特許 6472051 スイッチング電源装置および電磁石電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6472051

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】スイッチング電源装置および電磁石電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/493 20070101AFI20190207BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20190207BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/493

   H02M7/48 F

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-159537(P2015-159537)

(22)【出願日】2015年8月12日

(65)【公開番号】特開2017-38496(P2017-38496A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2018年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004606

【氏名又は名称】ニチコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】特許業務法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川▲崎▼ 敦志

【審査官】 栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０６９３２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０２７８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１１６２７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１６６９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４３５０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４９３

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの第１スイッチ手段を含む第１スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路の出力端に接続されたフィルタ回路と、
前記第１スイッチ手段をＰＷＭ制御する制御回路と、
を備えたスイッチング電源装置であって、
前記第１スイッチ回路に並列接続された、少なくとも１つの第２スイッチ手段を含む第２スイッチ回路を備え、
前記制御回路は、
前記第２スイッチ手段のオン時間が前記第１スイッチ手段のオン時間よりも小さく、かつ前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路とが互いに異なる極性の電圧を出力するように、前記第２スイッチ手段を前記第１スイッチ手段と同じスイッチング周波数でＰＷＭ制御し、
前記第１スイッチ回路は、複数の前記第１スイッチ手段をブリッジ接続したブリッジ回路であり、
前記第２スイッチ回路は、複数の前記第２スイッチ手段をブリッジ接続したブリッジ回路である
ことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項2】

前記制御回路は、
前記第１スイッチ手段のスイッチング周波数が変化しない範囲で、前記第１スイッチ手段のオン時間の下限値を設定するとともに、
前記第２スイッチ手段の最小オン時間が前記下限値よりも小さくなるように前記第２スイッチ手段をＰＷＭ制御する
ことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。

【請求項3】

前記制御回路は、前記第１スイッチ手段の最小オン時間が前記下限値となる場合にのみ、前記第２スイッチ手段をＰＷＭ制御する
ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項4】

前記フィルタ回路は、コイルおよびコンデンサからなるＬＣフィルタ回路である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。

【請求項5】

前記第１スイッチ手段は、ＩＧＢＴであり、
前記第２スイッチ手段は、ＦＥＴである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。

【請求項6】

変圧器と、
前記変圧器から出力された交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路から出力された直流電圧に基づいて電磁石に供給する出力電流を生成する請求項１〜５のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置と、を備えた
ことを特徴とする電磁石電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイッチング電源装置および当該スイッチング電源装置を備えた電磁石電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電磁石用のスイッチング電源装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１に記載のスイッチング電源装置は、ブリッジ接続したＩＧＢＴからなるスイッチ回路およびコンデンサを含む第１電流源と、同じくスイッチ回路およびコンデンサを含む第２電流源とを備えている。このスイッチング電源装置によれば、第１電流源および第２電流源を制御して、電磁石に供給するパルス状電流の頂部における変化を抑制することができる。

【0003】

図４に、別のスイッチング電源装置１Ｂを備えた電磁石電源システム１００Ｂを示す。電磁石電源システム１００Ｂは、変圧器１１と、電圧変換回路１２と、スイッチング電源装置１Ｂとを備えている。

【0004】

電圧変換回路１２は、変圧器１１から入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する。電圧変換回路１２は、ダイオードで構成された整流手段と、コイルおよびコンデンサＣ１で構成された平滑手段とを含む。

【0005】

スイッチング電源装置１Ｂは、ＩＧＢＴをブリッジ接続したスイッチ回路２と、ＬＣ高周波フィルタを含むフィルタ回路３と、スイッチ回路２のＩＧＢＴをＰＷＭ制御する制御回路（図示略）とを備えている。スイッチング電源装置１Ｂの制御回路は、ＩＧＢＴのオン時間（デューティ比）を制御することで、電磁石１０に供給される出力電流を制御することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−２４３５０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、ＩＧＢＴのオン時間を所定の下限値（最小ＯＮゲート幅）よりも小さくしようとすると、ＩＧＢＴは特性上オンしないことがある。例えば、制御回路が２０［ｋＨｚ］のスイッチング周波数（５０［μｓ］のスイッチング周期）でＩＧＢＴをＰＷＭ制御する場合、ＩＧＢＴのオン時間を１［μｓ］よりも小さくしようとすると、ＩＧＢＴはオンしないことがある。

【0008】

ＩＧＢＴがオンしないと、ＰＷＭ制御によるＩＧＢＴのスイッチング動作が間欠的になってしまい、ＩＧＢＴのスイッチング周波数が下がってしまう。ここで、フィルタ回路３は、ＩＧＢＴのスイッチングによる電流リプルを減衰させるべくＰＷＭ制御時のＩＧＢＴのスイッチング周波数に応じて設計されているため、スイッチング周波数が下がってしまうと、スイッチングによる電流リプルの減衰率が小さくなる。

【0009】

このため、ＩＧＢＴのオン時間を所定の下限値よりも小さくして低電流出力制御を行う場合、従来のスイッチング電源装置１Ｂでは、フィルタ回路３でのスイッチングによる電流リプルの減衰率が小さくなり、その結果、フィルタ回路３から出力される出力電流リプルが大きくなってしまうという問題があった。

【0010】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、出力電流リプルを増大させることなく低電流出力制御を実行可能なスイッチング電源装置および当該スイッチング電源装置を備えた電磁石電源システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、
少なくとも１つの第１スイッチ手段を含む第１スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路の出力端に接続されたフィルタ回路と、
前記第１スイッチ手段をＰＷＭ制御する制御回路と、
を備えたスイッチング電源装置であって、
前記第１スイッチ回路に並列接続された、少なくとも１つの第２スイッチ手段を含む第２スイッチ回路を備え、
前記制御回路は、
前記第２スイッチ手段のオン時間が前記第１スイッチ手段のオン時間よりも小さく、かつ前記第１スイッチ回路と前記第２スイッチ回路とが互いに異なる極性の電圧を出力するように、前記第２スイッチ手段を前記第１スイッチ手段と同じスイッチング周波数でＰＷＭ制御し、
前記第１スイッチ回路は、複数の前記第１スイッチ手段をブリッジ接続したブリッジ回路であり、
前記第２スイッチ回路は、複数の前記第２スイッチ手段をブリッジ接続したブリッジ回路である
ことを特徴とすることを特徴とする。

【0012】

この構成によれば、第１スイッチ回路の過剰な出力電圧を第２スイッチ回路で吸収することができるので、低電流出力制御時に第１スイッチ手段のオン時間を極端に小さくする必要がなくなる。その結果、この構成によれば、低電流出力制御時に出力電流リプルが大きくなってしまうのを防ぐことができる。

【0013】

上記スイッチング電源装置では、
前記制御回路は、
前記第１スイッチ手段のスイッチング周波数が変化しない範囲で、前記第１スイッチ手段のオン時間の下限値を設定するとともに、
前記第２スイッチ手段の最小オン時間が前記下限値よりも小さくなるように前記第２スイッチ手段をＰＷＭ制御することが好ましい。

【0014】

この構成によれば、低電流出力制御時に第１スイッチ手段のオン時間を下限値より小さくすることがなくなるので、スイッチング周波数が下がることなく、当該スイッチング周波数に応じて設計されたフィルタ回路により出力電流リプルを確実に抑えることができる。

【0015】

上記スイッチング電源装置では、
前記制御回路は、前記第１スイッチ手段の最小オン時間が前記下限値となる場合にのみ、前記第２スイッチ手段をＰＷＭ制御するよう構成できる。

【0016】

上記スイッチング電源装置では、例えば、
前記フィルタ回路は、コイルおよびコンデンサからなるＬＣフィルタ回路である。

【0017】

上記スイッチング電源装置では、例えば、
前記第１スイッチ手段は、ＩＧＢＴであり、
前記第２スイッチ手段は、ＦＥＴである。

【0018】

上記課題を解決するために、本発明に係る電磁石電源システムは、
変圧器と、
前記変圧器から出力された交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路から出力された直流電圧に基づいて電磁石に供給する出力電流を生成する上記いずれかのスイッチング電源装置と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、出力電流リプルを増大させることなく低電流出力制御を実行可能なスイッチング電源装置および電磁石電源システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明に係るスイッチング電源装置のブロック図である。

【図2】（Ａ）は第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のタイミングチャートである。（Ｂ）は第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８のタイミングチャートである。（Ｃ）は、端子電圧Ｖ１〜Ｖ３の状態を示すタイミングチャートである。

【図3】図２に示す時間Ｔａ〜Ｔｃと出力電流との関係を示す図である。

【図4】従来の電磁石電源システムを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置および電磁石電源システムの実施形態について説明する。

【0022】

本発明の一実施形態に係る電磁石電源システムは、図４に示す従来の電磁石電源システム１００Ｂにおいて、スイッチング電源装置１Ｂを図１に示すスイッチング電源装置１Ａに置き換えたものである。

【0023】

スイッチング電源装置１Ａは、図１に示すように、第１スイッチ回路２と、フィルタ回路３と、制御回路４と、第２スイッチ回路５とを備えている。なお、図１に示されている各構成要素のうち、図４と同一の符号を付した構成要素については従来技術で説明したものと同様なので、ここでは説明を一部省略する。

【0024】

第１スイッチ回路２は、４つの第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４をブリッジ接続したブリッジ回路である。４つの第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれＩＧＢＴからなり、ＩＧＢＴには各１つのダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列接続されている。第１スイッチ回路２は、入力端が電圧変換回路１２のコンデンサＣ１に接続され、出力端Ｔ１、Ｔ１’がコイルＬ１、Ｌ２を介してフィルタ回路３の入力端Ｔ３、Ｔ３’に接続されている。

【0025】

フィルタ回路３は、コイルＬ３およびコンデンサＣ２からなるＬＣ高周波フィルタである。フィルタ回路３は、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のスイッチングによる電流リプルを減衰させるべく、ＰＷＭ制御時の第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のスイッチング周波数に応じて設計されている。

【0026】

第２スイッチ回路５は、第１スイッチ回路２に並列接続されている。具体的には、第２スイッチ回路５は、入力端が第１スイッチ回路２の入力端に接続され、出力端Ｔ２、Ｔ２’がコイルＬ４、Ｌ５およびコイルＬ１、Ｌ２を介して第１スイッチ回路２の出力端Ｔ１、Ｔ１’に接続されている。また、第２スイッチ回路５は、４つの第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８をブリッジ接続したブリッジ回路である。４つの第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８は、それぞれＦＥＴからなり、ＦＥＴには各１つのダイオードＤ５〜Ｄ８が逆並列接続されている。

【0027】

制御回路４は、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４および第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８に対して、ＰＷＭ制御とオン／オフ制御とを行う。ＰＷＭ制御は、スイッチ手段を一定のスイッチング周波数でスイッチング動作させる制御であり、オン／オフ制御は、スイッチ手段を連続的にオン状態またはオフ状態にする制御である。図２の場合、制御回路４は、第１スイッチ手段Ｓ１、Ｓ２および第２スイッチ手段Ｓ６、Ｓ７に対してＰＷＭ制御を行い、第１スイッチ手段Ｓ３、Ｓ４および第２スイッチ手段Ｓ５、Ｓ８に対してオン／オフ制御を行っている。

【0028】

また、制御回路４は、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のスイッチング周波数が変化しない範囲で、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のオン時間の下限値を設定し、ＰＷＭ制御下の第１スイッチ手段のオン時間が当該下限値を下回らないようにする。例えば、スイッチング周波数が２０［ｋＨｚ］の場合（スイッチング周期が５０［μｓ］の場合）、制御回路４は、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のオン時間の下限値を１［μｓ］に設定し、ＰＷＭ制御下の第１スイッチ手段のオン時間が１［μｓ］を下回らないようにする。このように下限値を設定するのは、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４であるＩＧＢＴは、オン時間を小さくしようとするとオンしない場合があり、その場合、スイッチング周波数が変化してしまうからである。一方、第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８に対しては、制御回路４は、オン時間の下限値を設定していない。これは、第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８であるＦＥＴは、オン時間を小さくしても正常に動作する（オンする）からである。

【0029】

さらに、制御回路４は、第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８の最小オン時間が上述の下限値よりも小さく、かつ第１スイッチ回路２と第２スイッチ回路５とが互いに異なる極性の電圧を出力するように、第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８をＰＷＭ制御する。ここで、最小オン時間とは、ＰＷＭ制御下のスイッチ手段のオン時間のうち最も小さいものをいう。例えば、図２（Ａ）の場合、最小オン時間は第１スイッチ手段Ｓ１のオン時間になり、図２（Ｂ）の場合、最小オン時間は第２スイッチ手段Ｓ６、Ｓ７のオン時間になる。

【0030】

上述のとおり、第１スイッチ回路２と第２スイッチ回路５とが互いに異なる極性の電圧を出力することにより、第１スイッチ回路２の過剰な出力電圧を第２スイッチ回路５で吸収することができる。このため、スイッチング電源装置１Ａでは、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のオン時間を下限値よりも小さくすることなく、低電流出力制御が可能となる。

【0031】

次に、図２および図３を参照して、低電流出力制御の具体例について説明する。以下では、出力電流をプラス方向（図２（Ｃ）に示す端子電圧Ｖ３が正電圧）に流す場合について説明する。なお、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のオン時間の下限値は、１［μｓ］に設定されているものとする。

【0032】

図２（Ａ）に示すように、制御回路４は、第１スイッチ手段Ｓ１、Ｓ２をスイッチング周期Ｔ（スイッチング周波数は２０［ｋＨｚ］）でＰＷＭ制御している。一方、制御回路４は、第１スイッチ手段Ｓ３、Ｓ４をオン／オフ制御しており、第１スイッチ手段Ｓ３はオフ状態、第１スイッチ手段Ｓ４はオン状態に維持されている。

【0033】

図２（Ｂ）に示すように、制御回路４は、第２スイッチ手段Ｓ６、Ｓ７をスイッチング周期Ｔ（スイッチング周波数は２０［ｋＨｚ］）でＰＷＭ制御している。一方、制御回路４は、第２スイッチ手段Ｓ５、Ｓ８をオン／オフ制御しており、第２スイッチ手段Ｓ５、Ｓ８はオフ状態に維持されている。

【0034】

時間ｔ_１〜ｔ_４の１つのスイッチング周期Ｔに着目すると、時間ｔ_１〜ｔ_２において、第１スイッチ手段Ｓ１、Ｓ４および第２スイッチ手段Ｓ６、Ｓ７はオン状態となり、第１スイッチ手段Ｓ２、Ｓ３および第２スイッチ手段Ｓ５、Ｓ８はオフ状態となる。このとき、第１経路（コンデンサＣ１→第１スイッチ手段Ｓ１→コイルＬ１→コイルＬ４→第２スイッチ手段Ｓ６）と第２経路（コンデンサＣ１→第２スイッチ手段Ｓ７→コイルＬ５→コイルＬ２→第１スイッチ手段Ｓ４）に電流が流れる。

【0035】

このため、コンデンサＣ１の両端電圧をＸ（Ｘ＞０）［Ｖ］とすると、第１スイッチ回路２からは正の電圧（Ｘ［Ｖ］の電圧）が出力され、図２（Ｃ）に示すように第１スイッチ回路２の出力端Ｔ１、Ｔ１’の端子電圧Ｖ１はＸ［Ｖ］となる。一方、第２スイッチ回路５からは負の電圧（−Ｘ［Ｖ］の電圧）が出力され、第２スイッチ回路５の出力端Ｔ２、Ｔ２’の端子電圧Ｖ２は−Ｘ［Ｖ］となる。その結果、フィルタ回路３に入力される電圧は０［Ｖ］になり、フィルタ回路３の入力端Ｔ３、Ｔ３’の端子電圧Ｖ３は０［Ｖ］となる。

【0036】

時間ｔ_２〜ｔ_３においては、第１スイッチ手段Ｓ１およびＳ４はオン状態となり、第１スイッチ手段Ｓ２、Ｓ３および第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８はオフ状態となる。このとき、第３経路（コンデンサＣ１→第１スイッチ手段Ｓ１→コイルＬ１→フィルタ回路３→電磁石１０→フィルタ回路３→コイルＬ２→第１スイッチ手段Ｓ４）に電流が流れる。

【0037】

このため、第１スイッチ回路２からはＸ［Ｖ］の電圧が出力され、第１スイッチ回路２の出力端Ｔ１、Ｔ１’の端子電圧Ｖ１はＸ［Ｖ］となる。一方、第２スイッチ回路５から出力される電圧は０［Ｖ］となり、第２スイッチ回路５の出力端Ｔ２、Ｔ２’の端子電圧Ｖ２は０［Ｖ］となる。その結果、フィルタ回路３に入力される電圧はＸ［Ｖ］になり、フィルタ回路３の入力端Ｔ３、Ｔ３’の端子電圧Ｖ３はＸ［Ｖ］となる。

【0038】

時間ｔ_３〜ｔ_４においては、第１スイッチ手段Ｓ２、Ｓ４はオン状態となり、第１スイッチ手段Ｓ１、Ｓ３および第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８はオフ状態となる。なお、上記のとおり、第１スイッチ手段Ｓ４は出力電流を還流させるためにオン状態にしておく必要があるが、第１スイッチ手段Ｓ２は常時オフ状態としても問題はない。このため、第１スイッチ回路２および第２スイッチ回路５から出力される電圧はいずれも０［Ｖ］となり、第１スイッチ回路２の出力端Ｔ１、Ｔ１’の端子電圧Ｖ１および第２スイッチ回路５の出力端Ｔ２、Ｔ２’の端子電圧Ｖ２はいずれも０［Ｖ］となる。その結果、フィルタ回路３の入力端Ｔ３、Ｔ３’の端子電圧Ｖ３も０［Ｖ］となる。

【0039】

ここで、図２（Ｃ）に示すように、１つのスイッチング周期Ｔにおいて端子電圧Ｖ１がＸ［Ｖ］となる時間をＴａとし、端子電圧Ｖ２が−Ｘ［Ｖ］となる時間をＴｂとし、端子電圧Ｖ３はＸ［Ｖ］となる時間をＴｃとすると、時間Ｔａ〜Ｔｃと出力電流との関係は、図３のとおりになる。図３において、Ｙ［Ａ］は、第２スイッチ回路５を動作させず、かつ第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４の最小オン時間（第１スイッチ手段Ｓ１のオン時間）が下限値である１［μｓ］となるよう第１スイッチ回路２を動作させたときに、フィルタ回路３から出力される出力電流値である。

【0040】

図３から分かるように、出力電流値がＹ［Ａ］よりも小さい場合、時間Ｔａは１［μｓ］で一定となる。また、時間Ｔｂは出力電流値がＹ［Ａ］に近づくにつれて０に近づき、時間Ｔｃは出力電流値がＹ［Ａ］に近づくにつれて１［μｓ］に近づく。すなわち、図３から、出力電流値がＹ［Ａ］よりも小さい場合、フィルタ回路３に入力される電圧は、第１スイッチ回路２の出力電圧から第２スイッチ回路５で吸収される電圧を差し引いたものであることが分かり、出力電流値がＹ［Ａ］に近づくにつれて第２スイッチ回路５の吸収量が小さくなることも分かる。

【0041】

一方、出力電流値がＹ［Ａ］以上の場合、時間Ｔａと時間Ｔｃとが一致し、ともに出力電流値に比例して大きくなる。時間Ｔｂは０になる。すなわち、図３から、出力電流値がＹ［Ａ］以上の場合、フィルタ回路３に入力される電圧は、第１スイッチ回路２の出力電圧に一致することが分かる。なお、コイルＬ１、Ｌ２および配線等による電圧降下は無視している。

【0042】

結局、本実施形態に係るスイッチング電源装置１Ａおよび電磁石電源システムによれば、第１スイッチ回路２の過剰な出力電圧を第２スイッチ回路５で吸収することができるので、低電流出力制御時、すなわち出力電流値がＹ［Ａ］よりも小さくなるような制御時に、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４の最小オン時間（第１スイッチ手段Ｓ１のオン時間）を下限値よりも小さくする必要がなくなる。その結果、本実施形態に係るスイッチング電源装置１Ａおよび電磁石電源システムによれば、低電流出力制御時に出力電流リプルが大きくなってしまうのを防ぐことができる。

【0043】

なお、上記では、出力電流をプラス方向に流す場合について説明したが、出力電流をマイナス方向（図２（Ｃ）に示す端子電圧Ｖ３が負電圧）に流す場合でも同様な効果を奏する。すなわち、出力電流をマイナス方向に流す場合には、第１スイッチ手段Ｓ４を常時オン状態にすることに替えて第１スイッチ手段Ｓ２を常時オン状態にするとともに、第１スイッチ手段Ｓ１、第２スイッチ手段Ｓ６、Ｓ７をオン／オフ動作させることに替えて第１スイッチ手段Ｓ３、第２スイッチ手段Ｓ５、Ｓ８をオン／オフ動作させることになるが、この場合は、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４の最小オン時間（第１スイッチ手段Ｓ３のオン時間）を下限値よりも小さくする必要がなくなる。

【0044】

以上、本発明に係るスイッチング電源装置および電磁石電源システムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【0045】

第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４および第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８のスイッチングパターンは、少なくも低電流出力制御時に、第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８の最小オン時間（上記具体例では、第２スイッチ手段Ｓ６、Ｓ７のオン時間）が、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のオン時間の下限値よりも小さく、かつ第１スイッチ回路２と第２スイッチ回路５とが互いに異なる極性の電圧を出力できるのであれば、適宜変更することができる。例えば、時間ｔ_１〜ｔ_２ではなく時間ｔ_２〜ｔ_３において、第２スイッチ手段Ｓ６、Ｓ７をオン状態にしてもよい。

【0046】

上記実施形態では、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４をＩＧＢＴとし、第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８をＦＥＴとしているが、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のオン時間よりも第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８のオン時間の方が小さくなるのであれば、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４および第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８として任意のスイッチ手段を用いることができる。例えば、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４を一般的な（比較的安価な）ＩＧＢＴとし、第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８を高性能な（比較的高価な）ＩＧＢＴとしてもよい。また、第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４および第２スイッチ手段Ｓ５〜Ｓ８のうち、ＰＷＭ制御を行わないスイッチ手段は、省略したりダイオード等の整流素子に置き換えたりすることができる。

【0047】

フィルタ回路３の構成は、ＰＷＭ制御下の第１スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のスイッチング周波数に応じて設計されているのであれば適宜変更することができる。

【0048】

また、本発明の電磁石電源システムでは、低電流出力制御時に、電圧変換回路１２の出力電圧（コンデンサＣ１のプラス側の直流リンク電圧）を低下させてもよい。なお、この場合、電圧変換回路１２の整流手段をＡＣ／ＤＣコンバータで構成することが好ましい。

【符号の説明】

【0049】

１Ａ スイッチング電源装置
２ 第１スイッチ回路
３ フィルタ回路
４ 制御回路
５ 第２スイッチ回路
１０ 電磁石
１１ 変圧器
１２ 電圧変換回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】