JP2002305878A - スイッチング電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計のマージンを小さなものとし、負荷短絡
時のスイッチング素子の耐圧を確保する。 【解決手段】 複合共振形コンバータの一次側電圧共振
形コンバータとしては自励式としたうえで、定電圧制御
のために、ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート電極に対しては、二
次側直流出力電圧のレベルに応じて可変制御される電圧
を印加するようにする。そしてＭＯＳ−ＦＥＴの導通状
態により、ドライブトランスの駆動巻線と直列共振コン
デンサとの直列共振回路による自励発振回路のキャパシ
タンスが変化し、スイッチング周波数が可変制御され
る。これによりスイッチング素子は、その導通角及びス
イッチング周波数が同時に可変される複合制御方式によ
ってスイッチング制御される。また負荷短絡の状態や電
源投入時においては、スイッチング周波数は、制御範囲
における最大となるように制御され、スイッチング素子
には過度の電圧がかからないようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器に電
源として備えられるスイッチング電源回路に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源回路として、例えばフ
ライバックコンバータやフォワードコンバータなどの形
式のスイッチングコンバータを採用したものが広く知ら
れている。これらのスイッチングコンバータはスイッチ
ング動作波形が矩形波状であることから、スイッチング
ノイズの抑制には限界がある。また、その動作特性上、
電力変換効率の向上にも限界があることがわかってい
る。そこで、先に本出願人により、各種共振形コンバー
タによるスイッチング電源回路が各種提案されている。
共振形コンバータは容易に高電力変換効率が得られると
共に、スイッチング動作波形が正弦波状となることで低
ノイズが実現される。また、比較的少数の部品点数によ
り構成することができるというメリットも有している。

【０００３】図１１の回路図は、先に本出願人が提案し
た発明に基づいて構成することのできる、先行技術とし
てのスイッチング電源回路の一例を示している。この図
に示す電源回路の基本構成としては、一次側スイッチン
グコンバータとして電圧共振形コンバータを備えてい
る。

【０００４】この図に示す電源回路では、ブリッジ整流
回路Ｄｉ及び平滑コンデンサＣｉによって、商用交流電
源（交流入力電圧ＶAC）から交流入力電圧ＶACの１倍の
レベルに対応する整流平滑電圧Ｅｉを生成する。

【０００５】上記整流平滑電圧Ｅｉ（直流入力電圧）を
入力して断続する電圧共振形コンバータとしては、１石
によるシングルエンド方式が採用される。また駆動方式
としては自励式の構成を採っている。この場合、電圧共
振形コンバータを形成するスイッチング素子Ｑ1には、
高耐圧のバイポーラトランジスタ（ＢＪＴ；接合型トラ
ンジスタ）が選定される。このスイッチング素子Ｑ1の
コレクタ−エミッタ間に対しては、一次側並列共振コン
デンサＣｒが並列に接続される。また、ベース−エミッ
タ間に対しては、クランプダイオードＤD−抵抗ＲDの直
列回路が接続される。ここで、並列共振コンデンサＣｒ
は、絶縁コンバータトランスＰＩＴの一次巻線Ｎ1に得
られるリーケージインダクタンスＬ1と共に、一次側並
列共振回路を形成しており、これによって電圧共振形コ
ンバータとしての動作が得られるようになっている。そ
して、スイッチング素子Ｑ1のベースに対しては、駆動
巻線ＮB−共振コンデンサＣB−ベース電流制限抵抗ＲB
から成る自励発振駆動回路が接続される。スイッチング
素子Ｑ1には、この自励発振駆動回路にて発生される発
振信号を基とするベース電流が供給されることでスイッ
チング駆動される。なお、起動時においては整流平滑電
圧Ｅｉのラインから起動抵抗Ｒｓを介してベースに流れ
る起動電流によって起動される。

【０００６】直交型制御トランスＰＲＴは、上記駆動巻
線ＮBと電流検出巻線ＮDの巻装方向に対してその巻装方
向が直交するようにして制御巻線Ｎｃが巻装されて構成
され、後述するようにして一次側電圧共振形コンバータ
のスイッチング周波数を制御するために設けられる。

【０００７】この直交形制御トランスＰＲＴの構造とし
ては、図示は省略するが、４本の磁脚を有する２つのダ
ブルコの字形コアの互いの磁脚の端部を接合するように
して立体型コアを形成する。そして、この立体型コアの
所定の２本の磁脚に対して、同じ巻装方向に共振電流検
出巻線ＮD、駆動巻線ＮBを巻装し、更に制御巻線ＮC
を、上記共振電流検出巻線ＮD及び駆動巻線ＮBに対して
直交する方向に巻装して構成される。

【０００８】絶縁コンバータトランスＰＩＴは、一次側
に得られるスイッチングコンバータのスイッチング出力
を二次側に伝送するために設けられる。この絶縁コンバ
ータトランスＰＩＴは、ＥＥ型コアに対して一次巻線Ｎ
1と二次巻線Ｎ2を分割して巻装し、中央磁脚に対しては
ギャップを形成することで、所要の結合係数による疎結
合の状態が得られるようにして、飽和状態が得られにく
いようにしている。

【０００９】この絶縁コンバータトランスＰＩＴの一次
巻線Ｎ1は、直流入力電圧（整流平滑電圧Ｅｉ）のライ
ンとスイッチング素子Ｑ1のコレクタとの間に接続され
ている。スイッチング素子Ｑ1は、直流入力電圧につい
てスイッチングを行うのであるが、これによって、一次
巻線Ｎ1には、スイッチング素子Ｑ1のスイッチング出力
が供給されることとなり、スイッチング周波数に対応す
る周期の交番電圧が発生する。

【００１０】絶縁コンバータトランスＰＩＴの二次側で
は、一次巻線Ｎ1により誘起された交番電圧が二次巻線
Ｎ2に発生する。この場合、二次巻線Ｎ2に対しては、二
次側並列共振コンデンサＣ2が並列に接続されること
で、二次巻線Ｎ2のリーケージインダクタンスＬ2と二次
側並列共振コンデンサＣ2のキャパシタンスとによって
並列共振回路が形成される。この並列共振回路により、
二次巻線Ｎ2に誘起される交番電圧は共振電圧となる。
つまり二次側において電圧共振動作が得られる。

【００１１】即ち、この電源回路では、一次側にはスイ
ッチング動作を電圧共振形とするための並列共振回路が
備えられ、二次側には電圧共振動作を得るための並列共
振回路が備えられる。なお、本明細書では、このように
一次側及び二次側に対して共振回路が備えられて動作す
る構成のスイッチングコンバータについては、「複合共
振形スイッチングコンバータ」ともいうことにする。

【００１２】この場合の絶縁コンバータトランスＰＩＴ
の二次側においては、先ず、二次巻線Ｎ2の巻終わり端
部に対して整流ダイオードＤO1のアノードを接続し、カ
ソードを平滑コンデンサＣO1の正極端子と接続すること
で、半波整流回路を形成している。この半波整流回路に
よっては、平滑コンデンサＣO1の両端には、二次側直流
出力電圧ＥO1が得られることになる。また、この場合に
は、二次巻線Ｎ2に対してタップを設け、このタップ出
力に対して、図示するようにして整流ダイオードＤO2及
び平滑コンデンサＣO2から成る半波整流回路を形成して
いる。そして、この半波整流回路によっては、上記二次
側直流出力電圧ＥO1よりも低圧な二次側直流出力電圧Ｅ
O2が得られる。なお、具体的には、二次側直流出力電圧
ＥO1＝１３５Ｖ、二次側直流出力電圧ＥO2＝１５Ｖとな
る。

【００１３】これら二次側直流出力電圧ＥO1，ＥO2は、
それぞれ所要の負荷回路に対して供給されることにな
る。また、二次側直流出力電圧ＥO1は制御回路１の検出
用電圧として分岐出力される。

【００１４】制御回路１は、直流出力電圧ＥO1と二次側
アース間に抵抗Ｒ3−Ｒ4が直列に接続され、この接続点
（分圧点）に対してシャントレギュレータＱ3のコント
ロール端子が接続される。シャントレギュレータＱ3の
アノードはアースに接地され、カソードは直交型制御ト
ランスＰＲＴの制御巻線ＮCを介して、二次側直流出力
電圧ＥO2のラインに対して接続される。また、ここでは
シャントレギュレータＱ3のカソードは、コンデンサＣ1
1を介して抵抗Ｒ3、Ｒ4の接続点と接続されている。ま
た、抵抗Ｒ4に対しては、コンデンサＣ3と抵抗Ｒ5の直
列接続回路が並列に接続される。

【００１５】上記のような接続形態により形成される制
御回路１は、直流出力電圧ＥO1を検出入力とする誤差増
幅器として機能する。即ち、直流出力電圧ＥO1を抵抗Ｒ
3、Ｒ4により分圧した電圧がコントロール電圧としてシ
ャントレギュレータＱ3のコントロール端子に対して入
力される。従ってシャントレギュレータＱ3では、直流
出力電圧ＥO1に応じたレベルの電流を、制御電流Ｉｃと
して制御巻線ＮCに対して流すようにされる。つまり、
制御巻線ＮCに流れる制御電流レベルが可変制御される
ものである。制御巻線Ｎｃに流れる制御電流レベルが可
変されることで、直交型制御トランスＰＲＴにおいて
は、駆動巻線ＮBのインダクタンスＬBを可変するように
制御することになる。これによって、自励発振駆動回路
における駆動巻線ＮB−共振コンデンサＣBから成る共振
回路の共振周波数が変化し、スイッチング素子Ｑ1のス
イッチング周波数が可変制御されることになる。このよ
うにしてスイッチング素子Ｑ1のスイッチング周波数が
可変されることで、二次側直流出力電圧が一定となるよ
うに制御される。つまり、電源の安定化が図られる。こ
こで、スイッチング周波数を可変するのにあたってはメ
インスイッチング素子Ｑ1がオフとなる期間は一定とさ
れたうえで、オンとなる期間を可変制御するように動作
している。つまり、オン期間についての導通角制御を行
うと共にスイッチング周波数制御を実行している。な
お、本明細書では、このような複合的な制御を「複合制
御方式」ということとしている。

【００１６】図１２は、上記図１１に示す構成の電源回
路の要部の動作として、重負荷時における各部の動作波
形を示している。ここでは主として一次側の動作が示さ
れている。自励発振駆動回路としての直列共振回路（Ｎ
B，ＣB）では、駆動巻線ＮBに得られた交番電圧により
共振動作を行うことで、図１２（ｅ）に示すように、正
弦波状の直列共振電流Ｉ2が得られる。そして、この直
列共振電流Ｉ2がベース電流制限抵抗ＲBを介すること
で、スイッチング素子Ｑ1のベースには図１２（ｄ）に
示すように、ベース電流（駆動電流）ＩBが流れる。こ
の駆動電流ＩBによって、スイッチング素子Ｑ1は、スイ
ッチング動作を行う。

【００１７】この際、スイッチング素子Ｑ1のコレクタ
に流れるコレクタ電流ＩQ1は、図１２（ｂ）に示す波形
が得られる。また、スイッチング素子Ｑ1／／並列共振
コンデンサＣｒの並列接続回路の両端には、図１２
（ａ）に示すようにして、この並列共振回路の作用によ
って並列共振電圧Ｖ1が発生する。この並列共振電圧Ｖ1
は、図のように、スイッチング素子Ｑ1がオンとなる期
間ＴONは０レベルで、オフとなる期間ＴOFFにおいて正
弦波状のパルスとなる波形が得られ、電圧共振形として
の動作に対応している。

【００１８】また、上記したタイミングによってスイッ
チング素子Ｑ1がスイッチング動作を行うことで、一次
巻線Ｎ1に流れる巻線電流Ｉ1は、図１２（ｃ）に示すよ
うにしてスイッチング周期に応じた交番波形となる。

【００１９】ここで、スイッチング素子Ｑ1がオンとな
る期間ＴONにおいて、図１２（ｅ）の直列共振電流Ｉ2
が正極性の領域は、図１２（ｄ）の駆動電流ＩBの順方
向バイアス電流の領域に対応する。また、同じ期間ＴON
において、直列共振電流Ｉ2が負極性の領域は、駆動電
流ＩBの逆方向バイアス電流となる。そして、この期間
ＴONにおける駆動電流ＩBの逆方向バイアス電流の領域
がスイッチング素子Ｑ1の蓄積時間となる。

【００２０】スイッチング素子Ｑ1のベース−エミッタ
間には、逆回復時間が長い低速のダンパーダイオードＤ
Dと抵抗ＲDの直列回路が接続されている。スイッチング
素子Ｑ1がオフとなる期間ＴOFFでは、負となる直列共振
電流Ｉ2が、抵抗ＲD→クランプダイオードＤD→ベース
電流制限抵抗ＲB→共振コンデンサＣB→駆動巻線ＮBを
介して流れるが、これが図１２（ｇ）のダンパー電流Ｉ
D1として期間ＴOFFに得られる波形となる。そして次
に、期間ＴONが開始されると、並列共振コンデンサＣｒ
の充放電エネルギーが、クランプダイオードＤD→スイ
ッチング素子Ｑ1のベース→コレクタを介して流れ、こ
れが、期間ＴON開始時（ターンオン時）における負極性
のダンパー電流（ＩD）となる。そして、この期間が終
了すると、ダンパーダイオードＤDは逆回復時間の領域
となって正極性の方向に急峻に立ち上がり、以降は、図
示するようにして、期間ＴON終了時にかけて徐々に０レ
ベルとなっていく波形が得られる。

【００２１】上記のようにして駆動電流ＩB及びダンパ
ー電流ＩD1が流れることに対応して、スイッチング素子
Ｑ1のベース−エミッタ間電圧ＶBEは、図１２（ｆ）に
示すように、期間ＴOFFにおいては負極性による正弦波
状で、期間ＴONにおいては、その開始時のダンパー期間
では急峻に負極性にピークを持ち、これが終了すると正
極性の一定レベルで０レベルに対してオフセットが与え
られる波形となるものである。このオフセットレベル
は、例えば抵抗ＲDの抵抗値により決定される。

【００２２】また、上記のようにして動作する図１１の
電源回路の制御特性を図１３に示す。二次側直流出力電
圧ＥO1の負荷電流Ｉｏが０〜１．５Ａの範囲で変化する
のに応じて、制御電流Ｉｃは、図のようにして変化す
る。つまり、負荷電流が増加して重負荷の条件となり、
二次側直流出力電圧ＥO1が低下していくのに従って制御
電流レベルを減少させるようにして制御が行われる。こ
の結果、スイッチング周波数ｆｓとしては、重負荷の条
件となるのに従って低下していくようにして制御が行わ
れる。また、交流入力電圧ＶACの変動に対応するものと
して、交流入力電圧ＶAC＝１２０ＶとＶAC＝９０Ｖの場
合が示されているが、制御電流Ｉｃは、交流入力電圧Ｖ
AC＝１２０Ｖ時の条件のほうが交流入力電圧ＶAC＝９０
Ｖ時の条件よりも増加しており、スイッチング周波数ｆ
ｓについては、交流入力電圧ＶAC＝１２０Ｖ時の条件の
ほうが交流入力電圧ＶAC＝９０Ｖ時の条件よりも高くな
っている。これは、交流入力電圧ＶACのレベルが高くな
って二次側直流出力電圧ＥO1が上昇したとされる場合に
は制御電流Ｉｃは増加されるようにして制御され、これ
に応じてスイッチング周波数ｆｓも上昇されるようにし
て制御されることを示している。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図１１
に示す電源回路は、上記図１３に示した制御特性からも
分かるように、電源の安定化にあたり、重負荷の条件と
なるのに従ってスイッチング周波数を低く制御するよう
に動作する。このため、負荷が短絡した異常時において
はスイッチング周波数ｆｓに対する制御機能が動作しな
くなり、スイッチング周波数ｆｓは定常の制御範囲を外
れて、例えば最低動作周波数であるところの９０ＫＨｚ
よりも低い、８０ＫＨｚにまで低下してしまう。

【００２４】このような状態では、一次側並列共振コン
デンサＣｒの両端に発生する並列共振電圧Ｖ1として
は、図１４（ａ）に示すようにして、期間ＴONが大幅に
拡大し、この影響で、期間ＴOFF時に発生する共振パル
スのピークレベルが上昇する。また、このときにメイン
スイッチング素子Ｑ1のコレクタに流入するとされるコ
レクタ電流は、図１４（ｂ）に示すようにして鋸歯状波
となってやはりピークレベルが上昇する。

【００２５】このため、例えば交流入力電圧ＶAC＝１０
０Ｖ系の場合には、スイッチング素子Ｑ1について９０
０Ｖ以上の耐圧品を選定して、上記したような負荷短絡
状態に至ったとしてもスイッチング素子Ｑ1が破壊され
ないようにすることが必要となる。しかし、スイッチン
グ素子（ＢＪＴ）としてはその耐圧が高くなるのに従っ
て下降時間が増加する。このためスイッチング特性が低
下して電力損失も増加し、結果的にＡＣ／ＤＣ電力変換
効率が低下する。そこで、スイッチング素子Ｑ1につい
て耐圧について９００Ｖよりも低い、例えば８００Ｖの
ものを選定したうえで、ＡＣ／ＤＣ電力変換効率の低下
を解消しようとする場合には、例えば、絶縁コンバータ
トランスＰＩＴの二次巻線Ｎ2に対して直列に過電流検
出抵抗を接続する、若しくはスイッチング素子Ｑ1のエ
ミッタに対して直列に過電流検出抵抗を接続した上で、
過負荷保護回路を設ける必要がある。しかし、この構成
では、過電流検出抵抗の電力損失を伴い、また、回路を
構成する部品点数も増加してしまう。

【００２６】更には、図１１に示した回路では、ＡＣス
イッチがオンとなって商用交流電源が投入されたときか
ら定格負荷電力に到達するまでの過渡時間においては、
スイッチング周波数ｆｓは、制御範囲外の低い周波数か
ら、しかるべき制御周波数に上昇する動作となる。従っ
て、このときにも一次側並列共振電圧Ｖ1、コレクタ電
流ＩQ1のピーク値が上昇して破壊されるおそれがある。
このため、例えばソフトスタート回路を設ける必要があ
る。しかし、この場合にも、ソフトスタート回路等の回
路部が追加されるために、電源回路全体としての部品点
数としては大幅に増加してしまうことになる。

【００２７】また、上記図１１に示したような自励式で
スイッチング周波数制御が行われるスイッチングコンバ
ータを備える電源回路では、直交型制御トランスＰＲＴ
が備えられることになる。しかし、この直交型制御トラ
ンスＰＲＴは、制御巻線に流す制御電流量を少なくする
ために、コアのギャップは１０μｍｍ程度の僅かなもの
としている。このため、製造時においてはそのギャップ
の精度誤差が生じざるを得なくなるが、これは、直交型
制御トランスＰＲＴに巻装される駆動巻線ＮBのインダ
クタンス値についてばらつきを生じさせる。そして駆動
巻線ＮBのインダクタンス値にばらつきが生じれば、こ
の駆動巻線ＮBを備えて形成される自励発振駆動回路の
共振周波数に誤差が生じることとなる。このため、商用
交流電源が１００Ｖ系であれば、交流入力電圧ＶAC＝８
０Ｖ以上から安定化制御が可能なように大きなマージン
をとって回路を構成する必要があり、それだけ設計とし
ては容易でなくなっていたものである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記した
課題を考慮して、スイッチング電源回路として次のよう
に構成することとした。つまり、直流入力電圧について
スイッチングを行うスイッチング素子を備えたスイッチ
ング手段と、一次巻線に得られる上記スイッチング手段
の出力を二次巻線に対して伝送する絶縁コンバータトラ
ンスと、上記絶縁コンバータトランスの一次巻線と一次
側並列共振コンデンサとにより形成され上記スイッチン
グ手段の動作を電圧共振形とするように設けられる一次
側並列共振回路と、上記絶縁コンバータトランスに巻装
した二次巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列
に接続することで形成される二次側並列共振回路と、上
記二次側並列共振回路に得られる交番電圧を入力して整
流動作を行うことで直流出力電圧を得るように構成され
る直流出力電圧生成手段と、上記絶縁コンバータトラン
スの一次巻線に直列に接続されて上記スイッチング手段
の出力を検出する検出巻線と上記検出巻線により検出さ
れたスイッチング電圧が伝送される駆動巻線とを有する
ドライブトランスと、少なくとも上記駆動巻線と直列共
振コンデンサとによる直列共振回路として構成され上記
スイッチング素子に対してスイッチング駆動信号を印加
してスイッチング動作をさせるスイッチング駆動手段
と、上記直列共振コンデンサに並列に接続されるコンデ
ンサとＭＯＳ−ＦＥＴとの直列回路と、上記直流出力電
圧生成手段により得られる直流出力電圧のレベルに応じ
て可変される制御電圧を上記ＭＯＳ−ＦＥＴのゲートに
印加することにより上記スイッチング素子のスイッチン
グ周波数を制御して上記直流出力電圧についての定電圧
制御を行うようにされる定電圧制御手段と、を備えるよ
うにする。

【００２９】上記構成によれば、複合共振形コンバータ
の一次側に備えられるスイッチング素子は自励式によっ
て駆動される。さらに、定電圧制御のために、２次側の
直流出力電圧に応じてＭＯＳ−ＦＥＴのゲート電圧が制
御され、そのゲート電圧に応じてスイッチング素子のス
イッチング周波数が制御されることになるが、このよう
な定電圧のための構成では、例えば負荷短絡時には、ス
イッチング周波数は高くなるように制御されるという制
御動作を得ることができる。また、このような定電圧制
御の構成であれば、例えば自励式の場合にスイッチング
周波数可変制御のために用いられていた直交型制御トラ
ンスを省略することが可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態としての電源回路の構成を示している。この図１に示
す電源回路は、一次側に電圧共振形コンバータを備える
と共に二次側には並列共振回路を備えた複合共振形スイ
ッチングコンバータとしての構成を採る。この図に示す
電源回路においては、先ず、商用交流電源（交流入力電
圧ＶAC）を入力して直流入力電圧を得るための整流平滑
回路として、ブリッジ整流回路Ｄｉ及び平滑コンデンサ
Ｃｉからなる全波整流回路が備えられ、交流入力電圧Ｖ
ACの１倍のレベルに対応する整流平滑電圧Ｅｉを生成す
るようにされる。

【００３１】上記整流平滑電圧Ｅｉ（直流入力電圧）を
入力して断続するスイッチングコンバータとしては、１
石のスイッチング素子Ｑ1を備えて、いわゆるシングル
エンド方式によるスイッチング動作を行う電圧共振形コ
ンバータが備えられる。ここでの電圧共振形コンバータ
は自励式の構成を採っており、スイッチング素子Ｑ1と
しては、高耐圧のバイポーラトランジスタ（ＢＪＴ；接
合型トランジスタ）が使用される。スイッチング素子Ｑ
1のコレクタは、絶縁コンバータトランスＰＩＴの一次
巻線Ｎ1、及びドライブトランスＣＤＴの検出巻線ＮAを
介して平滑コンデンサＣｉの正極と接続され、エミッタ
は一次側アースに接続される。

【００３２】また、スイッチング素子Ｑ1のコレクタ−
エミッタ間に対しては、並列共振コンデンサＣｒが並列
に接続される。この並列共振コンデンサＣｒのキャパシ
タンスと、絶縁コンバータトランスＰＩＴの一次巻線Ｎ
1に得られるリーケージインダクタンスとによって一次
側並列共振回路を形成するものとされている。そして、
スイッチング素子Ｑ1のスイッチング動作に応じて、こ
の並列共振回路による共振動作が得られることで、スイ
ッチング素子Ｑ1のスイッチング動作としては電圧共振
形となる。

【００３３】また、スイッチング素子Ｑ1 のベース−エ
ミッタ間にはクランプダイオードＤD1と抵抗ＲDが直列
接続されて挿入されている。この場合、クランプダイオ
ードＤD1のカソードがスイッチング素子Ｑ1 のベースと
接続され、クランプダイオードＤD1のアノードは抵抗Ｒ
Dを介して１次側アースに接続される。さらに、スイッ
チング素子Ｑ1 のコレクタ−エミッタ間に対して並列に
ダンパーダイオードＤ２が接続される。これによりスイ
ッチング素子のベース−コレクタ電極を介して流れるダ
ンパー電流が流れないようにされる。

【００３４】また、スイッチング素子Ｑ1のベースは起
動抵抗Ｒｓを介して整流平滑電圧Ｅｉのラインと接続さ
れており、例えば電源起動時において、上記起動抵抗Ｒ
ｓを介して得られるベース電流が流れることで起動する
ようにされている。

【００３５】ドライブトランスＣＤＴの一次側は検出巻
線ＮAとされ、この検出巻線ＮAは絶縁コンバータトラン
スＰＩＴの一次巻線Ｎ１に直列に接続されていること
で、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング出力を検出す
る構成とされる。この検出巻線ＮAからスイッチング電
圧が伝送される二次側の巻線は、自励発振駆動回路を形
成する駆動巻線ＮBとされる。

【００３６】スイッチング素子Ｑ1のベースに対して
は、図示するように、［共振コンデンサＣB1−駆動巻線
ＮB−ベース電流制限抵抗ＲB］のＬＣＲ直列接続回路が
接続される。この直列接続回路は、スイッチング素子Ｑ
1を自励式により駆動するための自励発振駆動回路とな
る。この場合、自励発振駆動回路における、ドライブト
ランスＣＤＴの駆動巻線ＮBは、上記のように検出巻線
ＮAが絶縁コンバータトランスＰＩＴの一次巻線に直列
接続されているため、一次巻線Ｎ1に得られるスイッチ
ング出力電圧により励起される。そして、自励発振駆動
回路としては、共振コンデンサＣB1と駆動巻線ＮBのイ
ンダクタンスＬBとによって、直列共振回路を形成す
る。この直列共振回路の共振周波数は、駆動巻線ＮBの
インダクタンスＬBと、共振コンデンサＣB1のキャパシ
タンスとによって決定される。ただし本例では、共振コ
ンデンサＣB1と並列にコンデンサＣB2とＭＯＳ−ＦＥＴ
（Ｑ2）の直列回路が接続されている。この機能につい
ては後述する。

【００３７】上記自励発振駆動回路では、絶縁コンバー
タトランスＰＩＴの一次巻線Ｎ1と直列接続された検出
巻線ＮAにより励起される駆動巻線ＮBには、ドライブ電
圧としての交番電圧が発生する。このドライブ電圧は、
ベース電流制限抵抗ＲBと直列共振回路（ＣB1（ＣB2）
−ＮB）とを介するようにして、ドライブ電流としてス
イッチング素子Ｑ1のベースに出力される。これによ
り、スイッチング素子Ｑ1は、直列共振回路の共振周波
数により決定されるスイッチング周波数でスイッチング
動作を行うことになる。そして、そのコレクタに得られ
るスイッチング出力を絶縁コンバータトランスＰＩＴの
一次巻線Ｎ1に伝達する。

【００３８】また、この図に示す回路の場合には、絶縁
コンバータトランスＰＩＴの一次側に対して、三次巻線
Ｎ3が巻装される。この三次巻線Ｎ3に対してはダイオー
ドＤ1及びコンデンサＣ1から成る半波整流回路が接続さ
れており、このコンデンサＣ1の両端に対しては、所定
レベルの低圧直流電圧が得られることになる。そして、
コンデンサＣ1の正極端子は、フォトカプラＰＣのフォ
トトランジスタに接続される。フォトカプラＰＣのフォ
トトランジスタには、コンデンサＣ1の正極端子に得ら
れる電圧と、後述する絶縁コンバータトランスＰＩＴの
２次側に配されているフォトダイオードの電流に応じた
電流が流れるが、その電流は抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分
圧された電圧として、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）のゲート
に印加される。

【００３９】ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）のドレインは、コ
ンデンサＣB2と接続され、ソースは一次側アースに接続
される。また、クランプダイオードＤD2は、ＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ（Ｑ２）のドレイン−ソース間に対して図示する方
向により並列に接続される。この場合のクランプダイオ
ードＤD2には、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）に内蔵される、
いわゆるボディダイオードを利用することができる。そ
して上述したようにコンデンサＣB2とＭＯＳ−ＦＥＴ
（Ｑ２）の直列回路が共振コンデンサＣB1と並列に接続
されていることで、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）の導通状態
により、直列共振回路（ＣB1（ＣB2）−ＮB）のキャパ
シタンスを可変する作用が得られる。つまりスイッチン
グ素子Ｑ１のベースに印加されるスイッチング周波数が
可変制御される。

【００４０】絶縁コンバータトランスＰＩＴは、スイッ
チング素子Ｑ1のスイッチング出力を二次側に伝送す
る。絶縁コンバータトランスＰＩＴは、例えばフェライ
ト材による２組のＥ型コアを互いの磁脚が対向するよう
に組み合わせたＥＥ型コアが備えられ、このＥＥ型コア
の中央磁脚に対して、分割ボビンを利用して一次巻線Ｎ
1と、二次巻線Ｎ2をそれぞれ分割した状態で巻装してい
る。そして、中央磁脚に対してはギャップを形成するよ
うにしている。これによって、所要の結合係数による疎
結合が得られるようにしている。ギャップは、２組のＥ
型コアの各中央磁脚を、２本の外磁脚よりも短くするこ
とで形成することが出来る。また、結合係数ｋとして
は、例えばｋ≒０．８５という疎結合の状態を得るよう
にしており、その分、飽和状態が得られにくいようにし
ている。

【００４１】絶縁コンバータトランスＰＩＴの二次側で
は、一次巻線Ｎ1により誘起された交番電圧が二次巻線
Ｎ2に発生する。この場合、二次巻線Ｎ2に対しては、二
次側並列共振コンデンサＣ2が並列に接続されること
で、二次巻線Ｎ2のリーケージインダクタンスＬ2と二次
側並列共振コンデンサＣ2のキャパシタンスとによって
並列共振回路が形成される。この並列共振回路により、
二次巻線Ｎ2に誘起される交番電圧は共振電圧となる。
つまり二次側において電圧共振動作が得られる。

【００４２】つまり、この電源回路は、一次側にはスイ
ッチング動作を電圧共振形とするための並列共振回路を
備え、二次側には電圧共振動作を得るための並列共振回
路を備えた「複合共振形スイッチングコンバータ」とさ
れるものである。

【００４３】上記のようにして形成される電源回路の二
次側に対しては、二次巻線Ｎ2の巻始め端部に接続され
る二次側整流ダイオードＤO1と平滑コンデンサＣO1とか
らなる半波整流回路が備えられ、これにより、二次巻線
Ｎ2に誘起される交番電圧のほぼ等倍レベルに対応する
二次側直流出力電圧ＥO1を得るようにしている。また、
ここでは、二次巻線Ｎ2に対してタップ出力を設けて、
このタップ出力と二次側アース間に対して、図示するよ
うに、二次側整流ダイオードＤ02と平滑コンデンサＣO2
から成る半波整流回路を接続することで、低圧の二次側
直流出力電圧ＥO2を得るようにしている。この場合、二
次側直流出力電圧ＥO1は、制御回路１に対して定電圧制
御のための検出電圧として入力される。

【００４４】制御回路１は、直流出力電圧ＥO1を検出入
力とする誤差増幅器として機能する。制御回路１にはフ
ォトカプラＰＣのフォトダイオードのアノードが接続さ
れ、フォトダイオードのカソードは抵抗Ｒｏを介して二
次側アースに接続される。制御回路１は、直流出力電圧
ＥO1のレベルに応じた電流をフォトダイオードに流すこ
ととなる。ここでは制御回路１は、直流出力電圧ＥO1の
レベルが低下すると、その低下分に応じてフォトダイオ
ードに流す電流量を増加させる回路構成とされている。

【００４５】二次側直流出力電圧ＥO1の負荷電力が軽負
荷の条件となって二次側直流出力電圧ＥO1のレベルが低
く成るように変化したとする。この場合には、制御回路
１によってフォトダイオードに流れる電流レベルが増加
されることになる。これにより、一次側のフォトカプラ
ＰＣのフォトトランジスタにおいては導通する電流レベ
ルが増加することになるが、これに伴っては、抵抗Ｒ
１、Ｒ２によってＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）のゲートに得
られる制御電圧(ゲート電圧ＶGS）は、フォトトランジ
スタにおける電流の導通レベルに応じたレベルだけ印加
されることで、上昇することになる。

【００４６】このようにしてレベルが変化するゲート電
圧ＶGSによりＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）の導通状態が制御
されるが、これによってＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）と直列
接続されているコンデンサＣB2の導通角が制御され、つ
まり直列共振回路（ＣB1（ＣB2）−ＮB）の共振電流Ｉ
ｏを可変する作用が得られる。このためスイッチング素
子Ｑ１のベースに印加されるスイッチング周波数が可変
制御される。

【００４７】直列共振回路（ＣB1（ＣB2）−ＮB）を有
して形成される自励発振回路は、駆動巻線ＮBに誘起さ
れる電圧を電圧源とした共振電流Ｉｏによって、スイッ
チング素子Ｑ１のベース電流ＩBを制御し、スイッチン
グ素子Ｑ１のオン／オフを制御する。すなわち、ＣB1＜
＜ＣB2となるようにコンデンサＣB1、ＣB2の静電容量を
選定すれば、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）のゲート電圧によ
ってスイッチング周波数ｆｓが可変されるものとなる。
ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）のゲート・ソース間の電圧ＶGS
の変化に対するスイッチング周波数ｆｓの変化特性は図
４（ａ）のようになる。

【００４８】なお、このスイッチング周波数可変の際に
は、前述もした複合制御方式による動作となり、スイッ
チング素子Ｑ1がオフとなる期間は一定で、オンとなる
期間を制御する導通角制御も同時に行われる。そして、
このような動作によって、二次側直流出力電圧ＥO1のレ
ベルが低下した際には、それを上昇させる作用が得られ
ることとなって定電圧化が図られることになる。つま
り、重負荷時にはスイッチング素子Ｑ１がオンしている
ＴON期間が長くなり、軽負荷時にはＴON期間が短くなる
ように制御される。

【００４９】図２、図３は、図１に示した構成による電
源回路における要部の動作を示す波形図である。図２に
おいては、交流入力電圧ＶAC＝１００Ｖで負荷電力Ｐｏ
＝２００Ｗの重負荷時における条件の場合の動作を示
し、図３においては、交流入力電圧ＶAC＝１００Ｖで負
荷電力Ｐｏ＝５０Ｗの軽負荷時における条件の場合の動
作を示している。

【００５０】ここで、スイッチング素子Ｑ1の自励発振
駆動回路には、図２（ｄ）、図３（ｄ）に示すようにし
て共振電流Ｉｏが流れる。この共振電流Ｉｏは、期間Ｔ
ONにおいて正レベルとなり、図示するようにスイッチン
グ素子Ｑ1のベースに対しては、期間ＴONにおいて各図
（ｃ）に示す波形によるベース電流ＩBが流れる。これ
により、スイッチング素子Ｑ1がオンとなる。一方、期
間ＴOFFにおいては、ベース電流ＩBは０レベルとなっ
て、スイッチング素子Ｑ1をオフとする。このようにし
てスイッチング素子Ｑ1はスイッチング駆動されること
になる。また、期間ＴOFFにおける負極性の共振電流Ｉ
ｏは、クランプダイオードＤD1を介して、各図（ｅ）に
示すようにして電流ＩDとして流れることになる。

【００５１】そして、上記した駆動回路系の動作に伴
い、スイッチング素子Ｑ1のベース−エミッタ間電圧ＶB
Eは、各図（ｆ）に示すように期間ＴOFFにおいては負極
性が得られ、期間ＴONにおいては０レベルに対して所定
のオフセットが与えられた一定レベルを維持するように
される。

【００５２】スイッチング素子Ｑ1がスイッチング動作
を行うことで、一次側並列共振コンデンサＣｒの両端に
得られる共振電圧Ｖ1は、各図（ａ）に示すようにし
て、スイッチング素子Ｑ1がオンとなる期間ＴONでは０
レベルで、オフとなる期間ＴOFFでは正弦波状のパルス
となる波形が得られるが、これは、一次側スイッチング
コンバータが電圧共振形の動作であることを示してい
る。

【００５３】そして、スイッチング素子Ｑ1のコレクタ
に流れるコレクタ電流ＩQ1は、各図（ｂ）に示すように
して、期間ＴOFFでは０レベルとなる。期間ＴONにおい
ては、仮にダンパーダイオードＤ２が存在しないとする
と、期間ＴONの開始時点でクランプダイオードＤD→Ｑ1
ベース→Ｑ1コレクタを介してダンパー電流が負極正の
方向にながれるが、これがスイッチング素子Ｑ１と並列
にダンパーダイオードＤ２が配されていることによっ
て、各図（ｂ）のように負極性のダンパー電流はわずか
なものとなる。そしてこの後、コレクタ→エミッタに対
して正極性の方向に流れる波形となる。またＭＯＳ−Ｆ
ＥＴ（Ｑ２）に流れる電流ＩQ2は各図（ｇ）のようにな
り、スイッチング素子Ｑ1のスイッチング周期に応じた
タイミングで、期間ＴOFFにおいて正極性から負極性に
反転し、期間ＴONでは負極性から正極性に反転する波形
が得られる。

【００５４】そして図２，図３を比較してわかるよう
に、上述した定電圧化動作により重負荷時にはスイッチ
ング素子Ｑ１がオンしているＴON期間が長くなり、軽負
荷時にはＴON期間が短くなるように制御されることとな
る。

【００５５】図４（ｂ）は、図１に示した電源回路につ
いての定電圧制御特性を示している。この図において
は、負荷電力Ｐｏ（Ｗ）に対するスイッチング周波数ｆ
ｓの関係が示される。また、ここでは交流入力電圧ＶAC
について、ＶAC＝１４４Ｖ、１２０Ｖ、９０Ｖの各場合
が示されている。本実施の形態においては、負荷電力Ｐ
ｏが増加する、つまり重負荷の条件となって二次側直流
出力電圧が低下していくのに応じて、ＭＯＳ−ＦＥＴ
（Ｑ２）のゲート電圧ＶGSは上昇するようにして可変制
御され、図示するようにスイッチング周波数ｆｓとして
は低くなるように制御が行われる。

【００５６】本実施の形態においてはこのような制御特
性を得ることで、例えば二次側直流出力電圧ＥO1につい
て負荷短絡となった異常時においては、ＭＯＳ−ＦＥＴ
（Ｑ２）のゲート電圧ＶGS＝０となるように制御される
ことになるが、これによって、スイッチング周波数ｆｓ
は、コンデンサＣB1の静電容量とインダクタンスＬBに
よる時定数で決定され、スイッチング周波数ｆｓは最も
高い自励発振周波数となる。このため、先行技術におい
て図１４で説明したような、共振電圧Ｖ１及びスイッチ
ング素子Ｑ１に流れる電流ＩQ1が上昇するということは
なくなる。また、図４（ｂ）に示された制御特性であれ
ば、電源投入時に二次側直流出力電圧が定格負荷電力に
到達するまでの過渡期においても、スイッチング周波数
は高くなるように制御されることになる。

【００５７】これらのことは即ち、負荷短絡の状態、又
は電源投入時であっても、スイッチング素子Ｑ1には過
度の電圧がかからないことを意味している。これによ
り、本実施の形態の電源回路としては、スイッチング素
子Ｑ1については、より低い耐圧のものを選定すること
が可能となり、例えばスイッチング素子Ｑ１は８００Ｖ
以下の耐圧のものでもよいこととなる。そして、このよ
うにしてスイッチング素子Ｑ1について低耐圧品が選定
できるようになることで、スイッチング特性は低下され
ないことになる。このため電力変換効率が向上されるこ
ととなり、本実施の形態の回路の場合には、ＡＣ／ＤＣ
電力変換効率９２％以上を維持することが可能となるも
のである。また過負荷保護のための回路及びソフトスタ
ート回路を設ける必要はなくなるものであり、それだけ
回路を構成する部品点数は削減されるので、電源回路の
小型軽量化及び低コスト化を促進することが可能とな
る。

【００５８】また、本実施の形態の電源回路としては、
一次側電圧共振形コンバータとして自励式とされ、かつ
複合制御方式によるスイッチング周波数制御が行われる
ようにされているのであるが、図１により説明した回路
構成としていることで、図１１に示されていた直交型制
御トランスＰＲＴを省略しているものである。これによ
り、本実施の形態では、直交型制御トランスＰＲＴ製造
時におけるギャップのばらつきに起因する駆動巻線ＮB
についてのインダクタンス値のばらつきの問題は解消さ
れることになる。従って、交流入力電圧ＶACの範囲に対
するマージンを少なく設定することが可能となるので、
回路設計も容易なものとすることが可能になる。

【００５９】また、スイッチング素子Ｑ１と並列にダン
パーダイオードＤ２が配されていることによって、クラ
ンプダイオードＤD1→Ｑ1ベース→Ｑ1コレクタを介して
負極性のダンパー電流が流れることが防止され、これは
回路動作を安定させるものとなる。またＭＯＳ−ＦＥＴ
（Ｑ２）については、耐圧３０Ｖ、定格電流１Ａ以下
の、低耐圧小容量品でよい。

【００６０】図５は、第２の実施の形態としての電源回
路の構成例を示している。なお、この図において図１と
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この図
に示す電源回路においては、商用交流電源（交流入力電
圧ＶAC）を入力して直流入力電圧を得るための整流平滑
回路として、［整流ダイオードＤｉ1，Ｄｉ2，平滑コン
デンサＣｉ1，Ｃｉ2］を図示する接続形態によって接続
することで倍電圧整流回路が形成されている。この倍電
圧整流回路では、直列接続された平滑コンデンサＣｉ1
−Ｃｉ2の両端に、交流入力電圧ＶACの２倍に対応する
整流平滑電圧Ｅｉを生成して一次側電圧共振形コンバー
タに対して供給する。

【００６１】また、この場合のスイッチング素子Ｑ1の
ための自励発振駆動回路については、スイッチング素子
Ｑ1のベース側から、ベース電流制限抵抗ＲB−駆動巻線
ＮB−共振コンデンサＣB1の順による直列接続とされて
いる。

【００６２】またこの例においても、共振コンデンサＣ
B1と並列にコンデンサＣB2とＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ2）の
直列回路が接続されている。そして、絶縁コンバータト
ランスＰＩＴの一次側における三次巻線Ｎ3に対してダ
イオードＤ1及びコンデンサＣ1から成る半波整流回路が
接続され、コンデンサＣ1の正極側がフォトカプラＰＣ
のフォトトランジスタに接続されること、及びフォトカ
プラＰＣのフォトトランジスタには、コンデンサＣ1の
正極端子に得られる電圧と、後述する絶縁コンバータト
ランスＰＩＴの２次側に配されているフォトダイオード
の電流に応じた電流が流れ、その電流は抵抗Ｒ１，Ｒ２
によって分圧された電圧として、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ
２）のゲートに印加されることは図１の電源回路と同様
である。

【００６３】絶縁コンバータトランスＰＩＴの二次側に
ついては、二次巻線Ｎ2に対してセンタータップを設け
たうえで、図示するようにしてそれぞれ整流ダイオード
ＤO1，ＤO2及び平滑コンデンサＣO1を接続することで、
全波整流回路を形成しており、これによって平滑コンデ
ンサＣO1の両端に対して、二次巻線Ｎ2に得られる電圧
の等倍に対応する二次側直流出力電圧ＥO1を生成するよ
うにしている。

【００６４】また直流出力電圧ＥO1は制御回路１にも供
給され、制御回路１は例えば図１の場合と同様に、直流
出力電圧ＥO1のレベルに応じた電流をフォトカプラ２の
フォトダイオードに流す構成とされる。

【００６５】従ってこの図５の回路例の場合も、ＭＯＳ
−ＦＥＴ（Ｑ２）のゲートに印加されるゲート電圧ＶGS
が直流出力電圧ＥO1のレベルに応じて可変制御され、Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴ（Ｑ２）の導通状態が制御される。そして
それにより、直列共振回路（ＣB1（ＣB2）−ＮB）のキ
ャパシタンスを可変する作用が得られる。つまりスイッ
チング素子Ｑ１のスイッチング周波数及び導通角が複合
制御され、直流出力電圧Ｅ01の安定化がはかられる。

【００６６】また、この第２の実施の形態については、
電源回路の二次側に備えられる整流回路系としては図５
に示した構成に限定されることなく、例えば図６〜図１
０に示す構成を採るようにすることも考えられる。図６
においては、二次側並列共振回路（Ｎ2//Ｃ2）に対して
ブリッジ整流回路ＤBR及び平滑コンデンサＣO1から成る
全波整流回路を図示する接続形態によって接続すること
で二次側直流出力電圧ＥO1を得るようにした構成が示さ
れている。

【００６７】また、図７においては、二次側並列共振回
路（Ｎ2//Ｃ2）に対して、図示するようにして整流ダイ
オードＤO1、整流ダイオードＤO2、平滑コンデンサＣO
A，ＣOBを接続することで、全波整流方式による倍電圧
整流回路を形成している。この場合には、平滑コンデン
サＣOA−ＣOBの直列接続回路の両端に対して、二次巻線
Ｎ2に発生する交番電圧レベルの２倍に対応する二次側
直流出力電圧ＥO1が得られることになる。

【００６８】また、図８に示す二次側の構成としては、
二次巻線Ｎ2の巻終わり端部に対して二次側直列共振コ
ンデンサＣｓが直列に接続される。これによって、絶縁
コンバータトランスＰＩＴの二次側においては、二次巻
線Ｎ2のリーケージインダクタンスと二次側直列共振コ
ンデンサＣｓのキャパシタンスとによって二次側直列共
振回路を形成することになる。従って、この場合には、
一次側に設けられる一次側並列共振回路（Ｎ1，Ｃｒ）
と、二次側に設けられる二次側直列共振回路（Ｎ2，Ｃ
ｓ）とにより複合共振形コンバータを構成することにな
る。そして、この二次側直列共振回路に対して、図８に
示すようにしてブリッジ整流回路ＤBR及び平滑コンデン
サＣO1を接続することで、二次側直列共振回路（Ｎ2，
Ｃｓ）の共振作用による二次側直列共振電圧を全波整流
する全波整流回路が形成される。そして、平滑コンデン
サＣO1の両端に対しては、二次巻線Ｎ2に発生する交番
電圧レベルの等倍に対応する二次側直流出力電圧ＥO1が
得られることになる。

【００６９】また、図９においては、二次側直列共振回
路（Ｎ2，Ｃｓ）に対して、整流ダイオードＤO1、整流
ダイオードＤO2、平滑コンデンサＣOA，ＣOBを、図示す
るようにして接続することで倍電圧整流回路を形成して
いる。

【００７０】また、図１０においては、二次巻線Ｎ2に
対して図示するようにして２組の二次側直列共振コンデ
ンサＣｓ1，Ｃｓ2を接続し、さらに４本の整流ダイオー
ドＤO1，ＤO2，Ｄ03，ＤO4を図示する接続形態によって
接続して、二次側整流回路を形成する。このようにして
構成される二次側整流回路としては、４倍電圧整流回路
が形成される。この４倍電圧整流回路の動作説明にあた
り、［直列共振コンデンサＣｓ1，整流ダイオードＤO
1，ＤO2、平滑コンデンサＣOA］から成る回路の動作に
ついて述べる。先ず、整流ダイオードＤO1がオフとな
り、整流ダイオードＤO2がオンとなる期間においては、
二次巻線Ｎ2の漏洩インダクタンスと直列共振コンデン
サＣｓ1による直列共振作用によって、整流ダイオード
ＤO2により整流した整流電流を直列共振コンデンサＣｓ
1に対して充電する動作が得られる。そして、整流ダイ
オードＤO2がオフとなり、整流ダイオードＤO1がオンと
なって整流動作を行う期間においては、二次巻線Ｎ2に
誘起された電圧に直列共振コンデンサＣｓ1の電位が加
わるという直列共振が生じる状態で平滑コンデンサＣOA
に対して充電が行われる動作となる。上記のようにして
整流動作が行われることで、平滑コンデンサＣOAの両端
には、二次巻線Ｎ2の誘起電圧のほぼ２倍に対応する直
流電圧（整流平滑電圧）が得られる。また、［直列共振
コンデンサＣｓ2，整流ダイオードＤO3，ＤO4、平滑コ
ンデンサＣOB］の組とから成る整流回路によっても同様
の動作によって、平滑コンデンサＣOBの両端には、二次
巻線Ｎ2の誘起電圧のほぼ２倍に対応する直流電圧が得
られることになる。

【００７１】そして、上記のようにして各段の整流回路
によって倍電圧整流動作が行われる結果、直列接続され
た平滑コンデンサＣOA−平滑コンデンサＣOBの両端に
は、二次巻線Ｎ2の誘起電圧のほぼ４倍に対応する二次
側直流出力電圧ＥO1が得られることになる。

【００７２】このような構成を採り得る第２の実施の形
態としての電源回路においても、図１に示した第１の実
施の形態と同様の動作が得られ、図４（ｂ）に示したも
のと同様の定電圧制御特性が得られることになる。ま
た、直交型制御トランスＰＲＴも省略されている。従っ
て、この第２の実施の形態としても、第１の実施の形態
と同様の作用効果が得られるものである。

【００７３】以上、実施の形態について説明してきた
が、本発明としては、上記各実施の形態として各図に示
した構成に限定されるものではない。例えば、上記各実
施の形態においてはスイッチング素子を１組備えるシン
グルエンド方式の場合が示されているが、スイッチング
素子を２組備える、いわゆるプッシュプル方式による、
自励式の電圧共振形コンバータとされても構わないもの
である。また、二次側についても、各図に示した以外の
回路構成による整流回路が備えられて構わないものであ
る。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、複合共振
形コンバータの一次側電圧共振形コンバータとしては自
励式としたうえで、定電圧制御のために、ＭＯＳ−ＦＥ
Ｔのゲート電極に対しては、二次側直流出力電圧のレベ
ルに応じて可変制御される制御電圧を印加するようにし
ている。そしてＭＯＳ−ＦＥＴの導通状態により自励発
振回路のキャパシタンスが変化し、スイッチング周波数
が可変制御される。これにより、スイッチング素子は、
その導通角及びスイッチング周波数が同時に可変される
複合制御方式によってスイッチング制御されることにな
るが、この場合には、例えば負荷短絡の状態、又は電源
投入時においては、スイッチング周波数は、制御範囲に
おける最大となるように制御されることになる。これに
よって、スイッチング素子には過度の電圧がかからない
こととなるので、過負荷保護のための回路及びソフトス
タート回路を設ける必要はなくなる。この結果、例えば
電源回路の小型軽量化及び低コスト化を促進することが
可能となる。

【００７５】また、上記のようにしてスイッチング素子
にかかる電圧レベルが抑制されることで、スイッチング
素子について低耐圧品を選定することが可能となるが、
これによっては、スイッチング特性の低下が避けられる
ことになり、電力変換効率の向上が図られることとな
る。またＭＯＳ−ＦＥＴについては低耐圧小容量のもの
でよく好適である。また、スイッチング素子と並列にダ
ンパーダイオードが配されていることによって、スイッ
チング素子のベース−コレクタに負極性のダンパー電流
が流れることが防止され、回路動作が安定する。

【００７６】さらに本発明の定電圧制御の構成では、直
交型制御トランスを省略することが可能になるため、こ
の直交型制御トランスＰＲＴ製造時におけるギャップの
ばらつきに起因するスイッチング周波数の制御範囲のば
らつきの問題は解消されることになる。またドライブト
ランスのばらつきは±５％であり、スイッチング周波数
に対するマージン設計は少なく設定することが可能とな
るので回路設計も容易なものなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の電源回路の構成例
を示す回路図である。

【図２】実施の形態の電源回路における要部の動作を示
す波形図である。

【図３】実施の形態の電源回路における要部の動作を示
す波形図である。

【図４】実施の形態の電源回路のスイッチング周波数制
御特性を示す説明図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の電源回路の構成例
を示す回路図である。

【図６】実施の形態の他の二次側の構成例を示す回路図
である。

【図７】実施の形態の他の二次側の構成例を示す回路図
である。

【図８】実施の形態の他の二次側の構成例を示す回路図
である。

【図９】実施の形態の他の二次側の構成例を示す回路図
である。

【図１０】実施の形態の他の二次側の構成例を示す回路
図である。

【図１１】先行技術としての電源回路の構成例を示す回
路図である。

【図１２】図１１に示す電源回路における要部の動作を
示す波形図である。

【図１３】図１１に示す電源回路の定電圧制御特性を示
す説明図である。

【図１４】図１１に示す電源回路について負荷短絡時に
おける一次側スイッチング周波数の制御動作を示すため
の波形図である。

【符号の説明】

１ 制御回路、Ｑ1 スイッチング素子、Ｑ２ ＭＯＳ
−ＦＥＴ ＰＩＴ 絶縁コンバータトランス、ＣＤＴ
ドライブトランス、Ｎ1 一次巻線、Ｎ2 二次巻線、Ｎ
3 三次巻線、Ｄ２ ダンパーダイオード、Ｃｒ 一次
側並列共振コンデンサ、ＮB 駆動巻線、ＣB1 共振用
コンデンサ、ＣB2 コンデンサ、ＰＣフォトカプラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 3/338 Ｈ０２Ｍ 3/338 Ａ Ｆターム(参考） 5H730 AA01 AS01 BB42 BB52 BB66 BB67 CC01 DD02 DD35 DD41 EE02 EE03 EE04 EE06 EE07 EE72 EE73 FD01 FD24 FF01 FF19 FG02 FG07 VV06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流入力電圧についてスイッチングを行
   うスイッチング素子を備えたスイッチング手段と、 一次巻線に得られる上記スイッチング手段の出力を二次
   巻線に対して伝送する絶縁コンバータトランスと、 上記絶縁コンバータトランスの一次巻線と、一次側並列
   共振コンデンサとにより形成され、上記スイッチング手
   段の動作を電圧共振形とするように設けられる一次側並
   列共振回路と、 上記絶縁コンバータトランスに巻装した二次巻線に対し
   て二次側並列共振コンデンサを並列に接続することで形
   成される二次側並列共振回路と、 上記二次側並列共振回路に得られる交番電圧を入力して
   整流動作を行うことで直流出力電圧を得るように構成さ
   れる直流出力電圧生成手段と、 上記絶縁コンバータトランスの一次巻線に直列に接続さ
   れて上記スイッチング手段の出力を検出する検出巻線
   と、上記検出巻線により検出されたスイッチング電圧が
   伝送される駆動巻線とを有するドライブトランスと、 少なくとも上記駆動巻線と直列共振コンデンサとによる
   直列共振回路として構成され、上記スイッチング素子に
   対してスイッチング駆動信号を印加してスイッチング動
   作をさせるスイッチング駆動手段と、 上記直列共振コンデンサに並列に接続されるコンデンサ
   とＭＯＳ−ＦＥＴとの直列回路と、 上記直流出力電圧生成手段により得られる直流出力電圧
   のレベルに応じて可変される制御電圧を上記ＭＯＳ−Ｆ
   ＥＴのゲートに印加することにより、上記スイッチング
   素子のスイッチング周波数を制御して、上記直流出力電
   圧についての定電圧制御を行うようにされる定電圧制御
   手段と、 を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
2. 【請求項２】 上記スイッチング素子はバイポーラ・ト
   ランジスタにより形成されることを特徴とする請求項１
   に記載のスイッチング電源回路。
3. 【請求項３】 上記スイッチング素子と並列にダンパー
   ダイオードが接続されることを特徴とする請求項１に記
   載のスイッチング電源回路。