JP5519562B2

JP5519562B2 - スイッチング電源装置

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Publication number: JP5519562B2
Application number: JP2011059340A
Authority: JP
Inventors: 博文金城; 裕二林
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: JP2012196080A

Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いられ、ダイオードのサージ電圧とコイルの導通損失を抑制して小型化を図ることができるスイッチング電源装置に関する。

従来、スイッチング電源装置として例えば特許文献１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータがある。このＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング素子Ｑ１、チョークコイルＬ１、出力コンデンサＣ５、フライホイールダイオードＤ３、第１の巻線（一次巻線）Ｔ２Ａ及び第２の巻線（二次巻線）Ｔ２Ｂを有する補助トランスＴ２を備えている。第１の巻線Ｔ２Ａは、その一端がスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続され、この第１の巻線Ｔ２Ａとスイッチング素子Ｑ１とで直列回路を構成している。第１の巻線Ｔ２Ａの他端は、ダイオードＤ３のアノード端に接続されており、ダイオードＤ３のカソード端子と直流電源Ｖｉの負極側端子に負荷Ｒ１が接続されている。コンデンサＣ５は負荷Ｒ１に並列に接続されている。また、第２の巻線Ｔ２Ｂの一端には、ダイオードＤ２のカソード端子が接続されて、第２の巻線Ｔ２ＢとダイオードＤ２とで直列回路が構成されており、第２の巻線Ｔ２Ｂの他端は直流電源Ｖｉの正極側端子に接続され、ダイオードＤ２のアノード端は直流電源Ｖｉの負極側端子に接続されている。

このように、スイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ３とを備えるスイッチング電源装置であり、ダイオードＤ３に直列に補助トランスＴ２の一次巻線Ｔ２Ａが接続され、二次巻線Ｔ２Ｂに直列にダイオードＤ２が接続され、一次巻線Ｔ２Ａの入力端とダイオードＤ２のアノード端とが直流電源Ｖｉに接続されている。この回路構成においては、ダイオードＤ３に掛かる電圧は、負荷Ｒ１に掛かる出力電圧と補助トランスＴ２のフライバック電圧との合計値でダイオードＤ２にてクランプされる。このクランプによりダイオードＤ３のリカバリー電流による損失を低減することができるようになっている。

特開２００７−１８５０７２号公報

しかし、上記の特許文献１の装置においては、ダイオードＤ３に補助トランスＴ２の一次巻線Ｔ２Ａを直列に接続するため、負荷Ｒ１が大電流を消費する装置である場合、ダイオードＤ３を流れる電流が大きくなり、このため、トランスＴ２の一次巻線Ｔ２Ａの導通損失が大きくなるという問題が生じる。

また、トランスＴ２の磁性コアは磁気飽和しないように電流が大きくなる程に断面積を大きくしなければならないが、上記のように大電流が流れる負荷Ｒ１を接続することを想定すると、磁気コアの断面積を大きくしなければならず、その分トランスＴ２の全体サイズが大きくなり、この結果スイッチング電源装置が大型化するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、巻線の導通損失を低減し、装置全体の小型化を図ることができるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、直流電源と、この直流電源からの電流を断続するスイッチング素子と、このスイッチング素子を介して前記直流電源に逆バイアス状態に接続された整流素子と、この整流素子の入力端及び前記スイッチング素子の接続部分に一端が接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子の他端と前記直流電源との間に接続され、前記誘導素子と伴に平滑化回路を形成する容量素子とを有し、前記容量素子の両端の出力電圧を前記整流素子又は前記平滑化回路で平滑化するスイッチング電源装置において、前記スイッチング素子のオフからオン時に前記整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路を備えることを特徴とする。

この構成によれば、整流素子にサージ電圧が発生した際に、サージ低減回路でそのサージ電圧に応じた電流を、スイッチング電源装置の出力電圧が一定に保持されるように流すので、サージ低減回路には、整流素子で発生するサージエネルギー分の電流しか流れない。このため、巻線の導通損失を低減でき、サージ低減回路の所要定格は出力電流の大きさには依存しないので、サージ低減回路を小型で済ませることができる。従って、スイッチング電源装置を小型化することが出来る。また、スイッチング電源装置が大電流を出力する場合も、サージ低減回路によってサージ電圧を抑制することができ、このようにサージ電圧が低いと低耐圧の整流素子、言い換えればオン電圧の低い整流素子が使用でき、これによって整流素子の導通損失を下げることができる。

請求項２に記載の発明は、直流電源と、この直流電源に一端が接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子の他端に入力端が接続された整流素子と、この整流素子の出力端と前記直流電源との間に接続された容量素子と、この容量素子及び前記直流電源の間と、前記誘導素子及び前記整流素子の間とに接続され、前記直流電源からの電流を断続するスイッチング素子とを有するスイッチング電源装置において、前記スイッチング素子のオフからオン時に前記整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路を備えることを特徴とする。

この構成によれば、スイッチング素子がオフからオンになると、直流電源の電流が誘導素子及びスイッチング素子を介して直流電源に戻るループを流れ、この際、整流素子には容量素子の蓄積エネルギーによる逆電圧が印加されるので、整流素子は非導通状態へと遷移する。この場合、整流素子には逆回復動作によりサージ電圧が発生するので、サージ低減回路でそのサージ電圧に応じた電流を、スイッチング電源装置の出力電圧が一定に保持されるように流す。これによって、上記請求項１と同様の作用効果を得ることが出来る。

請求項３に記載の発明は、直流電源と、この直流電源からの電流を断続するスイッチング素子と、このスイッチング素子を介して前記直流電源に直列に接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子と前記スイッチング素子との接続部分に出力端が接続された整流素子と、この整流素子の入力端と前記直流電源との間に接続された容量素子とを有するスイッチング電源装置において、前記スイッチング素子のオフからオン時に前記整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路を備えることを特徴とする。

この構成によれば、スイッチング素子がオフからオンになると、直流電源の電圧がスイッチング素子を介して整流素子の出力端に印加、つまり整流素子に逆電圧が印加されるので、整流素子は非導通状態へと遷移する。この場合、整流素子には逆回復動作によりサージ電圧が発生するので、サージ低減回路でそのサージ電圧に応じた電流を、スイッチング電源装置の出力電圧が一定に保持されるように流す。これによって、上記請求項１と同様の作用効果を得ることが出来る。

請求項４に記載の発明は、前記サージ低減回路は、前記誘導素子に磁気的に結合させたインダクタによる補助巻線と、この補助巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記直流電源の正極側端子に接続され、前記クランプ素子における前記補助巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする。

この構成によれば、整流素子に所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子から補助巻線を介して直流電源へ回生することができる。

請求項５に記載の発明は、前記サージ低減回路は、前記誘導素子に磁気的に結合させたインダクタによる補助巻線と、この補助巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記誘導素子と前記容量素子との接続部分に接続され、前記クランプ素子における前記補助巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする。

この構成によれば、整流素子に所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子から補助巻線を介してスイッチング電源装置の出力側へ流すことができる。

請求項６に記載の発明は、直流電源と、トランスと、前記直流電源と前記トランスの一次巻線との間に、当該一次巻線に順方向又は逆方向に電流が流れるように当該直流電源からの電流を切り替えるスイッチング回路と、前記トランスの二次巻線に接続された複数の整流素子を有するセンタータップ型の全波整流回路と、この全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子と前記全波整流回路のセンタータップとの間に接続された容量素子とを有するスイッチング電源装置において、前記スイッチング回路による前記順方向又は逆方向への切り替え時に前記全波整流回路の何れかの整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路を備えることを特徴とする。

この構成によれば、スイッチング回路が一次巻線に流れる電流を順方向又は逆方向に切り替えた際に、全波整流回路の何れかの整流素子には逆回復動作によりサージ電圧が発生するので、サージ低減回路でそのサージ電圧に応じた電流を、スイッチング電源装置の出力電圧が一定に保持されるように流す。これによって、上記請求項１と同様の作用効果を得ることが出来る。

請求項７に記載の発明は、直流電源と、トランスと、前記直流電源と前記トランスの一次巻線との間に、当該一次巻線に順方向又は逆方向に電流が流れるように当該直流電源からの電流を切り替えるスイッチング回路と、前記トランスの二次巻線に接続された複数の整流素子を有するブリッジ型の全波整流回路と、この全波整流回路の複数の整流素子のアノード端に接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子と前記全波整流回路の他の複数の整流素子のカソード端との間に接続された容量素子とを有するスイッチング電源装置において、前記スイッチング回路による前記順方向又は逆方向への切り替え時に前記全波整流回路の何れかの整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路を備えることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、前記サージ低減回路は、前記誘導素子に磁気的に結合させたインダクタによる補助巻線と、この補助巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記直流電源の正極側端子に接続され、前記クランプ素子における前記補助巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、前記サージ低減回路は、前記誘導素子に磁気的に結合させたインダクタによる補助巻線と、この補助巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記誘導素子と前記容量素子との接続部分に接続され、前記クランプ素子における前記補助巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子又は前記センタータップに接続されて成ることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、前記サージ低減回路は、磁性コアに一次巻線及び二次巻線が巻回された補助トランスと、この補助トランスの一次巻線に接続された第２の容量素子と、前記補助トランスの二次巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助トランスの一次巻線の一端が前記全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続され、他端が第２の容量素子を介して当該全波整流回路のセンタータップに接続され、当該補助トランスの二次巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記直流電源の正極側端子に接続され、前記クランプ素子における前記二次巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする。

この構成によれば、複数の整流素子の何れかに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子から補助トランスの二次巻線を介して直流電源へ回生することができる。

請求項１１に記載の発明は、前記サージ低減回路は、磁性コアに一次巻線及び二次巻線が巻回された補助トランスと、この補助トランスの一次巻線に接続された第２の容量素子と、前記補助トランスの二次巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助トランスの一次巻線の一端が前記全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続され、他端が第２の容量素子を介して当該全波整流回路のセンタータップに接続され、当該補助トランスの二次巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記誘導素子と前記容量素子との接続部分に接続され、前記クランプ素子における前記二次巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子又は前記センタータップに接続されて成ることを特徴とする。

この構成によれば、複数の整流素子の何れかに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子から補助トランスの二次巻線を介してスイッチング電源装置の出力側へ流すことができる。

請求項１２に記載の発明は、前記サージ低減回路は、磁性コアに一次巻線及び二次巻線が巻回された補助トランスと、この補助トランスの一次巻線に接続された第２の容量素子と、前記補助トランスの二次巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助トランスの一次巻線の一端が前記全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続され、他端が第２の容量素子を介して当該全波整流回路の他の複数の整流素子のアノード端に接続され、当該補助トランスの二次巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記直流電源の正極側端子に接続され、前記クランプ素子における前記二次巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、前記サージ低減回路は、磁性コアに一次巻線及び二次巻線が巻回された補助トランスと、この補助トランスの一次巻線に接続された第２の容量素子と、前記補助トランスの二次巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助トランスの一次巻線の一端が前記全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続され、他端が第２の容量素子を介して当該全波整流回路の他の複数の整流素子のアノード端に接続され、当該補助トランスの二次巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記誘導素子と前記容量素子との接続部分に接続され、前記クランプ素子における前記二次巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする。

従来のスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。第１実施形態のスイッチング電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。第１実施形態のスイッチング電源装置における整流素子の最大電圧特性Ｖｍにおける巻数比Ｎ２／Ｎ１と、整流素子１３の電圧Ｖとの関係を示す図である。本発明の第１実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第２実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第３実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第４実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第４実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第５実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第５実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第６実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第７実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。本発明の第７実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置１０は、直流電源１１と、スイッチング素子１２と、ダイオードによる整流素子１３と、インダクタによる誘導素子１６ａ及びコンデンサによる容量素子１７を有する平滑化回路１４と、ダイオードによるクランプ素子１５及びインダクタによる補助巻線１６ｂによるサージ低減回路１８とを備えて構成されている。

スイッチング電源装置１０の回路構成は、直流電源１１にスイッチング素子１２を介して、出力電圧Ｖｏｕｔを直流に平滑化する整流素子１３が逆バイアス状態に接続されている。スイッチング素子１２は直流電源１１の正極側端子と整流素子１３のカソード端側との間に接続され、直流電源１１からの電流を断続するものである。スイッチング素子１２と整流素子１３との接続部分には誘導素子１６ａの一端が接続され、誘導素子１６ａの他端と、直流電源１１の負極側端子との間には容量素子１７が接続されている。この容量素子１７の両端の出力電圧Ｖｏｕｔが図示せぬ負荷に供給される。更に、補助巻線１６ｂは、誘導素子１６ａと同一の磁性コアに巻回されており、補助巻線１６ｂの一端がクランプ素子１５のカソード端に接続され、他端が直流電源１１の正極側端子に接続されている。クランプ素子１５のアノード端は直流電源１１の負極側端子に接続されている。

このスイッチング電源装置１０の特徴は、誘導素子１６ａに補助巻線１６ｂを磁気的に結合し、この補助巻線１６ｂにクランプ素子１５を直列に接続し、整流素子１３に所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して直流電源１１へ回生し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持するようにした点にある。

このようにサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保持する際のスイッチング電源装置１０の動作を、図３を参照して説明する。

図３の時刻ｔ１〜ｔ２間において、（ａ）に示すようにスイッチング素子１２がオフ（ＯＦＦ）となっている場合、整流素子１３には、誘導素子１６ａからの順方向電圧が容量素子１７を介して印加され、これによって（ｂ）に示すように整流素子１３が導通状態となって電流が流れる。従って、（ｃ）に示すように整流素子１３の電圧は０Ｖとなる。この際、クランプ素子１５には、補助巻線１６ｂを介して直流電源１１からの逆電圧が印加されるのでクランプ素子１５は非導通状態のままであり、（ｄ）に示すように電流は流れない。

また、スイッチング素子１２がオフの場合、誘導素子１６ａの蓄積エネルギーに応じた電流が、容量素子１７及び整流素子１３を通って誘導素子１６ａに戻るループを流れるので、この際、（ｅ）に示すように誘導素子１６ａの直流電源１１側である一次側の電圧は、容量素子４２により出力電圧Ｖｏｕｔの電位に一定に保持される。従って、誘導素子１６ａの一次側電流は（ｆ）に示すように略一定状態に流れる。つまり、出力側の容量素子１７の両端に接続される図示せぬ負荷には、誘導素子１６ａに蓄積されたエネルギーが整流素子１３を介して供給される。

次に、時刻ｔ２において、（ａ）に示すようにスイッチング素子１２がオン（ＯＮ）になると、整流素子１３には直流電源１１から逆電圧が印加され、（ｂ）に示すように整流素子１３は非導通状態へと遷移して電流が流れなくなる。このように整流素子１３に逆バイアスが与えられた際に、整流素子１３に蓄積されたキャリヤによって通電が可能となる逆回復動作により、整流素子１３には逆方向に電流（リカバリー電流）が流れる。この逆回復動作に起因して整流素子１３には直流電源１１の入力電圧Ｖｉｎを超える高い逆電圧が加わろうとする。

ここで、整流素子１３の印加電圧＝出力電圧Ｖｏｕｔ＋誘導素子１６ａの一次側電圧である。出力電圧Ｖｏｕｔの時間変化は電流の時間変化に対して十分に小さく、出力電圧Ｖｏｕｔは一定とみなせるので、誘導素子１６ａの電圧変動を低減すれば整流素子１３に印加される電圧の変動を低減することができる。

本実施形態では、誘導素子１６ａの巻数（一次側巻数）をＮ１、補助巻線１６ｂの巻数（二次側巻数）をＮ２とした場合、補助巻線１６ｂの巻数Ｎ２と補助巻線１６ｂの固定電圧Ｖｃ（＝Ｖｉｎ）は、次式（１）の条件を満たすように設定されている。

Ｖｃ／（Ｖｐ−Ｖｏｕｔ）＜Ｎ２／Ｎ１＜Ｖｃ／（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）…（１）
但し、Ｖｐはサージ低減回路１８が無い場合の整流素子１３の最大サージ電圧である。

クランプ素子１５は、誘導素子１６ａの入出力側（一次側と二次側）の電位差が、図３（ｅ）の時刻ｔ２〜ｔ３間に示す（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）を超えた際に補助巻線１６ｂにＶｉｎ＝Ｖｃを超える電圧が発生すれば、導通状態となって電流が流れるようになっている。従って、整流素子１３の印加電圧が入力電圧Ｖｉｎを超えた時、即ち、（ｅ）の時刻ｔ２〜ｔ３間に示す誘導素子１６ａの一次側電圧＞Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔを超えた時に、クランプ素子１５が導通するように設定されている。この際の巻数比Ｎ２／Ｎ１はＶｃ／（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）となる。

ここで、図４に整流素子１３の最大電圧特性Ｖｍにおける巻数比Ｎ２／Ｎ１と、整流素子１３の電圧Ｖとの関係を示す。図４に示すように、巻数比Ｎ２／Ｎ１は、最大サージ電圧Ｖｐ発生時のＶｃ／（Ｖｐ−Ｖｏｕｔ）の場合の巻数比よりも大きくすればよく、入力電圧Ｖｉｎ印加時のＶｃ／（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）の場合の巻数比よりも小さければよい。即ち、巻数比Ｎ２／Ｎ１は、有効範囲ｅで示すように、Ｖｃ／（Ｖｐ−Ｖｏｕｔ）とＶｃ／（Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔ）との間の巻数比であれば、整流素子１３の印加電圧が入力電圧Ｖｉｎを超えた時に、誘導素子１６ａの一次側電圧がＶｉｎ−Ｖｏｕｔを超えてクランプ素子１５が導通する。

従って、整流素子１３の印加電圧が入力電圧Ｖｉｎを超えた時、即ち、図３（ｅ）の時刻ｔ２に示す誘導素子１６ａの一次側電圧＞Ｖｉｎ−Ｖｏｕｔの時に、（ｄ）に示すようにクランプ素子１５が導通して電流が流れる。この電流は、整流素子１３の逆回復動作に起因するサージ電圧による電流なので時刻ｔ３に向かうに従い徐々に減少して０に至る。

このように、整流素子１３の印加電圧が入力電圧Ｖｉｎを超えると、補助巻線１６ｂを介してクランプ素子１５が導通状態となり、これにより補助巻線１６ｂの電圧がＶｃ、即ち直流電源１１の電圧Ｖｉｎに固定される。この際、誘導素子１６ａの一次側電圧はＶｉｎ−Ｖｏｕｔに固定され、整流素子１３には入力電圧Ｖｉｎを超える電圧は印加されない。この際、整流素子１３の逆回復動作に伴う入力電圧Ｖｉｎを超えるサージエネルギーは、クランプ素子１５を介して補助巻線１６ｂの固定電圧Ｖｃを供給する直流電源１１に回生される。負荷にはスイッチング素子１２を介して直流電源１１よりエネルギーが供給される。

このように第１実施形態のスイッチング電源装置１０によれば、サージ低減回路１８の補助巻線１６ｂ及びダイオードによるクランプ素子１５には、整流素子１３で発生するサージエネルギー分の電流しか流れず、補助巻線１６ｂ及びクランプ素子１５の所要定格は出力電流の大きさには依存しないので、それら補助巻線１６ｂ及びクランプ素子１５を小型で済ませることが出来る。従って、そのような小型の補助巻線１６ｂを既存の誘導素子１６ａに磁気的に結合し、この補助巻線１６ｂに小型のクランプ素子１５を直列接続してサージ低減回路１８を構成するだけなので、スイッチング電源装置１０を小型化することが出来る。

また、スイッチング電源装置１０が大電流を出力する場合も、サージ低減回路１８によってサージ電圧を抑制することができる。ここで、整流素子１３のオン電圧は耐圧で決まり、耐圧が高いほどに素子がオン電圧も高くなる。従ってサージ電圧が高いほどに高耐圧の整流素子１３が必要となる。この逆にサージ電圧が低いと低耐圧の整流素子１３が使用できる。つまり、本実施形態ではサージ低減回路１８により所定レベル以上のサージ電圧が発生しないようにしたので、オン電圧の低い整流素子１３が使用でき、これによって整流素子１３の導通損失を下げることが出来る。
（第１実施形態の変形例）
図５は、本発明の第１実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。この変形例のスイッチング電源装置１０Ａが、上述のスイッチング電源装置１０と異なる点は、クランプ素子１５が直列に一端に接続された補助巻線１６ｂの他端を、誘導素子１６ａと容量素子１７との接続部分に接続して構成したことにある。

つまり、このスイッチング電源装置１０Ａによれば、整流素子１３に所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して容量素子１７の両端の出力側（スイッチング電源装置１０Ａの出力側）へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持するようになっている。従って、スイッチング電源装置１０Ａにおいても上述したスイッチング電源装置１０と同様な効果を得ることが出来る。
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置２０は、直流電源１１と、誘導素子１６ａと、スイッチング素子１２と、整流素子１３と、容量素子１７と、クランプ素子１５及び補助巻線１６ｂによるサージ低減回路１８とを備えて構成されている。

スイッチング電源装置２０の回路構成は、直流電源１１の正極側端子に誘導素子１６ａを介して整流素子１３のアノード端が接続され、整流素子１３のカソード端と直流電源１１の負極側端子との間に容量素子１７が接続されている。この容量素子１７と直流電源１１の負極側端子との間と、誘導素子１６ａと整流素子１３との間とにスイッチング素子１２が接続されている。また、誘導素子１６ａと同一の磁性コアに補助巻線１６ｂが巻回されており、補助巻線１６ｂの一端がクランプ素子１５のカソード端に接続され、他端が直流電源１１の正極側端子に接続されている。クランプ素子１５のアノード端は直流電源１１の負極側端子に接続されている。

このスイッチング電源装置２０においては、スイッチング素子１２がオフの場合に、直流電源１１の電圧Ｖｉｎに応じた電流が、誘導素子１６ａ、整流素子１３、容量素子１７を介して直流電源１１の負極側端子に戻るループを流れる。即ち、整流素子１３には、誘導素子１６ａからの順方向電圧が印加されるので整流素子１３が導通状態となって電流が流れ、この際、クランプ素子１５には、補助巻線１６ｂを介して直流電源１１からの逆電圧が印加されるのでクランプ素子１５は非導通状態のままである。

一方、スイッチング素子１２がオンになると、直流電源１１の電圧Ｖｉｎに応じた電流が、誘導素子１６ａ、スイッチング素子１２を介して直流電源１１の負極側端子に戻るループを流れる。この際、整流素子１３には容量素子１７の蓄積エネルギーによる逆電圧が印加され、整流素子１３は非導通状態へと遷移する。このように逆バイアスが与えられると整流素子１３には逆回復動作によりサージ電圧が発生する。このサージ電圧による整流素子１３の印加電圧が入力電圧Ｖｉｎを超えると、クランプ素子１５が導通する。この導通により整流素子１３の逆回復動作に伴う入力電圧Ｖｉｎを超えるサージエネルギーが、クランプ素子１５を介して補助巻線１６ｂに電圧Ｖｉｎ（＝Ｖｃ）を供給する直流電源１１に回生される。この回生電流は、整流素子１３の逆回復動作に起因するサージ電圧による電流なので徐々に減少して０に至る。

このように第２実施形態のスイッチング電源装置２０においても、整流素子１３に所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して直流電源１１の正極側端子へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することが出来る。従って、上述した第１実施形態と同様な効果を得ることが出来る。
（第２実施形態の変形例）
図７は、本発明の第２実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。この変形例のスイッチング電源装置２０Ａが、上述のスイッチング電源装置２０と異なる点は、クランプ素子１５が直列に一端に接続された補助巻線１６ｂの他端を、整流素子１３のカソード端と容量素子１７との接続部分に接続して構成したことにある。

つまり、スイッチング電源装置２０Ａによれば、整流素子１３に所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して容量素子１７の両端の出力側（スイッチング電源装置２０Ａの出力側）へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することができる。従って、スイッチング電源装置２０Ａにおいても上述したスイッチング電源装置２０と同様な効果を得ることが出来る。
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置３０は、直流電源１１と、スイッチング素子１２、誘導素子１６ａと、整流素子１３と、容量素子１７と、クランプ素子１５及び補助巻線１６ｂによるサージ低減回路１８とを備えて構成されている。

スイッチング電源装置３０の回路構成は、直流電源１１にスイッチング素子１２を介して誘導素子１６ａが直列に接続され、スイッチング素子１２と誘導素子１６ａとの接続部分に整流素子１３のカソード端が接続され、整流素子１３のアノード端と直流電源１１の負極側端子との間に容量素子１７が接続されている。また、誘導素子１６ａと同一の磁性コアに補助巻線１６ｂが巻回されており、補助巻線１６ｂの一端がクランプ素子１５のカソード端に接続され、他端が直流電源１１の正極側端子に接続されている。クランプ素子１５のアノード端は直流電源１１の負極側端子に接続されている。

このスイッチング電源装置３０においては、スイッチング素子１２がオフの場合に、誘導素子１６ａの蓄積エネルギーによる電流が、容量素子１７を介して整流素子１３のアノード端に供給され、これにより導通状態となった整流素子１３から誘導素子１６ａへ戻るループを流れる。この際、クランプ素子１５には、補助巻線１６ｂを介して直流電源１１からの逆電圧が印加されるのでクランプ素子１５は非導通状態のままである。

一方、スイッチング素子１２がオンになると、直流電源１１の電圧Ｖｉｎに応じた電流が整流素子１３のカソード端に印加、つまり逆電圧が印加されるので、整流素子１３は非導通状態へと遷移し、この際の逆回復動作によりサージ電圧が発生する。このサージ電圧による整流素子１３の印加電圧が入力電圧Ｖｉｎを超えると、クランプ素子１５が導通する。この導通により整流素子１３の入力電圧Ｖｉｎを超えるサージエネルギーが、クランプ素子１５を介して補助巻線１６ｂに電圧Ｖｉｎ（＝Ｖｃ）を供給する直流電源１１に回生される。この回生電流は、整流素子１３の逆回復動作に起因するサージ電圧による電流なので徐々に減少して０に至る。

このように第３実施形態のスイッチング電源装置３０においても、整流素子１３に所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して直流電源１１の正極側端子へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することが出来る。従って、上述した第１実施形態と同様な効果を得ることが出来る。
（第３実施形態の変形例）
図９は、本発明の第３実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。この変形例のスイッチング電源装置３０Ａが、上述のスイッチング電源装置３０と異なる点は、クランプ素子１５が直列に一端に接続された補助巻線１６ｂの他端を、整流素子１３のアノード端と容量素子１７との接続部分に接続して構成したことにある。

つまり、スイッチング電源装置３０Ａによれば、整流素子１３に所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して容量素子１７の両端の出力側（スイッチング電源装置３０Ａの出力側）へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することができる。従って、スイッチング電源装置３０Ａにおいても上述したスイッチング電源装置３０と同様な効果を得ることが出来る。
（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置４０は、直流電源１１と、４つのスイッチング素子１２ａ〜１２ｄを有するスイッチング回路１２−１と、磁性コアに一次巻線４２ａと直列接続された二次巻線４２ｂ，４２ｃとが巻回された絶縁トランス４２と、直列接続された二次巻線４２ｂ，４２ｃの両端に各々整流素子１３ａ，１３ｂが接続されたセンタータップ方式の全波整流回路１３−１と、誘導素子１６ａと、容量素子１７と、クランプ素子１５及び補助巻線１６ｂによるサージ低減回路１８とを備えて構成されている。

スイッチング電源装置４０の回路構成は、直流電源１１の両端に直列接続されたスイッチング素子１２ａ，１２ｂと、直列接続された２つのスイッチング素子１２ｃ，１２ｄとが並列に接続されている。一方の直列のスイッチング素子１２ａ，１２ｂの間と、他方の直列のスイッチング素子１２ｃ，１２ｄの間とに絶縁トランス４２の一次巻線４２ａが接続され、直列接続の二次巻線４２ｂ，４２ｃの一端に整流素子１３ａのアノード端が接続され、他端に整流素子１３ｂのアノード端が接続され、各整流素子１３ａ，１３ｂのカソード端は誘導素子１６ａの一端に接続されている。更に、各二次巻線４２ｂ，４２ｃのセンタータップである中性線（又は中性点）と誘導素子１６ａの他端との間に容量素子１７が接続されている。

また、誘導素子１６ａと同一の磁性コアに補助巻線１６ｂが巻回されており、補助巻線１６ｂの一端がクランプ素子１５のカソード端に接続され、他端が直流電源１１の正極側端子に接続されている。クランプ素子１５のアノード端は直流電源１１の負極側端子に接続されている。

なお、スイッチング回路１２−１において、一方の対角位置のスイッチング素子１２ａ，１２ｄを第１組のスイッチング素子１２ａ，１２ｄ、他方の対角位置のスイッチング素子１２ｃ，１２ｂを第２組のスイッチング素子１２ｃ，１２ｂという。また、直列接続された二次巻線４２ｂ，４２ｃのうち、中性点から図面に向かって上方を第１二次巻線４２ｂ、下方を第２二次巻線４２ｃという。

このスイッチング電源装置４０においては、各スイッチング素子１２ａ〜１２ｄがオフの状態から第１組のスイッチング素子１２ａ，１２ｄがオンになると、直流電源１１の正極側端子から電流がスイッチング素子１２ａを介して一次巻線４２ａを流れ、更にスイッチング素子１２ｄを介して直流電源１１の負極側端子に戻るといった方向に流れる。この場合の一次巻線４２ａに流れる電流の方向を順方向とする。この順方向に流れる電流に応じて絶縁トランス４２の二次側では、中性点から第１二次巻線４２ｂを介して整流素子１３ａに順方向電流が流れ、更に誘導素子１６ａ及び容量素子１７を介して中性点に戻るループに電流が流れる。

第１組のスイッチング素子１２ａ，１２ｄがオフ、第２組のスイッチング素子１２ｃ，１２ｂがオンになると、直流電源１１の正極側端子から電流がスイッチング素子１２ｃを介して一次巻線４２ａに上記とは逆方向に流れ、更にスイッチング素子１２ｂを介して直流電源１１の負極側端子に戻るといった方向に流れる。この場合の一次巻線４２ａに流れる電流の方向を逆方向とする。この逆方向に流れる電流に応じて絶縁トランス４２の二次側では、中性点から第２二次巻線４２ｃを介して整流素子１３ｂに順方向電流が流れ、更に、誘導素子１６ａ及び容量素子１７を介して中性点に戻るループに流れる。

ここで、第２組のスイッチング素子１２ｃ，１２ｂがオンからオフとなり、第１組のスイッチング素子１２ａ，１２ｄがオフからオンになったとする。この場合、第１二次巻線４２ｂに接続された整流素子１３ａは導通状態となって順方向電流が流れる。この際、第２二次巻線４２ｃに接続された整流素子１３ｂには逆バイアスがかかるので非導通状態へと遷移し、この際の逆回復動作によりサージ電圧が発生する。このサージ電圧による整流素子１３ｂの電圧が２×Ｖｉｎ/ｎ（ｎ：トランス４２の巻数比）を超えると、補助巻線１６ｂを介してクランプ素子１５が導通状態となる。この導通により整流素子１３ｂの２×Ｖｉｎ/ｎを超えるサージエネルギーが、クランプ素子１５を介して補助巻線１６ｂに電圧Ｖｉｎ（＝Ｖｃ）を供給する直流電源１１に回生される。この回生電流は、整流素子１３ｂの逆回復動作に起因するサージ電圧による電流なので徐々に減少して０に至る。

この逆に、第１組のスイッチング素子１２ａ，１２ｄがオフ、第２組のスイッチング素子１２ｃ，１２ｂがオンになったとする。この場合、第２二次巻線４２ｃに接続された整流素子１３ｂが導通状態となって順方向電流が流れる。この際、第１二次巻線４２ｂに接続された整流素子１３ａには逆バイアスがかかるので逆回復動作によりサージ電圧が発生する。このサージ電圧による整流素子１３ａの電圧が２×Ｖｉｎ/ｎを超えると、補助巻線１６ｂを介してクランプ素子１５が導通状態となって補助巻線１６ｂを介して直流電源１１に電流が回生される。この回生電流は、整流素子１３ａの逆回復動作に起因するサージ電圧による電流なので徐々に減少して０に至る。

このように第４実施形態のスイッチング電源装置４０においても、整流素子１３ａ又は１３ｂに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して直流電源１１の正極側端子へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することが出来る。従って、上述した第１実施形態と同様な効果を得ることが出来る。
（第４実施形態の変形例）
図１１は、本発明の第４実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。この変形例のスイッチング電源装置４０Ａが、上述のスイッチング電源装置４０と異なる点は、クランプ素子１５が直列に一端に接続された補助巻線１６ｂの他端を誘導素子１６ａと容量素子１７との接続部分に接続し、クランプ素子１５のアノード端を絶縁トランス４２の二次側の中性線に接続して構成したことにある。

つまり、スイッチング電源装置４０Ａによれば、整流素子１３ａ又は１３ｂに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して容量素子１７の両端の出力側（スイッチング電源装置４０Ａの出力側）へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することができる。従って、スイッチング電源装置４０Ａにおいても上述したスイッチング電源装置４０と同様な効果を得ることが出来る。

なお、スイッチング電源装置４０Ａでは、クランプ素子１５のアノード端が絶縁トランス４２の中性線に接続される構成としたが、そのアノード端が直流電源１１の負極側端子に接続される構成であっても良い。
（第５実施形態）
図１２は、本発明の第５実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。このスイッチング電源装置５０が、上述のスイッチング電源装置４０と異なる点は、上記の全波整流回路１３−１をブリッジ型の全波整流回路１３−２とし、絶縁トランス４２を二次側にセンタータップを備えないタイプの絶縁トランス５１とした点にある。

このような構成においては、第２組のスイッチング素子１２ｃ，１２ｂがオフ、第１組のスイッチング素子１２ａ，１２ｄがオンになった場合、直流電源１１の正極側端子から電流がスイッチング素子１２ａを介して一次巻線５１ａに順方向に流れる。これに応じて二次巻線５１ｂにその逆方向に電流が流れ、この電流が整流素子１３ａに順方向に流れ、更に誘導素子１６ａ及び容量素子１７を介して整流素子１３ｄに順方向電流が流れて二次巻線５１ｂに戻るループに流れる。この際の整流素子１３ａ，１３ｄを第１組とする。

一方、第１組のスイッチング素子１２ａ，１２ｄがオフ、第２組のスイッチング素子１２ｃ，１２ｂがオンになった場合、直流電源１１の正極側端子から電流がスイッチング素子１２ｃを介して一次巻線５１ａに上記とは逆方向に流れる。これに応じて二次巻線５１ｂにその逆方向に電流が流れ、この電流が整流素子１３ｃに順方向に流れ、更に、誘導素子１６ａ及び容量素子１７を介して整流素子１３ｂに順方向電流が流れて二次巻線５１ｂに戻るループに流れる。この際の整流素子１３ｃ，１３ｂを第２組とする。

ところで、第２組のスイッチング素子１２ｃ，１２ｂがオフ、第１組のスイッチング素子１２ａ，１２ｄがオンになった場合、二次巻線５１ｂに接続された第１組の整流素子１３ａ，１３ｄに順方向電流が流れるが、この際、同二次巻線５１ｂに接続された第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂには逆バイアスがかかるので逆回復動作によりサージ電圧が発生する。このサージ電圧による第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂの電圧がＶｉｎ/ｎを超えると、補助巻線１６ｂを介してクランプ素子１５が導通状態となり、第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂのＶｉｎ/ｎを超えるサージエネルギーが、クランプ素子１５を介して補助巻線１６ｂに電圧Ｖｉｎ（＝Ｖｃ）を供給する直流電源１１に回生される。

この逆に、第１組のスイッチング素子１２ａ，１２ｄがオフ、第２組のスイッチング素子１２ｃ，１２ｂがオンになった場合、二次巻線５１ｂに接続された第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂに順方向電流が流れるが、第１組の整流素子１３ａ，１３ｄには逆バイアスがかかるので逆回復動作によりサージ電圧が発生する。このサージ電圧による第１組の整流素子１３ａ，１３ｄの電圧がＶｉｎ/ｎを超えると、補助巻線１６ｂを介してクランプ素子１５が導通状態となり、第１組の整流素子１３ａ，１３ｄのＶｉｎ/ｎを超えるサージエネルギーが、クランプ素子１５を介して直流電源１１に回生される。

つまり、スイッチング電源装置５０によれば、第１組の整流素子１３ａ，１３ｂ又は第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して容量素子１７の両端の出力側（スイッチング電源装置５０の出力側）へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することができる。従って、スイッチング電源装置５０においても上述したスイッチング電源装置４０と同様な効果を得ることが出来る。
（第５実施形態の変形例）
図１３は、本発明の第５実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。この変形例のスイッチング電源装置５０Ａが、上述のスイッチング電源装置５０と異なる点は、クランプ素子１５が直列に一端に接続された補助巻線１６ｂの他端を誘導素子１６ａと容量素子１７との接続部分に接続したことにある。

つまり、スイッチング電源装置５０Ａによれば、第１組の整流素子１３ａ，１３ｂ又は第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助巻線１６ｂを介して容量素子１７の両端の出力側（スイッチング電源装置５０Ａの出力側）へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することができる。従って、スイッチング電源装置５０Ａにおいても上述したスイッチング電源装置５０と同様な効果を得ることが出来る。
（第６実施形態）
図１４は、本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置６０が、上述の図１０に示したスイッチング電源装置４０と異なる点は、スイッチング電源装置４０のサージ低減回路１８に代え、サージ低減回路１８−１を備えて構成したことにある。

サージ低減回路１８−１は、磁性コアに一次巻線６２ａ及び二次巻線６２ｂが巻回された補助トランス６２と、容量素子６３と、クランプ素子１５とを備えて構成されている。補助トランス６２の一次巻線６２ａの一端が整流素子１３ａ及び１３ｂのカソード端同士の接続部分と誘導素子１６ａとの間に接続され、他端がトランス６２の一次巻線６２ａの短絡防止用の容量素子６３を介して絶縁トランス４２の二次側の中性点と容量素子１７の他端との間に接続されている。更に、補助トランス６２の二次巻線６２ｂの一端が直流電源１１の正極側端子に接続され、他端がクランプ素子１５のカソード端に接続され、クランプ素子１５のアノード端が直流電源１１の負極側端子に接続されている。

このような構成のスイッチング電源装置６０においては、整流素子１３ａ又は整流素子１３ｂに逆バイアスがかかって逆回復動作によりサージ電圧が発生した際に、補助トランス６２の二次巻線６２ｂを介してクランプ素子１５が導通状態となる。この導通によりサージエネルギーが、クランプ素子１５を介して二次巻線６２ｂに電圧Ｖｉｎ（＝Ｖｃ）を供給する直流電源１１に回生される。この回生電流は、整流素子１３ａ又は１３ｂの逆回復動作に起因するサージ電圧による電流なので徐々に減少して０に至る。

このように第６実施形態のスイッチング電源装置６０においても、整流素子１３ａ又は１３ｂに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を補助トランス６２の二次巻線６２ｂを介して導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から二次巻線６２ｂを介して直流電源１１の正極側端子へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することが出来る。従って、上述した第１実施形態と同様な効果を得ることが出来る。

また、平滑化回路１４が多段化されて誘導素子１６ａが複数備えられた場合でも、補助トランス６２の数は１個で済む。何故なら、補助トランス６２は、その一次巻線６２ａが、誘導素子１６ａと整流素子１３ａ及び１３ｂのカソード端接続部分との間に接続されており、二次巻線６２ｂにクランプ素子１５が接続された構成となるため、誘導素子１６ａが複数となった場合でも、それら誘導素子１６ａを１つの補助トランス６２に接続すればよいからである。
（第６実施形態の変形例）
図１５は、本発明の第６実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。この変形例のスイッチング電源装置６０Ａが、上述のスイッチング電源装置６０と異なる点は、クランプ素子１５が直列に一端に接続された補助トランス６２の二次巻線６２ｂの他端を誘導素子１６ａと容量素子１７との接続部分に接続し、クランプ素子１５のアノード端を絶縁トランス４２の二次側の中性線に接続して構成したことにある。

つまり、スイッチング電源装置６０Ａによれば、整流素子１３ａ又は１３ｂに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助トランス６２の二次巻線６２ｂを介して容量素子１７の両端の出力側（スイッチング電源装置６０Ａの出力側）へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することができる。従って、スイッチング電源装置６０Ａにおいても上述したスイッチング電源装置６０と同様な効果を得ることが出来る。

なお、スイッチング電源装置６０Ａでは、クランプ素子１５のアノード端が絶縁トランス４２の中性線に接続される構成としたが、そのアノード端が直流電源１１の負極側端子に接続される構成であっても良い。
（第７実施形態）
図１６は、本発明の第７実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置７０が、上述の図１２に示したスイッチング電源装置５０と異なる点は、スイッチング電源装置５０のサージ低減回路１８に代え、サージ低減回路１８−１を備えて構成したことにある。

サージ低減回路１８−１は、磁性コアに一次巻線６２ａ及び二次巻線６２ｂが巻回された補助トランス６２と、容量素子６３と、クランプ素子１５とを備えて構成されている。補助トランス６２の一次巻線６２ａの一端が整流素子１３ａ及び１３ｃのカソード端同士の接続部分と誘導素子１６ａとの間に接続され、他端がトランス６２の一次巻線６２ａの短絡防止用の容量素子６３を介して整流素子１３ｂ，１３ｄのアノード端と容量素子１７との間に接続されている。更に、補助トランス６２の二次巻線６２ｂの一端が直流電源１１の正極側端子に接続され、他端がクランプ素子１５のカソード端に接続され、クランプ素子１５のアノード端が直流電源１１の負極側端子に接続されている。

このような構成のスイッチング電源装置７０においては、第１組の整流素子１３ａ，１３ｄ又は第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂに逆バイアスがかかって逆回復動作によりサージ電圧が発生した際に、補助トランス６２の二次巻線６２ｂを介してクランプ素子１５が導通状態となる。この導通によりサージエネルギーが、クランプ素子１５を介して二次巻線６２ｂに電圧Ｖｉｎ（＝Ｖｃ）を供給する直流電源１１に回生される。この回生電流は、第１組の整流素子１３ａ，１３ｄ又は第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂの逆回復動作に起因するサージ電圧による電流なので徐々に減少して０に至る。

このように第７実施形態のスイッチング電源装置７０においても、第１組の整流素子１３ａ，１３ｄ又は第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を補助トランス６２の二次巻線６２ｂを介して導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から二次巻線６２ｂを介して直流電源１１の正極側端子へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することが出来る。従って、上述した第１実施形態と同様な効果を得ることが出来る。また、平滑化回路１４が多段化されて誘導素子１６ａが複数備えられた場合でも、前述の第６実施形態で説明したように補助トランス６２の数は１個で済む。
（第７実施形態の変形例）
図１７は、本発明の第７実施形態の変形例に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。この変形例のスイッチング電源装置７０Ａが、上述のスイッチング電源装置７０と異なる点は、クランプ素子１５が直列に一端に接続された補助トランス６２の二次巻線６２ｂの他端を誘導素子１６ａと容量素子１７との接続部分に接続したことにある。

つまり、スイッチング電源装置７０Ａによれば、第１組の整流素子１３ａ，１３ｄ又は第２組の整流素子１３ｃ，１３ｂに所定レベルのサージ電圧が発生した際に、クランプ素子１５を導通状態としてそのサージ電圧に応じた電流をクランプ素子１５から補助トランス６２の二次巻線６２ｂを介して容量素子１７の両端の出力側（スイッチング電源装置７０Ａの出力側）へ流し、これによりサージ電圧を抑制して出力電圧Ｖｏｕｔを一定電圧に保持することができる。従って、スイッチング電源装置７０Ａにおいても上述したスイッチング電源装置７０と同様な効果を得ることが出来る。

１０,１０Ａ，２０，１０Ａ，３０，３０Ａ，４０，４０Ａ，５０，５０Ａ，６０，６０Ａ，７０，７０Ａスイッチング電源装置
１１直流電源
１２スイッチング素子
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ整流素子
１３−１，１３−２全波整流回路
１４平滑化回路
１６ａ誘導素子
１６ｂ補助巻線
１７，６３容量素子
１８，１８−１サージ低減回路
４２，５１絶縁トランス
４２ａ，５１ａ，６２ａ一次巻線
４２ｂ，４２ｃ，５１ｂ，６２ｂ二次巻線
６２補助トランス

Claims

直流電源と、この直流電源からの電流を断続するスイッチング素子と、このスイッチング素子を介して前記直流電源に逆バイアス状態に接続された整流素子と、この整流素子の入力端及び前記スイッチング素子の接続部分に一端が接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子の他端と前記直流電源との間に接続され、前記誘導素子と伴に平滑化回路を形成する容量素子とを有し、前記容量素子の両端の出力電圧を前記整流素子又は前記平滑化回路で平滑化するスイッチング電源装置において、
前記スイッチング素子のオフからオン時に前記整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
直流電源と、この直流電源に一端が接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子の他端に入力端が接続された整流素子と、この整流素子の出力端と前記直流電源との間に接続された容量素子と、この容量素子及び前記直流電源の間と、前記誘導素子及び前記整流素子の間とに接続され、前記直流電源からの電流を断続するスイッチング素子とを有するスイッチング電源装置において、
前記スイッチング素子のオフからオン時に前記整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
直流電源と、この直流電源からの電流を断続するスイッチング素子と、このスイッチング素子を介して前記直流電源に直列に接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子と前記スイッチング素子との接続部分に出力端が接続された整流素子と、この整流素子の入力端と前記直流電源との間に接続された容量素子とを有するスイッチング電源装置において、
前記スイッチング素子のオフからオン時に前記整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
前記サージ低減回路は、前記誘導素子に磁気的に結合させたインダクタによる補助巻線と、この補助巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記直流電源の正極側端子に接続され、前記クランプ素子における前記補助巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
前記サージ低減回路は、前記誘導素子に磁気的に結合させたインダクタによる補助巻線と、この補助巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記誘導素子と前記容量素子との接続部分に接続され、前記クランプ素子における前記補助巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
直流電源と、トランスと、前記直流電源と前記トランスの一次巻線との間に、当該一次巻線に順方向又は逆方向に電流が流れるように当該直流電源からの電流を切り替えるスイッチング回路と、前記トランスの二次巻線に接続された複数の整流素子を有するセンタータップ型の全波整流回路と、この全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子と前記全波整流回路のセンタータップとの間に接続された容量素子とを有するスイッチング電源装置において、
前記スイッチング回路による前記順方向又は逆方向への切り替え時に前記全波整流回路の何れかの整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
直流電源と、トランスと、前記直流電源と前記トランスの一次巻線との間に、当該一次巻線に順方向又は逆方向に電流が流れるように当該直流電源からの電流を切り替えるスイッチング回路と、前記トランスの二次巻線に接続された複数の整流素子を有するブリッジ型の全波整流回路と、この全波整流回路の複数の整流素子のアノード端に接続されたインダクタである誘導素子と、この誘導素子と前記全波整流回路の他の複数の整流素子のカソード端との間に接続された容量素子とを有するスイッチング電源装置において、
前記スイッチング回路による前記順方向又は逆方向への切り替え時に前記全波整流回路の何れかの整流素子に発生する所定レベルのサージ電圧に応じた電流を、前記出力電圧が一定に保持されるように流すサージ低減回路
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
前記サージ低減回路は、前記誘導素子に磁気的に結合させたインダクタによる補助巻線と、この補助巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記直流電源の正極側端子に接続され、前記クランプ素子における前記補助巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする請求項６又は７に記載のスイッチング電源装置。
前記サージ低減回路は、前記誘導素子に磁気的に結合させたインダクタによる補助巻線と、この補助巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記誘導素子と前記容量素子との接続部分に接続され、前記クランプ素子における前記補助巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子又は前記センタータップに接続されて成ることを特徴とする請求項６又は７に記載のスイッチング電源装置。
前記サージ低減回路は、磁性コアに一次巻線及び二次巻線が巻回された補助トランスと、この補助トランスの一次巻線に接続された第２の容量素子と、前記補助トランスの二次巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助トランスの一次巻線の一端が前記全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続され、他端が第２の容量素子を介して当該全波整流回路のセンタータップに接続され、当該補助トランスの二次巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記直流電源の正極側端子に接続され、前記クランプ素子における前記二次巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源装置。
前記サージ低減回路は、磁性コアに一次巻線及び二次巻線が巻回された補助トランスと、この補助トランスの一次巻線に接続された第２の容量素子と、前記補助トランスの二次巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助トランスの一次巻線の一端が前記全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続され、他端が第２の容量素子を介して当該全波整流回路のセンタータップに接続され、当該補助トランスの二次巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記誘導素子と前記容量素子との接続部分に接続され、前記クランプ素子における前記二次巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子又は前記センタータップに接続されて成ることを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源装置。
前記サージ低減回路は、磁性コアに一次巻線及び二次巻線が巻回された補助トランスと、この補助トランスの一次巻線に接続された第２の容量素子と、前記補助トランスの二次巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助トランスの一次巻線の一端が前記全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続され、他端が第２の容量素子を介して当該全波整流回路の他の複数の整流素子のアノード端に接続され、当該補助トランスの二次巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記直流電源の正極側端子に接続され、前記クランプ素子における前記二次巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする請求項７に記載のスイッチング電源装置。
前記サージ低減回路は、磁性コアに一次巻線及び二次巻線が巻回された補助トランスと、この補助トランスの一次巻線に接続された第２の容量素子と、前記補助トランスの二次巻線に直列に接続されたダイオードによるクランプ素子とを備え、前記補助トランスの一次巻線の一端が前記全波整流回路の複数の整流素子のカソード端に接続され、他端が第２の容量素子を介して当該全波整流回路の他の複数の整流素子のアノード端に接続され、当該補助トランスの二次巻線における前記クランプ素子への接続端に対向する端が前記誘導素子と前記容量素子との接続部分に接続され、前記クランプ素子における前記二次巻線への接続端に対向する端が前記直流電源の負極側端子に接続されて成ることを特徴とする請求項７に記載のスイッチング電源装置。