JPH07264860A

JPH07264860A - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JPH07264860A
Application number: JP296295A
Authority: JP
Inventors: Takuya Ishii; 卓也石井; Haruo Watanabe; 晴夫渡辺; Yoshinori Kobayashi; 義則小林; Yutaka Sekine; 豊関根
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1995-10-13
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JP3100526B2

Abstract

(57)【要約】【目的】力率が良く、入力電流高調波成分の少ない入
力特性を有すると同時に効率の高いスイッチング電源装
置を提供することを目的とする。【構成】全波整流回路３の正極出力端子、トランス８
の一次巻線８１、スイッチ素子９、チョークコイル５、
全波整流回路３の負極出力端子をこの順に直列に接続
し、一次巻線８１とスイッチ素子９の直列回路に並列に
平滑コンデンサ４を接続し、全波整流回路３の入力端子
のそれぞれから、一次巻線８１とスイッチ素子９との接
続点へ第１，第２のダイオード６１，６２を設け、トラ
ンス８の二次巻線８２に整流平滑回路２０を接続し、負
荷２５に供給する直流出力電圧を安定化するようにスイ
ッチ素子９のオンオフ比を制御する制御回路４０を設
け、力率が良く、入力電流高調波成分の少ない入力特性
を有し、チョークコイル５の電流のルートに介在する構
成部品を減らし導通損を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は商用交流電源などの交流
を入力とするスイッチング電源装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、スイッチング電源装置はその高効
率な電力変換特性から、各種電子機器の電源回路として
多用されている。しかしそれらの多くはコンデンサイン
プット型の入力整流回路を有しているため、力率が悪
く、入力電流に含まれる高調波成分が他の電子機器に障
害を起こすもととなっている。

【０００３】図２９は従来のスイッチング電源装置を示
す。図２９において、１は入力交流電源、２は入力フィ
ルタコンデンサで、入力交流電源１の両端に接続され
る。３は全波整流回路で、ダイオード３１〜３４で構成
される。４は平滑コンデンサで、全波整流回路３と平滑
コンデンサ４とで入力交流電源１の交流入力電圧を整流
平滑するコンデンサインプット型の入力整流回路を構成
している。８はトランスで、一次巻線８１と二次巻線８
２と有する。９はスイッチ素子で、一次巻線８１とスイ
ッチ素子９との直列回路が平滑コンデンサ４の両端に接
続される。２０は整流平滑回路で、ダイオード２１，２
２，チョークコイル２３とコンデンサ２４とから構成さ
れ、スイッチ素子９のオンオフ動作により二次巻線８２
に発生する電圧を整流平滑し、負荷２５へ出力直流電圧
を供給する。４０は制御回路で、負荷２５へ供給される
出力直流電圧を安定化するようにスイッチ素子９のオン
オフ比を制御する。

【０００４】このように構成されたスイッチング電源装
置の入力波形を図３０に示す。正弦波状の交流入力電圧
に対し、そのピーク値付近でのみ全波整流回路３が導通
して平滑コンデンサ４への充電電流が集中するため、入
力電流波形は導通期間の少ないピーク状になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、力率が悪く、その入力電流は多くの高調
波成分を含んでおり、他の電子機器に障害を起こすもと
となっている。

【０００６】そこで本発明者らは本発明に先立ち、図３
１に示すようなスイッチング電源装置を考えた。なお、
図２９と同様の作用をするものには同一の符号を付けて
説明する。

【０００７】図３１において、１は入力交流電源、２は
入力フィルタコンデンサで、入力交流電源１の両端に接
続される。３は全波整流回路で、ダイオード３１〜３４
で構成される。４は平滑コンデンサ、５はチョークコイ
ルで、チョークコイル５の一端は全波整流回路３の正極
出力端に接続される。８はトランスで、一次巻線８１、
二次巻線８２と、チョークコイル５の他端に接続される
三次巻線８３、四次巻線８４とを有する。９はスイッチ
素子で、一次巻線８１とスイッチ素子９との直列回路が
平滑コンデンサ４の両端に接続される。１０はダイオー
ドで、四次巻線８４との直列回路が平滑コンデンサ４の
両端に接続される。２０は整流平滑回路で、ダイオード
２１，２２，チョークコイル２３およびコンデンサ２４
とから構成され、スイッチ素子９のオンオフ動作により
二次巻線８２に発生する電圧を整流平滑し、負荷２５へ
出力直流電圧を供給する。４０は制御回路で、負荷２５
へ供給される出力直流電圧を安定化するようにスイッチ
素子９のオンオフ比を制御する。入力交流電源１の電圧
をＶｉ、平滑コンデンサの電圧をＥｃ、一次巻線８１の
巻数をＮ１、三次巻線８３の巻数をＮ３、その巻数比を
Ｎ＝（Ｎ３／Ｎ１）四次巻線８４の巻数をＮ４、Ｎ４＝
Ｎ１として以下に動作を説明する。

【０００８】まず、入力交流電源１が図３１の極性の期
間において、スイッチ素子９がオンの時、三次巻線８３
には（Ｎ・Ｅｃ）の電圧が発生する。入力交流電源１の
電圧Ｖｉが（１−Ｎ）Ｅｃより大きければ、ダイオード
３１，３３が導通し、入力交流電源１→ダイオード３１
→チョークコイル５→三次巻線８３→一次巻線８１→ス
イッチ素子９→ダイオード３３→入力交流電源１、また
は入力交流電源１→ダイオード３１→チョークコイル５
→三次巻線８３→平滑コンデンサ４→ダイオード３３→
入力交流電源１のルートで電流が流れる。チョークコイ
ル５にはＶｉ−（１−Ｎ）Ｅｃが印加され、この電流は
Ｖｉ−（１−Ｎ）Ｅｃに比例した傾きで直線的に増加す
る。

【０００９】スイッチ素子９がオフすると、入力交流電
源１→ダイオード３１→チョークコイル５→三次巻線８
３→平滑コンデンサ４→ダイオード３３→入力交流電源
１のルートで電流が流れる。チョークコイル５にはＶｉ
−（１＋Ｎ）Ｅｃが印加され、この電流は直線的に減少
し、やがてゼロとなる。

【００１０】入力交流電源１が図３１の極性から反転し
た場合、ダイオード３１の代わりにダイオード３２、ダ
イオード３３の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作
する。

【００１１】以上の動作においてＮ＝１の場合の各部動
作波形を図３２に示す。図３２において、（ａ）は全波
整流回路３の出力電圧波形、（ｂ）はチョークコイル５
に流れる電流波形、（ｃ）は入力電流波形である。チョ
ークコイル５に流れる電流は、入力交流電源１の電圧に
比例したピーク値を有する鋸波状になる。これがフィル
タコンデンサ２で平滑化された入力電流波形は、入力交
流電圧に略比例した正弦波状となる。

【００１２】なお、Ｎ＜１の場合、Ｖｉ−（１−Ｎ）Ｅ
ｃ＜０の時に全波整流回路３は導通せず、入力電流波形
は図中の破線のようになる。しかしながら、チョークコ
イル５に流れる電流は三次巻線８３を介して流れるだけ
でなく、これの誘導電流がスイッチ素子９がオンの時に
は一次巻線８１に、スイッチ素子９がオフの時には四次
巻線８４にも流れるので、導通損が大きく、スイッチン
グ電源装置としての効率が悪いという問題点を有してい
た。

【００１３】本発明は力率が良く、入力電流高調波成分
の少ない入力特性を有すると同時に、さらに効率の高い
スイッチング電源装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のスイッチ
ング電源装置は、入力交流電源を整流する全波整流回路
と、一次巻線の一端が前記全波整流回路の正極出力端子
に接続されたトランスと、前記トランスの一次巻線の他
端に接続されたスイッチ素子と、前記トランスの一次巻
線と前記スイッチ素子との直列回路に並列接続された平
滑コンデンサと、前記全波整流回路の入力端子のそれぞ
れにアノード端子が接続され、カソード端子が前記トラ
ンスの一次巻線と前記スイッチ素子との接続点に接続さ
れた第１，第２のダイオードと、前記スイッチ素子と前
記平滑コンデンサとの接続点と前記全波整流回路の負極
出力端子との間に接続されたチョークコイルと、前記ト
ランスの二次巻線の出力を整流平滑して直流出力電圧を
負荷に供給する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の直
流出力電圧が安定化するように前記スイッチ素子のオン
オフ比を制御する制御回路とを備えたことを特徴とす
る。

【００１５】

【作用】この構成によって、チョークコイルに流れる電
流のルートは、スイッチ素子がオンの時は、入力交流電
源→第１または第２のダイオード→スイッチ素子→チョ
ークコイル→全波整流回路→入力交流電源、スイッチ素
子がオフの時は、入力交流電源→全波整流回路→平滑コ
ンデンサ→チョークコイル→全波整流回路→入力交流電
源となり、電流のルートにトランスの巻線が介在しな
い。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図２８に示す
各実施例に基づいて説明する。（第１の実施例）図１と図２は第１の実施例を示す。

【００１７】図１において、１は入力交流電源、２はフ
ィルタコンデンサで、入力交流電源の両端に接続され
る。３は全波整流回路で、ダイオード３１〜３４で構成
され、入力交流電源１の入力交流電圧を整流する。４は
平滑コンデンサ、５はチョークコイルで、平滑コンデン
サ４とチョークコイル５の直列回路が、全波整流回路３
の出力端に接続される。６１は第１のダイオード、６２
は第２のダイオードで、第１のダイオード６１と第２の
ダイオード６２のそれぞれのアノード端子が入力交流電
源１に接続され、カソード端子は互いに接続される。８
はトランスで、一次巻線８１と二次巻線８２を有する。
９はスイッチ素子で、一次巻線８１とスイッチ素子９の
直列回路が平滑コンデンサ４の両端に接続される。一次
巻線８１とスイッチ素子９の接続点と、第１のダイオー
ド６１と第２のダイオード６２のカソード端子が接続さ
れる。２０は整流平滑回路で、ダイオード２１，２２，
チョークコイル２３およびコンデンサ２４とで構成され
る。整流平滑回路２０は二次巻線８２に接続され、スイ
ッチ素子９のオンオフ動作によって二次巻線８２に発生
する電圧を整流平滑する。２５は負荷である。４０は制
御回路で、負荷２５に供給される直流出力電圧を安定化
するようにスイッチ素子９のオンオフ比を制御する。

【００１８】ここで、平滑コンデンサ４，トランス８，
スイッチ素子９，整流平滑回路２０，負荷２５および制
御回路４０とから構成される部分は、通常のＤＣ／ＤＣ
コンバータと同様の動作をするので説明は省略する。

【００１９】入力交流電源１が図１の極性の期間におい
て、スイッチ素子９がオンの時、ダイオード６１，３３
が導通し、入力交流電源１→ダイオード６１→スイッチ
素子９→チョークコイル５→ダイオード３３→入力交流
電源１のルートで電流が流れる。チョークコイル５には
入力交流電源１の電圧が印加され、この電流は入力交流
電源１の電圧に比例した傾きで直線的に増加する。

【００２０】スイッチ素子９がオフすると、ダイオード
６１の代わりにダイオード３１が導通し、入力交流電源
１→ダイオード３１→平滑コンデンサ４→チョークコイ
ル５→ダイオード３３→入力交流電源１のルートで電流
が流れる。チョークコイル５には入力交流電源１と平滑
コンデンサ４の電圧の差が印加され、この電流は直線的
に減少し、やがてゼロとなる。

【００２１】入力交流電源１が図１の極性から反転した
場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダイ
オード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３３
の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。

【００２２】このような動作の繰り返しによる各部動作
波形を図２に示す。図２において、（ａ）は全波整流回
路３の出力電圧波形、（ｂ）はチョークコイル５に流れ
る電流波形、（ｃ）は入力電流波形である。チョークコ
イル５に流れる電流は、入力交流電源１の電圧に比例し
たピーク値を有する鋸波状になる。これがフィルタコン
デンサ２で平滑化された入力電流波形は、入力交流電圧
にほぼ比例した正弦波状となる。

【００２３】このように第１の実施例では、図３１に示
したスイッチング電源装置と同様に入力電流波形を改善
して、力率の向上と高調波電流成分の低減が可能にな
る。さらにチョークコイル５の電流が、図３１に示した
トランス８を介さずに流れるので、導通損を低減するこ
とができる。

【００２４】（第２の実施例）図３と図４は第２の実施
例を示す。図３において、１は入力交流電源、２はフィ
ルタコンデンサ、３は全波整流回路、４は平滑コンデン
サ、５はチョークコイル、９はスイッチ素子、２０は整
流平滑回路、２５は負荷、４０は制御回路である。以上
は図１の構成と同様なものである。

【００２５】図１の構成と異なるのはトランス８に一端
を一次巻線８１の一端に接続された三次巻線８３を設
け、第１，第２のダイオード６１，６２のカソード端子
を三次巻線８３の他端に接続した点である。

【００２６】平滑コンデンサ４の電圧をＥｃ、一次巻線
８１の巻数をＮ１、三次巻線８３の巻数をＮ３とし、Ｎ
＝（Ｎ３／Ｎ１）として、以下にその動作を説明する。
まず、入力交流電源１が図３の極性の期間において、ス
イッチ素子９がオンの時、三次巻線８３にはＮ・Ｅｃの
電圧が発生する。入力交流電源１の電圧Ｖｉが（１−
Ｎ）Ｅｃより大きければ、ダイオード６１，３３が導通
し、入力交流電源１→ダイオード６１→三次巻線８３→
一次巻線８１→スイッチ素子９→チョークコイル５→ダ
イオード３３→入力交流電源１および、入力交流電源１
→ダイオード６１→三次巻線８３→平滑コンデンサ４→
チョークコイル５→ダイオード３３→入力交流電源１の
ルートで電流が流れる。チョークコイル５にはＶｉ−
（１−Ｎ）Ｅｃが印加され、この電流はＶｉ−（１−
Ｎ）Ｅｃに比例した傾きで直線的に増加する。

【００２７】スイッチ素子９がオフすると、ダイオード
６１の代わりにダイオード３１が導通し、入力交流電源
１→ダイオード３１→平滑コンデンサ４→チョークコイ
ル５→ダイオード３３→入力交流電源１のルートで電流
が流れる。チョークコイル５にはＶｉ−Ｅｃが印加さ
れ、この電流は直線的に減少し，やがてゼロとなる。

【００２８】入力交流電源１が図３の極性から反転した
場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダイ
オード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３３
の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。

【００２９】以上の動作においてＮ＝１であれば、第２
の実施例の動作は第１の実施例の動作と等価である。Ｎ
＜１の場合の各部動作波形を図４に示す。図４におい
て、（ａ）は全波整流回路３の出力電圧波形、（ｂ）は
チョークコイル５に流れる電流波形、（ｃ）は入力電流
波形である。Ｖｉ−（１−Ｎ）Ｅｃ＜０の時、ダイオー
ド６１は導通せず、入力電流不導通期間が生じ、力率は
第１の実施例に比べ若干低下する。しかし、三次巻線８
３に発生する電圧は、第１の実施例に比べ小さく、スイ
ッチ素子９がオフの時のダイオード６１への印加電圧が
低減される。

【００３０】このように第２の実施例では、図３１に示
したスイッチング電源装置と同様に入力電流波形を改善
して、力率の向上と高調波電流成分の低減が可能にな
る。さらにチョークコイル５の電流が、スイッチ素子９
がオフの時には三次巻線８３を介さずに流れるので、図
３１に示したスイッチング電源装置に比べ導通損を低減
することができる。また、Ｎ＜１とすることで、第１の
実施例の場合に比べダイオード６１の耐圧を低減するこ
とができる。

【００３１】（第３の実施例）図５は第３の実施例を示
す。図５において図１の構成と異なるのは、チョークコ
イル５の構造と接続位置である。この実施例では、図１
のチョークコイル５が、第１のチョークコイル５１と第
２のチョークコイル５２の２巻線構造に変更されてお
り、第１のチョークコイル５１と第２のチョークコイル
５２は互いに電磁結合している。

【００３２】第１のチョークコイル５１は、平滑コンデ
ンサ４と一次巻線８１との接続点と全波整流回路３の正
極出力端子と間に接続される。第２のチョークコイル５
２は、第１，第２のダイオード６１、６２のカソード端
子と、一次巻線８１とスイッチ素子９との接続点の間に
接続される。

【００３３】このように構成されたスイッチング電源装
置の動作を説明する。まず、入力交流電源１が図５の極
性の期間において、スイッチ素子９がオンの時、ダイオ
ード６１，３３が導通し、入力交流電源１→ダイオード
６１→第２のチョークコイル５２→スイッチ素子９→ダ
イオード３３→入力交流電源１のルートで電流が流れ
る。第２のチョークコイル５２には入力交流電源１の電
圧が印加され、この電流は入力交流電源１の電圧に比例
した傾きで直線的に増加する。

【００３４】スイッチ素子９がオフすると、ダイオード
６１の代わりにダイオード３１が導通し、入力交流電源
１→ダイオード３１→第１のチョークコイル５１→平滑
コンデンサ４→ダイオード３３→入力交流電源１のルー
トで電流が流れる。第１のチョークコイル５１には入力
交流電源１と平滑コンデンサ４の電圧の差が印加され、
この電流は直線的に減少し、やがてゼロとなる。

【００３５】入力交流電源１が図５の極性から反転した
場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダイ
オード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３３
の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。

【００３６】このような動作の繰り返しにより、第１，
第２のチョークコイル５１，５２に流れる電流は、入力
交流電源１の電圧に比例したピーク値を有する鋸波状に
なる。これがフィルタコンデンサ２で平滑化された入力
電流波形は、入力交流電圧に略比例した正弦波状とな
る。

【００３７】このように第３の実施例では、その動作は
図１の構成と同様で、入力電流波形を改善して、力率の
向上と高調波電流成分の低減が可能になり、図３１に示
したスイッチング電源装置に比べ第１，第２のチョーク
コイル５１，５２の電流が、トランス８を介さずに流れ
るので導通損を低減することができる。また、チョーク
コイル５が全波整流回路３の負極側に配置されている図
１の構成に比べ、正極側にあるのでスイッチ素子９およ
び制御回路４０が入力交流電源に対して高周波で安定電
位となり、誤動作を起こしにくくなる。

【００３８】（第４の実施例）図６は第４の実施例を示
す。図６において図５の構成と異なるのは、トランス８
の一次巻線８１の一端に接続された三次巻線８３を設
け、第２のチョークコイル５２を第１，第２のダイオー
ド６１，６２のカソード端子と、三次巻線８３の他端に
接続した点である。

【００３９】平滑コンデンサ４の電圧をＥｃ、一次巻線
８１の巻数をＮ１、三次巻線８３の巻数をＮ３とし、Ｎ
＝Ｎ３／Ｎ１としてその動作を説明する。まず、入力交
流電源１が図６の極性の期間において、スイッチ素子９
がオンの時、三次巻線８３にはＮ・Ｅｃの電圧が発生す
る。入力交流電源１の電圧Ｖｉが（１−Ｎ）Ｅｃより大
きければ、ダイオード６１，３３が導通し、入力交流電
源１→ダイオード６１→第２のチョークコイル５２→三
次巻線８３→一次巻線８１→スイッチ素子９→ダイオー
ド３３→入力交流電源１および、入力交流電源１→ダイ
オード６１→第２のチョークコイル５２→三次巻線８３
→平滑コンデンサ４→ダイオード３３→入力交流電源１
のルートで電流が流れる。第２のチョークコイル５２に
はＶｉ−（１−Ｎ）Ｅｃが印加され、この電流はＶｉ−
（１−Ｎ）Ｅｃに比例した傾きで直線的に増加する。

【００４０】スイッチ素子９がオフすると、ダイオード
６１の代わりにダイオード３１が導通し、入力交流電源
１→ダイオード３１→第１のチョークコイル５１→平滑
コンデンサ４→ダイオード３３→入力交流電源１のルー
トで電流が流れる。第１のチョークコイル５１にはＶｉ
−Ｅｃが印加され、この電流は直線的に減少し，やがて
ゼロとなる。

【００４１】入力交流電源１が図６の極性から反転した
場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダイ
オード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３３
の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。

【００４２】このように、第４の実施例の動作は、Ｎ＝
１であれば第１の実施例の動作と等価であリ、Ｎ＜１の
場合は第２の実施例の動作と等価である。（第５の実施例）図７は第５の実施例を示す。

【００４３】図７において図５の構成と異なるのは、全
波整流回路３を構成する各ダイオード３１〜３４と第
１，第２のチョークコイル５１，５２と第１，第２のダ
イオード６１、６２の構造と接続位置である。

【００４４】第１，第２のチョークコイル５１，５２の
一端は、それぞれ交流入力電源１の両端に接続される。
第１のチョークコイル５１の他端には第１のダイオード
６１とダイオード３１のアノード端子が接続され、第２
のチョークコイル５２の他端には第２のダイオード６２
とダイオード３２のアノード端子が接続される。第１，
第２のダイオード６１，６２のカソード端子は、一次巻
線８１とスイッチ素子９との接続点に接続される。ダイ
オード３１，３２のカソード端子は、平滑コンデンサ４
と一次巻線８１との接続点に接続される。ダイオード３
３，３４のカソード端子はそれぞれ交流入力電源１の両
端に接続され、アノード端子はスイッチ素子９と平滑コ
ンデンサ４との接続点に接続される。

【００４５】このように構成されたスイッチング電源装
置の動作を説明する。まず、入力交流電源１が図７の極
性の期間において、スイッチ素子９がオンの時、ダイオ
ード６１，３３が導通し、入力交流電源１→第１のチョ
ークコイル５１→ダイオード６１→スイッチ素子９→ダ
イオード３３→入力交流電源１のルートで電流が流れ
る。第１のチョークコイル５１には入力交流電源１の電
圧が印加され、この電流は入力交流電源１の電圧に比例
した傾きで直線的に増加する。

【００４６】スイッチ素子９がオフすると、ダイオード
６１の代わりにダイオード３１が導通し、入力交流電源
１→第１のチョークコイル５１→ダイオード３１→平滑
コンデンサ４→ダイオード３３→入力交流電源１のルー
トで電流が流れる。第１のチョークコイル５１には入力
交流電源１と平滑コンデンサ４の電圧の差が印加され、
この電流は直線的に減少し、やがてゼロとなる。

【００４７】入力交流電源１が図５の極性から反転した
場合、第１のチョークコイル５１の代わりに第２のチョ
ークコイル５２、ダイオード６１の代わりにダイオード
６２、ダイオード３１の代わりにダイオード３２、ダイ
オード３３の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作す
る。

【００４８】以上のような動作の繰り返しにより、第
１，第２のチョークコイル５１，５２に流れる電流は、
入力交流電源１の電圧に比例したピーク値を有する鋸波
状になる。これがフィルタコンデンサ２で平滑化された
入力電流波形は、入力交流電圧に略比例した正弦波状と
なる。

【００４９】このように第５の実施例では、その動作は
図１の構成と同様で、入力電流波形を改善して、力率の
向上と高調波電流成分の低減が可能になり、図３１に示
したスイッチング電源装置に比べ第１，第２のチョーク
コイル５１，５２の電流が、トランス８を介さずに流れ
るので、導通損を低減することができる。

【００５０】また、チョークコイル５が全波整流回路３
の負極側に配置されている図１の構成に比べ、正極側に
あるのでスイッチ素子９および制御回路４０が入力交流
電源に対して高周波で安定電位となり、誤動作を起こし
にくくなる点は図５と同様である。

【００５１】（第６の実施例）図８は第６の実施例を示
す。図８において図７の構成と異なるのは、トランス８
に一端を一次巻線８１の一端に接続された三次巻線８３
を設け、第１，第２のダイオード６１，６２のカソード
端子を三次巻線８３の他端に接続した点である。

【００５２】平滑コンデンサ４の電圧をＥｃ、一次巻線
８１の巻数をＮ１、三次巻線８３の巻数をＮ３とし、Ｎ
＝（Ｎ３／Ｎ１）として、その動作を説明する。まず、
入力交流電源１が図８の極性の期間において、スイッチ
素子９がオンの時、三次巻線８３にはＮ・Ｅｃの電圧が
発生する。入力交流電源１の電圧Ｖｉが（１−Ｎ）Ｅｃ
より大きければ、ダイオード６１および３３が導通し、
入力交流電源１→第１のチョークコイル５１→ダイオー
ド６１→三次巻線８３→一次巻線８１→スイッチ素子９
→ダイオード３３→入力交流電源１および、入力交流電
源１→第１のチョークコイル５１→ダイオード６１→三
次巻線８３→平滑コンデンサ４→ダイオード３３→入力
交流電源１のルートで電流が流れる。第１のチョークコ
イル５１にはＶｉ−（１−Ｎ）Ｅｃが印加され、この電
流はＶｉ−（１−Ｎ）Ｅｃに比例した傾きで直線的に増
加する。

【００５３】スイッチ素子９がオフすると、ダイオード
６１の代わりにダイオード３１が導通し、入力交流電源
１→第１のチョークコイル５１→ダイオード３１→平滑
コンデンサ４→ダイオード３３→入力交流電源１のルー
トで電流が流れる。第１のチョークコイル５１にはＶｉ
−Ｅｃが印加され、この電流は直線的に減少し，やがて
ゼロとなる。

【００５４】入力交流電源１が図８の極性から反転した
場合、第１のチョークコイル５１の代わりに第２のチョ
ークコイル５２、ダイオード６１の代わりにダイオード
６２、ダイオード３１の代わりにダイオード３２、ダイ
オード３３の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作す
る。

【００５５】この第６の実施例の動作は、Ｎ＝１であれ
ば第３の実施例の動作と等価であリ、Ｎ＜１の場合は第
４の実施例の動作と等価である。（第７の実施例）図９は第７の実施例を示す。

【００５６】図９において、図５の構成と異なるのは、
第１，第２のチョークコイル５１，５２の構造と接続位
置である。第１，第２のチョークコイル５１，５２の一
端は、それぞれ交流入力電源１の両端に接続される。第
１のチョークコイル５１の他端には第１のダイオード６
１とダイオード３１のアノード端子が接続され、第２の
チョークコイル５２の他端には第２のダイオード６２と
ダイオード３２のアノード端子が接続される。第１，第
２のダイオードのカソード端子は一次巻線８１とスイッ
チ素子９との接続点に接続される。ダイオード３１，３
２のカソード端子は平滑コンデンサ４と一次巻線８１と
の接続点に接続される。

【００５７】このように構成されたスイッチング電源装
置の動作を説明する。まず、入力交流電源１が図９の極
性の期間において、スイッチ素子９がオンの時、ダイオ
ード６１，３３が導通し、入力交流電源１→第１のチョ
ークコイル５１→ダイオード６１→スイッチ素子９→ダ
イオード３３→第２のチョークコイル５２→入力交流電
源１のルートで電流が流れる。第１，第２のチョークコ
イル５１，５２にはそれぞれ入力交流電源１の電圧の
（１／２）が印加され、この電流は入力交流電源１の電
圧に比例した傾きで直線的に増加する。

【００５８】スイッチ素子９がオフすると、ダイオード
６１の代わりにダイオード３１が導通し、入力交流電源
１→第１のチョークコイル５１→ダイオード３１→平滑
コンデンサ４→ダイオード３３→第２のチョークコイル
５２→入力交流電源１のルートで電流が流れる。第１，
第２のチョークコイル５１，５２にはそれぞれ入力交流
電源１と平滑コンデンサ４の電圧の差の（１／２）が印
加され、この電流は直線的に減少し、やがてゼロとな
る。

【００５９】入力交流電源１が図９の極性から反転した
場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダイ
オード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３３
の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。

【００６０】この動作の繰り返しにより、第１，第２の
チョークコイル５１，５２に流れる電流は、入力交流電
源１の電圧に比例したピーク値を有する鋸波状になる。
これがフィルタコンデンサ２で平滑化された入力電流波
形は、入力交流電圧に略比例した正弦波状となる。

【００６１】このように第７の実施例の動作は図１の構
成と同様で、入力電流波形を改善して、力率の向上と高
調波電流成分の低減が可能になり、図３１に示したスイ
ッチング電源装置に比べ第１，第２のチョークコイル５
１，５２の電流が、トランス８を介さずに流れるので、
導通損を低減することができる。

【００６２】（第８の実施例）図１０は第８の実施例を
示す。図１０において、図９の構成と異なるのはトラン
ス８に一端を一次巻線８１の一端に接続された三次巻線
８３を設け、第１，第２のダイオード６１，６２のカソ
ード端子を三次巻線８３の他端に接続した点である。平
滑コンデンサ４の電圧をＥｃ、一次巻線８１の巻数をＮ
１、三次巻線８３の巻数をＮ３とし、Ｎ＝（Ｎ３／Ｎ
１）とする。

【００６３】このように構成されたスイッチング電源装
置の動作を説明する。まず、入力交流電源１が図１０の
極性の期間において、スイッチ素子９がオンの時、三次
巻線８３にはＮ・Ｅｃの電圧が発生する。入力交流電源
１の電圧Ｖｉが（１−Ｎ）Ｅｃより大きければ、ダイオ
ード６１および３３が導通し、入力交流電源１→第１の
チョークコイル５１→ダイオード６１→三次巻線８３→
一次巻線８１→スイッチ素子９→ダイオード３３→第２
のチョークコイル５２→入力交流電源１および、入力交
流電源１→第１のチョークコイル５１→ダイオード６１
→三次巻線８３→平滑コンデンサ４→ダイオード３３→
第２のチョークコイル５２→入力交流電源１のルートで
電流が流れる。第１，第２のチョークコイル５１，５２
にはそれぞれ｛Ｖｉ−（１−Ｎ）Ｅｃ｝／２が印加さ
れ、この電流はＶｉ−（１−Ｎ）Ｅｃに比例した傾きで
直線的に増加する。

【００６４】スイッチ素子９がオフすると、ダイオード
６１の代わりにダイオード３１が導通し、入力交流電源
１→第１のチョークコイル５１→ダイオード３１→平滑
コンデンサ４→ダイオード３３→第２のチョークコイル
５２→入力交流電源１のルートで電流が流れる。第１，
第２のチョークコイル５１，５２にはそれぞれ（Ｖｉ−
Ｅｃ）／２が印加され、この電流は直線的に減少し，や
がてゼロとなる。

【００６５】入力交流電源１が図１０の極性から反転し
た場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダ
イオード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３
３の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。この
ように第８の実施例の動作は、Ｎ＝１であれば第１の実
施例の動作と等価であリ、Ｎ＜１の場合は第２の実施例
の動作と等価である。

【００６６】（第９の実施例）図１１は第９の実施例を
示す。図１１において、図１の構成と異なるのは第１，
第２のダイオード６１，６２がそれぞれ第１，第２のコ
ンデンサ７１，７２になっている点である。

【００６７】このように構成されたスイッチング電源装
置の動作を説明する。まず、入力交流電源１が図１１の
極性の期間において、スイッチ素子９がオンの時、入力
交流電源１→コンデンサ７１→スイッチ素子９→チョー
クコイル５→ダイオード３３→入力交流電源１のルート
で電流が流れ増加する。コンデンサ７１の充電が進み、
コンデンサ７１と入力交流電源１の接続点の電位が上昇
し、平滑コンデンサ４の電位以上になろうとするとダイ
オード３１が導通し、入力交流電源１→ダイオード３１
→平滑コンデンサ４→チョークコイル５→ダイオード３
３→入力交流電源１のルートで電流が流れるようにな
る。

【００６８】スイッチ素子９がオフすると、入力交流電
源１→ダイオード３１→平滑コンデンサ４→チョークコ
イル５→ダイオード３３→入力交流電源１のルートで電
流が流れると同時に、トランス８の励磁電流が一次巻線
８１→コンデンサ７１→ダイオード３１→一次巻線８１
のルートで流れ、コンデンサ７１に蓄えられた電荷を放
電させる。

【００６９】入力交流電源１が図１１の極性から反転し
た場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダ
イオード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３
３の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。

【００７０】このような動作の繰り返しによる各部動作
波形を図１２に示す。図１２において、（ａ）は全波整
流回路３の出力電圧波形、（ｂ）はチョークコイル５に
流れる電流波形、（ｃ）は入力電流波形である。チョー
クコイル５に流れる電流は、入力交流電源１の電圧に追
従した連続電流になる。入力電流波形は、これがフィル
タコンデンサ２で平滑化されたものである。

【００７１】このように第９の実施例では、入力電流波
形を改善して、力率の向上と高調波電流成分の低減が可
能になる。さらにチョークコイル５の電流が、図３１に
示したトランス８を介さずに流れる上、第１から第８の
実施例に比べ振幅の小さな連続電流となるので、導通損
を低減することができる。

【００７２】（第１０の実施例）図１３は第１０の実施
例を示す。図１３において、図３の構成と異なるのは第
１，第２のダイオード６１，６２がそれぞれ第１，第２
のコンデンサ７１，７２になっている点である。一次巻
線８１の巻数をＮ１、三次巻線８３の巻数をＮ３とし、
Ｎ＝（Ｎ３／Ｎ１）とする。

【００７３】このように第１０の実施例では、Ｎ＝１で
あればその動作は第９の実施例と等価であリ、Ｎ＜１の
場合は第１の実施例に対する第２の実施例の効果が、第
９の実施例に対しても同様にある。

【００７４】（第１１の実施例）図１４は第１１の実施
例を示す。図１４において、図５の構成と異なるのは第
１，第２のダイオード６１，６２がそれぞれ第１，第２
のコンデンサ７１，７２になっている点である。

【００７５】このように構成されたスイッチング電源装
置の動作を説明する。まず、入力交流電源１が図１４の
極性の期間において、スイッチ素子９がオンの時、入力
交流電源１→コンデンサ７１→第１のチョークコイル５
１→スイッチ素子９→ダイオード３３→入力交流電源１
のルートで電流が流れ増加する。コンデンサ７１の充電
が進み、コンデンサ７１と入力交流電源１の接続点の電
位が上昇し、平滑コンデンサ４の電位以上になろうとす
るとダイオード３１が導通し、入力交流電源１→ダイオ
ード３１→第２のチョークコイル５２→平滑コンデンサ
４→ダイオード３３→入力交流電源１のルートで電流が
流れるようになる。

【００７６】スイッチ素子９がオフすると、入力交流電
源１→ダイオード３１→第２のチョークコイル５２→平
滑コンデンサ４→ダイオード３３→入力交流電源１のル
ートで電流が流れると同時に、トランス８の励磁電流が
一次巻線８１→コンデンサ７１→ダイオード３１→一次
巻線８１のルートで流れ、コンデンサ７１に蓄えられた
電荷を放電させる。

【００７７】入力交流電源１が図１４の極性から反転し
た場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダ
イオード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３
３の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。

【００７８】このように第１１の実施例では、第９の実
施例と等価の動作をし、第１の実施例に対する第３の実
施例の効果が、第９の実施例に対しても同様にある。（第１２の実施例）図１５は第１２の実施例を示す。

【００７９】図１５において、図６の構成と異なるのは
第１，第２のダイオード６１，６２がそれぞれ第１，第
２のコンデンサ７１，７２になっている点である。一次
巻線８１の巻数をＮ１、三次巻線８３の巻数をＮ３と
し、Ｎ＝（Ｎ３／Ｎ１）とする。

【００８０】このように第１２の実施例では、Ｎ＝１で
あればその動作は第９の実施例と等価であリ、Ｎ＜１の
場合は第１の実施例に対する第２の実施例の効果が、第
１１の実施例に対しても同様にある。

【００８１】（第１３の実施例）図１６は第１３の実施
例を示す。図１６において、図７の構成と異なるのは第
１，第２のダイオード６１，６２がそれぞれ第１，第２
のコンデンサ７１，７２になっている点である。

【００８２】このように構成されたスイッチング電源装
置の動作を説明する。まず、入力交流電源１が図１６の
極性の期間において、スイッチ素子９がオンの時、入力
交流電源１→第１のチョークコイル５１→コンデンサ７
１→スイッチ素子９→ダイオード３３→入力交流電源１
のルートで電流が流れ増加する。コンデンサ７１の充電
が進み、コンデンサ７１と第１のチョークコイル５１と
の接続点の電位が上昇し、平滑コンデンサ４の電位以上
になろうとするとダイオード３１が導通し、入力交流電
源１→第１のチョークコイル５１→ダイオード３１→平
滑コンデンサ４→ダイオード３３→入力交流電源１のル
ートで電流が流れるようになる。

【００８３】スイッチ素子９がオフすると、入力交流電
源１→第１のチョークコイル５１→ダイオード３１→平
滑コンデンサ４→ダイオード３３→入力交流電源１のル
ートで電流が流れると同時に、トランス８の励磁電流が
一次巻線８１→コンデンサ７１→ダイオード３１→一次
巻線８１のルートで流れ、コンデンサ７１に蓄えられた
電荷を放電させる。

【００８４】入力交流電源１が図１６の極性から反転し
た場合、第１のチョークコイル５１の代わりに第２のチ
ョークコイル５２、ダイオード６１の代わりにダイオー
ド６２、ダイオード３１の代わりにダイオード３２、ダ
イオード３３の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作
する。

【００８５】このように第１３の実施例では第９の実施
例と等価の動作をし、第１の実施例に対する第５の実施
例の効果が、第９の実施例に対しても同様にある。（第１４の実施例）図１７は第１４の実施例を示す。

【００８６】図１７において、図８の構成と異なるのは
第１，第２のダイオード６１，６２がそれぞれ第１，第
２のコンデンサ７１，７２になっている点である。一次
巻線８１の巻数をＮ１、三次巻線８３の巻数をＮ３と
し、Ｎ＝（Ｎ３／Ｎ１）とすると、Ｎ＝１であればその
動作は第９の実施例と等価であリ、Ｎ＜１の場合は第１
の実施例に対する第２の実施例の効果が、第１３の実施
例に対しても同様にある。

【００８７】（第１５の実施例）図１８は本発明の第１
５の実施例を示す。図１８において、図９の構成と異な
るのは第１，第２のダイオード６１，６２がそれぞれ第
１，第２のコンデンサ７１，７２になっている点であ
る。

【００８８】このように構成されたスイッチング電源装
置の動作を説明する。まず、入力交流電源１が図１８の
極性の期間において、スイッチ素子９がオンの時、入力
交流電源１→第１のチョークコイル５１→コンデンサ７
１→スイッチ素子９→ダイオード３３→第２のチョーク
コイル５２→入力交流電源１のルートで電流が流れ増加
する。コンデンサ７１の充電が進み、コンデンサ７１と
第１のチョークコイル５１の接続点の電位が上昇し、平
滑コンデンサ４の電位以上になろうとするとダイオード
３１が導通し、入力交流電源１→第１のチョークコイル
５１→ダイオード３１→平滑コンデンサ４→ダイオード
３３→第２のチョークコイル５２→入力交流電源１のル
ートで電流が流れるようになる。

【００８９】スイッチ素子９がオフすると、入力交流電
源１→第１のチョークコイル５１→ダイオード３１→平
滑コンデンサ４→ダイオード３３→第２のチョークコイ
ル５２→入力交流電源１のルートで電流が流れると同時
に、トランス８の励磁電流が一次巻線８１→コンデンサ
７１→ダイオード３１→一次巻線８１のルートで流れ、
コンデンサ７１に蓄えられた電荷を放電させる。

【００９０】入力交流電源１が図１８の極性から反転し
た場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダ
イオード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３
３の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。

【００９１】このように第１５の実施例では、第９の実
施例と同様の動作をする。（第１６の実施例）図１９は第１６の実施例を示す。

【００９２】図１９において、図１０の構成と異なるの
は第１，第２のダイオード６１，６２がそれぞれ第１，
第２のコンデンサ７１，７２になっている点である。一
次巻線８１の巻数をＮ１、三次巻線８３の巻数をＮ３と
し、Ｎ＝（Ｎ３／Ｎ１）とすると、Ｎ＝１であればその
動作は第９の実施例と等価であリ、Ｎ＜１の場合は第１
の実施例に対する第２の実施例の効果が、第１５の実施
例に対しても同様にある。

【００９３】なお、第２の実施例を示す図３，第４の実
施例を示す図６，第６の実施例を示す図８，第８の実施
例を示す図１０，第１０の実施例を示す図１３，第１２
の実施例を示す図１５，第１４の実施例を示す図１７，
第１６の実施例を示す図１９では、三次巻線８３の構成
を図２０（ａ）のようにしたが、図２０（ｂ）のような
構成も可能であることは言うまでもない。

【００９４】（第１７の実施例）図２１は第１７の実施
例を示す。図２１において図１の構成と異なるのは、第
１，第２のダイオード６１，６２のカソード端子と一次
巻線８１とスイッチ素子９との間に、コンデンサ７３と
チョークコイル５３の並列回路が接続されている点であ
る。

【００９５】このように構成されたスイッチング電源装
置は、第９の実施例とほぼ同様の動作をする。まず、入
力交流電源１が図２１の極性の期間において、スイッチ
素子９がオンの時、入力交流電源１→ダイオード６１→
コンデンサ７３→スイッチ素子９→チョークコイル５→
ダイオード３３→入力交流電源１のルートで電流が流れ
増加する。同時にコンデンサ７３と並列接続されたチョ
ークコイル５３が励磁される。スイッチ素子９がオフす
ると、入力交流電源１→ダイオード３１→平滑コンデン
サ４→チョークコイル５→ダイオード３３→入力交流電
源１のルートで電流が流れると同時に、チョークコイル
５３の励磁電流がコンデンサ７３に蓄えられた電荷を放
電する方向に流れる。

【００９６】入力交流電源１が図２１の極性から反転し
た場合、ダイオード６１の代わりにダイオード６２、ダ
イオード３１の代わりにダイオード３２、ダイオード３
３の代わりにダイオード３４がそれぞれ動作する。

【００９７】すなわち、第９の実施例における第１，第
２のコンデンサ７１，７２の役割をコンデンサ７３が担
い、スイッチ素子９がオフの時に、第１，第２のコンデ
ンサ７１，７２の電荷を放電する一次巻線８１の役割を
チョークコイル５３が担っているのである。

【００９８】第１７の実施例は、図２２（ａ）に示すよ
うに第１，第２のダイオード６１，６２と直列にコンデ
ンサ７３とチョークコイル５３との並列回路を、第１の
実施例を示す図１に設けることによって構成したが、同
様に図２２（ｂ）に示すように、コンデンサ７４とチョ
ークコイル５４との並列回路を、第１のダイオード６１
と直列に、コンデンサ７５とチョークコイル５５との並
列回路を第２のダイオード６２と直列に設けることによ
っても、第１７の実施例と同様の動作をするスイッチン
グ電源装置が得られる。

【００９９】さらにこれらの構成は、上記の第２の実施
例から第８の実施例に対しても施し、同様の動作をさせ
ることが可能である。（第１８の実施例）図２３と図２４は第１８の実施例を
示す。

【０１００】図２３において図１の構成と異なるのは、
制御回路４０の機能で、平滑コンデンサ４の電圧に応じ
てスイッチング周波数を制御している点である。スイッ
チ素子９のオンオフ比を出力直流電圧が安定化するよう
に制御している点は、従来および、上記の各実施例と同
様である。

【０１０１】このように構成されたスイッチング電源装
置は、第１の実施例とほぼ同様の動作をする。本発明の
実施例に用いたフィードフォワードコンバータに代表さ
れるＤＣ／ＤＣコンバータの入出力電圧比は、スイッチ
素子９のオンオフ比で表される。このためスイッチング
周波数が固定であると、スイッチ素子９のオン時間およ
びオフ時間は出力電流によってはほとんど変化しない。
出力電流が小さくなっても、チョークコイル５あるいは
第１，第２のチョークコイル５１，５２を介して入力さ
れるスイッチング１周期当たりのエネルギーはほとんど
変化しないのである。したがって、出力電流が小さくな
ると、入出力電力のバランスが取れるように平滑コンデ
ンサ４の電圧が図２４の特性Ａに示すように上昇し、ス
イッチ素子９や平滑コンデンサ４に高耐圧のものが必要
となる。

【０１０２】これに対して第１８の実施例では、平滑コ
ンデンサ４の電圧を検出し、これが上昇すればスイッチ
ング周波数も上昇するような機能を制御回路４０が有し
ている。出力電流が小さくなり、平滑コンデンサ４の電
圧が上昇すると、スイッチング周波数も上昇し、チョー
クコイル５あるいは第１，第２のチョークコイル５１，
５２を介して入力されるスイッチング１周期当たりのエ
ネルギーは減少する。したがって、図２４の特性Ｂに示
すように平滑コンデンサ４の電圧の上昇を抑制すること
ができる。

【０１０３】図２５は制御回路４０の具体例を示す回路
図である。各端子の符号は図２４の制御回路４０のもの
と対応させた。図中の破線で囲ったところが本実施例で
説明した機能を有する部分である。

【０１０４】図２５において、４００は制御ＩＣで、こ
こでは型番Ｍ５１９７７を使用する。４０１，４０２は
抵抗、４０３はコンデンサで、４０１，４０２がコンデ
ンサ４０３の充放電電流を決定し、その充放電時間が最
大オン時間および最小オフ時間となリ、それらの和がス
イッチング周期となる。４０４，４０５は抵抗、４０６
はシャントレギュレータ、４０７はフォトカプラで、出
力直流電圧を検出して制御ＩＣ４００へ帰還する。制御
ＩＣ４００は出力直流電圧を安定化するようにオン時間
を決定し、スイッチ素子９への駆動パルスを出力する。
スイッチング周期からオン時間を差し引いた時間がオフ
時間となる。４０８，４０９は抵抗、４１０はシャント
レギュレータ、４１１，４１２はダイオード、４１３，
４１４は抵抗で、抵抗４０８，４０９で検出した平滑コ
ンデンサ４の電圧をシャントレギュレータ４１０に入力
し、平滑コンデンサ４の電圧が所定の電圧以上に上昇す
ると、ダイオード４１１と抵抗４１３およびダイオード
４１２と抵抗４１４を介して電流を流し、コンデンサ４
０３の充放電電流を大きくする。すなわちスイッチング
周波数が上昇していく。スイッチング周波数が変化して
も、制御ＩＣ４００は出力直流電圧を安定化するよう
に、変化した最大オン時間内でオン時間を決定する。

【０１０５】このように第１８の実施例では、平滑コン
デンサ４の電圧の上昇を抑制することができるので、ス
イッチ素子９や平滑コンデンサ４に低耐圧のものが使用
できる。

【０１０６】なお、第１８の実施例では、平滑コンデン
サ４の電圧を抵抗分割により検出したが、スイッチ素子
９がオンのときに発生するトランス８の巻線電圧を検出
するなど、平滑コンデンサ４の電圧に相当する電圧を検
出してもよいことは言うまでもない。

【０１０７】また、本実施例に示した制御回路４０は第
１の実施例に適用したものであるが、第２から第１７の
実施例のいずれの実施例にも適用できることは言うまで
もない。

【０１０８】（第１９の実施例）図２６と図２７は第１
９の実施例を示す。図２６において図１１の構成と異な
るのは、流れる電流が大きくなるとチョークコイル５の
インダクタンス値が小さくなる図２７に示すような性能
を有している点である。

【０１０９】このように構成されたスイッチング電源装
置は、第９の実施例とほぼ同様の動作をする。しかしな
がら第９の実施例では出力電流が小さくなると、平滑コ
ンデンサ４の電圧が上昇していくのは第１８の実施例で
述べた通りである。第９の実施例の場合、スイッチ素子
９がオンしている時にチョークコイル５を流れる電流
は、チョークコイル５と第１，第２のコンデンサ７１，
７２との共振電流で、第１の実施例のように直線的に増
加はしない。したがって、出力電流が大きい時には、チ
ョークコイル５のインダクタンス値は小さくても、スイ
ッチング電源装置の動作にはあまり影響しない。一方、
出力電流が小さい時には、平滑コンデンサ４の電圧の上
昇を抑制するためにも、チョークコイル５のインダクタ
ンス値は大きいほうが好ましい。

【０１１０】これに対して第１９の実施例では、チョー
クコイル５が電流が大きくなるとインダクタンス値が小
さくなる性能を有しているために、出力電流が大きい時
には第９の実施例と同様の動作をし、出力電流が小さい
時には第９の実施例よりも平滑コンデンサ４の電圧の上
昇が抑制される。図２８の特性Ａは第９の実施例の平滑
コンデンサ４の電圧の上昇特性、特性Ｂは第１９の実施
例の平滑コンデンサ４の電圧の上昇特性を示す。

【０１１１】このような性能を有するチョークコイル５
としては、磁気飽和に構わず、巻線の巻数を少なく、磁
心のギャップを小さくすればよい。すなわちチョークコ
イル５は小型化できる。

【０１１２】なお、第１９の実施例と第１８の実施例を
併用すれば、スイッチング周波数の変化幅が小さくな
り、より効果的であることは言うまでもない。また、本
実施例に示したチョークコイル５は、第９の実施例に適
用したものであるが、第１０〜第１７のいずれの実施例
にも適用できることは言うまでもない。チョークコイル
５が第１，第２のチョークコイル５１，５２の構成にな
っている場合は、第１，第２のチョークコイル５１，５
２に本実施例で示した性能を有するようにすればよい。

【０１１３】なお、先発明例を示す図３１では平滑コン
デンサ４の両端にダイオード１０と四次巻線８４の直列
回路を設け、トランス４の磁気リセットを効率的に行う
ようにしている。しかし、ダイオード１０と四次巻線８
４の直列回路の有無が本発明の動作に及ぼす影響は、本
発明の効果に対して大きくなく、本発明の説明に必要不
可欠なものではなかったので各実施例においては省略し
た。

【０１１４】また、各実施例において、フィードフォワ
ードコンバータを基本とした回路構成で説明してきた
が、その他のＤＣ／ＤＣコンバータを基本としても同様
の効果を得ることができる。

【０１１５】

【発明の効果】請求項１の構成によると、チョークコイ
ルの電流がトランスを介さずに流れるので、導通損を低
減することができる。したがって、力率が良く、入力電
流高調波成分の少ない入力特性を有すると同時に、効率
の高い優れたスイッチング電源装置を実現できる。

【０１１６】請求項２の構成によると、チョークコイル
の電流が、スイッチ素子がオフの時には三次巻線を介さ
ずに流れるので、導通損を低減することができる。ま
た、一次巻線と三次巻線の巻数比Ｎ＜１とすることで、
請求項１の場合に比べダイオードの耐圧を低減すること
ができる。

【０１１７】請求項３の構成によると、第１，第２のチ
ョークコイルの電流がトランスを介さずに流れるので導
通損を低減することができる。また、チョークコイル５
が全波整流回路の負極側に配置されている請求項１に比
べ、正極側にあるのでスイッチ素子および制御回路が入
力交流電源に対して高周波で安定電位となり、誤動作を
起こしにくくなる。

【０１１８】請求項４の構成によると、Ｎ＝１であれば
請求項１と等価であリ、Ｎ＜１の場合は第２の実施例の
動作と等価である。請求項５の構成によると、第１，第
２のチョークコイルの電流がトランスを介さずに流れる
ので、導通損を低減することができる。また、チョーク
コイルが全波整流回路の負極側に配置されている請求項
１の構成に比べ、正極側にあるのでスイッチ素子および
制御回路が入力交流電源に対して高周波で安定電位とな
り、誤動作を起こしにくくなる。

【０１１９】請求項６の構成によると、Ｎ＝１であれば
請求項３と等価であリ、Ｎ＜１の場合は請求項４と等価
である。請求項７の構成によると、請求項１と同様で、
入力電流波形を改善して、力率の向上と高調波電流成分
の低減が可能になり、第１，第２のチョークコイルの電
流が、トランスを介さずに流れるので、導通損を低減す
ることができる。

【０１２０】請求項８の構成によると、Ｎ＝１であれば
請求項１と等価であリ、Ｎ＜１の場合は請求項２等価で
ある。請求項９の構成によると、入力電流波形を改善し
て、力率の向上と高調波電流成分の低減が可能になる。
さらにチョークコイルの電流が、トランスを介さずに流
れる上、上記の各請求項に比べ振幅の小さな連続電流と
なるので、導通損を低減することができる。

【０１２１】請求項１０の構成によると、Ｎ＝１であれ
ばその動作は請求項９と等価であリ、Ｎ＜１の場合は請
求項９の場合に比べダイオードの耐圧を低減することが
できる。

【０１２２】請求項１１の構成によると、請求項９と等
価で、しかもチョークコイルが全波整流回路の正極側に
あるのでスイッチ素子および制御回路が入力交流電源に
対して高周波で安定電位となり、誤動作を起こしにくく
なる。

【０１２３】請求項１２の構成によると、Ｎ＝１であれ
ばその動作は請求項９と等価であリ、Ｎ＜１の場合は請
求項１１の場合に比べダイオードの耐圧を低減すること
ができる。

【０１２４】請求項１３の構成によると、請求項９と等
価で、しかもチョークコイルが全波整流回路の負極側に
配置されている請求項９の構成に比べ、正極側にあるの
でスイッチ素子および制御回路が入力交流電源に対して
高周波で安定電位となり、誤動作を起こしにくくなる。

【０１２５】請求項１４の構成によると、Ｎ＝１であれ
ばその動作は請求項９と等価であリ、Ｎ＜１の場合は請
求項１３の場合に比べダイオードの耐圧を低減すること
ができる。

【０１２６】請求項１５の構成によると、請求項９と同
様の動作をする。請求項１６の構成によると、請求項９
と等価であリ、Ｎ＜１の場合は請求項１５の場合に比べ
ダイオードの耐圧を低減することができる。

【０１２７】請求項１７の構成によると、請求項１から
請求項８のいずれかにおいて、第１，第２のダイオード
と直列に、第３のチョークコイルとコンデンサの並列回
路を介装することによって、特性を改善できる。

【０１２８】請求項１８の構成によると、出力電流が小
さくなり、平滑コンデンサ４の電圧が上昇すると、制御
回路がスイッチング周波数を上昇させて、チョークコイ
ルあるいは第１，第２のチョークコイルを介して入力さ
れるスイッチング１周期当たりのエネルギーは減少し、
平滑コンデンサの電圧の上昇を抑制することができ、ス
イッチ素子や平滑コンデンサに低耐圧のものが使用でき
る。

【０１２９】請求項１９の構成によると、請求項１から
請求項１８のいずれかにおいて、流れる電流が大きくな
るとチョークコイルのインダクタンス値が小さくなる性
能を有しているので、平滑コンデンサの電圧の上昇が抑
制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成図

【図２】同実施例の入力波形図

【図３】第２の実施例の構成図

【図４】同実施例の入力波形図

【図５】第３の実施例の構成図

【図６】第４の実施例の構成図

【図７】第５の実施例の構成図

【図８】第６の実施例の構成図

【図９】第７の実施例の構成図

【図１０】第８の実施例の構成図

【図１１】第９の実施例の構成図

【図１２】同実施例の入力波形図

【図１３】第１０の実施例の構成図

【図１４】第１１の実施例の構成図

【図１５】第１２の実施例の構成図

【図１６】第１３の実施例の構成図

【図１７】第１４の実施例の構成図

【図１８】第１５の実施例の構成図

【図１９】第１６の実施例の構成図

【図２０】第２，４，６，８，１０，１２，１４，１６
の実施例における要部構成図

【図２１】第１７の実施例の構成図

【図２２】同実施例の要部構成図

【図２３】第１８の実施例の構成図

【図２４】同実施例の要部特性図

【図２５】同実施例の要部回路図

【図２６】第１９の実施例の構成図

【図２７】同実施例のチョークコイルの特性図

【図２８】同実施例の要部特性図

【図２９】従来のスイッチング電源装置の回路構成図

【図３０】従来例の要部特性図

【図３１】発明が解決しようとする課題を説明するスイ
ッチング電源装置の回路構成図

【図３２】同従来例の要部特性図

【符号の説明】

１入力交流電源３全波整流回路３１第３のダイオード３２第４のダイオード３３第５のダイオード３４第６のダイオード４平滑コンデンサ５チョークコイル５１第１のチョークコイル５２第２のチョークコイル５３第３のチョークコイル６１第１のダイオード６２第２のダイオード７１第１のコンデンサ７２第２のコンデンサ７３第３のコンデンサ８トランス８１トランスの一次巻線８２トランスの二次巻線８３トランスの三次巻線９スイッチ素子２０整流平滑回路２５負荷４０制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林義則埼玉県飯能市南町10番13号新電元工業株式会社工場内 (72)発明者関根豊埼玉県飯能市南町10番13号新電元工業株式会社工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力交流電源を整流する全波整流回路
と、一次巻線の一端が前記全波整流回路の正極出力端子
に接続されたトランスと、前記トランスの一次巻線の他
端に接続されたスイッチ素子と、前記トランスの一次巻
線と前記スイッチ素子との直列回路に並列接続された平
滑コンデンサと、前記全波整流回路の入力端子のそれぞ
れにアノード端子が接続され、カソード端子が前記トラ
ンスの一次巻線と前記スイッチ素子との接続点に接続さ
れた第１，第２のダイオードと、前記スイッチ素子と前
記平滑コンデンサとの接続点と前記全波整流回路の負極
出力端子との間に接続されたチョークコイルと、前記ト
ランスの二次巻線の出力を整流平滑して直流出力電圧を
負荷に供給する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の直
流出力電圧が安定化するように前記スイッチ素子のオン
オフ比を制御する制御回路とを備えたスイッチング電源
装置。
【請求項２】トランスには一次巻線のいずれかの端子
に一端が接続された三次巻線を設け、第１，第２のダイ
オードのカソード端子を、前記三次巻線の他端に接続し
た請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】入力交流電源を整流する全波整流回路
と、前記全波整流回路の入力端子のそれぞれにアノード
端子が接続され、カソード端子が互いに接続された第
１，第２のダイオードと、一次巻線と二次巻線を有する
トランスと、前記トランスの一次巻線の一端と前記全波
整流回路の負極出力端子との間に接続されたスイッチ素
子と、一端が前記全波整流回路の正極出力端子に接続さ
れ、他端を前記トランスの一次巻線の他端に接続された
第１のチョークコイルと、一端が第１，第２のダイオー
ドのカソード端子に接続され、他端を前記トランスの一
次巻線とスイッチ素子との接続点に接続され、第１のチ
ョークコイルと電磁結合された第２のチョークコイル
と、前記トランスの一次巻線と前記スイッチ素子との直
列回路に並列接続された平滑コンデンサと、前記トラン
スの二次巻線の出力を整流平滑して直流出力電圧を負荷
に供給する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の直流出
力電圧が安定化するように前記スイッチ素子のオンオフ
比を制御する制御回路とを備えたスイッチング電源装
置。
【請求項４】トランスには一次巻線のいずれかの端子
に一端が接続された三次巻線を設け、第２のチョークコ
イルの他端を前記トランスの三次巻線の他端に接続した
請求項３記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】入力交流電源の両端にそれぞれ一端が接
続され、かつ互いに電磁結合した第１，第２のチョーク
コイルと、一次巻線と二次巻線を有するトランスと、前
記トランスの一次巻線の一端に接続されたスイッチ素子
と、前記トランスの一次巻線と前記スイッチ素子との直
列回路に並列接続された平滑コンデンサと、第１，第２
のチョークコイルのそれぞれの他端にアノード端子が接
続され、カソード端子が前記トランスの一次巻線と前記
スイッチ素子との接続点に接続された第１，第２のダイ
オードと、第１，第２のチョークコイルのそれぞれの他
端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記トラ
ンスの一次巻線と前記平滑コンデンサとの接続点に接続
された第３，第４のダイオードと、入力交流電源の両端
にそれぞれカソード端子が接続され、アノード端子が前
記スイッチ素子と前記平滑コンデンサとの接続点に接続
された第５，第６のダイオードと、前記トランスの二次
巻線の出力を整流平滑して直流出力電圧を負荷に供給す
る整流平滑回路と、前記整流平滑回路の直流出力電圧が
安定化するように前記スイッチ素子のオンオフ比を制御
する制御回路とを備えたスイッチング電源装置。
【請求項６】トランスには一次巻線のいずれかの端子
に一端が接続された三次巻線を設け、第１，第２のダイ
オードのカソード端子を、前記三次巻線の他端に接続し
た請求項５記載のスイッチング電源装置。
【請求項７】入力交流電源の両端にそれぞれ一端が接
続され、かつ互いに電磁結合した第１，第２のチョーク
コイルと、第１，第２のチョークコイルを介して入力交
流電源を整流する全波整流回路と、一端が前記全波整流
回路の正極出力端子に接続された一次巻線を有するトラ
ンスと、前記トランスの一次巻線の他端と前記全波整流
回路の負極出力端子との間に接続されたスイッチ素子
と、前記トランスの一次巻線と前記スイッチ素子との直
列回路に並列接続された平滑コンデンサと、前記全波整
流回路の入力端子のそれぞれにアノード端子が接続さ
れ、カソード端子が前記トランスの一次巻線と前記スイ
ッチ素子との接続点に接続された第１，第２のダイオー
ドと、前記トランスの二次巻線の出力を整流平滑し、直
流出力電圧を負荷に供給する整流平滑回路と、前記整流
平滑回路の直流出力電圧が安定化するように前記スイッ
チ素子のオンオフ比を制御する制御回路とを備えたスイ
ッチング電源装置。
【請求項８】トランスには一次巻線のいずれかの端子
に一端が接続された三次巻線を設け、第１，第２のダイ
オードのカソード端子が、前記三次巻線の他端に接続さ
れた請求項７記載のスイッチング電源装置。
【請求項９】入力交流電源を整流する全波整流回路
と、前記全波整流回路の正極出力端子に一端が接続され
た一次巻線を有するトランスと、前記トランスの一次巻
線の他端に接続されたスイッチ素子と、前記トランスの
一次巻線と前記スイッチ素子との直列回路に並列接続さ
れた平滑コンデンサと、前記全波整流回路の入力端子の
それぞれに一端が接続され、他端が共に前記トランスの
一次巻線と前記スイッチ素子との接続点に接続された第
１，第２のコンデンサと、前記スイッチ素子と前記平滑
コンデンサの接続点と前記全波整流回路の負極出力端子
との間に介装されたチョークコイルと、前記トランスの
二次巻線の出力を整流平滑して直流出力電圧を負荷に供
給する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の直流出力電
圧が安定化するように前記スイッチ素子のオンオフ比を
制御する制御回路とを備えたスイッチング電源装置。
【請求項１０】トランスには一次巻線のいずれかの端
子に一端を接続された三次巻線を設け、第１のコンデン
サと第２のコンデンサとの接続点を前記三次巻線の他端
に接続した請求項９記載のスイッチング電源装置。
【請求項１１】入力交流電源を整流する全波整流回路
と、前記全波整流回路の入力端子のそれぞれに一端が接
続され、他端が互いに接続された第１，第２のコンデン
サと、一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、前記
トランスの一次巻線の一端と前記全波整流回路の負極出
力端子との間に接続されたスイッチ素子と、前記全波整
流回路の正極出力端子に一端が接続され、他端を前記ト
ランスの一次巻線の他端に接続した第１のチョークコイ
ルと、第１，第２のコンデンサの接続点に一端が接続さ
れ、他端を前記トランスの一次巻線とスイッチ素子との
接続点に接続し、かつ第１のチョークコイルと電磁結合
された第２のチョークコイルと、前記トランスの一次巻
線と前記スイッチ素子との直列回路に並列接続された平
滑コンデンサと、前記トランスの二次巻線の出力を整流
平滑して直流出力電圧を負荷に供給する整流平滑回路
と、前記整流平滑回路の直流出力電圧が安定化するよう
に前記スイッチ素子のオンオフ比を制御する制御回路と
を備えたスイッチング電源装置。
【請求項１２】トランスには一次巻線のいずれかの端
子に一端が接続された三次巻線を設け、第２のチョーク
コイルの他端を前記三次巻線の他端に接続した請求項１
１記載のスイッチング電源装置。
【請求項１３】入力交流電源の両端にそれぞれ一端が
接続され、かつ互いに電磁結合した第１，第２のチョー
クコイルと、一次巻線と二次巻線とを有するトランス
と、前記トランスの一次巻線の一端に接続されたスイッ
チ素子と、前記トランスの一次巻線と前記スイッチ素子
との直列回路に並列接続された平滑コンデンサと、第
１，第２のチョークコイルのそれぞれの他端に一端が接
続され、他端が共に前記トランスの一次巻線と前記スイ
ッチ素子との接続点に接続された第１，第２のコンデン
サと、第１，第２のチョークコイルのそれぞれの他端に
アノード端子が接続され、カソード端子が前記トランス
の一次巻線と前記平滑コンデンサとの接続点に接続され
た第３，第４のダイオードと、入力交流電源の両端にそ
れぞれカソード端子が接続され、アノード端子が前記ス
イッチ素子と前記平滑コンデンサとの接続点に接続され
た第５，第６のダイオードと、前記トランスの二次巻線
の出力を整流平滑して直流出力電圧を負荷に供給する整
流平滑回路と、前記整流平滑回路の直流出力電圧が安定
化するように前記スイッチ素子のオンオフ比を制御する
制御回路とを備えたスイッチング電源装置。
【請求項１４】トランスには一次巻線のいずれかの端
子に一端が接続された三次巻線を設け、第１，第２のコ
ンデンサの接続点を、前記三次巻線の他端に接続した請
求項１３記載のスイッチング電源装置。
【請求項１５】入力交流電源の両端にそれぞれ一端が
接続され、かつ互いに電磁結合した第１，第２のチョー
クコイルと、第１，第２のチョークコイルを介して入力
交流電源を整流する全波整流回路と、前記全波整流回路
の正極出力端子に一端が接続された一次巻線を有するト
ランスと、前記トランスの一次巻線の他端と前記全波整
流回路の負極出力端子との間に接続されたスイッチ素子
と、前記トランスの一次巻線と前記スイッチ素子との直
列回路に並列接続された平滑コンデンサと、前記全波整
流回路の入力端子のそれぞれに一端が接続され、他端が
共に前記トランスの一次巻線と前記スイッチ素子との接
続点に接続された第１，第２のコンデンサと、前記トラ
ンスの二次巻線の出力を整流平滑して直流出力電圧を負
荷に供給する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の直流
出力電圧が安定化するように前記スイッチ素子のオンオ
フ比を制御する制御回路とを備えたスイッチング電源装
置。
【請求項１６】トランスには一次巻線のいずれかの端
子に一端が接続された三次巻線を設け、第１のコンデン
サと第２のコンデンサの接続点を、前記三次巻線の他端
に接続した請求項１５記載のスイッチング電源装置。
【請求項１７】第１，第２のダイオードと直列に、第
３のチョークコイルとコンデンサの並列回路を介装した
請求項１から請求項８のいずれかに記載のスイッチング
電源装置。
【請求項１８】制御回路は、平滑コンデンサの電圧ま
たは平滑コンデンサの電圧に相当する電圧を検出し、検
出された電圧を安定化するようにスイッチ素子のスイッ
チング周波数を変化させるように構成した請求項１から
請求項１７のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【請求項１９】チョークコイルまたは第１，第２のチ
ョークコイルは、流れる電流が大きくなると、そのイン
ダクタンス値が小さくなるような特性を有する請求項１
から請求項１８のいずれかに記載のスイッチング電源装
置。