(57)【要約】【課題】  複数のＤＣ／ＤＣコンバータの各々を電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータで構成した場合において、基板上での実装面積を削減すること。【解決手段】  複数の共振回路をそれぞれ含む複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎ）を備え、複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータからそれぞれ複数の出力電圧（Ｖｏｕｔ（１）〜Ｖｏｕｔ（Ｎ））を出力する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ａ）は、複数の共振回路の共振用インダクタ（Ｌｒ）を共用している。【選択図】      図４
2006340535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の共振回路をそれぞれ含む複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータからそれぞれ複数の出力電圧を出力する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記複数の共振回路の共振用インダクタを共用したことを特徴とする電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、同期整流形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項６】
共振用インダクタを共用した複数の共振回路と複数のスイッチとをそれぞれ含む複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータからそれぞれ複数の出力電圧を出力する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記複数のスイッチをそれぞれオン／オフする複数の制御信号のスイッチング周波数を同じにし、かつ互いに位相をずらすことを特徴とする電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項７】
ある電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの共振回路における共振期間が終了した後に、次に駆動すべき電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチをオンするように制御することを特徴とする、請求項６に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項８】
前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項６又は７に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項９】
前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項６又は７に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項１０】
前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項６又は７に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項１１】
前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、同期整流形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項１２】
１つの入力電圧から第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の出力電圧を生成して、前記第１乃至第Ｎの出力電圧をそれぞれ第１乃至第Ｎの負荷へ供給する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
互いに並列に接続され、それぞれ、第１乃至第Ｎの共振用キャパシタと第１乃至第Ｎのスイッチとを含む第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１乃至第Ｎの共振用キャパシタと協働してそれぞれ第１乃至第Ｎの共振回路を構成する１個の共振用インダクタと、
前記第１乃至第Ｎのスイッチのオン／オフを制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１３】
前記第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１２に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１４】
前記第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１２に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１５】
前記第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１２に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１６】
前記第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、同期整流形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１３乃至１５のいずれか１つに記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１７】
前記制御回路は、前記第１乃至第Ｎのスイッチを、スイッチング周波数が同じで、かつ互いに位相をずらしてオン／オフ制御することを特徴とする、請求項１２乃至１６のいずれか１つに記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの１つにおける共振回路の共振期間が終了した後に、次に駆動すべき電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチをオンするように制御することを特徴とする、請求項１７に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１９】
１つの入力電圧から第１乃至第Ｎ×Ｍ（Ｎ及びＭは２以上の整数）の出力電圧を生成して、前記第１乃至第Ｎ×Ｍの出力電圧をそれぞれ第１乃至第Ｎ×Ｍの負荷へ供給する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
互いに独立して制御される第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、前記第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの各々は、
互いに並列に接続され、それぞれ、第１乃至第Ｎの共振用キャパシタと第１乃至第Ｎのスイッチとを含む第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１乃至第Ｎの共振用キャパシタと協働してそれぞれ第１乃至第Ｎの共振回路を構成する１個の共振用インダクタと、
前記第１乃至第Ｎのスイッチのオン／オフを制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２０】
前記第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、降圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１９に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２１】
前記第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、昇圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１９に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２２】
前記第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、極性反転形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１９に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２３】
前記第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの各々が、同期整流形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータから成る、請求項１９乃至２２のいずれか１つに記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２４】
前記第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータが、降圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ、昇圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び極性反転形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータのいずれか又はそれらの組み合わせから成る、請求項１９に記載の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、特に、複数の共振回路を用いて複数の出力電圧を生成する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流（ＤＣ）入力電圧をそのＤＣ入力電圧とは異なるＤＣ出力電圧に変換する電源装置として、ＤＣ／ＤＣコンバータが知られている。複数の負荷へそれぞれ異なる電圧値を持つ複数のＤＣ出力電圧を供給する場合、従来のマルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータおいては、１つのＤＣ入力電圧（以下、単に「入力電圧」とも呼ぶ。）を複数のＤＣ／ＤＣコンバータを用いてスイッチングし、複数の負荷へそれぞれ複数のＤＣ出力電圧（以下、単に「出力電圧」とも呼ぶ。）を供給している。
【０００３】
図１に従来のマルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を示す。図示のマルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、入力電源１１からの入力電圧Ｖｉｎを受ける第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）のＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１、１２−２、…、１２−Ｎを備える。第１乃至第ＮのＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎは、入力電圧Ｖｉｎをスイッチングして、それぞれ第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）、Ｖｏｕｔ（２）、…、Ｖｏｕｔ（Ｎ）を出力する。第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）〜Ｖｏｕｔ（Ｎ）は、それぞれ、第１乃至第Ｎの負荷１３−１、１３−２、…、１３−Ｎへ供給される。
【０００４】
図２に第１乃至第ＮのＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎの各々として使用されるＤＣ／ＤＣコンバータ１２を示す。図示のＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、ＰＷＭ（パルス幅変調）型ＤＣ／ＤＣコンバータであって、降圧形である。入力電源１１には並列に入力コンデンサＣｉが接続されている。
【０００５】
ＰＷＭ型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、スイッチＳＷと、ダイオードＤと、出力インダクタＬｏと、キャパシタンス素子（出力コンデンサ）Ｃｏとから構成されている。
【０００６】
スイッチＳＷの一端は、入力電源１１の陽極に接続され、スイッチＳＷの他端は、ダイオードＤのカソードと出力インダクタＬｏの一端とに接続されている。ダイオードＤのアノードは接地されている。出力インダクタＬｏの他端は出力コンデンサＣｏを介して接地されている。出力コンデンサＣｏの両端に出力電圧Ｖｏｕｔが現れる。尚、スイッチＳＷのオン／オフの制御は、図示しない制御回路から供給されるＰＷＭ信号によって行われる。
【０００７】
しかしながら、ＰＷＭ型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、スイッチＳＷがオンからオフへ又はオフからオンへ切り替わるときのスイッチングロスが大きいという問題点がある。
【０００８】
このようなスイッチングロスを無くすことができるＤＣ／ＤＣコンバータとして、電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
図３に電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａを示す。図示の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａも降圧形である。
【００１０】
電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａは、共振用インダクタＬｒと共振用キャパシタＣｒとから成る共振回路が更に付加されている点を除いて、図２に図示したＰＷＭ型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と同様の構成を有する。従って、同様の機能を有するものには同一の参照符号を付して、説明の簡略化のためにそれらの説明については省略する。
【００１１】
共振用インダクタＬｒと共振用キャパシタＣｒとから成る共振回路は、スイッチＳＷとダイオードＤとの間に挿入されている。詳述すると、共振用インダクタＬｒの一端は、スイッチ回路ＳＷの他端に接続され、共振用インダクタＬｒの他端は、共振用キャパシタＣｒを介して接地される。共振用キャパシタＣｒはダイオードＤと並列に接続されている。すなわち、共振用キャパシタＣｒの一端は、ダイオードＤのカソードと出力インダクタＬｏの一端とに接続され、共振用キャパシタＣｒの他端は接地されている。ダイオードＤのアノードは接地されている。
【００１２】
尚、ダイオードＤの代わりにスイッチ（短絡スイッチ）を用いても良い。また、入力コンデンサＣｉは削除されても良い。
【００１３】
尚、共振用インダクタＬｒにはスイッチング周期に対して共振期間のみ電流を流す。スイッチング周期から共振期間を除いた期間は、共振用インダクタＬｒへは電流を流さない。入出力電圧比Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔが小さくなる程、共振期間に対するスイッチング周期が長くなり、共振用インダクタＬｒに電流を流さない期間がますます増える（例えば、特許文献２参照）。
【００１４】
【特許文献１】特開平９−１０３０７０号公報
【特許文献２】米国特許第４７２０６６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ここで、図１に示されるマルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０において、第１乃至第Ｎの負荷１３−１〜１３−Ｎにそれぞれ第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）〜Ｖｏｕｔ（Ｎ）を供給する場合において、第１乃至第ＮのＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎの各々を、図３に示したような電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａで構成したとする。この場合、共振用インダクタＬｒを負荷の数Ｎに応じて複数個（本例では、Ｎ個）用意する必要がある。そのため、これら複数個の共振用インダクタＬｒが基板上に占める実装面積が非常に大きくなってしまう。
【００１６】
また、共振用インダクタＬｒのインダクタンス値は比較的小さい値である。しかしながら、各共振用インダクタＬｒをワイヤーや基板パターンなどを用いた空芯コイルによって構成すると、複数個の共振用インダクタＬｒの間で互いに結合が起きてしまうという問題が生じる。
【００１７】
したがって、本発明の課題は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータの各々を電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータで構成した場合において、基板上での実装面積を削減することができる、電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータを提供することにある。
【００１８】
本発明の他の課題は、複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの間で互いに結合が起きるのを防止することができる、電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の態様によれば、複数の共振回路をそれぞれ含む複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎ；１２Ｂ−１〜１２Ｂ−Ｎ；１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎ；１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎ）を備え、前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータからそれぞれ複数の出力電圧（Ｖｏｕｔ（１）〜Ｖｏｕｔ（Ｎ））を出力する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、前記複数の共振回路の共振用インダクタ（Ｌｒ）を共用したことを特徴とする電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ａ；１０Ｂ；１０Ｃ；１０Ｄ）が得られる。
【００２０】
上記本発明の第１の態様による電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ａ；１０Ｂ；１０Ｃ；１０Ｄ）において、前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々は、降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎ）から構成されても良いし、昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎ）から構成されても良いし、極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎ）から構成されても良いし、同期整流型の降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良いし、同期整流型の昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良いし、或いは同期整流型の極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良い。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、共振用インダクタ（Ｌｒ）を共用した複数の共振回路（Ｃｒ１〜ＣｒＮ）と複数のスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷＮ；ＳＷ１１〜ＳＷＮ１）とをそれぞれ含む複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎ；１２Ｂ−１〜１２Ｂ−Ｎ；１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎ；１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎ）を備え、前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータからそれぞれ複数の出力電圧を出力する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ａ；１０Ｂ；１０Ｃ；１０Ｄ）の制御方法であって、前記複数のスイッチをそれぞれオン／オフする複数の制御信号（φ１〜φＮ；φ１１〜φＮ１；φ１Ｍ〜φＮＭ）のスイッチング周波数（ｆＳＷ）を同じにし、かつ互いに位相をずらすことを特徴とする電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法が得られる。
【００２２】
上記本発明の第２の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法において、ある電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの共振回路における共振期間が終了した後に、次に駆動すべき電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチをオンするように制御することが好ましい。また、前記複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々は、降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎ）から構成されて良いし、昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎ）から構成されても良いし、極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎ）から構成されても良いし、同期整流型の降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良いし、同期整流型の昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良いし、或いは同期整流型の極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良い。
【００２３】
本発明の第３の態様によれば、１つの入力電圧（Ｖｉｎ）から第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の出力電圧（Ｖｏｕｔ（１）〜Ｖｏｕｔ（Ｎ））を生成して、前記第１乃至第Ｎの出力電圧をそれぞれ第１乃至第Ｎの負荷（１３−１〜１３−Ｎ）へ供給する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、互いに並列に接続され、それぞれ、第１乃至第Ｎの共振用キャパシタ（Ｃｒ１〜ＣｒＮ）と第１乃至第Ｎのスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷＮ；ＳＷ１１〜ＳＷＮ１）とを含む第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎ；１２Ｂ−１〜１２Ｂ−Ｎ；１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎ；１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎ）と、前記第１乃至第Ｎの共振用キャパシタと協働してそれぞれ第１乃至第Ｎの共振回路を構成する１個の共振用インダクタ（Ｌｒ）と、前記第１乃至第Ｎのスイッチのオン／オフを制御する制御回路（２０；３０）と、を備えることを特徴とする電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ａ；１０Ｂ；１０Ｃ；１０Ｄ）が得られる。
【００２４】
上記本発明の第３の態様による電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ａ；１０Ｂ；１０Ｃ；１０Ｄ）において、前記第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの各々は、降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎ）から構成されて良いし、昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎ）から構成されても良いし、極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎ）から構成されても良いし、同期整流型の降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良いし、同期整流型の昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良いし、或いは同期整流型の極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良い。また、前記制御回路（２０；３０）は、前記第１乃至第Ｎのスイッチを、スイッチング周波数（ｆＳＷ）が同じで、かつ互いに位相をずらしてオン／オフ制御することが好ましい。また、前記制御回路（２０；３０）は、前記第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの１つにおける共振回路の共振期間が終了した後に、次に駆動すべき電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチをオンするように制御することが望ましい。
【００２５】
本発明の第４の態様によれば、１つの入力電圧（Ｖｉｎ）から第１乃至第Ｎ×Ｍ（Ｎ及びＭは２以上の整数）の出力電圧を生成して、前記第１乃至第Ｎ×Ｍの出力電圧をそれぞれ第１乃至第Ｎ×Ｍの負荷（１３−１１〜１３−ＮＭ）へ供給する電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、互いに独立して制御される第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ａ−１）〜１０Ａ−Ｍ）を備え、前記第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの各々は、互いに並列に接続され、それぞれ、第１乃至第Ｎの共振用キャパシタ（Ｃｒ１１〜ＣｒＮ１；Ｃｒ１Ｍ〜ＣｒＮＭ）と第１乃至第Ｎのスイッチ（ＳＷ１１〜ＳＷＮ１；ＳＷ１Ｍ〜ＳＷＮＭ）とを含む第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１乃至第Ｎの共振用キャパシタと協働してそれぞれ第１乃至第Ｎの共振回路を構成する１個の共振用インダクタ（Ｌｒ１；ＬｒＭ）と、前記第１乃至第Ｎのスイッチのオン／オフを制御する制御回路（２０−１；２０−Ｍ）と、を備えることを特徴とする電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ｅ）が得られる。
【００２６】
上記本発明の第４の態様による電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ｅ）において、前記第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの各々は、降圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ａ）から構成されて良いし、昇圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ｃ）から構成されても良いし、極性反転形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ｄ）から構成されても良いし、同期整流型の降圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良いし、同期整流型の昇圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良いし、或いは同期整流型の極性反転形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されても良い。又は、前記第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータは、降圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ａ）、昇圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ｃ）、及び極性反転形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０Ｄ）のいずれか又はそれらの組み合わせから構成されても良いし、同期整流型の降圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ、同期整流型の昇圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び同期整流型の極性反転形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータのいずれか又はそれらの組み合わせから構成されても良い。
【００２７】
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、複数の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータを構成する複数の共振回路の共振用インダクタを共用したので、共振用インダクタが基板上に占める実装面積を小さくでき、結合をなくすことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
図４を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａについて説明する。
【００３１】
図示の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａは、第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−１、１２Ａ−２、…、１２Ａ−Ｎと、これら第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎで共用される１つの共振用インダクタＬｒとから構成されている。入力電源１１には並列に入力コンデンサＣｉが接続されている。電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａは降圧形である。
【００３２】
共振用インダクタＬｒの一端は、入力電源１１の陽極に接続され、共振用インダクタＬｒの他端は、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎの入力端子に接続されている。
【００３３】
第１の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−１は、第１の通電スイッチＳＷ１と、第１の共振用キャパシタＣｒ１と、第１のダイオードＤ１と、第１の出力インダクタＬｏ１と、第１の出力コンデンサＣｏ１とから構成されている。同様に、第２の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−２は、第２の通電スイッチＳＷ２と、第２の共振用キャパシタＣｒ２と、第２のダイオードＤ２と、第２の出力インダクタＬｏ２と、第２の出力コンデンサＣｏ２とから構成されている。第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−Ｎは、第Ｎの通電スイッチＳＷＮと、第Ｎの共振用キャパシタＣｒＮと、第ＮのダイオードＤＮと、第Ｎの出力インダクタＬｏＮと、第Ｎの出力コンデンサＣｏＮとから構成されている。第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎは、それぞれ、第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）、Ｖｏｕｔ（２）、…、Ｖｏｕｔ（Ｎ）を生成し、それらは、それぞれ、第１乃至第Ｎの負荷１３−１、１３−２、…、１３−Ｎへ供給される。
【００３４】
一般的に、第ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−ｎは、第ｎの通電スイッチＳＷｎと、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎと、第ｎのダイオードＤｎと、第ｎの出力インダクタＬｏｎと、第ｎの出力コンデンサＣｏｎとから構成されている。第ｎの通電スイッチＳＷｎの一端は、共振用インダクタＬｒの他端に接続され、第ｎの通電スイッチＳＷｎの他端は、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎを介して接地されている。第ｎの共振用キャパシタＣｒｎと並列に第ｎのダイオードＤｎが接続されている。詳述すると、第ｎのダイオードＤｎのカソードは第ｎの通電スイッチＳＷｎの他端に接続され、第ｎのダイオードＤｎのアノードは接地されている。第ｎの出力インダクタＬｏｎの一端は、第ｎのダイオードＤｎのカソードに接続され、第ｎの出力インダクタＬｏｎの他端は、第ｎの出力コンデンサＣｏｎを介して接地されている。第ｎの出力コンデンサＣｏｎの両端には第ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（ｎ）が現れる。
【００３５】
共振用インダクタＬｒと第ｎの共振用キャパシタＣｒｎとによって、第ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−ｎにおける第ｎの共振回路が構成される。
【００３６】
第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷＮのオン／オフは、制御回路２０から供給される第１乃至第Ｎの制御信号φ１、φ２、…、φＮによって制御される。制御回路２０は、第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）〜Ｖｏｕｔ（Ｎ）を受ける。また、制御回路２０は、共振用インダクタＬｒを流れる電流ＩＬｒを検出する電流検出器（図示せず）から電流検出信号を受ける。第１乃至第Ｎの制御信号φ１〜φＮは、同一のスイッチング周波数ｆＳＷを持つが、後述するように、互いに位相がずれている。制御回路２０は、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−ｋの第ｋの共振回路（共振用インダクタＬｒと第ｋの共振用キャパシタＣｒｋ）における共振期間が終わった後の共振用インダクタＬｒに電流ＩＬｒを流す必要の無い期間中に、次に駆動すべき第（ｋ＋１）（但し、ｋがＮに等しいときは１）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−（ｋ＋１）の第（ｋ＋１）の通電スイッチＳＷ（ｋ＋１）をオンして、共振用インダクタＬｒを第（ｋ＋１）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−（ｋ＋１）の第（ｋ＋１）の共振回路における第（ｋ＋１）の共振用インダクタとして用いる。
【００３７】
第ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（ｎ）は、下記の数１のように、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎのキャパシタンス値（ここでは、便宜上、キャパシタＣｒｎと同じ記号Ｃｒｎで表している）で決定される。
【００３８】
【数１】
2006340535.tif 000003
【００３９】
ここで、ωｒｎは第ｎの共振回路における第ｎの角周波数を表し、αｎは第ｎの角度係数である。第ｎの角周波数ωｒｎは、下記の数２で表される。
【００４０】
【数２】
2006340535.tif 000004
【００４１】
ここで、ｆｒｎは第ｎの共振回路における第ｎの共振周波数を表す。また、上記数１における、ｓｉｎαｎは下記の数３で表される。
【００４２】
【数３】
2006340535.tif 000005
【００４３】
ここで、ＩＬｏｎは第ｎの出力インダクタＬｏｎを流れる電流を表す。さらに、第ｎの角度係数αｎは、下記の数４で表される角度範囲にある。
【００４４】
【数４】
2006340535.tif 000006
【００４５】
このような構成の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａでは、１個の共振用インダクタＬｒを第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎで共用しているので、基板上に占める共振用インダクタＬｒの実装面積を小さくすることができる。また、共振用インダクタＬｒを１個のみ使用するので、図１の第１乃至第ＮのＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎとして図２に示したＰＷＭ型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を使用したＰＷＭ型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータと比較しても、大きくサイズアップすることなく、スイッチングロスを削減することができる。さらに、共振用インダクタＬｒは１個しかないので、それを空芯コイルで構成しても、結合が起きることはない。尚、共振用インダクタＬｒとしては、上記基板上の寄生成分を用いてもよい。
【００４６】
図５を参照して、図４に示した電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａの動作について説明する。図５において、（ａ）は第１の通電スイッチＳＷ１のオン／オフの状態を示し、（ｂ）は第１の通電スイッチＳＷ１を流れる電流ＩＳＷ１を示し、（ｃ）は第１の共振用キャパシタＣｒ１の両端電圧ＶＣｒ１と第１の出力電圧Ｖｏｕｔ（１）とを示し、（ｄ）は第２の通電スイッチＳＷ２のオン／オフの状態を示し、（ｅ）は第２の通電スイッチＳＷ２を流れる電流ＩＳＷ２を示し、（ｆ）は第２の共振用キャパシタＣｒ２の両端電圧ＶＣｒ２と第２の出力電圧Ｖｏｕｔ（２）とを示し、（ｇ）は第Ｎの通電スイッチＳＷＮのオン／オフの状態を示し、（ｈ）は第Ｎの通電スイッチＳＷＮを流れる電流ＩＳＷＮを示し、（ｉ）は第Ｎの共振用キャパシタＣｒＮの両端電圧ＶＣｒＮと第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（Ｎ）とを示し、（ｊ）は共振用インダクタＬｒを流れる電流ＩＬｒを示す。
【００４７】
制御回路２０は、先ず時刻ｔ１で、図５（ａ）に示されるように、オンを指示する第１の制御信号φ１を出力して第１の通電スイッチＳＷ１をオンする。これにより、図５（ｊ）及び（ｂ）に示されるように、共振用インダクタＬｒおよび第１の通電スイッチＳＷ１を通って、それぞれ、電流ＩＬｒ、ＩＳＷ１が流れる。これにより、図５（ｃ）に示されるように、第１の共振用キャパシタＣｒ１が充電され、その両端電圧ＶＣｒ１が上昇する。第１の通電スイッチＳＷ１を流れる電流ＩＳＷ１が第１の出力インダクタＬｏ１を流れる電流ＩＬｏ１よりも小さくなると、第１の共振用キャパシタＣｒ１は放電し、その両端電圧ＶＣｒ１が低下する。
【００４８】
引き続いて、制御回路２０は、時刻ｔ２で、図５（ａ）に示されるように、オフを指示する第１の制御信号φ１を出力して第１の通電スイッチＳＷ１をオフする。
【００４９】
電流検出器からの電流検出信号が共振用インダクタＬｒを流れる電流ＩＬｒが零であることを示していると、制御回路２０は、第１の共振回路における共振期間が終了したと判断する。そこで、制御回路２０は、時刻ｔ３で、図５（ｄ）に示されるように、オンを指示する第２の制御信号φ２を出力して第２の通電スイッチＳＷ２をオンする。これにより、図５（ｊ）及び（ｅ）に示されるように、共振用インダクタＬｒおよび第２の通電スイッチＳＷ２を通って、それぞれ、電流ＩＬｒ、ＩＳＷ２が流れる。これにより、図５（ｆ）に示されるように、第２の共振用キャパシタＣｒ２が充電され、その両端電圧ＶＣｒ２が上昇する。第２の通電スイッチＳＷ２を流れる電流ＩＳＷ２が第２の出力インダクタＬｏ２を流れる電流ＩＬｏ２よりも小さくなると、第２の共振用キャパシタＣｒ２は放電し、その両端電圧ＶＣｒ２が低下する。
【００５０】
引き続いて、制御回路２０は、時刻ｔ４で、図５（ｄ）に示されるように、オフを指示する第２の制御信号φ２を出力して第２の通電スイッチＳＷ２をオフする。
【００５１】
以下、第３乃至第（Ｎ−１）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−３〜１２Ａ−（Ｎ−１）に対しても同様の動作を繰り返す。
【００５２】
制御回路２０は、第（Ｎ−１）の共振回路における共振期間が終了したと判断した後、時刻ｔ５で、図５（ｇ）に示されるように、オンを指示する第Ｎの制御信号φＮを出力して第Ｎの通電スイッチＳＷＮをオンする。これにより、図５（ｊ）及び（ｈ）に示されるように、共振用インダクタＬｒおよび第Ｎの通電スイッチＳＷＮを通って、それぞれ、電流ＩＬｒ、ＩＳＷＮが流れる。これにより、図５（ｉ）に示されるように、第Ｎの共振用キャパシタＣｒＮが充電され、その両端電圧ＶＣｒＮが上昇する。第Ｎの通電スイッチＳＷＮを流れる電流ＩＳＷＮが第Ｎの出力インダクタＬｏＮを流れる電流ＩＬｏＮよりも小さくなると、第Ｎの共振用キャパシタＣｒＮは放電し、その両端電圧ＶＣｒＮが低下する。
【００５３】
引き続いて、制御回路２０は、時刻ｔ６で、図５（ｇ）に示されるように、オフを指示する第Ｎの制御信号φＮを出力して第Ｎの通電スイッチＳＷＮをオフする。
【００５４】
制御回路２０は、第Ｎの共振回路における共振期間が終了したと判断した後、時刻ｔ７で、図５（ａ）に示されるように、再びオンを指示する第１の制御信号φ１を出力して第１の通電スイッチＳＷ１をオンする。これ以後、電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａは上述した動作を繰り返す。
【００５５】
図５（ａ）、（ｄ）、（ｇ）から明らかなように、第１乃至第Ｎの制御信号φ１〜φＮは、同一のスイッチング周期ＴＳＷ、すなわち、同一のスイッチング周波数ｆＳＷを持つことが分かる。
【００５６】
このように本実施の形態では、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎ中の第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１〜ＳＷＮを、位相をずらして駆動しているので、入力電圧Ｖｉｎのリップルが小さく、入力電源１１に対する負担を小さくすることができる。
【００５７】
図６を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂについて説明する。
【００５８】
図示の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂは、後述するように、各電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成要素であるダイオードの代わりに短絡スイッチを用いている点を除いて、図４に図示した電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａと同様の構成を有する。
【００５９】
電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂは、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−１、１２Ｂ−２、…、１２Ｂ−Ｎと、これら第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−１〜１２Ｂ−Ｎで共用される１つの共振用インダクタＣｒとから構成されている。入力電源１１には並列に入力コンデンサＣｉが接続されている。図示の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂは降圧形であり、同期整流形である。
【００６０】
共振用インダクタＬｒの一端は、入力電源１１の陽極に接続され、共振用インダクタＬｒの他端は、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−１〜１２Ｂ−Ｎの入力端子に接続されている。
【００６１】
第１の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−１は、第１の通電スイッチＳＷ１１と、第１の共振用キャパシタＣｒ１と、第１の短絡スイッチＳＷ１２と、第１の出力インダクタＬｏ１と、第１の出力コンデンサＣｏ１とから構成されている。同様に、第２の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−２は、第２の通電スイッチＳＷ２１と、第１の共振用キャパシタＣｒ２と、第２の短絡スイッチＳＷ２２と、第２の出力インダクタＬｏ２と、第２の出力コンデンサＣｏ２とから構成されている。第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−Ｎは、第Ｎの通電スイッチＳＷＮ１と、第Ｎの共振用キャパシタＣｒＮと、第Ｎの短絡スイッチＳＷＮ２と、第Ｎの出力インダクタＬｏＮと、第Ｎの出力コンデンサＣｏＮとから構成されている。第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−１〜１２Ｂ−Ｎは、それぞれ、第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）、Ｖｏｕｔ（２）、…、Ｖｏｕｔ（Ｎ）を生成し、それらは、それぞれ、第１乃至第Ｎの負荷１３−１、１３−２、…、１３−Ｎへ供給される。
【００６２】
一般に、第ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−ｎは、第ｎの通電スイッチＳＷｎ１と、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎと、第ｎの短絡スイッチＳＷｎ２と、第ｎの出力インダクタＬｏｎと、第ｎの出力コンデンサＣｏｎとから構成されている。第ｎの通電スイッチＳＷｎ１の一端は、共振用インダクタＬｒの他端に接続され、第ｎの通電スイッチＳＷｎ１の他端は、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎを介して接地されている。第ｎの共振用キャパシタＣｒｎと並列に第ｎの短絡スイッチＳＷｎ２が接続されている。第ｎの出力インダクタＬｏｎの一端は、第ｎの短絡スイッチＳＷｎ２を介して接地され、第ｎの出力インダクタＬｏｎの他端は、第ｎの出力コンデンサＣｏｎを介して接地されている。第ｎの出力コンデンサＣｏｎの両端には第ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（ｎ）が現れる。
【００６３】
共振用インダクタＬｒと第ｎの共振用キャパシタＣｒｎとによって、第ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−ｎにおける第ｎの共振回路が構成される。
【００６４】
第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、…、ＳＷＮ１のオン／オフおよび第１乃至第Ｎの短絡スイッチＳＷ１２、ＳＷ２２、…、ＳＷＮ２のオン／オフは、それぞれ、制御回路３０から供給される第１乃至第Ｎの通電制御信号φ１１、φ２１、…、φＮ１および第１乃至第Ｎの短絡制御信号φ１２、φ２２、…、φＮ２によって制御される。制御回路３０は、第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）〜Ｖｏｕｔ（Ｎ）を受ける。また、制御回路３０は、共振用インダクタＬｒを流れる電流ＩＬｒを検出する電流検出器（図示せず）から電流検出信号を受ける。さらに、制御回路３０は、第１乃至第Ｎの共振用キャパシタＣｒ１〜ＣｒＮの両端電圧を検出する第１乃至第Ｎの電圧検出器（図示せず）から第１乃至第Ｎの電圧検出信号を受ける。第１乃至第Ｎの通電制御信号φ１１〜φＮ１および第１乃至第Ｎの短絡制御信号φ１２〜φＮ２は、同一のスイッチング周波数ｆＳＷを持つが、互いに位相がずれている。
【００６５】
制御回路３０は、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−ｋの第ｋの共振回路（共振用インダクタＬｒと第ｋの共振用キャパシタＣｒｋ）における共振期間が終わった後の共振用インダクタＬｒに電流ＩＬｒを流す必要の無い期間中に、第（ｋ＋１）（但し、ｋがＮに等しいときは１）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−（ｋ＋１）の第（ｋ＋１）の通電スイッチＳＷ（ｋ＋１）をオンして、共振用インダクタＬｒを第（ｋ＋１）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−（ｋ＋１）の第（ｋ＋１）の共振回路における第（ｋ＋１）の共振用インダクタとして用いる。
【００６６】
また、本実施の形態では、制御回路３０は、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎの両端電圧ＶＣｒｎが０Ｖとなるタイミングで、第ｎの短絡スイッチＳＷｎ２をオンするように第ｎの短絡制御信号φｎ２を出力する。
【００６７】
このような構成の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂでも、１個の共振用インダクタＬｒを第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−１〜１２Ｂ−Ｎで共用しているので、基板上に占める共振用インダクタＬｒの実装面積を小さくすることができる。また、共振用インダクタＬｒを１個のみ使用するので、図１の第１乃至第ＮのＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎの各々として図２に示したＰＷＭ型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を使用したＰＷＭ型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータと比較しても、大きくサイズアップすることなく、スイッチングロスを削減することができる。さらに、共振用インダクタＬｒは１個しかないので、それを空芯コイルで構成しても、結合が起きることはない。尚、共振用インダクタＬｒとしては上記基板上の寄生成分を用いてもよい。
【００６８】
また、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｂ−１〜１２Ｂ−Ｎ中の第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１１〜ＳＷＮ１を、位相をずらして駆動しているので、入力電圧Ｖｉｎのリップルが小さく、入力電源１１に対する負担を小さくすることができる。
【００６９】
図７に図６に図示した電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂの具体例を示す。第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１１〜ＳＷＮ１および第１乃至第Ｎの短絡スイッチＳＷ１２〜ＳＷＮ２の各々は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されている。尚、第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１１〜ＳＷＮ１には、それぞれ、第１乃至第Ｎの通電ボディダイオードＢＤ１１、ＢＤ２１、…、ＢＤＮ１が並列に接続されている。第１乃至第Ｎの短絡スイッチＳＷ１２〜ＳＷＮ２には、それぞれ、第１乃至第Ｎの短絡ボディダイオードＢＤ１２、ＢＤ２２、…、ＢＤＮ２が並列に接続されている。
【００７０】
また、デットタイム中のロスを低減するために、第１乃至第Ｎの短絡スイッチＳＷ１２〜ＳＷＮ２と並列にそれぞれショットキバリアダイオードを付加しても良い。
【００７１】
図７ではスイッチにＭＯＳＦＥＴを使用しているが、スイッチとしてバイポーラトランジスタや接合形ＦＥＴなどを使用しても良いのは勿論である。
【００７２】
図８を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｃについて説明する。
【００７３】
図示の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｃは、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−１、１２Ｃ−２、…、１２Ｃ−Ｎと、これら第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎで共用される１つの共振用インダクタＬｒとから構成されている。入力電源１１には並列に入力コンデンサＣｉが接続されている。電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｃは昇圧形である。
【００７４】
入力電源１１の陽極は、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎの入力端子に接続されている。
【００７５】
第１の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−１は、第１の入力インダクタＬｉ１と、第１の通電スイッチＳＷ１と、第１の共振用キャパシタＣｒ１と、第１のダイオードＤ１と、第１の出力コンデンサＣｏ１とから構成されている。同様に、第２の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−２は、第２の入力インダクタＬｉ２と、第２の通電スイッチＳＷ２と、第２の共振用キャパシタＣｒ２と、第２のダイオードＤ２と、第２の出力コンデンサＣｏ２とから構成されている。第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−Ｎは、第Ｎの入力インダクタＬｉＮと、第Ｎの通電スイッチＳＷＮと、第Ｎの共振用キャパシタＣｒＮと、第ＮのダイオードＤＮと、第Ｎの出力コンデンサＣｏＮとから構成されている。第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎは、それぞれ、第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）、Ｖｏｕｔ（２）、…、Ｖｏｕｔ（Ｎ）を生成し、それらは、それぞれ、第１乃至第Ｎの負荷１３−１、１３−２、…、１３−Ｎへ供給される。
【００７６】
一般に、第ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−ｎは、第ｎの入力インダクタＬｉｎと、第ｎの通電スイッチＳＷｎと、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎと、第ｎのダイオードＤｎと、第ｎの出力コンデンサＣｏｎとから構成されている。第ｎの入力インダクタＬｉｎの一端は、入力電源１１の陽極に接続され、第ｎの入力インダクタＬｉｎの他端は、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎを介して接地されている。また、第ｎの入力インダクタＬｉｎの他端は、第ｎの通電スイッチＳＷｎの一端に接続されている。第ｎの通電スイッチＳＷｎの他端は、共振用インダクタＬｒを介して接地されている。更に、第ｎの入力インダクタＬｉｎの他端は、第ｎのダイオードＤｎのアノードの接続されている。第ｎのダイオードＤｎのカソードは第ｎの出力コンデンサＣｏｎを介して接地されている。第ｎの出力コンデンサＣｏｎの両端には第ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（ｎ）が現れる。
【００７７】
共振用インダクタＬｒと第ｎの共振用キャパシタＣｒｎとによって、第ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−ｎにおける第ｎの共振回路が構成される。
【００７８】
第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷＮのオン／オフは、制御回路２０から供給される第１乃至第Ｎの制御信号φ１、φ２、…、φＮによって制御される。制御回路２０は、第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）〜Ｖｏｕｔ（Ｎ）を受ける。また、制御回路２０は、共振用インダクタＬｒを流れる電流ＩＬｒを検出する電流検出器（図示せず）から電流検出信号を受ける。第１乃至第Ｎの制御信号φ１〜φＮは、同一のスイッチング周波数ｆＳＷを持つが、互いに位相がずれている。制御回路２０は、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−ｋの第ｋの共振回路（共振用インダクタＬｒと第ｋの共振用キャパシタＣｒｋ）における共振期間が終わった後の共振用インダクタＬｒに電流ＩＬｒを流す必要の無い期間中に、次に駆動すべき第（ｋ＋１）（但し、ｋがＮに等しいときは１）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−（ｋ＋１）の第（ｋ＋１）の通電スイッチＳＷ（ｋ＋１）をオンして、共振用インダクタＬｒを第（ｋ＋１）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−（ｋ＋１）の第（ｋ＋１）の共振回路における第（ｋ＋１）の共振用インダクタとして用いる。
【００７９】
このような構成の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｃでも、１個の共振用インダクタＬｒを第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎで共用しているので、基板上に占める共振用インダクタＬｒの実装面積を小さくすることができる。また、共振用インダクタＬｒを１個のみ使用するので、図１の第１乃至第ＮのＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎの各々として図２に示したＰＷＭ型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を使用したＰＷＭ型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータと比較しても、大きくサイズアップすることなく、スイッチングロスを削減することができる。さらに、共振用インダクタＬｒは１個しかないので、それを空芯コイルで構成しても、結合が起きることはない。尚、共振用インダクタＬｒとしては、上記基板上の寄生成分を用いてもよい。
【００８０】
また、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎ中の第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１〜ＳＷＮを、位相をずらして駆動しているので、入力電圧Ｖｉｎのリップルが小さく、入力電源１１に対する負担を小さくすることができる。
【００８１】
図９を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｄについて説明する。
【００８２】
図示の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｄは、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−１、１２Ｄ−２、…、１２Ｄ−Ｎと、これら第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎで共用される１つの共振用インダクタＬｒとから構成されている。入力電源１１には並列に入力コンデンサＣｉが接続されている。電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｄは極性反転型である。
【００８３】
共振用インダクタＬｒの一端は、入力電源１１の陽極に接続され、共振用インダクタＬｒの他端は、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎの入力端子に接続されている。
【００８４】
第１の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−１は、第１の通電スイッチＳＷ１と、第１の共振用キャパシタＣｒ１と、第１のインダクタＬ１と、第１のダイオードＤ１と、第１の出力コンデンサＣｏ１とから構成されている。同様に、第２の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−２は、第２の通電スイッチＳＷ２と、第１の共振用キャパシタＣｒ２と、第２のインダクタＬ２と、第２のダイオードＤ２と、第２の出力コンデンサＣｏ２とから構成されている。第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａ−Ｎは、第Ｎの通電スイッチＳＷＮと、第Ｎの共振用キャパシタＣｒＮと、第ＮのインダクタＬＮと、第ＮのダイオードＤＮと、第Ｎの出力コンデンサＣｏＮとから構成されている。第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎは、それぞれ、第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）、Ｖｏｕｔ（２）、…、Ｖｏｕｔ（Ｎ）を生成し、それらは、それぞれ、第１乃至第Ｎの負荷１３−１、１３−２、…、１３−Ｎへ供給される。
【００８５】
一般に、第ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−ｎは、第ｎの通電スイッチＳＷｎと、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎと、第ｎのインダクタＬｎと、第ｎのダイオードＤｎと、第ｎの出力コンデンサＣｏｎとから構成されている。第ｎの通電スイッチＳＷｎの一端は、共振用インダクタＬｒの他端に接続され、第ｎの通電スイッチＳＷｎの他端は、第ｎの共振用キャパシタＣｒｎを介して接地されている。第ｎの共振用キャパシタＣｒｎと並列に第ｎのインダクタＬｎが接続されている。また、第ｎの通電スイッチＳＷｎの他端は、第ｎのダイオードＤｎのカソードに接続されている。第ｎのダイオードＤｎのアノードは、第ｎの出力コンデンサＣｏｎを介して接地されている。第ｎの出力コンデンサＣｏｎの両端には第ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（ｎ）が現れる。
【００８６】
共振用インダクタＬｒと第ｎの共振用キャパシタＣｒｎとによって、第ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−ｎにおける第ｎの共振回路が構成される。
【００８７】
第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷＮのオン／オフは、制御回路２０から供給される第１乃至第Ｎの制御信号φ１、φ２、…、φＮによって制御される。制御回路２０は、第１乃至第Ｎの出力電圧Ｖｏｕｔ（１）〜Ｖｏｕｔ（Ｎ）を受ける。また、制御回路２０は、共振用インダクタＬｒを流れる電流ＩＬｒを検出する電流検出器（図示せず）から電流検出信号を受ける。第１乃至第Ｎの制御信号φ１〜φＮは、同一のスイッチング周波数ｆＳＷを持つが、互いに位相がずれている。制御回路２０は、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−ｋの第ｋの共振回路（共振用インダクタＬｒと第ｋの共振用キャパシタＣｒｋ）における共振期間が終わった後の共振用インダクタＬｒに電流ＩＬｒを流す必要の無い期間中に、第（ｋ＋１）（但し、ｋがＮに等しいときは１）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−（ｋ＋１）の第（ｋ＋１）の通電スイッチＳＷ（ｋ＋１）をオンして、共振用インダクタＬｒを第（ｋ＋１）の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−（ｋ＋１）の第（ｋ＋１）の共振回路における第（ｋ＋１）の共振用インダクタとして用いる。
【００８８】
このような構成の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｄでも、１個の共振用インダクタＬｒを第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎで共用しているので、基板上に占める共振用インダクタＬｒの実装面積を小さくすることができる。また、共振用インダクタＬｒを１個のみ使用するので、図１の第１乃至第ＮのＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１〜１２−Ｎの各々として図２に示したＰＷＭ型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を使用したＰＷＭ型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータと比較しても、大きくサイズアップすることなく、スイッチングロスを削減することができる。さらに、共振用インダクタＬｒは１個しかないので、それを空芯コイルで構成しても、結合が起きることはない。尚、共振用インダクタＬｒとしては、上記基板上の寄生成分を用いてもよい。
【００８９】
また、第１乃至第Ｎの電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎ中の第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１〜ＳＷＮを、位相をずらして駆動しているので、入力電圧Ｖｉｎのリップルが小さく、入力電源１１に対する負担を小さくすることができる。
【００９０】
上述したいずれの実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータにおいても、１つの通電スイッチのオン期間中に別の通電スイッチをオンすることができない。複数の通電スイッチを同時にオンする必要がある場合には、例えば、図４に示す電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａを複数組用いれば良い。
【００９１】
図１０を参照して、本発明の第５の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｅについて説明する。図示の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｅは、図４に図示した電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａを複数組用いた例である。
【００９２】
図示の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｅは、第１乃至第Ｍ（Ｍは２以上の整数）の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ−１〜１０Ａ−Ｍを備えている。第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ−１〜１０Ａ−Ｍの各々は、図４に図示した電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａと同様の構成を有するので、それらの説明は省略する。尚、ここでは、第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ−１〜１０Ａ−Ｍを、それぞれ、第１組乃至第Ｍ組とも略称する。
【００９３】
第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ−１〜１０Ａ−Ｍの駆動は、それぞれ、第１乃至第Ｍの制御回路２０−１〜２０−Ｍによって制御される。
【００９４】
第ｍ（１≦ｍ≦Ｍ）の制御回路２０−ｍは、第ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ−ｍの第１乃至第Ｎの通電スイッチＳＷ１ｍ〜ＳＷＮｍのオン／オフを制御する第１乃至第Ｎの制御信号φ１ｍ、φ２ｍ、…、φＮｍを出力する。第ｍの制御回路２０−ｍは、第ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ−ｍから出力される第１乃至第Ｎの出力電圧を受ける。また、第ｍの制御回路２０−ｍは、第ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ−ｍにおける共振用インダクタＬｒｍを流れる電流を検出する電流検出器（図示せず）から電流検出信号を受ける。第１乃至第Ｎの制御信号φ１ｍ〜φＮｍは、同一のスイッチング周波数ｆＳＷを持つが、互いに位相がずれている。
【００９５】
このように、第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ−１〜１０Ａ−Ｍは、それぞれ、第１乃至第Ｍの制御回路２０−１〜２０−Ｍによって独立に制御されるので、組の異なる通電スイッチ同士（例えば、第１組の第１の通電スイッチＳＷ１１と第Ｍ組の第１の通電スイッチ１Ｍ）を、同時にオンしても良い。
【００９６】
図示の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｅは、第１乃至第Ｍの制御回路２０−１〜２０−Ｍの如く複数の制御回路を備えているが、これら複数の制御回路を１つの制御器で構成しても良いのは勿論である。
【００９７】
また、図１０に図示した電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｅは、第１乃至第Ｍの電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータとして、図４に図示した降圧形の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａを用いているが、その代わりに、図８に図示した昇圧形の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｃ、或いは図９に図示した極性反転形の電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｄのいずれかを用いても良いし又はそれらの組み合わせを用いても良いし、同期整流型の降圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ、同期整流型の昇圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ、或いは同期整流型の極性反転形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータのいずれか又はそれらの組み合わせを用いても良いのは勿論である。
【００９８】
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】従来のマルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に図示したマルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータを構成する各ＤＣ／ＤＣコンバータとして使用されるＰＷＭ型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図３】降圧形の電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図５】図４に図示した電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を説明するための波形図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図７】図６に図示した電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの具体的な回路例を示す回路図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０Ａ、１０Ａ−１〜１０Ａ−Ｍ    降圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０Ｂ    同期整流形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０Ｃ    昇圧形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０Ｄ    極性反転形電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０Ｅ    電流共振型マルチ出力ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１    入力電源
１２Ａ−１〜１２Ａ−Ｎ    降圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２Ｂ−１〜１２Ｂ−Ｎ    同期整流形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２Ｃ−１〜１２Ｃ−Ｎ    昇圧形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２Ｄ−１〜１２Ｄ−Ｎ    極性反転形電流共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３−１〜１３−Ｎ、１３−１１〜１３−ＮＭ    負荷
２０、２０−１〜２０−Ｍ、３０    制御回路
Ｌｒ    共振用インダクタ
ＳＷ１〜ＳＷＮ    通電スイッチ
Ｃｒ１〜ＣｒＮ    共振用キャパシタ
Ｄ１〜ＤＮ    ダイオード
Ｌｏ１〜ＬｏＮ    出力インダクタ
Ｃｏ１〜ＣｏＮ    出力コンデンサ
Ｃｉ    入力コンデンサ
ＳＷ１１〜ＳＷＮ１    通電スイッチ
ＳＷ１２〜ＳＷＮ２    短絡スイッチ
ＢＤ１１〜ＢＤＮ１    通電ボディダイオード
ＢＤ１２〜ＢＤＮ２    短絡ボディダイオード
Ｌｉ１〜ＬｉＮ    入力インダクタ
Ｌｒ１〜ＬｒＭ    共振用インダクタ
ＳＷ１１〜ＳＷＮＭ    通電スイッチ
Ｃｒ１１〜ＣｒＮＭ    共振用キャパシタ
Ｄ１１〜ＤＮＭ    ダイオード
Ｌｏ１１〜ＬｏＮＭ    出力インダクタ
Ｃｏ１１〜ＣｏＮＭ    出力コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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