特許 6803744 スイッチング電源装置

(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】6803744

(24)【登録日】2020年12月3日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】スイッチング電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20201214BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 H

   H02M3/28 Q

   H02M3/28 B

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-251844(P2016-251844)

(22)【出願日】2016年12月26日

(65)【公開番号】特開2018-107896(P2018-107896A)

(43)【公開日】2018年7月5日

【審査請求日】2019年6月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】岩尾 公喜

(72)【発明者】

【氏名】木下 孝志

【審査官】 佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２６７７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１８０５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２３６７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１０３８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０３１１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７４７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５８０４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次側コイルと、二次側コイルとを有するトランスと、
前記一次側コイルに接続され、電源線から供給された直流電力をスイッチングして前記一次側コイルに電力を供給するスイッチング部と、
前記二次側コイルに接続され、前記二次側コイルが出力する電力を整流し、負荷部に直流電力を供給する整流部と、
前記負荷部と並列に接続されたアクティブ抵抗と、
前記アクティブ抵抗に直列に接続され、前記アクティブ抵抗を有効にするか否かを制御する制御スイッチと、
前記負荷部に流れる負荷電流が所定の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にする制御部と
を備え、
前記制御部は、前記電源線から供給された直流電力の電圧を示す入力電圧が所定の電圧閾値以上、且つ、前記負荷電流が前記所定の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にする
ことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項2】

一次側コイルと、二次側コイルとを有するトランスと、
前記一次側コイルに接続され、電源線から供給された直流電力をスイッチングして前記一次側コイルに電力を供給するスイッチング部と、
前記二次側コイルに接続され、前記二次側コイルが出力する電力を整流し、負荷部に直流電力を供給する整流部と、
前記負荷部と並列に接続されたアクティブ抵抗と、
前記アクティブ抵抗に直列に接続され、前記アクティブ抵抗を有効にするか否かを制御する制御スイッチと、
前記負荷部に流れる負荷電流が所定の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にする制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記制御スイッチが導通されており、且つ、前記整流部から出力される出力電圧が第１の電圧閾値以上になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを停止させ、
前記出力電圧が前記第１の電圧閾値より小さい第２の電圧閾値以下になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを再開させて、前記スイッチング部を間欠動作させる
ことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項3】

前記所定の電流閾値は、第１の電流閾値であり、
前記制御部は、
前記負荷電流が前記第１の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にし、
前記負荷電流が前記第１の電流閾値より大きい第２の電流閾値以上になった場合に、前記制御スイッチを非導通にさせて、前記アクティブ抵抗を無効にする
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記電源線から供給された直流電力の電圧を示す入力電圧が所定の電圧閾値以上、且つ、前記負荷電流が前記所定の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にする
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5】

一次側コイルと、二次側コイルとを有するトランスと、
前記一次側コイルに接続され、電源線から供給された直流電力をスイッチングして前記一次側コイルに電力を供給するスイッチング部と、
前記二次側コイルに接続され、前記二次側コイルが出力する電力を整流し、負荷部に直流電力を供給する整流部と、
前記負荷部と並列に接続されたアクティブ抵抗と、
前記アクティブ抵抗に直列に接続され、前記アクティブ抵抗を有効にするか否かを制御する制御スイッチと、
前記整流部から出力される出力電圧が所定の電圧閾値以上である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にする制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記制御スイッチが導通されており、且つ、前記出力電圧が第１の電圧閾値以上になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを停止させ、
前記出力電圧が前記第１の電圧閾値より小さい第２の電圧閾値以下になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを再開させて、前記スイッチング部を間欠動作させる
ことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項6】

前記トランスに接続され、所定の共振周波数で共振する共振部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。

【請求項7】

前記共振部は、ＬＬＣ共振回路であり、
前記制御部は、前記スイッチング部を、パルス周波数変調によって制御する
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。

【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に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、例えば、ＬＬＣ共振回路などの共振回路を利用したスイッチング電源装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このようなスイッチング電源装置では、出力電圧を制御するために、例えば、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation：パルス周波数変調）制御を行っていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−９３８１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述したスイッチング電源装置では、軽負荷時に、例えば、二次側の整流回路に用いたダイオードの寄生容量と、共振リアクトルとの共振によって、出力電圧が上昇して、適切に制御できない場合があった。また、従来のスイッチング電源装置では、寄生容量による共振を抑制するために、ダンピング抵抗を挿入することが行われていたが、定格負荷時の損失となり、変換効率が低下する場合があった。

【0005】

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、定格負荷時の変換効率を低下させずに、軽負荷時に出力電圧を適切に制御することができるスイッチング電源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、一次側コイルと、二次側コイルとを有するトランスと、前記一次側コイルに接続され、電源線から供給された直流電力をスイッチングして前記一次側コイルに電力を供給するスイッチング部と、前記二次側コイルに接続され、前記二次側コイルが出力する電力を整流し、負荷部に直流電力を供給する整流部と、前記負荷部と並列に接続されたアクティブ抵抗と、前記アクティブ抵抗に直列に接続され、前記アクティブ抵抗を有効にするか否かを制御する制御スイッチと、前記負荷部に流れる負荷電流が所定の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にする制御部とを備え、前記制御部は、前記電源線から供給された直流電力の電圧を示す入力電圧が所定の電圧閾値以上、且つ、前記負荷電流が前記所定の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にすることを特徴とするスイッチング電源装置である。
また、本発明の一態様は、一次側コイルと、二次側コイルとを有するトランスと、前記一次側コイルに接続され、電源線から供給された直流電力をスイッチングして前記一次側コイルに電力を供給するスイッチング部と、前記二次側コイルに接続され、前記二次側コイルが出力する電力を整流し、負荷部に直流電力を供給する整流部と、前記負荷部と並列に接続されたアクティブ抵抗と、前記アクティブ抵抗に直列に接続され、前記アクティブ抵抗を有効にするか否かを制御する制御スイッチと、前記負荷部に流れる負荷電流が所定の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にする制御部とを備え、前記制御部は、前記制御スイッチが導通されており、且つ、前記整流部から出力される出力電圧が第１の電圧閾値以上になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを停止させ、前記出力電圧が前記第１の電圧閾値より小さい第２の電圧閾値以下になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを再開させて、前記スイッチング部を間欠動作させることを特徴とするスイッチング電源装置である。

【0007】

また、本発明の一態様は、上記のスイッチング電源装置において、前記所定の電流閾値は、第１の電流閾値であり、前記制御部は、前記負荷電流が前記第１の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にし、前記負荷電流が前記第１の電流閾値より大きい第２の電流閾値以上になった場合に、前記制御スイッチを非導通にさせて、前記アクティブ抵抗を無効にすることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の一態様は、上記のスイッチング電源装置において、前記制御部は、前記電源線から供給された直流電力の電圧を示す入力電圧が所定の電圧閾値以上、且つ、前記負荷電流が前記所定の電流閾値以下である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にすることを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様は、一次側コイルと、二次側コイルとを有するトランスと、前記一次側コイルに接続され、電源線から供給された直流電力をスイッチングして前記一次側コイルに電力を供給するスイッチング部と、前記二次側コイルに接続され、前記二次側コイルが出力する電力を整流し、負荷部に直流電力を供給する整流部と、前記負荷部と並列に接続されたアクティブ抵抗と、前記アクティブ抵抗に直列に接続され、前記アクティブ抵抗を有効にするか否かを制御する制御スイッチと、前記整流部から出力される出力電圧が所定の電圧閾値以上である場合に、前記制御スイッチを導通させて、前記アクティブ抵抗を有効にする制御部とを備え、前記制御部は、前記制御スイッチが導通されており、且つ、前記出力電圧が第１の電圧閾値以上になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを停止させ、前記出力電圧が前記第１の電圧閾値より小さい第２の電圧閾値以下になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを再開させて、前記スイッチング部を間欠動作させることを特徴とするスイッチング電源装置である。

【0010】

また、本発明の一態様は、上記のスイッチング電源装置において、前記制御部は、前記整流部から出力される出力電圧が第１の電圧閾値以上になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを停止させ、前記出力電圧が前記第１の電圧閾値より小さい第２の電圧閾値以下になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを再開させて、前記スイッチング部を間欠動作させることを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一態様は、上記のスイッチング電源装置において、前記制御部は、前記制御スイッチが導通されており、且つ、前記出力電圧が前記第１の電圧閾値以上になった場合に、前記スイッチング部による前記スイッチングを停止させることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一態様は、上記のスイッチング電源装置において、前記トランスに接続され、所定の共振周波数で共振する共振部を備えることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の一態様は、上記のスイッチング電源装置において、前記共振部は、ＬＬＣ共振回路であり、前記制御部は、前記スイッチング部を、パルス周波数変調によって制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、負荷部と並列に接続されたアクティブ抵抗と、アクティブ抵抗に直列に接続され、アクティブ抵抗を有効にするか否かを制御する制御スイッチとを備え、制御部が、負荷部に流れる負荷電流が所定の電流閾値以下である場合に、制御スイッチを導通させて、アクティブ抵抗を有効にする。これにより、軽負荷時に、制御スイッチを導通させて、アクティブ抵抗を有効にするため、寄生容量による共振が抑制される。また、定格負荷時に制御スイッチを非導通にしてアクティブ抵抗を無効にすることで、定格負荷時の損失が低減される。よって、本発明は、定格負荷時の変換効率を低下させずに、軽負荷時に出力電圧を適切に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施形態によるスイッチング電源装置の一例を示す機能ブロック図である。

【図2】第１の実施形態によるスイッチング電源装置の制御スイッチの制御の一例を示すフローチャートである。

【図3】第２の実施形態によるスイッチング電源装置の一例を示す機能ブロック図である。

【図4】第２の実施形態によるスイッチング電源装置の制御スイッチの制御の一例を示すフローチャートである。

【図5】第３の実施形態によるスイッチング電源装置の一例を示す機能ブロック図である。

【図6】第３の実施形態によるスイッチング電源装置の制御スイッチの制御の一例を示すフローチャートである。

【図7】第４の実施形態によるスイッチング電源装置の一例を示す機能ブロック図である。

【図8】第４の実施形態によるスイッチング電源装置のスイッチング部の間欠制御の一例を示すフローチャートである。

【図9】第４の実施形態によるスイッチング電源装置のスイッチング部の間欠制御の一例を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態によるスイッチング電源装置について、図面を参照して説明する。

【0017】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態によるスイッチング電源装置１の一例を示す機能ブロック図である。
図１に示すように、スイッチング電源装置１は、直流電源１１と、抵抗１２と、インダクタンス１３と、平滑コンデンサ（１４、２４）と、スイッチング部１５と、トランスＴＲ１と、共振部１６と、整流部２１と、制御スイッチ２２と、アクティブ抵抗２３と、電圧検出部２５と、電流検出部２６と、制御部４０とを備えている。スイッチング電源装置１は、例えば、ＬＬＣ方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。スイッチング電源装置１は、例えば、定格４８Ｖの直流電圧を定格電圧１６０Ｖに昇圧し、インバータ部３０（負荷部の一例）に供給する。

【0018】

直流電源１１は、スイッチング電源装置１に直流電力を供給する電源であり、例えば、定格４８Ｖのバッテリなどである。直流電源１１は、抵抗１２及びインダクタンス１３を介した電源線Ｌ１１と、電源線Ｌ１２とにより、スイッチング部１５に直流電力を供給する。

【0019】

抵抗１２及びインダクタンス１３は、電源線Ｌ１１に直列に接続され、例えば、抵抗１２及びインダクタンス１３と後述する平滑コンデンサ１４とによりローパスフィルタを構成する。
平滑コンデンサ１４は、電源線Ｌ１１と、電源線Ｌ１２との間に接続され、直流電源１１から供給される直流電圧（入力電圧）を平滑化する。

【0020】

スイッチング部１５は、後述するトランスＴＲ１の一次側コイルＴＲ１１に接続され、電源線Ｌ１１から供給された直流電力をスイッチングして一次側コイルＴＲ１１に電力を供給する。スイッチング部１５は、例えば、フルブリッジ方式のスイッチング部であり、ＭＯＳトランジスタ（１５１、１５２、１５３、１５４）と、ＰＦＭ（パルス周波数変調）信号生成部１５５とを備えている。

【0021】

ＭＯＳトランジスタ（１５１、１５２、１５３、１５４）は、例えば、ＮＭＯＳＦＥＴ（N-Channel Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、フルブリッジ回路を構成する。ＭＯＳトランジスタ（１５１、１５２、１５３、１５４）は、スイッチング素子の一例である。

【0022】

ＭＯＳトランジスタ１５１は、ドレイン端子が電源線Ｌ１１に、ソース端子がノードＮ１に、ゲート端子がＰＦＭ信号Ｇ１の信号線に、それぞれ接続されている。
ＭＯＳトランジスタ１５２は、ドレイン端子がノードＮ１に、ソース端子が電源線Ｌ１２に、ゲート端子がＰＦＭ信号Ｇ２の信号線に、それぞれ接続されている。
ＭＯＳトランジスタ１５３は、ドレイン端子が電源線Ｌ１１に、ソース端子がノードＮ２に、ゲート端子がＰＦＭ信号Ｇ３の信号線に、それぞれ接続されている。
ＭＯＳトランジスタ１５４は、ドレイン端子がノードＮ２に、ソース端子が電源線Ｌ１２に、ゲート端子がＰＦＭ信号Ｇ４の信号線に、それぞれ接続されている。

【0023】

ＰＦＭ信号生成部１５５は、制御部４０による制御に基づいて、スイッチング部１５をＰＦＭ制御するための、ＰＦＭ信号（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）を生成し、上述したＭＯＳトランジスタ（１５１、１５２、１５３、１５４）の各ゲート端子に供給する。

【0024】

トランスＴＲ１は、一次側コイルＴＲ１１と、二次側コイルＴＲ１２とを有する。トランスＴＲ１は、一次側コイルＴＲ１１にスイッチング部１５によって供給される交流信号を、一次側コイルＴＲ１１と二次側コイルＴＲ１２との巻き数比に応じて、変換した交流信号を二次側コイルＴＲ１２に出力する。

【0025】

一次側コイルＴＲ１１は、共振部１６を介してスイッチング部１５に接続されている。すなわち、一次側コイルＴＲ１１は、共振部１６を介して、第１端がノードＮ１に、第２端がノードＮ２に、それぞれ接続されている。
二次側コイルＴＲ１２は、整流部２１に接続されている。すなわち、二次側コイルＴＲ１２は、第１端がノードＮ３に、第２端がノードＮ４に、それぞれ接続されている。

【0026】

共振部１６は、トランスＴＲ１に接続され、所定の共振周波数で共振する共振回路である。共振部１６は、共振リアクトル１６１と、励磁インダクタンス１６２と、共振コンデンサ１６３とを備えている。共振部１６は、例えば、共振リアクトル１６１と、励磁インダクタンス１６２と、共振コンデンサ１６３とによって、ＬＬＣ共振回路を構成する。

【0027】

共振リアクトル１６１は、一次側コイルＴＲ１１に直列に接続されている。すなわち、共振リアクトル１６１は、ノードＮ１と、一次側コイルＴＲ１１の第１端との間に接続されている。なお、共振リアクトル１６１は、トランスＴＲ１の寄生要素である一次側の漏れインダクタンスであってもよい。

【0028】

励磁インダクタンス１６２は、トランスＴＲ１の寄生要素である一次側の励磁インダクタンスである。
共振コンデンサ１６３は、ノードＮ２と、一次側コイルＴＲ１１の第２端との間に接続されている。

【0029】

整流部２１は、二次側コイルＴＲ１２に接続され、二次側コイルＴＲ１２が出力する電力を整流し、インバータ部３０に直流電力を供給する。整流部２１は、電源線Ｌ２１と、電流検出部２６を介した電源線Ｌ２２とにより、インバータ部３０に直流電力を供給する。整流部２１は、ダイオード（２１１、２１２、２１３、２１４）を有するダイオードブリッジ回路を備えている。ここで、ダイオード（２１１、２１２、２１３、２１４）は、整流素子の一例である。

【0030】

ダイオード２１１は、アノード端子がノードＮ３に、カソード端子が電源線Ｌ２１に、それぞれ接続されている。
ダイオード２１２は、アノード端子が電流検出部２６を介した電源線Ｌ２２に、カソード端子がノードＮ３それぞれ接続されている。
ダイオード２１３は、アノード端子がノードＮ４に、カソード端子が電源線Ｌ２１に、それぞれ接続されている。
ダイオード２１４は、アノード端子が電流検出部２６を介した電源線Ｌ２２に、カソード端子がノードＮ４それぞれ接続されている。

【0031】

ダイオード２１１と、ダイオード２１２と、ダイオード２１３と、ダイオード２１４とは、ダイオードブリッジ回路を構成し、二次側コイルＴＲ１２から出力される交流信号を全波整流した直流電力を、電源線Ｌ２１と電源線Ｌ２２との間に出力する。

【0032】

制御スイッチ２２は、電源線Ｌ２１と電源線Ｌ２２との間にアクティブ抵抗２３に直列に接続され、アクティブ抵抗２３を有効にするか否かを制御する。制御スイッチ２２は、制御部４０から出力される制御信号に基づいて、オン（ＯＮ）状態（導通状態）、又はオフ（ＯＦＦ）状態（非導通情報）に制御される。
なお、以下の説明において、「アクティブ抵抗２３を有効にする」とは、制御スイッチ２２がオン状態になることにより、アクティブ抵抗２３に電流が流れる状態にすることである。また、「アクティブ抵抗２３を無効にする」とは、制御スイッチ２２がオフ状態になることにより、アクティブ抵抗２３に電流が流れない状態にすることである。

【0033】

アクティブ抵抗２３は、インバータ部３０と並列に接続された抵抗素子である。アクティブ抵抗２３は、制御スイッチ２２を介して、電源線Ｌ２１と電源線Ｌ２２との間に接続されている。また、アクティブ抵抗２３は、電源線Ｌ２１と電源線Ｌ２２との間に、インバータ部３０及び整流部２１（ダイオード（２１１、２１２、２１３、２１４））に並列して接続されている。すなわち、アクティブ抵抗２３は、ダイオード（２１１、２１２、２１３、２１４）の寄生容量と並列に接続されている。

【0034】

平滑コンデンサ２４は、電源線Ｌ２１と、電源線Ｌ２２との間に接続され、整流部２１から出力される直流電圧（出力電圧）を平滑化する。
電圧検出部２５は、電源線Ｌ２１と電源線Ｌ２２との間のである、整流部２１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔを検出する。電圧検出部２５は、検出した出力電圧Ｖｏｕｔを制御部４０に出力する。
電流検出部２６は、電源線Ｌ２２に流れる電流である、インバータ部３０に流れる負荷電流Ｉｄｃを検出する。電流検出部２６は、検出した負荷電流Ｉｄｃを制御部４０に出力する。

【0035】

制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、スイッチング電源装置１を統括的に制御する。制御部４０は、例えば、スイッチング部１５をパルス周波数変調（ＰＦＭ）によって制御する。すなわち、制御部４０は、電圧検出部２５によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、所定の電圧範囲（例えば、出力電圧の定格電圧の範囲）に収まるように、ＰＦＭ信号生成部１５５に制御信号を出力して、スイッチング部１５をパルス周波数変調させる。
また、制御部４０は、制御スイッチ２２をオン（導通）又はオフ（非導通）にさせる制御を行い、アクティブ抵抗２３を有効又は無効にする。
制御部４０は、定電圧制御部４１と、オンオフ制御部４２とを備えている。

【0036】

定電圧制御部４１は、電圧検出部２５によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔが、所定の電圧範囲（例えば、出力電圧の定格電圧の範囲）に収まるように、ＰＦＭ信号生成部１５５に制御信号を出力して、スイッチング部１５をパルス周波数変調させる。ここで、定電圧制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔが、例えば、定格電圧より高い場合に、出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧になるように、ＰＦＭ信号の周波数を高める制御を行う。また、定電圧制御部４１は、出力電圧Ｖｏｕｔが、例えば、定格電圧より低い場合に、出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧になるように、ＰＦＭ信号の周波数を低める制御を行う。

【0037】

オンオフ制御部４２は、インバータ部３０に流れる負荷電流Ｉｄｃが所定の電流閾値以下である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする。ここで、所定の電流閾値は、第１の電流閾値Ｉｔｈ１（例えば、１Ａ（アンペア））であり、オンオフ制御部４２は、電流検出部２６によって検出された負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下（例えば、１Ａ以下）である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする。

【0038】

また、オンオフ制御部４２は、電流検出部２６によって検出された負荷電流Ｉｄｃが第２の電流閾値Ｉｔｈ２以上（例えば、２Ａ以上）になった場合に、制御スイッチ２２をオフ（非導通）にさせて、アクティブ抵抗２３を無効にする。ここで、第２の電流閾値Ｉｔｈ２（例えば、２Ａ）は、第１の電流閾値Ｉｔｈ１より大きい電流値であり、第２の電流閾値Ｉｔｈ２以上の状態は、スイッチング電源装置１が軽負荷時でない通常状態（例えば、定格負荷時の状態）を示している。また、第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下の状態は、スイッチング電源装置１が軽負荷時の状態を示している。

【0039】

インバータ部３０（負荷部の一例）は、例えば、定格電圧１６０Ｖの直流電力から、定格電圧が交流（ＡＣ）１００Ｖの交流電力を生成する。

【0040】

次に、図面を参照して、本実施形態によるスイッチング電源装置１の動作について説明する。
図２は、本実施形態によるスイッチング電源装置１の制御スイッチ２２の制御の一例を示すフローチャートである。

【0041】

図２に示すように、制御スイッチ２２によりアクティブ抵抗２３を有効又は無効にする場合に、スイッチング電源装置１の制御部４０は、まず、負荷電流Ｉｄｃが電流閾値Ｉｔｈ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。制御部４０のオンオフ制御部４２は、電流検出部２６によって検出された負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下（例えば、１Ａ以下）であるか否かを判定する。オンオフ制御部４２は、負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ、Ｉｄｃ≦Ｉｔｈ１）に、処理をステップＳ１０２に進める。また、オンオフ制御部４２は、負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１より大きい場合（ステップＳ１０１：ＮＯ、Ｉｄｃ＞Ｉｔｈ１）に、処理をステップＳ１０３に進める。

【0042】

ステップＳ１０２において、オンオフ制御部４２は、制御スイッチ２２をオンし、アクティブ抵抗２３を有効にする。すなわち、オンオフ制御部４２は、制御スイッチ２２をオンにする制御信号を制御スイッチ２２に出力して、制御スイッチ２２をオン（導通）させる。これにより、アクティブ抵抗２３に電流が流れて、電源線Ｌ２１から電源線Ｌ２２に、アクティブ抵抗２３による所定の電流が流れる。このように、オンオフ制御部４２は、軽負荷時に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にさせる。ステップＳ１０２の処理後に、オンオフ制御部４２は、処理をステップＳ１０１に戻す。

【0043】

また、ステップＳ１０３において、オンオフ制御部４２は、負荷電流Ｉｄｃが電流閾値Ｉｔｈ２以上であるか否かを判定する。オンオフ制御部４２は、電流検出部２６によって検出された負荷電流Ｉｄｃが第２の電流閾値Ｉｔｈ２以上（例えば、２Ａ以上）であるか否かを判定する。オンオフ制御部４２は、負荷電流Ｉｄｃが第２の電流閾値Ｉｔｈ２以上である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ、Ｉｄｃ≧Ｉｔｈ２）に、処理をステップＳ１０４に進める。また、オンオフ制御部４２は、負荷電流Ｉｄｃが第２の電流閾値Ｉｔｈ２より小さい場合（ステップＳ１０３：ＮＯ、Ｉｔｈ１＜Ｉｄｃ＜Ｉｔｈ２）に、処理をステップＳ１０１に戻す。

【0044】

ステップＳ１０４において、オンオフ制御部４２は、制御スイッチ２２をオフし、アクティブ抵抗２３を無効にする。すなわち、オンオフ制御部４２は、制御スイッチ２２をオフにする制御信号を制御スイッチ２２に出力して、制御スイッチ２２をオフ（非導通）にさせる。これにより、アクティブ抵抗２３に電流が流れずに、電源線Ｌ２１から電源線Ｌ２２に、アクティブ抵抗２３による電流が流れない状態になる。このように、オンオフ制御部４２は、定格負荷時に、制御スイッチ２２をオフ（非導通）にして、アクティブ抵抗２３を無効にさせる。ステップＳ１０４の処理後に、オンオフ制御部４２は、処理をステップＳ１０１に戻す。

【0045】

以上説明したように、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、トランスＴＲ１と、スイッチング部１５と、整流部２１と、アクティブ抵抗２３と、制御スイッチ２２と、制御部４０とを備えている。トランスＴＲ１は、一次側コイルＴＲ１１と、二次側コイルＴＲ１２とを有している。スイッチング部１５は、一次側コイルＴＲ１１に接続され、電源線Ｌ１１から供給された直流電力をスイッチングして一次側コイルＴＲ１１に電力を供給する。整流部２１は、二次側コイルＴＲ１２に接続され、二次側コイルＴＲ１２が出力する電力を整流し、インバータ部３０（負荷部）に直流電力を供給する。アクティブ抵抗２３は、インバータ部３０と並列に接続されている。制御部４０は、インバータ部３０に流れる負荷電流Ｉｄｃが所定の電流閾値以下（Ｉｔｈ１以下）である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする。

【0046】

これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、軽負荷時（例えば、負荷電流Ｉｄｃが所定の電流閾値以下の場合）に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にするため、例えば、整流部２１のダイオード（２１１、２１２、２１３、２１４）の寄生容量による共振が抑制される。すなわち、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、軽負荷時に、例えば、二次側の整流部２１に用いたダイオード（２１１、２１２、２１３、２１４）の寄生容量と、共振リアクトルとの共振によって、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇することを抑制することができ、出力電圧Ｖｏｕｔを適切に制御することができる。また、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、例えば、定格負荷時に制御スイッチ２２をオフ（非導通）にしてアクティブ抵抗２３を無効にすることが可能であるため、定格負荷時の損失が低減される。よって、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、定格負荷時の変換効率を低下させずに、軽負荷時に出力電圧を適切に制御することができる。

【0047】

また、本実施形態では、所定の電流閾値は、第１の電流閾値Ｉｔｈ１（例えば、１Ａ）であり、制御部４０は、負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下（例えば、１Ａ以下）である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする。制御部４０は、負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１より大きい第２の電流閾値Ｉｔｈ２以上（例えば、２Ａ以上）になった場合に、制御スイッチ２２をオフ（非導通）にさせて、アクティブ抵抗２３を無効にする。
これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、定格負荷時（例えば、負荷電流Ｉｄｃが第２の電流閾値Ｉｔｈ２以上の場合）に、制御スイッチ２２をオフ（非導通）させて、アクティブ抵抗２３を無効にするため、アクティブ抵抗２３による変換効率の低下を適切に抑制することができる。

【0048】

また、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、トランスＴＲ１に接続され、所定の共振周波数で共振する共振部１６を備える。共振部１６は、ＬＬＣ共振回路であり、制御部４０は、スイッチング部１５をパルス周波数変調（ＰＦＭ）によって制御する。
これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１は、パルス周波数変調（ＰＦＭ）によって、出力電圧Ｖｏｕｔを適切に制御することができる。

【0049】

［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態によるスイッチング電源装置１ａについて説明する。上述した第１の実施形態では、負荷電流Ｉｄｃに基づいて、制御スイッチ２２を制御する例を説明したが、本実施形態によるスイッチング電源装置１ａは、負荷電流Ｉｄｃと、入力電圧Ｖｉｎとに基づいて制御スイッチ２２を制御する一例について説明する。

【0050】

図３は、第２の実施形態によるスイッチング電源装置１ａの一例を示す機能ブロック図である。
図３に示すように、スイッチング電源装置１ａは、直流電源１１と、抵抗１２と、インダクタンス１３と、平滑コンデンサ（１４、２４）と、スイッチング部１５と、トランスＴＲ１と、共振部１６と、整流部２１と、制御スイッチ２２と、アクティブ抵抗２３と、電圧検出部（１７、２５）と、電流検出部２６と、制御部４０ａとを備えている。スイッチング電源装置１ａは、第１の実施形態のスイッチング電源装置１と同様に、例えば、ＬＬＣ方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0051】

本実施形態では、スイッチング電源装置１ａが電圧検出部１７を備える点が、第１の実施形態と異なるとともに、制御部４０ａによる制御スイッチ２２の制御処理が第１の実施形態と異なる。その他の構成及び処理は、第１の実施形態と同様である。
なお、図３において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0052】

電圧検出部１７は、直流電源１１（電源線Ｌ１１）から供給される直流電力の電圧を示す入力電圧Ｖｉｎを検出する。ここで、入力電圧Ｖｉｎは、電源線Ｌ１１と電源線Ｌ１２との間の電圧である。電圧検出部１７は、検出した入力電圧Ｖｉｎを制御部４０ａに出力する。

【0053】

制御部４０ａは、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、スイッチング電源装置１ａを統括的に制御する。制御部４０ａは、例えば、スイッチング部１５をパルス周波数変調（ＰＦＭ）によって制御する。また、制御部４０ａは、電源線Ｌ１１から供給された直流電力の電圧を示す入力電圧Ｖｉｎと、上述した負荷電流Ｉｄｃとに基づいて、制御スイッチ２２をオン（導通）又はオフ（非導通）にさせる制御を行い、アクティブ抵抗２３を有効又は無効にする。
制御部４０ａは、定電圧制御部４１と、オンオフ制御部４２ａとを備えている。

【0054】

オンオフ制御部４２ａは、電源線Ｌ１１から供給された直流電力の電圧を示す入力電圧Ｖｉｎが所定の電圧閾値以上、且つ、負荷電流Ｉｄｃが所定の電流閾値以下である場合に、制御スイッチ２２をオンさせて、アクティブ抵抗２３を有効にする。ここで、所定の電圧閾値は、電圧閾値Ｖｍａｘ１（例えば、５７Ｖ）であり、所定の電流閾値は、第１の電流閾値Ｉｔｈ１（例えば、１Ａ）である。オンオフ制御部４２ａは、電圧検出部１７によって検出された入力電圧Ｖｉｎが電圧閾値Ｖｍａｘ１以上（例えば、５７Ｖ以上）、且つ、電流検出部２６によって検出された負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下（例えば、１Ａ以下）である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする。

【0055】

また、オンオフ制御部４２ａは、電流検出部２６によって検出された負荷電流Ｉｄｃが第２の電流閾値Ｉｔｈ２以上（例えば、２Ａ以上）になった場合に、制御スイッチ２２をオフ（非導通）にさせて、アクティブ抵抗２３を無効にする。

【0056】

次に、図面を参照して、本実施形態によるスイッチング電源装置１ａの動作について説明する。
図４は、本実施形態によるスイッチング電源装置１ａの制御スイッチ２２の制御の一例を示すフローチャートである。

【0057】

図４に示すように、制御スイッチ２２によりアクティブ抵抗２３を有効又は無効にする場合に、スイッチング電源装置１ａの制御部４０ａは、まず、負荷電流Ｉｄｃが電流閾値Ｉｔｈ１以下、且つ、入力電圧Ｖｉｎが電圧閾値Ｖｍａｘ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。制御部４０ａのオンオフ制御部４２ａは、電流検出部２６によって検出された負荷電流Ｉｄｃと、電圧検出部１７によって検出された入力電圧Ｖｉｎとを取得する。そして、オンオフ制御部４２ａは、取得した負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下（例えば、１Ａ以下）、且つ、取得した入力電圧Ｖｉｎが電圧閾値Ｖｍａｘ１以上（例えば、５７Ｖ以上）あるか否かを判定する。

【0058】

オンオフ制御部４２ａは、負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下、且つ、入力電圧Ｖｉｎが電圧閾値Ｖｍａｘ１以上あるである場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ、Ｉｄｃ≦Ｉｔｈ１ ＡＮＤ Ｖｉｎ≧Ｖｍａｘ１）に、処理をステップＳ２０２に進める。また、オンオフ制御部４２ａは、負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下、且つ、入力電圧Ｖｉｎが電圧閾値Ｖｍａｘ１以上でない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ、Ｉｄｃ＞Ｉｔｈ１ ＯＲ Ｖｉｎ＜Ｖｍａｘ１）に、処理をステップＳ２０３に進める。すなわち、オンオフ制御部４２ａは、負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１より大きい、又は、入力電圧Ｖｉｎが電圧閾値Ｖｍａｘ１より小さい場合に、処理をステップＳ２０３に進める。

【0059】

ステップＳ２０２の処理は、上述した図２に示すステップＳ１０２の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。ステップＳ２０２の処理後に、オンオフ制御部４２ａは、処理をステップＳ２０１に戻す。

【0060】

また、ステップＳ２０３及びステップＳ２０４の処理は、上述した図２に示すステップＳ１０３及びステップＳ１０４の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。ステップＳ２０３において、負荷電流Ｉｄｃが第２の電流閾値Ｉｔｈ２より小さい場合（ステップＳ２０３：ＮＯ、Ｉｔｈ１＜Ｉｄｃ＜Ｉｔｈ２）、及びステップＳ２０４の処理後に、オンオフ制御部４２ａは、処理をステップＳ２０１に戻す。

【0061】

以上説明したように、本実施形態によるスイッチング電源装置１ａは、トランスＴＲ１と、スイッチング部１５と、共振部１６と、整流部２１と、アクティブ抵抗２３と、制御スイッチ２２と、制御部４０ａとを備えている。制御部４０ａは、電源線Ｌ１１から供給された直流電力の電圧を示す入力電圧Ｖｉｎが所定の電圧閾値以上（Ｖｍａｘ１以上）、且つ、負荷電流Ｉｄｃが所定の電流閾値以下（Ｉｔｈ１以下）である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする。

【0062】

これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１ａは、第１の実施形態と同様の効果を奏し、定格負荷時の変換効率を低下させずに、軽負荷時に出力電圧を適切に制御することができる。
また、本実施形態によるスイッチング電源装置１ａは、入力電圧Ｖｉｎが所定の電圧閾値以上、且つ、負荷電流Ｉｄｃが所定の電流閾値以下である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させることにより、アクティブ抵抗２３をさらに適切に有効にすることができる。

【0063】

［第３の実施形態］
次に、図面を参照して、第３の実施形態によるスイッチング電源装置１ｂについて説明する。上述した第１の実施形態では、負荷電流Ｉｄｃに基づいて、制御スイッチ２２を制御する例を説明したが、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｂは、出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて制御スイッチ２２を制御する一例について説明する。

【0064】

図５は、第３の実施形態によるスイッチング電源装置１ｂの一例を示す機能ブロック図である。
図５に示すように、スイッチング電源装置１ｂは、直流電源１１と、抵抗１２と、インダクタンス１３と、平滑コンデンサ（１４、２４）と、スイッチング部１５と、トランスＴＲ１と、共振部１６と、整流部２１と、制御スイッチ２２と、アクティブ抵抗２３と、電圧検出部２５と、電流検出部２６と、制御部４０ｂとを備えている。スイッチング電源装置１ｂは、第１の実施形態のスイッチング電源装置１と同様に、例えば、ＬＬＣ方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0065】

本実施形態では、制御部４０ｂによる制御スイッチ２２の制御処理が第１の実施形態と異なり、その他の構成及び処理は、第１の実施形態と同様である。
なお、図５において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0066】

制御部４０ｂは、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、スイッチング電源装置１ｂを統括的に制御する。制御部４０ｂは、例えば、スイッチング部１５をパルス周波数変調（ＰＦＭ）によって制御する。また、制御部４０ｂは、上述した整流部２１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔと、上述した負荷電流Ｉｄｃとに基づいて、制御スイッチ２２をオン（導通）又はオフ（非導通）にさせる制御を行い、アクティブ抵抗２３を有効又は無効にする。
制御部４０ｂは、定電圧制御部４１と、オンオフ制御部４２ｂとを備えている。

【0067】

オンオフ制御部４２ｂは、整流部２１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧閾値以上である場合に、制御スイッチ２２をオンさせて、アクティブ抵抗２３を有効にする。ここで、所定の電圧閾値は、電圧閾値Ｖｔｈ１（例えば、１７０Ｖ）であり、所定の電流閾値は、第１の電流閾値Ｉｔｈ１（例えば、１Ａ）である。オンオフ制御部４２ｂは、電圧検出部２５によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１以上（例えば、１７０Ｖ以上）である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする。

【0068】

なお、所定の電圧閾値である電圧閾値Ｖｔｈ１（例えば、１７０Ｖ）は、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧値ＯＶ（例えば、１８０Ｖ）に達しないように定められている。

【0069】

次に、図面を参照して、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｂの動作について説明する。
図６は、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｂの制御スイッチ２２の制御の一例を示すフローチャートである。

【0070】

図６に示すように、制御スイッチ２２によりアクティブ抵抗２３を有効又は無効にする場合に、スイッチング電源装置１ｂの制御部４０ｂは、まず、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。制御部４０ｂのオンオフ制御部４２ｂは、電圧検出部２５によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔとを取得する。そして、オンオフ制御部４２ｂは、取得した出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１以上（例えば、１７０Ｖ以上）あるか否かを判定する。

【0071】

オンオフ制御部４２ｂは、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１以上あるである場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ、Ｉｄｃ≦Ｉｔｈ１ ＡＮＤ Ｖｏｕｔ≧Ｖｔｈ１）に、処理をステップＳ３０２に進める。また、オンオフ制御部４２ｂは、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１以上でない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ、Ｉｄｃ＞Ｉｔｈ１ ＯＲ Ｖｏｕｔ＜Ｖｔｈ１）に、処理をステップＳ３０３に進める。すなわち、オンオフ制御部４２ｂは、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１より小さい場合に、処理をステップＳ３０３に進める。

【0072】

ステップＳ３０２の処理は、上述した図２に示すステップＳ１０２の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。ステップＳ３０２の処理後に、オンオフ制御部４２ｂは、処理をステップＳ３０１に戻す。

【0073】

また、ステップＳ３０３の処理は、上述した図２に示すステップＳ１０４の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。ステップＳ３０３において、オンオフ制御部４２ｂは、制御スイッチ２２をオフし、アクティブ抵抗２３を無効にする。ステップＳ３０３の処理後に、オンオフ制御部４２ｂは、処理をステップＳ３０１に戻す。

【0074】

以上説明したように、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｂは、トランスＴＲ１と、スイッチング部１５と、共振部１６と、整流部２１と、アクティブ抵抗２３と、制御スイッチ２２と、制御部４０ｂとを備えている。制御部４０ｂは、整流部２１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧閾値以上（Ｖｔｈ１以上）である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする。

【0075】

これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｂは、第１の実施形態と同様の効果を奏し、定格負荷時の変換効率を低下させずに、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇する軽負荷時に出力電圧を適切に制御することができる。また、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｂは、１つの閾値（例えば、所定の電圧閾値Ｖｔｈ１）により、出力電圧を適切に制御することができる。

【0076】

なお、上述した本実施形態では、出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする一例を説明したが、上述した第１、の実施形態と組み合わせて、負荷電流Ｉｄｃと、出力電圧Ｖｏｕｔとに基づいて制御スイッチ２２を制御するようにしてもよい。すなわち、制御部４０ｂは、整流部２１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧閾値以上（Ｖｔｈ１以上）、且つ、負荷電流Ｉｄｃが所定の電流閾値以下（Ｉｔｈ１以下）である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にするようにしてもよい。

【0077】

これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｂは、出力電圧Ｖｏｕｔと負荷電流Ｉｄｃとに基づいて、軽負荷時に適切に制御できずに出力電圧Ｖｏｕｔが上昇している状態を、正確に判定することができる。よって、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｂは、上述した第１の実施形態に比べて、軽負荷時に出力電圧をさらに適切に制御することができる。

【0078】

［第４の実施形態］
次に、図面を参照して、第３の実施形態によるスイッチング電源装置１ｃについて説明する。上述した第１の実施形態では、負荷電流Ｉｄｃに基づいて、制御スイッチ２２を制御する例を説明したが、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｃは、さらに出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、スイッチング部１５ａを間欠動作させる場合の一例について説明する。

【0079】

図７は、第４の実施形態によるスイッチング電源装置１ｃの一例を示す機能ブロック図である。
図７に示すように、スイッチング電源装置１ｃは、直流電源１１と、抵抗１２と、インダクタンス１３と、平滑コンデンサ（１４、２４）と、スイッチング部１５ａと、トランスＴＲ１と、共振部１６と、整流部２１と、制御スイッチ２２と、アクティブ抵抗２３と、電圧検出部２５と、電流検出部２６と、制御部４０ｃとを備えている。スイッチング電源装置１ｃは、第１の実施形態のスイッチング電源装置１と同様に、例えば、ＬＬＣ方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0080】

本実施形態では、制御部４０ｃによるスイッチング部１５ａの制御処理が追加されている点が、第１の実施形態と異なり、その他の構成及び処理は、第１の実施形態と同様である。
なお、図７において、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0081】

スイッチング部１５ａは、例えば、フルブリッジ方式のスイッチング部であり、ＭＯＳトランジスタ（１５１、１５２、１５３、１５４）と、ＰＦＭ信号生成部１５５ａとを備えている。
ＰＦＭ信号生成部１５５ａは、制御部４０による制御に基づいて、スイッチング部１５ａをＰＦＭ制御するための、ＰＦＭ信号（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）を生成し、上述したＭＯＳトランジスタ（１５１、１５２、１５３、１５４）の各ゲート端子に供給する。また、ＰＦＭ信号生成部１５５ａは、制御部４０による制御に基づいて、スイッチング部１５ａのスイッチングの停止、及びスイッチングの再開を行い、スイッチング部１５ａを間欠動作させる。

【0082】

制御部４０ｃは、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、スイッチング電源装置１ｃを統括的に制御する。制御部４０ｃは、例えば、スイッチング部１５ａをパルス周波数変調（ＰＦＭ）によって制御するとともに、出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて、スイッチング部１５ａを間欠動作させる。また、制御部４０ｃは、上述した負荷電流Ｉｄｃに基づいて、制御スイッチ２２をオン（導通）又はオフ（非導通）にさせる制御を行い、アクティブ抵抗２３を有効又は無効にする。
制御部４０ｃは、定電圧制御部４１ａと、オンオフ制御部４２とを備えている。

【0083】

定電圧制御部４１ａは、電圧検出部２５によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔが、所定の電圧範囲（例えば、出力電圧の定格電圧の範囲）に収まるように、ＰＦＭ信号生成部１５５ａに制御信号を出力して、スイッチング部１５ａをパルス周波数変調させる。ここで、定電圧制御部４１ａは、出力電圧Ｖｏｕｔが、例えば、定格電圧より高い場合に、出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧になるように、ＰＦＭ信号の周波数を高める制御を行う。また、定電圧制御部４１ａは、出力電圧Ｖｏｕｔが、例えば、定格電圧より低い場合に、出力電圧Ｖｏｕｔが定格電圧になるように、ＰＦＭ信号の周波数を低める制御を行う。

【0084】

また、定電圧制御部４１ａは、出力電圧Ｖｏｕｔが第１の電圧閾値Ｖｔｈ１以上になった場合に、スイッチング部１５ａによるスイッチングを停止させる。また、定電圧制御部４１ａは、出力電圧Ｖｏｕｔが第２の電圧閾値Ｖｔｈ２以下になった場合に、スイッチング部１５ａによるスイッチングを再開させて、スイッチング部１５ａを間欠動作させる。ここで、第１の電圧閾値Ｖｔｈ１は、例えば、１７０Ｖであり、第２の電圧閾値Ｖｔｈ２は、第１の電圧閾値Ｖｔｈ１より小さい、例えば、１６０Ｖである。定電圧制御部４１ａは、例えば、制御スイッチ２２がオンオフ制御部４２によって導通されており、且つ、出力電圧Ｖｏｕｔが第１の電圧閾値Ｖｔｈ１以上（例えば、１７０Ｖ以上）になった場合に、スイッチング部１５ａによるスイッチングを停止させる。

【0085】

次に、図面を参照して、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｃの動作について説明する。
本実施形態において、スイッチング電源装置１ｃの制御スイッチ２２の制御処理は、図２に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0086】

図８は、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｃのスイッチング部１５ａの間欠制御の一例を示すフローチャートである。

【0087】

図８に示すように、スイッチング部１５ａの間欠制御する場合に、スイッチング電源装置１ｃの制御部４０ｃは、まず、制御スイッチ２２がオン（導通）であり、且つ、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。制御部４０ｃの定電圧制御部４１ａは、電圧検出部２５によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔを取得する。そして、定電圧制御部４１ａは、制御スイッチ２２がオン（導通）であり、且つ、取得した出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１以上（例えば、１７０Ｖ以上）あるか否かを判定する。

【0088】

定電圧制御部４１ａは、制御スイッチ２２がオン（導通）であり、且つ、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１以上あるである場合（ステップＳ４０１：ＹＥＳ、制御スイッチ２２がオン ＡＮＤ Ｖｏｕｔ≧Ｖｔｈ１）に、処理をステップＳ４０２に進める。また、定電圧制御部４１ａは、制御スイッチ２２がオン（導通）であり、且つ、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１以上でない場合（ステップＳ４０１：ＮＯ、制御スイッチ２２がオフ ＯＲ Ｖｏｕｔ＜Ｖｔｈ１）に、処理をステップＳ４０３に進める。すなわち、定電圧制御部４１ａは、制御スイッチ２２がオフ（非導通）である、又は、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ１より小さい場合に、処理をステップＳ４０３に進める。

【0089】

ステップＳ４０２において、定電圧制御部４１ａは、スイッチングを停止する。すなわち、定電圧制御部４１ａは、ＰＦＭ信号生成部１５５ａによるＰＦＭ信号（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）の出力を停止させる制御信号をスイッチング部１５ａ（ＰＦＭ信号生成部１５５ａ）に出力して、スイッチングを停止させる。ステップＳ４０２の処理後に、定電圧制御部４１ａは、処理をステップＳ４０１に戻す。

【0090】

また、ステップＳ４０３において、定電圧制御部４１ａは、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ２以下であるか否かを判定する。定電圧制御部４１ａは、電圧検出部２５によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔが第２の電圧閾値Ｖｔｈ２以下（例えば、１６０Ｖ以下）であるか否かを判定する。定電圧制御部４１ａは、出力電圧Ｖｏｕｔが第２の電圧閾値Ｖｔｈ２以下である場合（ステップＳ４０３：ＹＥＳ、Ｖｏｕｔ≦Ｖｔｈ２）に、処理をステップＳ４０４に進める。また、定電圧制御部４１ａは、出力電圧Ｖｏｕｔが第２の電圧閾値Ｖｔｈ２より大きい場合（ステップＳ４０３：ＮＯ、Ｖｔｈ１＞Ｖｏｕｔ＞Ｖｔｈ２）に、処理をステップＳ４０１に戻す。

【0091】

また、ステップＳ４０４において、定電圧制御部４１ａは、スイッチングを再開する。すなわち、定電圧制御部４１ａは、ＰＦＭ信号生成部１５５ａによるＰＦＭ信号（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）の出力を再開させる制御信号をスイッチング部１５ａ（ＰＦＭ信号生成部１５５ａ）に出力して、スイッチングを再開させる。ステップＳ４０４の処理後に、定電圧制御部４１ａは、処理をステップＳ４０１に戻す。

【0092】

図９は、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｃのスイッチング部１５ａの間欠制御の一例を示すタイムチャートである。
図９において、各グラフの縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示している。また、波形Ｗ１は、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧波形を示し、波形Ｗ２は、ＰＦＭ信号生成部１５５ａが出力するＰＦＭ信号（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）の電圧波形を示している。

【0093】

なお、この図において、制御スイッチ２２は、既にオンして、アクティブ抵抗２３が有効にされているものとする。すなわち、時刻Ｔ０の初期状態において、制御スイッチ２２がオンであり、ＰＦＭ信号生成部１５５ａが、ＰＦＭ信号を出力しているものとする。
この例では、出力電圧Ｖｏｕｔが徐々に上昇して行き、時刻Ｔ１において、出力電圧Ｖｏｕｔが第１の電圧閾値Ｖｔｈ１に達すると、制御部４０ｃの定電圧制御部４１ａは、ＰＦＭ信号の出力を停止させる。

【0094】

これにより、スイッチング部１５ａからトランスＴＲ１に供給される交流電力が停止し、出力電圧Ｖｏｕｔが徐々に低下する。
次に、時刻Ｔ２において、出力電圧Ｖｏｕｔが第２の電圧閾値Ｖｔｈ２に達すると、定電圧制御部４１ａは、ＰＦＭ信号の出力を再開させる。このように、定電圧制御部４１ａは、スイッチング部１５ａを間欠動作させる。

【0095】

続く、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４の期間、及び時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の期間では、定電圧制御部４１ａは、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２の期間と同様の処理を実行して、スイッチング部１５ａを間欠動作させる。

【0096】

以上説明したように、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｃは、トランスＴＲ１と、スイッチング部１５ａと、共振部１６と、整流部２１と、アクティブ抵抗２３と、制御スイッチ２２と、制御部４０ｃとを備えている。制御部４０ｃは、負荷電流Ｉｄｃが第１の電流閾値Ｉｔｈ１以下（例えば、１Ａ以下）である場合に、制御スイッチ２２をオン（導通）させて、アクティブ抵抗２３を有効にする。また、制御部４０ｃは、負荷電流Ｉｄｃが第２の電流閾値Ｉｔｈ２以上（例えば、２Ａ以上）になった場合に、制御スイッチ２２をオフ（非導通）にさせて、アクティブ抵抗２３を無効にする。

【0097】

これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｃは、第１の実施形態と同様の効果を奏し、定格負荷時の変換効率を低下させずに、軽負荷時に出力電圧を適切に制御することができる。

【0098】

また、本実施形態では、制御部４０ｃ（定電圧制御部４１ａ）は、整流部２１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔが第１の電圧閾値Ｖｔｈ１以上（例えば、１７０Ｖ以上）になった場合に、スイッチング部１５ａによるスイッチングを停止させる。また、制御部４０ｃ（定電圧制御部４１ａ）は、出力電圧Ｖｏｕｔが第１の電圧閾値Ｖｔｈ１より小さい第２の電圧閾値Ｖｔｈ２以下（例えば、１６０Ｖ以下）になった場合に、スイッチング部１５ａによるスイッチングを再開させて、スイッチング部１５ａを間欠動作させる。
これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｃは、スイッチング部１５ａを間欠動作させることによって、定格負荷時の変換効率を低下させずに、軽負荷時に出力電圧をさらに適切に制御することができる。

【0099】

また、本実施形態では、制御部４０ｃ（定電圧制御部４１ａ）は、制御スイッチ２２がオン（導通）されており、且つ、出力電圧Ｖｏｕｔが第１の電圧閾値Ｖｔｈ１以上（例えば、１７０Ｖ以上）になった場合に、スイッチング部１５ａによるスイッチングを停止させる。
これにより、本実施形態によるスイッチング電源装置１ｃは、アクティブ抵抗２３及び制御スイッチ２２により、軽負荷時に出力電圧を上手く制御できない場合に、スイッチング部１５ａを間欠動作させるため、軽負荷時に出力電圧を効率良く、且つ適切に制御することができる。

【0100】

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、インバータ部３０に流れる負荷電流ＩｄｃをトランスＴＲ１の二次側で検出する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、トランスＴＲ１の一次側で検出するようにしてもよい。また、この場合、トランスＴＲ１の一次側に、電流検出部２６と同様の検出部を備えるようにしてもよい。

【0101】

また、上記の各実施形態において、スイッチング電源装置１（１ａ〜１ｃ）は、共振部１６を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、共振部１６を備えない形態であってもよい。

【0102】

また、上記の各実施形態において、制御部４０（４０ａ〜４０ｃ）は、ＰＦＭ制御によってスイッチング部１５（１５ａ）を制御する例を説明したが、これに限定されるものではない。制御部４０（４０ａ〜４０ｃ）は、例えば、位相シフト方式によって、スイッチング部１５（１５ａ）を制御するようにしてもよいし、他の制御方式によって、スイッチング部１５（１５ａ）を制御するようにしてもよい。

【0103】

また、上記の各実施形態において、共振部１６は、ＬＬＣ共振回路である例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の共振回路であってもよい。
また、上記の各実施形態において、負荷部の一例として、インバータ部３０が接続されるスイッチング電源装置１（１ａ〜１ｃ）について説明したが、これに限定されるものではない。スイッチング電源装置１（１ａ〜１ｃ）は、負荷部として他の構成が接続されてもよい。

【0104】

また、上記の各実施形態において、直流電源１１として、定格４８Ｖのバッテリを用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の直流電源を用いてもよい。直流電源１１は、例えば、交流電源を整流して直流電力に変換したものであってもよい。

【0105】

また、上記の各実施形態において、スイッチング部１５（１５ａ）が、フルブリッジ方式のスイッチング部である例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ハーフブリッジ方式のスイッチング部であってもよいし、他の方式のスイッチング部であってもよい。

【0106】

また、上記の第４の実施形態において、第１の実施形態の制御スイッチ２２の制御に、スイッチング部１５ａの間欠動作の制御を組み合わせる例を説明したが、第２及び第３の実施形態の制御スイッチ２２の制御に、スイッチング部１５ａの間欠動作の制御を組み合わせてもよい。

【0107】

また、上記の第４の実施形態において、二次側の電圧（例えば、出力電圧Ｖｏｕｔ）に基づいて、スイッチング部１５ａを間欠動作させる例を説明したが、一次側の電圧（例えば、一次側コイルＴＲ１１の両端の電圧など）に基づいて、スイッチング部１５ａを間欠動作させるようにしてもよい。

【0108】

上述のスイッチング電源装置１（１ａ〜１ｃ）の制御部４０（４０ａ〜４０ｃ）は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した制御部４０（４０ａ〜４０ｃ）による処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0109】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ スイッチング電源装置
１１ 直流電源
１２ 抵抗
１３ インダクタンス
１４、２４ 平滑コンデンサ
１５、１５ａ スイッチング部
１６ 共振部
２１ 整流部
２２ 制御スイッチ
２３ アクティブ抵抗
１７、２５ 電圧検出部
２６ 電流検出部
３０ インバータ部
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 制御部
４１、４１ａ 定電圧制御部
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ オンオフ制御部
１５１、１５２、１５３、１５４ ＭＯＳトランジスタ
１５５、１５５ａ ＰＦＭ信号生成部
１６１ 共振リアクトル
１６２ 励磁インダクタンス
１６３ 共振コンデンサ
２１１、２１２、２１３、２１４ ダイオード
ＴＲ１ トランス
ＴＲ１１ 一次側コイル
ＴＲ１２ 二次側コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】