JP4285133B2 - スイッチング電源 - Google Patents

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Description

本発明は、第1主スイッチと第2主スイッチと複数個の磁性素子とを一次側で直列に接続するスイッチング電源に関するものである。
また、本発明は、第1コンバータと第2コンバータとを直列に接続するスイッチング電源に関するものである。
従来のスイッチング電源は、2台の1石式コンバータの一次側を直列接続し、二次側を並列接続している(例えば、特許文献1参照。)。このような構成は、大出力化および主スイッチの耐圧の軽減に好適である。
また、従来のスイッチング電源は、電圧を分割する第1主スイッチ及び第2主スイッチと、トランスの磁束をリセットするコンデンサと補助スイッチとの直列回路とを具備する(例えば、特許文献2及び特許文献3参照。)。このような構成は、主スイッチの電圧ストレスが小さく、かつデューティ比が広範囲に設定できる。
次に、具体的な例をあげて説明する。図25は、従来のスイッチング電源の一実施例を示す構成図である。
同図において、入力電圧Vinと、第2主スイッチQ2と、インダクタL4と、トランスT2の一次巻線N12と、インダクタL2と、トランスT1の一次巻線N11と、第1主スイッチQ1と、電流検出手段である抵抗Rsenと、は直列に接続する。
詳しくは、一端(ソース)に入力電圧Vinの負極である共通電位COMを、抵抗Rsenを介して、接続する第1主スイッチQ1を備える。
また、一端(ドレイン)に入力電圧Vinの正極を接続する第2主スイッチQ2を備える。
さらに、インダクタL2及びトランスT1は第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)を形成する。
また、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)の一端には、第1主スイッチQ1の他端(ドレイン)を接続する。
さらに、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力Voutとなる電圧を誘起する。
さらに、インダクタL4及びトランスT2は第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)を形成する。
また、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)の一端には、第2主スイッチQ2の他端(ソース)を接続し、他端に第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)の他端を接続する。
さらに、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力Voutとなる電圧を誘起する。
したがって、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)とは、電位点Vmを接続点として、直列接続する。
また、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との直列回路と並列に、コンデンサC8と補助スイッチQ4との直列回路を接続する。
そしてまた、トランスT1の二次巻線N21にはダイオードD1及びダイオードD2を接続し、さらにインダクタL1及びコンデンサC1を接続し、さらにまた負荷Loadを接続する。
また、トランスT2の二次巻線N22にはダイオードD5及びダイオードD6を接続し、さらにインダクタL3及びコンデンサC1を接続し、さらにまた負荷Loadを接続する。
したがって、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)におけるトランスT1の二次巻線N21の出力と、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)におけるトランスT2の二次巻線N22の出力とを並列に接続する。
また、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とは同位相でオンオフし、第1主スイッチQ1と補助スイッチQ4とはそれぞれ相補的にオンオフすると共に、第2主スイッチQ2と補助スイッチQ4とはそれぞれ相補的にオンオフする。
ここで、インダクタL2はトランスT1の漏れインダクタンス成分または外付けのインダクタであり、インダクタL4はトランスT2の漏れインダクタンス成分または外付けのインダクタである。
また、インダクタL2とインダクタL4とは電気的特性がほぼ同一のものを配置し、トランスT1とトランスT2とは電気的特性がほぼ同一のものを配置する。
このような構成では、トランスT1とトランスT2とで負荷をほぼ均等に分担するため負荷が大きいアプリケーションに好適である。
また、トランスT1とトランスT2を薄型にし、スイッチング電源全体を薄型化するアプリケーションに好適である。
そしてまた、第1主スイッチQ1、第2主スイッチQ2及び補助スイッチQ4はMOSFETで形成する。MOSFETのドレイン・ソース間は寄生のボディーダイオードを有する。
また、第1主スイッチQ1と並列にコンデンサC2を接続し、第2主スイッチQ2と並列にコンデンサC3を接続する。コンデンサC2は第1主スイッチの寄生容量または外付けのコンデンサであり、コンデンサC3は第2主スイッチQ2の寄生容量または外付けのコンデンサである。
そしてまた、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とは電気的特性がほぼ同一のものを配置し、コンデンサC2とコンデンサC3とは電気的特性がほぼ同一のものを配置する。
このような構成では、第1主スイッチと第2主スイッチとは電圧ストレスを分担するため、耐圧が低い素子を利用できる。耐圧が低い素子は、オン抵抗が低く、低コストである。
さらに、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とは同位相であるので、制御回路は簡便で低コストになる。
また、抵抗Rsenに発生する電圧は、電流フィードバック及び過電流抑制等の制御または保護に利用する。回路構成を簡便とするために、抵抗Rsenは、その一端を共通電位COMに接続して配置する。
こうして、一般的には、抵抗Rsenの配置により、第1主スイッチと第2主スイッチと第1磁性素子と第2磁性素子との直列回路の配置には非対称性が生じる。
このような、図25の従来例の動作を説明する。
まず、第1主スイッチQ1はオン、第2主スイッチQ2はオン及び補助スイッチQ4はオフの動作状態のときを説明する。
このとき、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との直列回路は入力電圧Vinにより励磁する。また、ダイオードD1及びダイオードD5はオンとなり、ダイオードD2及びダイオードD6はオフとなり、インダクタL1及びインダクタL3は励磁する。
そして、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とを共にオフとすることで後述の動作状態へ遷移する。
次に、第1主スイッチQ1はオフ、第2主スイッチQ2はオフ及び補助スイッチQ4はオンの動作状態のときを説明する。
このとき、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との直列回路はコンデンサC8の電圧によりリセットする。また、ダイオードD1及びダイオードD5はオフとなり、ダイオードD2及びダイオードD6はオンとなり、インダクタL1及びインダクタL3はリセットする。
そして、補助スイッチQ4をオフとすることで前述の動作状態へ遷移する。
このようにして、トランスT1、インダクタL2、トランスT2及びインダクタL4は磁気飽和することなく励磁とリセットを繰り返す。
また、コンデンサC8の充電電流と放電電流は、共に、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)、補助スイッチQ4及びコンデンサC8の回路に流れる。
そしてまた、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)におけるトランスT1の二次巻線N21に誘起する電圧は、ダイオードD1及びダイオードD2で整流し、インダクタL1及びコンデンサC1で平滑し、負荷Loadへ電力を供給する。
同様に、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)におけるトランスT2の二次巻線N22に誘起する電圧は、ダイオードD5及びダイオードD6で整流し、インダクタL3及びコンデンサC1で平滑し、負荷Loadへ電力を供給する。
そして、コンデンサC1には、共通電位GNDを基準として、出力電圧Voutが発生する。
こうして、図25の従来例は、入力電圧Vinを出力電圧Voutに変換する。また、オンとオフとの時間の割合(デューティ比)が増加すると、出力電圧Voutは上昇し、オンとオフとの時間の割合(デューティ比)が減少すると、出力電圧Voutは低下する。
また、図25の従来例において、補助スイッチQ4及びコンデンサC8は、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)を好適にリセットするため、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のデューティ比は広範囲に設定できる。
さらにまた、インダクタL2及びインダクタL4並びにコンデンサC2及びコンデンサC3は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2並びに補助スイッチQ4のスイッチング時の損失を抑制するように作用する。特に、ターンオン時の損失を抑制する。
次に、図26を用いて図25の従来例の特性を説明する。図26は、図25の従来例における第1主スイッチQ1のドレイン・ソース間の電圧(Vds_Q1)及び第2主スイッチQ2ドレイン・ソース間の電圧(Vds_Q2)の動作波形である。
同図より、電圧(Vds_Q1)のストレスと電圧(Vds_Q2)のストレスとはバランスしていない。これは、トランスT1、インダクタL2、トランスT2、インダクタL4及びその他の寄生素子、あるいはオンオフのタイミングのばらつき等が影響する。
特に、図25の従来例は、微小な抵抗Rsenでも、その対称性が大きく崩れ、電圧(Vds_Q1)と電圧(Vds_Q2)とは大きくずれるという特性がある。
電圧(Vds_Q1)のストレスと電圧(Vds_Q2)のストレスとのバランスが崩れると、効率の低下、信頼性の低下等の問題が発生する。
さらに、別の従来例を説明する。図27は、第2の従来のスイッチング電源の一実施例を示す構成図である。なお、図25の従来例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図27の従来例は、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点である電位点Vmに関して、電位点Vmと入力電圧Vinの負極である共通電位COMとの間にバルクコンデンサC6を配置し、電位点Vmと入力電圧Vinの正極との間にバルクコンデンサC7を配置する。
このような、図27の従来例の概略の動作は、図25の従来例の動作とほぼ同様に、入力電圧Vinを出力電圧Voutに変換する。
そして、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7は、電位点Vmを平滑する。したがって、第1主スイッチQ1のドレイン・ソース間の電圧(Vds_Q1)及び第2主スイッチQ2ドレイン・ソース間の電圧(Vds_Q2)をバランスするように働く。
次に、図28を用いて図27の従来例の特性を説明する。図28は、図27の従来例における第1主スイッチQ1のドレイン・ソース間の電圧(Vds_Q1)及び第2主スイッチQ2ドレイン・ソース間の電圧(Vds_Q2)の動作波形である。
同図より、電圧(Vds_Q1)と電圧(Vds_Q2)とは全体としてはバランスするようになるが、リンギングが重畳する。
これは、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7の付加によって、リンギングの経路が生じたことによる。
そして、電圧(Vds_Q1)及び電圧(Vds_Q2)にリンギングが重畳すると、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2の損失が増加するだけでなく、スイッチング電源全体の信頼性が低くなる。
また、スイッチング電源のノイズ特性が悪化する。さらに、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7の容量を無闇に大きくすれば、スイッチング電源は大型となる。
このように、低損失化、低ノイズ化、トランスT1及びトランスT2並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等の素子のストレスの抑制等には、トレードオフがあり、両立させることが難しい。
さらにまた、別の従来例を説明する。図29は、第3の従来のスイッチング電源の一実施例を示す構成図である。なお、図27の従来例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図29の従来例は、2台のコンバータの一次側を直列接続し、二次側を並列接続したものである。
即ち、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)、第1主スイッチQ1、コンデンサC2、抵抗Rsen、第1補助スイッチQ5、第1コンデンサC5、ダイオードD1、ダイオードD2、インダクタL1及びコンデンサC1は第1コンバータを形成する。
詳しくは、第1コンバータは、第1主スイッチQ1に直列に接続し、第1主スイッチQ1のオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)を備える。
また、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、第2主スイッチQ2、コンデンサC3、第2補助スイッチQ6、第2コンデンサC4,ダイオードD5、ダイオードD6、インダクタL3及びコンデンサC1は第2コンバータを形成する。
詳しくは、第2コンバータは、第2主スイッチQ2に直列に接続し、第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)を備える。
そして、入力電圧Vinと、第1コンバータと、第2コンバータとを直列に接続する。
また、バルクコンデンサC6及び第1コンバータと、バルクコンデンサC7及び第2コンバータとは、電位点Vmを接続点として、スイッチング電源の一次側で直列に接続する。
さらに、トランスT1からの出力とトランスT2からの出力は、スイッチング電源の二次側で並列に接続する。コンデンサC1は第1コンバータと第2コンバータとで共用する。
さらにまた、第1コンバータと第2コンバータとは電気的特性がほぼ同じものを配置する。
したがって、第1コンバータと第2コンバータとは、負荷をほぼ均等に分担する。
また、第1コンバータは、出力電圧Voutからのフィードバックに基づき第1主スイッチQ1と第1補助スイッチQ5とは相補的にオンオフする。
さらにまた、第2コンバータは、出力電圧Voutからのフィードバックに基づき第2主スイッチQ2と第2補助スイッチQ6とは相補的にオンオフする。
このような、図29の従来例の第1コンバータの概略の動作は、図25の従来例の動作とほぼ同様に、入力電圧Vinを出力電圧Voutに変換する。
また、図29の従来例の第2コンバータの概略の動作も、図25の従来例の動作とほぼ同様に、入力電圧Vinを出力電圧Voutに変換する。
そして、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7は、電位点Vmを平滑し、電位点Vmを安定にするように働く。
このように、図29の従来例は、第1コンバータと第2コンバータとはそれぞれ独立しているため、設計が容易となる利点がある。
しかしながら、図29の従来例は、第1主スイッチQ1、第2主スイッチQ2、第1補助スイッチQ5及び第2補助スイッチQ6の4つの能動スイッチが必要であり、複雑で高価で小型化が困難である。
米国特許第4685039号明細書 実開平6−5390号公報 実用新案登録第2591056号公報
したがって、このような従来のスイッチング電源は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2の電圧ストレスが、微小な回路の寄生要素及び抵抗Rsen等によって大きく変動するという課題がある。
また、低損失化、低ノイズ化、並びにトランスT1及びトランスT2並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等の素子ストレスの抑制等には、トレードオフがあり、両立させることが難しいという課題がある。
さらにまた、高価で小型化が困難という課題がある。
本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2の電圧ストレスを好適に抑制し、低コストで小型化が容易なスイッチング電源を提供することにある。
また、本発明の目的は、損失が小さく、低ノイズで、デューティ比が広範囲に設定でき、薄型に好適なスイッチング電源を提供することにある。
このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
(1)一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチと、一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチと、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子と、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1磁性素子の他端を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1磁性素子との接続点に接続し、カソードは前記第1磁性素子と前記第2磁性素子との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を設けることを特徴とするスイッチング電源。
(2)第1主スイッチ及び第2主スイッチの直列接続で形成する直列スイッチ回路と、一端に前記直列スイッチ回路の一端を接続し、他端に入力電圧の正極を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子と、一端に前記直列スイッチ回路の他端を接続し、他端に前記入力電圧の負極を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1磁性素子との接続点に接続し、カソードは前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとの接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2のダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を設けることを特徴とするスイッチング電源。
(3)入力電圧と、第1主スイッチに直列に接続し、前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子を備える第1コンバータと、第2主スイッチに直列に接続し、前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子を備える第2コンバータと、を直列に接続するスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1磁性素子との接続点に接続し、カソードは前記第1コンバータと前記第2コンバータとの接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を設けることを特徴とするスイッチング電源。
(4)一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチと、一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチと、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続する第1直列回路と、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1直列回路の他端を接続する第2直列回路と、を備えるスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1直列回路と前記第2直列回路との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(5)第1主スイッチ及び第2主スイッチの直列接続で形成する直列スイッチ回路と、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記直列スイッチ回路の一端を接続し、他端に入力電圧の正極を接続する第1直列回路と、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記直列スイッチ回路の他端を接続し、他端に前記入力電圧の負極を接続する第2直列回路と、を備えるスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとの接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2のダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(6)入力電圧と、第1主スイッチに直列に接続し、前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成する第1直列回路を備える第1コンバータと、第2主スイッチに直列に接続し、前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成する第2直列回路を備える第2コンバータと、を直列に接続するスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1コンバータと前記第2コンバータとの接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(7)第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチと、一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチと、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子と、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1磁性素子と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を設けることを特徴とするスイッチング電源。
(8)第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1主スイッチと、一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2主スイッチと、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の一端を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子と、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の他端を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1磁性素子と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を設けることを特徴とするスイッチング電源。
(9)第1主スイッチに直列に接続し前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子を備え、第1入力電圧に接続する第1コンバータと、第2主スイッチに直列に接続し前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子を備え、第2入力電圧に接続する第2コンバータと、を直列に接続するスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1磁性素子と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1コンバータと前記第2コンバータとの接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を設けることを特徴とするスイッチング電源。
(10)第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチと、一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチと、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1直列回路と、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2直列回路と、を備えるスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(11)第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1主スイッチと、一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2主スイッチと、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1直列回路と、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2直列回路と、を備えるスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(12)第1主スイッチに直列に接続し前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成する第1直列回路を備え、第1入力電圧に接続する第1コンバータと、第2主スイッチに直列に接続し前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成する第2直列回路を備え、第2入力電圧に接続する第2コンバータと、を直列に接続するスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1コンバータと前記第2コンバータとの接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(23)一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチと、一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチと、一端に前記第1主スイッチの他端を接続する第1一次巻線と、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し他端に前記第1一次巻線の他端を接続する第2一次巻線とを有し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1一次巻線との接続点に接続し、カソードは前記第1一次巻線と前記第2一次巻線との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2一次巻線との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(24)第1主スイッチ及び第2主スイッチの直列接続で形成する直列スイッチ回路と、一端に前記直列スイッチ回路の一端を接続し他端に入力電圧の正極を接続する第1一次巻線と、一端に前記直列スイッチ回路の他端を接続し他端に前記入力電圧の負極を接続する第2一次巻線とを有し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1一次巻線との接続点に接続し、カソードは前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとの接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2一次巻線との接続点に接続する第2のダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(25)一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチと、一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチと、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子の第1一次巻線並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続する第1直列回路と、前記磁性素子の第2一次巻線並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1直列回路の他端を接続する第2直列回路と、を備えるスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1直列回路と前記第2直列回路との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(26)第1主スイッチ及び第2主スイッチの直列接続で形成する直列スイッチ回路と、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子の第1一次巻線並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記直列スイッチ回路の一端を接続し、他端に入力電圧の正極を接続する第1直列回路と、前記磁性素子の第2一次巻線並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記直列スイッチ回路の他端を接続し、他端に前記入力電圧の負極を接続する第2直列回路と、を備えるスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとの接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2のダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(27)第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチと、一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチと、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1一次巻線と、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2一次巻線とを有し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1一次巻線と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2一次巻線との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(28)第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1主スイッチと、一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2主スイッチと、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し他端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1一次巻線と、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し他端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2一次巻線とを有し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、アノードは第1コンデンサを介して前記第1一次巻線と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2一次巻線との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(29)第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチと、一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチと、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子の第1一次巻線並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1直列回路と、前記磁性素子の第2一次巻線並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2直列回路と、を備えるスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(30)第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1主スイッチと、一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2主スイッチと、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子の第1一次巻線並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1直列回路と、前記磁性素子の第2一次巻線並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2直列回路と、を備えるスイッチング電源において、アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
(31)一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチング回路と、一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチング回路と、前記第1主スイッチング回路及び前記第2主スイッチング回路のオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子及び第2磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、前記第1磁性素子の第1一次巻線と前記第2磁性素子の第1一次巻線とからなる第1直列回路の一端に前記第1主スイッチング回路の他端を接続し、前記第1磁性素子の第2一次巻線と前記第2磁性素子の第2一次巻線とからなる第2直列回路の一端に前記第2主スイッチング回路の他端を接続し、前記第1直列回路の他端と前記第2直列回路の他端とはそれぞれバルクコンデンサを介して前記入力電圧に接続することを特徴とするスイッチング電源。
(32)第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチング回路と、一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチング回路と、前記第1主スイッチング回路及び前記第2主スイッチング回路のオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子及び第2磁性素子と、を備えるスイッチング電源において、前記第1磁性素子の第1一次巻線と前記第2磁性素子の第1一次巻線とからなる第1直列回路の一端に前記第1主スイッチング回路の他端を接続し、前記第1磁性素子の第2一次巻線と前記第2磁性素子の第2一次巻線とからなる第2直列回路の一端に前記第2主スイッチング回路の他端を接続し、前記第1直列回路の他端と前記第2直列回路の他端とはそれぞれ前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続することを特徴とするスイッチング電源。
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、第1磁性素子及び第2磁性素子並びに第1主スイッチ及び第2主スイッチのストレスを好適に抑制し、低コストで小型化が容易なスイッチング電源を提供できる。
また、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2の電圧ストレスにおいて、微小な回路の寄生要素及び回路内の電流検出の抵抗等による変動が小さいスイッチング電源を提供できる。
さらに、補助スイッチは1個でよいため、低コストで小型化が容易なスイッチング電源を提供できる。
また、複数のトランスのストレスを好適にバランスさせ、各素子のストレスのピーク値を抑制する。
さらにまた、スイッチング時の損失が小さく、低ノイズで、デューティ比が広範囲に設定でき、薄型に好適なスイッチング電源を提供できる。
以下に、図1に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係るスイッチング電源の一実施例を示す構成図である。なお、図29の従来例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図1の実施例の特徴は、第1ダイオードD3と、第2ダイオードD4と、補助スイッチQ3とを設ける点にある。
詳しくは、アノードは第1コンデンサC5を介して第1主スイッチQ1のドレインと第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)との接続点に接続し、カソードは第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を設ける。
さらに、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2コンデンサC4を介して第2主スイッチQ2のソースと第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点に接続する第2ダイオードD4を設ける。
さらにまた、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を設ける。
また、第1ダイオードD3のカソードと前記第2ダイオードD4のアノードとの接続点である電位点Vmと、入力電圧Vinの負極である共通電位COMとの間にバルクコンデンサC6を配置する。
さらにまた、電位点Vmと、入力電圧Vinの正極との間にバルクコンデンサC7を配置する。
結局、電位点Vmには、第1ダイオードD3のカソードと、第2ダイオードD4のアノードと、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点と、コンデンサC6と、コンデンサC7とを接続する。
また、出力電圧Voutは負荷Iloadに接続し電力を供給する。そして、出力電圧Voutは制御回路20を介して、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2並びに補助スイッチQ3のオンオフにフィードバックする。
制御回路20は、出力電圧Vout及び抵抗Rsenに発生する電圧ISを入力し、第1主スイッチQ1の駆動信号Vg1、第2主スイッチQ2の駆動信号(Vg2−V1)及び補助スイッチQ3の駆動信号(Vg3−V3)を出力する。
駆動信号Vg1は第1主スイッチQ1のゲート・ソース間に印加し、駆動信号(Vg2−V1)は第2主スイッチQ2のゲート・ソース間に印加与え、駆動信号(Vg3−V3)は補助スイッチQ3のゲート・ソース間に与えられる。
このような制御回路20の内部の構成を説明する。
出力電圧Voutは誤差信号検出増幅回路10に入力する。誤差信号検出増幅回路10の出力の信号Bと、抵抗Rsenに発生する電圧の信号ISと、クロック回路12の出力の信号AとはカレントモードPWM制御回路11に入力する。
カレントモードPWM制御回路11の出力の信号Cは、遅延回路13、アンド回路14及びノア回路15に入力する。遅延回路13の出力の信号Dは、アンド回路14及びノア回路15に入力する。
アンド回路14の出力の信号Eはドライブ回路16に入力し、ノア回路15の出力の信号Fはドライブ回路17に入力する。
ドライブ回路16は駆動信号Vg1及び駆動信号(Vg2−V1)を出力し、ドライブ回路17は駆動信号(Vg3−V3)を出力する。
駆動信号Vg1と、駆動信号(Vg2−V1)とは同位相であり、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とは同位相でオンオフする。
このように、制御回路20は、簡便で低コストに構成する。
次に、制御回路20の内部の動作について、図2を使って説明する。図2は、図1の実施例の動作波形を示す。同図において、(a)の信号Aはクロック回路12の出力であり、(b)の信号Bは誤差信号検出増幅回路10の出力であり、信号ISは抵抗Rsenに発生する電圧であり、(c)の信号CはカレントモードPWM制御回路11の出力であり、(d)の信号Dは遅延回路13の出力であり、(e)の信号Eはアンド回路14の出力であり、(f)の信号Fはノア回路15の出力である。
誤差信号検出増幅回路10は、出力電圧Voutと基準電圧との差を増幅し、その出力の信号BをカレントモードPWM制御回路11へ伝達する。
カレントモードPWM制御回路11は、クロック回路12の信号Aで制御されるターンオンのタイミングと、電圧ISと信号Bとが一致するようなターンオフのタイミングと、を有するオンオフの制御の信号Cを生成する。
そして、出力電圧Voutが誤差信号検出増幅回路10内の基準電圧よりも低いときは、信号Bは増加し、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンとオフとの時間の割合(デューティ比)も増加する。
また、出力電圧Voutが誤差信号検出増幅回路10内の基準電圧よりも高いときは、信号Bは減少し、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンとオフとの時間の割合(デューティ比)も減少する。
このようにして、出力電圧Voutは、誤差信号検出増幅回路10内の基準電圧と等しい値となる。
また、遅延回路13は、信号Cについて、立ち上りのタイミングを期間τ1だけ遅延し、立ち下がりのタイミングを期間τ2だけ遅延する信号Dを発生する。
アンド回路14は、その立ち上りのタイミングは信号Dの立ち上り時で、その立ち下がりのタイミングは信号Cの立ち下がり時となる信号Eを発生する。
ノア回路15は、その立ち上りのタイミングは信号Dの立ち下がり時で、その立ち下がりのタイミングは信号Cの立ち上り時となる信号Fを発生する。
また、ドライブ回路16は、信号Eと同位相の駆動信号Vg1及び駆動信号(Vg2−V1)を生成する。また、ドライブ回路17は、信号Fと同位相の駆動信号(Vg3−V3)を生成する。
したがって、信号Eと信号Fとは相補的にオンオフする。そして、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2と、補助スイッチQ3とは相補的にオンオフする。
また、信号Fの立ち下がりと信号Eの立ち上りとの間には、共にオフとなる期間τ1を有する。そして、補助スイッチQ3のターンオフと、第1主スイッチQ1のターンオンとの間には、共にオフとなる期間τ1が生ずる。そしてまた、補助スイッチQ3のターンオフと、第2主スイッチQ2のターンオンとの間には、共にオフとなる期間τ1が生ずる。
また、信号Eの立ち下がりと信号Fの立ち上りとの間には、共にオフとなる期間τ2を有する。そして、第1主スイッチQ1のターンオフと、補助スイッチQ3のターンオンとの間には、共にオフとなる期間τ2が生ずる。そしてまた、第2主スイッチQ2のターンオフと、補助スイッチQ3のターンオンとの間には、共にオフとなる期間τ2が生ずる。
即ち、第1主スイッチQ1と補助スイッチQ3とは共にオフとなる期間を介してそれぞれ相補的にオンオフする。また、第2主スイッチQ2と補助スイッチQ3とは共にオフとなる期間を介してそれぞれ相補的にオンオフする。
そして、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときに補助スイッチQ3はオンする。
次に、図1の実施例の全体の動作を説明する。図3は、図1の実施例における、(a)期間1から(g)期間7の動作模式図を示す。同図において、動作状態は期間1から期間7まで順に遷移した後、再び期間1となる動作を繰り返す。
さらに、図4及び図5は、図1の実施例の各部の動作波形を示す。
図4(a)において、Vg1は第1主スイッチQ1の駆動信号であり、(Vg3−V3)は補助スイッチQ3の駆動信号であり、(Vg2−V1)は第2主スイッチQ2の駆動信号である。
同図より、駆動信号Vg1と駆動信号(Vg2−V1)とはほぼ等しい。また、駆動信号Vg1及び駆動信号(Vg2−V1)と駆動信号(Vg3−V3)とはそれぞれ相補的となっている。
また、図4(b)において、電圧(Vds_Q1)は第1主スイッチQ1のドレイン・ソース間電圧であり、電圧(Vds_Q2)は第2主スイッチQ2のドレイン・ソース間電圧であり、電流IQ1は第1主スイッチQ1のドレイン電流であり、電流IQ2は第2主スイッチQ2のドレイン電流である。
同図より、電圧(Vds_Q1)と電圧(Vds_Q2)とはほぼ等しい。さらに、電流IQ1と電流IQ2とはほぼ等しい。
また、電流IQ1及び電流IQ2には逆方向に電流が流れる期間が存在する。
さらに、図4(c)において、電圧(Vds_Q3)は補助スイッチQ3のドレイン・ソース間電圧であり、電流IQ3は補助スイッチQ3のドレイン電流である。
また、電流IQ3には逆方向に電流が流れる期間が存在する。
また、図4(d)において、電流ID1はダイオードD1の電流であり、電流ID2はダイオードD2の電流であり、電流ID5はダイオードD5の電流であり、電流ID6はダイオードD6の電流である。
同図より、電流ID1と電流ID5とはほぼ等しい。さらに、電流ID2と電流ID6とはほぼ等しい。
さらに、図5(a)において、電流IT1は第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)に流れる電流であり、電流IT2は第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)に流れる電流である。
同図より、電流IT1と電流IT2とはほぼ等しい。
また、図5(b)において、電圧Vs1はトランスT1の二次巻線N21に発生する電圧であり、電圧Vs2はトランスT2の二次巻線N22に発生する電圧である。
同図より、電圧Vs1と電圧Vs2とはほぼ等しい。
さらに、図5(c)において、電流Imidは、バルクコンデンサC6とバルクコンデンサC7との接続点から、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点に流れる電流である。
また、図5(d)において、電流Iclmpは、第1ダイオードD3のカソードと第2ダイオードD4のアノードとの接続点から、バルクコンデンサC6とバルクコンデンサC7との接続点に流れる電流である。
さらに、図5(e)において、電流IC6はバルクコンデンサC6の電流であり、電流IC7はバルクコンデンサC7の電流である。
また、図5(f)において、電流IC2はコンデンサC2の電流であり、電流IC3はコンデンサC3の電流である。
さらに、図5(g)において、電流ID4は第2ダイオードD3の電流であり、電流ID3は第1ダイオードD4の電流である。
以下に、期間1から期間7について、図3、図4及び図5を使って順に説明する。
期間1において、第1主スイッチQ1はオン、第2主スイッチQ2はオン、補助スイッチQ3はオフとし、ダイオードD1及びダイオードD5はオンとなり、ダイオードD2及びダイオードD6はオフとなる。また、第1ダイオードD3及び第2ダイオードD4は共にオフとなる。
このとき、電流IQ1、電流IQ2、電流IT1及び電流IT2が流れる。そして、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2を共にオフとすることで、期間1が終了し期間2へ遷移する。
期間2において、第1主スイッチQ1はオフ、第2主スイッチQ2はオフとし、補助スイッチQ3はそのボディーダイオードが順方向にバイアスされオン(そのチャネルはオフ)となり、ダイオードD1、ダイオードD5、ダイオードD2及びダイオードD6はオンとなる。また、第1ダイオードD3及び第2ダイオードD4はオンとなる。
このとき、電流ID3が流れ、電流IC2が流れ、電圧(Vds_Q1)が所定の電圧まで上昇する。また、電流ID4が流れ、電流IC3が流れ、電圧(Vds_Q2)が所定の電圧まで上昇する。そしてまた、電圧(Vds_Q3)が低下する。そして、コンデンサC2及びコンデンサC3の充電が完了し、コンデンサC2及びコンデンサC3の電流がゼロとなると期間2が終了し期間3へ遷移する。
期間3において、第1主スイッチQ1はオフ、第2主スイッチQ2はオフとし、補助スイッチQ3はオン、ダイオードD1、ダイオードD5、ダイオードD2及びダイオードD6はオンとなる。
このとき、電流IT1及び電流IT2は減少し、電流ID1及び電流ID5は減少し、電流ID2及び電流ID6は増加し、インダクタL2及びインダクタL4をリセットする電流IQ3が流れる。そして、電流ID1及び電流ID5がゼロとなると期間3が終了し期間4へ遷移する。
また、補助スイッチQ3は、そのボディーダイオードが順方向にバイアスされオンのときに、チャネルをオンとする駆動信号(Vg3−V3)を与えられ、低損失でターンオンする。
期間4において、第1主スイッチQ1はオフ、第2主スイッチQ2はオフ、補助スイッチQ3はオンとし、ダイオードD1及びダイオードD5はオフとなり、ダイオードD2及びダイオードD6はオンとなる。
このとき、トランスT1の励磁インダクタンス及びトランスT2の励磁インダクタンスをリセットする電流である電流IQ3が流れる。そして、補助スイッチQ3をオフとすることで期間4が終了し期間5へ遷移する。
期間5において、第1主スイッチQ1はオフ、第2主スイッチQ2はオフ、補助スイッチQ3はオフとし、ダイオードD1、ダイオードD5、ダイオードD2及びダイオードD6はオンとなる。
このとき、電流IC2が流れ電圧(Vds_Q1)が低下し、電流IC3が流れ電圧(Vds_Q2)が低下する。そして、コンデンサC2及びコンデンサC3の放電が完了し、電圧(Vds_Q1)及び電圧(Vds_Q2)がゼロとなると期間5が終了し期間6へ遷移する。
期間6において、第1主スイッチQ1はそのボディーダイオードが順方向にバイアスされオン(そのチャンネルはオフ)、第2主スイッチQ1はそのボディーダイオードが順方向にバイアスされオン(そのチャンネルはオフ)、補助スイッチQ3はオフとし、ダイオードD1、ダイオードD5、ダイオードD2及びダイオードD6はオンとなる。
このとき、電流IQ1及び電流IQ2は逆方向に電流が流れる。また、このような期間、即ちボディーダイオードが順方向にバイアスされオンのときに、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2は、チャネルをオンとする駆動信号Vg1及び駆動信号(Vg2−V1)が与えられ、低損失でターンオンする。
そして、電流IQ1及び電流IQ2の電流がゼロとなると期間6は終了し、期間7へ遷移する。
期間7において、第1主スイッチQ1はオン、第2主スイッチQ1はオン、補助スイッチQ3はオフとし、ダイオードD1、ダイオードD5、ダイオードD2及びダイオードD6はオンとなる。
そして、電流ID2及び電流ID6は減少し、電流IQ1及び電流IQ2は増加する。
そして、電流ID2及び電流ID6の電流がゼロとなると期間7は終了し、期間1へ遷移する。
また、図25の従来例と同様に、トランスT1の二次巻線N21及びトランスT2の二次巻線N22に誘起する電圧は整流し、平滑し、出力電圧Voutとなり、負荷ILoadへ電力を供給する。
このようにして、図1の実施例は、入力電圧Vinを出力電圧Voutに変換する。
また、第1主スイッチQ1がオフ、並びに第2主スイッチQ2がオフである期間の動作について説明する。
第1コンデンサC5の充電電流は、第1ダイオードD3、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第1コンデンサC5の回路、並びに第1ダイオードD3、第2ダイオードD4、第2コンデンサC4、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第1コンデンサC5の回路に流れる。
そして、第1コンデンサC5の放電電流は、補助スイッチQ3、第2コンデンサC4、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第1コンデンサC5の回路に流れる。
また、第2コンデンサC4の充電電流は、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、第2ダイオードD4及び第2コンデンサC4の回路、並びに第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)、第1コンデンサC5、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び第2コンデンサC4の回路に流れる。
そして、第2コンデンサC4の放電電流は、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)、第1コンデンサC5、補助スイッチQ3及び第2コンデンサC4の回路に流れる。
したがって、第1コンデンサC5及び第2コンデンサC4において、その充電経路とその放電経路とは一致していない。
そして、このような充電電流と放電電流とは、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のストレスのバランスを自動的に整え、動作を好適に安定化させる。
例えば、図5(g)において、期間2で電流ID3は第1コンデンサC5を過剰に充電するが、期間3で電流ID4は第2コンデンサC4の電圧を補償して充電する。その結果、第1コンデンサC5の電圧及び第2コンデンサC4の電圧は安定化する。
このようにして、本発明の図1の実施例は、回路の寄生要素並びに抵抗Rsenの影響が抑制され、好適な特性となる。
こうして、電位点Vmは入力電圧Vinの約半分の値で安定となり、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のストレスは好適にバランスする。
また、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)等と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)等とに電気的特性のずれがある場合では、電位点VmはVinの約半分の値からずれたところで安定となる。
そして、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7は、電位点Vmをより一層安定化する。
さらに、図25の従来例と同様に、インダクタL2及びインダクタL4並びにコンデンサC2及びコンデンサC3は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2並びに補助スイッチQ4のスイッチング時の損失を抑制するように作用する。特に、ターンオン時の損失を抑制する。
また、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)に寄生する等価並列容量、及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)寄生する等価並列容量、並びに補助スイッチQ3の寄生容量も、コンデンサC2及びコンデンサC3と同様に、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2並びに補助スイッチQ4のスイッチング時の損失を抑制するように作用する。
さらにまた、第1主スイッチQ1と補助スイッチQ3とが共にオフとなる期間は、第1主スイッチQ1及び補助スイッチQ3のスイッチング時の損失を抑制する。
また、第2主スイッチQ2と補助スイッチQ3とが共にオフとなる期間は、第2主スイッチQ2及び補助スイッチQ3のスイッチング時の損失を抑制する。
また、図6は本発明に係るスイッチング電源の第2の実施例を示す構成図である。なお、図1の従来例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図6の実施例の特徴は、トランスT1の二次巻線及び整流平滑回路である出力回路21と、トランスT2の二次巻線及び整流平滑回路である出力回路22とを備え、さまざまなアプリケーションに適用する点にある。
図7は、図6の実施例における出力回路21及び出力回路22の具体的な一実施例を示す構成図である。同図において、(a)はフォワード型であり、(b)はフライバック型であり、(c)はZeta型であり、(d)はフライ・フォワード型であり、(e)はセンタタップ型であり、(f)はブリッジ型であり、(g)はインダクタレスセンタタップ型であり、(h)はカレントダブラ型である。また、これら等を組み合わせた変形も可能である。
図6と図7を組み合わせた構成について、その動作を説明する。
まず、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2がオンであるときに、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)が、出力回路21及び出力回路22へ電力を伝達する要素に関しては、図1の実施例の場合とほぼ同様となる。
具体的には、図7(a)のフォワード型、図7(c)のZeta型、図7(e)のセンタタップ型、図7(f)のブリッジ型、図7(g)のインダクタレスセンタタップ型及び図7(h)のカレントダブラ型が対応する。
次に、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2がオフであるときに、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)が、出力回路21及び出力回路22へ電力を伝達する要素に関しては、この電力の伝送に係る電流を、図1の実施例の場合に対して重畳したものになる。
詳しくは、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2がオフであるときに、第1コンデンサC5、第2コンデンサC4及び補助スイッチQ3、並びに第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)等の電流が増加する。
具体的には、図7(b)のフライバック型、図7(d)のフライ・フォワード型、図7(e)のセンタタップ型、図7(f)のブリッジ型、図7(g)のインダクタレスセンタタップ型及び図7(h)のカレントダブラ型が対応する。
しかしながら、要部となる動作は図1の実施例の場合とほぼ同様となる。
したがって、図7のいずれの場合でも、図1の実施例と同様に、図6の実施例における第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
また、図6の実施例は、図29の従来例と同様に、2台のコンバータの一次側を直列接続し、二次側を並列接続したものでもある。
即ち、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)、第1主スイッチQ1、コンデンサC2、抵抗Rsen、出力回路21及びコンデンサC1は第1コンバータを形成する。
詳しくは、第1コンバータは、第1主スイッチQ1に直列に接続し、第1主スイッチQ1のオンオフにより出力Voutとなる電圧を誘起する第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)を備える。
また、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、第2主スイッチQ2、コンデンサC3、出力回路22及びコンデンサC1は第2コンバータを形成する。
詳しくは、第2コンバータは、第2主スイッチQ2に直列に接続し、第2主スイッチQ2のオンオフにより出力Voutとなる電圧を誘起する第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)を備える。
そして、図29の従来例と同様に、バルクコンデンサC6及び第1コンバータと、バルクコンデンサC7及び第2コンバータとは、電位点Vmを接続点として、スイッチング電源の一次側で直列に接続する。
また、入力電圧Vinと、第1コンバータと、第2コンバータとは直列に接続する。
さらに、図6の実施例は、図29の従来例と同様に、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とを独立して動作させることができる。
第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とを独立させる場合の動作に関して、図8を用いて説明する。図8は、図6の実施例における各スイッチの駆動信号の波形である。
同図において、(a)Q1 Vg1は第1主スイッチQ1の駆動信号の波形であり、(b)Q2 (Vg2−V1)は第2主スイッチQ2の駆動信号の波形であり、(c)Q3 (Vg3−V3)は補助スイッチQ3の駆動信号の波形である。
さらに、(A)は第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とを同位相でオンオフする場合であり、(B)は第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とを逆位相でオンオフする場合である。
そして、図8(A)及び図8(B)のいずれの場合でも、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときに補助スイッチQ3はオンする。
また、第1主スイッチQ1と補助スイッチQ3とは共にオフとなる期間を介してそれぞれ相補的にオンオフすると共に、第2主スイッチQ2と補助スイッチQ3とは共にオフとなる期間を介してそれぞれ相補的にオンオフする。
このような、図8(A)のときの動作は、図1の実施例と同様になる。
次に、図8(B)のときの動作を説明する。補助スイッチQ3は、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフの短い期間でオンし、この期間中に第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)はそれぞれ好適にリセットする。
したがって、いずれの場合でも、図1の実施例と同様に、図6の実施例における第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレス、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
また、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とを独立して動作させるような場合でも、補助スイッチQ3を第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2が共にオフするときにオンするようにすれば、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは好適にバランスする。
さらにまた、図9は本発明に係るスイッチング電源の第3の実施例を示す構成図である。なお、図6の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図9の実施例の第1の特徴は、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)並びに出力回路21の出力Vout1と、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに出力回路22の出力Vout2とを直列に接続する点にある。
このようにすると、高電圧の出力において好適である。出力回路21及び出力回路22で高い電圧ストレスを要することない。また、トランスT1及びトランスT2に発生する電圧が好適にバランスするし、好適である。
また、図9の実施例の第2の特徴は、第1ダイオードD3のカソードと第2ダイオードD4のアノードとの接続点である電位点Vmと、入力電圧Vinの正極との間に配置するバルクコンデンサC7を省略する点にある。そして、入力電圧Vinの負極と電位点Vmとの間に配置するバルクコンデンサC6のみ配置する。
ここで、図6の実施例においてバルクコンデンサC7とバルクコンデンサC6とは交流的に等価である。よって、一方のみでも等価であり、動作には影響しない。
さらに、上述の例とは別に、入力電圧Vinの正極と電位点Vmとの間に配置するバルクコンデンサC7を付加し、入力電圧Vinの負極と電位点Vmとの間に配置するバルクコンデンサC6を省略してもよい(図示せず)。
さらにまた、入力電圧Vinの負極との間に配置するバルクコンデンサC6、及び入力電圧Vinの正極との間に配置するバルクコンデンサC7を共に省略してもよい(図示せず)。
このような場合でも、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3に流れる充電電流と放電電流とを自動的にバランスさせる作用は、図6の実施例と同様に、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7から独立している。
さらに、図9の実施例の第3の特徴は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2にバイポーラ素子であるIGBTを使用し、第1主スイッチQ1と並列にコンデンサC2及びダイオードD7を接続し、第2主スイッチQ2と並列にコンデンサC3及びダイオードD8を接続する点にある。
このように、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2並びに補助スイッチQ3は、MOSFETに限定することはなく、ダイオードD7及びダイオードD8を併用することで、さまざまなスイッチング素子を使用できる。
ダイオードD7及びダイオードD8には、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2の逆方向の電流が流れる。
さらにまた、上述の例では、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3は独立した素子を接続して形成したが、これとは別に、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3を一体の素子として形成してもよい。こうすると低コストで小形になる。同様の動作となる。
また、第1ダイオードD3または第2ダイオードD4はMOSFETのボディーダイオードで形成してもよい。こうすると素子の選択の幅が広がる。同様の動作となる。
以上のことにより、図9の実施例の動作は、図6の実施例の動作と同様になり、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
さらにまた、図10は本発明に係るスイッチング電源の第4の実施例を示す構成図である。なお、図6の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図10の実施例の特徴は、第1磁性素子(トランスT3)と、第2磁性素子(トランスT3)と、は磁気的結合を有し、一体となったトランスT3で形成する点にある。
このようにすると、スイッチング電源は、1個のトランスT3で形成できるため、出力が小さいときに、部品点数が少なく、好適である。
図10の実施例の構成を説明する。
トランスT3の第1一次巻線N13は第1磁性素子(トランスT3)を形成する。
また、トランスT3の第2一次巻線N14は第2磁性素子(トランスT3)を形成する。
そして、トランスT3は、二次巻線及び整流平滑回路である出力回路23を備える。出力回路23は、図6の実施例の出力回路21及び出力回路22と同様である。
また、図10の実施例は、図6の実施例と比較して、バルクコンデンサC6、バルクコンデンサC7、インダクタンスL2、インダクタンスL4、コンデンサC2、コンデンサC3を省略している。
そして、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とは同位相でオンオフし、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2と補助スイッチQ3とは相補的にオンオフする。
さらに、磁性素子であるトランスT3に係る構成を詳しく説明する。第1一次巻線N13の一端は第1主スイッチQ1の他端(ドレイン)に接続する。また、第2一次巻線N14の一端は第2主スイッチQ2の他端(ソース)に接続し、第2一次巻線N14の他端は第1一次巻線N13の他端に接続する。さらに、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起し、出力回路23を介して出力電圧Voutを生成する。
また、第1ダイオードD3のアノードは第1コンデンサC5を介して第1主スイッチQ1と第1一次巻線N13との接続点に接続する。さらに、第1ダイオードD3のカソードは第1一次巻線N13と第2一次巻線N14との接続点に接続する。さらにまた、第2ダイオードD4のカソードは第2コンデンサC4を介して第2主スイッチQ2と第2一次巻線N14との接続点に接続する。
このような、図10の実施例の動作を説明する。
まず、第1主スイッチQ1がオン、第2主スイッチQ2がオン及び補助スイッチQ3がオフのとき、第1ダイオードD3はオフとなり、第2ダイオードD4はオフとなり、入力電圧Vinは、第1磁性素子(トランスT3)及び第2磁性素子(トランスT3)を励磁する。
次に、第1主スイッチQ1がオフ及び第2主スイッチQ2がオフのとき、補助スイッチQ3、第1ダイオードD3及び第2ダイオードD4には、第1コンデンサC5及び第2コンデンサC4を充放電する電流が流れる。また、第1磁性素子(トランスT3)及び第2磁性素子(トランスT3)はリセットする
このとき、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3に流れる充電電流と放電電流とは、図6の実施例と同様に、自動的にバランスする。
したがって、図10の実施例の動作は、図6の実施例の動作と同様に、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスを好適にバランスする。
さらにまた、図11は本発明に係るスイッチング電源の第5の実施例を示す構成図である。なお、図6の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図11の実施例の第1の特徴は、図1の実施例において第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)と、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2との配置を置換した点にある。
詳しくは、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2の直列接続で形成する直列スイッチ回路(第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2)を備える。
また、一端に直列スイッチ回路(第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2)の一端(第1主スイッチQ1ドレイン)を接続し、他端に入力電圧Vinの正極を接続し、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)を備える。
さらにまた、一端に直列スイッチ回路(第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2)の他端(第2主スイッチQ2ソース)を接続し、他端に抵抗Rsenを介して入力電圧Vinの負極である共通電位COMを接続し、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)とを備える。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1コンデンサC5を介して第1主スイッチQ1のドレインと第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)との接続点に接続し、カソードは第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2との接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を設ける。
また、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2コンデンサC4を介して第2主スイッチQ2のソースと第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点に接続する第2ダイオードD4を設ける。
さらにまた、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を設ける。
このような図11の実施例の動作は、配置の等価変換であるため、図6の実施例の動作と同様になり、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
また、図11の実施例の第2の特徴は、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)に誘起する電圧をスイッチQ7及びスイッチQ8で整流し、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)に誘起する電圧をスイッチQ9及びスイッチQ10で整流する点にある。
詳しくは、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)のトランスT1の二次巻線N21にスイッチQ7及びスイッチQ8を接続し、さらに、インダクタL1及びコンデンサC1を接続し、さらにまた負荷Loadを接続する。
また、トランスT1の補助巻線N31は制御回路31を介してスイッチQ7のゲートに接続し、トランスT1の補助巻線N41は制御回路32を介してスイッチQ8のゲートに接続する。
そしてまた、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)のトランスT2の二次巻線N22はQ9及びスイッチQ10を接続し、さらに、インダクタL3及びコンデンサC1を接続し、さらにまた負荷Loadを接続する。
また、トランスT2の補助巻線N32は制御回路33を介してスイッチQ9のゲートに接続し、トランスT2の補助巻線N42は制御回路34を介してスイッチQ10のゲートに接続する。
このような、スイッチQ7、スイッチQ8、スイッチQ9及びスイッチQ10の動作は、図1におけるダイオードD1、ダイオードD2、ダイオードD5及びダイオードD6と同様に、それぞれ整流器として動作する。
このとき、トランスT1のストレスとトランスT2のストレスとはバランスするため、好適な整流ができる。
また、補助巻線N31、補助巻線N41、補助巻線N32及び補助巻線N42には、好適な駆動信号が発生する。
したがって、このような図11の実施例では、好適な整流ができるため、損失が減少し、高い効率が得られる。
さらに、図11の実施例の第3の特徴は、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)のインダクタンスL2と、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)のインダクタL4と、は磁気的結合を有する点にある。
このようにすると、インダクタンスL2の電流と、インダクタL4の電流とはバランスするように作用し、好適となる。
さらにまた、図12は本発明に係るスイッチング電源の第6の実施例を示す構成図である。なお、図1の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図12の実施例の特徴は、交流入力電圧Vacを、ダイオードD10及びダイオードD11で倍電圧整流し、第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2とを生成し、その中点となる電位を電位点Vmに接続する点にある。
まず、第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2とについて説明する。電位点VmはスイッチSW1、バルクコンデンサC6、バルクコンデンサC7、第1ダイオードD3及び第2ダイオードD4に接続する。
また、交流入力電圧Vacの一端は、スイッチSW1を介して、電位点Vmに接続し、交流入力電圧Vacの他端は、ダイオードD10を介して、共通電位COM及びバルクコンデンサC6に接続すると共に、ダイオードD11を介して、電位点V10及びバルクコンデンサC7に接続する。
そして、スイッチSW1がオンであるときは、交流入力電圧Vacは、ダイオードD10及びダイオードD11で整流され、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7で平滑される。バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7には直流電圧が発生する。
こうして、バルクコンデンサC6は第1入力電圧Vin1となり、バルクコンデンサC7は第2入力電圧Vin2となる。
一方、スイッチSW1がオフのときは、交流入力電圧Vacは、ダイオードD10、ダイオードD11、ダイオードD12及びダイオードD13で全波整流され、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7で平滑される。そして、バルクコンデンサC6とバルクコンデンサC7との直列回路は入力電圧Vinとなる。
このような、スイッチSW1がオフのときの動作は、図6の実施例と同様になるため、説明を省略する。
次に、スイッチSW1がオンであるときの図12の実施例に関して、第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2と本発明の関係について詳しく説明する。
第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2の直列接続で形成する直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)を備える。
第1入力電圧Vin1の正極と第2入力電圧Vin2の負極を、電位点Vmで接続する。
また、一端(ソース)に抵抗Rsenを介して直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)の一端(第1入力電圧Vin1負極)である共通電位COMを接続する第1主スイッチQ1を備える。
さらにまた、一端(ドレイン)に直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)の他端(第2入力電圧Vin2正極)を接続する第2主スイッチQ2を備える。
また、一端に第1主スイッチQ1の他端(ドレイン)を接続し、他端に第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmを接続する第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)を備える。
そして、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力Vout1となる電圧を誘起する。
さらにまた、一端に第2主スイッチQ2の他端(ソース)を接続し、他端に第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmを接続する第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)を備える。
そして、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力Vout2となる電圧を誘起する。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1コンデンサC5を介して第1主スイッチQ1のドレインと第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)との接続点に接続し、カソードは第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を設ける。
また、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2コンデンサC4を介して第2主スイッチQ2のソースと第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点に接続する第2ダイオードD4を設ける。
さらにまた、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を設ける。
そして、このような図12の実施例は、図29の従来例と同様に、2台のコンバータの一次側を直列接続したものでもある。
即ち、第1主スイッチQ1、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)、コンデンサC2、抵抗Rsen、ダイオードD1、ダイオードD2、インダクタL1及びコンデンサC9は、第1コンバータを形成する。
詳しくは、第1コンバータは、その一次側において、第1主スイッチに直列に接続し前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)を備える。
そして、第1コンバータは、第1入力電圧Vin1に接続し、電力の供給を得ている。
また、第2主スイッチQ2、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、コンデンサC3、ダイオードD5、ダイオードD6、インダクタL3及びコンデンサC8は、第2コンバータを形成する。
詳しくは、第2コンバータは、その一次側において、第2主スイッチに直列に接続し前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)を備える。
そして、第2コンバータは、第2入力電圧Vin2に接続し、電力の供給を得ている。
また、第1入力電圧Vin1並びに第1コンバータの並列接続と、第2入力電圧Vin2並びに第2コンバータの並列接続とを直列に接続する。
そして、第1入力電圧Vin1並びに第1コンバータの並列接続と、第2入力電圧Vin2並びに第2コンバータの並列接続との接続点は、電位点Vmである。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1コンデンサC5を介して第1主スイッチQ1のドレインと第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)との接続点に接続し、カソードは第1コンバータと第2コンバータとの接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を設ける。
また、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2コンデンサC4を介して第2主スイッチQ2のソースと第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点に接続する第2ダイオードD4を設ける。
さらにまた、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を設ける。
また、図12の実施例は、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)におけるトランスT1の二次巻線N21の出力は出力電圧Vout1となり、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)におけるトランスT2の二次巻線N22の出力は出力電圧Vout2となり、それぞれが独立している
このような図12の実施例の動作は、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7を第1入力電圧Vout1及び第2入力電圧Vout2に置き換えたものであり、図6の実施例と同様となる。
そして、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
さらに、このような第1入力電圧Vout1と第2入力電圧Vout2との構成に関して、図11の実施例のように、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)と、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2との配置を置換した構成に適用できる。
このような構成は、図11の実施例において、バルクコンデンサC7を第1入力電圧Vout1に置き換え、バルクコンデンサC6を第2入力電圧Vout2に置き換えたものである(図示せず)。
即ち、第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2の直列接続で形成する直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)を備える。
第2入力電圧Vin2の正極と第1入力電圧Vin1の負極を、電位点Vmで接続する。
また、一端(ソース)に第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmを接続する第1主スイッチQ1を備える。
さらにまた、一端(ドレイン)に第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmを接続する第2主スイッチQ2を備える。
また、一端に第1主スイッチQ1の他端(ドレイン)を接続し、他端に直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)の一端(第1入力電圧Vin1正極)を接続する第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)を備える。
そして、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する。
さらにまた、一端に第2主スイッチQ2の他端(ソース)を接続し、他端に、抵抗Rsenを介して、直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)の他端(第2入力電圧Vin2負極)である共通電位COMを接続する第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)を備える。
そして、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1コンデンサC5を介して第1主スイッチQ1のドレインと第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)との接続点に接続し、カソードは第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を設ける。
アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2コンデンサC4を介して第2主スイッチQ2のソースと第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点に接続する第2ダイオードD4を設ける。
第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を設ける。
このような場合の動作は、図11の実施例の場合と同様に、図12の実施例と同様となるため、説明を省略する。
さらに、上述の例では、第1入力電圧Vout1と第2入力電圧Vout2とは交流入力電圧Vacを整流することで得たが、これとは別に、バッテリーを直列に接続することで得ることもできる。
さらにまた、図13は本発明に係るスイッチング電源の第7の実施例を示す構成図である。なお、図12の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図13の実施例の特徴は、第1入力電圧Vout1と第2入力電圧Vout2とをバッテリーで形成し、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、第2主スイッチQ2及び第2入力電圧Vout2の配置を置換した点にある。
詳しくは、第1主スイッチQ1、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)、コンデンサC2、抵抗Rsen、ダイオードD1、ダイオードD2、インダクタL1及びコンデンサC9は、第1コンバータを形成する。
さらに、第1コンバータは、その一次側において、第1主スイッチに直列に接続し前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)を備える。
そして、第1コンバータは、抵抗Rsenを介して、第1入力電圧Vin1に接続し、電力の供給を得ている。
また、第2主スイッチQ2、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)、コンデンサC3、ダイオードD5、ダイオードD6、インダクタL3及びコンデンサC8は、第2コンバータを形成する。
詳しくは、第2コンバータは、その一次側において、第2主スイッチに直列に接続し前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)を備える。
そして、第2コンバータは、第2入力電圧Vin2に接続し、電力の供給を得ている。
また、第1入力電圧Vin1並びに第1コンバータの並列接続と、第2入力電圧Vin2並びに第2コンバータの並列接続とを直列に接続する。
そして、第1入力電圧Vin1並びに第1コンバータの並列接続と、第2入力電圧Vin2並びに第2コンバータの並列接続との接続点は、電位点Vmである。
したがって、第1入力電圧Vin1の正極と第2入力電圧Vin2の正極を、電位点Vmで接続する。即ち、第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2の直列接続で形成する直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)を備える。
ただし、見方によっては、第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2とは、並列接続している。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1コンデンサC5を介して第1主スイッチQ1のドレインと第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)との接続点に接続し、カソードは第1コンバータと第2コンバータとの接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を設ける。
また、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2コンデンサC4を介して第2主スイッチQ2のソースと第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)との接続点に接続する第2ダイオードD4を設ける。
さらにまた、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を設ける。
このような図13の実施例の動作は、図12の実施例と同様となる。
そして、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
また、図14は本発明に係るスイッチング電源の第8の実施例を示す構成図である。なお、図9の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図14の実施例の特徴は、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)に第1コンデンサC51を直列接続し、第2磁性素子(インダクタL4及びトラ
ンスT2)に第2コンデンサC52を直列接続する点にある。
図14の第1コンデンサC51及び第2コンデンサC52、並びに図6の第1コンデンサC5及び第2コンデンサC4において、実際の動作のときの交流等価回路は、それぞれ定電圧源で近似できる。
したがって、図14の実施例と図6の実施例とは、類似の動作となる。
また、図14の実施例は、図6の実施例と比較すると、第1主スイッチQ1、第2主スイッチQ2及び補助スイッチQ3の電圧ストレスが減少する等の利点があるが、補助スイッチQ3、第1コンデンサC51及び第2コンデンサC52の電流ストレスが増加する等の欠点がある。
まず、図14の構成を詳しく説明する。
一端(ソース)に、抵抗Rsenを介して、入力電圧Vinの負極である共通電位COMを接続する第1主スイッチQ1を備える。
また、一端(ドレイン)に入力電圧Vinの正極を接続する第2主スイッチQ2を備える。
さらに、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)並びに第1コンデンサC51の直列接続で形成し、一端に第1主スイッチQ1の他端(ドレイン)を接続する第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)を備える。
また、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力Voutとなる電圧を誘起する。
さらに、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第2コンデンサC52の直列接続で形成し、一端に第2主スイッチの他端(ソース)を接続し、他端に第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)の他端を接続する第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第2コンデンサC52)を備える。
また、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)は、第1主スイッチQ1及び前記第2主スイッチQ2のオンオフにより出力Voutとなる電圧を誘起する。
したがって、第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)と、第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第2コンデンサC52)とは、電位点Vmを接続点として、直列接続する。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1主スイッチQ1と第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)との接続点に接続し、カソードは第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)と第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第2コンデンサC52)との接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を備える。
また、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2主スイッチQ2と前記第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第2コンデンサC52)との接続点に接続する第2ダイオードD4を備える。
さらに、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を備える。
また、このような図14の実施例は、図6の実施例と同様に、2台のコンバータの一次側を直列接続したものでもある。
即ち、第1主スイッチQ1、第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)、コンデンサC2、抵抗Rsen、出力回路21及びコンデンサC1は、第1コンバータを形成する。
詳しくは、第1コンバータは、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)並びに第1コンデンサC51の直列接続で形成する第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)を備える。
また、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)は、第1主スイッチQ1に直列に接続し、第1主スイッチのオンオフにより出力Voutとなる電圧を誘起する。
また、第2主スイッチQ2、第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第1コンデンサC52)、コンデンサC3、出力回路22及びコンデンサC1は、第2コンバータを形成する。
詳しくは、第2コンバータは、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第2コンデンサC52の直列接続で形成する第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第2コンデンサC52)を備える。
また、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)は、第2主スイッチQ2に直列に接続し、第2主スイッチのオンオフにより出力Voutとなる電圧を誘起する。
さらに、 入力電圧Vinと、第1コンバータと、第2コンバータと、を直列に接続する。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1主スイッチQ1と第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)との接続点に接続し、カソードは第1コンバータと第2コンバータとの接続点に接続する第1ダイオードD3を備える。
また、アノードは前記第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2主スイッチQ2と第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第1コンデンサC52)との接続点に接続する第2ダイオードD4を備える。
さらに、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を備える。
さらにまた、このような図14の実施例は、図12の実施例と同様に、バルクコンデンサC6を第1入力電圧Vin1に置換し、バルクコンデンサC7を第2入力電圧Vin2に置換できる。
このようなときの構成を詳しく説明する。
第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2の直列接続で形成する直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)を備える。
第1入力電圧Vin1の正極と第2入力電圧Vin2の負極を接続する。
また、一端(ソース)に、抵抗Rsenを介して、直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)の一端(第1入力電圧Vin1負極)である共通電位COMを接続する第1主スイッチQ1を備える。
さらに、一端(ドレイン)に直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)の他端(第2入力電圧Vin2正極)を接続する第2主スイッチQ2を備える。
第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)並びに第1コンデンサC51の直列接続で形成し、一端に第1主スイッチQ1の他端(ドレイン)を接続し、他端に第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmを接続する第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)を備える。
第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力Voutとなる電圧を誘起する。
第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第2コンデンサC52の直列接続で形成し、一端に第2主スイッチQ2の他端(ソース)を接続し、他端に第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmを接続する第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第1コンデンサC52)を備える。
第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1主スイッチQ1と第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)との接続点に接続し、カソードは第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を備える。
また、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2主スイッチQ2と第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第1コンデンサC52)との接続点に接続する第2ダイオードD4を備える。
さらに、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を備える。
また、バルクコンデンサC6を第1入力電圧Vin1に置換し、バルクコンデンサC7を第2入力電圧Vin2に置換した図14の実施例は、図6の実施例と同様に、2台のコンバータの一次側を直列接続したものでもある。
即ち、第1コンバータは、第1入力電圧Vin1に接続し、電力の供給を得ている。
また、第2コンバータは、第2入力電圧Vin2に接続し、電力の供給を得ている。
さらに、第1コンバータと第2コンバータとを電位点Vmで直列に接続する。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1主スイッチQ1と第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)との接続点に接続し、カソードは第1コンバータと第2コンバータとの接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を備える。
また、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2主スイッチQ2と第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第1コンデンサC52)との接続点に接続する第2ダイオードD4を備える。
さらに、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を備える。
以上のような、図14の実施例の動作に関して、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3に流れる充電電流と放電電流とは、図6の実施例と同様に、自動的にバランスする。そして、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、好適にバランスする。
さらに、図14の実施例の構成を、図11の実施例の構成に適用する(図示せず)。
即ち、このようなスイッチング電源は、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)に第1コンデンサC51を直列接続し、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)に第2コンデンサC52を直列接続する構成を、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)と、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2との配置を置換した構成に適用する。
この構成を図11及び図14を参照して、詳しく説明する。
第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2の直列接続で形成する直列スイッチ回路(第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2)を備える。
さらに、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)並びに第1コンデンサC51の直列接続で形成し、一端に直列スイッチ回路(第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2)の一端(第1主スイッチQ1ドレイン)を接続し、他端に入力電圧Vinの正極を接続する第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)を備える。
また、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する。
さらに、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第2コンデンサC52の直列接続で形成し、一端に直列スイッチ回路(第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2)の他端(第2主スイッチQ2ソース)を接続し、他端に抵抗Rsenを介して入力電圧Vinの負極である共通電位COMを接続する第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第1コンデンサC52)を備える。
また、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1主スイッチQ1のドレインと第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)との接続点に接続し、カソードは第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2との接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を備える。
また、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2主スイッチQ2のソースと第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第1コンデンサC52)との接続点に接続する第2のダイオードD4を備える。
さらに、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を備える。
さらにまた、このような構成は、バルクコンデンサC7を第1入力電圧Vin1に置換し、バルクコンデンサC6を第2入力電圧Vin2に置換できる。
即ち、このようなスイッチング電源は、第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2の直列接続で形成する直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)を備える。
また、第1入力電圧Vin1の正極と第2入力電圧Vin2の負極を電位点Vmで接続する。
そして、一端(ソース)に第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmを接続する第1主スイッチQ1を備える。
さらに、一端(ドレイン)に第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmを接続する第2主スイッチQ2を備える。
また、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する。
そして、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)並びに第1コンデンサC51の直列接続で形成し、一端に第1主スイッチQ1の他端(ドレイン)を接続し、他端に直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)の一端(第1入力電圧Vin1正極)を接続する第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)を備える。
さらに、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)は、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起する。
そして、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第2コンデンサC52の直列接続で形成し、一端に第2主スイッチQ2の他端(ソース)を接続し、他端に抵抗Rsenを介して直列電圧回路(第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2)の一端(第2入力電圧Vin2負極)を接続する第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第1コンデンサC52)を備える。
このようなスイッチング電源において、以下の特徴を有する。
アノードは第1主スイッチQ1と第1直列回路(インダクタL2及びトランスT1並びに第1コンデンサC51)との接続点に接続し、カソードは第1入力電圧Vin1と第2入力電圧Vin2との接続点である電位点Vmに接続する第1ダイオードD3を備える。
また、アノードは第1ダイオードD3のカソードに接続し、カソードは第2主スイッチQ2と第2直列回路(インダクタL4及びトランスT2並びに第1コンデンサC52)との接続点に接続する第2ダイオードD4を備える。
さらに、第2ダイオードD4のカソードと第1ダイオードD3のアノードとの間に配置し、第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とが共にオフのときにオンする補助スイッチQ3を備える。
このような場合の動作は、図14の実施例の場合と同様となる。
そして、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT1)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT2)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
さらにまた、図15は本発明に係るスイッチング電源の第9の実施例を示す構成図である。なお、図1の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図15の実施例の特徴は、1個のトランスT50を用いて、センタタップ型の出力回路(図7(e)参照)で形成する点にある。
図15の実施例の要部の構成は、図14の実施例の要部の構成とほぼ同じとなる。異なる点について、下記に説明する。
インダクタL2及びトランスT50の第1一次巻線N13は、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT50)を形成する。
また、インダクタL4及びトランスT50の第2一次巻線N14は、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT50)を形成する。
さらに、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT50)と第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT50)とは磁気結合を有し、一体となったトランスT50で形成する。
さらに、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT50)並びに第1コンデンサC51の直列接続は、第1直列回路(インダクタL2及びトランスT50並びに第1コンデンサC51)を形成する。
また、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT50)並びに第2コンデンサC52の直列接続は、第2直列回路(インダクタL4及びトランスT50並びに第2コンデンサC52)を形成する。
なお、図15の実施例のトランスT50における一次側の構成は、図10の実施例のトランスT3における一次側の構成と同様である。
さらにまた、図15の実施例の要部以外の相違点について説明する。
トランスT50の二次巻線N23及びトランスT50の二次巻線N24には、ダイオードD51及びダイオードD52を接続し、さらに、インダクタL50及びコンデンサC1を接続する。
このような、図15の実施例の動作を説明する。第1主スイッチQ1と第2主スイッチQ2とは同期して動作する。
図15の実施例の要部の構成は、図14の実施例の要部の構成とほぼ同じであるため、図15の実施例の動作は図14(図1)の実施例とほぼ同様であるが、再度、以下に、詳しく説明する。
図15の制御回路20等の動作は、図1の制御回路20等の動作と同じであるため説明を省略する。
図15の実施例の全体の動作を説明する。図16は、図15の実施例における、(a)期間1から(e)期間5'の動作模式図を示す。同図において、動作状態は期間1から期間5'まで順に遷移した後、再び期間1となる動作を繰り返す。
図16の期間2'は、図3における期間2と期間3の一部分に対応する。
図16の期間5'は、図3の期間5、期間6及び期間7に対応する。
さらに、図17及び図18は、図15の実施例の各部の動作波形を示す。
図17(a)において、Vg1は第1主スイッチQ1の駆動信号であり、(Vg3−V2)は補助スイッチQ3の駆動信号であり、(Vg2−V1)は第2主スイッチQ2の駆動信号である。
同図より、駆動信号Vg1と駆動信号(Vg2−V1)とはほぼ等しい。また、駆動信号Vg1及び駆動信号(Vg2−V1)と駆動信号(Vg3−V2)とはそれぞれ相補的となっている。
また、図17(b)において、電圧(Vds_Q1)は第1主スイッチQ1のドレイン・ソース間電圧であり、電圧(Vds_Q2)は第2主スイッチQ2のドレイン・ソース間電圧であり、電流IQ1は第1主スイッチQ1のドレイン電流であり、電流IQ2は第2主スイッチQ2のドレイン電流である。
同図より、電圧(Vds_Q1)と電圧(Vds_Q2)とはほぼ等しい。さらに、電流IQ1と電流IQ2とはほぼ等しい。
また、電流IQ1及び電流IQ2には逆方向に電流が流れる期間が存在する。
さらに、図17(c)において、電圧(Vds_Q3)は補助スイッチQ3のドレイン・ソース間電圧であり、電流IQ3は補助スイッチQ3のドレイン電流である。
また、電流IQ3には逆方向に電流が流れる期間が存在する。
また、図17(d)において、電流ID51はダイオードD51の電流であり、電流ID52はダイオードD52の電流である。
さらに、図18(a)において、電圧Vmは電位点Vmであり、電圧Vinは入力電圧Vinである。
電位点Vmは、第1直列回路(インダクタL2及びトランスT50並びに第1コンデンサC51)と第2直列回路(インダクタL4及びトランスT50並びに第2コンデンサC52)との接続点である。また、電位点Vmは、第1ダイオードD3のカソード、第2ダイオードD4のアノード、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7が接続される。
同図より、電圧Vmは、電圧Vinの約半分であり、一定である。
また、図18(b)において、電流IT1は第1直列回路(インダクタL2及びトランスT50並びに第1コンデンサC51)に流れる電流であり、電流IT2は第2直列回路(インダクタL4及びトランスT50並びに第2コンデンサC52)に流れる電流である。
同図より、電流IT1と電流IT2とはほぼ等しい。
また、図18(c)において、電圧Vs1はトランスT50の二次巻線N24に発生する電圧であり、電圧Vs2はトランスT50の二次巻線N23に発生する電圧である。
同図より、電圧Vs1と電圧Vs2とは相補的となる。これは、トランスT50の二次巻線N24とトランスT50の二次巻線N23との極性が相補的になっていることによる。
さらに、図18(d)において、電流ID3は第1ダイオードD3の電流であり、電流ID4は第2ダイオードD4の電流である。
さらに、図18(e)において、電流IC6はバルクコンデンサC6の電流であり、電流IC7はバルクコンデンサC7の電流である。
また、図18(f)において、電流IC2はコンデンサC2の電流であり、電流IC3はコンデンサC3の電流である。
さらに、図18(g)において、電流Imidは、バルクコンデンサC6とバルクコンデンサC7との接続点から、第1直列回路(インダクタL2及びトランスT50並びに第1コンデンサC51)と第2直列回路(インダクタL4及びトランスT50並びに第2コンデンサC52)との接続点に流れる電流である。
また、同図において、電流Iclmpは、第1ダイオードD3のカソードと第2ダイオードD4のアノードとの接続点から、バルクコンデンサC6とバルクコンデンサC7との接続点に流れる電流である。
以下に、期間1から期間5'について、図16、図17及び図18を使って順に説明する。
期間1において、第1主スイッチQ1はオン、第2主スイッチQ2はオン、補助スイッチQ3はオフとし、ダイオードD51はオンとなり、ダイオードD52はオフとなる。また、第1ダイオードD3及び第2ダイオードD4は共にオフとなる。
このとき、電流IQ1、電流IQ2、電流IT1及び電流IT2が流れる。そして、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2を共にオフとすることで、期間1が終了し期間2'へ遷移する。
期間2'において、第1主スイッチQ1はオフ、第2主スイッチQ2はオフとし、補助スイッチQ3はそのボディーダイオードが順方向にバイアスされオン(そのチャネルはオフ)となり、ダイオードD51及びダイオードD52はオンとなる。また、第1ダイオードD3及び第2ダイオードD4はオンとなる。
このとき、電流ID3が流れ、電流IC2が流れ、電圧(Vds_Q1)が所定の電圧まで上昇する。また、電流ID4が流れ、電流IC3が流れ、電圧(Vds_Q2)が所定の電圧まで上昇する。そしてまた、電圧(Vds_Q3)が低下する。そして、コンデンサC2及びコンデンサC3の充電が完了し、コンデンサC2及びコンデンサC3の電流がゼロとなる。
さらに、第1ダイオードD3と第2ダイオードD4の電流がほぼゼロとなると期間2'が終了し期間3へ遷移する。
また、補助スイッチQ3は、そのボディーダイオードが順方向にバイアスされオンのときに、チャネルをオンとする駆動信号(Vg3−V2)を与えられ、低損失でターンオンする。
期間3において、第1主スイッチQ1はオフ、第2主スイッチQ2はオフとし、補助スイッチQ3はオン、ダイオードD51及びダイオードD52はオンとなる。
このとき、電流IT1及び電流IT2は減少し、電流ID51は減少し、電流ID52は増加し、インダクタL2及びインダクタL4をリセットする電流IQ3が流れる。そして、電流ID51ゼロとなると期間3が終了し期間4へ遷移する。
期間4において、第1主スイッチQ1はオフ、第2主スイッチQ2はオフ、補助スイッチQ3はオンとし、ダイオードD51はオフとなり、ダイオードD5はオンとなる。
このとき、トランスT50の励磁インダクタンスの励磁インダクタンスをリセットする電流である電流IQ3が流れる。そして、補助スイッチQ3をオフとすることで期間4が終了し期間5'へ遷移する。
期間5'において、その初めでは、第1主スイッチQ1はオフ、第2主スイッチQ2はオフ、補助スイッチQ3はオフとし、ダイオードD51及びダイオードD52はオンとなる。
このとき、電流IC2が流れ電圧(Vds_Q1)が低下し、電流IC3が流れ電圧(Vds_Q2)が低下する。そして、コンデンサC2及びコンデンサC3の放電が完了し、電圧(Vds_Q1)及び電圧(Vds_Q2)がゼロとなる。
さらに、第1主スイッチQ1はそのボディーダイオードが順方向にバイアスされオン(そのチャンネルはオフ)、第2主スイッチQ1はそのボディーダイオードが順方向にバイアスされオン(そのチャンネルはオフ)する。
このとき、電流IQ1及び電流IQ2は逆方向に電流が流れる。また、また、このような期間、即ちボディーダイオードが順方向にバイアスされオンのときに、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2は、チャネルをオンとする駆動信号Vg1及び駆動信号(Vg2−V1)が与えられ、低損失でターンオンする。
そして、電流IQ1及び電流IQ2の電流がゼロとなり、第1主スイッチQ1はオン、第2主スイッチQ1はオンとなる。
さらに、電流ID52は減少し、電流IQ51は増加する。
そして、電流ID52の電流がゼロとなると期間5'は終了し、期間1へ遷移する。
また、トランスT50の二次巻線N23及びトランスT50の二次巻線N24に誘起する電圧は、ダイオードD51及びダイオードD52で整流し、インダクタL50及びコンデンサC1で平滑し、出力電圧Voutとなり、負荷ILoadへ電力を供給する。
このようにして、図15の実施例は、入力電圧Vinを出力電圧Voutに変換する。
また、第1主スイッチQ1がオフ、並びに第2主スイッチQ2がオフである期間の動作について説明する。
第1コンデンサC51の充電電流は、第1ダイオードD3、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT50)及び第1コンデンサC51の回路、並びに第1ダイオードD3、第2ダイオードD4、第2コンデンサC52、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT50)、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT50)及び第1コンデンサC5の回路に流れる。
そして、第1コンデンサC51の放電電流は、補助スイッチQ3、第2コンデンサC52、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT50)、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT50)及び第1コンデンサC51の回路に流れる。
また、第2コンデンサC52の充電電流は、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT50)、第2ダイオードD4及び第2コンデンサC52の回路、並びに第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT50)、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT50)、第1コンデンサC51、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び第2コンデンサC52の回路に流れる。
そして、第2コンデンサC52の放電電流は、補助スイッチQ3、第1コンデンサC51、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT50)、第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT50)、及び第2コンデンサC52の回路に流れる。
したがって、第1コンデンサC51及び第2コンデンサC52において、その充電経路とその放電経路とは一致していない。
そして、このような充電電流と放電電流とは、図1の実施例と同様に、第1磁性素子(インダクタL2及びトランスT50)及び第2磁性素子(インダクタL4及びトランスT50)並びに第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のストレスのバランスを自動的に整え、動作を好適に安定化させる。
このようにして、本発明の図15の実施例は、回路の寄生要素並びに抵抗Rsenの影響が抑制され、好適な特性となる。
こうして、電位点Vmは入力電圧Vinの約半分の値で安定となり、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のストレスは好適にバランスする。
さらにまた、図19は本発明に係るスイッチング電源の第10の実施例を示す構成図である。なお、図14の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図19の実施例の特徴は、第1磁性素子及び第2磁性素子を、3個のトランスT51、トランスT52及びトランスT53を用いて形成した点にある。
このような、図19の実施例は、トランスT51、トランスT52及びトランスT53で負荷を分担するため負荷が大きいアプリケーションに好適である。
また、トランスT51、トランスT52及びトランスT53を薄型にし、スイッチング電源全体を薄型化するアプリケーションに好適である。
図19の実施例の要部の構成は、図14の実施例の要部の構成とほぼ同じとなる。異なる点について、下記に説明する。
インダクタL2並びにトランスT51の一次巻線N15及びトランスT53の一次巻線N16は、第1磁性素子(インダクタL2、トランスT51及びトランスT53)を形成する。
また、インダクタL4並びにトランスT52の一次巻線N17及びトランスT53の一次巻線N18は、第2磁性素子(インダクタL4、トランスT52及びトランスT53)を形成する。
詳しくは、インダクタL2並びにトランスT51の一次巻線N15及びトランスT53の一次巻線N16を直列に接続する。また、インダクタL4並びにトランスT52の一次巻線N17及びトランスT53の一次巻線N18を直列に接続する。
さらに、第1磁性素子(インダクタL2、トランスT51及びトランスT53)と第2磁性素子(インダクタL4、トランスT52及びトランスT53)とは磁気結合を有し、一体となったトランスT53を備える。
さらに、第1磁性素子(インダクタL2、トランスT51及びトランスT53)並びに第1コンデンサC51の直列接続は、第1直列回路(インダクタL2、トランスT51及びトランスT53並びに第1コンデンサC51)を形成する。
また、第2磁性素子(インダクタL4、トランスT52及びトランスT53)並びに第2コンデンサC52の直列接続は、第2直列回路(インダクタL4、トランスT52及びトランスT53並びに第2コンデンサC52)を形成する。
そして、トランスT51は、二次巻線及び整流平滑回路である出力回路24を備える。また、トランスT52は、二次巻線及び整流平滑回路である出力回路26を備える。さらにまた、トランスT53は、二次巻線及び整流平滑回路である出力回路25を備える。
出力回路24、出力回路25及び出力回路26は、図6の実施例の出力回路21及び出力回路22と同様である。
また、図19の実施例は、図14の実施例における抵抗Rsenを省略している。
さらに、トランスT53に係る構成を詳しく説明する。第1一次巻線N16の一端は、トランスT51、インダクタL2及び第1コンデンサC51を介して、第1主スイッチQ1の他端(ドレイン)に接続する。また、第2一次巻線N18の一端は、トランスT52、インダクタL4及び第2コンデンサC52を介して、第2主スイッチQ2の他端(ソース)に接続し、第2一次巻線N18の他端は第1一次巻線N16の他端に接続する。
さらにまた、第1ダイオードD3のカソードは第1一次巻線N13と第2一次巻線N14との接続点に接続する。即ち、第1ダイオードD3のカソードは第1直列回路(インダクタL2、トランスT51及びトランスT53並びに第1コンデンサC51)と第2直列回路(インダクタL4、トランスT52及びトランスT53並びに第2コンデンサC52)との接続点に接続する。
このような図19の実施例の動作は、図14の実施例と同様となる。
そして、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
さらにまた、上述の例では、3個のトランスで形成したが、これとは別に、4個又は5個のように複数個のトランスで形成してもよい。同様の動作となる。
また、図20は本発明に係るスイッチング電源の第11の実施例を示す構成図である。なお、図14の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図20の実施例の特徴は、トランス54の一次側電流とトランスT55の一次側電流が等しくなるように配置した点にある。
このような、図20の実施例は、トランスT54とトランスT55との負荷の分担が一層バランスするため、好適である。
また、トランスT54及びトランスT55を薄型にし、スイッチング電源全体を薄型化するアプリケーションに好適である。
図20の実施例の要部の構成は、図14の実施例の要部の構成とほぼ同じとなる。異なる点について、下記に説明する。
インダクタL2並びにトランスT54の第1一次巻線N19及びトランスT55の第1一次巻線N1Aは、第1磁性素子(インダクタL2、トランスT54及びトランスT55)を形成する。
また、インダクタL4並びにトランスT55の第2一次巻線N1B及びトランスT54の第2一次巻線N1Cは、第2磁性素子(インダクタL4、トランスT54及びトランスT55)を形成する。
詳しくは、インダクタL2並びにトランスT54の第1一次巻線N19及びトランスT55の第1一次巻線N1Aを直列に接続する。また、インダクタL4並びにトランスT55の第2一次巻線N1B及びトランスT54の第2一次巻線N1Cを直列に接続する。
さらに、第1磁性素子(インダクタL2、トランスT54及びトランスT55)と第2磁性素子(インダクタL4、トランスT54及びトランスT55)とは磁気結合を有し、一体となったトランスT54及びトランスT55を備える。
さらに、第1磁性素子(インダクタL2、トランスT54及びトランスT55)並びに第1コンデンサC51の直列接続は、第1直列回路(インダクタL2、トランスT54及びトランスT55並びに第1コンデンサC51)を形成する。
また、第2磁性素子(インダクタL4、トランスT54及びトランスT55)並びに第2コンデンサC52の直列接続は、第2直列回路(インダクタL4、トランスT54及びトランスT55並びに第2コンデンサC52)を形成する。
そして、トランスT54の二次巻線N24は、ダイオードD52に、フライバック型(図7(b)参照)で接続し、さらにコンデンサC1に接続する。
さらに、トランスT55の二次巻線N23は、ダイオードD51に、非フライバック型(図7(b)の逆接続)で接続し、さらにコンデンサC1に接続する。
したがって、ダイオードD51とダイオードD52とは逆位相で動作する。
また、トランスT54及びトランスT55に係る構成を詳しく説明する。
第1一次巻線N19及び第1一次巻線N1Aの一端は、インダクタL2及び第1コンデンサC51を介して、第1主スイッチQ1の他端(ドレイン)に接続する。また、第2一次巻線N1B及び第2一次巻線N1Cの一端は、インダクタL4及び第2コンデンサC52を介して、第2主スイッチQ2の他端(ソース)に接続し、第2一次巻線N1B及び第2一次巻線N1Cの他端は第1一次巻線N19及び第1一次巻線N1Aの他端に接続する。
また、第1ダイオードD3のアノードは第1主スイッチQ1と第1コンデンサC51との接続点に接続する。さらに、第2ダイオードD4のカソードは第2主スイッチQ2と第2コンデンサC52との接続点に接続する。
さらにまた、第1ダイオードD3のカソードは第1一次巻線N19及び第1一次巻線N1Aと第2一次巻線N1B及び第2一次巻線N1Cとの接続点に接続する。即ち、第1ダイオードD3のカソードは第1直列回路(インダクタL2、トランスT54及びトランスT55並びに第1コンデンサC51)と第2直列回路(インダクタL4、トランスT54及びトランスT55並びに第2コンデンサC52)との接続点に接続する。
また、トランスT54は、第1一次巻線N19と第2一次巻線N1Cとを有し、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起し、ダイオードD52及びコンデンサC1を介して出力電圧Voutを生成する。
さらに、トランスT55は、第1一次巻線N1Aと第2一次巻線N1Bとを有し、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のオンオフにより出力となる電圧を誘起し、ダイオードD51及びコンデンサC1を介して出力電圧Voutを生成する。
このような図20の実施例の動作は、図14の実施例と同様となる。
そして、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
さらに、トランスT54の第1一次巻線N19とトランスT55の第1一次巻線N1Aとに流れる電流は同じであり、トランスT55の第2一次巻線N1BとトランスT54の第2一次巻線N1Cとに流れる電流は同じであるため、トランスT54の磁束変化とトランスT55の磁束変化とはバランスする。
図21は、図20の実施例の各部の動作波形である。同図を用いて図20の実施例の動作を説明する。
図21(a)において、電圧(Vgs_Q1)は第1主スイッチQ1の駆動信号であり、電圧(Vgs_Q2)は第2主スイッチQ2の駆動信号であり、電圧(Vgs_Q3)は補助スイッチQ3の駆動信号である。
また、図22(b)において、電流ID51はダイオードD51の電流であり、電流ID52はダイオードD52の電流であり、電流(ID51+ID52)は電流ID51と電流ID52との和である。
さらに、図22(c)において、電流IQ1は第1主スイッチQ1の電流であり、電流IQ2は第2主スイッチQ2の電流であり、電流IQ3は補助スイッチQ3の電流である。
また、図22(d)において、電圧Vxfr_1は第1一次巻線N19及び第1一次巻線N1Aに生ずる電圧であり、電圧Vxfr_2は第2一次巻線N1B及び第2一次巻線N1Cに生ずる電圧である。
さらに、図22(e)において、電圧Vds_Q1は第1主スイッチQ1の電圧であり、電圧Vds_Q2は第2主スイッチQ2の電圧である。
そして、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2がオンとなり、補助スイッチQ3がオフのとき、ダイオードD51はオンとなり、ダイオードD52はオフとなる。このとき、第1一次巻線N1A及び第2一次巻線N1Bのインピーダンスは低くなるが、第1一次巻線N19及び第2一次巻線N1Cのインピーダンスは高くなり、電流IQ1の上昇を抑制する。
また、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2がオフとなり、補助スイッチQ3がオンのとき、ダイオードD51はオフとなり、ダイオードD52はオンとなる。このとき、第1一次巻線N19及び第2一次巻線N1Cのインピーダンスは低くなるが、第1一次巻線N1A及び第2一次巻線N1Bのインピーダンスは高くなり、電流IQ2の上昇を抑制する。
このようにして、電流IQ1のピーク値及び電流IQ2のピーク値が低い好適な特性を提供する。さらに、電圧Vxfr_1と電圧Vxfr_2とはほぼ一致し、電圧Vds_Q1と電圧Vds_Q2とはほぼ一致する好適な特性となる。また、電流(ID51+ID52)のリプルは小さい好適な特性となる。よって、コンデンサC1を小型化できる。
また、図20の実施例は、トランスT54及びトランスT55を小形低背としたときに、好適な特性が得られる。また、高出力・低コスト・高信頼にできる。
さらにまた、上述の例では、ダイオードD51とダイオードD52とをコンデンサC1に接続するように配置したが、これとは別に、ダイオードD51とダイオードD52とを、インダクタを介して、コンデンサC1に接続するように配置してもよい。同様の動作となる。
また、図22は本発明に係るスイッチング電源の第12の実施例を示す構成図である。なお、図20の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図22の実施例の特徴は、図20の概念を拡張して、第1磁性素子及び第2磁性素子を4個のトランス56、トランス57、トランス58及びトランスT59を用いて形成した点にある。
詳しくは、インダクタL2、トランスT56の第1一次巻線N1D、トランスT57の第1一次巻線N1E、トランスT58の第1一次巻線N1F、トランスT59の第1一次巻線N1Gを直列に接続し、第1直列回路(インダクタL2、トランスT56、トランスT57、トランスT58、トランスT59)を形成する。また、インダクタL4、トランスT59の第2一次巻線N1H、トランスT58の第2一次巻線N1I、トランスT57の第2一次巻線N1J、トランスT56の第2一次巻線N1Kを直列に接続し、第2直列回路(インダクタL4、トランスT59、トランスT58、トランスT57、トランスT56)を形成する。
このような、図22の実施例は、トランス56、トランス57、トランス58及びトランスT59を薄型にし、スイッチング電源全体を薄型化するアプリケーションに好適である。
図22の実施例の要部の構成は、図20の実施例の要部の構成とほぼ同じとなる。
したがって、図22の実施例の動作は、図20の実施例と同様となる。
そして、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2等のストレスは、第1ダイオードD3、第2ダイオードD4及び補助スイッチQ3の作用により、好適にバランスする。
さらに、図23は本発明に係るスイッチング電源の第13の実施例を示す構成図である。なお、図20の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図23の実施例の特徴は、図20の実施例のトランスの構成に係る技術的思想を拡張するもので、第1磁性素子であるトランスTから第N磁性素子であるトランスTの構成にある。
詳しくは、第1主スイッチQ1(第1主スイッチング回路41)の一端に入力電圧Vinの負極を接続する。また、第2主スイッチQ1(第1主スイッチング回路42)の一端に入力電圧Vinの正極を接続する。さらにまた、トランスTに係る出力回路21、トランスTに係る出力回路22、‥、トランスTN−1に係る出力回路2N−1及びトランスTに係る出力回路2Nは、第1主スイッチング回路42及び第2主スイッチング回路41のオンオフにより出力となる電圧を誘起し、出力電圧Voutを生成する。
さらに、トランスTの第1一次巻線N1、トランスTの第1一次巻線N1、‥、トランスTN−1の第1一次巻線N1N−1及びトランスTの第1一次巻線N1を直列に接続する。また、トランスTの第2一次巻線N2、トランスTの第2一次巻線N2、‥、トランスTN−1の第2一次巻線N2N−1及びトランスTの第2一次巻線N2を直列に接続する。
さらにまた、第1一次巻線N1、第1一次巻線N1、‥、第1一次巻線N1N−1及び第1一次巻線N1とからなる第1直列回路(第1一次巻線N1、第1一次巻線N1、‥、第1一次巻線N1N−1及び第1一次巻線N1)の一端に第1主スイッチQ1(第1主スイッチング回路41)を接続する。また、第2一次巻線N2、第2一次巻線N2、‥、第2一次巻線N2N−1及び第2一次巻線N2とからなる第2直列回路(第2一次巻線N2、第2一次巻線N2、‥、第2一次巻線N2N−1及び第2一次巻線N2)の一端に第2主スイッチQ1(第1主スイッチング回路42)を接続する。
さらに、第1直列回路(第1一次巻線N1、第1一次巻線N1、‥、第1一次巻線N1N−1及び第1一次巻線N1)の他端と第2直列回路(第2一次巻線N2、第2一次巻線N2、‥、第2一次巻線N2N−1及び第2一次巻線N2)の他端とはそれぞれバルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7を介して入力電圧Vinに接続する。
さらにまた、第1主スイッチQ1及び第2主スイッチQ2のサージ抑制と、トランスTからトランスTの磁束のリセットとのためのダイオードD5及びダイオードD6とを備える。
さらに、バルクコンデンサC6及びバルクコンデンサC7は、図12の実施例と同様に、第1入力電圧Vin1及び第2入力電圧Vin2としてもよい。
このような、図23の実施例は、図20の実施例と同様に、複数のトランスのストレスを好適にバランスさせ、各素子のストレスのピーク値を抑制することができるため、スイッチング電源全体を薄型化するアプリケーションに好適である。
また、図24は本発明に係るスイッチング電源の第14の実施例を示す構成図である。なお、図23の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図24の実施例の特徴は、第1スイッチング回路41をスイッチQ11及びスイッチQ12で形成し、第2スイッチング回路42をスイッチQ21及びスイッチQ22で形成する点にある。即ち、図24の実施例はフルブリッジ回路を形成する。例えば、スイッチQ11とスイッチQ22とを同位相でオンオフし、スイッチQ21とスイッチQ12とを同位相でオンオフし、スイッチQ11及びスイッチQ22とスイッチQ21及びスイッチQ12とを逆位相でオンオフする。
このような、図24の実施例は、図20の実施例と同様に、複数のトランスのストレスを好適にバランスさせ、各素子のストレスのピーク値を抑制することができるため、スイッチング電源全体を薄型化するアプリケーションに好適である。
本発明の一実施例を示す構成図である。 図1の実施例の動作波形である。 図1の実施例の各期間の動作模式図である。 図1の実施例の各部の動作波形である。 図1の実施例の各部の動作波形である。 本発明の第2の実施例を示す構成図である。 出力回路の実施例を示す構成図である。 図6の実施例における各スイッチの駆動信号の波形である。 本発明の第3の実施例を示す構成図である。 本発明の第4の実施例を示す構成図である。 本発明の第5の実施例を示す構成図である。 本発明の第6の実施例を示す構成図である。 本発明の第7の実施例を示す構成図である。 本発明の第8の実施例を示す構成図である。 本発明の第9の実施例を示す構成図である。 図15の実施例の各期間の動作模式図である。 図15の実施例の各部の動作波形である。 図15の実施例の各部の動作波形である。 本発明の第10の実施例を示す構成図である。 本発明の第11の実施例を示す構成図である。 図20の実施例の各部の動作波形である。 本発明の第12の実施例を示す構成図である。 本発明の第13の実施例を示す構成図である。 本発明の第14の実施例を示す構成図である。 従来のスイッチング電源の一実施例を示す構成図である。 図25の従来例における動作波形である。 第2の従来のスイッチング電源の一実施例を示す構成図である。 図27の従来例における動作波形である。 第3の従来のスイッチング電源の一実施例を示す構成図である。
符号の説明
Q1 第1主スイッチ
Q2 第2主スイッチ
Q3 補助スイッチ
D3 第1ダイオード
D4 第2ダイオード
C5,C51 第1コンデンサ
C4,C52 第2コンデンサ
C6,C7 バルクコンデンサ
L2,L4 インダクタ
C2,C3 コンデンサ
T1,T2,T3,T50,T51,T52,T53 トランス
T54,T55,T56,T57,T58,T59 トランス
,・・・,T トランス
N13,N16,N19,N1A,N1D,N1E,N1F,N1G,N1,・・・,N1 第1一次巻線
N14,N18、N1B,N1C,N1H,N1I,N1J,N1K,N2,・・・,N2 第2一次巻線
Rsen 抵抗
Vin 入力電圧
Vin1 第1入力電圧
Vin2 第2入力電圧
Vout,Vout1,Vout2 出力電圧
21,22,23,24,25,26,・・・,2N 出力回路
41,42 スイッチング回路
Vm 電位点
COM,GND 共通電位

Claims (32)

  1. 一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチと、
    一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子と、
    一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1磁性素子の他端を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1磁性素子との接続点に接続し、カソードは前記第1磁性素子と前記第2磁性素子との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を設けることを特徴とするスイッチング電源。
  2. 第1主スイッチ及び第2主スイッチの直列接続で形成する直列スイッチ回路と、
    一端に前記直列スイッチ回路の一端を接続し、他端に入力電圧の正極を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子と、
    一端に前記直列スイッチ回路の他端を接続し、他端に前記入力電圧の負極を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1磁性素子との接続点に接続し、カソードは前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとの接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2のダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を設けることを特徴とするスイッチング電源。
  3. 入力電圧と、
    第1主スイッチに直列に接続し、前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子を備える第1コンバータと、
    第2主スイッチに直列に接続し、前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子を備える第2コンバータと、
    を直列に接続するスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1磁性素子との接続点に接続し、カソードは前記第1コンバータと前記第2コンバータとの接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を設けることを特徴とするスイッチング電源。
  4. 一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチと、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続する第1直列回路と、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1直列回路の他端を接続する第2直列回路と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1直列回路と前記第2直列回路との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  5. 第1主スイッチ及び第2主スイッチの直列接続で形成する直列スイッチ回路と、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記直列スイッチ回路の一端を接続し、他端に入力電圧の正極を接続する第1直列回路と、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記直列スイッチ回路の他端を接続し、他端に前記入力電圧の負極を接続する第2直列回路と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとの接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2のダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  6. 入力電圧と、
    第1主スイッチに直列に接続し、前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成する第1直列回路を備える第1コンバータと、
    第2主スイッチに直列に接続し、前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成する第2直列回路を備える第2コンバータと、
    を直列に接続するスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1コンバータと前記第2コンバータとの接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  7. 第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、
    一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチと、
    一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子と、
    一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1磁性素子と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を設けることを特徴とするスイッチング電源。
  8. 第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、
    一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2主スイッチと、
    一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の一端を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子と、
    一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の他端を接続し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1磁性素子と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を設けることを特徴とするスイッチング電源。
  9. 第1主スイッチに直列に接続し前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子を備え、第1入力電圧に接続する第1コンバータと、
    第2主スイッチに直列に接続し前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子を備え、第2入力電圧に接続する第2コンバータと、
    を直列に接続するスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1磁性素子と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1コンバータと前記第2コンバータとの接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2磁性素子との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を設けることを特徴とするスイッチング電源。
  10. 第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、
    一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチと、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1直列回路と、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2直列回路と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  11. 第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、
    一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2主スイッチと、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1直列回路と、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2直列回路と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  12. 第1主スイッチに直列に接続し前記第1主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子並びに第1コンデンサの直列接続で形成する第1直列回路を備え、第1入力電圧に接続する第1コンバータと、
    第2主スイッチに直列に接続し前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する第2磁性素子並びに第2コンデンサの直列接続で形成する第2直列回路を備え、第2入力電圧に接続する第2コンバータと、
    を直列に接続するスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1コンバータと前記第2コンバータとの接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  13. 前記第1ダイオードのカソードと前記第2ダイオードのアノードとの接続点と、前記入力電圧との間にバルクコンデンサを配置することを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載のスイッチング電源。
  14. 前記第1磁性素子の出力と、前記第2磁性素子の出力と、を並列に接続することを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載のスイッチング電源。
  15. 前記第1磁性素子の出力と、前記第2磁性素子の出力と、を直列に接続することを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載のスイッチング電源。
  16. 前記第1磁性素子と前記第2磁性素子とは磁気結合を有することを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載のスイッチング電源。
  17. 前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとは、同位相でオンオフすることを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載のスイッチング電源。
  18. 前記第1主スイッチと前記補助スイッチとは共にオフとなる期間を介してそれぞれ相補的にオンオフすると共に、前記第2主スイッチと前記補助スイッチとは共にオフとなる期間を介してそれぞれ相補的にオンオフすることを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載のスイッチング電源。
  19. 前記第1磁性素子または前記第2磁性素子は、インダクタとトランスとの直列回路で形成することを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載のスイッチング電源。
  20. 前記第1主スイッチ、または前記第2主スイッチ、または前記補助スイッチ、または前記第1磁性素子、または前記第2磁性素子に並列にコンデンサを設けることを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載のスイッチング電源。
  21. 前記第1磁性素子または前記第2磁性素子に誘起する電圧をスイッチで整流することを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載のスイッチング電源。
  22. 前記第1ダイオードまたは前記第2ダイオードはMOSFETのボディーダイオードで形成することを特徴とする請求項1から請求項12の何れかに記載のスイッチング電源。
  23. 一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチと、
    一端に前記第1主スイッチの他端を接続する第1一次巻線と、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し他端に前記第1一次巻線の他端を接続する第2一次巻線とを有し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1一次巻線との接続点に接続し、カソードは前記第1一次巻線と前記第2一次巻線との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2一次巻線との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  24. 第1主スイッチ及び第2主スイッチの直列接続で形成する直列スイッチ回路と、
    一端に前記直列スイッチ回路の一端を接続し他端に入力電圧の正極を接続する第1一次巻線と、一端に前記直列スイッチ回路の他端を接続し他端に前記入力電圧の負極を接続する第2一次巻線とを有し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1主スイッチと前記第1一次巻線との接続点に接続し、カソードは前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとの接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2一次巻線との接続点に接続する第2のダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  25. 一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチと、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子の第1一次巻線並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続する第1直列回路と、
    前記磁性素子の第2一次巻線並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1直列回路の他端を接続する第2直列回路と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1直列回路と前記第2直列回路との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  26. 第1主スイッチ及び第2主スイッチの直列接続で形成する直列スイッチ回路と、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子の第1一次巻線並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記直列スイッチ回路の一端を接続し、他端に入力電圧の正極を接続する第1直列回路と、
    前記磁性素子の第2一次巻線並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記直列スイッチ回路の他端を接続し、他端に前記入力電圧の負極を接続する第2直列回路と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとの接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2のダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  27. 第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、
    一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチと、
    一端に前記第1主スイッチの他端を接続し他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1一次巻線と、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2一次巻線とを有し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1一次巻線と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2一次巻線との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  28. 第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、
    一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2主スイッチと、
    一端に前記第1主スイッチの他端を接続し他端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1一次巻線と、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し他端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2一次巻線とを有し、前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは第1コンデンサを介して前記第1一次巻線と前記第1主スイッチとの接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは第2コンデンサを介して前記第2主スイッチと前記第2一次巻線との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  29. 第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、
    一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチと、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子の第1一次巻線並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1直列回路と、
    前記磁性素子の第2一次巻線並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2直列回路と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  30. 第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、
    一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第1主スイッチと、
    一端に前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点を接続する第2主スイッチと、
    前記第1主スイッチ及び前記第2主スイッチのオンオフにより出力となる電圧を誘起する磁性素子の第1一次巻線並びに第1コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第1主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1直列回路と、
    前記磁性素子の第2一次巻線並びに第2コンデンサの直列接続で形成し、一端に前記第2主スイッチの他端を接続し、他端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2直列回路と、
    を備えるスイッチング電源において、
    アノードは前記第1主スイッチと前記第1直列回路との接続点に接続し、カソードは前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続する第1ダイオードと、
    アノードは前記第1ダイオードのカソードに接続し、カソードは前記第2主スイッチと前記第2直列回路との接続点に接続する第2ダイオードと、
    前記第2ダイオードのカソードと前記第1ダイオードのアノードとの間に配置し、前記第1主スイッチと前記第2主スイッチとが共にオフのときにオンする補助スイッチと、
    を備えることを特徴とするスイッチング電源。
  31. 一端に入力電圧の負極を接続する第1主スイッチング回路と、
    一端に前記入力電圧の正極を接続する第2主スイッチング回路と、
    前記第1主スイッチング回路及び前記第2主スイッチング回路のオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子及び第2磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    前記第1磁性素子の第1一次巻線と前記第2磁性素子の第1一次巻線とからなる第1直列回路の一端に前記第1主スイッチング回路の他端を接続し、
    前記第1磁性素子の第2一次巻線と前記第2磁性素子の第2一次巻線とからなる第2直列回路の一端に前記第2主スイッチング回路の他端を接続し、
    前記第1直列回路の他端と前記第2直列回路の他端とはそれぞれバルクコンデンサを介して前記入力電圧に接続することを特徴とするスイッチング電源。
  32. 第1入力電圧及び第2入力電圧の直列接続で形成する直列電圧回路と、
    一端に前記直列電圧回路の一端を接続する第1主スイッチング回路と、
    一端に前記直列電圧回路の他端を接続する第2主スイッチング回路と、
    前記第1主スイッチング回路及び前記第2主スイッチング回路のオンオフにより出力となる電圧を誘起する第1磁性素子及び第2磁性素子と、
    を備えるスイッチング電源において、
    前記第1磁性素子の第1一次巻線と前記第2磁性素子の第1一次巻線とからなる第1直列回路の一端に前記第1主スイッチング回路の他端を接続し、
    前記第1磁性素子の第2一次巻線と前記第2磁性素子の第2一次巻線とからなる第2直列回路の一端に前記第2主スイッチング回路の他端を接続し、
    前記第1直列回路の他端と前記第2直列回路の他端とはそれぞれ前記第1入力電圧と前記第2入力電圧との接続点に接続することを特徴とするスイッチング電源。

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