特開 2015-216420 スイッチ装置、降圧装置及び昇圧装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-216420(P2015-216420A)

(43)【公開日】2015年12月3日

(54)【発明の名称】スイッチ装置、降圧装置及び昇圧装置

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/687 20060101AFI20151106BHJP

   H03K 17/695 20060101ALI20151106BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20151106BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/687 A

   H03K17/687 B

   H02M3/155 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-96207(P2014-96207)

(22)【出願日】2014年5月7日

(71)【出願人】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】角野 裕

【テーマコード（参考）】

5H730

5J055

【Ｆターム（参考）】

5H730AA14

5H730AS00

5H730BB13

5H730BB14

5H730DD04

5H730DD13

5H730DD17

5H730EE59

5H730FD01

5J055AX12

5J055BX16

5J055CX07

5J055CX19

5J055DX13

5J055EY05

5J055EY10

5J055EY12

5J055EY21

5J055FX12

5J055GX01

5J055GX04

(57)【要約】

【課題】電力の損失が小さいスイッチ装置、並びに、該スイッチ装置を備える降圧装置及び昇圧装置を提供する。
【解決手段】スイッチ装置２は、並列に接続されている２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２を備える。切替え回路２０は、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２をオフからオンに切替える場合、オフからオンへの遷移期間が短い半導体スイッチＡ１をオンに切替えた後、オフからオンへの遷移期間が長い半導体スイッチＡ２をオンに切替える。切替え回路２０は、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２をオンからオフに切替える場合、オンからオフへの遷移期間が長い半導体スイッチＡ２をオフに切替えた後、オンからオフへの遷移期間が短い半導体スイッチＡ１をオフに切替える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

並列に接続されている複数の半導体スイッチを備えるスイッチ装置において、
該複数の半導体スイッチ夫々におけるオフからオンへの遷移期間は、他の半導体スイッチの遷移期間の少なくとも１つと異なっており、
前記複数の半導体スイッチをオフからオンに切替える場合に、該複数の半導体スイッチの中で、前記遷移期間が最も短い半導体スイッチの少なくとも１つをオンに切替えた後、他の半導体スイッチをオンに切替えるように構成してあること
を特徴とするスイッチ装置。

【請求項2】

並列に接続されている複数の半導体スイッチを備えるスイッチ装置において、
該複数の半導体スイッチ夫々におけるオンからオフへの遷移期間は、他の半導体スイッチの遷移期間の少なくとも１つと異なっており、
前記複数の半導体スイッチをオンからオフに切替える場合に、該複数の半導体スイッチの中で、前記遷移期間が最も短い半導体スイッチの少なくとも１つを除く他の半導体スイッチをオフに切替えた後、前記遷移期間が最も短い半導体スイッチをオフに切替えるように構成してあること
を特徴とするスイッチ装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のスイッチ装置と、
一端が前記複数の半導体スイッチ夫々の一端に接続されているコイルと
を備え、
前記複数の半導体スイッチにおけるオン／オフの切替えを繰り返すことによって、前記複数の半導体スイッチの他端に入力されている電圧を降圧し、降圧した電圧を前記コイルの他端から出力するように構成してあること
を特徴とする降圧装置。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載のスイッチ装置と、
一端が前記複数の半導体スイッチ夫々の一端に接続されているコイルと
を備え、
前記複数の半導体スイッチにおけるオン／オフの切替えを繰り返すことによって、前記コイルの他端に入力されている電圧を昇圧し、昇圧した電圧を該コイルの一端から出力するように構成してあること
を特徴とする昇圧装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流経路の通電及び遮断を行うスイッチ装置、並びに、該スイッチ装置を備える降圧装置及び昇圧装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両には、バッテリの出力電圧を負荷に印加すべき電圧に変換するため、バッテリの出力電圧を降圧する降圧装置、又は、バッテリの出力電圧を昇圧する昇圧装置が搭載されている。車両に搭載される降圧装置又は昇圧装置として、コイルと、電流経路の通電／遮断を行うスイッチ装置とを備える降圧装置又は昇圧装置がある。

【0003】

例えば、スイッチ装置は１つの半導体スイッチを有し、コイルの一端は、半導体スイッチの一端とダイオードのアノードとに接続され、半導体スイッチの他端は接地されている。スイッチ装置は半導体スイッチのオン／オフを繰り返すことによって、接地電位を基準としてコイルの他端に印加された電圧を昇圧し、昇圧した電圧をコイルの一端からダイオードを介して出力する。

【0004】

現在、車両では、多数の電気機器（負荷）が降圧装置又は昇圧装置を介してバッテリから給電されている。このため、降圧装置又は昇圧装置が備えるスイッチ装置が電流経路に電流を流している場合、具体的には、半導体スイッチがオンである場合に、半導体スイッチに多量の電流が流れ、多量の電流が半導体スイッチに流れることによって生じる電力の損失は、無視することができない程大きい。

【0005】

特許文献１には２つの半導体スイッチが並列に接続されているスイッチ装置が開示されている。このスイッチ装置は、１つの半導体スイッチを有するスイッチ装置と同様に昇圧装置に搭載されている。特許文献１に記載のスイッチ装置では、２つの半導体スイッチは同時的にオン／オフされる。２つの半導体スイッチのオン／オフが繰り返されることによって昇圧が行われる。

【0006】

１つの半導体スイッチを有するスイッチ装置について、半導体スイッチがオンである場合に生じる電力の損失は、Ｉｓ² ×Ｒｓ×Ｔｓで算出される。ここで、Ｉｓは半導体スイッチに流れる電流であり、Ｒｓは半導体スイッチのオン抵抗であり、Ｔｓは半導体スイッチがオンである期間である。

【0007】

特許文献１に記載のスイッチ装置では、２つの半導体スイッチ夫々のオン抵抗が共にＲｓである場合、オンである２つの半導体スイッチ夫々に流れる電流はＩｓ／２となる。このとき、特許文献１に記載のスイッチ装置において、２つの半導体スイッチがオンである場合に生じる電力の損失は、（Ｉｓ／２）² ×Ｒｓ×Ｔｓ×２＝Ｉｓ² ×Ｒｓ×Ｔｓ／２であり、小さい。
また、並列に接続する半導体スイッチの数が多い程、１つの半導体スイッチに流れる電流が小さくなるため、並列に接続された複数の半導体スイッチがオンである期間に生じる電力の損失は小さい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１３−１３３２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載のスイッチ装置における電力の損失は、２つの半導体スイッチがオンである場合に生じる電力の損失だけではなく、２つの半導体スイッチがオンからオフへ又はオフからオンへ切替わる遷移期間に生じる電力の損失、所謂スイッチング損失も含まれる。

【0010】

１つの半導体スイッチにおけるスイッチング損失は、半導体スイッチの両端間の電圧と、半導体スイッチに流れる電流との積を、オン／オフが切替わる遷移期間に亘って積分することによって算出される。従って、オン／オフの遷移期間が短い半導体スイッチのスイッチング損失は小さい。

【0011】

ここで、一般に、オン抵抗が小さい半導体スイッチにおけるオン／オフの遷移期間は長く、オン抵抗が大きい半導体スイッチにおけるオン／オフの遷移期間は短い。

【0012】

従って、特許文献１に記載のスイッチ装置において、遷移期間が短い２つの半導体スイッチを用いた場合、２つの半導体スイッチで生じるスイッチング損失は小さいが２つの半導体スイッチがオンである期間に生じる電力の損失は大きい。

【0013】

一方で、オン抵抗が小さい２つの半導体スイッチを用いた場合、２つの半導体スイッチがオンである間に生じる電力の損失は小さいが、２つの半導体スイッチで生じるスイッチング損失は大きい。
このため、特許文献１に記載のスイッチ装置には電力の損失が大きいという問題がある。

【0014】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電力の損失が小さいスイッチ装置、並びに、該スイッチ装置を備える降圧装置及び昇圧装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明に係るスイッチ装置は、並列に接続されている複数の半導体スイッチを備えるスイッチ装置において、該複数の半導体スイッチ夫々におけるオフからオンへの遷移期間は、他の半導体スイッチの遷移期間の少なくとも１つと異なっており、前記複数の半導体スイッチをオフからオンに切替える場合に、該複数の半導体スイッチの中で、前記遷移期間が最も短い半導体スイッチの少なくとも１つをオンに切替えた後、他の半導体スイッチをオンに切替えるように構成してあることを特徴とする。

【0016】

本発明にあっては、並列に接続されている複数の半導体スイッチ夫々におけるオフからオンへの遷移期間は、他の半導体スイッチの遷移期間の少なくとも１つと異なっている。複数の半導体スイッチをオフからオンに切替える場合、複数の半導体スイッチの中で遷移期間が最も短い半導体スイッチの少なくとも１つをオンにする。その後、他の半導体スイッチをオンに切替える。このとき、少なくとも１つの半導体スイッチがオンであるため、複数の半導体スイッチの両端間の電圧は略ゼロボルトであり、他の半導体スイッチにおけるスイッチング損失は略ゼロである。従って、複数の半導体スイッチがオフからオンに切替えられる場合に生じるスイッチング損失は、遷移期間が最も短い半導体スイッチがオフからオンに切替わる場合に発生するので、小さい。

【0017】

更に、複数の半導体スイッチには、遷移期間が長い半導体スイッチ、言い換えると、オン抵抗が小さい半導体スイッチが含まれている。このため、複数の半導体スイッチがオンである場合に生じる電力の損失も小さい。
以上のことから、装置の電力の損失は小さい。

【0018】

本発明に係るスイッチ装置は、並列に接続されている複数の半導体スイッチを備えるスイッチ装置において、該複数の半導体スイッチ夫々におけるオンからオフへの遷移期間は、他の半導体スイッチの遷移期間の少なくとも１つと異なっており、前記複数の半導体スイッチをオンからオフに切替える場合に、該複数の半導体スイッチの中で、前記遷移期間が最も短い半導体スイッチの少なくとも１つを除く他の半導体スイッチをオフに切替えた後、前記遷移期間が最も短い半導体スイッチをオフに切替えるように構成してあることを特徴とする。

【0019】

本発明にあっては、並列に接続されている複数の半導体スイッチ夫々におけるオンからオフへの遷移期間は、他の半導体スイッチの遷移期間の少なくとも１つと異なっている。複数の半導体スイッチをオンからオフに切替える場合、複数の半導体スイッチの中で、遷移期間が最も短い半導体スイッチの少なくとも１つを除く他の半導体スイッチをオフにする。このとき、少なくとも１つの半導体スイッチはオンであるため、複数の半導体スイッチの両端間の電圧は略ゼロボルトであり、他の半導体スイッチをオンからオフにする場合に生じるスイッチング損失は略ゼロである。その後、遷移期間が最も短い半導体スイッチをオフに切替える。従って、複数の半導体スイッチがオンからオフに切替えられる場合に生じるスイッチング損失は、遷移期間が最も短い半導体スイッチがオンからオフに切替わる場合に発生するので、小さい。

【0020】

更に、複数の半導体スイッチには、遷移期間が長い半導体スイッチ、言い換えると、オン抵抗が小さい半導体スイッチが含まれている。このため、複数の半導体スイッチがオンである場合に生じる電力の損失も小さい。
以上のことから、装置の電力の損失は小さい。

【0021】

本発明に係る降圧装置は、前述のスイッチ装置と、一端が前記複数の半導体スイッチ夫々の一端に接続されているコイルとを備え、前記複数の半導体スイッチにおけるオン／オフの切替えを繰り返すことによって、前記複数の半導体スイッチの他端に入力されている電圧を降圧し、降圧した電圧を前記コイルの他端から出力するように構成してあることを特徴とする。

【0022】

本発明にあっては、前述のスイッチ装置が有する複数の半導体スイッチの一端がコイルの一端に接続されている。例えば、複数の半導体スイッチの一端に更にダイオードのカソードが接続されている場合、複数の半導体スイッチにおけるオン／オフの切替えを繰り返すことによって、ダイオードのアノードの電位を基準として複数の半導体スイッチの他端に印加されている電圧が降圧される。降圧された電圧はコイルの他端から出力される。前述のスイッチ装置によって降圧が行われるため、電力の損失が小さい。

【0023】

本発明に係る昇圧装置は、前述のスイッチ装置と、一端が前記複数の半導体スイッチ夫々の一端に接続されているコイルとを備え、前記複数の半導体スイッチにおけるオン／オフの切替えを繰り返すことによって、前記コイルの他端に入力されている電圧を昇圧し、昇圧した電圧を該コイルの一端から出力するように構成してあることを特徴とする。

【0024】

本発明にあっては、前述のスイッチ装置が有する複数の半導体スイッチの一端がコイルの一端に接続されている。例えば、コイルの一端に更にダイオードのアノードが接続されている場合、複数の半導体スイッチにおけるオン／オフの切替えを繰り返すことによって、複数の半導体スイッチの他端における電位を基準としてコイルの他端に印加されている電圧が昇圧される。昇圧された電圧は、コイルの一端からダイオードを介して出力される。前述のスイッチ装置によって昇圧が行われるため、電力の損失が小さい。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、電力の損失が小さいスイッチ装置、降圧装置及び昇圧装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】実施の形態１における電源システムの要部構成を示す回路図である。

【図2】降圧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。

【図3】スイッチ装置の詳細な動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図4】実施の形態２における電源システムの要部構成を示す回路図である。

【図5】実施の形態３における電源システムの要部構成を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における電源システムの要部構成を示す回路図である。この電源システム１は、車両に好適に搭載されており、降圧装置１０、バッテリ１１及び負荷１２を備える。降圧装置１０はバッテリ１１の正極と負荷１２の一端とに接続されており、バッテリ１１の負極と負荷１２の他端とは接地されている。降圧装置１０は、バッテリ１１の出力電圧を目標電圧に降圧し、該目標電圧を負荷１２に印加する。
負荷１２は、ライト又はワイパー等の車載機器であり、降圧装置１０によって目標電圧を印加され、目標電圧の印加によって給電される。

【0028】

降圧装置１０は、スイッチ装置２、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１及びコイルＬ１を有する。スイッチ装置２は第１端、第２端及び第３端を有し、第１端はバッテリ１１の正極に接続され、第２端はダイオードＤ１のカソード及びコイルＬ１の一端に接続されている。コイルＬ１の他端は、負荷１２及びコンデンサＣ１夫々の一端と、スイッチ装置２の第３端とに接続されている。ダイオードＤ１のアノードとコンデンサＣ１の他端とは接地されている。

【0029】

スイッチ装置２は、バッテリ１１の正極からコイルＬ１への電流経路の通電／遮断を行う。スイッチ装置２は切替え回路２０と、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２とを有する。半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々はＮチャネル型のＦＥＴ（Field Effect Transistor）であり、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のドレインはバッテリ１１の正極に接続され、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のソースはダイオードＤ１のカソードと、コイルＬ１の一端とに接続されている。このように、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２は並列に接続されている。２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のゲートとコンデンサＣ１の一端とは切替え回路２０に各別に接続されている。

【0030】

なお、並列に接続されるとは、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のドレインが互いに直接的又は間接的に接続されて半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のソースが直接的又は間接的に接続されることを意味する。例えば、半導体スイッチＡ１のドレインが図示しない抵抗器を介して半導体スイッチＡ２のドレインに接続され、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のソースがダイオードＤ１のカソードと、コイルＬ１の一端とに接続された場合であっても、半導体スイッチＡ１，Ａ２は並列に接続されている。

【0031】

半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々は、ゲートにハイレベルの電圧が印加された場合にオンとなり、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のドレイン及びソース間に電流が流れることが可能となる。また、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々は、ゲートにローレベルの電圧が印加された場合にオフとなり、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のドレイン及びソース間に電流が流れることはない。

【0032】

切替え回路２０は、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のゲートに、ハイレベル又はローベルの電圧を出力することによって、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々をオン又はオフにする。切替え回路２０は、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のゲートに出力している電圧をローレベルの電圧からハイレベルの電圧に変更することによって、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々をオフからオンに切替える。また、切替え回路２０は、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のゲートに出力している電圧をハイレベルの電圧からローレベルの電圧に変更することによって、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々をオンからオフに切替える。

【0033】

図２は降圧装置１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。図２には、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々におけるオン／オフの推移が示されている。
降圧装置１０では、スイッチ装置２の切替え回路２０が、図２に示すように、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２におけるオン／オフの切替えを繰り返すことによって、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のドレインに入力されているバッテリ１１の出力電圧を降圧する。切替え回路２０は、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のオン／オフを同時的に切替える。半導体スイッチＡ１，Ａ２のオン／オフは一定の周期で繰り返される。

【0034】

切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２をオフからオンに切替えた場合、電流は、バッテリ１１の正極からスイッチ装置２を介してコイルＬ１に流れる。コイルＬ１は自身に流れる電流を維持しようとするため、コイルＬ１に流れる電流は、一定の傾きで徐々に上昇する。このとき、コンデンサＣ１の両端間には、バッテリ１１の出力電圧から、上昇している電流の傾きの大／小に応じて高／低に決まる電圧を減算した第１電圧が印加される。第１電圧はバッテリ１１の出力電圧よりも低い。

【0035】

切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２をオンからオフに切替えた場合、バッテリ１１からコイルＬ１への電流が途絶える。このため、コイルＬ１は、自身に流れる電流を維持すべく、放電する。このとき、電流は、ダイオードＤ１及びコイルＬ１の順に流れる。コイルＬ１に流れる電流は一定の傾きで低下する。コンデンサＣ１の両端間には、低下している電流の傾きの大／小応じて高／低に決まる第２電圧が印加される。第２電圧は第１電圧よりも低い。

【0036】

コンデンサＣ１は、コイルＬ１の他端から出力される電圧を平滑し、平滑した電圧を負荷１２に印加する。負荷１２に印加される電圧はバッテリ１１の出力電圧未満である。
以上のように、降圧装置１０は、バッテリ１１の出力電圧を降圧し、降圧した電圧をコイルＬ１の他端から負荷１２に出力する。

【0037】

コンデンサＣ１は、第１電圧が印加されている期間が長い程、即ち、デューティが大きい程、高い電圧を負荷１２に印加する。デューティは、１周期に対する半導体スイッチＡ１，Ａ２のオン期間の割合である。切替え回路２０は、コンデンサＣ１の両端間の電圧が高い場合にはデューティを下げ、コンデンサＣ１の両端間の電圧が低い場合にはデューティを上げることによって、負荷１２に印加される電圧を目標電圧に調整する。

【0038】

なお、図２からもわかるように、切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のオン／オフを切替えるタイミングは完全に一致していない。

【0039】

図３はスイッチ装置２の詳細な動作を説明するためのタイミングチャートである。図３には、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のゲートに印加されている電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２の推移と、半導体スイッチＡ１，Ａ２におけるドレイン及びソース間の電圧Ｖｄｓの推移と、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のドレイン及びソース間に流れる電流Ｉ１，Ｉ２の推移とが示されている。図３では、ハイレベルの電圧を「Ｈ」で示し、ローレベルの電圧を「Ｌ」で示している。

【0040】

半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のゲート及びソース間には、浮遊容量が存在する。このため、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々について、切替え回路２０がゲートに出力している電圧をローレベルの電圧からハイレベルの電圧に変更してから、電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２がハイレベルの電圧となるまでに遷移期間が生じる。同様に、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々について、切替え回路２０がゲートに出力している電圧をハイレベルの電圧からローレベルの電圧に変更してから、電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２がローレベルの電圧となるまでに遷移期間が生じる。

【0041】

図３からもわかるように、電圧Ｖｇ１がローレベルの電圧からハイレベルの電圧に遷移する遷移期間は、電圧Ｖｇ２がローレベルの電圧からハイレベルの電圧に遷移する期間よりも短い。更に、電圧Ｖｇ１がハイレベルの電圧からローレベルの電圧に遷移する期間は、電圧Ｖｇ２がハイレベルの電圧からローレベルの電圧に遷移する期間よりも短い。言い換えると、半導体スイッチＡ１におけるオフからオンへの遷移期間は半導体スイッチＡ２におけるオフからオンへの遷移期間よりも短く、半導体スイッチＡ１におけるオンからオフへの遷移期間は、半導体スイッチＡ２におけるオンからオフへの遷移期間よりも短い。

【0042】

切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のゲートにローレベルの電圧を出力している場合、半導体スイッチＡ１，Ａ２のドレインにはバッテリ１１の出力電圧が印加されているため、電圧Ｖｄｓは一定電圧以上である。更に、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々はオフであるため、電流Ｉ１，Ｉ２は共にゼロアンペアである。

【0043】

切替え回路２０は、半導体スイッチＡ１，Ａ２をオフからオンに切替える場合、まず、オフからオンへの遷移期間が短い半導体スイッチＡ１のゲートにハイレベルの電圧を出力し、電圧Ｖｇ１をローレベルの電圧からハイレベルの電圧に遷移させる。これにより、切替え回路２０は半導体スイッチＡ１をオンに切替える。

【0044】

電圧Ｖｇ１の上昇に伴って、電圧Ｖｄｓが低下し、電流Ｉ１は上昇する。電圧Ｖｇ１がローレベルの電圧からハイレベルの電圧へ遷移している間、スイッチング損失が発生する。スイッチング損失は、電圧Ｖｄｓ及び電流Ｉ１の積を電圧Ｖｇ１の遷移期間に亘って積分することによって算出される。

【0045】

切替え回路２０は、電圧Ｖｇ１がハイレベルの電圧に遷移して半導体スイッチＡ１をオンに切替えた後、半導体スイッチＡ２のゲートにハイレベルの電圧を出力し、電圧Ｖｇ２をローレベルの電圧からハイレベルの電圧に遷移させる。これにより、切替え回路２０は半導体スイッチＡ２をオンに切替える。

【0046】

電圧Ｖｇ２の上昇に伴って、半導体スイッチＡ１に流れていた電流の一部が半導体スイッチＡ２に流れ始めるので、電流Ｉ１が低下し、電流Ｉ２は上昇する。電圧Ｖｇ２は、半導体スイッチＡ１がオンとなっている状態、即ち、電圧Ｖｄｓが略ゼロボルトである状態でローレベルの電圧からハイレベルの電圧に上昇する。このため、電圧Ｖｇ２が上昇している間に発生するスイッチング損失は略ゼロである。

【0047】

従って、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２をオフからオンに切替える場合に生じるスイッチング損失は、オフからオンへの遷移期間が短い半導体スイッチＡ１がオフからオンに切替わる場合に発生するので、小さい。
このスイッチング損失は、半導体スイッチＡ２の代わりに半導体スイッチＡ１が用いられたスイッチ装置において、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ１を同時にオフからオンに切替える場合に生じるスイッチング損失と同じである。

【0048】

なお、切替え回路２０は、例えば、半導体スイッチＡ１のゲートにハイレベルの電圧を出力してから所定時間が経過した後に半導体スイッチＡ２のゲートにハイレベルの電圧を出力する。これによって、半導体スイッチＡ１をオンにした後に半導体スイッチＡ２をオンにする構成を実現してもよい。更に、例えば、電圧Ｖｇ１がハイレベルの電圧になった場合に半導体スイッチＡ２のゲートにハイレベルの電圧を出力するように切替え回路２０を構成してもよい。

【0049】

電圧Ｖｇ１，Ｖｇ２が共にハイレベルの電圧である場合、半導体スイッチＡ１，Ａ２が共にオンとなり、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々に電流が流れる。

【0050】

半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のオン抵抗をＲ１，Ｒ２とし、半導体スイッチＡ１，Ａ２夫々のオン期間をＴ１，Ｔ２とした場合、半導体スイッチＡ１がオンである間、半導体スイッチＡ１のオン抵抗で生じる電力の損失は、Ｉ１² ×Ｒ１×Ｔ１である。また、半導体スイッチＡ２がオンである間、半導体スイッチＡ２のオン抵抗で生じる電力の損失はＩ２² ×Ｒ２×Ｔ２である。

【0051】

ここで、オン／オフの遷移期間が短い半導体スイッチＡ１のオン抵抗Ｒ１は、オン／オフの遷移期間が長い半導体スイッチＡ２のオン抵抗Ｒ２よりも大きい。スイッチ装置２はオン抵抗が小さい半導体スイッチＡ２を有しているため、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２がオンである場合に生じる電力の損失も小さい。

【0052】

これは以下のように説明することもできる。スイッチ装置２において、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２が共にオンである場合におけるオン抵抗の合成抵抗は（Ｒ１×Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）である。半導体スイッチＡ２の代わりに半導体スイッチＡ１を用いたスイッチ装置において、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ１が共にオンである場合におけるオン抵抗の合成抵抗はＲ１／２である。オン抵抗Ｒ１はオン抵抗Ｒ２よりも大きいので、（Ｒ１×Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）はＲ１／２よりも小さい。従って、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２が共にオンである場合に生じる電力の損失は、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ１が共にオンである場合に生じる電力の損失よりも小さい。

【0053】

切替え回路２０は、半導体スイッチＡ１，Ａ２をオンからオフに切り替える場合、まず、オンからオフへの遷移期間が長い半導体スイッチＡ２のゲートにローレベルの電圧を出力し、電圧Ｖｇ２をハイレベルの電圧からローレベルの電圧に遷移させる。これにより、切替え回路２０は半導体スイッチＡ２をオフに切替える。

【0054】

電圧Ｖｇ２の低下に伴って、半導体スイッチＡ２に流れていた電流の一部が半導体スイッチＡ１に流れるため、電流Ｉ１は上昇し、電流Ｉ２は低下する。切替え回路２０が半導体スイッチＡ２をオンからオフに切替えている間、半導体スイッチＡ１はオンを維持しているため、電圧Ｖｄｓは略ゼロボルトである。このため、切替え回路２０が半導体スイッチＡ２をオンからオフに切替えている間に生じるスイッチング損失は略ゼロである。

【0055】

切替え回路２０は、電圧Ｖｇ２がローレベルの電圧に遷移して半導体スイッチＡ２がオフに切替えた後、半導体スイッチＡ１のゲートにローレベルの電圧を出力し、電圧Ｖｇ１をハイレベルの電圧からローレベルの電圧に遷移させる。これにより、切替え回路２０は半導体スイッチＡ１をオフに切替える。

【0056】

電圧Ｖｇ１の低下に伴って、電圧Ｖｄｓが上昇し、電流Ｉ１は低下する。電圧Ｖｇ１がハイレベルの電圧からローレベルの電圧へ遷移している間、スイッチング損失が発生する。スイッチング損失は、電圧Ｖｄｓ及び電流Ｉ１の積を電圧Ｖｇ１の遷移期間に亘って積分することによって算出される。

【0057】

従って、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２をオンからオフに切替える場合に生じるスイッチング損失は、オンからオフへの遷移期間が短い半導体スイッチＡ１がオンからオフに切替わる場合に発生するので、小さい。
このスイッチング損失は、半導体スイッチＡ２の代わりに半導体スイッチＡ１が用いられたスイッチ装置において、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ１を同時にオンからオフに切替える場合に生じるスイッチング損失と同じである。

【0058】

以上のように、スイッチ装置２では、スイッチング損失と、２つの半導体スイッチＡ１，Ａ２が共にオンである場合に生じる電力の損失とは小さいため、スイッチ装置２における電力の損失は小さい。
また、スイッチ装置２によって降圧が行われるため、降圧装置１０の電力の損失も小さい。

【0059】

なお、降圧装置１０は、ダイオードＤ１の代わりに、第１端がコイルＬ１の一端に接続されて第２端が接地されているスイッチ装置２を用いてもよい。この場合、ダイオードＤ１の代わりに用いられるスイッチ装置２の切替え回路２０は、もう１つのスイッチ装置２の切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２をオン（又はオフ）に切替えたときに、自身に接続されている半導体スイッチＡ１，Ａ２をオフ（又はオン）に切替える。これにより、バッテリ１１の出力電圧は降圧される。

【0060】

（実施の形態２）
図４は実施の形態２における電源システムの要部構成を示す回路図である。この電源システム３においては、降圧装置１０の代わりに降圧装置３０を備える点が実施の形態１における電源システム１と異なっている。降圧装置３０においては、スイッチ装置２の代わりにスイッチ装置４を備える点が実施の形態１における降圧装置１０と異なっている。スイッチ装置４においては、ｍ（ｍ：３以上の整数）個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍを有している点が実施の形態１におけるスイッチ装置２と異なっている。
以下では、実施の形態２について、実施の形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態１と同様であるため、同様の符号を付してその説明を省略する。

【0061】

実施の形態２における電源システム３は車両に好適に搭載され、実施の形態１における電源システム１と同様にバッテリ１１及び負荷１２を備える。電源システム３は、前述したように、降圧装置３０を更に備え、バッテリ１１、負荷１２及び降圧装置３０は実施の形態１と同様に接続されている。ここで、実施の形態１における降圧装置１０は降圧装置３０に対応する。
降圧装置３０はバッテリ１１の出力電圧を目標電圧に降圧し、該目標電圧を負荷１２に印加する。目標電圧の印加によって負荷１２は給電される。

【0062】

実施の形態２における降圧装置３０は、実施の形態１における降圧装置１０と同様に、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１及びコイルＬ１を有する。降圧装置３０は、前述したように、スイッチ装置４を更に有する。スイッチ装置４は実施の形態１におけるスイッチ装置２と同様に第１端、第２端及び第３端を有し、スイッチ装置４、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１及びコイルＬ１夫々は実施の形態１と同様に接続されている。ここで、実施の形態１におけるスイッチ装置２はスイッチ装置４に対応する。

【0063】

スイッチ装置４は、バッテリ１１の正極からコイルＬ１への電流経路の通電／遮断を行う。スイッチ装置４は、切替え回路２０と、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍとを有する。半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々はＮチャネル型のＦＥＴである。半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のドレインはバッテリ１１の正極に接続され、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のソースはダイオードＤ１のカソードと、コイルＬ１の一端とに接続されている。このように、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍは並列に接続されている。ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のゲートと、コンデンサＣ１の一端とは、実施の形態１と同様に切替え回路２０に各別に接続されている。図４では、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々におけるドレイン及びソース間に流れる電流をＩ１，Ｉ２，・・・，Ｉｍで示している。

【0064】

なお、実施の形態１と同様に、並列に接続されるとは、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のドレインが互いに直接的又は間接的に接続され、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のソースが直接的又は間接的に接続されることを意味する。

【0065】

半導体スイッチＡ３，Ａ４，・・・，Ａｍ夫々は半導体スイッチＡ１又はＡ２と同様に構成されている。切替え回路２０は、半導体スイッチＡ３，Ａ４，・・・，Ａｍ夫々を、半導体スイッチＡ１，Ａ２と同様にオン／オフする。
降圧装置３０でも、実施の形態１における降圧装置１０と同様に、切替え回路２０がｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍにおけるオン／オフの切替えを繰り返すことによって、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のドレインに入力されているバッテリ１１の出力電圧を降圧する。切替え回路２０は、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のオン／オフを同時的に切替える。半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のオン／オフは、図２に示されている半導体スイッチＡ１のオン／オフの推移のように、一定の周期で繰り返される。

【0066】

切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍにおけるオン／オフの切替えを繰り返した場合、電流は実施の形態１と同様に流れてバッテリ１１の出力電圧が降圧され、降圧された電圧はコイルＬ１の他端から負荷１２に出力される。ここで、実施の形態１の説明において、スイッチ装置２はスイッチ装置４に対応し、半導体スイッチＡ１，Ａ２は半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍに対応する。切替え回路２０は、デューティを調整することによって、負荷１２に印加される電圧を目標電圧に調整する。デューティは、１周期に対する半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍのオン期間の割合である。

【0067】

次に、切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオフからオンに切替える構成と、切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオンからオフに切替える構成とを説明する。

【0068】

ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々におけるオフからオンへの遷移期間は、他の（ｍ−１）個の半導体スイッチにおけるオフからオンへの遷移期間の少なくとも１つと異なっている。即ち、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々におけるオフからオンへの遷移期間全てが一致することはない。半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々におけるオフからオンへの遷移期間は、Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｋ（ｋ：２以上ｍ以下の整数）のいずれか１つである。遷移期間Ｈ１，Ｈ２，・・・，Ｈｋは互いに異なっている。オフからオンへの遷移期間については、Ｈ１が最も短く、Ｈ１，Ｈ２，・・・Ｈｋの順に長い。

【0069】

ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々におけるオンからオフへの遷移期間も、他の（ｍ−１）個の半導体スイッチにおけるオンからオフへの遷移期間の少なくとも１つと異なっている。即ち、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々におけるオンからオフへの遷移期間全てが一致することはない。半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々におけるオンからオフへの遷移期間は、Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｋ（ｋ：２以上ｍ以下の整数）のいずれか１つである。遷移期間Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｋは互いに異なっている。オンからオフへの遷移期間については、Ｌ１が最も短く、Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｋの順に長い。

【0070】

オフからオンへの遷移期間がＨ１，Ｈ２，・・・，Ｈｋである半導体スイッチ夫々におけるオンからオフへの遷移期間はＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｋである。即ち、オフからオンへの遷移期間が短い半導体スイッチにおいては、オンからオフへの遷移期間も短い。

【0071】

切替え回路２０は、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオフからオンに切替える場合、まず、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ中で遷移期間がＨ１である半導体スイッチの少なくとも１つをオフからオンに切替える。例えば、オフからオンへの遷移期間がＨ１である半導体スイッチの数が２つである場合、オフからオンへの遷移期間がＨ１である２つの半導体スイッチを共にオフからオンに切替えてもよいし、オフからオンへの遷移期間がＨ１である２つの半導体スイッチ中の一方をオフからオンに切替えてもよい。
オフからオンへの遷移期間がＨ１である半導体スイッチ中の少なくとも１つを、切替え回路２０がオフからオンに切替えた場合にスイッチング損失が発生する。

【0072】

切替え回路２０は、オフからオンへの遷移期間がＨ１である半導体スイッチ中の少なくとも１つをオンに切替えた後、他の半導体スイッチをオフからオンに切替える。このため、オフからオンへの遷移期間がＨ２，Ｈ３，・・・，Ｈｋのいずれか１つである半導体スイッチは、オフからオンへの遷移期間がＨ１である半導体スイッチの少なくとも１つがオフからオンに切替えられた後にオフからオンに切替えられる。
従って、切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々をオフからオンに切替えるタイミングは完全に一致していない。

【0073】

他の半導体スイッチをオフからオンに切替えている間、オフからオンへの遷移期間がＨ１である半導体スイッチの少なくとも１つがオンであるので、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍにおけるドレイン及びソース間の電圧Ｖｄｓは略ゼロボルトである。このため、他の半導体スイッチがオフからオンに切替わっている間に発生するスイッチング損失は略ゼロである。

【0074】

従って、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオフからオンに切替わる場合に生じるスイッチング損失は、オフからオンへの遷移期間がＨ１である一又は複数の半導体スイッチがオフからオンに切替わる場合に発生するため、小さい。
このスイッチング損失は、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍのオフからオンへの遷移期間が全てＨ１であって、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍを同時にオフからオンに切替える場合に生じるスイッチング損失と同じである。

【0075】

ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のオン抵抗について、オフからオンへの遷移期間、又は、オンからオフへの遷移期間が短い半導体スイッチのオン抵抗は大きい。従って、スイッチ装置４は、オン抵抗が、オフからオンへの遷移期間がＨ１である半導体スイッチのオン抵抗よりも小さい半導体スイッチを有しているため、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍがオンである場合に生じる電力の損失は小さい。

【0076】

オフからオンへの遷移期間がＨ１である半導体スイッチのオン抵抗をＲｍａｘとした場合において、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々のオン抵抗の合成抵抗は、オン抵抗がＲｍａｘであるｍ個の半導体スイッチが並列に接続されたときの合成抵抗よりも小さい。

【0077】

切替え回路２０は、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオンからオフに切替える場合、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍの中で、オンからオフへの遷移期間がＬ１である半導体スイッチの少なくとも１つを除く他の半導体スイッチをオンからオフに切替える。例えば、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍの中で、オンからオフへの遷移期間がＬ１である半導体スイッチの数が１つである場合、切替え回路２０は、オンからオフへの遷移期間がＬ２，Ｌ３，・・・，Ｌｋのいずれか１つである（ｍ−１）個の半導体スイッチをオンからオフにする。

【0078】

切替え回路２０が、オンからオフへの遷移期間がＬ１である半導体スイッチの少なくとも１つを除く他の半導体スイッチをオンからオフに切替えている間、オンからオフへの遷移期間がＬ１である半導体スイッチの少なくとも１つはオンを維持しているため、電圧Ｖｄｓは略ゼロボルトである。このため、切替え回路２０が、オンからオフへの遷移期間がＬ１である半導体スイッチの少なくとも１つを除く他の半導体スイッチをオンからオフに切替えている間に生じるスイッチング損失は略ゼロである。

【0079】

切替え回路２０は、オンからオフへの遷移期間がＬ１である半導体スイッチの少なくとも１つを除く他の半導体スイッチがオフになった後、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍの中でオンからオフへの遷移期間がＬ１である一又は複数の半導体スイッチをオフに切替える。
従って、切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍ夫々をオンからオフに切替えるタイミングは完全に一致していない。

【0080】

遷移期間がＬ１である一又は複数の半導体スイッチがオンからオフに遷移している間、スイッチング損失が発生する。前述したように、オンからオフへの遷移期間がＬ１である半導体スイッチの少なくとも１つを除く他の半導体スイッチを切替え回路２０がオンからオフに切替えている間に発生するスイッチング損失は略ゼロである。従って、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオンからオフに切替える場合に生じるスイッチング損失は、オンからオフへの遷移時間がＬ１である一又は複数の半導体スイッチがオンからオフに切替わる場合に発生するので、小さい。

【0081】

このスイッチング損失は、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍのオンからオフへの遷移期間が全てＬ１であって、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍを同時にオンからオフに切替える場合に生じるスイッチング損失と同じである。

【0082】

以上のように、スイッチ装置４では、スイッチング損失と、ｍ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍが共にオンである場合に生じる電力の損失とは小さいため、スイッチ装置４における電力の損失は小さい。
また、スイッチ装置４によって降圧が行われるため、降圧装置３０の電力の損失も小さい。

【0083】

なお、実施の形態２において、降圧装置３０は、ダイオードＤ１の代わりに、第１端がコイルＬ１の一端に接続されて第２端が接地されているスイッチ装置４を用いてもよい。この場合、ダイオードＤ１の代わりに用いられるスイッチ装置４の切替え回路２０は、もう１つのスイッチ装置４の切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオン（又はオフ）に切替えたとき、自身に接続されている半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオフ（又はオン）に切替える。これにより、バッテリ１１の出力電圧は降圧される。

【0084】

（実施の形態３）
図５は実施の形態３における電源システムの要部構成を示す回路図である。この電源システム５においては、バッテリ１１の出力電圧を降圧するのではなく、バッテリ１１の出力電圧を昇圧する点が実施の形態１又は２と異なっている。
以下では、実施の形態３について、実施の形態１又は２と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態１又は２と同様であるため、同様の符号を付してその説明を省略する。

【0085】

実施の形態３における電源システム５は車両に好適に搭載され、実施の形態１における電源システム１と同様に、バッテリ１１及び負荷１２を備える。電源システム５は昇圧装置５０を更に備える。昇圧装置５０は、バッテリ１１の正極と負荷１２の一端とに各別に接続されており、バッテリ１１の負極と負荷１２の他端とは接地されている。昇圧装置５０はバッテリ１１の出力電圧を目標電圧に昇圧し、該目標電圧を負荷１２に印加する。目標電圧の印加によって負荷１２は給電される。

【0086】

実施の形態３における昇圧装置５０は、スイッチ装置６、コンデンサＣ２、ダイオードＤ２及びコイルＬ２を有する。スイッチ装置６は第１端、第２端及び第３端を有する。コイルＬ２の一端はバッテリ１１の正極に接続され、コイルＬ２の他端はダイオードＤ２のアノードとスイッチ装置６の第１端に接続されている。スイッチ装置６の第２端は接地されている。ダイオードＤ２のカソードは、負荷１２及びコンデンサＣ２夫々の一端と、スイッチ装置６の第３端とに接続されている。コンデンサＣ２の他端は接地されている。

【0087】

スイッチ装置６は、コイルＬ２の他端から接地電位、例えば車両のボディへの電流経路の通電／遮断を行う。スイッチ装置６は、切替え回路２０と、ｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎとを有する。半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々はＮチャネル型のＦＥＴである。半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々のドレインは、コイルＬ２の他端とダイオードＤ２のアノードとに接続され、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々のソースは接地されている。このように、ｎ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎは並列に接続されている。ｎ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々のゲートと、コンデンサＣ２の一端とは切替え回路２０に各別に接続されている。図５では、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々におけるドレイン及びソース間に流れる電流をＩ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎで示している。

【0088】

なお、実施の形態１及び２と同様に、並列に接続されるとは、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々のドレインが互いに直接的又は間接的に接続され、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々のソースが直接的又は間接的に接続されることを意味する。

【0089】

半導体スイッチＡ３，Ａ４，・・・，Ａｎ夫々は半導体スイッチＡ１又はＡ２と同様に構成されている。切替え回路２０は、半導体スイッチＡ２，Ａ３，・・・，Ａｎ夫々を、半導体スイッチＡ１と同様にオン／オフする。
昇圧装置５０では、実施の形態１と同様に、切替え回路２０がｎ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎにおけるオン／オフの切替えを繰り返すことによって、コイルＬ２の一端に入力されているバッテリ１１の出力電圧を昇圧する。切替え回路２０は、半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々のオン／オフを同時的に切替える。半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々のオン／オフは、図２に示されている半導体スイッチＡ１のオン／オフの推移のように、一定の周期で繰り返される。

【0090】

切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎをオフからオンに切替えた場合、電流は、バッテリ１１の正極からコイルＬ２及びスイッチ装置６の順に流れる。コイルＬ２に多量の電流が流れる。このとき、ダイオードＤ２を介してコンデンサＣ２の両端に電圧が印加されることはない。

【0091】

切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎをオンからオフに切替えた場合、電流は、バッテリ１１の正極からコイルＬ２及びダイオードＤ２の順に流れる。このとき、コイルＬ２は自身に流れる電流を維持しようとするため、コイルＬ１に流れる電流は、一定の傾きで徐々に低下する。そして、コンデンサＣ２の両端には、バッテリ１１の出力電圧に、低下している電流の傾きの大／小に応じて高／低に決まる電圧を加算した第３電圧が印加される。第３電圧はバッテリ１１の出力電圧よりも高い。

【0092】

コンデンサＣ２は、ダイオードＤ２のカソードから出力される電圧を平滑し、平滑した電圧を負荷１２に印加する。負荷１２に印加される電圧はバッテリ１１の出力電圧を超えている。
以上のように、昇圧装置５０は、バッテリ１１の出力電圧を昇圧し、昇圧した電圧をコイルＬ２の他端からダイオードＤを介して負荷１２に出力する。

【0093】

コンデンサＣ２は、切替え回路２０がｎ個の半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎをオンにしている期間が長い程、即ち、デューティが大きい程、第３電圧が高くなるため、高い電圧を負荷１２に印加する。デューティは、１周期に対する半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎのオン期間の割合である。切替え回路２０は、コンデンサＣ２の両端間の電圧が高い場合にデューティを下げ、コンデンサＣ２の両端間の電圧が低い場合にデューティを上げることによって、負荷１２に印加される電圧を目標電圧に調整する。

【0094】

実施の形態３における切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎをオフからオンに切替える構成は、実施の形態２における切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオフからオン切替える構成と同様である。また、実施の形態３における切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・Ａｎをオンからオフに切替える構成は、実施の形態２における切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎをオンからオフに切替える構成と同様である。

【0095】

実施の形態２における切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオフからオンに切替える構成の説明において、ｍ（ｍ：３以上の整数）をｎ（ｎ：２以上の整数）に置き換える。これにより、実施の形態３における切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎをオフからオンに切替える構成を説明することができる。

【0096】

実施の形態２における切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｍをオンからオフに切替える構成の説明において、ｍ（ｍ：３以上の整数）をｎ（ｎ：２以上の整数）に置き換える。これにより、実施の形態３における切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎをオンからオフに切替える構成を説明することができる。

【0097】

従って、実施の形態３におけるスイッチ装置６は実施の形態２におけるスイッチ装置４と同様の効果を奏する。また、電力の損失が小さいスイッチ装置６によって昇圧が行われるため、昇圧装置５０の電力損失も小さい。

【0098】

なお、実施の形態３において、昇圧装置５０は、ダイオードＤ２の代わりに、第１端がコンデンサＣ２の一端に接続されて第２端がコイルＬ２の他端に接続されているスイッチ装置６を用いてもよい。この場合、ダイオードＤ２の代わりに用いられるスイッチ装置６の切替え回路２０は、もう１つのスイッチ装置６の切替え回路２０が半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎをオン（又はオフ）に切替えたとき、自身に接続されている半導体スイッチＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎをオフ（又はオン）に切替える。これにより、バッテリ１１の出力電圧は昇圧される。

【0099】

なお、実施の形態１〜３において、スイッチ装置２，４，６が備える複数の半導体スイッチをオンからオフに切替える構成は、オンからオフへの遷移期間が最も短い半導体スイッチの少なくとも１つを除く他の半導体スイッチをオフに切替えた後に遷移期間が最も短い一又は複数の半導体スイッチをオフに切替える構成でなくてもよい。この場合であっても、複数の半導体スイッチがオフからオンに切替えられるときに生じるスイッチング損失は小さく、更に、複数の半導体スイッチが共にオンである期間に生じる電力の損失も小さいので、スイッチ装置２，４，６における電力の損失は小さい。従って、スイッチ装置２を備える降圧装置１０、スイッチ装置４を備える降圧装置３０、及び、スイッチ装置６を備える昇圧装置５０夫々における電力の損失も小さい。

【0100】

また、スイッチ装置２，４，６が備える複数の半導体スイッチをオフからオンに切替える構成は、オフからオンへの遷移期間が最も短い半導体スイッチの少なくとも１つをオンに切替えた後に、他の半導体スイッチをオンに切替える構成でなくてもよい。この場合であっても、複数の半導体スイッチがオンからオフに切替えられるときに生じるスイッチング損失は小さく、更に、複数の半導体スイッチが共にオンである期間に生じる電力の損失も小さいので、スイッチ２，４，６における電力の損失は小さい。従って、スイッチ装置２を備える降圧装置１０、スイッチ装置４を備える降圧装置３０、及び、スイッチ装置６を備える昇圧装置５０夫々における電力の損失も小さい。

【0101】

更に、スイッチ装置２，４，６が備える複数の半導体スイッチ夫々は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴであってもよく、更には、バイポーラトランジスタであってもよい。
また、スイッチ装置２，４，６が搭載される装置は降圧装置又は昇圧装置に限定されない。内部で電流、特に多量の電流が流れる電流経路の通電及び遮断を行う必要がある装置にスイッチ装置２，４，６を搭載してもよい。

【0102】

開示された実施の形態１〜３は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0103】

２，４，６ スイッチ装置
１０，３０ 降圧装置
２０ 切替え回路
５０ 昇圧装置
Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｍ 半導体スイッチ
Ｌ１，Ｌ２ コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】