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特許7560204電源装置

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(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】電源装置

(51)【国際特許分類】

H02M 3/28 20060101AFI20240925BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 Q

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023211298

(22)【出願日】2023-12-14

【審査請求日】2023-12-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080816

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤朝道

(74)【代理人】

【識別番号】100098648

【弁理士】

【氏名又は名称】内田潔人

(72)【発明者】

【氏名】安藤勉

【審査官】冨永達朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２７１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１７６５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－６８４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端が第１の電源の第１の電圧極性の端子に接続された第１のコイルと、一端が前記第１のコイルの他端に接続された第１の能動素子および第２の能動素子と、前記第１の電源の第２の電圧極性の端子に他端が接続された第３の能動素子および第４の能動素子と、第１のトランスを含む第１のハーフブリッジ回路と、第２のトランスを含む第２のハーフブリッジ回路と、前記第１の電源から負荷に電力を供給させ、または、前記負荷の代わりの第２の電源から前記第１の電源に電力を回生させるように前記第１の前記第１のハーフブリッジ回路および前記第２のハーフブリッジ回路を制御する制御回路とを備え、
前記第１のハーフブリッジ回路は、
一端が前記第１の能動素子の他端に接続され、他端が前記第１のトランスの１次側巻き線の一端および前記第２のトランスの１次側巻き線の一端に接続された第５の能動素子と、
一端が前記第５の能動素子の他端に接続され、他端が前記第３の能動素子の一端に接続された第６の能動素子と、
一端が前記負荷の第１の電圧極性の端子に接続され、他端が前記第１のトランスの２次側巻き線の一端に接続された第９の能動素子と、
一端が前記第１のトランスの２次側巻き線の一端に接続され、他端が前記第２のハーフブリッジ回路に接続された第１０の能動素子と、
一端が前記第５の能動素子の一端に接続され、他端が前記第１のトランスの１次側巻き線の他端に接続された第１のコンデンサと、
一端が前記第１のトランスの１次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第６の能動素子の他端に接続された第２のコンデンサと、
一端が前記第９の能動素子の一端に接続され、他端が前記第１のトランスの２次側巻き線の他端に接続された第３のコンデンサと、
一端が前記第１のトランスの２次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第１０の能動素子の他端に接続された第４のコンデンサと
を備え、
前記第２のハーフブリッジ回路は、
一端が前記第２の能動素子の他端に接続され、他端が前記第１のトランスの１次側巻き線の一端および前記第２のトランスの１次側巻き線の一端に接続された第７の能動素子と、
一端が前記第７の能動素子の他端に接続され、他端が前記第４の能動素子の一端に接続された第８の能動素子と、
一端が前記第１０の能動素子のソースに接続され、他端が前記第２のトランスの２次側巻き線の他端に接続された第１１の能動素子と、
一端が前記第１１の能動素子の他端に接続され、他端が前記負荷の第２の電圧極性の端子に接続された第１２の能動素子と、
一端が前記第７の能動素子の一端に接続され、他端が前記第２のトランスの１次側巻き線の他端に接続された第５のコンデンサと、
一端が前記第２のトランスの１次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第８の能動素子の他端に接続された第６のコンデンサと、
一端が前記第１１の能動素子の一端に接続され、他端が前記第２のトランスの２次側巻き線の他端に接続された第７のコンデンサと、
一端が前記第２のトランスの２次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第１２の能動素子の他端に接続された第８のコンデンサと
を備える電源装置。

【請求項2】

前記制御回路は、
前記第１の能動素子および前記第４の能動素子を同時に一端と他端との間が導通状態となるＯＮ状態または一端と他端との間が非導通状態となるＯＦＦ状態とするように、
前記第２の能動素子および前記第３の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、
前記第５の能動素子および前記第９の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、
前記第６の能動素子および前記第１０の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、
前記第７の能動素子および前記第１１の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、
前記第８の能動素子および前記第１２の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、
前記第６の能動素子および前記第１０の能動素子と、前記第１の能動素子および前記第４の能動素子とを交互にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように
制御する請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記第９の能動素子の一端と前記第１２の能動素子の他端との間に接続された前記負荷に前記第１の電源から電力を供給する場合、前記第１のコイルに電力を蓄積する間、前記制御回路は、
前記第１の能動素子、前記第４の能動素子、前記第５の能動素子、前記第８の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１２の能動素子をＯＮ状態とし、
前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第６の能動素子、前記第７の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１１の能動素子をＯＦＦ状態とする
ように制御する請求項２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記第９の能動素子の一端と前記第１２の能動素子の他端との間に接続された前記負荷に前記第１の電源から電力を供給する場合、前記第１のコイルに電力を蓄積する間、前記制御回路は、
前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第６の能動素子、前記第７の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１１の能動素子をＯＮ状態とし、
前記第１の能動素子、前記第４の能動素子、前記第５の能動素子、前記第８の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１２の能動素子をＯＦＦ状態とする
ように制御する請求項２に記載の電源装置。

【請求項5】

前記第９の能動素子の一端と前記第１２の能動素子の他端との間に接続された前記負荷に前記第１の電源から電力を供給する場合、前記第１のコイルから電力を放出する間、前記制御回路は、
前記第１の能動素子、前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第４の能動素子、前記第６の能動素子、前記第８の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１２の能動素子を一端と他端との間が導通状態となるＯＮ状態とし、前記第５の能動素子、前記第７の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１１の能動素子を一端と他端との間が非導通状態となるＯＦＦ状態とするように制御する
請求項２に記載の電源装置。

【請求項6】

第１の電圧極性の端子が前記第９の能動素子の一端に接続され、第２の電圧極性の端子が前記第１２の能動素子の他端に接続された前記第２の電源から前記第１の電源に電力を回生する場合、前記第１のコイルに電力を蓄積する間、前記制御回路は、
前記第１の能動素子、前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第４の能動素子、前記第６の能動素子、前記第８の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１２の能動素子を一端と他端との間が導通状態となるＯＮ状態とし、前記第５の能動素子、前記第７の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１１の能動素子を一端と他端との間が非導通状態となるＯＦＦ状態とするように制御する
請求項２に記載の電源装置。

【請求項7】

第１の電圧極性の端子が前記第９の能動素子の一端に接続され、第２の電圧極性の端子が前記第１２の能動素子の他端に接続された前記第２の電源から前記第１の電源に電力を回生する場合、前記第１のコイルから電力を放出する間、前記制御回路は、
前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第６の能動素子、前記第７の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１１の能動素子をＯＮ状態とし、
前記第１の能動素子、前記第４の能動素子、前記第５の能動素子、前記第８の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１２の能動素子をＯＦＦ状態とする
ように制御する請求項２に記載の電源装置。

【請求項8】

前記第１のハーフブリッジ回路は、
前記第５の能動素子の他端と前記第１のトランスの１次側巻き線の一端との間に両端が接続された第２のコイルと、
前記第９の能動素子の他端と前記第１のトランスの２次側巻き線の一端との間に両端が接続された第４のコイルと
をさらに備え、
前記第２のハーフブリッジ回路は、
前記第７の能動素子の他端と前記第２のトランスの１次側巻き線の一端との間に両端が接続された第３のコイルと、
前記第１１の能動素子の他端と前記第２のトランスの１次側巻き線の一端との間に両端が接続された第５のコイルと
をさらに備える請求項１に記載の電源装置。

【請求項9】

前記第１のハーフブリッジ回路および前記第２のハーフブリッジ回路は、電流共振ハーフブリッジ回路である
請求項８に記載の電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

入力された交流電力または直流電力をスイッチングし、所望の電圧の直流電力を出力するスイッチング電源装置が知られている。このようなスイッチング電源装置のうち、入力側の電力と、出力側の電力との間がトランスにより絶縁されているものは、絶縁型スイッチング電源装置と呼ばれる（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２７１１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

なお、上記先行技術文献の開示は、本書に引用をもって組み込まれる。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。

【0005】

特許文献１に開示された絶縁型スイッチング電源装置においては、トランスの入力側の回路にチョークコイルが用いられる。チョークコイルが電力を蓄積している状態から電力を放出する状態に切り替わるときに、チョークコイルに直列に接続されたトランスの漏れインダクタンスにより、チョークコイルから放出される電流が制限されてしまう。これにより、スイッチング素子の両端にサージ電圧が発生するので、スイッチング素子を保護するためにサージ電圧抑制回路が必要とされる。さらに、この絶縁型スイッチング電源装置において、ＯＮ状態のスイッチング素子に流れる電流の波形は矩形であり、電流の波形が正弦波状である場合に比べて、スイッチング素子に発生する電力損失は大きくなる。

【0006】

本開示の目的は、スイッチング電源装置において、スイッチング素子に加わるサージ電圧を低く抑え、スイッチング素子に発生するスイッチング損失を少なくすることに寄与することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の視点によれば、一端が第１の電源の第１の電圧極性の端子に接続された第１のコイルと、一端が前記第１のコイルの他端に接続された第１の能動素子および第２の能動素子と、前記第１の電源の第２の電圧極性の端子に他端が接続された第３の能動素子および第４の能動素子と、第１のトランスを含む第１のハーフブリッジ回路と、第２のトランスを含む第２のハーフブリッジ回路と、前記第１の電源から負荷に電力を供給させ、または、前記負荷の代わりの第２の電源から前記第１の電源に電力を回生させるように前記第１の前記第１のハーフブリッジ回路および前記第２のハーフブリッジ回路を制御する制御回路とを備える電源装置が提供される。前記第１のハーフブリッジ回路は、一端が前記第１の能動素子の他端に接続され、他端が前記第１のトランスの１次側巻き線の一端および前記第２のトランスの１次側巻き線の一端に接続された第５の能動素子と、一端が前記第５の能動素子の他端に接続され、他端が前記第３の能動素子の一端に接続された第６の能動素子と、一端が前記負荷の第１の電圧極性の端子に接続され、他端が前記第１のトランスの２次側巻き線の一端に接続された第９の能動素子と、一端が前記第１のトランスの２次側巻き線の一端に接続され、他端が前記第２のハーフブリッジ回路に接続された第１０の能動素子と、一端が前記第５の能動素子の一端に接続され、他端が前記第１のトランスの１次側巻き線の他端に接続された第１のコンデンサと、一端が前記第１のトランスの１次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第６の能動素子の他端に接続された第２のコンデンサと、一端が前記第９の能動素子の一端に接続され、他端が前記第１のトランスの２次側巻き線の他端に接続された第３のコンデンサと、一端が前記第１のトランスの２次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第１０の能動素子の他端に接続された第４のコンデンサとを備える。前記第２のハーフブリッジ回路は、一端が前記第２の能動素子の他端に接続され、他端が前記第１のトランスの１次側巻き線の一端および前記第２のトランスの１次側巻き線の一端に接続された第７の能動素子と、一端が前記第７の能動素子の他端に接続され、他端が前記第４の能動素子の一端に接続された第８の能動素子と、一端が前記第１０の能動素子のソースに接続され、他端が前記第２のトランスの２次側巻き線の他端に接続された第１１の能動素子と、一端が前記第１１の能動素子の他端に接続され、他端が前記負荷の第２の電圧極性の端子に接続された第１２の能動素子と、一端が前記第７の能動素子の一端に接続され、他端が前記第２のトランスの１次側巻き線の他端に接続された第５のコンデンサと、一端が前記第２のトランスの１次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第８の能動素子の他端に接続された第６のコンデンサと、一端が前記第１１の能動素子の一端に接続され、他端が前記第２のトランスの２次側巻き線の他端に接続された第７のコンデンサと、一端が前記第２のトランスの２次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第１２の能動素子の他端に接続された第８のコンデンサとを備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の視点によれば、スイッチング電源装置において、スイッチング素子に加わるサージ電圧を低く抑え、スイッチング素子に発生するスイッチング損失を少なくすることに寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、絶縁型スイッチング電源装置の構成の一例を例示する図である。

【図2】図２は、本開示の実施形態にかかる絶縁型スイッチング電源装置の構成を例示する図である。

【図3】図３は、図２に例示した絶縁型スイッチング電源装置の動作を例示するタイミングチャートである。

【図4A】図４Ａは、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置の一実施例を示す図であって、図３に示した期間Ａにおける各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を例示する図である。

【図4B】図４Ｂは、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置の一実施例を示す図であって、図３に示した期間Ｂにおける各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を例示する図である。

【図4C】図４Ｃは、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置の一実施例を示す図であって、図３に示した期間Ｃにおける各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を例示する図である。

【図4D】図４Ｄは、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置の一実施例を示す図であって、図３に示した期間Ｄにおける各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を例示する図である。

【図5】図５は、図４Ａ～図４Ｄに例示した絶縁型スイッチング電源装置の動作を例示するタイミングチャートである。

【図6】図６は、図２および図４Ａ～図４Ｄに示した本開示の一実施例にかかる絶縁型スイッチング電源装置の変形例を例示する図である。

【図7】図７は、図２および図４Ａ～図４Ｄに示した本開示の一実施例にかかる絶縁型スイッチング電源装置の変形例を例示する図である。

【図8】図８は、図２および図４Ａ～図４Ｄに示した本開示の一実施例にかかる絶縁型スイッチング電源装置の変形例を例示する図である。

【図9】図９は、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置の一実施例の構成要素の全部または一部の機能を実施しうる情報処理装置の構成を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面の参照により、本開示の実施形態が説明されるであろう。ただし、以下に説明する実施形態により本開示は限定されない。なお、図２～図９およびこれらの説明において、同一または対応する要素には適宜、同一の符号および記号が付されている。一方、図１およびその説明と、図２～図９およびこれらの説明との間では、符号および記号は統一されていない。さらに、図面は模式的であり、各要素の寸法の関係、各要素の比率および各処理の詳細などは、実施された場合の本開示においてとは異なりうることが留意されるべきである。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係および処理の詳細などが異なる部分が含まれていることがある。

【0011】

図１は、絶縁型スイッチング電源装置１の構成の一例を例示する図である。図１に示すように、絶縁型スイッチング電源装置１は、交流電源１０１に１次側の回路が接続される。１次側の回路は、コンデンサ１０２，１３３、ダイオードブリッジ１１０、チョークコイル１２０、ダイオード１３１、放電用パワートランジスタ１３２、フルブリッジ回路１４０、負電源ライン１６２および制御装置１８０を備える。フルブリッジ回路１４０は、パワートランジスタ１４１～１４４を備え、制御装置１８０は第１の制御回路１８１および第２の制御回路１８２を備える。絶縁型スイッチング電源装置１の１次側の回路のフルブリッジ回路１４０および負電源ライン１６２は、トランス１５０の１次側巻き線に接続される。

【0012】

トランス１５０の２次側巻き線には、２次側の回路が接続される。２次側の回路において、トランス１５０の２次側巻き線の両端にはダイオード１７１，１７２のアノードが接続され、２次側巻き線の中点とグラウンドとの間にはコンデンサ１７０およびバッテリ１９０の正電極が接続される。絶縁型スイッチング電源装置１は、これらの構成要素により、交流電源１０１を整流し、平滑化して直流電圧とし、バッテリ１９０を充電する。

【0013】

絶縁型スイッチング電源装置１においては、チョークコイル１２０に電荷として蓄積された電力が放出されるときに、トランス１５０の１次側の漏れインダクタンスＬｌｅａｋにより電流が抑制されるので、チョークコイル１２０の両端にサージ電圧が発生する。このサージ電圧の対策のために、絶縁型スイッチング電源装置１においては、ダイオード１３１、放電用パワートランジスタ１３２およびコンデンサ１３３から構成されるスナバ回路が必要とされる。さらに、スナバ回路の放電用パワートランジスタ１３２を制御するために第１の制御回路１８１が必要とされる。

【0014】

パワートランジスタ１４１，１４３またはパワートランジスタ１４２，１４４が同時にＯＮ状態になるように制御が行われると、チョークコイル１２０には電力が蓄積される。従って、トランス１５０の１次側巻き線に電力が入力されず、電力は２次側巻き線に伝達されない。このように、絶縁型スイッチング電源装置１においては、フルブリッジ回路１４０が電力をスイッチングするたびに、トランス１５０の１次側巻き線から２次側巻き線に電力が伝達されない期間が生じてしまう。このため、トランス１５０の１次側巻き線から２次側巻き線に伝達される電力の電流の値（電流値）のピークが大きくなり、トランス１５０における電力の損失が大きくなる。

【0015】

また、フルブリッジ回路１４０のパワートランジスタ１４１，１４２，１４３，１４４それぞれに流れる電流の波形は矩形波の一部なので、フルブリッジ回路１４０によるスイッチングが行われるたびに電力の損失が生じる。フルブリッジ回路１４０およびトランス１５０における電力の損失を抑えるためには、トランス１５０の１次側に入力する電流の波形をサイン波に近付けることが望ましい。しかしながら、このためには、フルブリッジ回路１４０のスイッチングをＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する必要が生じ、制御装置１８０によるフルブリッジ回路１４０に対するスイッチングのための制御は高速化されなければならない。

【0016】

一方、フルブリッジ回路１４０のスイッチングをＰＷＭ制御すると、トランス１５０の２次側において得られる電力の周波数は１０Ｈｚ程度と低くなるので、バッテリ１９０などの負荷に対して供給される電力の電圧の変動が大きくなってしまう。このため、絶縁型スイッチング電源装置１から出力される電力の電圧変動を抑えるために、絶縁型スイッチング電源装置１にＤＣ－ＤＣコンバータを付加し、電圧を安定化する必要が生じることがある。

【0017】

フルブリッジ回路１４０に含まれるダイオードおよびダイオード１７１，１７２をトランジスタなどのスイッチング素子に置換し、これらを適切に制御することにより、バッテリ１９０に蓄えられた電力を交流電源１０１に回生できる。しかしながら、この場合には、ダイオード１７１，１７２と置き換えられたスイッチング素子のスイッチング動作をハードスイッチングとする必要があり、電力の損失が大きくなる。

【0018】

［実施形態］
以下、図２および図３を参照して本開示の実施形態にかかる絶縁型スイッチング電源装置２を説明する。図２は、本開示の実施形態にかかる絶縁型スイッチング電源装置２の一構成例を例示する図である。図３は、図２に例示した絶縁型スイッチング電源装置２の動作を例示するタイミングチャートである。なお、本開示にかかる実施形態の一実施例は、図４Ａ～図４Ｄおよび図５をさらに参照して後述される。図３などにおいては、電力はエネルギーと記載される。図３の上部に示された文字Ａ～Ｄは、それぞれ絶縁型スイッチング電源装置２における制御の期間を示す。

【0019】

図２に例示するように、絶縁型スイッチング電源装置２は、直流の電力が入力されて直流の電力を出力するＤＣ－ＤＣコンバータである。ただし、適宜の変更を加えることにより、絶縁型スイッチング電源装置２をＡＣ―ＤＣコンバータとすることは、下記一実施例に示すように当業者にとって自明のことであろう。

【0020】

以下の説明においては、スイッチング素子がｎチャネルエンハンスメント型パワーＭＯＳＦＥＴである場合が具体例とされる。ただし、絶縁型スイッチング電源装置２において、電源の極性を反対にすることによりｐチャネルエンハンスメント型パワーＭＯＳＦＥＴが用いられうることは当業者にとって自明であろう。また、絶縁型スイッチング電源装置２に適宜の変更を加えることにより、スイッチング素子としてバイポーラトランジスタおよびＩＧＢＴなど、ＭＯＳＦＥＴ以外の任意の種類の能動素子が使用可能であることは当業者にとって自明であろう。

【0021】

まず、絶縁型スイッチング電源装置２の構成の一例を説明する。図２に例示するように、絶縁型スイッチング電源装置２は、チョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１２、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２、力率改善／インバータ制御回路（不図示）および周波数制御回路（不図示）を備える。電流共振ハーフブリッジ回路２０は、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７，Ｑ１３，Ｑ１４、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６、チョークコイルＬ２，Ｌ４およびトランスＴ１から構成される。電流共振ハーフブリッジ回路２２は、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１５，Ｑ１６、コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７，Ｃ８、チョークコイルＬ３，Ｌ５およびトランスＴ２から構成される。

【0022】

絶縁型スイッチング電源装置２に含まれるスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１２は、力率改善／インバータ制御回路４６による制御に応じて、それぞれＯＮ状態（ドレインとソースとの間が導通した状態）またはＯＦＦ状態（ドレインとソースとの間が非導通になった状態）となる。

【0023】

絶縁型スイッチング電源装置２の直流電源Ｅｉ（第１の電源）の側（１次側）の回路は直流電源Ｅｉの正電圧端子および負電圧端子と、トランスＴ１，Ｔ２の１次側との間に接続される。１次側の回路は、チョークコイルＬ１～Ｌ３と、コンデンサＣ１～Ｃ４と、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１２と、トランスＴ１，Ｔ２の１次側巻き線とを備える。なお、絶縁型スイッチング電源装置２などの説明においては、磁気的に電力を蓄積する素子は「チョークコイル」と記載されるが、一般的には単に「コイル」とも呼ばれる。

【0024】

チョークコイルＬ１の一端は、直流電源Ｅｉの正電圧端子に接続される。チョークコイルＬ１の他端は、電流共振ハーフブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ５のドレイン（一端）および電流共振ハーフブリッジ回路２２のスイッチング素子Ｑ９のドレインに接続される。

【0025】

互いに接続されたスイッチング素子Ｑ５（第１の能動素子）のソース（他端）およびスイッチング素子Ｑ６（第５の能動素子）のドレインは第１のノードｎ１を形成する。ノードｎ１はコンデンサＣ１の一端に接続される。互いに接続されたスイッチング素子Ｑ７（第６の能動素子）のソースおよびスイッチング素子Ｑ８のドレインは第２のノードｎ２を形成する。ノードｎ２には、コンデンサＣ２の他端が接続される。

【0026】

互いに接続されたスイッチング素子Ｑ６のソースおよびスイッチング素子Ｑ７のドレインは第３のノードｎ３を形成する。ノードｎ３には、チョークコイルＬ２を介してトランスＴ１の１次側巻き線の一端が接続される。互いに接続されたコンデンサＣ１の他端およびコンデンサＣ２の一端は第４のノードｎ４を形成する。ノードｎ４は、トランスＴ１の１次側巻き線の他端に接続される。

【0027】

互いに接続されたスイッチング素子Ｑ９（第２のスイッチング素子）のソースおよびスイッチング素子Ｑ１０（第７の能動素子）のドレインは第５のノードｎ５を形成する。ノードｎ５は、コンデンサＣ３の一端に接続される。互いに接続されたスイッチング素子Ｑ１１（第８の能動素子）のソースおよびスイッチング素子Ｑ１２（第４の能動素子）のドレインは第６のノードｎ６を形成する。ノードｎ６はコンデンサＣ４の他端に接続される。

【0028】

互いに接続されたスイッチング素子Ｑ１０のソースおよびスイッチング素子Ｑ１１のドレインは第７のノードｎ７を形成する。ノードｎ７はチョークコイルＬ３を介してトランスＴ２の１次側巻き線の一端に接続される。互いに接続されたコンデンサＣ３の他端およびコンデンサＣ４の一端は第８のノードｎ８を形成する。ノードｎ８はトランスＴ２の１次側巻き線の他端に接続される。

【0029】

絶縁型スイッチング電源装置２の負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴ（第２の電源）の側（２次側）の回路はトランスＴ１，Ｔ２の２次側と負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴとの間に接続される。２次側の回路は、トランスＴ１，Ｔ２の２次側巻き線と、チョークコイルＬ４，Ｌ５と、コンデンサＣ５～Ｃ８と、スイッチング素子Ｑ１３～Ｑ１６とを備える。なお、負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴの正電圧端子（＋；第１の電圧極性）と負電圧端子（―；第２の電圧極性）との間にはコンデンサＣ９が接続されうる。

【0030】

コンデンサＣ１３のドレインおよびコンデンサＣ５の一端は、コンデンサＣ９の一端および負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴの正電圧端子に接続される。互いに接続されたスイッチング素子Ｑ１３のソースおよびスイッチング素子Ｑ１４のドレインは第９のノードｎ９を形成する。ノードｎ９は、チョークコイルＬ４を介してトランスＴ１の２次側巻き線の一端に接続される。

【0031】

互いに接続されたコンデンサＣ５の他端およびコンデンサＣ６の一端は第１０のノードｎ１０を形成する。ノードｎ１０は、トランスＴ１の２次側巻き線の他端に接続される。互いに接続されたスイッチング素子Ｑ１４のソースおよびコンデンサＣ６の他端は、第１１のノードｎ１１を形成する。ノードｎ１１は電流共振ハーフブリッジ回路２２に接続される。

【0032】

スイッチング素子Ｑ１５のドレインおよびコンデンサＣ７の一端はノードｎ１１に接続される。互いに接続されたスイッチング素子Ｑ１５のソースおよびスイッチング素子Ｑ１６のドレインは第１２のノードｎ１２を形成する。ノードｎ１２はチョークコイルＬ５を介してトランスＴ２の２次側巻き線の一端に接続される。互いに接続されたコンデンサＣ７の他端およびコンデンサＣ８のドレインは第１３のノードｎ１３を形成する。ノードｎ１３はトランスＴ２の２次側巻き線の他端に接続される。スイッチング素子Ｑ１６のソースおよびコンデンサＣ８の他端は、コンデンサＣ９の他端および負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴの負電圧端子に接続される。

【0033】

以下、図２および図３を参照して絶縁型スイッチング電源装置２が直流電源Ｅｉから電気機器などの負荷Ｌｏに電力を供給する場合の動作を説明する。なお、この説明においては、負荷Ｌｏの両端子の極性は問題とされない。

【0034】

図３に示すように、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ１２は、力率改善／インバータ制御回路（図２において不図示）により同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態になるように制御される。スイッチング素子Ｑ６，Ｑ１３は、力率改善／インバータ制御回路により同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態になるように制御される。スイッチング素子Ｑ７，Ｑ１４は、力率改善／インバータ制御回路により同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態になるように制御される。スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９は、力率改善／インバータ制御回路により同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態になるように制御される。スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１５は、力率改善／インバータ制御回路により同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態になるように制御される。スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１６は、力率改善／インバータ制御回路により同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態になるように制御される。一方、力率改善／インバータ制御回路によりスイッチング素子Ｑ６，Ｑ１３と、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ１４とは交互にＯＮ状態またはＯＦＦ状態になるように制御される。

【0035】

まず、直流電源Ｅｉから負荷Ｌｏに電力を供給する場合の絶縁型スイッチング電源装置２の動作を説明する。直流電源Ｅｉから負荷Ｌｏに電力を供給する場合において、絶縁型スイッチング電源装置２の動作が図３に示す期間Ａにあると、力率改善／インバータ制御回路は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４に整流を行わせるための制御を行い、さらに、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、絶縁型スイッチング電源装置２のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１６はＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１４，Ｑ１５はＯＦＦ状態とされる（図４Ａも参照のこと）。

【0036】

期間Ａにおいて、電流は、直流電源Ｅｉの正電圧端子から、チョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を介して直流電源Ｅｉ負電圧端子に流れる。これにより、チョークコイルＬ１の一端には直流電源Ｅｉの正電圧端子と同等の電圧が印加されて電流値Ｉｉｎの電流が流れ、チョークコイルＬ１は電力を蓄積する。

【0037】

また、コンデンサＣ１の両端の間には、スイッチング素子Ｑ６、チョークコイルＬ２およびトランスＴ１の１次側巻き線を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１に蓄積されていた電力は、トランスＴ１の１次側巻き線から２次側巻き線に伝達される。伝達された電力は、チョークコイルＬ４、スイッチング素子Ｑ１３を介してコンデンサＣ５，Ｃ９に電荷として蓄積され、負荷Ｌｏに供給される。一方、コンデンサＣ４の両端の間には、トランスＴ２の１次側巻き線、チョークコイルＬ３およびスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ４に蓄積されていた電力はトランスＴ２の２次側巻き線に伝達される。伝達された電力は、さらに、チョークコイルＬ５およびスイッチング素子Ｑ１６を介してコンデンサＣ８，Ｃ９に蓄積され、負荷Ｌｏに供給される。

【0038】

直流電源Ｅｉから負荷Ｌｏに電力を供給する場合において、絶縁型スイッチング電源装置２の動作が図３に示す期間Ａから期間Ｂに移行すると、図３に示すように、力率改善／インバータ制御回路はＱ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１５はＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ１６はＯＦＦ状態とされる。つまり、スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１５はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１６はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる。

【0039】

チョークコイルＬ１の他端と直流電源Ｅｉの負電圧端子とは、スイッチング素子Ｑ５、コンデンサＣ１，Ｃ２およびスイッチング素子Ｑ８を介して接続され、これらには電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力がコンデンサＣ１に蓄積される。同様に、チョークコイルＬ１の他端と直流電源Ｅｉの負電圧端子とは、スイッチング素子Ｑ９、コンデンサＣ３，Ｃ４およびスイッチング素子Ｑ１２を介して接続され、これらには電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力がコンデンサＣ３に蓄積される。以上説明したように、期間ＡにおいてチョークコイルＬ１に蓄積された電力は期間Ｂにおいて放出され、コンデンサＣ１，Ｃ３に蓄積される。

【0040】

コンデンサＣ１の両端の間には、スイッチング素子Ｑ６、チョークコイルＬ２およびトランスＴ１の１次側巻き線を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１に蓄積された電力はトランスＴ１の２次側巻き線に伝達される。さらに、トランスＴ１の２次側巻き線に伝達された電力は、チョークコイルＬ４およびスイッチング素子Ｑ１３を介してコンデンサＣ５に蓄積される。コンデンサＣ６，Ｃ７，Ｃ８には既に電力が蓄積されており、蓄積された電力により、コンデンサＣ５の両端の電圧差は、コンデンサＣ６，Ｃ７，Ｃ８の両端の電圧差と同じになる。従って、コンデンサＣ５に電力が蓄積されると、この電力は、コンデンサＣ５、Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８からコンデンサＣ９および負荷Ｌｏに供給される。

【0041】

また、コンデンサＣ３の両端の間には、スイッチング素子Ｑ１０、チョークコイルＬ３およびトランスＴ２の１次側巻き線を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ３に蓄積された電力はトランスＴ１の２次側巻き線に伝達される。さらに、トランスＴ１の２次側巻き線に伝達された電力は、チョークコイルＬ５およびスイッチング素子Ｑ１５を介してコンデンサＣ７に蓄積される。コンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ８には既に電力が蓄積されており、蓄積された電力により、コンデンサＣ７の両端の電圧差はコンデンサＣ５，Ｃ６，Ｃ８の両端の電圧差と同じになる。従って、コンデンサＣ７に電力が蓄積されると、この電力は、コンデンサＣ５、Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８からコンデンサＣ９および負荷Ｌｏに供給される。

【0042】

直流電源Ｅｉから負荷Ｌｏに電力を供給する場合において、絶縁型スイッチング電源装置２の動作が図３に示す期間Ｂから期間Ｃに移行すると、力率改善／インバータ制御回路はＱ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１４，Ｑ１５，Ｑ１６はＯＮ状態となり、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３はＯＦＦ状態となる。つまり、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ１４はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ１３，Ｑ５，Ｑ１２はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる（図４Ｃも参照のこと）。チョークコイルＬ１は、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２を介して直流電源Ｅｉの負電圧端子と直流的に接続され、チョークコイルＬ１に電流値Ｉｉｎの電流が流れ、チョークコイルＬ１には電力が蓄積される。

【0043】

コンデンサＣ２の一端と他端との間には、トランスＴ１の１次側巻き線、チョークコイルＬ２、スイッチング素子Ｑ７を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ２に蓄積されていた電力はトランスＴ１の２次側巻き線に伝達される。伝達された電力は、コンデンサＣ６、スイッチング素子Ｑ１４、チョークコイルＬ４を介してコンデンサＣ６に蓄積される。コンデンサＣ５，Ｃ７，Ｃ８には既に電力が蓄積されており、蓄積された電力によりコンデンサＣ６の両端の電圧差は、コンデンサＣ５，Ｃ７，Ｃ８の両端の電圧差と同じになる。従って、コンデンサＣ６に電力が蓄積されると、この電力は、コンデンサＣ５、Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８からコンデンサＣ９および負荷Ｌｏに供給される。

【0044】

コンデンサＣ３の一端と他端との間には、スイッチング素子Ｑ１０、チョークコイルＬ３およびトランスＴ２の１次側巻き線を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ３に蓄積されていた電力はトランスＴ２の２次側巻き線に伝達される。これにより、伝達された電力は、トランスＴ２の２次側巻き線からチョークコイルＬ５、スイッチング素子Ｑ１５を介してコンデンサＣ７にされる。コンデンサＣ５、Ｃ６、Ｃ８には既に電力が蓄積されており、蓄積された電力によりコンデンサＣ７の両端の電圧差はコンデンサＣ５、Ｃ６、Ｃ８の両端の電圧差と同じになる。従って、コンデンサＣ７に電力が蓄積されると、この電力は、コンデンサＣ５、Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８からコンデンサＣ９および負荷Ｌｏに供給される。

【0045】

直流電源Ｅｉから負荷Ｌｏに電力を供給する場合において、絶縁型スイッチング電源装置２の動作が図３に示す期間Ｃから期間Ｄに移行すると、力率改善／インバータ制御回路はＱ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ１６はＯＮ状態とされ、Ｑ６，Ｑ１０，Ｑ１３，Ｑ１５はＯＦＦ状態とされる。つまり、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１６はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１５はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる（図４Ｄも参照のこと）。

【0046】

チョークコイルＬ１は直流電源Ｅｉの負電圧端子から直流的に切り離される。一方、チョークコイルＬ１の他端と直流電源Ｅｉの負電圧端子とは、スイッチング素子Ｑ５、コンデンサＣ１，Ｃ２およびスイッチング素子Ｑ８を介して接続され、これらに電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力がコンデンサＣ２に蓄積される。

【0047】

同様に、チョークコイルＬ１の他端と直流電源Ｅｉの負電圧端子とは、スイッチング素子Ｑ９、コンデンサＣ３，Ｃ４およびスイッチング素子Ｑ１２を介して接続され、これらに電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力がコンデンサＣ３に蓄積される。以上説明したように、期間ＡにおいてチョークコイルＬ１に蓄積された電力は期間Ｂにおいて放出され、コンデンサＣ１，Ｃ３に蓄積される。

【0048】

コンデンサＣ１の一端と他端との間に、スイッチング素子Ｑ６、チョークコイルＬ２およびトランスＴ１の１次側巻き線を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ３に蓄積された電力はトランスＴ１の２次側巻き線に伝達される。さらに、トランスＴ１の２次側巻き線に伝達された電力は、チョークコイルＬ４およびスイッチング素子Ｑ１３を介してコンデンサＣ５，Ｃ９に蓄積され、負荷Ｌｏに供給される。

【0049】

また、コンデンサＣ３の一端と他端との間には、スイッチング素子Ｑ１０、チョークコイルＬ３およびトランスＴ２の１次側巻き線を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ３に蓄積された電力はトランスＴ１の２次側巻き線に伝達される。さらに、トランスＴ１の２次側巻き線に伝達された電力は、チョークコイルＬ５およびスイッチング素子Ｑ１５を介してコンデンサＣ７，Ｃ９に蓄積され、負荷Ｌｏに供給される。

【0050】

絶縁型スイッチング電源装置２は、以上説明した期間Ａ～Ｄにおける動作を繰り返すことにより、直流電源Ｅｉから負荷Ｌｏに電力を供給する。

【0051】

図３に示した絶縁型スイッチング電源装置２の動作によれば、チョークコイルＬ１からコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に制限なしに電流が流れ、電荷として蓄積される。従って、チョークコイルＬ１の両端におけるサージ電圧の発生が抑制され、サージ電圧抑制回路は不要とされる。

【0052】

上述した電流共振ハーフブリッジ回路２０において、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７は交互にデューティ比５０％でＯＮ状態およびＯＦＦ状態とされるように制御されうる。このような制御により、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７は両方とも同時にＯＮ状態とされることはない。また、上述した電流共振ハーフブリッジ回路２２において、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１もまた、交互にデューティ比５０％でＯＮ状態およびＯＦＦ状態とされるように制御され、これらの両方が同時にＯＮ状態とされることはない。

【0053】

このような制御により、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１は両方とも同時にＯＮ状態とされたりＯＦＦ状態とされたりすることはない。上述したスイッチング素子Ｑ６，Ｑ７，Ｑ１０，Ｑ１１に対する制御により、直流電源Ｅｉから負荷Ｌｏへの電力の供給が最適化され、絶縁型スイッチング電源装置２の効率が向上し、負荷Ｌｏに生じる電圧値Ｖｏが安定する。

【0054】

さらに、絶縁型スイッチング電源装置２においては、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６、チョークコイルＬ２、トランスＴ１およびチョークコイルＬ４は共振回路を形成する。また、コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７，Ｃ８、チョークコイルＬ３、トランスＴ２およびチョークコイルＬ５、コンデンサＣ７、Ｃ８は共振回路を形成する。これらの共振回路の共振周波数を一致させ、絶縁型スイッチング電源装置２におけるスイッチング周波数を、この共振周波数に合わせることにより、これらの共振回路を流れる電流の波形は正弦波状になる。

【0055】

従って、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７，Ｑ１０，Ｑ１１を、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に形成された共振回路の共振周波数でスイッチングすると、これらのスイッチング素子を流れる電流の波形もまた正弦波状となり、これらの素子におけるスイッチングに起因する損失が低減される。一方、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７，Ｑ１０，Ｑ１１を、これらの共振回路から大きく離れた周波数でスイッチングすると、これらのスイッチング素子を流れる電流の波形は矩形波状となり、これらの素子におけるスイッチングに起因する損失は大きくなる。以上説明したように、スイッチング素子それぞれをＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするスイッチング周波数を、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に形成された共振回路の共振周波数とすることにより、絶縁型スイッチング電源装置２の効率がさらに向上し、負荷Ｌｏに生じる電圧値Ｖｏもさらに安定する。

【0056】

次に、図２および図３を参照して、電力を供給しうるバッテリＢＡＴから電力を直流電源Ｅｉ側に回生する場合の絶縁型スイッチング電源装置２の動作を説明する。なお、図２に示すように、この説明においては、負荷Ｌｏの代わりに、例えば充放電可能なバッテリＢＡＴが絶縁型スイッチング電源装置２の２次側の回路に接続される。

【0057】

バッテリＢＡＴの一端は正電圧端子（＋）であり電流共振ハーフブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ１３のドレインおよびコンデンサＣ５の一端に接続される。バッテリＢＡＴの他端は負電圧端子（―）であり、スイッチング素子Ｑ１６のソースおよびコンデンサＣ８の他端に接続される。例えば、バッテリＢＡＴは、直流電源Ｅｉから絶縁型スイッチング電源装置２により電力を供給されて充電される。なお、図３に示すように、チョークコイルＬ１は、期間Ａが始まるより前に電力を蓄積している。

【0058】

バッテリＢＡＴから直流電源Ｅｉに電力を供給して回生する場合において、絶縁型スイッチング電源装置２の動作が図３に示す期間Ａにあると、力率改善／インバータ制御回路はスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、絶縁型スイッチング電源装置２のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１６はＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１４，Ｑ１５はＯＦＦ状態とされる（図４Ａも参照のこと）。

【0059】

バッテリＢＡＴの正電圧端子から負電圧端子に、スイッチング素子Ｑ１３、チョークコイルＬ４、トランスＴ１の２次側巻き線、コンデンサＣ６，Ｃ７、トランスＴ２の２次側巻き線、チョークコイルＬ５およびスイッチング素子Ｑ１６を介して電流が流れる。これにより、トランスＴ１の２次側巻き線から１次側巻き線に、トランスＴ１の１次側巻き線数と２次側巻き線数の比に応じた電圧の電力が伝達される。同様に、トランスＴ２の２次側巻き線から１次側巻き線に、トランスＴ２の１次側巻き線数と２次側巻き線数の比に応じた電圧の電力が伝達される。

【0060】

トランスＴ１の１次側巻き線に伝達された電力はチョークコイルＬ２およびスイッチング素子Ｑ６を介してコンデンサＣ１に蓄積される。また、トランスＴ２の１次側巻き線に伝達された電力はチョークコイルＬ３およびスイッチング素子Ｑ１１を介してコンデンサＣ４に蓄積される。

【0061】

上述したように、チョークコイルＬ１は期間Ａより前に電力を蓄積しており、チョークコイルＬ１の一端と他端との間には、直流電源Ｅｉの正電圧端子、直流電源Ｅｉの負電圧端子、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２を介して電流が流れる。以上説明した絶縁型スイッチング電源装置２の動作により、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力が放出されて直流電源Ｅｉに供給され、回生される。

【0062】

バッテリＢＡＴから直流電源Ｅｉに電力を供給して回生する場合において、絶縁型スイッチング電源装置２の動作が図３に示す期間Ａから期間Ｂに移行すると、力率改善／インバータ制御回路はスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１５はＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ１６はＯＦＦ状態とされる。つまり、スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１５はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１６はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる（図４Ｂも参照のこと）。

【0063】

バッテリＢＡＴの正電圧端子から、スイッチング素子Ｑ１３、チョークコイルＬ４、トランスＴ１の２次側巻き線、コンデンサＣ６、スイッチング素子Ｑ１５、チョークコイルＬ１５、トランスＴ２の２次側巻き線およびコンデンサＣ８を介してバッテリＢＡＴの負電圧端子に電流が流れる。トランスＴ１の１次側には、トランスＴ１の１次側巻き線数と２次側巻き線数との比に応じた電圧の電力が伝達される。

【0064】

伝達された電力は、チョークコイルＬ２およびスイッチング素子Ｑ６を介してコンデンサＣ１に蓄積される。トランスＴ２の１次側には、トランスＴ２の１次側巻き線数と２次側巻き線数との比に応じた電圧の電力が伝達される。伝達された電力は、チョークコイルＬ３およびスイッチング素子Ｑ１０を介してコンデンサＣ３に蓄積される。

【0065】

コンデンサＣ１の一端と他端との間には、スイッチング素子Ｑ５、チョークコイルＬ１、直流電源Ｅｉの正電圧端子、直流電源Ｅｉの負電圧端子、スイッチング素子Ｑ８およびコンデンサＣ２を介して電流が流れる。また、コンデンサＣ３の一端と他端との間には、スイッチング素子Ｑ９、チョークコイルＬ１、直流電源Ｅｉの正電圧端子、直流電源Ｅｉの負電圧端子、スイッチング素子Ｑ１２およびコンデンサＣ４を介して電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に電流が流れ、チョークコイルＬ１に電力が蓄積されるとともに、コンデンサＣ１，Ｃ３に蓄積された電力が直流電源Ｅｉに供給され、回生される。

【0066】

バッテリＢＡＴから直流電源Ｅｉに電力を供給して回生する場合において、絶縁型スイッチング電源装置２の動作が図３に示す期間Ｂから期間Ｃに移行すると、力率改善／インバータ制御回路はスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１４，Ｑ１５はＯＮ状態となり、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３はＯＦＦ状態となる。つまり、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ１４はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ１３，Ｑ５，Ｑ１２はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる（図４Ｃも参照のこと）。

【0067】

バッテリＢＡＴの正電圧端子からコンデンサＣ３、トランスＴ１の２次側巻き線、チョークコイルＬ４、スイッチング素子Ｑ１４，Ｑ１５、チョークコイルＬ５、トランスＴ２の２次側巻き線およびスイッチング素子Ｑ８を介してバッテリＢＡＴの負電圧端子に電流が流れる。これにより、トランスＴ１の２次側巻き線およびトランスＴ２の２次側巻き線から、トランスＴ１の１次側巻き線およびトランスＴ２の１次側巻き線に、トランスＴ１，Ｔ２の１次側巻き線数と２次側巻き線数との比に応じた電圧の電力が伝達される。

【0068】

トランスＴ１の１次側巻き線において、コンデンサＣ２、スイッチング素子Ｑ７およびチョークコイルＬ２に電流が流れ、トランスＴ１の１次側巻き線に伝達された電力はコンデンサＣ２に蓄積される。また、トランスＴ２の１次側巻き線において、チョークコイルＬ３、スイッチング素子Ｑ１０およびコンデンサＣ３に電流が流れ、トランスＴ２の１次側巻き線に伝達された電力は、コンデンサＣ３に蓄積される。

【0069】

チョークコイルＬ１の一端と他端との間には、直流電源Ｅｉの正電圧端子、直流電源Ｅｉの負電圧端子、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０を介して電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力が放出され、直流電源Ｅｉに供給されて回生される。

【0070】

バッテリＢＡＴから直流電源Ｅｉに電力を供給して回生する場合において、絶縁型スイッチング電源装置２の動作が図３に示す期間Ｃから期間Ｄに移行すると、力率改善／インバータ制御回路はスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ１６はＯＮ状態とされ、Ｑ６，Ｑ１０，Ｑ１３，Ｑ１５はＯＦＦ状態とされる。つまり、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１６はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１５はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる（図４Ｄも参照のこと）。

【0071】

バッテリＢＡＴの正電圧端子から、コンデンサＣ５、トランスＴ１の２次側巻き線、チョークコイルＬ４、スイッチング素子Ｑ１４、コンデンサＣ７、トランスＴ２の２次巻き線、チョークコイルＬ５およびスイッチング素子Ｑ１６を介してバッテリＢＡＴの負電圧端子に電流が流れる。これにより、トランスＴ１の２次側巻き線およびトランスＴ２の２次側巻き線から、トランスＴ１の１次側巻き線およびトランスＴ２の１次側巻き線に、トランスＴ１，Ｔ２の１次側巻き線数と２次側巻き線数との比に応じた電圧の電力が伝達される。

【0072】

さらに、トランスＴ１の１次側巻き線の他端からコンデンサＣ２、スイッチング素子Ｑ７およびチョークコイルＬ２を介してトランスＴ１の１次側巻き線の一端まで電流が流れ、コンデンサＣ２に電力が蓄積される。また、トランスＴ２の１次側巻き線の他端から、コンデンサＣ４、スイッチング素子Ｑ１１およびチョークコイルＬ３を介してトランスＴ１の１次側巻き線の一端まで電流が流れ、コンデンサＣ４に電力が蓄積される。

【0073】

以上説明したようにコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に電力が蓄積され、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に蓄積された電力により、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１２、チョークコイルＬ１、直流電源Ｅｉの正電圧端子、直流電源Ｅｉの負電圧端子およびスイッチング素子Ｑ８，Ｑ１２の間に電流が流れる。これにより、バッテリＢＡＴから電力が直流電源Ｅｉに供給され、回生されるとともに、チョークコイルＬ１に電力が蓄積される。

【0074】

絶縁型スイッチング電源装置２は、以上説明した期間Ａ～Ｄにおける動作を繰り返すことにより、バッテリＢＡＴに蓄積された電圧値Ｖｏの電力を、直流電源Ｅｉに供給し、回生する。

【0075】

なお、図３に示した絶縁型スイッチング電源装置２の動作においては、制御により電流共振ハーフブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は、それぞれ交互にデューティ比５０％でＯＮ状態またはＯＦＦ状態とされ、これらの両方が同時にＯＮ状態にならない。同様に、電流共振ハーフブリッジ回路２２のスイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１は、交互にデューティ比５０％でＯＮ状態またはＯＦＦ状態とされ、これらの両方が同時にＯＮ状態にならない。従って、絶縁型スイッチング電源装置２においては、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の両方がＯＮ状態になった場合に生じる電力の損失、および、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１の両方がＯＮ状態になった場合に生じる電力の損失は生じない。従って、絶縁型スイッチング電源装置２において発生する損失が低減される。

【0076】

［実施例］
以下、図４Ａ～図４Ｄおよび図５をさらに参照して、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置３の一実施例を説明する。図４Ａは、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置３の一実施例を例示する図であって、図３に示した期間Ａにおける各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を例示する図である。図４Ｂは、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置３の一実施例を示す図であって、図３に示した期間Ｂにおける各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を例示する図である。図４Ｃは、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置３の一実施例を示す図であって、図３に示した期間Ｃにおける各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を例示する図である。図４Ｄは、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置３の一実施例を示す図であって、図３に示した期間Ｄにおける各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を例示する図である。図５は、図４Ａ～図４Ｄに例示した絶縁型スイッチング電源装置３の動作を例示するタイミングチャートである。図４Ａ～図４Ｄに示すように、絶縁型スイッチング電源装置３の電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２は、直流電源Ｅｉの代わりに全波整流回路４０に接続される。さらに、絶縁型スイッチング電源装置３は、力率改善／インバータ制御回路４６、周波数制御回路４４および電流検出回路を備える。

【0077】

全波整流回路４０は、交流電源Ｖｉに接続され、交流電源Ｖｉから供給される交流電力を全波整流するブリッジを構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を備える。全波整流回路４０において、スイッチング素子Ｑ１のソースおよびスイッチング素子Ｑ２のドレインは交流電源Ｖｉの一端に接続され、スイッチング素子Ｑ３のソースおよびスイッチング素子Ｑ４のドレインは交流電源Ｖｉの他端に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のドレインはチョークコイルＬ１の一端に接続される。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソースは、電流共振ハーフブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ８および電流共振ハーフブリッジ回路２２のスイッチング素子Ｑ１２のソースに接続される。

【0078】

周波数制御回路４４は、負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴの正電圧端子の電圧値Ｖｏが規定された値になるように基準周波数信号ｆｓｗの周波数を調整し、力率改善／インバータ制御回路４６に出力する。

【0079】

力率改善／インバータ制御回路４６は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４それぞれのゲートに制御信号（不図示）を出力し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４それぞれを、図５に示すようにＯＮ状態またはＯＦＦ状態とする。力率改善／インバータ制御回路４６には、交流電源Ｖｉの両端の電圧値が入力される（不図示）。力率改善／インバータ制御回路４６は、交流電源Ｖｉの一端が正電圧であり、他端が負電圧である場合に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をＯＮ状態とし、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をＯＦＦ状態とする。また、交流電源Ｖｉの一端が負電圧であり、他端が正電圧である場合に、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をＯＮ状態とし、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をＯＦＦ状態とする。力率改善／インバータ制御回路４６は、全波整流回路４０に対してこのような制御を行うことにより、全波整流回路４０に交流電源Ｖｉから供給された交流電力の全波整流を行わせる。このような力率改善／インバータ制御回路４６の制御の結果、全波整流回路４０から出力される電力の電圧の波形は、正弦波の電源電圧の負電圧の部分を正電圧に折り返した全波整流波形となる。

【0080】

力率改善／インバータ制御回路４６には、上述した基準周波数信号ｆｓｗおよび交流電源Ｖｉの両端の電圧値に加え、全波整流回路４０により整流された電力の電圧値、電流検出回路により検出されたスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソースとスイッチング素子Ｑ８，Ｑ１２との間を流れる電流値が入力される。

【0081】

また、力率改善／インバータ制御回路４６には、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソースとスイッチング素子Ｑ８，Ｑ１２のソースとの間を流れる電流値が入力される。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のソースとスイッチング素子Ｑ８，Ｑ１２との間を流れる電流の値は、チョークコイルＬ１に流れる電流値Ｉｉｎに等しい。さらに、力率改善／インバータ制御回路４６には、コンデンサＣ１の電圧値Ｖｃ１とコンデンサＣ２の電圧値Ｖｃ２との加算値（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）、および、コンデンサＣ３の電圧値Ｖｃ３とコンデンサＣ４の電圧値Ｖｃ４との加算値（Ｖｃ３＋Ｖｃ４）が入力される。

【0082】

力率改善／インバータ制御回路４６は、これらの入力に基づいて、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に含まれるスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６それぞれのゲートに対して制御信号Ｑ５Ｇ～Ｑ１６Ｇそれぞれを出力する。力率改善／インバータ制御回路４６は、制御信号Ｑ５Ｇ～Ｑ１６Ｇによりスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６それぞれをＯＮ状態またはＯＦＦ状態とし、基準周波数信号ｆｓｗの周波数をＰＷＭ制御のスイッチング周波数とするスイッチングを行わせ、交流電源Ｖｉから供給された電力を、電圧値Ｖｏの電力に変換して負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴに供給する。

【0083】

具体的には、力率改善／インバータ制御回路４６は、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に含まれるスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６を制御し、チョークコイルＬ１に流れる電流の波形が、全波整流回路４０の全波整流電力の電圧の波形と同じになるようにし、負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴに供給される電力の力率を改善する。また、力率改善／インバータ制御回路４６は、入力された加算値（Ｖｃ１＋Ｖｃ２），（Ｖｃ３＋Ｖｃ４）が、予め決められた値（既定値）となるように安定化する。力率改善のための制御ループは数ｋＨｚ程度であるのに対して、加算値（Ｖｃ１＋Ｖｃ２），（Ｖｃ３＋Ｖｃ４）に対する制御ループの周波数は１０Ｈｚ程度と低い。このように、加算値（Ｖｃ１＋Ｖｃ２），（Ｖｃ３＋Ｖｃ４）を安定化すると、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２全体としての動作が安定する。

【0084】

以下、絶縁型スイッチング電源装置３の動作を説明する。なお、図３を参照して説明する絶縁型スイッチング電源装置３の動作は、直流電源Ｅｉを全波整流回路４０に置換した場合の絶縁型スイッチング電源装置２（図２）の動作と同じである。

【0085】

図５に示すように、力率改善／インバータ制御回路４６は、基準周波数信号ｆｓｗに同期してスイッチング素子Ｑ６，Ｑ７それぞれを、オン状態のデューティ比が５０％になるように交互にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とする。また、力率改善／インバータ制御回路４６は、同様に、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１それぞれを、オン状態のデューティ比が５０％になるように交互にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とする。

【0086】

特に、力率改善／インバータ制御回路４６は、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７が同時にＯＮ状態にならないように、また、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１が同時にＯＮ状態にならないように、これらのスイッチング素子Ｑ６，Ｑ７，Ｑ１０，Ｑ１１に対する制御を行う。なお、力率改善／インバータ制御回路４６は、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７，Ｑ１０，Ｑ１１の制御において、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７の両方をＯＦＦ状態とするデッドタイムを設けてよく、また、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１の両方をＯＦＦ状態とするデッドタイムを設けてよい。

【0087】

力率改善／インバータ制御回路４６は、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７およびスイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１に対してＰＷＭ制御を行い、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７によるスイッチングとスイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１１によるスイッチングとの位相差を制御する。力率改善／インバータ制御回路４６が、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ１１をＯＮ状態とし、Ｑ５，Ｑ１０をＯＦＦ状態とすると、チョークコイルＬ１に電力が蓄積される。一方、力率改善／インバータ制御回路４６が、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ１０をＯＮ状態とし、Ｑ６，Ｑ１１をＯＦＦ状態とすると、チョークコイルＬ１に蓄積された電力が電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に供給される。

【0088】

力率改善／インバータ制御回路４６は、チョークコイルＬ１に電力が蓄積される時間とチョークコイルＬ１から電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に電力が供給される時間の比を制御することにより、チョークコイルＬ１に流れる電流の電流値Ｉｉｎおよび負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴの電圧値Ｖｏを規定値とする。つまり、力率改善／インバータ制御回路４６は、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ１１をＯＮ状態とし、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ１０をＯＦＦ状態とする時間と、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ１１をＯＮ状態とし、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ１０をＯＦＦ状態とする時間との比を制御することにより、電流値Ｉｉｎおよび電圧値Ｖｏを調整し、規定値とする。

【0089】

まず、全波整流回路４０から負荷Ｌｏに電力を供給する場合の絶縁型スイッチング電源装置３の動作を説明する。全波整流回路４０から負荷Ｌｏに電力を供給する場合において、絶縁型スイッチング電源装置３の動作が図３に示す期間Ａにあると、力率改善／インバータ制御回路４６は、図４Ａおよび図５に示すようにスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、絶縁型スイッチング電源装置３のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１６はＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１４，Ｑ１５はＯＦＦ状態とされる。

【0090】

期間Ａにおいて、電流は、全波整流回路４０の正電圧端子から、チョークコイルＬ１、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を介して全波整流回路４０の負電圧端子に流れる。これにより、チョークコイルＬ１の一端には全波整流回路４０の正電圧端子と同等の電圧が印加されて電流値Ｉｉｎの電流が流れ、チョークコイルＬ１は電力を蓄積する。

【0091】

また、コンデンサＣ１の一端と他端との間には、スイッチング素子Ｑ６、チョークコイルＬ２およびトランスＴ１の１次側巻き線を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１に蓄積されていた電力は、トランスＴ１の１次側巻き線から２次側巻き線に伝達される。伝達された電力は、チョークコイルＬ４、スイッチング素子Ｑ１３を介してコンデンサＣ５，Ｃ９に電荷として蓄積され、負荷Ｌｏに供給される。一方、コンデンサＣ４の一端と他端との間には、トランスＴ２の１次側巻き線、チョークコイルＬ３およびスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ４に蓄積されていた電力はトランスＴ２の２次側巻き線に伝達される。伝達された電力は、さらに、チョークコイルＬ５およびスイッチング素子Ｑ１６を介してコンデンサＣ８，Ｃ９に蓄積され、負荷Ｌｏに供給される。

【0092】

全波整流回路４０から負荷Ｌｏに電力を供給する場合において、絶縁型スイッチング電源装置３の動作が図３に示す期間Ａから期間Ｂに移行すると、図４Ｂおよび図５に示すように、力率改善／インバータ制御回路４６はＱ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１５はＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ１６はＯＦＦ状態とされる。つまり、スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１５はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１６はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる。

【0093】

【0094】

【0095】

【0096】

【0097】

【0098】

全波整流回路４０から負荷Ｌｏに電力を供給する場合において、絶縁型スイッチング電源装置３の動作が図３に示す期間Ｃから期間Ｄに移行すると、図４Ｄおよび図５に示すように、力率改善／インバータ制御回路４６はＱ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ１６はＯＮ状態とされ、Ｑ６，Ｑ１０，Ｑ１３，Ｑ１５はＯＦＦ状態とされる。つまり、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１６はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１５はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる。

【0099】

チョークコイルＬ１は全波整流回路４０の負電圧端子から直流的に切り離される。一方、チョークコイルＬ１の他端と全波整流回路４０の負電圧端子とは、スイッチング素子Ｑ５、コンデンサＣ１，Ｃ２およびスイッチング素子Ｑ８を介して接続され、これらに電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力がコンデンサＣ２に蓄積される。同様に、チョークコイルＬ１の他端と全波整流回路４０の負電圧端子とは、スイッチング素子Ｑ９、コンデンサＣ３，Ｃ４およびスイッチング素子Ｑ１２を介して接続され、これらに電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力がコンデンサＣ３に蓄積される。以上説明したように、期間ＡにおいてチョークコイルＬ１に蓄積された電力は期間Ｂにおいて放出され、コンデンサＣ２，Ｃ３に蓄積される。

【0100】

コンデンサＣ１の一端と他端との間には、スイッチング素子Ｑ６、チョークコイルＬ２およびトランスＴ１の１次側巻き線を介して電流が流れる。これにより、コンデンサＣ３に蓄積された電力はトランスＴ１の２次側巻き線に伝達される。さらに、トランスＴ１の２次側巻き線に伝達された電力は、チョークコイルＬ４およびスイッチング素子Ｑ１３を介してコンデンサＣ５，Ｃ９に蓄積され、負荷Ｌｏに供給される。

【0101】

【0102】

絶縁型スイッチング電源装置３は、以上説明した期間Ａ～Ｄにおける動作を繰り返すことにより、交流電源Ｖｉから負荷Ｌｏに電力を供給する。

【0103】

次に、図３、図４Ａ～図４Ｄを参照して、負荷Ｌｏが電力供給可能なバッテリＢＡＴに代えられた場合に、バッテリＢＡＴから交流電源Ｖｉに電力を供給して回生する場合の絶縁型スイッチング電源装置３の動作を説明する。なお、図４Ａなどに示すように、この説明においては、例えば、負荷Ｌｏの代わりに充放電可能なバッテリＢＡＴが絶縁型スイッチング電源装置３の２次側の回路に接続される。

【0104】

バッテリの一端は正電圧端子（＋）であり電流共振ハーフブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ１３のドレインおよびコンデンサＣ５の一端に接続される。また、バッテリの他端は負電圧端子（―）であり、スイッチング素子Ｑ１６のソースおよびコンデンサＣ８の他端に接続される。例えば、バッテリＢＡＴは、直流電源Ｅｉから絶縁型スイッチング電源装置３により電力を供給されて充電される。なお、図３に示すように、チョークコイルＬ１は、期間Ａが始まるより前に電力を蓄積している。

【0105】

バッテリＢＡＴから直流電源Ｅｉに電力を供給して回生する場合において、絶縁型スイッチング電源装置３の動作が図３に示す期間Ａにあると、図４Ａおよび図５に示すように、力率改善／インバータ制御回路４６は、整流動作のためにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を制御し、さらに、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、絶縁型スイッチング電源装置３のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１６はＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１４，Ｑ１５はＯＦＦ状態とされる。

【0106】

【0107】

【0108】

上述したように、チョークコイルＬ１は期間Ａより前に電力を蓄積しており、チョークコイルＬ１の一端と他端との間には、全波整流回路４０の正電圧端子、全波整流回路４０のスイッチング素子Ｑ１、交流電源Ｖｉ、全波整流回路４０のスイッチング素子Ｑ４、全波整流回路４０の負電圧端子、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２を介して電流が流れる。以上説明した絶縁型スイッチング電源装置３の動作により、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力が放出されて交流電源Ｖｉに供給され、回生される。

【0109】

バッテリＢＡＴから交流電源Ｖｉに電力を供給して回生する場合において、絶縁型スイッチング電源装置３の動作が図３に示す期間Ａから期間Ｂに移行すると、図４Ｂおよび図５に示すように、力率改善／インバータ制御回路４６は、整流動作のためにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を制御し、さらに、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１５はＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ１６はＯＦＦ状態とされる。つまり、スイッチング素子Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１５はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１６はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる。

【0110】

バッテリＢＡＴの正電圧端子から、スイッチング素子Ｑ１３、チョークコイルＬ４、トランスＴ１の２次側巻き線、コンデンサＣ６、スイッチング素子Ｑ１５、チョークコイルＬ１５、トランスＴ２の２次側巻き線およびコンデンサＣ８を介して負電圧端子に電流が流れる。トランスＴ１の１次側には、トランスＴ１の１次側巻き線数と２次側巻き線数との比に応じた電圧の電力が伝達される。

【0111】

【0112】

コンデンサＣ１の一端と他端との間には、スイッチング素子Ｑ５、チョークコイルＬ１、全波整流回路４０の正電圧端子、全波整流回路４０のスイッチング素子Ｑ１、交流電源Ｖｉ、全波整流回路４０のスイッチング素子Ｑ４、全波整流回路４０の負電圧端子、スイッチング素子Ｑ８およびコンデンサＣ２を介して電流が流れる。また、コンデンサＣ３の一端と他端との間には、スイッチング素子Ｑ９、チョークコイルＬ１、全波整流回路４０の正電圧端子、全波整流回路４０のスイッチング素子Ｑ１、交流電源Ｖｉ、全波整流回路４０のスイッチング素子Ｑ４、全波整流回路４０の負電圧端子、スイッチング素子Ｑ１２およびコンデンサＣ４を介して電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に電流が流れ、チョークコイルＬ１に電力が蓄積されるとともに、コンデンサＣ１，Ｃ３に蓄積された電力が交流電源Ｖｉに供給され、回生される。

【0113】

バッテリＢＡＴから交流電源Ｖｉに電力を供給して回生する場合において、絶縁型スイッチング電源装置３の動作が図３に示す期間Ｂから期間Ｃに移行すると、図４Ｃおよび図５に示すように、力率改善／インバータ制御回路４６は、整流動作のためにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を制御し、さらに、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１４，Ｑ１５はＯＮ状態となり、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３はＯＦＦ状態となる。つまり、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ１４はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ１３，Ｑ５，Ｑ１２はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる。

【0114】

【0115】

【0116】

チョークコイルＬ１の一端と他端との間には、全波整流回路４０の正電圧端子、全波整流回路４０に含まれるスイッチング素子Ｑ１、交流電源Ｖｉ、全波整流回路４０のスイッチング素子Ｑ４、全波整流回路４０の負電圧端子、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０を介して電流が流れる。これにより、チョークコイルＬ１に蓄積されていた電力が放出され、交流電源Ｖｉに供給され、回生される。

【0117】

バッテリＢＡＴから交流電源Ｖｉに電力を供給して回生する場合において、絶縁型スイッチング電源装置３の動作が図３に示す期間Ｃから期間Ｄに移行すると、図４Ｄおよび図５に示すように力率改善／インバータ制御回路４６は、整流動作のためにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を制御し、さらに、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、力率改善／インバータ制御回路４６はＱ５～Ｑ１６の状態を制御する。これにより、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１１，Ｑ１４，Ｑ１６はＯＮ状態とされ、Ｑ６，Ｑ１０，Ｑ１３，Ｑ１５はＯＦＦ状態とされる。つまり、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１６はＯＦＦ状態からＯＮ状態とされ、スイッチング素子Ｑ１０，Ｑ１５はＯＮ状態からＯＦＦ状態とされる。

【0118】

バッテリＢＡＴの正電圧端子から、コンデンサＣ５、トランスＴ１の２次側巻き線、チョークコイルＬ４、スイッチング素子Ｑ１４、コンデンサＣ７、トランスＴ２の２次巻き線、チョークコイルＬ５およびスイッチング素子Ｑ１６を介してバッテリＢＡＴの負電圧端子に電流が流れる。これにより、トランスＴ１，Ｔ２の２次側巻き線から、トランスＴ１，Ｔ２の１次側巻き線に、トランスＴ１，Ｔ２の１次側巻き線数と２次側巻き線数との比に応じた電圧の電力が伝達される。

【0119】

【0120】

以上説明したようにコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に電力が蓄積され、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に蓄積された電力により、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１２、チョークコイルＬ１、全波整流回路４０の正電圧端子、全波整流回路４０のスイッチング素子Ｑ１、交流電源Ｖｉ、全波整流回路４０のスイッチング素子Ｑ４、全波整流回路４０の負電圧端子およびスイッチング素子Ｑ８，Ｑ１２の間に電流が流れる。これにより、バッテリＢＡＴから電力が交流電源Ｖｉに供給され、回生されるとともに、チョークコイルＬ１に電力が蓄積される。

【0121】

絶縁型スイッチング電源装置３は、以上説明した期間Ａ～Ｄにおける動作を繰り返すことにより、バッテリＢＡＴに蓄積された電圧値Ｖｏの電力を、交流電源Ｖｉに供給し、回生する。

【0122】

周波数制御回路４４は、負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴの電圧値Ｖｏに基づいて、負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴの電圧値Ｖｏが予め決められた値（規定値）となるように基準周波数信号ｆｓｗの周波数を調整する。このように周波数が調整された基準周波数信号ｆｓｗは、力率改善／インバータ制御回路４６に対して出力され、力率改善／インバータ制御回路４６は、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２におけるスイッチング周波数とする。さらに、力率改善／インバータ制御回路４６には、基準周波数信号ｆｓｗで、全波整流回路４０により整流された電力の電圧値およびチョークコイルＬ１に流れる電力の電流値Ｉｉｎが入力される。さらに、力率改善／インバータ制御回路４６は、基準周波数信号ｆｓｗで、コンデンサＣ１，Ｃ２の両端の電圧値（VＣ１＋VＣ２）およびコンデンサＣ３，Ｃ４の両端の電圧値（VＣ３＋VＣ４）が入力される。

【0123】

力率改善／インバータ制御回路４６は、全波整流回路４０により整流された交流電源Ｖｉの波形の位相と、電流値Ｉｉｎの波形の位相とが同じになるように、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７，Ｑ１０，Ｑ１１それぞれがＯＮ状態またはＯＦＦ状態になるタイミングを制御する。また、力率改善／インバータ制御回路４６は、電圧値（VＣ１＋VＣ２），（VＣ３＋VＣ４）が規定値になるように、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ７，Ｑ１０，Ｑ１１それぞれがＯＮ状態またはＯＦＦ状態になるタイミングを制御する。

【0124】

バッテリＢＡＴから交流電源Ｖｉに電力を回生する場合には、周波数制御回路４４は、チョークコイルＬ２，Ｌ４、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５、Ｃ６およびトランスＴ１により形成される共振回路の共振周波数と同じ周波数の基準周波数信号ｆｓｗを生成する。力率改善／インバータ制御回路４６は、図５に示すように、チョークコイルＬ１の電流値Ｉｉｎの波形の位相と、全波整流回路４０の正電圧端子の電圧値の波形の位相とを合わせるようにスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２それぞれをＯＮ状態またはＯＦＦ状態とする。チョークコイルＬ１の電流値Ｉｉｎの波形の位相と、全波整流回路４０の正電圧端子の電圧値の波形の位相とを合わせることにより、絶縁型スイッチング電源装置３が負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴに供給する電力の力率が改善される。

【0125】

絶縁型スイッチング電源装置２，３により達成される技術的効果をさらに説明する。絶縁型スイッチング電源装置２，３のような絶縁型スイッチング電源装置は、トランスにより電源側（１次側）の回路と負荷ＬｏまたはバッテリＢＡＴの側（２次側）の回路とを絶縁する構成をとる。このような絶縁型スイッチング電源装置においては、チョークコイルとトランスの１次側とが接続される。このような構成においては、電源から負荷Ｌｏに電力を供給する場合にも、バッテリＢＡＴに電力を供給して充電する動作を行う場合にも、チョークコイルとトランスの１次側巻き線との間で電力が伝達されるときに、トランスの１次側に生じる漏れインダクタンスに起因して、チョークコイルに流れる電流値が制限されてしまう。このように、チョークコイルに流れる電流値が制限された結果として、チョークコイルにサージ電圧が発生してしまう。従って、一般的な絶縁側スイッチング電源装置においては、スイッチング素子にサージ電圧が加わらないように、スイッチスナバ回路などのサージ抑制回路が必要とされる。

【0126】

一方、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置２，３は、チョークコイルＬ１と直列にコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が接続される構成をとる。このような構成においては、電源から負荷Ｌｏに電力を供給する動作を行う場合においても、バッテリＢＡＴから電源に電力を回生する動作を行う場合においても、チョークコイルＬ１とコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４との間で、制限なく電流が流れうる。従って、チョークコイルＬ１におけるサージ電圧の発生が抑制されうる。

【0127】

さらに、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６、チョークコイルＬ２、トランスＴ１およびチョークコイルＬ４は共振回路を形成するので、電流共振ハーフブリッジ回路２０は共振回路を含む。また、コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７，Ｃ８、チョークコイルＬ３、トランスＴ２およびチョークコイルＬ５、コンデンサＣ７、Ｃ８は共振回路を形成するので、電流共振ハーフブリッジ回路２２もまた共振回路を含む。

【0128】

電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２において形成された共振回路の共振周波数を同じとし、これらの共振回路に、共振周波数と同じ周波数の基準周波数信号ｆｓｗでスイッチングされた電力が供給されるようにすると、電源から負荷Ｌｏに電力を供給する動作を行う場合にも、バッテリＢＡＴから電源に電力を回生する動作を行う場合にも、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６に流れる電流の波形は、矩形よりも立ち上がりが遅い正弦波状となる。スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６に流れる電流の波形が矩形波状である場合に比べて、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６に流れる電流の波形が正弦波状である場合の方が、これらスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６において発生する損失が少なくなる。

【0129】

また、力率改善／インバータ制御回路４６は、全波整流回路４０の正電圧端子の電圧値と、チョークコイルＬ１の電流値Ｉｉｎと、コンデンサＣ１の電圧値Ｖｃ１とコンデンサＣ２の電圧値Ｖｃ２との加算値（Ｖｃ１＋Ｖｃ２）、および、コンデンサＣ３の電圧値Ｖｃ３とコンデンサＣ４の電圧値Ｖｃ４との加算値（Ｖｃ３＋Ｖｃ４）の入力を受ける。加算値（Ｖｃ１＋Ｖｃ２），（Ｖｃ３＋Ｖｃ４）の波形の周波数は、例えば１０Ｈｚ程度である。力率改善／インバータ制御回路４６は、入力されたこれらの加算値に基づいて、電源から負荷Ｌｏに電力を供給する動作を行う場合にも、バッテリＢＡＴから電源に電力を回生する動作を行う場合にも、チョークコイルＬ１の電流値Ｉｉｎの波形と、全波整流回路４０の正電圧端子の電圧値の波形との位相が合うように、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６それぞれをＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするタイミングを制御する。また、力率改善／インバータ制御回路４６は、これらの加算値（Ｖｃ１＋Ｖｃ２），（Ｖｃ３＋Ｖｃ４）の波高値を規定値にして安定化するように、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６それぞれをＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするタイミングを制御する。

【0130】

電流共振ハーフブリッジ回路２０に形成された共振回路の共振周波数は、トランスＴ１の巻き線のインダクタンス、チョークコイルＬ２，Ｌ４のインダクタンス、および、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５，Ｃ６の容量値を調整することにより、調整可能である。また、電流共振ハーフブリッジ回路２２に形成された共振回路の共振周波数もまた、トランスＴ２の巻き線のインダクタンス、チョークコイルＬ３，Ｌ５のインダクタンス、および、コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７，Ｃ８の容量値を調整することにより、調整可能である。つまり、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に形成された共振回路の共振周波数を調整することは容易であり、従って、この共振周波数を基準周波数信号ｆｓｗの周波数に合わせることは容易である。また、この反対に、基準周波数信号ｆｓｗの周波数を、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に形成された共振回路の共振周波数に合わせることもできる。従って、基準周波数信号ｆｓｗの周波数の選択の幅は広く、また、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に含まれるチョークコイルおよびコンデンサの容量値の選択の幅も広い。

【0131】

［変形例］
以下、絶縁型スイッチング電源装置２，３の変形例を説明する。図６～図８は、図２および図４Ａ～図４Ｄに示した本開示の一実施例にかかる絶縁型スイッチング電源装置２，３の変形例を例示する図である。

【0132】

図６に例示するように、絶縁型スイッチング電源装置４は、電流共振ハーフブリッジ回路２４，２６を備える。電流共振ハーフブリッジ回路２４は、スイッチング素子Ｑ６のソースとトランスＴ１の１次側巻き線の一端との間にコンデンサＣ１０を挿入した構成をとる。また、電流共振ハーフブリッジ回路２６は、スイッチング素子Ｑ１０のソースとトランスＴ２の１次側巻き線の一端との間にコンデンサＣ１１を挿入した構成をとる。このようにコンデンサＣ１１，Ｃ１２それぞれをスイッチング素子Ｑ６，Ｑ１０のソースとトランスＴ１，Ｔ２の１次側の一端との間に挿入することにより、絶縁型スイッチング電源装置４の動作は絶縁型スイッチング電源装置２，３よりも安定になる。

【0133】

図７に例示するように、絶縁型スイッチング電源装置５は、電流共振ハーフブリッジ回路２８，３０を備える。電流共振ハーフブリッジ回路２８は、絶縁型スイッチング電源装置３の電流共振ハーフブリッジ回路２０のスイッチング素子Ｑ５のソースおよびスイッチング素子Ｑ６のドレインと、スイッチング素子Ｑ７のソースおよびスイッチング素子Ｑ８のドレインとの間にコンデンサＣ１２を追加した構成をとる。電流共振ハーフブリッジ回路３０は、電流共振ハーフブリッジ回路２２のスイッチング素子Ｑ９のソースおよびスイッチング素子Ｑ１０のドレインと、スイッチング素子Ｑ１１のソースおよびスイッチング素子Ｑ１２のドレインとの間にコンデンサＣ１３を追加した構成をとる。

【0134】

言い換えると、絶縁型スイッチング電源装置５は、絶縁型スイッチング電源装置３において直列接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２に、並列にコンデンサＣ１２を追加し、直列接続されたコンデンサＣ３，Ｃ４に並列にコンデンサＣ１３を追加した構成をとる。以上説明したように、絶縁型スイッチング電源装置３にコンデンサＣ１０，Ｃ１１を追加した絶縁型スイッチング電源装置４の電流共振ハーフブリッジ回路２８，３０の共振周波数は低くなり、その動作は絶縁型スイッチング電源装置３の動作よりも安定する。

【0135】

図８に例示するように、絶縁型スイッチング電源装置６は、絶縁型スイッチング電源装置３の電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２をハーフブリッジ回路３２，３４により置換し、周波数制御回路４４を省いた構成をとる。ハーフブリッジ回路３２，３４は、絶縁型スイッチング電源装置３の電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２からチョークコイルＬ２～Ｌ５を省いた構成をとる。電流共振ハーフブリッジ回路３２，３４には、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２と同様に共振回路が形成される。しかしながら、チョークコイルＬ２～Ｌ５が省かれており、共振周波数は固定とされ、周波数制御回路４４によるスイッチング周波数の制御は不要とされる。従って、絶縁型スイッチング電源装置５の構成は絶縁型スイッチング電源装置３よりも簡単であり、その制御も簡略化されうる。

【0136】

以上説明したように、なお、力率改善／インバータ制御回路４６および周波数制御回路４４による電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２などの制御は、情報処理装置７において実行されるプログラムにより実現されうる。一方、これらの構成要素は、専用のハードウェアにより実現されても、ハードウェアと情報処理装置７において実行されるソフトウェア（プログラム）との適宜の組み合わせにより実現されてよい。

【0137】

［本開示の実施例の実施に用いられうる情報処理装置］
なお、本開示の実施例にかかる絶縁型スイッチング電源装置３，４の力率改善／インバータ制御回路４６および周波数制御回路４４の制御のための処理の全部または一部は、以下に説明する情報処理装置（コンピュータ）７により実施されうる。図９は、本開示にかかる絶縁型スイッチング電源装置の一実施例の構成要素の全部または一部の機能を実施しうる情報処理装置７の構成を例示する図である。図９に例示するように、情報処理装置７は、バスを介して情報を入出力可能に相互に接続されたＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）７００、主記憶装置７０２、補助記憶装置７０４およびインタフェース（ＩＦ；Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）７０６を備える。ただし、情報処理装置７は、図９に示した以外のハードウェア構成要素を含んでもよく、情報処理装置７の構成は、図９に示した構成に限定されない。

【0138】

ＣＰＵ７００は、情報処理装置７により実行され、力率改善／インバータ制御回路４６および周波数制御回路４４の処理に必要とされるプログラムに含まれる指示命令を実行する。主記憶装置７０２は、例えばＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）などの記憶素子を備え、ＣＰＵ７００がプログラムを実行するために用いるデータを一時的に記憶する。

【0139】

補助記憶装置７０４は、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置を含み、ＣＰＵ７００が実行するプログラムなどを中長期的に記憶する。なお、補助記憶装置７０４に記憶されたプログラムは、磁気記憶媒体、ＣＤおよびＤＶＤなどの非一時的なコンピュータ可読記録媒体（ｎｏｎ―ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒ―ｒｅａｄａｂｌｅｍｅｄｉｕｍ）に記憶された製品として提供され、流通されうる。

【0140】

ＩＦ装置７０６は、チョークコイルＬ１に流れる電流値Ｉｉｎを測定する電流センサ、コンデンサＣ３，Ｃ４の電圧などを測定する電圧センサ、および、基準周波数信号ｆｓｗを発生する発振回路（不図示）などとの間の情報の入出力のためのインタフェースを提供する。

【0141】

以上説明したように、絶縁型スイッチング電源装置３，４の力率改善／インバータ制御回路４６および周波数制御回路４４による制御処理は、情報処理装置７において実行されるプログラムにより実現されうる。一方、これらの構成要素は、専用のハードウェアにより実現されても、ハードウェアと情報処理装置７において実行されるソフトウェア（プログラム）との適宜の組み合わせにより実現されてよい。

【0142】

本願において以下の形態が可能であるが、これらに限定されない。
［付記１］
一端が第１の電源の第１の電圧極性の端子に接続された第１のコイルと、一端が前記第１のコイルの他端に接続された第１の能動素子および第２の能動素子と、前記第１の電源の第２の電圧極性の端子に他端が接続された第３の能動素子および第４の能動素子と、第１のトランスを含む第１のハーフブリッジ回路と、第２のトランスを含む第２のハーフブリッジ回路と、前記第１の電源から負荷に電力を供給させ、または、前記負荷の代わりの第２の電源から前記第１の電源に電力を回生させるように前記第１の前記第１のハーフブリッジ回路および前記第２のハーフブリッジ回路を制御する制御回路とを備える電源装置。前記第１のハーフブリッジ回路は、一端が前記第１の能動素子の他端に接続され、他端が前記第１のトランスの１次側巻き線の一端および前記第２のトランスの１次側巻き線の一端に接続された第５の能動素子と、一端が前記第５の能動素子の他端に接続され、他端が前記第３の能動素子の一端に接続された第６の能動素子と、一端が前記負荷の第１の電圧極性の端子に接続され、他端が前記第１のトランスの２次側巻き線の一端に接続された第９の能動素子と、一端が前記第１のトランスの２次側巻き線の一端に接続され、他端が前記第２のハーフブリッジ回路に接続された第１０の能動素子と、一端が前記第５の能動素子の一端に接続され、他端が前記第１のトランスの１次側巻き線の他端に接続された第１のコンデンサと、一端が前記第１のトランスの１次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第６の能動素子の他端に接続された第２のコンデンサと、一端が前記第９の能動素子の一端に接続され、他端が前記第１のトランスの２次側巻き線の他端に接続された第３のコンデンサと、一端が前記第１のトランスの２次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第１０の能動素子の他端に接続された第４のコンデンサとを備える。前記第２のハーフブリッジ回路は、一端が前記第２の能動素子の他端に接続され、他端が前記第１のトランスの１次側巻き線の一端および前記第２のトランスの１次側巻き線の一端に接続された第７の能動素子と、一端が前記第７の能動素子の他端に接続され、他端が前記第４の能動素子の一端に接続された第８の能動素子と、一端が前記第１０の能動素子のソースに接続され、他端が前記第２のトランスの２次側巻き線の他端に接続された第１１の能動素子と、一端が前記第１１の能動素子の他端に接続され、他端が前記負荷の第２の電圧極性の端子に接続された第１２の能動素子と、一端が前記第７の能動素子の一端に接続され、他端が前記第２のトランスの１次側巻き線の他端に接続された第５のコンデンサと、一端が前記第２のトランスの１次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第８の能動素子の他端に接続された第６のコンデンサと、一端が前記第１１の能動素子の一端に接続され、他端が前記第２のトランスの２次側巻き線の他端に接続された第７のコンデンサと、一端が前記第２のトランスの２次側巻き線の他端に接続され、他端が前記第１２の能動素子の他端に接続された第８のコンデンサとを備える。
［付記２］
前記制御回路は、前記第１の能動素子および前記第４の能動素子を同時に一端と他端との間が導通状態となるＯＮ状態または一端と他端との間が非導通状態となるＯＦＦ状態とするように、前記第２の能動素子および前記第３の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、前記第５の能動素子および前記第９の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、前記第６の能動素子および前記第１０の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、前記第７の能動素子および前記第１１の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、前記第８の能動素子および前記第１２の能動素子を同時にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように、前記第６の能動素子および前記第１０の能動素子と、前記第１の能動素子および前記第４の能動素子とを交互にＯＮ状態またはＯＦＦ状態とするように制御する電源装置。
［付記３］
前記第９の能動素子の一端と前記第１２の能動素子の他端との間に接続された前記負荷に前記第１の電源から電力を供給する場合、前記第１のコイルに電力を蓄積する間、前記制御回路は、前記第１の能動素子、前記第４の能動素子、前記第５の能動素子、前記第８の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１２の能動素子をＯＮ状態とし、前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第６の能動素子、前記第７の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１１の能動素子をＯＦＦ状態とするように制御する電源装置。
［付記４］
前記第９の能動素子の一端と前記第１２の能動素子の他端との間に接続された前記負荷に前記第１の電源から電力を供給する場合、前記第１のコイルに電力を蓄積する間、前記制御回路は、前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第６の能動素子、前記第７の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１１の能動素子をＯＮ状態とし、前記第１の能動素子、前記第４の能動素子、前記第５の能動素子、前記第８の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１２の能動素子をＯＦＦ状態とするように制御する電源装置。
［付記５］
前記第９の能動素子の一端と前記第１２の能動素子の他端との間に接続された前記負荷に前記第１の電源から電力を供給する場合、前記第１のコイルから電力を放出する間、前記制御回路は、前記第１の能動素子、前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第４の能動素子、前記第６の能動素子、前記第８の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１２の能動素子を一端と他端との間が導通状態となるＯＮ状態とし、前記第５の能動素子、前記第７の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１１の能動素子を一端と他端との間が非導通状態となるＯＦＦ状態とするように制御する電源装置。
［付記６］
第１の電圧極性の端子が前記第９の能動素子の一端に接続され、第２の電圧極性の端子が前記第１２の能動素子の他端に接続された前記第２の電源から前記第１の電源に電力を回生する場合、前記第１のコイルに電力を蓄積する間、前記制御回路は、前記第１の能動素子、前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第４の能動素子、前記第６の能動素子、前記第８の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１２の能動素子を一端と他端との間が導通状態となるＯＮ状態とし、前記第５の能動素子、前記第７の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１１の能動素子を一端と他端との間が非導通状態となるＯＦＦ状態とするように制御する電源装置。
［付記７］
第１の電圧極性の端子が前記第９の能動素子の一端に接続され、第２の電圧極性の端子が前記第１２の能動素子の他端に接続された前記第２の電源から前記第１の電源に電力を回生する場合、前記第１のコイルから電力を放出する間、前記制御回路は、前記第２の能動素子、前記第３の能動素子、前記第６の能動素子、前記第７の能動素子、前記第１０の能動素子および前記第１１の能動素子をＯＮ状態とし、前記第１の能動素子、前記第４の能動素子、前記第５の能動素子、前記第８の能動素子、前記第９の能動素子および前記第１２の能動素子をＯＦＦ状態とするように制御する。
［付記８］
前記第１のハーフブリッジ回路は、前記第５の能動素子の他端と前記第１のトランスの１次側巻き線の一端との間に両端が接続された第２のコイルと、前記第９の能動素子の他端と前記第１のトランスの２次側巻き線の一端との間に両端が接続された第４のコイルとをさらに備え、前記第２のハーフブリッジ回路は、前記第７の能動素子の他端と前記第２のトランスの１次側巻き線の一端との間に両端が接続された第３のコイルと、前記第１１の能動素子の他端と前記第２のトランスの１次側巻き線の一端との間に両端が接続された第５のコイルとをさらに備える電源装置。
［付記９］
前記第１のハーフブリッジ回路および前記第２のハーフブリッジ回路は、電流共振ハーフブリッジ回路である電源装置。
本開示の付記にかかる各形態の組み合わせ、または、各視点、実施形態に記載された各要素の任意の組み合わせ（一部要素の非選択も含む）は、本開示の基本的コンセプトに応じて、当業者により随時なされうることはいうまでもない。

【0143】

なお、引用した上記特許文献などの開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。全ての開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、全ての開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素などを含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択（部分的削除を含む）が可能である。すなわち、本開示は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想に従って当業者であればなしうるであろう各種変形、修正を含むことはもちろんである。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。さらに、上記特許文献の開示事項は、必要に応じ、本開示の趣旨に則り、本開示の一部として、その一部または全部を、本書の記載事項と組み合わせて用いることも、本願の開示事項に含まれるものと、みなされる。

【符号の説明】

【0144】

１～６絶縁型スイッチング電源装置
２０，２２，２４，２６，２８，３０，３２，３４電流共振ハーフブリッジ回路
３２，３４ハーフブリッジ回路
４０全波整流回路
４４周波数制御回路
４６力率改善／インバータ制御回路
７情報処理装置
７００ＣＰＵ
７０２主記憶装置
７０４補助記憶装置
７０６ＩＦ装置
Ｑ１～Ｑ４スイッチング素子
Ｑ５スイッチング素子（第１の能動素子）
Ｑ６スイッチング素子（第５の能動素子）
Ｑ７スイッチング素子（第６の能動素子）
Ｑ８スイッチング素子（第３の能動素子）
Ｑ９スイッチング素子（第２の能動素子）
Ｑ１０スイッチング素子（第７の能動素子）
Ｑ１１スイッチング素子（第８の能動素子）
Ｑ１２スイッチング素子（第４の能動素子）
Ｑ１３スイッチング素子（第９の能動素子）
Ｑ１４スイッチング素子（第１０の能動素子）
Ｑ１５スイッチング素子（第１１の能動素子）
Ｑ１６スイッチング素子（第１２の能動素子）
Ｃ１～Ｃ８コンデンサ（第１～第８のコンデンサ）
Ｌ１チョークコイル
Ｌ２～Ｌ５チョークコイルＬ（第２～第５のコイル）
ｎ１～ｎ１３ノード
Ｔ１，Ｔ２トランス
Ｅｉ直流電源
Ｖｉ交流電源
Ｌｏ負荷
ＢＡＴバッテリ

【要約】

【課題】スイッチング電源装置において、スイッチング素子に印加されるサージ電力の電圧を低く抑え、損失を少なくすることに寄与する。
【解決手段】絶縁型スイッチング電源装置３は、チョークコイルＬ１と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１２と、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２と、力率改善／インバータ制御回路４６と、周波数制御回路４４とを備える。周波数制御回路４４は、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２の共振周波数と同じ周波数の基準周波数信号ｆｓｗを生成する。力率改善／インバータ制御回路４６は、電流共振ハーフブリッジ回路２０，２２に含まれるスイッチング素子を制御し、電源Ｖｉの電力を負荷Ｌｏに供給し、逆に、バッテリＢＡＴから電力を電源Ｖｉに回生する。
【選択図】図４Ａ