(57)【要約】 【課題】  高効率かつ低損失で、シンプルな回路構成により実現可能な電圧変換回路を提供する。【解決手段】  一次側にコイルＬ１１が配され、二次側にコイルＬ２１，Ｌ２２が直列接続されて配されるトランスＴ１を備え、ＦＥＴ１によってコイルＬ１１に対する電圧供給をオン／オフする変換回路１において、コイルＬ２１の一端にダイオードＤ１のカソード側端子が接続され、コイルＬ２２の一端にダイオードＤ２のカソード側端子が接続され、コイルＬ２１とコイルＬ２２の接続点に出力端子１３が接続された構成である。【選択図】  図１
2006050734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスと、前記トランスの一次側に対する直流電圧供給のオン／オフを切り換えるスイッチング手段とを備えた電圧変換回路であって、
前記トランスは、一次側に第１のコイルが配設され、二次側には第２のコイル及び第３のコイルが配設された構成を有し、
前記スイッチング手段により前記トランスに対する電圧供給がオンにされた状態で、前記第２のコイルに生じる起電力に基づいて直流電圧を出力する第１の電流路と、
前記スイッチング手段により前記トランスに対する電圧供給がオンからオフに切り換えられた後、前記第３のコイルに生じる起電力に基づいて直流電圧を出力する第２の電流路とを備えること、
を特徴とする電圧変換回路。
【請求項２】
前記第１の電流路及び前記第２の電流路の出力ライン上に配設される第４のコイルをさらに備え、
前記第２の電流路において出力される直流電圧値が低減した場合に前記第４のコイルに生じる起電力に基づいて、直流電圧を出力する第３の電流路が形成されること、
を特徴とする請求項１記載の電圧変換回路。
【請求項３】
前記第２のコイル及び前記第３のコイルは直列に接続され、
前記第４のコイルの一端は、前記第２のコイルと前記第３のコイルとの接続点に接続されており、
前記第３の電流路は、前記第２のコイル及び前記第４のコイルからなる電流路と、前記第３のコイル及び前記第４のコイルからなる電流路とによって構成されること、
を特徴とする請求項２記載の電圧変換回路。
【請求項４】
前記第２のコイルの一端には第１の整流手段が接続され、他端は前記第３のコイルに接続され、
前記第３のコイルの一端は前記第２のコイルに接続され、他端には第２の整流手段が接続されており、
前記第４のコイルの一端は前記第２のコイルと前記第３のコイルとの接続点に接続され、かつ、前記第４のコイルの他端は当該電圧変換回路の出力端子に接続されており、
前記第１の電流路は、前記第１の整流手段と、前記第２のコイルと、前記第４のコイルとによって構成され、
前記第２の電流路は、前記第２の整流手段と、前記第３のコイルと、前記第４のコイルとによって構成され、
前記第３の電流路は、前記第１の整流手段と前記第２のコイルと前記第４のコイルとからなる電流路、及び、前記第２の整流手段と前記第３のコイルと前記第４のコイルとからなる電流路によって構成されること、
を特徴とする請求項２または３記載の電圧変換回路。
【請求項５】
前記スイッチング手段により前記トランスに対する電圧供給がオンにされた状態で、前記第２のコイル及び前記第３のコイルに生じる起電力の和に基づいて直流電圧を出力する第４の電流路と、
前記スイッチング手段により前記トランスに対する電圧供給がオンからオフに切り換えられた後、前記第２のコイル及び前記第３のコイルに生じる起電力の和に基づいて直流電圧を出力する第５の電流路とをさらに備えること、
を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電圧変換回路。
【請求項６】
前記第４の電流路及び前記第５の電流路の出力ライン上に配設される第５のコイルをさらに備え、
前記第５の電流路において出力される直流電圧値が低減した場合に前記第５のコイルに生じる起電力に基づいて、直流電圧を出力する第６の電流路が形成されること、
を特徴とする請求項５記載の電圧変換回路。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の電圧変換回路を搭載したことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換回路、及び、この電圧変換回路を含んでなる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電圧を変換する電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）は、スイッチング電源回路等に広く利用されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】コーセル株式会社、”電源について”、P.36-37、[online]、［平成１６年７月１５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.cosel.co.jp/jp/products/img/technotes.pdf＞
【０００４】
ここで、非特許文献１に記載されたスイッチング電源回路のうち典型的なものを例に挙げ、従来の電圧変換回路について、図６〜図９の各図を参照して説明する。
【０００５】
図６に示すスイッチング電源回路２１は、「シングルエンディッドフォワード方式」と呼ばれる回路の典型例であり、直流電源２１１からトランスＴ２１の一次側のコイルＬ１３に対する直流電圧の供給を、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）２１によりオン／オフする。
【０００６】
ＦＥＴ２１がオンになってコイルＬ１３に直流電圧が供給されると、コイルＬ２４に生じる起電力により、コイルＬ２４からダイオードＤ２１及びチョークコイルＬ３２を経由する電流が流れ、出力端子２１３，２１４から直流電圧が出力される。ここで、出力端子２１３，２１４に並列に平滑コンデンサＣ２１が設けられている。
また、ＦＥＴ２１がオフになると、チョークコイルＬ３２に対する電圧供給が停止するので、チョークコイルＬ３２に逆起電力が生じる。ここで、チョークコイルＬ３２の逆起電力により、ダイオードＤ２２からチョークコイルＬ３２を経由する電流路において電流が流れ、出力端子２１３，２１４から直流電圧が出力される。
つまり、図６に示すスイッチング電源回路２１は、ＦＥＴ２１がオンの状態ではコイルＬ２４に生じる起電力により直流電圧を出力し、ＦＥＴ２１がオフに切り換えられると、チョークコイルＬ３２に蓄積されたエネルギーにより直流電圧を出力する。
【０００７】
図７に示すスイッチング電源回路２２は、「プッシュプル方式」と呼ばれる回路の典型例であり、トランスＴ２２の一次側においてはコイルＬ１４，Ｌ１５が配設され、二次側にはコイルＬ２５，Ｌ２６が配設される。
コイルＬ１４，１５は、それぞれ、直流電源２２１に並列に接続され、ＦＥＴ２２によってコイルＬ１４に対する電圧供給がオン／オフされ、ＦＥＴ２３によってコイルＬ１５に対する電圧供給がオン／オフされる。
スイッチング電源回路２２の動作時には、ＦＥＴ２２及びＦＥＴ２３が交互にオンに切り換えられる。ＦＥＴ２２がオンの状態ではコイルＬ２６に生じる起電力によりダイオードＤ２４からチョークコイルＬ３３に電流が流れ、ＦＥＴ２３がオンの状態ではコイルＬ２５に生じる起電力によりダイオードＤ２３からチョークコイルＬ３３に電流が流れ、出力端子２２４，２２５から直流電圧が出力される。ここで、出力端子２２４，２２５に並列に平滑コンデンサＣ２２が設けられている。
また、ＦＥＴ２２及びＦＥＴ２３の両方がオフに切り換えられると、ダイオードＤ２３，Ｄ２４の両方に電流が流れ、チョークコイルＬ３３に蓄積されたエネルギーにより、出力端子２２４，２２５から直流電圧が出力される。
【０００８】
図８に示すスイッチング電源回路２３は、「フルブリッジ方式」と呼ばれる回路の典型例であり、トランスＴ２３の一次側のコイルＬ１６に対し、直流電源２３１からの電圧供給をＦＥＴ２４，２５，２６，２７の４個のＦＥＴによりオン／オフする。トランスＴ２３の二次側においてはコイルＬ２７，Ｌ２８が配設される。また、スイッチング電源回路２３は、出力電圧を整流・平滑するチョークコイルＬ３４及びコンデンサＣ２３を備える。
【０００９】
４個のＦＥＴ２４，２５，２６，２７は、ＦＥＴ２４とＦＥＴ２７が一組となり、ＦＥＴ２５とＦＥＴ２６が一組となって、これら二組のＦＥＴが交互にオン／オフする。
ＦＥＴ２４とＦＥＴ２７がオンになった状態と、ＦＥＴ２５とＦＥＴ２６がオンになった状態とでは、コイルＬ１６に流れる電流の向きは逆向きとなる。ＦＥＴ２４とＦＥＴ２７がオンになった状態では、二次側のコイルＬ２８に生じる起電力によりダイオードＤ２６からチョークコイルＬ３４へ電流が流れ、ＦＥＴ２５とＦＥＴ２６がオンになった状態では、二次側のコイルＬ２７に生じる起電力によりダイオードＤ２５からチョークコイルＬ３４へ電流が流れる。
つまり、スイッチング電源回路２３は、二組のＦＥＴが交互にオンすることでトランスＴ２３をドライブし、二次側のコイルＬ２７，Ｌ２８に交互に電流が流れる構成である。
【００１０】
図９に示すスイッチング電源回路２４は、「シングルエンディッドフライバック方式」と呼ばれる回路の典型例であり、ＦＥＴ２８によりトランスＴ２４の一次側コイルＬ１７への電圧供給をオン／オフすることにより、二次側のコイルＬ２９に生じる起電力に基づいて直流電圧を出力する回路である。ＦＥＴ２８がオンの状態では、コイルＬ２９に生じる起電力によりダイオードＤ２７のアノード側端子が負となるので電流が流れないが、ＦＥＴ２８がオンからオフに切り換えられると、一次側のコイルＬ１７に生じる逆起電力（フライバック電圧）により、コイルＬ２９から出力端子２４３，２４４へ直流電圧が出力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図６〜図９に例示したように、従来の電圧変換回路は、一次側コイルに電流を流した場合に一次側コイルに生じる起電力、或いは、一次側コイルの電流をオフにした場合に一次側コイルに発生する逆起電力のいずれか一方のみを利用するものであった。利用されなかった分のエネルギーは損失となるが、スイッチング電源回路をはじめとして、電圧変換回路を搭載する各種回路においては電圧変換回路の損失が無視できないものとなっており、より高い変換効率が求められていた。
【００１２】
そこで、本発明は、高効率かつ低損失で、シンプルな回路構成により実現可能な電圧変換回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、トランスと、前記トランスの一次側に対する直流電圧供給のオン／オフを切り換えるスイッチング手段とを備えた電圧変換回路であって、前記トランスは、一次側に第１のコイルが配設され、二次側には第２のコイル及び第３のコイルが配設された構成を有し、前記スイッチング手段により前記トランスに対する電圧供給がオンにされた状態で、前記第２のコイルに生じる起電力に基づいて直流電圧を出力する第１の電流路と、前記スイッチング手段により前記トランスに対する電圧供給がオンからオフに切り換えられた後、前記第３のコイルに生じる起電力に基づいて直流電圧を出力する第２の電流路とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電圧変換回路において、前記第１の電流路及び前記第２の電流路の出力ライン上に配設される第４のコイルをさらに備え、前記第２の電流路において出力される直流電圧値が低減した場合に前記第４のコイルに生じる起電力に基づいて、直流電圧を出力する第３の電流路が形成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の電圧変換回路において、前記第２のコイル及び前記第３のコイルは直列に接続され、前記第４のコイルの一端は、前記第２のコイルと前記第３のコイルとの接続点に接続されており、前記第３の電流路は、前記第２のコイル及び前記第４のコイルからなる電流路と、前記第３のコイル及び前記第４のコイルからなる電流路とによって構成されることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の電圧変換回路において、前記第２のコイルの一端には第１の整流手段が接続され、他端は前記第３のコイルに接続され、前記第３のコイルの一端は前記第２のコイルに接続され、他端には第２の整流手段が接続されており、前記第４のコイルの一端は前記第２のコイルと前記第３のコイルとの接続点に接続され、かつ、前記第４のコイルの他端は当該電圧変換回路の出力端子に接続されており、前記第１の電流路は、前記第１の整流手段と、前記第２のコイルと、前記第４のコイルとによって構成され、前記第２の電流路は、前記第２の整流手段と、前記第３のコイルと、前記第４のコイルとによって構成され、前記第３の電流路は、前記第１の整流手段と前記第２のコイルと前記第４のコイルとからなる電流路、及び、前記第２の整流手段と前記第３のコイルと前記第４のコイルとからなる電流路によって構成されることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の電圧変換回路において、前記スイッチング手段により前記トランスに対する電圧供給がオンにされた状態で、前記第２のコイル及び前記第３のコイルに生じる起電力の和に基づいて直流電圧を出力する第４の電流路と、前記スイッチング手段により前記トランスに対する電圧供給がオンからオフに切り換えられた後、前記第２のコイル及び前記第３のコイルに生じる起電力の和に基づいて直流電圧を出力する第５の電流路とをさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の電圧変換回路において、前記第４の電流路及び前記第５の電流路の出力ライン上に配設される第５のコイルをさらに備え、前記第５の電流路において出力される直流電圧値が低減した場合に前記第５のコイルに生じる起電力に基づいて、直流電圧を出力する第６の電流路が形成されることを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の電圧変換回路を搭載したことを特徴とする電源装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、トランスと、トランスの一次側に対する直流電圧供給のオン／オフを切り換えるスイッチング手段とを備えた電圧変換回路において、トランスは、一次側に第１のコイルが配設され、二次側には第２のコイル及び第３のコイルが配設された構成を有し、スイッチング手段によりトランスに対する電圧供給がオンにされた状態で、第１の電流路を介して第２のコイルに生じる起電力に基づいて直流電圧を出力し、スイッチング手段によりトランスに対する電圧供給がオンからオフに切り換えられた後、第２の電流路を介して第３のコイルに生じる起電力に基づいて直流電圧を出力するので、一次側の第１のコイルに電流を流した場合のエネルギーと、第１のコイルの電流をオフにした場合に発生する逆起電力のエネルギーとを無駄なく利用することが可能であり、損失が極めて少なく、非常に高い効率で電圧変換を行うことができる。
【００２１】
また、本発明において、第１の電流路及び第２の電流路の出力ライン上に配設される第４のコイルをさらに備え、第２の電流路において出力される直流電圧値が低減する際に第４のコイルに生じる起電力に基づいて、直流電圧を出力する第３の電流路が形成される構成とすれば、第４のコイルは第１の電流路及び第２の電流路の出力ライン上に配設されるので、第１の電流路及び第２の電流路に電流が流れる間、エネルギーが蓄積される。そして、この第４のコイルに蓄積されたエネルギーは、第３の電流路から出力される。すなわち、一次側の第１のコイルに電流を流した場合のエネルギー、及び、第１のコイルの電流をオフにした場合に発生する逆起電力のエネルギーに加え、第１の電流路及び第２の電流路の出力ライン上に配設された第４のコイルに蓄積されるエネルギーを、全て無駄なく利用することが可能であり、損失がより一層少なく、極めて高い効率で電圧変換を行うことができる。
【００２２】
また、本発明において、第２のコイル及び第３のコイルは直列に接続され、第４のコイルの一端は、第２のコイルと第３のコイルとの接続点に接続されており、第３の電流路は、第２のコイル及び第４のコイルからなる電流路と、第３のコイル及び第４のコイルからなる電流路とによって構成されるものとすれば、第４のコイルに蓄積されたエネルギーによって、第２のコイル及び第４のコイルからなる電流路と、第３のコイル及び第４のコイルからなる電流路との両方に電流が流れる。ここで、第２のコイルと第３のコイルは直列に接続されているから、第２のコイルに流れる電流と第３のコイルに流れる電流とは、互いに反対の向きに流れることになる。従って、第２のコイルに流れる電流によって生じる磁束と第３のコイルに流れる電流により生じる磁束とが互いに打ち消し合うので、トランスにおいては、二次側のコイル（第２のコイル及び第３のコイル）に電流が流れても、一次側のコイル（第１のコイル）にエネルギーが伝達されない。
これにより、第４のコイルに蓄積されたエネルギーを、損失なく利用することができるので、より一層効率よく電圧変換を行うことができる。
【００２３】
さらに、本発明において、第２のコイルの一端には第１の整流手段が接続され、他端は第３のコイルに接続され、第３のコイルの一端は第２のコイルに接続され、他端には第２の整流手段が接続されており、第４のコイルの一端は第２のコイルと第３のコイルとの接続点に接続され、かつ、第４のコイルの他端は当該電圧変換回路の出力端子に接続されており、第１の電流路は、第１の整流手段と、第２のコイルと、第４のコイルとによって構成され、第２の電流路は、第２の整流手段と、第３のコイルと、第４のコイルとによって構成され、第３の電流路は、第１の整流手段と第２のコイルと第４のコイルとからなる電流路、及び、第２の整流手段と第３のコイルと第４のコイルとからなる電流路によって構成されるものとした場合、一次側の第１のコイルに電流が流れる状態にあっては、第２のコイルに生じる起電力に基づいて、第１の整流手段から第２のコイルを介して第４のコイルへ直流電圧が出力され、一次側の第１のコイルの電流がオフに切り換えられた状態にあっては、第３のコイルに生じる起電力に基づいて、第２の整流手段から第３のコイルを介して第４のコイルへ直流電圧が出力され、これらの直流電圧は第４のコイルにより平滑されて出力される。また、第４のコイルにおいては、上記直流電圧の出力中にエネルギーが蓄積され、この第４のコイルに蓄積されたエネルギーは、第３の電流路を介して出力される。
すなわち、第１のコイルに電流を流した場合のエネルギーと、第１のコイルの電流をオフにした場合に発生する逆起電力のエネルギーと、第４のコイルに蓄積されるエネルギーとを無駄なく利用することができ、損失が極めて少なく、高効率の電圧変換回路を実現できる。
また、第３の電流路は、第１の整流手段と第２のコイルと第４のコイルとからなる電流路、及び、第２の整流手段と第３のコイルと第４のコイルとからなる電流路により構成されるので、第２のコイルに流れる電流と第３のコイルに流れる電流とは、互いに反対の向きに流れる。このため、第２のコイル及び第３のコイルに電流が流れても、これらの電流により生じる磁束が互いに打ち消し合うので、第１のコイルにエネルギーが伝達されることがなく、第４のコイルに蓄積されたエネルギーを損失なく利用することができる。
【００２４】
本発明において、スイッチング手段によりトランスに対する電圧供給がオンにされた状態で、第２のコイル及び第３のコイルに生じる起電力の和に基づいて第４の電流路を介して直流電圧を出力し、スイッチング手段によりトランスに対する電圧供給がオンからオフに切り換えられた後、第５の電流路を介して、第２のコイル及び第３のコイルに生じる起電力の和に基づいて直流電圧を出力する構成とした場合、上記第１及び第２の電流路を介して出力される直流電圧とは異なる電圧値の直流電圧を得ることができる。すなわち、第４及び第５の電流路を介して出力される直流電圧は、第２のコイル及び第３のコイルに生じる起電力の和に基づくものであるから、第２のコイル又は第３のコイルのいずれか一方に生じる起電力よりも電圧値が高い。従って、一次側の第１のコイルに電流を流した場合のエネルギーと、第１のコイルの電流をオフにした場合に発生する逆起電力のエネルギーとを無駄なく利用することが可能であり、損失が極めて少なく、非常に高い効率で電圧変換を行うことができるという効果に加え、さらに、一つの電圧変換回路から、異なる電圧値の直流電圧を同時に取り出すことができるという格別の利点がある。
【００２５】
さらに、本発明において、第４の電流路及び第５の電流路の出力ライン上に配設される第５のコイルをさらに備え、第５の電流路において出力される直流電圧値が低減した場合に第５のコイルに生じる起電力に基づいて、第６の電流路を介して直流電圧を出力する構成とした場合、第５のコイルは第４の電流路及び第５の電流路の出力ライン上に配設されるので、第４の電流路及び第５の電流路に電流が流れる間、エネルギーが蓄積される。そして、この第５のコイルに蓄積されたエネルギーは、第６の電流路から出力される。すなわち、一次側の第１のコイルに電流を流した場合のエネルギー、及び、第１のコイルの電流をオフにした場合に発生する逆起電力のエネルギーに加え、第４の電流路及び第５の電流路の出力ライン上に配設された第５のコイルに蓄積されるエネルギーを、全て無駄なく利用することが可能であり、損失がより一層少なく、極めて高い効率で電圧変換を行うことができる。
【００２６】
また、本発明の電源装置は、請求項１から６のいずれかに記載の電圧変換回路を搭載したことにより、非常に損失が少なく、極めて高い効率を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態における変換回路１の基本的な構成を示す回路図である。
【００２９】
図１に示す変換回路１は、所定電圧値の直流電圧に基づき電圧変換を行って、異なる電圧値の直流電圧を出力する回路であり、トランスＴ１を備える。また、変換回路１は正の出力端子１３と負の出力端子１４とを備え、出力端子１３と出力端子１４との間に所定の負荷Ｌが接続される。
【００３０】
トランスＴ１は、一次側のコイルＬ１１と、二次側のコイルＬ２１，Ｌ２２を備えて構成される。
【００３１】
コイルＬ１１の一端には直流電源１１の正極が接続され、他端にはＦＥＴ１のドレイン端子が接続される。ＦＥＴ１のゲート端子１２にはパルス電圧１０が入力され、ソース端子は直流電源１１の負極に接続される。
ＦＥＴ１は、ゲート端子１２に入力されるパルス電圧１０に従ってオン／オフを切り換える動作を行い、ＦＥＴ１がオンの状態ではコイルＬ１１に対して直流電源１１から直流電圧が供給され、ＦＥＴ１がオフの状態ではコイルＬ１１の両端がオープンとなる。
【００３２】
また、二次側のコイルＬ２１の一端（巻き終わり点）には、コイルＬ２２の一端（巻き始め点）が接続される。コイルＬ２１の他端（巻き始め点）にはダイオードＤ１のカソード端子が接続され、また、コイルＬ２２の他端（巻き終わり点）にはダイオードＤ２のカソード端子が接続される。
そして、コイルＬ２１とコイルＬ２２との接続点には、出力端子１３へ延びる出力ラインが接続される。この出力ラインは、好ましくは、二次側の中点タップが用いられる。
従って、トランスＴ１の二次側においては、ダイオードＤ１からコイルＬ２１を介して出力端子１３に向かう方向、及び、ダイオードＤ２からコイルＬ２２を介して出力端子１３に向かう方向にのみ、電流が流れる構成となっている。
【００３３】
また、上記出力ラインと出力端子１３との間には平滑用のコンデンサＣ１が接続され、出力端子１４には、ダイオードＤ１，Ｄ２のアノード側端子、及び、コンデンサＣ１が接続される。従って、出力端子１３からコンデンサＣ１により平滑された直流電圧が出力される。
【００３４】
以上のように構成される変換回路１は、直流電源１１から供給される直流電圧に基づいて、出力端子１３，１４に接続された負荷Ｌに対して直流電圧を出力する。
次に、変換回路１の動作について説明する。
【００３５】
ＦＥＴ１のゲート端子１２にパルス電圧１０が入力され、ＦＥＴ１がオンに切り換えられると、コイルＬ１１に直流電圧が供給される。
【００３６】
これにより、コイルＬ２１においては、トランスＴ１の磁気回路に蓄積されるエネルギーがコイルＬ２１に伝達され、コイルＬ２１の起電力となり、この起電力はコイルＬ２１のダイオードＤ１側が正、出力端子１３側が負となる。従ってダイオードＤ１には、そのカソード側端子を正とする逆方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ１には電流が流れない。
一方、コイルＬ２２においては、コイルＬ１１とコイルＬ２２との巻数比に応じた起電力が生じ、この起電力はコイルＬ２２のダイオードＤ２側が負、出力端子１３側が正となる。従ってダイオードＤ２には、そのカソード側端子を負とする順方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ２からコイルＬ２２を経由して出力端子１３に向かう電流が流れる。
このため、出力端子１３からは、コイルＬ２２に生じた起電力に基づく直流電圧が、コンデンサＣ１により平滑されて出力される。
【００３７】
その後、ＦＥＴ１がパルス電圧１０によりオフに切り換えられると、コイルＬ１１の両端がオープンとなり、コイルＬ１１の自己インダクタンスによる逆起電力（フライバック電圧）が生じる。
【００３８】
この状態で、コイルＬ２１においてはトランスＴ１の磁気回路に蓄積されるエネルギーがコイルＬ２１に伝達され、コイルＬ２１の起電力となり、この起電力はコイルＬ２１のダイオードＤ１側が負、出力端子１３側が正となる。従ってダイオードＤ１には、そのカソード側端子を負とする順方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ１からコイルＬ２１を経由して出力端子１３に向かう電流が流れる。
一方、コイルＬ２２においては、コイルＬ１１とコイルＬ２２との巻数比に応じた起電力が生じ、この起電力は、コイルＬ２２のダイオードＤ２側が正、出力端子１３側が負となる。従ってダイオードＤ２には、そのカソード側端子を正とする逆方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ２には電流が流れない。
従って、出力端子１３からは、コイルＬ２１に生じた起電力に基づく直流電圧が、コンデンサＣ１により平滑されて出力される。
【００３９】
このように、第１の実施の形態に係る変換回路１においては、（１）コイルＬ１１の電圧供給がオンである状態、（２）コイルＬ１１の電源供給がオフに切り換えられた状態、の両状態において、出力端子１３から直流電圧が出力される。
そして、（１）の状態ではコイルＬ１１からコイルＬ２２に供給されるエネルギーによる直流電圧が出力され、（２）の状態ではコイルＬ１１からコイルＬ２１に供給されるエネルギーによる直流電圧が出力される。
【００４０】
すなわち、変換回路１は、コイルＬ１１からコイルＬ２１，Ｌ２２に伝達されるエネルギーの全てを利用して直流電圧を出力するので、損失が極めて少なく、非常に高い効率で電圧変換を行うことが可能である。
【００４１】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る変換回路１００の基本的な構成を示す回路図である。図２に示す変換回路１００は、上記第１の実施の形態における変換回路１に、コイルＬ３１をさらに設けたものである。従って、図１の変換回路１と同様に配設される回路素子等については、同符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図２に示す変換回路１００は、図１に示す変換回路１において、コイルＬ２１とコイルＬ２２との接続点から延びる出力ライン上に、コイルＬ３１が配設される。すなわち、コイルＬ３１の一端がコイルＬ２１とコイルＬ２２との接続点に接続され、コイルＬ３１の他端は出力端子１３に接続される。
従って、トランスＴ１の二次側においては、ダイオードＤ１からコイルＬ２１を介してコイルＬ３１に向かう方向、及び、ダイオードＤ２からコイルＬ２２を介してコイルＬ３１に向かう方向にのみ、電流が流れる構成となっている。
【００４３】
コイルＬ３１は、コイルＬ２１とコイルＬ２２との接続点から出力される直流電流を平滑するコイルであり、好ましくはチョークコイルである。
また、コイルＬ３１の他端は平滑用のコンデンサＣ１に接続され、出力端子１３からは、コイルＬ３１及びコンデンサＣ１により平滑された直流電圧が出力される。
【００４４】
以上のように構成される変換回路１００は、直流電源１１から供給される直流電圧に基づいて、出力端子１３，１４に接続された負荷Ｌに対して直流電圧を出力する。
次に、変換回路１００の動作について説明する。
【００４５】
ＦＥＴ１のゲート端子１２にパルス電圧１０が入力され、ＦＥＴ１がオンに切り換えられると、コイルＬ１１に直流電圧が供給される。
【００４６】
これにより、コイルＬ２１においては、トランスＴ１の磁気回路に蓄積されるエネルギーがコイルＬ２１に伝達され、コイルＬ２１の起電力となり、この起電力はコイルＬ２１のダイオードＤ１側が正、コイルＬ３１側が負となる。従ってダイオードＤ１には、そのカソード側端子を正とする逆方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ１には電流が流れない。
一方、コイルＬ２２においては、コイルＬ１１とコイルＬ２２との巻数比に応じた起電力が生じ、この起電力はコイルＬ２２のダイオードＤ２側が負、コイルＬ３１側が正となる。従ってダイオードＤ２には、そのカソード側端子を負とする順方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ２からコイルＬ２２を経由してコイルＬ３１に向かう電流が流れる。
このため、コイルＬ３１には、コイルＬ２２に生じた起電力に基づく直流電圧が出力され、この直流電圧はコイルＬ３１及びコンデンサＣ１により平滑されて、出力端子１３から出力される。
【００４７】
その後、ＦＥＴ１がパルス電圧１０によりオフに切り換えられると、コイルＬ１１の両端がオープンとなり、コイルＬ１１の自己インダクタンスによる逆起電力（フライバック電圧）が生じる。
【００４８】
この状態で、トランスＴ１の磁気回路に蓄積されるエネルギーがコイルＬ２１に伝達されてコイルＬ２１の起電力となり、この起電力はコイルＬ２１のダイオードＤ１側が負、コイルＬ３１側が正となる。従ってダイオードＤ１には、そのカソード側端子を負とする順方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ１からコイルＬ２１を経由してコイルＬ３１に向かう電流が流れる。
一方、コイルＬ２２においては、コイルＬ１１とコイルＬ２２との巻数比に応じた起電力が生じ、この起電力は、コイルＬ２２のダイオードＤ２側が正、コイルＬ３１側が負となる。従ってダイオードＤ２には、そのカソード側端子を正とする逆方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ２には電流が流れない。
従って、コイルＬ３１には、コイルＬ２１に生じた起電力に基づく直流電圧が出力され、この直流電圧はコイルＬ３１及びコンデンサＣ１により平滑されて、出力端子１３から出力される。
【００４９】
その後、時間の経過とともにコイルＬ１１のフライバック電圧が低下すると、コイルＬ３１のコイルＬ２１，Ｌ２２側の端子における電位はほぼ０ボルトまで低下し、コイルＬ３１には自己インダクタンスによる逆起電力が生じる。この逆起電力により、コイルＬ２１，Ｌ２２からコイルＬ３１に向かう方向に電流が流れようとするが、この電流の向きはダイオードＤ１，Ｄ２の順方向に相当する。従って、ダイオードＤ１からコイルＬ２１を経てコイルＬ３１に至る経路と、ダイオードＤ２からコイルＬ２２を経てコイルＬ３１へ至る経路との両方において、電流が流れる。
このため、出力端子１３から、コイルＬ３１に生じる逆起電力に基づく直流電圧が出力される。
【００５０】
このように、第２の実施の形態における変換回路１００においては、（１）コイルＬ１１の電圧供給がオンである状態、（２）コイルＬ１１の両端がオープンに切り換えられた状態、（３）さらにコイルＬ１１のフライバック電圧が低減した後の状態、の３つの状態において、出力端子１３から直流電圧が出力される。
そして、（１）の状態ではコイルＬ１１からコイルＬ２２に供給されるエネルギーによる直流電圧が出力され、（２）の状態ではトランスＴ１の磁気回路に蓄積されるエネルギーがコイルＬ２１に伝達されてコイルＬ２１の起電力となり、この起電力に基づく直流電圧が出力され、（３）の状態ではコイルＬ３１に蓄積されるエネルギーによる直流電圧が出力される。
【００５１】
すなわち、変換回路１００は、コイルＬ１１によりコイルＬ２１，Ｌ２２に誘起される起電力に加え、コイルＬ３１に蓄積されるエネルギーをも利用して直流電圧を出力するので、損失が極めて少なく、非常に高い効率で電圧変換を行うことが可能である。
【００５２】
さらに、上記（３）の状態、すなわちコイルＬ３１に蓄積されるエネルギーにより直流電圧を出力する場合には、二次側のコイルＬ２１，Ｌ２２に電流が流れるため、コイルＬ１１にエネルギーが伝達されることで損失を生じる可能性がある。
ところが変換回路１００においては、上記（３）の状態で、コイルＬ２１にはダイオードＤ１からコイルＬ３１へ向かって電流が流れ、コイルＬ２２にはダイオードＤ２からコイルＬ３１に向かって電流が流れるので、コイルＬ２１に流れる電流とコイルＬ２２に流れる電流とは、互いに反対の方向に流れることになる。
このため、コイルＬ２１に流れる電流により生じる磁束と、コイルＬ２２に流れる電流により生じる磁束とが互いに打ち消し合うので、コイルＬ１１に電流は流れない。
従って、変換回路１００においては、二次側から一次側へのエネルギーの伝達が発生せず、これによる損失が生じないので、一層の高効率化を実現できる。
【００５３】
図３は、本第２の実施の形態における変換回路１００の動作を示す図表である。
図３中の波形は、変換回路１００を動作させた場合の各部における電圧値又は電流値の変化を示す。なお、図３中の横軸は時間の経過を示し、縦軸は電圧値若しくは電流値を示す。
【００５４】
図３において、チャンネルＣＨ１〜４はいずれも電圧値を示す波形である。チャンネルＣＨ１は、図１中に「ＣＨ１」として示すように、ダイオードＤ１のカソード側端子における電圧値を示し、同様に、チャンネルＣＨ２はコイルＬ３１のコイルＬ２１，Ｌ２２側端子における電圧値を示す。チャンネルＣＨ３はダイオードＤ２のカソード側端子における電圧値を示し、チャンネルＣＨ４は、ＦＥＴ１のドレイン端子とコイルＬ１１との接続点における電圧値を示す。
【００５５】
また、図３において、チャンネルＣＨ５〜８は電流値を示す波形である。チャンネルＣＨ５は、図１中に「ＣＨ５」と示すように、ダイオードＤ１のカソード側端子において測定した電流値を示し、同様に、チャンネルＣＨ６はコイルＬ３１のコイルＬ２１，Ｌ２２側端子において測定した電流値を示す。チャンネルＣＨ７はダイオードＤ２のカソード側端子において測定した電流値を示し、チャンネルＣＨ８は、直流電源１１とコイルＬ１１との接続点において測定した電流値を示す。
【００５６】
図３中、時刻Ｚ１、Ｚ４，Ｚ７においてはＦＥＴ１（図２）がオフからオンに切り換えられ、時刻Ｚ２，Ｚ５，Ｚ８においてはＦＥＴ１がオンからオフに切り換えられる。また、時刻Ｚ３，Ｚ６は、コイルＬ１１におけるフライバック電圧が所定のレベルまで低下した時点である。
【００５７】
図３の時刻Ｚ１において、変換回路１００（図２）のＦＥＴ１がオンに切り換えられると、コイルＬ１１の直流電源１１側が正、ＦＥＴ１側（チャンネルＣＨ４）が負となり、コイルＬ１１には、所定の電流が流れる（チャンネルＣＨ８）。このとき、ＦＥＴ１のドレイン端子とコイルＬ１１との接続点における電圧値は０ボルトである（チャンネルＣＨ４）。
ここで、コイルＬ２１に生じる起電力により、コイルＬ２１のダイオードＤ１側（チャンネルＣＨ１）の電圧値が上昇し、ダイオードＤ１は逆バイアスされて電流が流れない（チャンネルＣＨ５）。
一方、コイルＬ２２においては、コイルＬ３１側を正、ダイオードＤ２側を負とする起電力が生じるので、ダイオードＤ２が順方向バイアスされ、ダイオードＤ２側の電圧（チャンネルＣＨ３）は０．６ボルト（ダイオードの残留電圧）、コイルＬ３１側の電圧（チャンネルＣＨ２）は一次側のコイルＬ１１と二次側のコイルＬ２２との巻数比の電圧が出力される。
なお、コイルＬ２１には電流が流れないので、一次側のコイルＬ１１のエネルギーは全てコイルＬ２２に供給される。
【００５８】
次に、時刻Ｚ２において、ＦＥＴ１がオフに切り換えられ、コイルＬ１１に流れる電流（チャンネルＣＨ８）が遮断されると、コイルＬ１１に逆起電力（フライバック電圧）が生じる。このフライバック電圧は、コイルＬ１１のＦＥＴ１側が正極となる（チャンネルＣＨ４）。
このフライバック電圧により、コイルＬ２１にダイオードＤ１側を負とする相互誘導電圧（チャンネルＣＨ１）が生じ、ダイオードＤ１が順方向バイアスされて、ダイオードＤ１からコイルＬ２１に向かって電流が流れ（チャンネルＣＨ５）、この電流はコイルＬ３１を経由して出力端子１３から出力される（チャンネルＣＨ６）。
一方、コイルＬ２２においては、フライバック電圧によりダイオードＤ２側を負とする相互誘導電圧（チャンネルＣＨ３）が生じ、ダイオードＤ２には逆方向電圧が印加されるので、電流が流れない（チャンネルＣＨ７）。
【００５９】
コイルＬ１１におけるフライバック電圧は時間の経過とともに低下し、時刻Ｚ３においてほぼ消失する（チャンネルＣＨ４）。この時点で、コイルＬ３１のコイルＬ２１，Ｌ２２側における電圧値が低下することにより（チャンネルＣＨ２）、コイルＬ３１に逆起電力が発生する。
そして、コイルＬ３１の逆起電力により、ダイオードＤ１からコイルＬ２１を経由してコイルＬ３１に向かう電流が流れ（チャンネルＣＨ５）、さらに、ダイオードＤ２からコイルＬ２２を経由して（チョーク）コイルＬ３１に向かう電流が流れ（チャンネルＣＨ７）、これらの電流の和がコイルＬ３１に流れる（チャンネルＣＨ６）。
【００６０】
このように、変換回路１００においては、上述した通り、（１）コイルＬ１１の電圧供給がオンである状態（時刻Ｚ１〜時刻Ｚ２）、（２）コイルＬ１１の両端がオープンに切り換えられた状態（時刻Ｚ２〜時刻Ｚ３）、（３）さらにコイルＬ１１のフライバック電圧がほぼ消失した後の状態（時刻Ｚ３〜）、の３つの状態において、コイルＬ３１を流れる電流路が形成され、出力端子１３から直流電圧が出力される。
【００６１】
また、時刻Ｚ３〜時刻Ｚ４の間において、コイルＬ１１には殆ど電流が流れていない（チャンネルＣＨ８）。すなわち、上述したように、コイルＬ３１の逆起電力によりコイルＬ２１，Ｌ２２に電流が流れている状態で、コイルＬ１１へのエネルギーの伝達が起きていないことが明らかである。従って、コイルＬ３１のエネルギーは、直流電圧として出力端子１３から損失なく出力される。
【００６２】
そして、コイルＬ３１における逆起電力が低下した時点、すなわち図３中の時刻Ｚ４において、再びＦＥＴ１をオンに切り換えることにより、上記の動作が繰り返され、出力端子１３から継続して直流電圧が出力される。
【００６３】
図４は、変換回路１００を用いたスイッチング電源装置を製作し、その効率を測定した測定結果を示す図表である。このスイッチング電源装置は、変換回路１００（図２）の直流電源１１として、１００ボルトの交流電源を全波整流して得られる１００ボルトの直流電圧を印加し、ＲＣＣ（Ringing Choke Converter）を用いてトランスＴ１をドライブする構成とした。
【００６４】
図４の横軸は、出力電圧を５ボルトとした場合の出力電力（単位Ｗ：ワット）を示し、縦軸は、変換効率（単位％）及び入力電力（単位Ｗ）を示す。
図４中、（１）は変換回路１００を用いたスイッチング電源装置の効率を示し、（２）は従来のスイッチング電源装置の効率を示し、（３）は変換回路１００を用いたスイッチング電源装置に対する入力電力を示し、（４）は従来のスイッチング電源装置に対する入力電力を示す。
【００６５】
図４中（２）及び（４）に示すように、従来のスイッチング電源装置は、全般的に効率が７０％以下に留まっており、特に低出力時の効率が著しく低い。例えば、１Ｗの出力電力を得るために８Ｗ近い入力電力を必要としている。また、出力がゼロの場合も入力電力はゼロにならず、これはいわゆる「待機電力」が大きいことを示している。
これに対し、図４中に（１）及び（３）で示すように、変換回路１００を利用したスイッチング電源装置は、出力電力が１Ｗ程度の状態で既に８０％を超える効率を実現しており、変換効率は極めて高く、かつ、出力電力が変化しても安定した効率を維持している。
さらに、変換回路１００を利用したスイッチング電源装置は、出力電力がゼロの場合の入力電力がほぼゼロに等しい。このため、いわゆる待機電力の消費は殆ど無視できるレベルであって、無駄な電力消費をほぼ完全に排除できている。
【００６６】
このように、変換回路１００は、極めて効率の高い電圧変換動作をなすものであって、例えばスイッチング電源に用いれば、低出力時においても高い効率を実現できる。
また、効率が高く損失が低いので、発熱の問題が殆ど無いことが容易に予想され、極めて有用性に富む電圧変換回路を実現できる。
【００６７】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る変換回路１１０の基本的な構成を示す回路図である。図５に示す変換回路１１０は、上記第２の実施の形態における変換回路１００（図２）に、さらに、ダイオードＤ３，Ｄ４、コイルＬ３０、及びコンデンサＣ２からなる回路部をさらに設けたものである。従って、図２の変換回路１００と同様に配設される回路素子等については、同符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図５に示す変換回路１１０においては、コイルＬ２１の巻き始め点、すなわちダイオードＤ１のカソード側端子にダイオードＤ３のアノード側端子が接続され、ダイオードＤ３のカソード側端子から延びるラインに、コイルＬ３０の一端が接続される。また、コイルＬ２２の巻き終わり点、すなわちダイオードＤ２のカソード側端子にダイオードＤ４のアノード側端子が接続され、ダイオードＤ４のカソード側端子は、ダイオードＤ３のカソード側端子からコイルＬ３０の一端に延びるライン上に接続される。
コイルＬ３０の他端と出力端子１４との間には負荷Ｌ´が接続され、負荷Ｌ´には平滑コンデンサＣ２が並列接続される。
【００６９】
変換回路１１０において、ＦＥＴ１のゲート端子１２にパルス電圧１０が入力され、ＦＥＴ１がオンに切り換えられると、コイルＬ１１に直流電圧が供給される。この状態においては、コイルＬ２２に生じる起電力により、ダイオードＤ２に、そのカソード側端子を負とする順方向電圧が印加され、ダイオードＤ２からコイルＬ２２を経由してコイルＬ３１に向かう電流が流れる。そして、コイルＬ３１には、コイルＬ２２に生じた起電力に基づく直流電圧が出力され、この直流電圧はコイルＬ３１及びコンデンサＣ１により平滑されて、出力端子１３を介して負荷Ｌに出力される。
【００７０】
また、ＦＥＴ１がパルス電圧１０によりオフに切り換えられると、コイルＬ１１の両端がオープンになり、コイルＬ１１の自己インダクタンスによるフライバック電圧が生じ、コイルＬ２１に生じる起電力に基づいて、ダイオードＤ１からコイルＬ２１を経由してコイルＬ３１に向かう電流が流れる。
そして、コイルＬ３１には、コイルＬ２１に生じた起電力に基づく直流電圧が出力され、この直流電圧はコイルＬ３１及びコンデンサＣ１により平滑されて、出力端子１３を介して負荷Ｌに出力される。
【００７１】
その後、時間の経過とともにコイルＬ１１のフライバック電圧が低下すると、コイルＬ３１のコイルＬ２１，Ｌ２２側の端子における電位はほぼ０ボルトまで低下し、コイルＬ３１には自己インダクタンスによる逆起電力が生じる。この逆起電力により、ダイオードＤ１からコイルＬ２１を経てコイルＬ３１に至る経路と、ダイオードＤ２からコイルＬ２２を経てコイルＬ３１へ至る経路との両方において、電流が流れる。このため、出力端子１３から、コイルＬ３１に生じる逆起電力に基づく直流電圧が出力される。
以上の動作は、図２を参照して説明した変換回路１００の動作と同様である。
【００７２】
さらに、図５に示す変換回路１１０においては、ＦＥＴ１のゲート端子１２にパルス電圧１０が入力されてＦＥＴ１がオンに切り換えられた場合に、コイルＬ２１，Ｌ２２の両コイルに生じる起電力により、ダイオードＤ３及びダイオードＤ２に対し、ダイオードＤ３のアノード側を正、ダイオードＤ２のカソード側を負とする順方向電圧が印加される。これにより、ダイオードＤ２からコイルＬ２２，Ｌ２１及びダイオードＤ３を経由してコイルＬ３０に至る経路において電流が流れ、負荷Ｌ´に対してはコイルＬ２１，Ｌ２２の両コイルに生じる起電力の和に基づく直流電圧が出力される。
なお、この状態で、ダイオードＤ１，Ｄ４には、ダイオードＤ１のカソード側を正、ダイオードＤ４のアノード側を負とする逆方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ１，Ｄ４には電流が流れない。
【００７３】
また、ＦＥＴ１がパルス電圧１０によりオフに切り換えられると、コイルＬ１１の自己インダクタンスによるフライバック電圧によってコイルＬ２１、Ｌ２２の両コイルに生じる起電力により、ダイオードＤ４及びダイオードＤ１に対して、ダイオードＤ４のアノード側を正、ダイオードＤ１のカソード側を負とする順方向電圧が印加される。これにより、ダイオードＤ１からコイルＬ２１，Ｌ２２及びダイオードＤ４を経由してコイルＬ３０に至る経路において電流が流れ、負荷Ｌ´に対しては、コイルＬ２１，Ｌ２２の両コイルに生じる起電力に基づく直流電圧が出力される。
なお、この状態で、ダイオードＤ２，Ｄ３には、ダイオードＤ２のカソード側端子を正、ダイオードＤ３のアノード側を負とする逆方向電圧が印加されるので、ダイオードＤ２，Ｄ３には電流が流れない。
【００７４】
さらにその後、コイルＬ１１のフライバック電圧が低下すると、コイルＬ３０のダイオードＤ３，Ｄ４側の端子における電位がほぼ０ボルトまで低下することにより、コイルＬ３０に自己インダクタンスによる逆起電力が生じる。そして、コイルＬ３０の逆起電力により、コイルＬ２１，Ｌ２２からコイルＬ３０に向かう方向に電流が流れようとするが、この電流の向きはダイオードＤ３，Ｄ４の順方向である。従って、コイルＬ２１からダイオードＤ３を経てコイルＬ３０に至る経路と、コイルＬ２２からダイオードＤ４を経てコイルＬ３０へ至る経路との両方において、電流が流れる。
このため、負荷Ｌ´に対して、コイルＬ３０に生じる逆起電力に基づく直流電圧が出力される。
【００７５】
このように、第３の実施の形態における変換回路１１０においては、第２の実施の形態における変換回路１００（図２）と同様に、（１）コイルＬ１１の電圧供給がオンである状態、（２）コイルＬ１１の両端がオープンに切り換えられた状態、（３）さらにコイルＬ１１のフライバック電圧が低減した後の状態、の３つの状態において、出力端子１３から直流電圧が出力される。
【００７６】
変換回路１１０においては、図２を参照して説明したように、負荷Ｌに直流電圧を出力する３つの電流路が形成される。すなわち、上記（１）の状態でダイオードＤ２からコイルＬ２２及びコイルＬ３１を経由して直流電圧を出力する第１の電流路と、上記（２）の状態でダイオードＤ１からコイルＬ２１及びコイルＬ３１を経由して直流電圧を出力する第２の電流路と、上記（３）の状態でダイオードＤ１とコイルＬ２１及びダイオードＤ２とコイルＬ２２からそれぞれコイルＬ３１を経由して直流電圧を出力する第３の電流路が形成される。
さらに、変換回路１１０においては、上記３つの電流路とは別に、新たに３つの電流路が形成される。すなわち、上記（１）の状態でコイルＬ２１，Ｌ２２からダイオードＤ３及びコイルＬ３０を経由して直流電圧を出力する第４の電流路、上記（２）の状態でコイルＬ２１，Ｌ２２からダイオードＤ４及びコイルＬ３０を経由して直流電圧を出力する第５の電流路、及び、上記（３）の状態でコイルＬ２１，Ｌ２２とダイオードＤ３及びコイルＬ２１，Ｌ２２とダイオードＤ４を経由して直流電圧を出力する第６の電流路が形成される。
【００７７】
これら第１〜第６の電流路により、変換回路１１０は、トランスＴ１のコイルＬ１１から供給されるエネルギーを全て直流電圧として出力することができるので、非常に高い効率で電圧変換を行える。
【００７８】
ここで、第６の電流路を介して直流電圧が出力される場合にトランスＴ１に流れる電流の影響について考察する。
上記（３）の状態においては、コイルＬ２１，Ｌ２２からダイオードＤ３を介してコイルＬ３０に至る向きに電流が流れるとともに、コイルＬ２１，Ｌ２２からダイオードＤ４を介してコイルＬ３０に至る向きにも電流が流れる。これら２つの電流は、いずれもコイルＬ２１，Ｌ２２を経由するため、トランスＴ１において、一次側のコイルＬ１１にエネルギーが伝達される可能性が考えられる。しかしながら、上記２つの電流はコイルＬ２１，Ｌ２２において互いに反対の方向に流れるので、コイルＬ２１，Ｌ２２に流れる電流により生じる磁束は互いに打ち消し合う。このため、コイルＬ２１，Ｌ２２からコイルＬ１１へのエネルギーの伝達は起きず、この伝達による損失を生じることはない。
また、このとき、ダイオードＤ３から、コイルＬ３０及び負荷Ｌ´を経由してダイオードＤ１に電流が流れる可能性がある。しかしながら、コイルＬ２１，Ｌ２２において磁束が打ち消し合う効果により、ダイオードＤ１，Ｄ３の順方向電圧よりもコイルＬ２１，Ｌ２２の抵抗の方が小さい。このため、上記第６の電流路に優先して電流が流れ、ダイオードＤ３からコイルＬ３０及び負荷Ｌ´を経由してダイオードＤ１に電流が流れることはない。
【００７９】
さらに、変換回路１１０において、出力端子１３，１４に接続された負荷Ｌに対しては、コイルＬ２１に生じる起電力、コイルＬ２２に生じる起電力、及び、コイルＬ３１に生じる逆起電力のいずれかに基づく直流電圧が出力される。
これに対し、コイルＬ３０を介してダイオードＤ３，Ｄ４に接続される負荷Ｌ´に対しては、コイルＬ２１，Ｌ２２が直列接続された経路を介して、直流電圧が出力される。すなわち、コイルＬ２１，Ｌ２２を一つの大きなコイルとみなした場合に、当該コイルに生じる起電力に基づいて、直流電圧が出力される。従って、負荷Ｌ´に出力される直流電圧は、コイルＬ２１，Ｌ２２に生じる起電力の和に基づくものであって、その電圧値は負荷Ｌに出力される直流電圧の電圧値に比べて大きい。その比は、コイルＬ２１，Ｌ２２のそれぞれの巻数とコイルＬ２１，Ｌ２２とを合わせた巻数との比に準じる。例えば、コイルＬ２１，Ｌ２２の巻数が等しい場合（コイルＬ３１とコイルＬ２１，Ｌ２２との接続が中点タップである場合）には、負荷Ｌ´に出力される直流電圧の電圧値は、負荷Ｌに出力される直流電圧の電圧値の２倍となる。
【００８０】
このように、変換回路１１０においては、一つのトランスを用いた回路から、電圧値の異なる二つの直流電圧を得ることができるという、格別の効果が得られる。
【００８１】
なお、本第３の実施の形態において、コイルＬ３０，Ｌ３１のいずれか若しくは両方を省いた構成とすることも勿論可能である。
例えば、コイルＬ３０を省いた構成とした場合、上記第６の電流路は形成されないが、第６の電流路の動作はコイルＬ３０に蓄積されるエネルギーを効率よく利用するためのものであるから、エネルギーの損失を招くことはなく、高い効率で電圧変換を行えるという利点が得られる。同様に、コイルＬ３１を省いた構成とした場合、上記第３の電流路は形成されないが、第３の電流路の動作はコイルＬ３１に蓄積されるエネルギーを効率よく利用するためのものであるから、エネルギーの損失を招くことはなく、高い効率で電圧変換を行えるという利点が得られる。
【００８２】
なお、上記第１〜第３の実施の形態において、変換回路１，１００，１１０における直流電源１１の具体的な形態は任意であって、バッテリやスイッチング電源装置を用いても良いし、或いは、交流電源を整流して直流電圧を供給する回路を直流電源１１として用いることも可能であり、いずれの場合であっても同様の効果が得られる。
特に、直流電源１１として、交流電源を整流して直流電圧を供給する回路（ダイオードブリッジ回路等）を用いた場合、変換回路１，１００，１１０は、直流電源回路の一構成回路として利用することができる。直流電源回路は、家庭用交流電源に接続される電化製品、電子機器の多くに搭載されており、これら電化製品、電子機器に本発明の変換回路１を適用すれば、極めて有用である。
【００８３】
さらに、上記第１〜第３の実施の形態において、変換回路１，１００，１１０に配される各ダイオードを、極性を逆向きにして取り付けることも勿論可能であり、この場合、出力される直流電圧の極性が逆にあるだけで、上記第１〜第３の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
また、変換回路１，１００，１１０の具体的構成についても特に限定はなく、例えばＦＥＴ１に代えて通常のトランジスタやＧＴＢＴを用いることも可能であり、変換回路１，１００，１１０の一部または全部を等価回路により置換することも勿論可能である。例えば、変換回路１，１００，１１０に含まれるダイオードを、整流機能を有する回路に置き換えることも可能であり、その他の細部構成についても、適宜変更可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明の電圧変換回路は、単に直流電圧を変換する機器に適用可能であるのみならず、例えば、本発明の電圧変換回路の入力段（図１、図２及び図５中の直流電源１１）に、交流電圧を整流する整流回路を接続すれば、交流電圧から所望の直流電圧を出力する電源回路（例えば、スイッチング電源回路）として利用できる。このように、本発明の電圧変換回路は、直流電圧の電圧変換を要する全ての回路及び当該回路を搭載する機器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態における変換回路１の構成を示す回路図である。
【図２】本発明を適用した第２の実施の形態における変換回路１００の構成を示す回路図である。
【図３】図２に示す変換回路１００の動作状態を示す図表である。
【図４】図２に示す変換回路１００の変換効率を示す図表である。
【図５】本発明を適用した第３の実施の形態における変換回路１１０の構成を示す回路図である。
【図６】従来の電圧変換回路の例を示す回路図である。
【図７】従来の電圧変換回路の例を示す回路図である。
【図８】従来の電圧変換回路の例を示す回路図である。
【図９】従来の電圧変換回路の例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００８７】
１，１００，１１０  変換回路
１０  パルス電圧
１１  直流電源
１２  ゲート端子
１３，１４  出力端子
ＦＥＴ１  ＦＥＴ
Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４  ダイオード
Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３０，Ｌ３１  コイル
Ｔ１  トランス
【図１】
2006050734.tif 000003
【図２】
2006050734.tif 000004
【図５】
2006050734.tif 000005
【図６】
2006050734.tif 000006
【図７】
2006050734.tif 000007
【図８】
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【図９】
2006050734.tif 000009
【図３】
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【図４】
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