特許 7559759 電源回路及び制御方法

(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】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】電源回路及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20240925BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 W

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021539842

(86)(22)【出願日】2020-07-07

(86)【国際出願番号】 JP2020026503

(87)【国際公開番号】W WO2021029162

(87)【国際公開日】2021-02-18

【審査請求日】2023-05-15

(31)【優先権主張番号】P 2019148633

(32)【優先日】2019-08-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002185

【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082762

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 正知

(74)【代理人】

【識別番号】100123973

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 拓真

(72)【発明者】

【氏名】結城 仁

【審査官】清水 康

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－０９８４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１６３７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０６４４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２２４０６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／００ － ３／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも、第１電源ユニットと第２電源ユニットとを有し、
前記第１電源ユニットは、第１入力部と、前記第１入力部に入力された入力電圧に基づいて第１交流電圧を生成する第１交流電圧生成部と、前記第１交流電圧を整流及び平滑化する第１整流・平滑化部と、前記第１交流電圧生成部と前記第１整流・平滑化部との間に設けられ、キャパシタにより構成された第１絶縁部とを有し、
前記第２電源ユニットは、第２入力部と、前記第２入力部に入力された入力電圧に基づいて第２交流電圧を生成する第２交流電圧生成部と、前記第２交流電圧を整流及び平滑化する第２整流・平滑化部と、前記第２交流電圧生成部と前記第２整流・平滑化部との間に設けられ、キャパシタにより構成された第２絶縁部とを有し、
前記第１交流電圧生成部は、第１ハイサイドスイッチと、前記第１ハイサイドスイッチと相補的にオン／オフされる第１ローサイドスイッチとを有し、
前記第２交流電圧生成部は、第２ハイサイドスイッチと、前記第２ハイサイドスイッチと相補的にオン／オフされる第２ローサイドスイッチとを有し、
前記第１交流電圧生成部に供給される第１ドライブ信号と、前記第１ドライブ信号と同期し前記第２交流電圧生成部に供給される第２ドライブ信号とによって、前記第１ハイサイドスイッチと前記第２ハイサイドスイッチとが相補的に駆動され、
前記第１交流電圧生成部により生成される交流電圧に対して位相が反転した交流電圧が前記第２交流電圧生成部により生成されるように構成されている
電源回路。

【請求項2】

前記第１ドライブ信号及び前記第２ドライブ信号を出力する制御部を有する
請求項１に記載の電源回路。

【請求項3】

一対の前記第１電源ユニット及び前記第２電源ユニットから成るペアユニットを複数有する
請求項１に記載の電源回路。

【請求項4】

個々の前記ペアユニットに対して、前記第１ドライブ信号及び前記第２ドライブ信号を出力する制御部を有する
請求項３に記載の電源回路。

【請求項5】

個々の前記ペアユニットが、前記第１ドライブ信号及び前記第２ドライブ信号を出力する制御部を有する
請求項３に記載の電源回路。

【請求項6】

それぞれの前記ペアユニットの出力に応じて、スイッチング周波数がペアユニット毎に切り替えられる制御が行われる
請求項５に記載の電源回路。

【請求項7】

前記第１入力部と前記第２入力部とが直列接続又は並列接続されている
請求項１に記載の電源回路。

【請求項8】

前記第１電源ユニットは、前記第１整流・平滑化部と接続された第１出力部を有し、
前記第２電源ユニットは、前記第２整流・平滑化部と接続された第２出力部を有し、
前記第１出力部と前記第２出力部とが直列接続又は並列接続されている
請求項１に記載の電源回路。

【請求項9】

少なくとも、第１電源ユニットと第２電源ユニットとを有し、前記第１電源ユニットは、第１入力部と、前記第１入力部に入力された入力電圧に基づいて第１交流電圧を生成する第１交流電圧生成部と、前記第１交流電圧を整流及び平滑化する第１整流・平滑化部と、前記第１交流電圧生成部と前記第１整流・平滑化部との間に設けられ、キャパシタにより構成された第１絶縁部とを有し、前記第２電源ユニットは、第２入力部と、前記第２入力部に入力された入力電圧に基づいて第２交流電圧を生成する第２交流電圧生成部と、前記第２交流電圧を整流及び平滑化する第２整流・平滑化部と、前記第２交流電圧生成部と前記第２整流・平滑化部との間に設けられ、キャパシタにより構成された第２絶縁部とを有し、前記第１交流電圧生成部は、第１ハイサイドスイッチと、前記第１ハイサイドスイッチと相補的にオン／オフされる第１ローサイドスイッチとを有し、前記第２交流電圧生成部は、第２ハイサイドスイッチと、前記第２ハイサイドスイッチと相補的にオン／オフされる第２ローサイドスイッチとを有する電源回路における制御方法であり、
前記第１交流電圧生成部に供給される第１ドライブ信号と、前記第１ドライブ信号と同期し前記第２交流電圧生成部に供給される第２ドライブ信号とによって、前記第１ハイサイドスイッチと前記第２ハイサイドスイッチとを相補的に駆動して、前記第１交流電圧生成部により生成される交流電圧に対して位相が反転した交流電圧を前記第２交流電圧生成部により生成する
制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電源回路及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電源や充電器に用いられる絶縁型スイッチング電源は一般的に絶縁トランスを用いて、その１次側コイルに交流電圧を印加し発生する磁束を介して、絶縁を保ちながら２次側コイルに電力を転送している。スイッチング電源を小型化するためには、印加する交流電圧を高周波化し、使用するコンデンサや絶縁トランスなどのサイズを小型化することで実現できるとされる。最近は高周波化による弊害である半導体のスイッチング損失の増大を改善可能なＧａＮ（窒化ガリウム）やＳｉＣ（シリコンカーバイド）を用いた半導体素子も利用可能となってきていることから高周波化が進むと考えられる。

【0003】

絶縁トランスでは、用いるフェライトコアの断面積を高周波化により小型化することが可能となるためコアボリュームの小型化が可能である。しかしながら、コイルに流れる電流が高周波化することでコイルに発生する、表皮効果や近接効果による損失の増加に対応するためにコイル体積を小型化することが構造的に難しくなる。従って、高周波化によるトランスの小型化の効果はそれほど大きく無いと考えられている。つまり、絶縁トランスを用いたスイッチング電源では、スイッチング周波数を高周波化することで小型化を図れるが、絶縁トランスの構造上、目的とする小型化に制限が生じる。係る問題を解決する方法として、小型化の制限の元になる絶縁トランスに代えてキャパシタによる絶縁と電力転送とを行う技術が提案されている（例えば、下記特許文献１を参照のこと）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４３６６７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

絶縁トランスの機能をキャパシタで置き換えたキャパシタ絶縁型スイッチング電源は、１次側から見た２次側にスイッチング周波数に同期した高周波電圧が発生する。係る高周波電圧が回路動作等に悪影響を及ぼす虞があるため、高周波電圧が極力、除去されることが望まれる。

【0006】

従って、本開示は、１次側から見た２次側に発生する、スイッチング周波数に同期した高周波電圧を極力、除去することができる電源回路及び制御方法を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、例えば、
少なくとも、第１電源ユニットと第２電源ユニットとを有し、
第１電源ユニットは、第１入力部と、第１入力部に入力された入力電圧に基づいて第１交流電圧を生成する第１交流電圧生成部と、第１交流電圧を整流及び平滑化する第１整流・平滑化部と、第１交流電圧生成部と第１整流・平滑化部との間に設けられ、キャパシタにより構成された第１絶縁部とを有し、
第２電源ユニットは、第２入力部と、第２入力部に入力された入力電圧に基づいて第２交流電圧を生成する第２交流電圧生成部と、第２交流電圧を整流及び平滑化する第２整流・平滑化部と、第２交流電圧生成部と第２整流・平滑化部との間に設けられ、キャパシタにより構成された第２絶縁部とを有し、
第１交流電圧生成部は、第１ハイサイドスイッチと、第１ハイサイドスイッチと相補的にオン／オフされる第１ローサイドスイッチとを有し、
第２交流電圧生成部は、第２ハイサイドスイッチと、第２ハイサイドスイッチと相補的にオン／オフされる第２ローサイドスイッチとを有し、
第１交流電圧生成部に供給される第１ドライブ信号と、第１ドライブ信号と同期し第２交流電圧生成部に供給される第２ドライブ信号とによって、第１ハイサイドスイッチと第２ハイサイドスイッチとが相補的に駆動され、
第１交流電圧生成部により生成される交流電圧に対して位相が反転した交流電圧が第２交流電圧生成部により生成されるように構成されている
電源回路である。

【0008】

本開示は、例えば、
少なくとも、第１電源ユニットと第２電源ユニットとを有し、第１電源ユニットは、第１入力部と、第１入力部に入力された入力電圧に基づいて第１交流電圧を生成する第１交流電圧生成部と、第１交流電圧を整流及び平滑化する第１整流・平滑化部と、第１交流電圧生成部と第１整流・平滑化部との間に設けられ、キャパシタにより構成された第１絶縁部とを有し、第２電源ユニットは、第２入力部と、第２入力部に入力された入力電圧に基づいて第２交流電圧を生成する第２交流電圧生成部と、第２交流電圧を整流及び平滑化する第２整流・平滑化部と、第２交流電圧生成部と第２整流・平滑化部との間に設けられ、キャパシタにより構成された第２絶縁部とを有し、第１交流電圧生成部は、第１ハイサイドスイッチと、第１ハイサイドスイッチと相補的にオン／オフされる第１ローサイドスイッチとを有し、第２交流電圧生成部は、第２ハイサイドスイッチと、第２ハイサイドスイッチと相補的にオン／オフされる第２ローサイドスイッチとを有する電源回路における制御方法であり、
第１交流電圧生成部に供給される第１ドライブ信号と、第１ドライブ信号と同期し第２交流電圧生成部に供給される第２ドライブ信号とによって、第１ハイサイドスイッチと第２ハイサイドスイッチとを相補的に駆動して、第１交流電圧生成部により生成される交流電圧に対して位相が反転した交流電圧を第２交流電圧生成部により生成する
制御方法である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一般的な電源回路の回路構成例を示す図である。

【図2】図２は、他の一般的な電源回路の回路構成例を示す図である。

【図3】図３は、高周波電圧波形の一例を示す図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る第１電源ユニットの構成例を示す図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る第１交流電圧生成部により生成される交流電圧の波形例を示す図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る第２電源ユニットの構成例を示す図である。

【図8】図８は、第１交流電圧生成部により生成される交流電圧の波形と、第２交流電圧生成部により生成される交流電圧の波形とを対比的に示した図である。

【図9】図９Ａ及び図９Ｂは、本実施形態に係る第１、第２電源ユニットの接続態様の例を説明する際に参照される図である。

【図10】図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態に係る第１、第２電源ユニットの接続態様の他の例を説明する際に参照される図である。

【図11】図１１は、変形例を説明するための図である。

【図12】図１２は、変形例を説明するための図である。

【図13】図１３Ａ及び図１３Ｂは、変形例を説明するための図である。

【図14】図１４は、変形例を説明するための図である。

【図15】図１５は、変形例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜一実施形態において考慮すべき問題＞
＜一実施形態＞
＜変形例＞
以下に説明する実施形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。

【0011】

＜一実施形態において考慮すべき問題＞
本開示の理解を容易とするために、始めに一般的な技術に関する説明を行う。図１は、一般的なＬＬＣ共振回路により構成された電源回路の回路構成例を示す図である。図１に示す電源回路１は、入力部１Ａ、交流電圧生成部１Ｂ、絶縁部１Ｃ、整流・平滑化部１Ｄ、及び、制御回路１Ｅを有している。交流電圧生成部１Ｂは、直列に接続されＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）により構成されるスイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２を有している。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、制御回路１Ｅによりオン／オフが制御される。具体的には、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、制御回路１Ｅにより相補的、すなわち、一方のスイッチング素子がオンになるときに他方のスイッチング素子がオフとなるようにオン／オフが制御される。

【0012】

絶縁部１Ｃは、トランスにより構成されている。交流電圧生成部１Ｂにより生成された交流電圧が絶縁部１Ｃを介して整流・平滑化部１Ｄに伝送される。そして、整流・平滑化部１Ｄにより交流電圧が直流電圧に変換されて所定の負荷に出力される。図１に示す絶縁トランスを用いた構成では、上述したように、構造的な小型化に制限が生じる。

【0013】

図２は、絶縁トランスに代えてキャパシタを用いて絶縁、電力伝送する電源回路の回路構成例を示す図である。図２に示す電源回路２は、入力部２Ａ、交流電圧生成部２Ｂ、絶縁部２Ｃ、整流・平滑化部２Ｄ、及び、制御回路２Ｅを有している。交流電圧生成部２Ｂは、直列に接続されＭＯＳＦＥＴにより構成されるスイッチング素子Ｑ３及びスイッチング素子Ｑ４を有している。絶縁部２Ｃがトランスではなくキャパシタにより構成される他は、電源回路２の動作は電源回路１の動作と同一である。

【0014】

トランスではなくキャパシタにより構成された絶縁部２Ｃによっても直流絶縁は実現できる。しかしながら、キャパシタは高い周波数でインピーダンスとなるため、１次側と２次側が回路的にインピーダンスで接続され、高いスイッチング周波数（例えば、数百ｋＨｚ）に同期した交流電圧（変動した電圧）が絶縁キャパシタを介して伝送されるため高周波電圧の絶縁は実現できていない。係る高周波電圧は、２次側に整流・平滑化部を設けてもあらわれる。例えば、高周波電圧は、電源回路２の１次側から見た出力負荷端に、換言すれば、１次側のグランド（ＧＮＤ）（例えば、ニュートラル端子）と出力端（Ｖｏｕｔ）とを抵抗を介して接続するとあらわれる。図３は、電源回路２の１次側から見た出力負荷端にあらわれた高周波電圧波形を示している。なお、図３に示す波形は、シミュレーション結果により得られた波形である。係る高周波電圧が回路動作等に悪影響を及ぼす虞があるため、高周波電圧を極力、小さくすることが望まれる。

【0015】

上述した、１次側から見た負荷端に発生する高周波電圧を小さくするために、フィルターを設ける構成も考えられる。しかしながら、フィルターの構成要素（例えば、ＬやＣ）の値を設定する上で特定の条件が必要となってしまい、条件に応じたフィルターをその都度、設計する必要が生じてしまう。以上の点を踏まえつつ、本開示の一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において高周波電圧と称する場合には、特に断らない限り、１次側から見た負荷端に発生する高周波電圧を意味する。

【0016】

＜一実施形態＞
［電源システムの構成例］
図４は、本実施形態に係る電源システム（電源システム５）の構成例を示す図である。電源システム５は、例えば、本実施形態に係る電源回路（電源回路１０）と、電源回路１０に接続される負荷２０を有している。電源回路１０は、少なくとも、第１電源ユニット１００と第２電源ユニット２００とを有している。一対の第１電源ユニット１００及び第２電源ユニット２００によりペアユニット３０が構成される。電源回路１０は、複数のペアユニット３０を有していても良い。

【0017】

第１電源ユニット１００と第２電源ユニット２００とが接続されることで、それぞれの出力が合成される。合成された出力、すなわち、電源回路１０からの出力（直流電圧）が負荷２０に対して供給される。なお、第１電源ユニット１００及び第２電源ユニット２００の接続態様例については後述する。

【0018】

負荷２０としては、テレビジョン受信機、プリンタ等の電子機器を例示することができるが、特定の電子機器に限定されるものではない。また、電源回路１０は、アダプタやＵＳＢ(Universal Serial Bus)ＡＣアダプタに内蔵されていても良い。

【0019】

［電源回路の構成例］
（第１電源ユニットの構成例）
次に、電源回路１０の構成例、具体的には、電源回路１０を構成する第１電源ユニット１００の構成例についての説明がなされる。

【0020】

図５は、第１電源ユニット１００の構成例を示す回路図である。第１電源ユニット１００は、例えば、第１入力部１０１と、第１入力部１０１に入力された入力電圧に基づいて第１交流電圧を生成する第１交流電圧生成部１０２と、第１交流電圧を整流及び平滑化する第１整流・平滑化部１０３と、第１交流電圧生成部１０２と第１整流・平滑化部１０３との間に設けられ、キャパシタにより構成された第１絶縁部１０４と、第１整流・平滑化部１０３により生成された直流電圧を出力する第１出力部１０５を有している。

【0021】

第１入力部１０１には、入力端子Ｖｉｎ１が接続されたラインＬ１１及びグランドラインＬ１２を介して直流電圧が入力される。第１入力部１０１に入力される直流電圧は、交流電圧を整流、平滑した直流電圧でも良いし、力率改善回路を経由した直流電圧であっても良い。

【0022】

第１交流電圧生成部１０２が、第１入力部１０１を介して入力される直流電圧に基づいて交流電圧を生成する。本実施形態に係る第１交流電圧生成部１０２は、ラインＬ１１とグランドラインＬ１２との間に接続された第１ハイサイドスイッチ１０２Ａと第１ローサイドスイッチ１０２Ｂとを有している。第１ハイサイドスイッチ１０２Ａ及び第１ローサイドスイッチ１０２Ｂは、例えば、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴにより構成されている。第１ハイサイドスイッチ１０２Ａ及び第１ローサイドスイッチ１０２Ｂは、制御部５０から供給される第１ドライブ信号ＤＳ１により、相補的、すなわち、上下のスイッチング素子が同時にオンすることがないように所定の周波数で交互にオンするように制御される。第１交流電圧生成部１０２で生成された交流電圧波形は、図６に示すように、１サイクルで入力電圧の１／２を中心に上下の振幅と時間が対称になる波形となる。

【0023】

第１交流電圧生成部１０２により生成された交流電圧は、第１ハイサイドスイッチ１０２Ａ及び第１ローサイドスイッチ１０２Ｂの間の接続点Ｐ１からＬＣ共振回路１０２Ｃを経由し取り出される。第１交流電圧生成部１０２により生成された交流電圧は、第１絶縁部１０４を経由して第１整流・平滑化部１０３に供給される。

【0024】

なお、第１交流電圧生成部１０２は、接続点Ｐ１に接続されるラインＬ１３に設けられたコイルと、ラインＬ１３とグランドラインＬ１２との設けられたキャパシタにより構成されるＬＣ共振回路１０２Ｃを有している。ＬＣ共振回路１０２Ｃにより、スイッチング損失を低減され、ゼロ電圧スイッチングが実現される。但し、ＬＣ共振回路１０２Ｃはなくても良い。

【0025】

なお、第１交流電圧生成部１０２のスイッチング素子の構成は、上下に２個のスイッチング素子の構成を１組としてこれを２組で構成してもよく、その場合、第１交流電圧生成部１０２により生成された交流電圧はそれぞれの組の上下のスイッチング素子の中点から出力される。

【0026】

第１整流・平滑化部１０３は、４個のダイオードがブリッジ接続された整流回路１０３Ａと、２個のコイル（ラインＬ１３に接続されるコイルとグランドラインＬ１２に接続されるコイル）と１個のキャパシタ（ラインＬ１３とグランドラインＬ１２との間に接続されるキャパシタ）とにより構成される平滑回路１０３Ｂを有している。第１整流・平滑化部１０３により、第１交流電圧生成部１０２により生成された交流電圧が直流電圧に変換されて、直流電圧が第１出力部１０５を介して出力される。

【0027】

第１絶縁部１０４は、ラインＬ１３に接続されるキャパシタ１０４Ａと、グランドラインＬ１２に接続されたキャパシタ１０４Ｂとを有している。第１絶縁部１０４は、１次側と２次側とをキャパシタを使用して絶縁する。

【0028】

（第２電源ユニットの構成例）
図７は、第２電源ユニット２００の構成例を示す回路図である。本実施形態に係る第２電源ユニット２００は、第１電源ユニット１００と同一の構成とされている。なお、第１電源ユニット１００と第２電源ユニット２００との間に構成上の差異があっても構わない。

【0029】

第２電源ユニット２００は、例えば、第２入力部２０１と、第２入力部２０１に入力された入力電圧に基づいて第２交流電圧を生成する第２交流電圧生成部２０２と、第２交流電圧を整流及び平滑化する第２整流・平滑化部２０３と、第２交流電圧生成部２０２と第２整流・平滑化部２０３との間に設けられ、キャパシタにより構成された第２絶縁部２０４と、第２整流・平滑化部２０３により生成された直流電圧を出力する第２出力部２０５を有している。

【0030】

第２入力部２０１には、入力端子Ｖｉｎ２が接続されたラインＬ２１及びグランドラインＬ２２を介して直流電圧が入力される。第２入力部２０１に入力される直流電圧は、交流電圧を整流、平滑した直流電圧でも良いし、力率改善回路を経由した直流電圧であっても良い。

【0031】

第２交流電圧生成部２０２が、第２入力部２０１を介して入力される直流電圧に基づいて交流電圧を生成する。本実施形態に係る第２交流電圧生成部２０２は、ラインＬ２１とグランドラインＬ２２との間に接続された第２ハイサイドスイッチ２０２Ａと第２ローサイドスイッチ２０２Ｂとを有している。第２ハイサイドスイッチ２０２Ａ及び第２ローサイドスイッチ２０２Ｂは、例えば、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴにより構成されている。第２ハイサイドスイッチ２０２Ａ及び第２ローサイドスイッチ２０２Ｂは、制御部５０から供給される第２ドライブ信号ＤＳ２により、相補的、すなわち、上下のスイッチング素子が同時にオンすることがないように交互に所定の周波数でオンするように制御される。

【0032】

第２交流電圧生成部２０２により生成された交流電圧は、第２ハイサイドスイッチ２０２Ａ及び第２ローサイドスイッチ２０２Ｂの間の接続点Ｐ２からＬＣ共振回路２０２Ｃを経由し取り出される。第２交流電圧生成部２０２により生成された交流電圧は、第２絶縁部２０４を経由して第２整流・平滑化部２０３に供給される。

【0033】

なお、第２交流電圧生成部２０２は、接続点Ｐ２に接続されるラインＬ２３に設けられたコイルと、ラインＬ２３とグランドラインＬ２２との設けられたキャパシタにより構成されるＬＣ共振回路２０２Ｃを有している。ＬＣ共振回路２０２Ｃにより、スイッチング損失を低減され、ゼロ電圧スイッチングが実現される。但し、ＬＣ共振回路２０２Ｃはなくても良い。

【0034】

なお、第２交流電圧生成部２０２のスイッチング素子の構成は、上下に２個のスイッチング素子の構成を１組としてこれを２組で構成してもよく、その場合、第２交流電圧生成部２０２により生成された交流電圧はそれぞれの組の上下のスイッチング素子の中点から出力される。

【0035】

第２整流・平滑化部２０３は、４個のダイオードがブリッジ接続された整流回路２０３Ａと、２個のコイル（ラインＬ２３に接続されるコイルとグランドラインＬ２２に接続されるコイル）と１個のキャパシタ（ラインＬ２３とグランドラインＬ２２との間に接続されるキャパシタ）とにより構成される平滑回路２０３Ｂを有している。第２整流・平滑化部２０３により、第２交流電圧生成部２０２により生成された交流電圧が直流電圧に変換されて、直流電圧が第２出力部２０５を介して出力される。

【0036】

第２絶縁部２０４は、ラインＬ２３に接続されるキャパシタ２０４Ａと、グランドラインＬ２２に接続されたキャパシタ２０４Ｂを有している。第２絶縁部２０４は、１次側と２次側とをキャパシタを使用して絶縁する。

【0037】

なお、制御部５０は、出力電圧もしくは電流を検出しそれを用いて設定された出力電圧もしくは電流に制御するために第１、第２ドライブ信号ＤＳ１、ＤＳ２を生成し出力する。制御部５０は、電源ユニット毎に設けられても良いし、各電源ユニットに共通する制御部として設けられても良い。

【0038】

（電源回路の動作例）
続いて、電源回路１０の動作例に関する説明がなされる。電源回路１０は、第１交流電圧生成部１０２により生成される交流電圧に対して位相が反転した交流電圧が第２交流電圧生成部２０２により生成されるように構成されている。換言すれば、電源回路１０は、第１交流電圧生成部１０２により生成される交流電圧に対して位相が反転した交流電圧が第２交流電圧生成部２０２により生成されるように、それぞれの交流電圧生成部が有するスイッチング素子のオン／オフが制御される。

【0039】

具体的には、第１ドライブ信号ＤＳ１と、第１ドライブ信号ＤＳ１と同期する第２ドライブ信号ＤＳ２とによって、第１ハイサイドスイッチ１０２Ａと第２ハイサイドスイッチ２０２Ａとが相補的に駆動される。

【0040】

より具体的には、所定のスイッチング周期における第１ドライブ信号ＤＳ１により、第１ハイサイドスイッチ１０２Ａがオンされ、第１ローサイドスイッチ１０２Ｂがオフされる。また、同じスイッチング周期で、第１ドライブ信号ＤＳ１と同期する第２ドライブ信号ＤＳ２により、第２ハイサイドスイッチ２０２Ａがオフされ、第２ローサイドスイッチ２０２Ｂがオンされる。次のスイッチング周期における第１ドライブ信号ＤＳ１により、第１ハイサイドスイッチ１０２Ａがオフされ、第１ローサイドスイッチ１０２Ｂがオンされる。また、同じスイッチング周期（上述した「次のスイッチング周期」）で、第１ドライブ信号ＤＳ１と同期する第２ドライブ信号ＤＳ２により、第２ハイサイドスイッチ２０２Ａがオンされ、第２ローサイドスイッチ２０２Ｂがオフされる。なお、１個のペアユニット３０におけるスイッチング周波数は同じ周波数に設定される。

【0041】

係るスイッチング制御が行われることにより、図８に示すように、第１交流電圧生成部１０２の動作により得られる交流電圧波形の位相と、第２交流電圧生成部２０２の動作により得られる交流電圧波形の位相とが反転したものになる。個々の電源ユニットで生成される交流電圧の位相が反転したものになることから、個々の電源ユニットで発生する高周波電圧の波形の位相も反転したものになる。第１電源ユニット１００と第２電源ユニット２００が接続されていることから、位相が反転した高周波電圧同士が加算されることにより高周波電圧が相殺される。従って、高周波電圧に起因する電源回路の誤動作等を、フィルター等を用いることなく抑制することができる。

【0042】

（電源ユニットの接続態様の例）
続いて、図９及び図１０が参照されつつ、第１電源ユニット１００と第２電源ユニット２００との接続態様の例についての説明がなされる。上述したように、第１電源ユニット１００と第２電源ユニット２００とが接続されることにより１個のペアユニット３０が構成される。

【0043】

図９Ａに示される例は、第１電源ユニット１００の入力側と第２電源ユニット２００の入力側とが直列接続され、第１電源ユニット１００の出力側と第２電源ユニット２００の出力側とが並列接続されている例である。

【0044】

図９Ｂに示される例は、第１電源ユニット１００の入力側と第２電源ユニット２００の入力側とが並列接続され、第１電源ユニット１００の出力側と第２電源ユニット２００の出力側とが並列接続されている例である。

【0045】

図１０Ａに示される例は、第１電源ユニット１００の入力側と第２電源ユニット２００の入力側とが直列接続され、第１電源ユニット１００の出力側と第２電源ユニット２００の出力側とが直列接続されている例である。

【0046】

図１０Ｂに示される例は、第１電源ユニット１００の入力側と第２電源ユニット２００の入力側とが並列接続され、第１電源ユニット１００の出力側と第２電源ユニット２００の出力側とが直列接続されている例である。

【0047】

例えば、入力が４００Ｖのとき、入力側が直列接続であると個々の電源ユニットに２００Ｖが振り分けられるので耐圧の低いスイッチング素子を使用できるメリットがある。また、出力側を直列接続することにより、１個の電源ユニットの出力を直列接続した電源ユニット数分、積み上げることができる。また、入力側及び出力側を並列接続することにより、入力及び出力が変化しないので２個の電源ユニットをそのまま接続することができる。但し、上述した接続態様のうちどの接続態様を採用するかは、電源回路１０の適用分野等に応じて適宜、変更することができる。

【0048】

以上説明したように、本実施形態によれば、位相が反転した高周波電圧が生成されるような制御が行われる。そして、位相が反転した高周波電圧が加算される。従って、高周波電圧が相殺されるので、高周波電圧に起因する回路の誤動作等を抑制することができる。

【0049】

＜変形例＞
以上、本開示の一実施形態について具体的に説明したが、本開示の内容は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

【0050】

上述した一実施形態では、電源回路が１個のペアユニット３０を有する構成について説明したが、図１１に示すように、電源回路が複数のペアユニットを有する構成でも良い。ペアユニットの個数は奇数でも良いし、偶数でも良い（但し、電源ユニット数は偶数になる）。各ペアユニットの接続態様は、直列接続でも良いし、並列接続でも良いし、直列・並列接続が混合された接続態様でも良い。図１１では、各ペアユニットの入力側が直列接続され、出力側が並列接続された例が示されている。入力側が直列接続されているので、入力電圧がペアユニットに振り分けられるので、各電源ユニットで耐圧の低いスイッチング素子を使用することができる。

【0051】

図１２に示すように、電源回路が複数のペアユニットを有する構成において、各ペアユニットにおける各電源ユニットに対してドライブ信号を構成する制御部５０Ａが設けられていても良い。制御部５０Ａは、電源回路が有していても良いし、電源回路とは異なる装置が有していても良い。また、図１２に示す電源回路の構成例において、制御部５０Ａにより電源回路の出力が検出され、電源回路の出力に応じた公知のフィードバック制御が制御部５０Ａにより行われても良い。

【0052】

図１２では、説明の便宜を考慮して、各ペアユニット及び各ペアユニットの電源ユニットに対して通し番号が割り当てられている。具体的には、ペアユニット１、ペアユニット２・・・ペアユニットＮ、及び、電源ユニット１、電源ユニット２・・・電源ユニット（２Ｎ－１）、電源ユニット（２Ｎ）のように、通し番号が割り当てられている。

【0053】

図１３Ａ及び図１３Ｂは、各電源ユニットの交流電圧生成部に供給されるドライブ信号の一例を示している。図１３Ａは、奇数番号の電源ユニット１、３・・・（２Ｎ－１）のハイサイドスイッチに供給されるドライブ信号、及び、奇数番号の電源ユニット１、３・・・（２Ｎ－１）のローサイドスイッチに供給されるドライブ信号の一例を示している。図１３Ｂは、偶数番号の電源ユニット２、４・・・（２Ｎ）のハイサイドスイッチに供給されるドライブ信号、及び、偶数番号の電源ユニット２、４・・・（２Ｎ）のローサイドスイッチに供給されるドライブ信号の一例を示している。

【0054】

なお、１個のペアユニットの中で、位相が反転した高周波電圧となる制御がなされれば、異なるペアユニット間において、スイッチング周波数やドライブ信号が供給されるタイミングが異なっていても良い。

【0055】

また、図１４に示すように、電源回路が、ペアユニット３０と制御部５０とを含むブロック（ブロック７０）を有する構成であっても良い。また、図１５に示すように、電源回路が複数のブロック７０を有する構成であっても良い。各ブロック７０が有する制御部５０により同期した制御が行われる。各制御部５０は、同じブロック内における電源ユニットに対して第１、第２ドライブ信号ＤＳ１、ＤＳ２を供給する。複数のブロックにおける入力部は、直列接続又は並列接続、若しくは、並列、直列混合の接続構成でも良い。また、出力部も、直列接続又は並列接続、若しくは、並列、直列混合の接続構成でも良い。

【0056】

図１５に示す構成において、ブロック７０の制御部５０が同じブロック内のペアユニット３０の出力を検出するようにしても良い。また、各ペアユニット３０の出力に応じた処理が行われても良い。例えば、各ペアユニット３０の出力バランスをとる処理が行われても良い。例えば、各ブロック７０の制御部５０間でペアユニット３０の出力を示す情報の送受信が行われる。通信の結果、自身と同じブロック７０のペアユニット３０の出力が他のペアユニット３０の出力に比して小さい場合には、スイッチング周波数を下げるドライブ信号が制御部５０から供給され、ペアユニット３０の出力を大きくする制御がなされる。反対に、通信の結果、自身と同じブロック７０のペアユニット３０の出力が他のペアユニット３０の出力に比して大きい場合には、スイッチング周波数を上げるドライブ信号が制御部５０から供給され、ペアユニット３０の出力を大きくする制御がなされる。なお、通信を行うことなく、上述した出力バランスを調整する公知の制御が行われても良い。また、周波数を上下させる方法以外の公知の方法により、出力を調整する制御が行われても良い。

【0057】

電源回路の回路構成は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、フルブリッジ型の回路構成であっても良い。また、スイッチング素子として、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の他の素子が使用されてもよい。

【0058】

上述の一実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて一実施形態と異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などが含まれてもよい。また、実施の形態および変形例で説明した事項は、技術的な矛盾が生じない限り相互に組み合わせることができる。また、本開示は、電源回路を用いた応用機器（充電器、テレビジョン受信機、プロジェクタ、スピーカ、車載機器、等）、任意の形態によって実現することができる。また、本開示は、制御方法として実現することもできる。

【符号の説明】

【0060】

１０：電源回路、３０：ペアユニット、５０，５０Ａ：制御部、１００：第１電源ユニット、１０１：第１入力部、１０２：第１交流電圧生成部、１０２Ａ：第１ハイサイドスイッチ、１０２Ｂ：第１ローサイドスイッチ、１０３：第１整流・平滑化部、１０４：第１絶縁部、１０４Ａ，１０４Ｂ：キャパシタ、１０５：第１出力部、２００：第２電源ユニット、２０１：第２入力部、２０２：第２交流電圧生成部、２０２Ａ：第２ハイサイドスイッチ、２０２Ｂ：第２ローサイドスイッチ、２０３：第２整流・平滑化部、２０４：第２絶縁部、２０４Ａ，２０４Ｂ：キャパシタ、２０５：第２出力部、ＤＳ１：第１ドライブ信号、ＤＳ２：第２ドライブ信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】