JP7534938B2

JP7534938B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP7534938B2
Application number: JP2020198064A
Authority: JP
Inventors: 暁峰伍; 研松浦
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2024-08-15
Anticipated expiration: 2040-11-30
Also published as: JP2022086183A

Description

本発明は、磁性部品を備えた電力変換装置に関する。

電力変換装置では、しばしばマトリックストランスが用いられる。例えば特許文献１には、複数の二次側巻線における電流アンバランスの改善を図るマトリックストランスが開示されている（例えば、特許文献１）。

米国特許出願公開第２０１８／０２２６１８２号明細書

このように、マトリックストランスでは、複数の二次側巻線における電流アンバランスを抑えることが望まれており、さらなる電流アンバランスの改善が期待されている。

電流アンバランスを抑えることができる電力変換装置を提供することが望ましい。

本発明の一実施の形態に係る電力変換装置は、スイッチング回路と、磁性部品と、整流回路と、平滑回路とを備えている。スイッチング回路は、１または複数のスイッチング素子を有するものである。磁性部品は、スイッチング回路に接続されたものである。整流回路は、磁性部品に接続されたものである。平滑回路は、整流回路に接続されたものである。磁性部品は、磁気コアと、第１の巻線と、第２の巻線と、第３の巻線と、第４の巻線と、第５の巻線とを有する。磁気コアは、互いに対向する２つの基体部と、２つの基体部の対向面内に配置され、２つの基体部を磁気結合させる第１の脚部、第２の脚部、第３の脚部、および第４の脚部を有する。第１の巻線は、第１の脚部、第２の脚部、第３の脚部、および第４の脚部に巻き付けられる。第２の巻線は、第１の脚部および第２の脚部に巻き付けられる。第３の巻線は、第３の脚部および第４の脚部に巻き付けられる。第４の巻線は、第１の脚部および第４の脚部に巻き付けられる。第５の巻線は、第２の脚部および第３の脚部に巻き付けられる。スイッチング回路は、磁性部品の第１の巻線に接続される。整流回路は、磁性部品の第２の巻線、第３の巻線、第４の巻線、および第５の巻線に接続され、第２の巻線、第３の巻線、第４の巻線、および第５の巻線のそれぞれから出力された交流電圧を整流することにより出力電圧を生成する。平滑回路は、出力電圧を平滑化する。

本発明の一実施の形態に係る電力変換装置によれば、電流アンバランスを抑えることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。図１に示したトランスの一構成例を表す説明図である。図２に示したトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。図３に示したトランスの一接続例を表す説明図である。図１に示したゲート信号の一波形例を表すタイミング波形図である。図１に示した電力変換装置における一動作状態を表す説明図である。図１に示した電力変換装置における他の動作状態を表す説明図である。図３に示した脚部における磁束の一例を表す説明図である。図３に示した脚部における磁束の他の例を表す説明図である。図１に示した電力変換装置の一動作例を表すタイミング説明図である。比較例に係るトランスの一構成例を表す説明図である。図９に示したトランスの一接続例を表す説明図である。比較例に係る電力変換装置の一動作例を表すタイミング説明図である。変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。図１２に示した電力変換装置の一動作例を表すタイミング説明図である。他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。図１４に示したトランスの一接続例を表す説明図である。他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。図１９に示したトランスの一構成例を表す説明図である。図２０に示したトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係るトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係るトランスの一構成例を表す説明図である。図２４に示したトランスにおける巻線の一構成例を表す説明図である。他の変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。他の変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜実施の形態＞
［構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係るトランスを備えた電力変換装置１の一構成例を表すものである。この電力変換装置１は、直流電力を変圧するＬＬＣ共振コンバータである。電力変換装置１は、端子Ｔ１１，Ｔ１２と、端子Ｔ２１，Ｔ２２とを備えている。端子Ｔ１１，Ｔ１２は直流電源ＰＤＣに接続され、端子Ｔ２１，Ｔ２２は負荷ＬＤに接続される。電力変換装置１は、直流電源ＰＤＣから供給された直流電力を変換し、変換された直流電力を負荷ＬＤに供給するように構成される。

電力変換装置１は、キャパシタ１１と、スイッチング回路１２と、キャパシタ１５と、インダクタ１６と、トランス２０と、整流回路１７と、平滑回路１８とを備えている。キャパシタ１１、スイッチング回路１２、キャパシタ１５、およびインダクタ１６は、電力変換装置１の一次側回路を構成し、整流回路１７および平滑回路１８は、電力変換装置１の二次側回路を構成する。

キャパシタ１１の一端は、端子Ｔ１１に導かれた能動電圧線Ｌ１１に接続され、他端は、端子Ｔ１２に導かれた基準電圧線Ｌ１２に接続される。

スイッチング回路１２は、直流電源ＰＤＣから供給された直流電圧を交流電圧に変換するように構成される。スイッチング回路１２は、トランジスタ１３，１４を有している。トランジスタ１３，１４は、この例では、Ｎ型のＭＯＳ－ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）である。トランジスタ１３のドレインは能動電圧線Ｌ１１に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ１が供給され、ソースはトランジスタ１４のドレインおよびキャパシタ１５の一端に接続される。トランジスタ１４のドレインはトランジスタ１３のソースおよびキャパシタ１５の一端に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ２が供給され、ソースは基準電圧線Ｌ１２に接続される。なお、スイッチング回路１２は、この構成に限定されるものではなく、１または複数のスイッチング素子を有する様々な回路を用いることができる。

キャパシタ１５は共振キャパシタであり、一端はトランジスタ１３のソースおよびトランジスタ１４のドレインに接続され、他端はインダクタ１６の一端に接続される。

インダクタ１６は共振コイルであり、一端はキャパシタ１５の他端に接続され、他端はトランス２０の接続端子Ｔｐ１に接続される。

トランス２０は、１次側回路と２次側回路とを直流的に絶縁するとともに交流的に接続し、１次側回路から供給された交流電圧を、トランス２０の変成比Ｒで変換し、変換された交流電圧を２次側回路に供給するように構成される。トランス２０は、接続端子Ｔｐ１，Ｔｐ２，Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ２１，Ｔｓ２２，Ｔｓ３１，Ｔｓ３２，Ｔｓ４１，Ｔｓ４２と、巻線Ｗｐと、巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２，Ｗｓ３，Ｗｓ４とを有している。

接続端子Ｔｐ１はインダクタ１６の他端に接続され、接続端子Ｔｐ２は基準電圧線Ｌ１２に接続される。接続端子Ｔｓ１１，Ｔｓ２１，Ｔｓ３１，Ｔｓ４１は、整流回路１７を介して基準電圧線Ｌ２２に接続され、接続端子Ｔｓ１２，Ｔｓ２２，Ｔｓ３２，Ｔｓ４２は、能動電圧線Ｌ２１に接続される。

巻線Ｗｐの一端は接続端子Ｔｐ１に接続され、他端は接続端子Ｔｐ２に接続される。巻線Ｗｓ１の一端は接続端子Ｔｓ１１に接続され、他端は接続端子Ｔｓ１２に接続される。巻線Ｗｓ２の一端は接続端子Ｔｓ２１に接続され、他端は接続端子Ｔｓ２２に接続される。巻線Ｗｓ３の一端は接続端子Ｔｓ３１に接続され、他端は接続端子Ｔｓ３２に接続される。巻線Ｗｓ４の一端は接続端子Ｔｓ４１に接続され、他端は接続端子Ｔｓ４２に接続される。

図２は、トランス２０の一構成例を表すものである。図２には、Ｉ－Ｉ矢視方向のトランス２０の断面図、およびＩＩ－ＩＩ矢視方向のトランス２０の断面図をも描いている。トランス２０は、この例では、プレーナトランスである。トランス２０は、磁気コア１００と、基板２００とを有している。

磁気コア１００は、基体部１０１，１０２と、４つの脚部１１１，１１２，１１３，１１４とを有している。基体部１０１，１０２は、Ｚ方向において互いに対向するように配置される。基体部１０１，１０２は、ＸＹ平面において、略正方形形状を有する。脚部１１１～１１４は、２つの基体部１０１，１０２の対向面内に配置され、これらの２つの基体部１０１，１０２を磁気結合させるように設けられる。Ｘ方向において、脚部１１１および脚部１１２はこの順に並設されるとともに、脚部１１４および脚部１１３はこの順に並設される。Ｙ方向において、脚部１１１および脚部１１４はこの順に並設されるとともに、脚部１１２および脚部１１３はこの順に並設される。この例では、脚部１１１～１１４のそれぞれには、Ｚ方向の中央部付近にギャップＧＡＰが設けられている。なお、これに限定されるものではなく、脚部１１１のＺ方向の端部において、脚部１１１が基体部１０１と対向するようにギャップＧＡＰを設けてもよいし、脚部１１１のＺ方向とは反対方向の端部において、脚部１１１が基体部１０２と対向するようにギャップＧＡＰを設けてもよい。脚部１１２～１１４についても同様である。

基板２００は、コイルパターンが形成された多層基板（この例では３層基板）である。基板２００には、磁気コア１００における脚部１１１～１１４に対応する位置に貫通穴が設けられており、基板２００は、磁気コア１００における基体部１０１，１０２の間に挟まれるようになっている。この基板２００には、巻線Ｗｐ、および巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２，Ｗｓ３，Ｗｓ４が設けられている。

図３は、基板２００における巻線の一構成例を表すものであり、図３（Ａ）は第１層である配線層ＬＡ１を示し、図３（Ｂ）は第２層である配線層ＬＡ２を示し、図３（Ｃ）は第３層である配線層ＬＡ３を示す。配線層ＬＡ１～ＬＡ３は、基板２００の層方向において、この順に設けられている。図４は、電力変換装置１における巻線Ｗｐおよび巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４の一接続例を表すものである。

この例では、巻線Ｗｐは配線層ＬＡ１（図３（Ａ））に設けられ、巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２は配線層ＬＡ２（図３（Ｂ））に設けられ、巻線Ｗｓ３，Ｗｓ４は配線層ＬＡ３（図３（Ｃ））に設けられる。なお、これに限定されるものではなく、巻線Ｗｐおよび巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４は、配線層ＬＡ１～ＬＡ３のうちのどの配線層に形成されていてもよい。

図３（Ａ）に示したように、この例では、巻線Ｗｐは、４つの脚部１１１～１１４に巻き付けられる。具体的には、巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１、脚部１１４、脚部１１３、脚部１１２、脚部１１１の順に巻き付けられる。巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１，１１３のそれぞれに反時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１２，１１４のそれぞれに時計回りに１回巻き付けられる。なお、図示を省略しているが、巻線Ｗｐの交差部分では、巻線Ｗｐは、例えばビアおよび他の配線層に設けられた配線を介して部分的に迂回するように構成される。

図３（Ｂ）に示したように、この例では、巻線Ｗｓ１は、２つの脚部１１１，１１２に巻き付けられ、巻線Ｗｓ２は、２つの脚部１１３，１１４に巻き付けられる。具体的には、巻線Ｗｓ１は、接続端子Ｔｓ１１から接続端子Ｔｓ１２に向かう方向において、脚部１１１に反時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１２に時計回りに１回巻き付けられる。巻線Ｗｓ２は、接続端子Ｔｓ２１から接続端子Ｔｓ２２に向かう方向において、脚部１１３に反時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１４に時計回りに１回巻き付けられる。

図３（Ｃ）に示したように、この例では、巻線Ｗｓ３は、２つの脚部１１１，１１４に巻き付けられ、巻線Ｗｓ４は、２つの脚部１１２，１１３に巻き付けられる。具体的には、巻線Ｗｓ３は、接続端子Ｔｓ３１から接続端子Ｔｓ３２に向かう方向において、脚部１１１に時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１４に反時計回りに１回巻き付けられる。巻線Ｗｓ４は、接続端子Ｔｓ４１から接続端子Ｔｓ４２に向かう方向において、脚部１１２に反時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１３に時計回りに１回巻き付けられる。

整流回路１７（図１）は、トランス２０の巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４のそれぞれから出力された交流電圧を整流することにより出力電圧を生成するように構成される。整流回路１７は、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を有している。ダイオードＤ１のアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードはトランス２０の巻線Ｗｓ１の一端に接続される。ダイオードＤ２のアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードはトランス２０の巻線Ｗｓ２の一端に接続される。ダイオードＤ３のアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードはトランス２０の巻線Ｗｓ３の一端に接続される。ダイオードＤ４のアノードは基準電圧線Ｌ２２に接続され、カソードはトランス２０の巻線Ｗｓ４の一端に接続される。なお、この例では、ダイオードＤ１～Ｄ４を基準電圧線Ｌ２２に接続するようにしたが、これに代えて、例えば、能動電圧線Ｌ２１に接続するようにしてもよい。

平滑回路１８は、整流回路１７から出力された出力電圧を平滑化するように構成される。平滑回路１８は、キャパシタ１９を有している。キャパシタ１９の一端は、能動電圧線Ｌ２１に接続され、他端は基準電圧線Ｌ２２に接続される。なお、この例では、平滑回路１８はキャパシタ１９のみを用いて平滑化するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、さらにインダクタを設け、インダクタおよびキャパシタ１９を用いて平滑化してもよい。このインダクタは、例えば、キャパシタ１９の一端とトランス２０の接続端子Ｔｓ１２，Ｔｓ２２，Ｔｓ３２，Ｔｓ４２との間に設けられる。

ここで、トランス２０は、本開示における「磁性部品」の一具体例に対応する。磁気コア１００は、本開示における「磁気コア」の一具体例に対応する。脚部１１１は、本開示における「第１の脚部」の一具体例に対応する。脚部１１２は、本開示における「第２の脚部」の一具体例に対応する。脚部１１３は、本開示における「第３の脚部」の一具体例に対応する。脚部１１４は、本開示における「第４の脚部」の一具体例に対応する。巻線Ｗｐは、本開示における「第１の巻線」の一具体例に対応する。巻線Ｗｓ１は、本開示における「第２の巻線」の一具体例に対応する。巻線Ｗｓ２は、本開示における「第３の巻線」の一具体例に対応する。巻線Ｗｓ３は、本開示における「第４の巻線」の一具体例に対応する。巻線Ｗｓ４は、本開示における「第５の巻線」の一具体例に対応する。

スイッチング回路１２は、本開示における「スイッチング回路」の一具体例に対応する。トランジスタ１３，１４は、本開示における「スイッチング素子」の一具体例に対応する。整流回路１７は、本開示における「整流回路」の一具体例に対応する。ダイオードＤ１～Ｄ４は、本開示における「第１の整流素子」、「第２の整流素子」、「第３の整流素子」、および「第４の整流素子」の一具体例にそれぞれ対応する。能動電圧線Ｌ２１は、本開示における「接続ノード」の一具体例に対応する基準電圧線Ｌ２２は、本開示における「基準ノード」の一具体例に対応する。平滑回路１８は、本開示における「平滑回路」の一具体例に対応する。キャパシタ１９は、本開示における「キャパシタ」の一具体例に対応する。

［動作および作用］
続いて、本実施の形態の電力変換装置１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
まず、図１を参照して、電力変換装置１の全体動作概要を説明する。電力変換装置１では、スイッチング回路１２において、トランジスタ１３，１４がスイッチング動作を行うことにより、直流電源ＰＤＣから供給された直流電圧に基づいて交流電圧を生成する。トランス２０は、この交流電圧を変成比Ｒにより変換する。整流回路１７は、トランス２０の巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４のそれぞれから出力された交流電圧を整流することにより出力電圧を生成する。平滑回路１８は、整流回路１７から出力された出力電圧を平滑化する。

（詳細動作）
図５は、電力変換装置１におけるゲート信号Ｇ１，Ｇ２の波形例を表すものである。図６Ａ，６Ｂは、電力変換装置１における電流の流れを表すものである。図６Ａ，６Ｂでは、トランジスタ１３，１４を、その動作状態（オン状態もしくはオフ状態）を表すシンボルで示している。図７Ａ，７Ｂは、磁気コア１００の脚部１１１～１１４における磁束の向きを表すものである。

電力変換装置１では、図５に示したように、タイミングｔ０において、ゲート信号Ｇ２が高レベルから低レベルに遷移する。これにより、トランジスタ１３，１４はともにオフ状態になる。タイミングｔ０～ｔ１の期間（いわゆるデッドタイム）は、トランジスタ１３、１４の両方がオフ状態である。

タイミングｔ１において、ゲート信号Ｇ１が低レベルから高レベルに遷移する。これにより、トランジスタ１３がオン状態になる。タイミングｔ１～ｔ２の期間において、トランジスタ１３はオン状態を維持し、トランジスタ１４はオフ状態を維持する。

このタイミングｔ１～ｔ２の期間では、図６Ａに示したように、１次側回路に、トランジスタ１３、キャパシタ１５、インダクタ１６、接続端子Ｔｐ１、巻線Ｗｐ、接続端子Ｔｐ２の順に電流ＩｐＡが流れる。このように、巻線Ｗｐにおいて、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かって電流ＩｐＡが流れることにより、トランス２０では、図７Ａ（Ａ）に示したように、脚部１１１～１１４において磁束が生じる。脚部１１１，１１３のそれぞれにおける巻線Ｗｐの巻方向と、脚部１１２，１１４のそれぞれにおける巻線Ｗｐの巻方向とは、互いに異なるので、脚部１１１，１１３における磁束の方向は、Ｚ方向であり、脚部１１２，１１４における磁束の方向は、Ｚ方向と反対の方向である。その結果、２次側回路では、図６Ａ、７Ａ（Ｃ）に示したように、巻線Ｗｓ３、接続端子Ｔｓ３２、キャパシタ１９および負荷ＬＤ、ダイオードＤ３、接続端子Ｔｓ３１の順に電流Ｉｓ３Ａが流れるとともに、巻線Ｗｓ４、接続端子Ｔｓ４２、キャパシタ１９および負荷ＬＤ、ダイオードＤ４、接続端子Ｔｓ４１の順に電流Ｉｓ４Ａが流れる。

そして、図５に示したように、タイミングｔ２において、ゲート信号Ｇ１が高レベルから低レベルに遷移する。これにより、トランジスタ１３がオフ状態になる。タイミングｔ２～ｔ３の期間（いわゆるデッドタイム）は、トランジスタ１３、１４の両方がオフ状態である。

次に、タイミングｔ３において、ゲート信号Ｇ２が低レベルから高レベルに遷移する。これにより、トランジスタ１４がオン状態になる。タイミングｔ３～ｔ４の期間において、トランジスタ１３はオフ状態を維持し、トランジスタ１４はオン状態を維持する。

このタイミングｔ３～ｔ４の期間では、図６Ｂに示したように、１次側回路に、キャパシタ１５、トランジスタ１４、接続端子Ｔｐ２、巻線Ｗｐ、接続端子Ｔｐ１、インダクタ１６の順に電流ＩｐＢが流れる。このように、巻線Ｗｐにおいて、接続端子Ｔｐ２から接続端子Ｔｐ１に向かって電流ＩｐＢが流れることにより、トランス２０では、図７Ｂ（Ａ）に示したように、脚部１１１～１１４において磁束が生じる。脚部１１１，１１３のそれぞれにおける巻線Ｗｐの巻方向と、脚部１１２，１１４のそれぞれにおける巻線Ｗｐの巻方向とは、互いに異なるので、脚部１１１，１１３における磁束の方向は、Ｚ方向と反対の方向であり、脚部１１２，１１４における磁束の方向は、Ｚ方向である。その結果、２次側回路では、図６Ｂ，７Ｂ（Ｂ）に示したように、巻線Ｗｓ１、接続端子Ｔｓ１２、キャパシタ１９および負荷ＬＤ、ダイオードＤ１、接続端子Ｔｓ１１の順に電流Ｉｓ１Ｂが流れるとともに、巻線Ｗｓ２、接続端子Ｔｓ２２、キャパシタ１９および負荷ＬＤ、ダイオードＤ２、接続端子Ｔｓ２１の順に電流Ｉｓ２Ｂが流れる。

そして、タイミングｔ４において、ゲート信号Ｇ２が高レベルから低レベルに遷移する。これにより、トランジスタ１４がオフ状態になる。タイミングｔ４～ｔ５の期間（いわゆるデッドタイム）は、トランジスタ１３、１４の両方がオフ状態である。

タイミングｔ５において、ゲート信号Ｇ１が低レベルから高レベルに遷移する。これにより、トランジスタ１３がオン状態になる。

電力変換装置１は、このような動作を繰り返すことにより、直流電源ＰＤＣから供給された直流電力を変圧して出力する。電力変換装置１は、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）を用いてトランジスタ１３，１４の動作を制御することにより、出力電圧が一定になるように制御する。

（電流アンバランスについて）
４つの脚部１１１～１１４における磁気抵抗は、互いに等しいことが期待される。しかしながら、例えば、製造ばらつきにより、脚部１１１～１１４におけるギャップＧＡＰの大きさにばらつきが生じた場合や、脚部１１１～１１４の太さにばらつきが生じた場合や、脚部１１１～１１４の位置が所望の位置からずれた場合には、４つの脚部１１１～１１４における磁気抵抗に差が生じる可能性がある。この場合には、巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４における電流アンバランスが生じる可能性がある。

電力変換装置１では、巻線Ｗｓ１を脚部１１１および脚部１１２に巻き付けるとともに、巻線Ｗｓ２を脚部１１３および脚部１１４に巻き付けるようにした。また、巻線Ｗｓ３を脚部１１１および脚部１１４に巻き付けるとともに、巻線Ｗｓ４を脚部１１２および脚部１１３に巻き付けるようにした。これにより、電力変換装置１では、巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４における電流アンバランスを低減することができる。

以下に、電力変換装置１における電流アンバランスの低減を確認するための回路シミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、脚部１１１～１１４におけるギャップＧＡＰ１～ＧＡＰ４を以下のようにアンバランスに設定している。
ＧＡＰ１＝０．４６ｍｍ
ＧＡＰ２＝０．３６ｍｍ
ＧＡＰ３＝０．２６ｍｍ
ＧＡＰ４＝０．３６ｍｍ

図８は、電力変換装置１の回路シミュレーションの一例を表すものであり、（Ａ）はゲート信号Ｇ１の波形を示し、（Ｂ）はゲート信号Ｇ２の波形を示し、（Ｃ）～（Ｆ）は巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４に流れる電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の波形をそれぞれ示し、（Ｇ）～（Ｊ）はダイオードＤ１～Ｄ４のカソードの電圧Ｖｃ１～Ｖｃ４の波形をそれぞれ示す。この回路シミュレーションにより、以下に示す電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の実効値Ｉｓ_ｅｆｆ１～Ｉｓ_ｅｆｆ４が得られた。
Ｉｓ_ｅｆｆ１＝８．９１９２Ａ
Ｉｓ_ｅｆｆ２＝９．６１９８Ａ
Ｉｓ_ｅｆｆ３＝８．９１２９Ａ
Ｉｓ_ｅｆｆ４＝９．６１３３Ａ
本実施の形態に係る電力変換装置１では、後述する比較例の場合と比べて、実効値Ｉｓ_ｅｆｆ１～Ｉｓ_ｅｆｆ４は、互いに近い値である。実効値Ｉｓ_ｅｆｆ１～Ｉｓ_ｅｆｆ４の分散値は、“０．１２”である。このように、電力変換装置１では、後述する比較例の場合と比べて、電流アンバランスを低減することができる。

（比較例）
次に、比較例に係る電力変換装置１Ｒと対比して、本実施の形態の効果について説明する。本比較例は、巻線Ｗｓ３，Ｗｓ４の巻き付け方が、本実施の形態の場合と異なるものである。

図９は、電力変換装置１Ｒのトランス２０Ｒにおける巻線の一構成例を表すものであり、図９（Ａ）は第１層である配線層ＬＡ１を示し、図９（Ｂ）は第２層である配線層ＬＡ２を示し、図９（Ｃ）は第３層である配線層ＬＡ３を示す。図１０は、電力変換装置１における巻線Ｗｐおよび巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４の一接続例を表すものである。巻線Ｗｐおよび巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２は、本実施の形態の場合（図３）と同じである。

配線層ＬＡ３（図９（Ｃ））において、巻線Ｗｓ３は、２つの脚部１１１，１１２に巻き付けられ、巻線Ｗｓ４は、２つの脚部１１３，１１４に巻き付けられる。具体的には、巻線Ｗｓ３は、接続端子Ｔｓ３１から接続端子Ｔｓ３２に向かう方向において、脚部１１１に時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１２に反時計回りに１回巻き付けられる。巻線Ｗｓ４は、接続端子Ｔｓ４１から接続端子Ｔｓ４２に向かう方向において、脚部１１３に時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１４に反時計回りに１回巻き付けられる。すなわち、本実施の形態（図３）では、巻線Ｗｓ３を脚部１１１，１１４に巻き付け、巻線Ｗｓ４を脚部１１２，１１３に巻き付けたが、本比較例では、巻線Ｗｓ３を脚部１１１，１１２に巻き付け、巻線Ｗｓ４を脚部１１３，１１４に巻き付けている。

図１１は、電力変換装置１Ｒの回路シミュレーションの一例を表すものである。このシミュレーションにおける、ギャップＧＡＰ１～ＧＡＰ４の設定は、本実施の形態の場合（図８）と同様である。この回路シミュレーションにより、以下に示す電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の実効値Ｉｓ_ｅｆｆ１～Ｉｓ_ｅｆｆ４が得られた。
Ｉｓ_ｅｆｆ１＝７．３３２７Ａ
Ｉｓ_ｅｆｆ２＝１０．６７３Ａ
Ｉｓ_ｅｆｆ３＝７．３４２３Ａ
Ｉｓ_ｅｆｆ４＝１０．６７６Ａ
比較例に係る電力変換装置１Ｒでは、実効値Ｉｓ_ｅｆｆ１と実効値Ｉｓ_ｅｆｆ３とは互いに近い値であり、実効値Ｉｓ_ｅｆｆ２と実効値Ｉｓ_ｅｆｆ４とは互いに近い値である。しかしながら、実効値Ｉｓ_ｅｆｆ１１，Ｉｓ_ｅｆｆ３と、実効値Ｉｓ_ｅｆｆ２，Ｉｓ_ｅｆｆ４との間に差が生じている。この実効値Ｉｓ_ｅｆｆ１～Ｉｓ_ｅｆｆ４の分散値は、“２．７８”である。このように、電力変換装置１Ｒでは、電流アンバランスが大きくなってしまう。

すなわち、比較例に係るトランス２０Ｒでは、図９に示したように、巻線Ｗｓ１は脚部１１１，１１２に巻き付けられ、同様に、巻線Ｗｓ３は脚部１１１，１１２に巻き付けられる。また、巻線Ｗｓ２は脚部１１３，１１４に巻き付けられ、同様に巻線Ｗｓ４は脚部１１３，１１４に巻き付けられる。このように、トランス２０Ｒでは、巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２の巻き付け方と、巻線Ｗｓ３，Ｗｓ４の巻き付け方とが、互いに同じである。これにより、巻線Ｗｓ１および巻線Ｗｓ３は、互いにエネルギーを転送することができ、巻線Ｗｓ２および巻線Ｗｓ４は、互いにエネルギーを転送することができる。しかしながら、例えば、巻線Ｗｓ１および巻線Ｗｓ２は、互いにエネルギーを転送することはできず、同様に、例えば、巻線Ｗｓ３および巻線Ｗｓ４は、互いにエネルギーを転送することはできない。よって、例えば、ギャップＧＡＰ１～ＧＡＰ４がアンバランスである場合には、上述したように、実効値Ｉｓ_ｅｆｆ１，Ｉｓ_ｅｆｆ３と、実効値Ｉｓ_ｅｆｆ２，Ｉｓ_ｅｆｆ４との間で差が生じ、その結果、電流アンバランスが大きくなってしまう。

一方、本実施の形態に係るトランス２０では、図３に示したように、巻線Ｗｓ１は脚部１１１，１１２に巻き付けられ、巻線Ｗｓ２は脚部１１３，１１４に巻き付けられ、巻線Ｗｓ３は脚部１１１，１１４に巻き付けられ、巻線Ｗｓ４は脚部１１２，１１３に巻き付けられる。このように、トランス２０では、巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２の巻き付け方と、巻線Ｗｓ３，Ｗｓ４の巻き付け方とが、互いに異なる。これにより、トランス２０では、巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４は、整流素子Ｄ１～Ｄ４のアノード・カソード間の寄生容量を介して、互いにエネルギーを転送することができる。具体的には、例えば、巻線Ｗｓ１および巻線Ｗｓ２は、巻線Ｗｓ３，Ｗｓ４、および巻線Ｗｓ３，Ｗｓ４に接続された整流素子Ｄ３，Ｄ４のアノード・カソード間の寄生容量を介して、互いにエネルギーを転送することができる。同様に、例えば、巻線Ｗｓ３および巻線Ｗｓ４は、巻線Ｗｓ１，巻線Ｗｓ２、および巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２に接続された整流素子Ｄ１，Ｄ２のアノード・カソード間の寄生容量を介して、互いにエネルギーを転送することができる。これにより、エネルギーが高い巻線から、エネルギーが低い巻線へエネルギーを伝達することができるので、電流アンバランスを抑えることができる。

このように、電力変換装置１では、脚部１１１、脚部１１２、脚部１１３、および脚部１１４に巻き付けられた巻線Ｗｐと、脚部１１１および脚部１１２に巻き付けられた巻線Ｗｓ１と、脚部１１３および脚部１１４に巻き付けられた巻線Ｗｓ２と、脚部１１１および脚部１１４に巻き付けられた巻線Ｗｓ３と、脚部１１２および脚部１１３に巻き付けられた巻線Ｗｓ４とを設けるようにしたので、巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４は、互いにエネルギーを転送することができる。その結果、電力変換装置１では、電流アンバランスを抑えることができる。

［効果］
以上のように本実施の形態では、脚部１１１、脚部１１２、脚部１１３、および脚部１１４に巻き付けられた巻線Ｗｐと、脚部１１１および脚部１１２に巻き付けられた巻線Ｗｓ１と、脚部１１３および脚部１１４に巻き付けられた巻線Ｗｓ２と、脚部１１１および脚部１１４に巻き付けられた巻線Ｗｓ３と、脚部１１２および脚部１１３に巻き付けられた巻線Ｗｓ４とを設けるようにしたので、電流アンバランスを抑えることができる。

［変形例１］
上記実施の形態では、ダイオードＤ１～Ｄ４のカソードを、巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４の一端にそれぞれ接続したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１２に示す電力変換装置１Ａのように、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のカソードとを互いに接続し、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードおよび巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２の一端を互いに接続するとともに、ダイオードＤ３，Ｄ４のカソードおよび巻線Ｗｓ３，Ｗｓ４の一端を互いに接続してもよい。これにより、図１３に示す回路シミュレーションのように、上記実施の形態の場合（図８）に比べて、電圧Ｖｃ１～Ｖｃ４の共振を抑えることができる。すなわち、上記実施の形態に係る電力変換装置１では、図８（Ｇ）～（Ｊ）に示したように、電圧Ｖｃ１～Ｖｃ４は振動し、この例では最大値が２００Ｖ程度にまで上昇する。一方、本変形例に係る電力変換装置１Ａでは、図１３（Ｇ）～（Ｊ）に示したように、電圧Ｖｃ１～Ｖｃ４の振動を抑えることができ、この例では最大値を１００Ｖ程度に抑えることができる。

［変形例２］
上記実施の形態では、トランス２０において、巻線Ｗｓ３を脚部１１１，１１４に巻き付けるとともに、巻線Ｗｓ４を脚部１１２，１１３に巻き付けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図１４に示すトランス２０Ｂのように、巻線Ｗｓ３を脚部１１１，１１３に巻き付けるとともに、巻線Ｗｓ４を脚部１１２，１１４に巻き付けてもよい。具体的には、巻線Ｗｓ３は、接続端子Ｔｓ３１から接続端子Ｔｓ３２に向かう方向において、脚部１１１，１１３のそれぞれに時計回りに１回巻き付けられる。巻線Ｗｓ４は、接続端子Ｔｓ４１から接続端子Ｔｓ４２に向かう方向において、脚部１１２，１１４のそれぞれに反時計回りに１回巻き付けられる。ここで、脚部１１１は、本開示における「第１の脚部」の一具体例に対応する。脚部１１２は、本開示における「第２の脚部」の一具体例に対応する。脚部１１４は、本開示における「第３の脚部」の一具体例に対応する。脚部１１３は、本開示における「第４の脚部」の一具体例に対応する。この場合でも、巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４は、上記実施の形態の場合と同様に、互いにエネルギーを転送することができる。具体的には、例えば、巻線Ｗｓ１および巻線Ｗｓ２は、巻線Ｗｓ３および巻線Ｗｓ４を介して、互いにエネルギーを転送することができる。同様に、例えば、巻線Ｗｓ３および巻線Ｗｓ４は、巻線Ｗｓ１および巻線Ｗｓ２を介して、互いにエネルギーを転送することができる。これにより、エネルギーが高い巻線から、エネルギーが低い巻線へエネルギーを伝達することができるので、電流アンバランスを抑えることができる。

［変形例３］
上記実施の形態では、図３（Ａ）に示したように、巻線Ｗｐを、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１、脚部１１４、脚部１１３、脚部１１２、脚部１１１の順に巻き付けたが、これに限定されるものではなく、どの順に巻き付けてもよい。例えば、図１６に示すトランス２０Ｃのように、巻線Ｗｐを、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１、脚部１１３、脚部１１４、脚部１１２、脚部１１１の順に巻き付けてもよい。巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１，１１３のそれぞれに反時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１２，１１４のそれぞれに時計回りに１回巻き付けられる。

［変形例４］
上記実施の形態では、図３（Ａ）に示したように、巻線Ｗｐを、脚部１１１～１１４のそれぞれに１回巻き付けたが、これに限定されるものではなく、複数回巻き付けてもよい。以下に、巻線Ｗｐを、脚部１１１～１１４のそれぞれに２回巻き付ける例について説明する。

図１７Ａは、本変形例に係るトランス２０Ｄにおける巻線Ｗｐの一構成例を表すものである。トランス２０Ｄでは、巻き線Ｗｐを、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１、脚部１１４、脚部１１３、脚部１１２、脚部１１１の順に巻き付けている。巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１，１１３のそれぞれに反時計回りに２回巻き付けられ、脚部１１２，１１４のそれぞれに時計回りに２回巻き付けられる。

図１７Ｂは、本変形例に係る他のトランス２０Ｅにおける巻線Ｗｐの一構成例を表すものである。トランス２０Ｅでは、巻き線Ｗｐを、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１、脚部１１４、脚部１１３、脚部１１２、脚部１１１、脚部１１４、脚部１１３、脚部１１２、脚部１１１の順に巻き付けている。巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１，１１３のそれぞれに反時計回りに２回巻き付けられ、脚部１１２，１１４のそれぞれに時計回りに２回巻き付けられる。

［変形例５］
上記実施の形態では、図３（Ｂ），（Ｃ）に示したように、巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４のそれぞれを、２つの脚部のそれぞれに１回巻き付けたが、これに限定されるものではなく、複数回巻き付けてもよい。以下に、巻線Ｗｓ１～Ｗｓ４のそれぞれを、２つの脚部のそれぞれに２回巻き付ける例について説明する。

図１８Ａは、本変形例に係るトランス２０Ｆにおける巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２の一構成例を表すものである。巻線Ｗｓ３，Ｗｓ４についても同様である。トランス２０Ｆでは、例えば、巻き線Ｗｓ１を、接続端子Ｔｓ１１から接続端子Ｔｓ１２に向かう方向において、脚部１１２、脚部１１１、脚部１１２の順に巻き付けている。巻線Ｗｓ１は、接続端子Ｔｓ１１から接続端子Ｔｓ１２に向かう方向において、脚部１１１に反時計回りに２回巻き付けられ、脚部１１２に時計回りに２回巻き付けられる。また、巻き線Ｗｓ２を、接続端子Ｔｓ２１から接続端子Ｔｓ２２に向かう方向において、脚部１１３、脚部１１４、脚部１１３の順に巻き付けている。巻線Ｗｓ２は、接続端子Ｔｓ２１から接続端子Ｔｓ２２に向かう方向において、脚部１１３に反時計回りに２回巻き付けられ、脚部１１４に時計回りに２回巻き付けられる。

図１８Ｂは、本変形例に係る他のトランス２０Ｇにおける巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２の一構成例を表すものである。トランス２０Ｇでは、巻き線Ｗｓ１を、接続端子Ｔｓ１１から接続端子Ｔｓ１２に向かう方向において、脚部１１２、脚部１１１、脚部１１２、脚部１１１、脚部１１２の順に巻き付けている。巻線Ｗｓ１は、接続端子Ｔｓ１１から接続端子Ｔｓ１２に向かう方向において、脚部１１１に反時計回りに２回巻き付けられ、脚部１１２に時計回りに２回巻き付けられる。また、巻き線Ｗｓ２を、接続端子Ｔｓ２１から接続端子Ｔｓ２２に向かう方向において、脚部１１３、脚部１１４、脚部１１３、脚部１１４、脚部１１３の順に巻き付けている。巻線Ｗｓ２は、接続端子Ｔｓ２１から接続端子Ｔｓ２２に向かう方向において、脚部１１３に反時計回りに２回巻き付けられ、脚部１１４に時計回りに２回巻き付けられる。

［変形例６］
上記実施の形態では、個別部品であるインダクタ１６を用いたが、これに限定されるものではなく、トランス２０とインダクタ１６とを複合化させた磁性部品を用いてもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。

図１９は、本変形例に係る電力変換装置１Ｈの一構成例を表すものである。電力変換装置１Ｈは、トランス２０Ｈを備えている。トランス２０Ｈは、共振コイルと、トランスとを複合化させた磁性部品である。トランス２０Ｈは、巻線Ｗｒを有している。巻線Ｗｒは、共振コイルであり、上記実施の形態に係る電力変換装置１（図１）におけるインダクタ１６に対応している。巻線Ｗｒの一端は接続端子Ｔｐ１に接続され、他端は巻線Ｗｐの一端に接続される。接続端子Ｔｐ１は、キャパシタ１５の他端に接続される。

図２０は、トランス２０Ｈの一構成例を表すものである。トランス２０Ｈは、磁気コア１００Ｈと、基板２００Ｈとを有している。磁気コア１００Ｈは、基体部１０１，１０２と、５つの脚部１１１～１１５とを有している。脚部１１５は、ＸＹ平面において、磁気コア１００Ｈの中央付近に設けられる。脚部１１５には、脚部１１１～１１４と同様に、Ｚ方向の中央部付近にギャップＧＡＰが設けられている。ここで、脚部１１５は、本開示における「第５の脚部」の一具体例に対応する。基板２００Ｈには、磁気コア１００Ｈにおける脚部１１１～１１５に対応する位置に貫通穴が設けられている。この基板２００Ｈには、巻線Ｗｐ、および巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２，Ｗｓ３，Ｗｓ４が設けられている。

図２１は、基板２００Ｈにおける巻線の一構成例を表すものである。

図２１（Ａ）に示したように、巻線Ｗｐは、５つの脚部１１１～１１５に巻き付けられる。具体的には、巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１、脚部１１５、脚部１１４、脚部１１５、脚部１１３、脚部１１２、脚部１１１の順に巻き付けられる。巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１，１１３，１１５のそれぞれに反時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１２，１１４のそれぞれに時計回りに１回巻き付けられる。

図２１（Ｂ）に示したように、巻線Ｗｓ１は、２つの脚部１１１，１１２に巻き付けられ、巻線Ｗｓ２は、２つの脚部１１３，１１４に巻き付けられる。巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２の巻き方は、上記実施の形態に係るトランス２０（図３（Ｂ））と同様である。また、図２１（Ｃ）に示したように、巻線Ｗｓ３は、２つの脚部１１１，１１４に巻き付けられ、巻線Ｗｓ４は、２つの脚部１１２，１１３に巻き付けられる。巻線Ｗｓ３，Ｗｓ４の巻き方は、上記実施の形態に係るトランス２０（図３（Ｃ））と同様である。

このように、トランス２０Ｈでは、共振コイルと、トランスとを複合化させるようにしたので、上記実施の形態の場合と比べて、部品点数を削減することができる。

なお、この例では、図２１（Ａ）に示したように、巻線Ｗｐを、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１、脚部１１５、脚部１１４、脚部１１５、脚部１１３、脚部１１２、脚部１１１の順に巻き付けたが、これに限定されるものではなく、どの順に巻き付けてもよい。例えば、図２２に示すトランス２０Ｉのように、巻線Ｗｐを、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１、脚部１１５、脚部１１３、脚部１１４、脚部１１２、脚部１１１の順に巻き付けてもよい。巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部１１１，１１３，１１５のそれぞれに反時計回りに１回巻き付けられ、脚部１１２，１１４のそれぞれに時計回りに１回巻き付けられる。

また、この例では、図２１（Ｃ）に示したように、巻線Ｗｓ３を脚部１１１，１１４に巻き付けるとともに、巻線Ｗｓ４を脚部１１２，１１３に巻き付けたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、図２３Ａに示すトランス２０Ｊのように、巻線Ｗｓ３を脚部１１１，１１３，１１５に巻き付けるとともに、巻線Ｗｓ４を脚部１１２，１１４，１１５に巻き付けてもよい。具体的には、巻線Ｗｓ３は、接続端子Ｔｓ３１から接続端子Ｔｓ３２に向かう方向において、脚部１１１，１１３，１１５のそれぞれに時計回りに１回巻き付けられる。巻線Ｗｓ４は、接続端子Ｔｓ４１から接続端子Ｔｓ４２に向かう方向において、脚部１１２，１１４，１１５のそれぞれに反時計回りに１回巻き付けられる。脚部１１５において、巻線Ｗｓ３は、接続端子Ｔｓ３１から接続端子Ｔｓ３２に向かう方向において時計回りに巻き付けられ、巻線Ｗｓ４は、接続端子Ｔｓ４１から接続端子Ｔｓ４２に向かう方向において反時計回りに巻き付けられる。よって、脚部１１５において、巻線Ｗｓ３により生じる磁束と、巻線Ｗｓ４により生じる磁束は、互いにほぼ相殺される。また、例えば、図２３Ｂに示すトランス２０Ｋのように、巻線Ｗｓ３を脚部１１１，１１３に巻き付けるとともに、巻線Ｗｓ４を脚部１１２，１１４に巻き付けてもよい。すなわち、この例では、図２３Ａに示したトランス２０Ｊとは異なり、脚部１１５を避けるように、巻線Ｗｓ３を脚部１１１，１１３に巻き付けるとともに、脚部１１５を避けるように、巻線Ｗｓ４を脚部１１２，１１４に巻き付けている。

［変形例７］
上記実施の形態では、４つの脚部１１１～１１４をほぼ同じサイズになるように構成したが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例について詳細に説明する。

図２４は、本変形例に係るトランス２０Ｌの一構成例を表すものである。トランス２０Ｌは、磁気コア３００と、基板４００とを有している。

磁気コア３００は、基体部３０１，３０２と、４つの脚部３１１～３１４とを有している。基体部１０１，１０２は、Ｚ方向において互いに対向するように配置される。脚部３１１，３１３は、基体部３０１，３０２におけるＸ方向の両端部にそれぞれ設けられ、脚部３１２，３１４は、基体部３０１，３０２におけるＹ方向の両端部にそれぞれ設けられる。ＸＹ平面において、脚部３１２，３１４の断面積は、脚部３１１，３１３の断面積よりも大きい。脚部３１２，３１４は、ＸＹ平面において、Ｘ方向に長くなるように構成され、脚部３１１，３１３は、ＸＹ平面において、Ｙ方向に長くなるように構成される。Ｘ方向における脚部３１２，３１４の幅は、Ｙ方向における脚部３１１，３１３の幅よりも広くなっている。脚部３１１～３１４には、Ｚ方向の中央部付近にギャップＧＡＰが設けられている。脚部３１１～３１４のそれぞれのギャップＧＡＰは、脚部３１１～３１４の磁気抵抗が互いにほぼ等しくなるように調整される。すなわち、この例では、脚部３１２，３１４の断面積は、脚部３１１，３１３の断面積よりも大きいので、脚部３１１～３１４のギャップＧＡＰが等しい場合には、例えば脚部３１２，３１４の磁気抵抗は、脚部３１１，３１３の磁気抵抗と異なってしまう。よって、トランス２０Ｌでは、脚部３１１～３１４のそれぞれのギャップＧＡＰは、脚部３１１～３１４の磁気抵抗が互いにほぼ等しくなるように調整される。

基板４００には、磁気コア３００における脚部３１１～３１４に対応する位置に貫通穴が設けられている。この基板４００には、巻線Ｗｐ、および巻線Ｗｓ１，Ｗｓ２，Ｗｓ３，Ｗｓ４が設けられている。

図２５は、基板４００における巻線の一構成例を表すものである。

図２５（Ａ）に示したように、巻線Ｗｐは、４つの脚部３１１～３１４に巻き付けられる。具体的には、巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部３１１、脚部３１４、脚部３１３、脚部３１２、脚部３１１の順に巻き付けられる。巻線Ｗｐは、接続端子Ｔｐ１から接続端子Ｔｐ２に向かう方向において、脚部３１１，３１３のそれぞれに反時計回りに１回巻き付けられ、脚部３１２，３１４のそれぞれに時計回りに１回巻き付けられる。

図２５（Ｂ）に示したように、巻線Ｗｓ１は、２つの脚部３１１，３１２に巻き付けられ、巻線Ｗｓ２は、２つの脚部３１３，３１４に巻き付けられる。具体的には、巻線Ｗｓ１は、接続端子Ｔｓ１１から接続端子Ｔｓ１２に向かう方向において、脚部３１１に反時計回りに１回巻き付けられ、脚部３１２に時計回りに１回巻き付けられる。巻線Ｗｓ２は、接続端子Ｔｓ２１から接続端子Ｔｓ２２に向かう方向において、脚部３１３に反時計回りに１回巻き付けられ、脚部３１４に時計回りに１回巻き付けられる。

図２５（Ｃ）に示したように、巻線Ｗｓ３は、２つの脚部３１１，３１４に巻き付けられ、巻線Ｗｓ４は、２つの脚部３１２，３１３に巻き付けられる。具体的には、巻線Ｗｓ３は、接続端子Ｔｓ３１から接続端子Ｔｓ３２に向かう方向において、脚部３１１に時計回りに１回巻き付けられ、脚部３１４に反時計回りに１回巻き付けられる。巻線Ｗｓ４は、接続端子Ｔｓ４１から接続端子Ｔｓ４２に向かう方向において、脚部３１２に反時計回りに１回巻き付けられ、脚部３１３に時計回りに１回巻き付けられる。

ここで、磁気コア３００は、本開示における「磁気コア」の一具体例に対応する。脚部３１１は、本開示における「第１の脚部」の一具体例に対応する。脚部３１２は、本開示における「第２の脚部」の一具体例に対応する。脚部３１３は、本開示における「第３の脚部」の一具体例に対応する。脚部３１４は、本開示における「第４の脚部」の一具体例に対応する。

［変形例８］
上記実施の形態では、ダイオードＤ１～Ｄ４を用いて整流回路１７を構成したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図２６に示す電力変換装置１Ｍのように、トランジスタを用いて整流回路を構成し、いわゆる同期整流を行うようにしてもよい。電力変換装置１Ｍは、整流回路１７Ｍを備えている。整流回路１７Ｍは、トランジスタ３１，３２，３３，３４を有している。トランジスタ３１～３４は、この例では、Ｎ型のＭＯＳ－ＦＥＴである。トランジスタ３１のソースは基準電圧線Ｌ２２に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ３１が供給され、ドレインはトランス２０の巻線Ｗｓ１の一端に接続される。トランジスタ３２のソースは基準電圧線Ｌ２２に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ３２が供給され、ドレインはトランス２０の巻線Ｗｓ２の一端に接続される。トランジスタ３３のソースは基準電圧線Ｌ２２に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ３３が供給され、ドレインはトランス２０の巻線Ｗｓ３の一端に接続される。トランジスタ３４のソースは基準電圧線Ｌ２２に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ３４が供給され、ドレインはトランス２０の巻線Ｗｓ４の一端に接続される。トランジスタ３１～３４のそれぞれは、トランジスタの寄生素子である寄生ダイオードを含んでいる。例えば、トランジスタ３１では、寄生ダイオードのアノードはトランジスタ３１のソースに接続され、カソードはトランジスタ３１のドレインに接続される。トランジスタ３２～３４についても同様である。トランジスタ３１～３４は、本開示における「第１の整流素子」、「第２の整流素子」、「第３の整流素子」、および「第４の整流素子」の一具体例にそれぞれ対応する。

［変形例９］
上記実施の形態では、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）を用いてスイッチング回路１２の動作を制御したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、ＰＷＭ（Pulse Width modulation）を用いてスイッチング回路の動作を制御してもよい。

［変形例１０］
上記実施の形態では、２つのトランジスタ１３，１４を用いてスイッチング回路１２を構成したが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例に係る電力変換装置１Ｎについて、詳細に説明する。

図２７は、電力変換装置１Ｎの一構成例を表すものである。電力変換装置１Ｎは、スイッチング回路１２Ｎを備えている。

スイッチング回路１２Ｎは、この例では、いわゆるフルブリッジ型の回路であり、トランジスタ４１～４４を有している。トランジスタ４１のドレインは能動電圧線Ｌ１１に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ１が供給され、ソースはノードＮ１に接続される。トランジスタ４２のドレインはノードＮ１に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ２が供給され、ソースは基準電圧線Ｌ１２に接続される。トランジスタ４３のドレインは能動電圧線Ｌ１１に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ３が供給され、ソースはノードＮ２に接続される。トランジスタ４４のドレインはノードＮ２に接続され、ゲートには図示しない制御部によりゲート信号Ｇ４が供給され、ソースは基準電圧線Ｌ１２に接続される。スイッチング回路１２Ｎは、本開示における「スイッチング回路」の一具体例に対応する。トランジスタ４１～４４は、本開示における「スイッチング素子」の一具体例に対応する。

キャパシタ１５の一端はスイッチング回路１２ＮのノードＮ１に接続される。トランス２０の接続端子Ｔｐ２は、スイッチング回路１２ＮのノードＮ２に接続される。

なお、この例では、フルブリッジ型のスイッチング回路を用いたが、これに限定されるものではなく、様々なスイッチング回路を用いることができる。

［その他の変形例］
また、これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい

以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、多層基板の配線層を用いて巻線を構成したが、これに限定されるものではなく、ワイヤを用いて巻線を構成してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｈ，１Ｍ，１Ｎ…電力変換装置、１１…キャパシタ、１２，１２Ｎ…スイッチング回路、１３，１４，３１～３４，４１～４４…トランジスタ、１５…キャパシタ、１６…インダクタ、１７，１７Ｍ…整流回路、１８…平滑回路、１９…キャパシタ、２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，２０Ｊ，２０Ｋ，２０Ｌ…トランス、１００，１００Ｈ…磁気コア、１０１，１０２，３０１，３０２…基体部、１１１～１１５，３１１～３１４…脚部、２００，２００Ｈ，４００…基板、Ｄ１～Ｄ４…ダイオード、ＧＡＰ，ＧＡＰ１～ＧＡＰ４…ギャップ、Ｇ１～Ｇ４，Ｇ３１～Ｇ３４…ゲート信号、ＬＤ…負荷、Ｌ１１，Ｌ２１…能動電圧線、Ｌ１２，Ｌ２２…基準電圧線、ＬＡ１～ＬＡ３…配線層、ＰＤＣ…直流電源、Ｔｐ１，Ｔｐ２，Ｔｓ１１，Ｔｓ１２，Ｔｓ２１，Ｔｓ２２，Ｔｓ３１，Ｔｓ３２，Ｔｓ４１，Ｔｓ４２…接続端子、Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２…端子、Ｗｐ，Ｗｓ１～Ｗｓ４…巻線。

Claims

１または複数のスイッチング素子を有するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に接続された磁性部品と、
前記磁性部品に接続された整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と
を備え、
前記磁性部品は、
互いに対向する２つの基体部と、前記２つの基体部の対向面内に配置され、前記２つの基体部を磁気結合させる第１の脚部、第２の脚部、第３の脚部、および第４の脚部を有する磁気コアと、
前記第１の脚部、前記第２の脚部、前記第３の脚部、および前記第４の脚部に巻き付けられた第１の巻線と、
前記第１の脚部および前記第２の脚部に巻き付けられた第２の巻線と、
前記第３の脚部および前記第４の脚部に巻き付けられた第３の巻線と、
前記第１の脚部および前記第４の脚部に巻き付けられた第４の巻線と、
前記第２の脚部および前記第３の脚部に巻き付けられた第５の巻線と
を有し、
前記スイッチング回路は、前記磁性部品の前記第１の巻線に接続され、
前記整流回路は、前記磁性部品の前記第２の巻線、前記第３の巻線、前記第４の巻線、および前記第５の巻線に接続され、前記第２の巻線、前記第３の巻線、前記第４の巻線、および前記第５の巻線のそれぞれから出力された交流電圧を整流することにより出力電圧を生成し、
前記平滑回路は、前記出力電圧を平滑化する
電力変換装置。
第１の方向において、前記第１の脚部および前記第２の脚部はこの順に配置されるとともに、前記第４の脚部および前記第３の脚部はこの順に配置され、
第２の方向において、前記第１の脚部および前記第４の脚部はこの順に配置されるとともに、前記第２の脚部および前記第３の脚部はこの順に配置された
請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１の巻線は、前記第１の脚部および前記第３の脚部のそれぞれに第１の巻方向に巻き付けられるとともに、前記第２の脚部および前記第４の脚部のそれぞれに第２の巻方向に巻き付けられ、
前記第２の巻線は、前記第１の脚部および前記第２の脚部のそれぞれに、互いに逆方向に巻き付けられ、
前記第３の巻線は、前記第３の脚部および前記第４の脚部のそれぞれに、互いに逆方向に巻き付けられ、
前記第４の巻線は、前記第１の脚部および前記第４の脚部のそれぞれに、互いに逆方向に巻き付けられ、
前記第５の巻線は、前記第２の脚部および前記第３の脚部のそれぞれに、互いに逆方向に巻き付けられた
請求項２に記載の電力変換装置。
第１の方向において、前記第１の脚部および前記第２の脚部はこの順に配置されるとともに、前記第３の脚部および前記第４の脚部はこの順に配置され、
第２の方向において、前記第１の脚部および前記第３の脚部はこの順に配置されるとともに、前記第２の脚部および前記第４の脚部はこの順に配置された
請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１の巻線は、前記第１の脚部および前記第４の脚部のそれぞれに第１の巻方向に巻き付けられるとともに、前記第２の脚部および前記第３の脚部のそれぞれに第２の巻方向に巻き付けられ、
前記第２の巻線は、前記第１の脚部および前記第２の脚部のそれぞれに、互いに逆方向に巻き付けられ、
前記第３の巻線は、前記第３の脚部および前記第４の脚部のそれぞれに、互いに逆方向に巻き付けられ、
前記第４の巻線は、前記第１の脚部および前記第４の脚部のそれぞれに、互いに同方向に巻き付けられ、
前記第５の巻線は、前記第２の脚部および前記第３の脚部のそれぞれに、互いに同方向に巻き付けられた
請求項４に記載の電力変換装置。
前記磁気コアは、第５の脚部をさらに有し、
前記第１の巻線は、前記第１の脚部、前記第２の脚部、前記第３の脚部、前記第４の脚部、および前記第５の脚部に巻き付けられた
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記第１の巻線、前記第２の巻線、前記第３の巻線、前記第４の巻線、および前記第５の巻線は、基板に設けられた
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
前記整流回路は、
前記磁性部品の前記第２の巻線と基準ノードとを結ぶ経路に設けられた第１の整流素子と、
前記磁性部品の前記第３の巻線と前記基準ノードとを結ぶ経路に設けられた第２の整流素子と、
前記磁性部品の前記第４の巻線と前記基準ノードとを結ぶ経路に設けられた第３の整流素子と、
前記磁性部品の前記第５の巻線と前記基準ノードとを結ぶ経路に設けられた第４の整流素子と
を有し、
前記磁性部品の前記第２の巻線は、前記第１の整流素子に接続された第１の端子と、接続ノードに接続された第２の端子とを有し、
前記磁性部品の前記第３の巻線は、前記第２の整流素子に接続された第１の端子と、前記接続ノードに接続された第２の端子とを有し、
前記磁性部品の前記第４の巻線は、前記第３の整流素子に接続された第１の端子と、前記接続ノードに接続された第２の端子とを有し、
前記磁性部品の前記第５の巻線は、前記第４の整流素子に接続された第１の端子と、前記接続ノードに接続された第２の端子とを有し、
前記平滑回路は、前記接続ノードに接続された第１の端子と、前記基準ノードに接続された第１の端子とを有するキャパシタを有する
請求項１に記載の電力変換装置。
前記第２の巻線の前記第１の端子は、前記第４の巻線の前記第１の端子に接続され、
前記第３の巻線の前記第１の端子は、前記第５の巻線の前記第１の端子に接続された
請求項８に記載の電力変換装置。