号により第１のスイッチング素子３はオンするよう
に、時刻Ｔ７から、若干時間遅れの後、第１のスイッチ
ング素子３のオン信号が出力されるように制御される。
このときオン電流が第１のダイオード４を流れても第１
のスイッチング素子３を流れても動作に変化はない。
【００３０】トランス１５の１次巻線１５ａを流れる電
流Ｉｔは、第１のスイッチング手段がオンすると、オン
である第４のスイッチング素子１２を通してトランス１
５の１次巻線１５ａに入力電圧Ｖｉｎが印加され、１次
巻線電流Ｉｔは急激に増加する。トランス１５の１次巻
線１５ａに十分な電流が供給されると第２の整流ダイオ
ード１７がオフし第１の２次巻線１５ｂに電圧Ｖｉｎ／
ｎが発生するため、インダクタンス素子１８に電圧Ｖｉ
ｎ／ｎ−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８
を流れる電流は直線状に増加する。トランス１５の１次
巻線１５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と２次
巻線１５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるた
めに直線状に減少し、トランス１５およびインダクタン
ス素子１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制
御回路２２は第１のスイッチング素子３をオフ、第２の
スイッチング素子６をオン、第４のスイッチング素子１
２をオフとするが、第１のダイオード４と第４のダイオ
ード１３は逆バイアスされオフであるため、回路動作に
影響は無い。この動作を繰り返す。
流Ｉｔは、第１のスイッチング手段がオンすると、オン
である第４のスイッチング素子１２を通してトランス１
５の１次巻線１５ａに入力電圧Ｖｉｎが印加され、１次
巻線電流Ｉｔは急激に増加する。トランス１５の１次巻
線１５ａに十分な電流が供給されると第２の整流ダイオ
ード１７がオフし第１の２次巻線１５ｂに電圧Ｖｉｎ／
ｎが発生するため、インダクタンス素子１８に電圧Ｖｉ
ｎ／ｎ−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８
を流れる電流は直線状に増加する。トランス１５の１次
巻線１５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と２次
巻線１５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるた
めに直線状に減少し、トランス１５およびインダクタン
ス素子１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制
御回路２２は第１のスイッチング素子３をオフ、第２の
スイッチング素子６をオン、第４のスイッチング素子１
２をオフとするが、第１のダイオード４と第４のダイオ
ード１３は逆バイアスされオフであるため、回路動作に
影響は無い。この動作を繰り返す。
【００３１】Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ６、Ｔ
７〜Ｔ８の期間は短いので無視し、第１のスイッチング
手段のオン期間と第３のスイッチング手段のオン期間を
等しくＴｏｎ、第１のスイッチング手段がターンオフし
てから第３のスイッチング手段がターンオンするまでの
オフ期間と第３のスイッチング手段がターンオフしてか
ら第１のスイッチング手段がオンするまでのオフ期間を
等しくＴｏｆｆとすると、インダクタンス素子１８のリ
セット条件から、 （Ｖｉｎ／ｎ−Ｖｏｕｔ）×Ｔｏｎ＝Ｖｏｕｔ×Ｔｏｆ
ｆ となる。したがって、 Ｖｏｕｔ＝δＶｉｎ／ｎ である。但し、 δ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） である。したがって、第１のスイッチング素子３および
第３のスイッチング素子９のオンオフ比により出力電圧
Ｖｏｕｔが制御でき、従来のフルブリッジコンバータと
同じ変換式となる。Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ
６、Ｔ７〜Ｔ８を考慮すると、出力電圧が低くなるが、
その分δを大きくすることで所定の電圧を得ることがで
きる。
７〜Ｔ８の期間は短いので無視し、第１のスイッチング
手段のオン期間と第３のスイッチング手段のオン期間を
等しくＴｏｎ、第１のスイッチング手段がターンオフし
てから第３のスイッチング手段がターンオンするまでの
オフ期間と第３のスイッチング手段がターンオフしてか
ら第１のスイッチング手段がオンするまでのオフ期間を
等しくＴｏｆｆとすると、インダクタンス素子１８のリ
セット条件から、 （Ｖｉｎ／ｎ−Ｖｏｕｔ）×Ｔｏｎ＝Ｖｏｕｔ×Ｔｏｆ
ｆ となる。したがって、 Ｖｏｕｔ＝δＶｉｎ／ｎ である。但し、 δ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） である。したがって、第１のスイッチング素子３および
第３のスイッチング素子９のオンオフ比により出力電圧
Ｖｏｕｔが制御でき、従来のフルブリッジコンバータと
同じ変換式となる。Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ
６、Ｔ７〜Ｔ８を考慮すると、出力電圧が低くなるが、
その分δを大きくすることで所定の電圧を得ることがで
きる。
【００３２】この構成では第１のスイッチング素子３と
第２のスイッチング素子６と第３のスイッチング素子９
と第４のスイッチング素子１２のターンオン直前に第１
の寄生キャパシタ５と第２の寄生キャパシタ８と第３の
寄生キャパシタ１１と第４の寄生キャパシタ１４を充放
電してからターンオンするために、サージ状の短絡電流
の発生を低減でき、効率の改善、ノイズの発生を抑える
ことが可能である。またトランスの漏れインダクタンス
に起因する第１のスイッチング素子３および第２のスイ
ッチング素子６と第３のスイッチング素子９および第４
のスイッチング素子のターンオフ時のサージ電圧が第２
のダイオード７および第１のダイオード４と第４のダイ
オード１３および第３のダイオード１１がターンオンす
る事により効果的に電圧クランプされるので、サージ電
圧の発生はない。
第２のスイッチング素子６と第３のスイッチング素子９
と第４のスイッチング素子１２のターンオン直前に第１
の寄生キャパシタ５と第２の寄生キャパシタ８と第３の
寄生キャパシタ１１と第４の寄生キャパシタ１４を充放
電してからターンオンするために、サージ状の短絡電流
の発生を低減でき、効率の改善、ノイズの発生を抑える
ことが可能である。またトランスの漏れインダクタンス
に起因する第１のスイッチング素子３および第２のスイ
ッチング素子６と第３のスイッチング素子９および第４
のスイッチング素子のターンオフ時のサージ電圧が第２
のダイオード７および第１のダイオード４と第４のダイ
オード１３および第３のダイオード１１がターンオンす
る事により効果的に電圧クランプされるので、サージ電
圧の発生はない。
【００３３】尚、寄生容量の充放電は、トランスの漏れ
インダクタンスに蓄えられたエネルギーによるとした
が、トランス１５の１次巻線１５ａまたは２次巻線１５
ｂに直列にインダクタンス素子を直列に接続し、放電エ
ネルギーを大きくすることもできるのは言うまでもな
い。またトランス１５のインダクタンス値を小さくし
て、トランスを逆励磁させることにより第１および第２
のスイッチング手段の寄生容量とトランス１５の分布容
量の放電の補助をさせることもできる。また本構成で
は、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段
と第３のスイッチング手段と第４のスイッチング手段と
トランスに等価的に並列接続される寄生コンデンサに加
えて外付けでコンデンサを追加しても、基本動作に影響
がなく、スイッチング素子のターンオフ時に印加される
電圧の傾きが小さくなるので、スイッチング時に発生す
る損失をさらに小さくできる効果もある。またスイッチ
ング手段に印加される電圧は入力電圧Ｖｉｎで、トラン
スが直流励磁されないのは従来のハーフブリッジコンバ
ータと同様であり、高効率、低ノイズで、高周波化が可
能なスイッチング電源装置を実現できる。
インダクタンスに蓄えられたエネルギーによるとした
が、トランス１５の１次巻線１５ａまたは２次巻線１５
ｂに直列にインダクタンス素子を直列に接続し、放電エ
ネルギーを大きくすることもできるのは言うまでもな
い。またトランス１５のインダクタンス値を小さくし
て、トランスを逆励磁させることにより第１および第２
のスイッチング手段の寄生容量とトランス１５の分布容
量の放電の補助をさせることもできる。また本構成で
は、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段
と第３のスイッチング手段と第４のスイッチング手段と
トランスに等価的に並列接続される寄生コンデンサに加
えて外付けでコンデンサを追加しても、基本動作に影響
がなく、スイッチング素子のターンオフ時に印加される
電圧の傾きが小さくなるので、スイッチング時に発生す
る損失をさらに小さくできる効果もある。またスイッチ
ング手段に印加される電圧は入力電圧Ｖｉｎで、トラン
スが直流励磁されないのは従来のハーフブリッジコンバ
ータと同様であり、高効率、低ノイズで、高周波化が可
能なスイッチング電源装置を実現できる。
【００３４】（実施の形態２）図３は、本発明の実施の
形態２におけるスイッチング電源装置の動作波形の構成
を示すものである。本実施の形態２における回路構成
は、実施の形態１のスイッチング電源装置と同じである
のでここでは省略する。実施の形態１と異なるのは、第
１のスイッチング素子３と第２のスイッチング素子６と
第３のスイッチング素子９と第４のスイッチング素子１
２の制御方法であり、以下詳しく説明する。
形態２におけるスイッチング電源装置の動作波形の構成
を示すものである。本実施の形態２における回路構成
は、実施の形態１のスイッチング電源装置と同じである
のでここでは省略する。実施の形態１と異なるのは、第
１のスイッチング素子３と第２のスイッチング素子６と
第３のスイッチング素子９と第４のスイッチング素子１
２の制御方法であり、以下詳しく説明する。
【００３５】図３においてＧ１は制御回路２２の第１の
スイッチング素子３の駆動パルス波形を示しており、Ｇ
２は制御回路２２の第２のスイッチング素子６の駆動パ
ルス波形を示しており、Ｇ３は制御回路２２の第３のス
イッチング素子９の駆動パルス波形を示しており、Ｇ４
は制御回路２２の第４のスイッチング素子１２の駆動パ
ルス波形を示しており、Ｖ１は第２のスイッチング手段
に印加される電圧波形を示しており、Ｖ２は第４のスイ
ッチング手段に印加される電圧波形を示しており、Ｖｔ
はトランス１５の１次巻線１５ａに印加される電圧波形
を示しており、Ｉｔはトランス１５の１次巻線１５ａに
流れる電流波形を示しており、Ｉ１は、第１のスイッチ
ング手段に流れる電流波形を示しており、Ｉ２は第２の
スイッチング手段を流れる電流波形を示している。
スイッチング素子３の駆動パルス波形を示しており、Ｇ
２は制御回路２２の第２のスイッチング素子６の駆動パ
ルス波形を示しており、Ｇ３は制御回路２２の第３のス
イッチング素子９の駆動パルス波形を示しており、Ｇ４
は制御回路２２の第４のスイッチング素子１２の駆動パ
ルス波形を示しており、Ｖ１は第２のスイッチング手段
に印加される電圧波形を示しており、Ｖ２は第４のスイ
ッチング手段に印加される電圧波形を示しており、Ｖｔ
はトランス１５の１次巻線１５ａに印加される電圧波形
を示しており、Ｉｔはトランス１５の１次巻線１５ａに
流れる電流波形を示しており、Ｉ１は、第１のスイッチ
ング手段に流れる電流波形を示しており、Ｉ２は第２の
スイッチング手段を流れる電流波形を示している。
【００３６】動作状態の時間的変化を示すためＴ０〜Ｔ
８を図中に記している。時刻Ｔ０で制御回路２２のオン
信号により第４のスイッチング素子１２がオンすると、
既にオンしている第１のスイッチング素子３を通して、
トランス１５の１次巻線１５ａに入力電圧Ｖｉｎが印加
される。この時トランス１５の第１の２次巻線１５ｂに
電圧Ｖｉｎ／ｎが発生し整流ダイオード１６をターンオ
ンする。インダクタンス素子１８には、電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を流れ
る電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻線１
５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と第１の２次
巻線１５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるた
めに直線状に増加し、トランス１５およびインダクタン
ス素子１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制
御回路２２は第２のスイッチング素子６をオフ、第３の
スイッチング素子９をオフ、第４のスイッチング素子１
２をオンとするが、第２のダイオード７と第３のダイオ
ード１０は逆バイアスされオフであるため、回路動作に
影響は無い。
８を図中に記している。時刻Ｔ０で制御回路２２のオン
信号により第４のスイッチング素子１２がオンすると、
既にオンしている第１のスイッチング素子３を通して、
トランス１５の１次巻線１５ａに入力電圧Ｖｉｎが印加
される。この時トランス１５の第１の２次巻線１５ｂに
電圧Ｖｉｎ／ｎが発生し整流ダイオード１６をターンオ
ンする。インダクタンス素子１８には、電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を流れ
る電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻線１
５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と第１の２次
巻線１５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるた
めに直線状に増加し、トランス１５およびインダクタン
ス素子１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制
御回路２２は第２のスイッチング素子６をオフ、第３の
スイッチング素子９をオフ、第４のスイッチング素子１
２をオンとするが、第２のダイオード７と第３のダイオ
ード１０は逆バイアスされオフであるため、回路動作に
影響は無い。
【００３７】時刻Ｔ１で制御回路２２のオフ信号で第４
のスイッチング素子１２がオフすると、トランス１５の
１次巻線１５ａを流れていた電流はトランスの漏れイン
ダクタンスの影響で連続になるので、第３の寄生キャパ
シタ１１と第４の寄生キャパシタ１４を充放電して、第
４のスイッチング手段に印加される電圧Ｖ２は徐々に減
少し、Ｔ２で入力電圧Ｖｉｎに達すると、第３のダイオ
ード１０をターンオンさせる。第３のダイオード１０が
オンしている間に、制御回路２２のオン信号により第３
のスイッチング素子９はオンするように、時刻Ｔ１か
ら、若干時間遅れの後、第３のスイッチング素子９のオ
ン信号が出力されるように制御される。このときオン電
流が第３のダイオード１０を流れても第３のスイッチン
グ素子９を流れても動作に変化はない。このとき、トラ
ンス１５の１次巻線電流は、第３のダイオード１０また
は第３のスイッチング素子９がオンするとオンである第
１のスイッチング素子と通して、トランス１５の１次巻
線１５ａは短絡され、トランスの漏れインダクタンスと
励磁インダクタンスに蓄えられたエネルギーは保持され
る。
のスイッチング素子１２がオフすると、トランス１５の
１次巻線１５ａを流れていた電流はトランスの漏れイン
ダクタンスの影響で連続になるので、第３の寄生キャパ
シタ１１と第４の寄生キャパシタ１４を充放電して、第
４のスイッチング手段に印加される電圧Ｖ２は徐々に減
少し、Ｔ２で入力電圧Ｖｉｎに達すると、第３のダイオ
ード１０をターンオンさせる。第３のダイオード１０が
オンしている間に、制御回路２２のオン信号により第３
のスイッチング素子９はオンするように、時刻Ｔ１か
ら、若干時間遅れの後、第３のスイッチング素子９のオ
ン信号が出力されるように制御される。このときオン電
流が第３のダイオード１０を流れても第３のスイッチン
グ素子９を流れても動作に変化はない。このとき、トラ
ンス１５の１次巻線電流は、第３のダイオード１０また
は第３のスイッチング素子９がオンするとオンである第
１のスイッチング素子と通して、トランス１５の１次巻
線１５ａは短絡され、トランスの漏れインダクタンスと
励磁インダクタンスに蓄えられたエネルギーは保持され
る。
【００３８】トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第
２の２次巻線１５ｃに誘起される電圧もゼロとなり、イ
ンダクタンス素子１８に印加される電圧は、Ｖｏｕｔと
なる。トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第２の２
次巻線１５ｃには、励磁エネルギーを連続に保つよう
に、電流が分割して流れるために、第１の整流ダイオー
ド１６と第２の整流ダイオード１７はオンとなる。
２の２次巻線１５ｃに誘起される電圧もゼロとなり、イ
ンダクタンス素子１８に印加される電圧は、Ｖｏｕｔと
なる。トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第２の２
次巻線１５ｃには、励磁エネルギーを連続に保つよう
に、電流が分割して流れるために、第１の整流ダイオー
ド１６と第２の整流ダイオード１７はオンとなる。
【００３９】時刻Ｔ３で第１のスイッチング素子３がオ
フすると、トランスに保持されていたエネルギーによ
り、第１の寄生キャパシタ５と第２の寄生キャパシタ８
を充放電して、第２のスイッチング手段に印加される電
圧Ｖ１は徐々に減少し、時刻Ｔ４でゼロに達すると、第
２のダイオード７をターンオンさせる。第２のダイオー
ド７がオンしている間に、制御回路２２のオン信号によ
り第２のスイッチング素子６はオンするように、時刻Ｔ
３から、若干時間遅れの後、第２のスイッチング素子６
のオン信号が出力されるように制御される。このときオ
ン電流が第２のダイオード７を流れても第２のスイッチ
ング素子６を流れても動作に変化はない。
フすると、トランスに保持されていたエネルギーによ
り、第１の寄生キャパシタ５と第２の寄生キャパシタ８
を充放電して、第２のスイッチング手段に印加される電
圧Ｖ１は徐々に減少し、時刻Ｔ４でゼロに達すると、第
２のダイオード７をターンオンさせる。第２のダイオー
ド７がオンしている間に、制御回路２２のオン信号によ
り第２のスイッチング素子６はオンするように、時刻Ｔ
３から、若干時間遅れの後、第２のスイッチング素子６
のオン信号が出力されるように制御される。このときオ
ン電流が第２のダイオード７を流れても第２のスイッチ
ング素子６を流れても動作に変化はない。
【００４０】トランス１５の１次巻線１５ａを流れる電
流Ｉｔは、第３のスイッチング手段がオンすると、オン
である第２のスイッチング素子６を通してトランス１５
の１次巻線１５ａに−Ｖｉｎが印加され、１次巻線電流
Ｉｔは急激に減少する。トランス１５の１次巻線１５ａ
に十分な逆電流が供給されると第１の整流ダイオード１
６がオフし第２の２次巻線１５ｃに電圧Ｖｉｎ／ｎが発
生するため、インダクタンス素子１８に電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を流れ
る電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻線１
５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と２次巻線１
５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるために直
線状に減少し、トランス１５およびインダクタンス素子
１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制御回路
２２は第１のスイッチング素子３をオフ、第２のスイッ
チング素子６をオン、第４のスイッチング素子１２をオ
フとするが、第１のダイオード４と第４のダイオード１
３は逆バイアスされオフであるため、回路動作に影響は
無い。
流Ｉｔは、第３のスイッチング手段がオンすると、オン
である第２のスイッチング素子６を通してトランス１５
の１次巻線１５ａに−Ｖｉｎが印加され、１次巻線電流
Ｉｔは急激に減少する。トランス１５の１次巻線１５ａ
に十分な逆電流が供給されると第１の整流ダイオード１
６がオフし第２の２次巻線１５ｃに電圧Ｖｉｎ／ｎが発
生するため、インダクタンス素子１８に電圧Ｖｉｎ／ｎ
−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を流れ
る電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻線１
５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と２次巻線１
５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるために直
線状に減少し、トランス１５およびインダクタンス素子
１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制御回路
２２は第１のスイッチング素子３をオフ、第２のスイッ
チング素子６をオン、第４のスイッチング素子１２をオ
フとするが、第１のダイオード４と第４のダイオード１
３は逆バイアスされオフであるため、回路動作に影響は
無い。
【００４１】時刻Ｔ５で制御回路２２のオフ信号で第２
のスイッチング素子６がオフすると、トランス１５の１
次巻線１５ａを流れていた電流はトランスの漏れインダ
クタンスの影響で連続になるので、第１の寄生キャパシ
タ５と第２の寄生キャパシタ８を充放電して、第２のス
イッチング手段に印加される電圧Ｖ１は徐々に増加し、
Ｔ６で入力電圧Ｖｉｎに達すると、第１のダイオード４
をターンオンさせる。第１のダイオード４がオンしてい
る間に、制御回路２２のオン信号により第１のスイッチ
ング素子３はオンするように、時刻Ｔ５から、若干時間
遅れの後、第１のスイッチング素子３のオン信号が出力
されるように制御される。このときオン電流が第１のダ
イオード４を流れても第１のスイッチング素子３を流れ
ても動作に変化はない。このとき、トランス１５の１次
巻線電流は、第１のダイオード４または第１のスイッチ
ング素子３がオンするとオンである第３のスイッチング
素子９を通して、トランス１５の１次巻線１５ａは短絡
され、トランスの漏れインダクタンスと励磁インダクタ
ンスに蓄えられたエネルギーは保持される。
のスイッチング素子６がオフすると、トランス１５の１
次巻線１５ａを流れていた電流はトランスの漏れインダ
クタンスの影響で連続になるので、第１の寄生キャパシ
タ５と第２の寄生キャパシタ８を充放電して、第２のス
イッチング手段に印加される電圧Ｖ１は徐々に増加し、
Ｔ６で入力電圧Ｖｉｎに達すると、第１のダイオード４
をターンオンさせる。第１のダイオード４がオンしてい
る間に、制御回路２２のオン信号により第１のスイッチ
ング素子３はオンするように、時刻Ｔ５から、若干時間
遅れの後、第１のスイッチング素子３のオン信号が出力
されるように制御される。このときオン電流が第１のダ
イオード４を流れても第１のスイッチング素子３を流れ
ても動作に変化はない。このとき、トランス１５の１次
巻線電流は、第１のダイオード４または第１のスイッチ
ング素子３がオンするとオンである第３のスイッチング
素子９を通して、トランス１５の１次巻線１５ａは短絡
され、トランスの漏れインダクタンスと励磁インダクタ
ンスに蓄えられたエネルギーは保持される。
【００４２】トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第
２の２次巻線１５ｃに誘起される電圧もゼロとなり、イ
ンダクタンス素子１８に印加される電圧は、Ｖｏｕｔと
なる。トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第２の２
次巻線１５ｃには、励磁エネルギーを連続に保つよう
に、電流が分割して流れるために、第１の整流ダイオー
ド１６と第２の整流ダイオード１７はオンとなる。
２の２次巻線１５ｃに誘起される電圧もゼロとなり、イ
ンダクタンス素子１８に印加される電圧は、Ｖｏｕｔと
なる。トランス１５の第１の２次巻線１５ｂと第２の２
次巻線１５ｃには、励磁エネルギーを連続に保つよう
に、電流が分割して流れるために、第１の整流ダイオー
ド１６と第２の整流ダイオード１７はオンとなる。
【００４３】時刻Ｔ７で第３のスイッチング素子９がオ
フすると、トランスに保持されていたエネルギーによ
り、第３の寄生キャパシタ１１と第４の寄生キャパシタ
１４を充放電して、第４のスイッチング手段に印加され
る電圧Ｖ２は徐々に減少し、時刻Ｔ８でゼロに達する
と、第４のダイオード１３をターンオンさせる。第４の
ダイオード１３がオンしている間に、制御回路２２のオ
ン信号により第４のスイッチング素子１２はオンするよ
うに、時刻Ｔ７から、若干時間遅れの後、第４のスイッ
チング素子１２のオン信号が出力されるように制御され
る。このときオン電流が第４のダイオード１３を流れて
も第４のスイッチング素子１２を流れても動作に変化は
ない。
フすると、トランスに保持されていたエネルギーによ
り、第３の寄生キャパシタ１１と第４の寄生キャパシタ
１４を充放電して、第４のスイッチング手段に印加され
る電圧Ｖ２は徐々に減少し、時刻Ｔ８でゼロに達する
と、第４のダイオード１３をターンオンさせる。第４の
ダイオード１３がオンしている間に、制御回路２２のオ
ン信号により第４のスイッチング素子１２はオンするよ
うに、時刻Ｔ７から、若干時間遅れの後、第４のスイッ
チング素子１２のオン信号が出力されるように制御され
る。このときオン電流が第４のダイオード１３を流れて
も第４のスイッチング素子１２を流れても動作に変化は
ない。
【００４４】トランス１５の１次巻線１５ａを流れる電
流Ｉｔは、第１のスイッチング手段がオンすると、オン
である第１のスイッチング素子３を通してトランス１５
の１次巻線１５ａに入力電圧Ｖｉｎが印加され、１次巻
線電流Ｉｔは急激に増加する。トランス１５の１次巻線
１５ａに十分な電流が供給されると第２の整流ダイオー
ド１７がオフし第１の２次巻線１５ｂに電圧Ｖｉｎ／ｎ
が発生するため、インダクタンス素子１８に電圧Ｖｉｎ
／ｎ−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を
流れる電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻
線１５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と２次巻
線１５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるため
に直線状に減少し、トランス１５およびインダクタンス
素子１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制御
回路２２は第１のスイッチング素子３をオフ、第２のス
イッチング素子６をオン、第４のスイッチング素子１２
をオフとするが、第１のダイオード４と第４のダイオー
ド１３は逆バイアスされオフであるため、回路動作に影
響は無い。
流Ｉｔは、第１のスイッチング手段がオンすると、オン
である第１のスイッチング素子３を通してトランス１５
の１次巻線１５ａに入力電圧Ｖｉｎが印加され、１次巻
線電流Ｉｔは急激に増加する。トランス１５の１次巻線
１５ａに十分な電流が供給されると第２の整流ダイオー
ド１７がオフし第１の２次巻線１５ｂに電圧Ｖｉｎ／ｎ
が発生するため、インダクタンス素子１８に電圧Ｖｉｎ
／ｎ−Ｖｏｕｔが印加され、インダクタンス素子１８を
流れる電流は直線状に増加する。トランス１５の１次巻
線１５ａの電流Ｉｔはトランス１５の励磁電流と２次巻
線１５ｂを流れる電流の１次側換算電流の和となるため
に直線状に減少し、トランス１５およびインダクタンス
素子１８に励磁エネルギーが蓄積される。このとき制御
回路２２は第１のスイッチング素子３をオフ、第２のス
イッチング素子６をオン、第４のスイッチング素子１２
をオフとするが、第１のダイオード４と第４のダイオー
ド１３は逆バイアスされオフであるため、回路動作に影
響は無い。
【００４５】この動作を繰り返す。Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜
Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ６、Ｔ７〜Ｔ８の期間は短いので無視
し、第１のスイッチング手段のオン期間と第３のスイッ
チング手段のオン期間を等しくＴｏｎ、第１のスイッチ
ング手段がターンオフしてから第３のスイッチング手段
がターンオンするまでのオフ期間と第３のスイッチング
手段がターンオフしてから第１のスイッチング手段がオ
ンするまでのオフ期間を等しくＴｏｆｆとすると、イン
ダクタンス素子１８のリセット条件から、 （Ｖｉｎ／ｎ−Ｖｏｕｔ）×Ｔｏｎ＝Ｖｏｕｔ×Ｔｏｆ
ｆ となる。したがって、 Ｖｏｕｔ＝δＶｉｎ／ｎ である。但し、 δ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） である。したがって、第１のスイッチング素子３および
第３のスイッチング素子９のオンオフ比により出力電圧
Ｖｏｕｔが制御でき、従来のフルブリッジコンバータと
同じ変換式となる。Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ
６、Ｔ７〜Ｔ８を考慮すると、出力電圧が低くなるが、
その分δを大きくすることで所定の電圧を得ることがで
きる。
Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ６、Ｔ７〜Ｔ８の期間は短いので無視
し、第１のスイッチング手段のオン期間と第３のスイッ
チング手段のオン期間を等しくＴｏｎ、第１のスイッチ
ング手段がターンオフしてから第３のスイッチング手段
がターンオンするまでのオフ期間と第３のスイッチング
手段がターンオフしてから第１のスイッチング手段がオ
ンするまでのオフ期間を等しくＴｏｆｆとすると、イン
ダクタンス素子１８のリセット条件から、 （Ｖｉｎ／ｎ−Ｖｏｕｔ）×Ｔｏｎ＝Ｖｏｕｔ×Ｔｏｆ
ｆ となる。したがって、 Ｖｏｕｔ＝δＶｉｎ／ｎ である。但し、 δ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） である。したがって、第１のスイッチング素子３および
第３のスイッチング素子９のオンオフ比により出力電圧
Ｖｏｕｔが制御でき、従来のフルブリッジコンバータと
同じ変換式となる。Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ
６、Ｔ７〜Ｔ８を考慮すると、出力電圧が低くなるが、
その分δを大きくすることで所定の電圧を得ることがで
きる。
【００４６】この構成では第１のスイッチング素子３と
第２のスイッチング素子６と第３のスイッチング素子９
と第４のスイッチング素子１２のターンオン直前に第１
の寄生キャパシタ５と第２の寄生キャパシタ８と第３の
寄生キャパシタ１１と第４の寄生キャパシタ１４を充放
電してからターンオンするために、サージ状の短絡電流
の発生を低減でき、効率の改善、ノイズの発生を抑える
ことが可能である。またトランスの漏れインダクタンス
に起因する第１のスイッチング素子３および第２のスイ
ッチング素子６と第３のスイッチング素子９および第４
のスイッチング素子のターンオフ時のサージ電圧が第２
のダイオード７および第１のダイオード４と第４のダイ
オード１３および第３のダイオード１１がターンオンす
る事により効果的に電圧クランプされるので、サージ電
圧の発生はない。
第２のスイッチング素子６と第３のスイッチング素子９
と第４のスイッチング素子１２のターンオン直前に第１
の寄生キャパシタ５と第２の寄生キャパシタ８と第３の
寄生キャパシタ１１と第４の寄生キャパシタ１４を充放
電してからターンオンするために、サージ状の短絡電流
の発生を低減でき、効率の改善、ノイズの発生を抑える
ことが可能である。またトランスの漏れインダクタンス
に起因する第１のスイッチング素子３および第２のスイ
ッチング素子６と第３のスイッチング素子９および第４
のスイッチング素子のターンオフ時のサージ電圧が第２
のダイオード７および第１のダイオード４と第４のダイ
オード１３および第３のダイオード１１がターンオンす
る事により効果的に電圧クランプされるので、サージ電
圧の発生はない。
【００４７】尚、寄生容量の充放電は、トランスの漏れ
インダクタンスに蓄えられたエネルギーによるとした
が、トランス１５の１次巻線１５ａまたは２次巻線１５
ｂに直列にインダクタンス素子を直列に接続し、放電エ
ネルギーを大きくすることもできるのは言うまでもな
い。またトランス１５のインダクタンス値を小さくし
て、トランスを逆励磁させることにより第１および第２
のスイッチング手段の寄生容量とトランス１５の分布容
量の放電の補助をさせることもできる。また本構成で
は、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段
と第３のスイッチング手段と第４のスイッチング手段と
トランスに等価的に並列接続される寄生コンデンサに加
えて外付けでコンデンサを追加しても、基本動作に影響
がなく、スイッチング素子のターンオフ時に印加される
電圧の傾きが小さくなるので、スイッチング時に発生す
る損失をさらに小さくできる効果もある。またスイッチ
ング手段に印加される電圧は入力電圧Ｖｉｎで、高効
率、低ノイズで、高周波化が可能なスイッチング電源装
置を実現できる。
インダクタンスに蓄えられたエネルギーによるとした
が、トランス１５の１次巻線１５ａまたは２次巻線１５
ｂに直列にインダクタンス素子を直列に接続し、放電エ
ネルギーを大きくすることもできるのは言うまでもな
い。またトランス１５のインダクタンス値を小さくし
て、トランスを逆励磁させることにより第１および第２
のスイッチング手段の寄生容量とトランス１５の分布容
量の放電の補助をさせることもできる。また本構成で
は、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段
と第３のスイッチング手段と第４のスイッチング手段と
トランスに等価的に並列接続される寄生コンデンサに加
えて外付けでコンデンサを追加しても、基本動作に影響
がなく、スイッチング素子のターンオフ時に印加される
電圧の傾きが小さくなるので、スイッチング時に発生す
る損失をさらに小さくできる効果もある。またスイッチ
ング手段に印加される電圧は入力電圧Ｖｉｎで、高効
率、低ノイズで、高周波化が可能なスイッチング電源装
置を実現できる。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１のス
イッチング手段と第２のスイッチング手段と第３のスイ
ッチング手段と第４のスイッチング手段のターンオン直
前に、スイッチング手段に等価的に並列接続される寄生
コンデンサの電荷を放電してからターンオンすることが
でき、サージ電流の発生がない。また、第１および第２
および第３および第４のスイッチング手段のターンオフ
時に発生するサージ電圧は、スイッチング手段内に含ま
れるダイオードがターンオンすることによるクランプ作
用により効果的に吸収される。したがって、高効率、低
ノイズで、高周波化による小型のスイッチング電源装置
を実現できる。
イッチング手段と第２のスイッチング手段と第３のスイ
ッチング手段と第４のスイッチング手段のターンオン直
前に、スイッチング手段に等価的に並列接続される寄生
コンデンサの電荷を放電してからターンオンすることが
でき、サージ電流の発生がない。また、第１および第２
および第３および第４のスイッチング手段のターンオフ
時に発生するサージ電圧は、スイッチング手段内に含ま
れるダイオードがターンオンすることによるクランプ作
用により効果的に吸収される。したがって、高効率、低
ノイズで、高周波化による小型のスイッチング電源装置
を実現できる。
【図１】本発明の実施の形態１におけるスイッチング電
源装置を示す回路構成図
源装置を示す回路構成図
【図２】図１の回路構成図の動作波形を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態２における動作波形を示す
説明図
説明図
【図４】従来例におけるスイッチング電源装置の回路構
成図
成図
【図５】図４の回路構成図の動作波形を示す説明図
【符号の説明】 １ 入力直流電源 ２ａ，２ｂ 入力端子 ３ 第１のスイッチング素子 ４ 第１のダイオード ５ 第１の寄生キャパシタ ６ 第２のスイッチング素子 ７ 第２のダイオード ８ 第２の寄生キャパシタ ９ 第３のスイッチング素子 １０ 第３のダイオード １１ 第３の寄生キャパシタ １２ 第４のスイッチング素子 １３ 第４のダイオード １４ 第４の寄生キャパシタ １５ トランス １６ 第１の整流ダイオード １７ 第２の整流ダイオード １８ インダクタンス素子 １９ 平滑コンデンサ ２０ａ，２０ｂ 出力端子 ２１ 負荷 ２２ 制御回路 ２３ 第１のスイッチング素子 ２４ 第１の寄生キャパシタ ２５ 第２のスイッチング素子 ２６ 第２の寄生キャパシタ ２７ 第３のスイッチング素子 ２８ 第３の寄生キャパシタ ２９ 第４のスイッチング素子 ３０ 第４の寄生キャパシタ ３１ 制御回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 3/335 H02M 7/5387 H03K 17/725
Claims (4)
- 【請求項１】 各々が並列に寄生キャパシタを有し、微
少な休止期間を有して交互にオンオフする第１のスイッ
チング手段と第２のスイッチング手段の直列回路を入力
直流電圧に接続し、各々が並列に寄生キャパシタを有し、 微少な休止期間を
有して交互にオンオフする第３のスイッチング手段と第
４のスイッチング手段の直列回路を前記入力直流電圧に
接続し、 漏れインダクタンスと励磁インダクタンスに、前記第１
〜第４のスイッチング手段それぞれがターンオンする直
前に並列に接続されている前記寄生キャパシタを放電す
るエネルギーを蓄積できるようにしたトランスと、 前記第１のスイッチング手段と前記第２のスイッチング
手段の接続点と前記第３のスイッチング手段と前記第４
のスイッチング手段の接続点に前記トランスの１次巻線
を接続し、前記トランスの２次巻線に発生する電圧を整流する整流
回路と、前記整流回路により得られた電圧を平滑し、出
力電圧を得る平滑回路を有する スイッチング電源であっ
て、 前記第１のスイッチング手段のオン期間とオフ期間の比
と、前記第３のスイッチング手段のオン期間とオフ期間
の比との少なくとも一方を制御して、前記出力電圧を調
整し、前記第1〜第４のスイッチング手段を制御する制
御回路を有し、 前記第１のスイッチング手段と前記第４のスイッチング
手段が同時にオンしている期間、および、前記第２のス
イッチング手段と前記第３のスイッチング手段が同時に
オンしている期間に、前記トランスの１次巻線に前記入
力直流電圧を印加して、前記漏れインダクタンスと前記
励磁インダクタンスにエネルギーを蓄積し、 前記第２のスイッチング手段と前記第４のスイッチング
手段が同時にオンしている期間において、前記トランス
の１次巻線が短絡され、同時に前記整流回路に含まれる
複数の整流ダイオードをオンとして前記トランスの２次
巻線を短絡して前記エネルギーを保持し 、その後、前記
エネルギーを用いて、前記第２のスイッチング手段また
は前記第４のスイッチング手段をオフにすることで前記
第１のス イッチング手段と前記第３のスイッチング手段
の寄生キャパシタを放電することを特徴とするスイッチ
ング電源装置。 - 【請求項２】 第１のスイッチング手段のオンオフのタ
イミングと第３のスイッチング手段のオンオフのタイミ
ングをスイッチング周期の半分だけずらして制御する請
求項１記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項３】 第１から第４のスイッチング手段をダイ
オードと外部からオンオフ制御できるスイッチの並列接
続で構成する請求項１記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項４】 第１から第４のスイッチング手段をＭＯ
ＳＦＥＴで構成する請求項１記載のスイッチング電源装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24805697A JP3318240B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | スイッチング電源装置 |
| US09/152,020 US5963436A (en) | 1997-09-12 | 1998-09-11 | Switching power supply apparatus and controlling method for the same |
| DE69830284T DE69830284T2 (de) | 1997-09-12 | 1998-09-11 | Schaltnetzteil und Regelverfahren dafür |
| EP98117284A EP0902531B1 (en) | 1997-09-12 | 1998-09-11 | Switching power supply apparatus and controlling method for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24805697A JP3318240B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | スイッチング電源装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1189232A JPH1189232A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3318240B2 true JP3318240B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=17172553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24805697A Expired - Lifetime JP3318240B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | スイッチング電源装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5963436A (ja) |
| EP (1) | EP0902531B1 (ja) |
| JP (1) | JP3318240B2 (ja) |
| DE (1) | DE69830284T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1009094B1 (en) | 1998-12-08 | 2009-05-20 | Panasonic Corporation | Switching power supply |
| US6862195B2 (en) * | 1999-03-01 | 2005-03-01 | Delta Energy Systems (Switzerland) Ag | Soft transition converter |
| JP3344356B2 (ja) * | 1999-03-25 | 2002-11-11 | 松下電器産業株式会社 | スイッチング電源装置 |
| JP3482378B2 (ja) | 2000-06-01 | 2003-12-22 | 松下電器産業株式会社 | スイッチング電源装置 |
| US6483723B2 (en) | 2000-11-07 | 2002-11-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Switching power supply |
| JP4250329B2 (ja) * | 2000-12-20 | 2009-04-08 | 株式会社東芝 | 電源装置 |
| DE10109967A1 (de) * | 2001-03-01 | 2002-09-12 | Philips Corp Intellectual Pty | Konverter |
| US6927985B2 (en) * | 2001-07-17 | 2005-08-09 | Newton Scientific, Inc. | High voltage generator |
| WO2003058800A1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Northeastern University | Dc-dc converters providing reduced deadtime |
| US6781853B2 (en) * | 2002-03-13 | 2004-08-24 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Method and apparatus for reduction of energy loss due to body diode conduction in synchronous rectifiers |
| AU2003266603A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-04-19 | Sawafuji Electric Co., Ltd. | Rectangular wave inverter with surge being supressed |
| DE102006010402A1 (de) | 2006-03-03 | 2007-09-06 | Zeiske, Karsten, Dr. | Vorrichtung und Verfahren zur Gleichspannungsversorgung von elektronischen Ansteuerschaltungen für Elektromotoren |
| JP4643695B2 (ja) | 2008-09-02 | 2011-03-02 | 日立コンピュータ機器株式会社 | 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ及びその制御方法 |
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| WO2011161729A1 (ja) | 2010-06-25 | 2011-12-29 | 株式会社 日立製作所 | Ｄｃ－ｄｃコンバータ |
| JP5881386B2 (ja) | 2011-11-24 | 2016-03-09 | 株式会社東芝 | 電力変換装置 |
| CN104115386A (zh) * | 2012-03-05 | 2014-10-22 | 富士电机株式会社 | 直流-直流转换装置 |
| US20140362606A1 (en) * | 2012-03-05 | 2014-12-11 | Fuji Electric Co., Ltd. | Dc-dc conversion device |
| JP6103874B2 (ja) * | 2012-10-12 | 2017-03-29 | 株式会社日立情報通信エンジニアリング | 電源装置とその運転方法 |
| ITTO20121112A1 (it) * | 2012-12-20 | 2014-06-21 | Ansaldobreda Spa | Metodo di pilotaggio per inverter ed inverter atto a diminuire le perdite di commutazione |
| KR101628133B1 (ko) | 2014-07-04 | 2016-06-08 | 현대자동차 주식회사 | 펄스폭 변조 공진 컨버터 및 이를 이용한 차량용 충전기 |
| FR3033102B1 (fr) * | 2015-02-20 | 2018-05-11 | Devialet | Alimentation a decoupage a branches commandees |
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-
1997
- 1997-09-12 JP JP24805697A patent/JP3318240B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-09-11 US US09/152,020 patent/US5963436A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-11 EP EP98117284A patent/EP0902531B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-11 DE DE69830284T patent/DE69830284T2/de not_active Expired - Fee Related
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| DE69830284D1 (de) | 2005-06-30 |
| US5963436A (en) | 1999-10-05 |
| EP0902531A1 (en) | 1999-03-17 |
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