【手続補正書】
【提出日】平成17年3月18日(2005.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
交流電源から供給された正弦波交流電圧を直流電圧に変換するためのスイッチング電源装置であって、
交流電圧を供給するための第１及び第２の交流入力端子（１、２）と、
前記第１及び第２の交流入力端子（１、２）に接続され且つ第１及び第２の整流出力導体を有している整流回路（４）と、
前記整流回路の前記第１の整流出力導体に接続された一端を有している主インダクタンス巻線（Ｌ1）と、
前記主インダクタンス巻線（Ｌ1）の他端に接続された第１の主端子と前記整流回路の前記第２の整流出力導体に接続された第２の主端子と制御端子とを有している主スイッチ（Ｑ1）と、
前記主スイッチ（Ｑ1）に並列に接続されたコンデンサ又は寄生容量から成る第１のソフトスイッチング用キャパシタンス手段（Ｃｑ1）と、
整流ダイオ−ド（Ｄ1）を介して前記主スイッチ（Ｑ1）に並列に接続された平滑用コンデンサ（Ｃ1）と、
前記主インダクタンス巻線（Ｌ1）の一端又は他端に接続された一端を有し且つ前記主インダクタタンス巻線（Ｌ1）に電磁結合されている補助インダクタンス巻線（Ｌａ）と、
前記補助インダクタンス巻線（Ｌａ）の他端に接続された第１の主端子と前記整流回路（４）の前記第２の整流出力導体に接続された第２の主端子と制御端子とを有している補助スイッチ（Ｑ3ａ）と、
前記第１の補助インダクタンス巻線（Ｌａ）に直列に接続された第１の逆流阻止用ダイオ−ド（Ｄａ）と、
前記主スイッチ（Ｑ1）の前記制御端子及び前記補助スイッチ（Ｑ３ａ）の前記制御端子にそれぞれ接続され、前記第１及び第２の交流入力端子（１、２）間の交流電圧の周波数よりも高い繰返し周波数で前記主スイッチ（Ｑ1）をオン・オフ制御するための第1の制御信号（Ｖｇ1）を形成し、この第1の制御信号（Ｖｇ1）を前記主スイッチ（Ｑ1）に供給する第１の機能と、前記主スイッチ（Ｑ1）のタ−ンオン時に前記主スイッチ（Ｑ1）をソフトスイッチングさせることができるように前記補助スイッチ（Ｑ3ａ）を所定のオン期間と所定の周波数を有して繰り返してオン・オフ制御するための第２の制御信号（Ｖｇ3）を形成し、この第２の制御信号（Ｖｇ3）を前記補助スイッチ（Ｑ3ａ）に供給する第２の機能とを有している制御回路（８又は８ａ又は８ｂ）と
を備えたスイッチング電源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
交流電源から供給された正弦波交流電圧を直流電圧に変換するためのスイッチング電源装置であって、
交流電圧を供給するための第１及び第２の交流入力端子（１、２）と、
前記第１及び第２の交流入力端子（１、２）に接続され且つ第１及び第２の整流出力導体を有している整流回路（４）と、
前記整流回路の前記第１の整流出力導体に接続された一端を有している主インダクタンス巻線（Ｌ1）と、
前記主インダクタンス巻線（Ｌ1）の他端に接続された第１の主端子と前記整流回路の前記第２の整流出力導体に接続された第２の主端子と制御端子とを有している第１の主スイッチ（Ｑ1）と、
前記第１の主スイッチ（Ｑ1）に並列に接続されたコンデンサ又は寄生容量から成る第１のソフトスイッチング用キャパシタンス手段（Ｃｑ1）と、
整流ダイオ−ド（Ｄ1）を介して前記第１の主スイッチ（Ｑ1）に並列に接続された平滑用コンデンサ（Ｃ1）と、
主巻線（Ｎ１）を有しているトランスと、
前記主巻線（Ｎ１）を介して前記平滑用コンデンサ（Ｃ1）の前記一端に接続された第１の主端子と前記平滑用コンデンサ（Ｃ1）の前記他端に接続された第２の主端子と制御端子とを有している第２の主スイッチ（Ｑ2）と、
前記第２の主スイッチ（Ｑ２）に並列に接続されたコンデンサ又は寄生容量から成る第２のソフトスイッチング用キャパシタンス手段（Ｃｑ2）と、
直流電圧を得るために前記トランスに接続された整流平滑回路（６又は６ａ）と、
前記主インダクタンス巻線（Ｌ1）の一端又は他端に接続された一端を有し且つ前記主インダクタタンス巻線（Ｌ1）に電磁結合されている第１の補助インダクタンス巻線（Ｌａ）と、
前記第１の補助インダクタンス巻線（Ｌａ）の他端に接続された第１の主端子と前記整流回路（４）の前記第２の整流出力導体（４４）に接続された第２の主端子と制御端子とを有している第１の補助スイッチ（Ｑ3ａ）と、
前記平滑用コンデンサ（Ｃ1）の前記一端と前記第２の主スイッチ（Ｑ2）の前記第１の主端子との間の任意の位置（Ｐ2又はＰ3又はＰ4）に接続された一端を有し且つ前記主巻線（Ｎ1）に電磁結合されている第２の補助インダクタンス巻線（Ｌｂ）と、
前記第２の補助インダクタンス巻線（Ｌｂ）の他端に接続された第１の主端子と前記整流回路（４）の前記第２の整流出力導体（４４）に接続された第２の主端子と制御端子とを有している第２の補助スイッチ（Ｑ3ｂ）と、
前記第１及び第２の主スイッチ（Ｑ1、Ｑ2）の前記制御端子、及び前記第１及び第２の補助スイッチ（Ｑ３ａ、Ｑ3ｂ）の前記制御端子にそれぞれ接続され、前記第１及び第２の交流入力端子（１、２）間の交流電圧の周波数よりも高い繰返し周波数で前記第１の主スイッチ（Ｑ1）をオン・オフ制御するための第1の制御信号（Ｖｇ1）を形成し、この第1の制御信号（Ｖｇ1）を前記第1の主スイッチ（Ｑ1）に供給する第１の機能と、前記平滑用コンデンサ（Ｃ1）の直流電圧を前記主巻線（Ｎ1）に断続的に印加するように前記第２の主スイッチ（Ｑ2）をオン・オフ制御するための第2の制御信号（Ｖｇ2）を形成し、この第2の制御信号（Ｖｇ2）を前記第2の主スイッチ（Ｑ2）に供給する第２の機能と、前記第１の主スイッチ（Ｑ1）のタ−ンオン時及び前記第２の主スイッチ（Ｑ2）のタ−ンオン時に前記第１及び第２の主スイッチ（Ｑ1、Ｑ2）をソフトスイッチングさせることができるように前記第１及び第２の補助スイッチ（Ｑ3ａ、Ｑ3ｂ）を所定のオン期間と所定の周波数を有して繰り返してオン・オフ制御するための第３の制御信号（Ｖｇ3）を形成し、この第３の制御信号（Ｖｇ3）を前記補助スイッチ（Ｑ3）に供給する第３の機能とを有している制御回路（８又は８ａ又は８ｂ）と
を備えたスイッチング電源装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記制御回路は、
前記整流回路（４）の入力電圧又は出力電圧を検出する第１の電圧検出手段（２３）と、
前記平滑用コンデンサ（Ｃ1）の電圧を検出する第２の電圧検出手段（２４）と、
前記整流平滑回路（６又は６ａ）の出力電圧を検出する第３の電圧検出手段（２５）と、
前記整流回路（４）の入力電流又は出力電流を検出する電流検出手段（９）と、
前記交流電圧の周波数よりも高い繰返し周波数で鋸波電圧又は三角波電圧からなる周期性電圧波形を発生する波形発生器（２９）と、
前記第１の電圧検出手段（２３）と第２の電圧検出手段（２４）と前記電流検出手段（９）と前記波形発生器（２９）とに接続され、前記平滑用コンデンサ（Ｃ1）の電圧が所望値になり且つ前記整流回路（４）の入力電流の波形が正弦波に近似するように前記第１の主スイッチ（Ｑ1）のオン期間の幅を決定する第１のオン幅決定手段（２６、２６ａ、２７、２８、３０）と、
前記第３の電圧検出手段（２５）の出力と前記波形発生器（２９）とに接続され、前記整流平滑回路（６又は６ａ）の出力電圧が所望値になるように前記第２の主スイッチ（Ｑ2）のオン期間の幅を決定する第２のオン幅決定手段（３１、３２、３３）と、
前記波形発生器（２９）に接続され、前記周期性電圧波形に同期して前記第１及び第２の補助スイッチ（Ｑ３ａ、Ｑ3ｂ）のオン期間を決定するためのタイマ手段（３７）と、
前記第１及び第２の主スイッチ（Ｑ1、Ｑ2）のオン幅を制限するために、前記第１及び第２の補助スイッチ（Ｑ3ａ、Ｑ3ｂ）のオン開始時点から所定時間が経過する時点までの期間に第１の電圧レベルになり、この期間以外に第２の電圧レベルになるオン幅制限信号（Ｖ34）を形成する手段（３４）と、
前記第１のオン幅決定手段（３０）と前記オン幅制限信号（Ｖ34）の形成手段（３４）とに接続され、前記第１のオン幅決定手段（３０）で決定されたオン期間を、前記オン幅制限信号（Ｖ34）の前記第１の電圧レベルの期間だけ短くする第１の論理回路（３５）と、
前記第２のオン幅決定手段（３３）と前記オン幅制限信号（Ｖ34）の形成手段（３４）とに接続され、前記第２のオン幅決定手段（３３）で決定されたオン期間を、前記オン幅制限信号（Ｖ34）の前記第１の電圧レベルの期間だけ短くする第２の論理回路（３６）と
から成ることを特徴とする請求項５記載のスイッチング電源装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明を、実施形態を示す図面の符号を参照して説明する。但し、各請求項及び次の本発明の説明おいて記載されている参照符号は、本発明の理解を助けるためのものであり、本発明を限定するものではない。
本発明に係わるスイッチング電源装置は、交流電源から供給された正弦波交流電圧を直流電圧に変換するためのものであって、
交流電圧を供給するための第１及び第２の交流入力端子（１、２）と、
前記第１及び第２の交流入力端子（１、２）に接続され且つ第１及び第２の整流出力導体を有している整流回路（４）と、
前記整流回路の前記第１の整流出力導体に接続された一端を有している主インダクタンス巻線（Ｌ1）と、
前記主インダクタンス巻線（Ｌ1）の他端に接続された第１の主端子と前記整流回路の前記第２の整流出力導体に接続された第２の主端子と制御端子とを有している主スイッチ（Ｑ1）と、
前記主スイッチ（Ｑ1）に並列に接続されたコンデンサ又は寄生容量から成る第１のソフトスイッチング用キャパシタンス手段（Ｃｑ1）と、
整流ダイオ−ド（Ｄ1）を介して前記主スイッチ（Ｑ1）に並列に接続された平滑用コンデンサ（Ｃ1）と、
前記主インダクタンス巻線（Ｌ1）の一端又は他端に接続された一端を有し且つ前記主インダクタタンス巻線（Ｌ1）に電磁結合されている補助インダクタンス巻線（Ｌａ）と、
前記補助インダクタンス巻線（Ｌａ）の他端に接続された第１の主端子と前記整流回路（４）の前記第２の整流出力導体に接続された第２の主端子と制御端子とを有している補助スイッチ（Ｑ3ａ）と、
前記第１の補助インダクタンス巻線（Ｌａ）に直列に接続された第１の逆流阻止用ダイオ−ド（Ｄａ）と、
前記主スイッチ（Ｑ1）の前記制御端子及び前記補助スイッチ（Ｑ３ａ）の前記制御端子にそれぞれ接続され、前記第１及び第２の交流入力端子（１、２）間の交流電圧の周波数よりも高い繰返し周波数で前記主スイッチ（Ｑ1）をオン・オフ制御するための第1の制御信号（Ｖｇ1）を形成し、この第1の制御信号（Ｖｇ1）を前記主スイッチ（Ｑ1）に供給する第１の機能と、前記主スイッチ（Ｑ1）のタ−ンオン時に前記主スイッチ（Ｑ1）をソフトスイッチングさせることができるように前記補助スイッチ（Ｑ3ａ）を所定のオン期間と所定の周波数を有して繰り返してオン・オフ制御するための第２の制御信号（Ｖｇ3）を形成し、この第２の制御信号（Ｖｇ3）を前記補助スイッチ（Ｑ3ａ）に供給する第２の機能とを有している制御回路（８又は８ａ又は８ｂ）と
を備えている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図３（Ｇ）（Ｈ）（Ｉ）の第１、第２及び第３の制御信号Ｖg1、Ｖg2、Ｖg3の比較から明らかなように、第３の制御信号Ｖg3は第１及び第２の主スイッチＱ1 、Ｑ2 のオン開始時点ｔ1 よりも時間幅Ｔ1 だけ前のｔ0 で第１及び第２の補助スイッチＱ3ａ、Ｑ３ｂのオン制御を開始する。この結果、第１及び第２の主スイッチＱ1 、Ｑ2 のターンオン時のソフトスイッチングが可能になる。第１のタイマ３４の第１の時間幅Ｔ1 は、第１及び第２の補助スイッチＱ３ａ、Ｑ３ｂのオン開始時点ｔ0 から第１及び第２の主スイッチＱ1 、Ｑ2 の電圧Ｖｑ1、Ｖｑ2が実質的に零又は各主スイッチＱ1 、Ｑ2 のオフ期間の電圧よりも低い値になる時点までの長さに設定される。第３の制御信号Ｖg3が論理の１から０に戻る時点ｔ2即ち第１及び第２の補助スイッチＱ3ａ、Ｑ３ｂのオン期間の終了時点は、第１及び第２の主スイッチＱ1 、Ｑ2 の内で先にオン期間の終了するもののオン終了時点ｔ3よりも前、又は遅くともｔ3時点に設定される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
（ｔ1 〜ｔ2 ）
図５（Ｃ）に示すようにｔ1 時点で第１及び第２の補助スイッチＱ3ａ、Ｑ３ｂの制御信号Ｖg3が高レベルに転換し、第１及び第２の補助スイッチＱ3ａ、Ｑ３ｂがオン状態に転換すると、第１及び第２の補助スイッチＱ3ａ、Ｑ３ｂの電圧はほぼ零になる。この結果、ｔ1 〜ｔ2 期間には、第１の整流出力導体４３、主インダクタンス巻線Ｌ1 、第１の補助インダクタンス巻線Ｌa 、第１の逆流阻止用ダイオードＤa 、第１の補助スイッチＱ3ａ及び第２の整流出力導体４４から成る第１の経路に図５（Ｉ）に示す電流Ｉdaが流れ、同時に、平滑用コンデンサＣ1 、１次巻線Ｎ1 、第２の補助インダクタンス巻線Ｌb 、第２の逆流阻止用ダイオードＤb 、及び第２の補助スイッチＱ3ｂから成る第２の経路に図５（Ｊ）に示す電流Ｉdbが流れる。第１及び第２の経路にはインダクタンスがそれぞれ含まれているので、第１及び第２の補助スイッチＱ3ａ、Ｑ３ｂを流れるの電流Ｉｄａ、Ｉｄｂはｔ1 時点から徐々に増大する。この結果、第１及び第２の補助スイッチＱ3ａ、Ｑ３ｂのターンオン時は零電流スイッチング即ちＺＣＳとなり、電力損失が生じない。
ｔ1 時点で第１の補助スイッチＱ3ａ がオン状態になると、ダイオードＤ1 と平滑用コンデンサＣ1 とから成る第１の直列回路に対して第１の補助インダクタンス巻線Ｌa と第１の逆流阻止用ダイオードＤa と第１の補助スイッチＱ3ａとから成る第２の直列回路が並列に接続される。ダイオードＤ1 が導通している時には、主インダクタンス巻線Ｌ1 と第１の補助インダクタンス巻線Ｌa との相互接続点Ｐ1 に、平滑用コンデンサＣ1 の電圧Ｖc1がダイオードＤ1 を介して印加されている。従って、ダイオードＤ1 がオンしている時には、第１のソフトスイッチング用コンデンサＣq1が平滑用コンデンサＣ1 の電圧Ｖc1でクランプされており、ｔ1 で第１の補助スイッチＱ3ａがオンしても第１のソフトスイッチング用コンデンサＣq1は直ちに放電を開始しない。ｔ1 時点以後において第１の補助スイッチＱ3ａと整流ダイオードＤ1 との両方がオン状態にある時には、第１の補助インダクタンス巻線Ｌa と第１の逆流阻止用ダイオードＤa と第１の補助スイッチＱ3ａとの第２の直列回路に対して平滑用コンデンサＣ1 の電圧Ｖc1がダイオードＤ1 を介して印加され、この第２の直列回路に流れる電流Ｉdaは図５（Ｉ）に示すように徐々に増大する。ｔ1 以後の整流ダイオードＤ1 と第１の補助スイッチＱ3ａとの両方が導通している時には、整流ダイオードＤ1と平滑用コンデンサＣ1 とから成る第１の直列回路に対して第１の補助インダクタンス巻線Ｌa と第１の逆流阻止用ダイオードＤa と第１の補助スイッチＱ3ａとから成る第２の直列回路が並列に接続されているので、主インダクタンス巻線Ｌ1 から供給される電流は上記第１及び第２の直列回路に分流し、図５（Ｋ）に示すように第１の直列回路の整流ダイオードＤ1 を流れる電流Ｉd1はｔ1 以前よりも急な傾きで減少する。
また、主インダクタンス巻線Ｌ1 と第１の補助インダクタンス巻線Ｌaとは電磁結合されているので、図５のｔ1時点で第１の補助インダクタンス巻線Ｌa に電圧が印加されると、主インダクタンス巻線Ｌ1 から供給される電流が減少する。この結果、整流ダイオードＤ1 を流れる電流Ｉd1は比較的急に減少し、図５のｔ４ 時点で零になる。
ｔ1 〜ｔ2 期間に、１次巻線Ｎ1 及び第２の補助インダクタンス巻線Ｌb を含む第２の経路に図５（Ｊ）に示す電流Ｉdbが流れる。この結果、１次巻線Ｎ1 及び第２の補助インダクタンス巻線Ｌb に電磁結合されている２次巻線Ｎ2 からダイオードＤo に供給される電流Ｉdoが図５（Ｈ）に示すように徐々に減少し、ｔ2 時点で零になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
（ｔ2 〜ｔ3 ）
ｔ2 時点で２次側のダイオードＤo が非導通になると、コンデンサＣo の電圧Ｖo に基づく２次巻線Ｎ2 のクランプ状態が解除され、第２のソフトスイッチング用コンデンサＣq2の放電が可能になり、このコンデンサＣq2のキャパシタンスと第２の補助インダクタンス巻線Ｌb のインダクタンスとに基づく共振回路が形成される。この結果、第２のソフトスイッチング用コンデンサＣq2、第２の補助インダクタンス巻線Ｌb 、第２の逆流阻止用ダイオ−ドＤｂ及び第２の補助スイッチＱ3ｂから成る経路で図５（Ｍ）に示すコンデンサＣq2を放電する電流Ｉcq2 が流れる。これにより、コンデンサＣq2及び第２の主スイッチＱ2 の電圧Ｖq2が図５（Ｆ）に示すように徐々に低下し、ｔ3 時点でほぼ零になる。なお、ｔ2 〜ｔ3 期間には、前のｔ1 〜ｔ2 期間と同様に、第１の整流出力導体４３、主インダクタンス巻線Ｌ1 、第１の補助インダクタンス巻線Ｌa 、第１の逆流阻止用ダイオードＤa 、第１の補助スイッチＱ3ａ及び第２の整流出力導体４４から成る第１の経路に電流Ｉdaが流れ、且つ平滑用コンデンサＣ1 、１次巻線Ｎ1 、第２の補助インダクタンス巻線Ｌb 、第２の逆流阻止用ダイオードＤb 、及び第２の補助スイッチＱ3ｂから成る第２の経路に電流Ｉdbが流れる。また、ダイオードＤ1 の電流Ｉd1も流れる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
図９のスイッチング電源装置のトランス５の１次巻線N1よりも電源側の回路構成及びその動作は図８のスイッチング電源装置と実質的に同一である。図９のスイッチング電源装置の第２の主スイッチQ2を使用したＤＣ‐ＤＣコンバ−タ回路は図６のＤＣ‐ＤＣコンバ−タ回路と同一であって、一般にフォワ−ド型ＤＣ−ＤＣコンバ−タと呼ばれるものである。従って、図９の整流平滑回路６ａ及び２次巻線Ｎ２ａは図６で同一符号で示すものと同一に構成されており、同一に動作する。また、図９の主インダクタンス巻線Ｌ1及び第２の補助インダクタンス巻線Ｌａの構成及び接続は、図８と同一である。図９の第１及び第２の主スイッチＱ1、Ｑ2及び第１及び第２の補助スイッチＱ3ａ、Ｑ３ｂは、図７で同一符号で示すものと同一のタイミングでオン・オフ制御される。このため、図９の各部の電圧及び電流の波形は図７と実質的に同一に成る、従って、図９の動作を図７を参照して説明する。