(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、かつ、ダミー抵抗を設けることなくトランスの偏磁を防止することが可能なスイッチング電源装置を提供することを目的とする。【解決手段】  パルス振分け回路３７と駆動回路３８及び３９との間にスイッチ３−１及び３−２を設けると共に、駆動回路３８及び３９とスイッチング素子３２〜３５との間にスイッチ４−１及び４−２を設け、スイッチング素子３２及び３５に入力される駆動パルスと次にスイッチング素子３３及び３４に入力される駆動パルスとが同じ駆動回路から出力される駆動パルスとなるように構成する。【選択図】      図１
2006262683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数で連続して入力されるパルスに基づいて第１及び第２のスイッチング素子が交互にオン、オフし直流電力を交流電力に変換する変換回路と、
前記変換回路で変換された交流電力を昇圧または降圧するトランスと、
前記トランスの出力を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑する平滑回路と、
入力されるパルスに基づいて前記第１及び第２のスイッチング素子を駆動させるための駆動パルスを出力する第１及び第２の駆動回路と、
前記所定周波数でパルスを出力するパルス出力回路と、
前記パルス出力回路から連続して出力される前記パルスを第１のパルスと第２のパルスに振分けるパルス振分け回路と、
前記パルス振分け回路で振分けられた前記第１及び第２のパルスが前記第１及び第２の駆動回路のうちの一方に連続して出力された後、次に前記パルス振分け回路で振分けられた前記第１及び第２のパルスが前記第１及び第２の駆動回路のうちの他方に連続して出力されるように切り替える第１のスイッチと、
前記第１及び第２の駆動回路のうちの一方に連続して出力された第１及び第２のパルスに基づいて前記第１及び第２の駆動回路のうちの一方から連続して出力された駆動パルスがそれぞれ前記第１及び第２のスイッチング素子に交互に出力された後、前記第１及び第２の駆動回路のうちの他方に連続して出力された第１及び第２のパルスに基づいて前記第１及び第２の駆動回路のうちの他方から連続して出力された駆動パルスがそれぞれ前記第１及び第２のスイッチング素子に交互に出力されるように、切り替える第２のスイッチと、
前記第１及び第２のスイッチのそれぞれの切替動作を制御する切替制御回路と、
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
所定周波数で連続して入力されるパルスに基づいて第１及び第２のスイッチング素子が交互にオン、オフし直流電力を交流電力に変換する変換回路と、
前記変換回路で変換された交流電力を昇圧または降圧するトランスと、
前記トランスの出力を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑する平滑回路と、
入力されるパルスに基づいて前記第１及び第２のスイッチング素子を駆動させるための駆動パルスを出力する第１及び第２の駆動回路と、
前記所定周波数でパルスを出力するパルス出力回路と、
前記パルス出力回路から連続して出力された第１及び第２のパルスが前記第１の駆動回路に連続して出力された後、次に前記パルス出力回路から連続して出力された前記第１及び第２のパルスが前記第２の駆動回路に連続して出力されるように切り替える第１のスイッチと、
前記第１の駆動回路に連続して出力された第１及び第２のパルスに基づいて前記第１の駆動回路から連続して出力された駆動パルスがそれぞれ前記第１及び第２のスイッチング素子に交互に出力された後、前記第２の駆動回路に連続して出力された前記第１及び第２のパルスに基づいて前記第２の駆動回路から連続して出力された駆動パルスがそれぞれ前記第１及び第２のスイッチング素子に交互に出力されるように、切り替える第２のスイッチと、
前記第１及び第２のスイッチのそれぞれの切替動作を制御する切替制御回路と、
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置であって、
前記切替制御回路は、前記第１及び第２のスイッチを、それぞれ、前記所定周波数の偶数倍周期で切替動作させる、
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項４】
所定周波数で連続して入力されるパルスに基づいて第１及び第２のスイッチング素子が交互にオン、オフし直流電力を交流電力に変換する変換回路と、
前記変換回路で変換された交流電力を昇圧または降圧するトランスと、
前記トランスの出力を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力を平滑する平滑回路と、
入力されるパルスに基づいて前記第１及び第２のスイッチング素子を駆動させるための駆動パルスを出力する第１及び第２の駆動回路と、
前記所定周波数でパルスを出力するパルス出力回路と、
駆動パルス切替スイッチと、
前記駆動パルス切替スイッチを制御する切替制御回路を備え、
前記駆動パルス切替スイッチは、少なくとも前記第１の駆動回路から出力される駆動パルスを第１のスイッチング素子へ出力する接続状態と第２のスイッチング素子へ出力する接続状態に切り替えるとともに、前記第２の駆動回路から出力される駆動パルスを第２のスイッチング素子へ出力する接続状態と第１のスイッチング素子へ出力する接続状態に切り替え、
前記切替制御回路は、前記所定周波数の周期の偶数倍の期間内において第１の駆動回路から出力される駆動パルスよって第１のスイッチング素子がオンする期間と第２のスイッチング素子がオンする期間を等しくすると共に、第２の駆動回路から出力される駆動パルスよって第１のスイッチング素子がオンする期間と第２のスイッチング素子がオンする期間を等しくするように、前記駆動パルス切替スイッチを制御することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項５】
第１及び第２のスイッチング素子が交互にオン、オフしてトランスに交流電力を伝達する電力変換回路の制御回路であって、
入力されるパルスに基づいて前記第１及び第２のスイッチング素子を駆動させるための駆動パルスを出力する第１及び第２の駆動回路と、
前記所定周波数でパルスを出力するパルス出力回路と、
駆動パルス切替スイッチと、
前記駆動パルス切替スイッチを制御する切替制御回路を備え、
前記駆動パルス切替スイッチは、少なくとも前記第１の駆動回路から出力される駆動パルスを第１のスイッチング素子へ出力する接続状態と第２のスイッチング素子へ出力する接続状態に切り替えるとともに、前記第２の駆動回路から出力される駆動パルスを第２のスイッチング素子へ出力する接続状態と第１のスイッチング素子へ出力する接続状態に切り替え、
前記切替制御回路は、前記所定周波数の周期の偶数倍の期間内において第１の駆動回路から出力される駆動パルスよって第１のスイッチング素子がオンする期間と第２のスイッチング素子がオンする期間を等しくすると共に、第２の駆動回路から出力される駆動パルスよって第１のスイッチング素子がオンする期間と第２のスイッチング素子がオンする期間を等しくするように、前記駆動パルス切替スイッチを制御することを特徴とする電力変換回路の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子やトランスなどを使用して直流電源の電力を昇圧または降圧し負荷に供給するスイッチング電源装置に関し、特に、出力電力がゼロに近くなるときのスイッチング電源装置の駆動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２（ａ）は、既存のスイッチング電源装置を示す図である。
図２（ａ）に示すスイッチング電源装置２０は、トランス絶縁型のフルブリッジＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）スイッチング電源装置であって、直流電源２１と、直流電源２１の直流電力を交流電力に変換する変換回路２２と、変換回路２２で変換された交流電力を昇圧または降圧するトランス２３と、ダイオード２４〜２７により構成されトランス２３の出力を整流する整流回路２８と、整流回路２８の出力を平滑し負荷２９に供給する平滑回路としてのコイル３０と、変換回路２２の駆動を制御する制御回路３１とを備えて構成されている。
【０００３】
上記変換回路２２は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるスイッチング素子３２〜３５により構成されている。すなわち、直流電源２１の高電位側とスイッチング素子３２とが接続され、直流電源２１の低電位側とスイッチング素子３３とが接続され、スイッチング素子３２及び３３が互いに直列に接続され、スイッチング素子３２及び３３の中点がトランス２３の１次側コイルの一方の端子に接続されている。また、直流電源２１の高電位側とスイッチング素子３４とが接続され、直流電源２１の低電位側とスイッチング素子３５とが接続され、スイッチング素子３４及び３５が互いに直列に接続され、スイッチング素子３４及び３５の中点がトランス２３の１次側コイルの他方の端子に接続されている。
【０００４】
上記制御回路３１は、三角波と指令値との比較結果によりパルス信号Ｓ１を出力するパルス出力回路３６と、パルス信号Ｓ１の各パルスを振り分けてパルス信号Ｓ２及びＳ３を出力するパルス振分け回路３７と、パルス信号Ｓ２に基づいてスイッチング素子３２及び３５をオン、オフさせる駆動パルス信号Ｓ４を出力する駆動回路３８と、パルス信号Ｓ３に基づいてスイッチング素子３３及び３４をオン、オフさせる駆動パルス信号Ｓ５を出力する駆動回路３９とを備えて構成されている。
【０００５】
図２（ｂ）は、パルス信号Ｓ１〜Ｓ３、駆動パルス信号Ｓ４，Ｓ５を示す図である。
図２（ｂ）に示す例では、パルス信号Ｓ１は、指令値が三角波よりも小さいときハイレベル、指令値が三角波よりも大きいときローレベルとなるように生成されている。また、パルス信号Ｓ２は、パルス信号Ｓ１の連続する各パルスのうち偶数番目のパルスにより生成されている。また、パルス信号Ｓ３は、パルス信号Ｓ１の連続する各パルスのうち奇数番目のパルスにより生成されている。
【０００６】
そして、パルス信号Ｓ２に基づいて生成される駆動パルス信号Ｓ４がスイッチング素子３２及び３５に入力され、パルス信号Ｓ３に基づいて生成される駆動パルス信号Ｓ５がスイッチング素子３３及び３４に入力されることにより、スイッチング素子３２及び３５とスイッチング素子３３及び３５が交互にオン、オフする。
【０００７】
ところで、負荷２９から要求される電力が小さい場合などスイッチング電源装置２０の出力電力がゼロに近くなるとき、駆動回路３８及び３９でそれぞれ使用される部品特性（主に、トランジスタの電流増幅率やＭＯＳＦＥＴのオン閾値など）のバラツキによって、駆動回路３８及び３９がそれぞれ出す最小パルス幅に差が生じる場合がある。
【０００８】
図２（ｃ）は、スイッチング電源装置２０の出力電力がゼロに近くなるときのパルス信号Ｓ１〜Ｓ３、駆動パルス信号Ｓ４，Ｓ５を示す図である。
図２（ｃ）に示すように、スイッチング電源装置２０の出力電力がゼロに近くなるとき、駆動回路３８及び３９のそれぞれの部品特性のバラツキによって、駆動パルス信号Ｓ４のパルス幅が駆動パルス信号Ｓ５のパルス幅に比べて狭くなっている。そのため、駆動パルス信号Ｓ４のパルス幅が狭くなりすぎてスイッチング素子３２及び３５のオン期間と、スイッチング素子３３及び３４のオン期間に差が生じ、トランス２３が偏磁してしまうおそれがある。
【０００９】
そこで、例えば、トランス２３が偏磁しないように、駆動パルス信号Ｓ４または駆動Ｓ５を調整することが行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
しかしながら、出力電力がゼロに近くなるときの部品特性のバラツキによる偏磁に関しては、考慮されていない。また、トランス２３が偏磁しないように、駆動パルス信号Ｓ４またはＳ５を調整する場合では、その駆動パルス信号Ｓ４またはＳ５のそれぞれの調整が複雑になるため制御回路３１の構成も複雑になるという問題がある。
【００１０】
そこで、簡単な構成でトランス２３を偏磁させないようにするために、例えば、図２（ａ）の破線で示すように、ダミー抵抗４０をコイル３０と負荷２９との間に設けることが考えられる。
【００１１】
これにより、スイッチング電源装置２０の出力電力がゼロに近くなるときでも駆動パルス信号Ｓ４及びＳ５のそれぞれのパルスに、ある程度の幅をもたせることができるので、トランス２３の偏磁を防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００１−２５８２５０号  （第３〜６頁、第１〜７図）
【特許文献２】特開２００３−８８１１３号    （第２〜６頁、第１〜１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、コイル３０と負荷２９との間にダミー抵抗４０を設けると、その分損失が増え電源効率が低下するという問題がある。
そこで、本発明は、簡単な構成で、かつ、ダミー抵抗を設けることなくトランスの偏磁を防止することが可能なスイッチング電源装置および制御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】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明のスイッチング電源装置は、所定周波数で連続して入力されるパルスに基づいて第１及び第２のスイッチング素子が交互にオン、オフし直流電力を交流電力に変換する変換回路と、前記変換回路で変換された交流電力を昇圧または降圧するトランスと、前記トランスの出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑する平滑回路と、入力されるパルスに基づいて前記第１及び第２のスイッチング素子を駆動させるための駆動パルスを出力する第１及び第２の駆動回路と、前記所定周波数でパルスを出力するパルス出力回路と、前記パルス出力回路から連続して出力される前記パルスを第１のパルスと第２のパルスに振分けるパルス振分け回路と、前記パルス振分け回路で振分けられた前記第１及び第２のパルスが前記第１及び第２の駆動回路のうちの一方に連続して出力された後、次に前記パルス振分け回路で振分けられた前記第１及び第２のパルスが前記第１及び第２の駆動回路のうちの他方に連続して出力されるように切り替える第１のスイッチと、前記第１及び第２の駆動回路のうちの一方に連続して出力された第１及び第２のパルスに基づいて前記第１及び第２の駆動回路のうちの一方から連続して出力された駆動パルスがそれぞれ前記第１及び第２のスイッチング素子に交互に出力された後、前記第１及び第２の駆動回路のうちの他方に連続して出力された第１及び第２のパルスに基づいて前記第１及び第２の駆動回路のうちの他方から連続して出力された駆動パルスがそれぞれ前記第１及び第２のスイッチング素子に交互に出力されるように、切り替える第２のスイッチと、前記第１及び第２のスイッチのそれぞれの切替動作を制御する切替制御回路とを備えることを特徴とする。
【００１４】
このように、第１のスイッチング素子に入力される駆動パルスと次に第２のスイッチング素子に入力される駆動パルスとが同じ駆動回路から出力される駆動パルスとなるように構成しているので、第１及び第２のスイッチング素子にそれぞれ交互に入力される駆動パルスの幅の偏りがなくなる。これにより、トランスが偏磁することを防止することができる。また、既存のスイッチング電源装置に第１及び第２のスイッチ及び切替制御回路を備えるだけの簡単な構成でダミー抵抗を設けることなくトランスの偏磁を防止することができる。
【００１５】
また、本発明のスイッチング電源装置は、所定周波数で連続して入力されるパルスに基づいて第１及び第２のスイッチング素子が交互にオン、オフし直流電力を交流電力に変換する変換回路と、前記変換回路で変換された交流電力を昇圧または降圧するトランスと、前記トランスの出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑する平滑回路と、入力されるパルスに基づいて前記第１及び第２のスイッチング素子を駆動させるための駆動パルスを出力する第１及び第２の駆動回路と、前記所定周波数でパルスを出力するパルス出力回路と、前記パルス出力回路から連続して出力された第１及び第２のパルスが前記第１の駆動回路に連続して出力された後、次に前記パルス出力回路から連続して出力された前記第１及び第２のパルスが前記第２の駆動回路に連続して出力されるように切り替える第１のスイッチと、前記第１の駆動回路に連続して出力された第１及び第２のパルスに基づいて前記第１の駆動回路から連続して出力された駆動パルスがそれぞれ前記第１及び第２のスイッチング素子に交互に出力された後、前記第２の駆動回路に連続して出力された前記第１及び第２のパルスに基づいて前記第２の駆動回路から連続して出力された駆動パルスがそれぞれ前記第１及び第２のスイッチング素子に交互に出力されるように、切り替える第２のスイッチと、前記第１及び第２のスイッチのそれぞれの切替動作を制御する切替制御回路とを備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、上記本発明のスイッチング電源装置に比べて、パルス振分け回路が無くなる分回路規模を小さくすることができる。
また、上記切替制御回路は、前記第１及び第２のスイッチを、それぞれ、前記所定周波数の偶数倍周期で切替動作させるように構成してもよい。
【００１７】
これにより、第１及び第２のスイッチを任意のタイミングで切替動作させることができるので、回路設計の自由度を向上させることができる。
また、本発明のスイッチング電源装置は、所定周波数で連続して入力されるパルスに基づいて第１及び第２のスイッチング素子が交互にオン、オフし直流電力を交流電力に変換する変換回路と、前記変換回路で変換された交流電力を昇圧または降圧するトランスと、前記トランスの出力を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑する平滑回路と、入力されるパルスに基づいて前記第１及び第２のスイッチング素子を駆動させるための駆動パルスを出力する第１及び第２の駆動回路と、前記所定周波数でパルスを出力するパルス出力回路と、駆動パルス切替スイッチと、前記駆動パルス切替スイッチを制御する切替制御回路を備え、前記駆動パルス切替スイッチは、少なくとも前記第１の駆動回路から出力される駆動パルスを第１のスイッチング素子へ出力する接続状態と第２のスイッチング素子へ出力する接続状態に切り替えるとともに、前記第２の駆動回路から出力される駆動パルスを第２のスイッチング素子へ出力する接続状態と第１のスイッチング素子へ出力する接続状態に切り替え、前記切替制御回路は、前記所定周波数の周期の偶数倍の期間内において第１の駆動回路から出力される駆動パルスよって第１のスイッチング素子がオンする期間と第２のスイッチング素子がオンする期間を等しくすると共に、第２の駆動回路から出力される駆動パルスよって第１のスイッチング素子がオンする期間と第２のスイッチング素子がオンする期間を等しくするように、前記駆動パルス切替スイッチを制御することを特徴とする。
【００１８】
この場合、第１の駆動回路による第１のスイッチング素子に入力される駆動パルスのオン期間と第２のスイッチング素子に入力される駆動パルスのオン期間とが同じになり、第２の駆動回路による第１のスイッチング素子に入力される駆動パルスのオン期間と第２のスイッチング素子に入力される駆動パルスのオン期間とが同じになるように制御されるので、トランスが偏磁することを防止することができる。
【００１９】
また、本発明は、第１及び第２のスイッチング素子が交互にオン、オフしてトランスに交流電力を伝達する電力変換回路の制御回路としても捉えることが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、簡単な構成でダミー抵抗を設けることなくトランスの偏磁を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態のスイッチング電源装置を示す図である。なお、図１（ａ）において、図２（ａ）に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。
【００２２】
図１（ａ）に示すスイッチング電源装置１は、直流電源２１と、変換回路２２と、トランス２３と、整流回路２８と、平滑回路としてのコイル３０と、制御回路２とを備えて構成されている。
【００２３】
上記制御回路２は、入力される指令値及び三角波に基づいてパルス信号Ｓ１を出力するパルス出力回路３６と、パルス出力回路３６から出力されるパルス信号Ｓ１の連続するパルスを交互に振分けてパルス信号Ｓ２及びパルス信号Ｓ３を出力するパルス振分け回路３７と、パルス信号Ｓ４を出力する駆動回路３８（第１の駆動回路）と、パルス信号Ｓ５を出力する駆動回路３９（第２の駆動回路）と、パルス振分け回路３７と駆動回路３８及び３９との間に設けられるスイッチ３−１及び３−２（第１のスイッチ）と、駆動回路３８及び３９とスイッチング素子３２〜３５との間に設けられるスイッチ４−１及び４−２（第２のスイッチ、駆動パルス切替スイッチ）と、スイッチ３−１、３−２、４−１、及び４−２のそれぞれの切替動作を制御するための切替信号ＳＷ１を出力する切替制御回路５とを備えて構成されている。
【００２４】
なお、スイッチング素子３２〜３５は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などＭＯＳＦＥＴに限定されない。また、スイッチング素子３２及び３５は、特許請求の範囲の第１のスイッチング素子に相当するものとする。また、スイッチング素子３３及び３４は、特許請求の範囲の第２のスイッチング素子に相当するものとする。また、スイッチ３−１及び３−２とスイッチ４−１及び４−２は、互いに連動しており、パルス信号Ｓ１を生成する際に使用される三角波の２倍周期に同期しているものとする。また、切替制御回路５は、例えば、カウンタやフリップフロップなどにより構成してもよい。
【００２５】
上記スイッチ３−１の一方の端子は、パルス振分け回路３７のパルス信号Ｓ２を出力する端子に常時接続され、他方の端子は、切替信号ＳＷ１に基づいて、駆動回路３８または３９に接続される。また、スイッチ３−２の一方の端子は、パルス振分け回路３７のパルス信号Ｓ３を出力する端子に常時接続され、他方の端子は、切替信号ＳＷ１に基づいて、駆動回路３８または３９に接続される。すなわち、スイッチ３−１が駆動回路３８に接続されるとき、スイッチ３−２は、駆動回路３９と接続され、スイッチ３−１が駆動回路３９と接続されるとき、スイッチ３−２は、駆動回路３８と接続される。
【００２６】
また、上記スイッチ４−１の一方の端子は、駆動回路３８と常時接続され、他方の端子は、切替信号ＳＷ１に基づいて、スイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子またはスイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に接続される。また、スイッチ４−２の一方の端子は、駆動回路３９と常時接続され、他方の端子は、切替信号ＳＷ１に基づいて、スイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子またはスイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に接続される。すなわち、スイッチ４−１がスイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に接続されるとき、スイッチ４−２は、スイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に接続され、スイッチ４−１がスイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に接続されるとき、スイッチ４−２は、スイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に接続される。
【００２７】
図１（ｂ）は、スイッチング電源装置１の出力電力がゼロに近くなるときのパルス信号Ｓ１〜Ｓ３、駆動パルス信号Ｓ４，Ｓ５を示す図である。なお、図１（ｂ）に示す最上段は、スイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に入力される駆動パルス信号を示し、２段目は、スイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に入力される駆動パルス信号を示している。
【００２８】
なお、図１（ｂ）に示す例では、スイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に同じ幅の駆動パルスが入力され、スイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子にも同じ幅の駆動パルスが入力されるように示されているが、実際には、スイッチング素子３２のソース電圧とスイッチング素子３３のソース電圧とが異なり、スイッチング素子３４のソース電圧とスイッチング素子３５のソース電圧とが異なる。そのため、スイッチング素子３２のゲート端子に印加される電位とスイッチング素子３３のゲート端子に印加される電位とが異なり、スイッチング素子３４のゲート端子に印加される電位とスイッチング素子３５のゲート端子に印加される電位とが異なるように、スイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に入力される駆動パルスにおいてレベルシフトが行われ、スイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に入力される駆動パルスにおいてもレベルシフトが行われる。
【００２９】
まず、パルス出力回路３６から出力されるパルス信号Ｓ１の連続する各パルス（Ｓ１−１〜Ｓ１−４）のうち第１番目のパルスＳ１−１（第１のパルス）がパルス振分け回路３７によりパルス信号Ｓ３の第１番目のパルスとして振り分けられるとき、スイッチ３−１が駆動回路３８に接続されると共に、スイッチ３−２が駆動回路３９に接続される（スイッチ３−１及び３−２が「左」）。また、スイッチ４−１がスイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に接続されると共に、スイッチ４−２がスイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に接続される（スイッチ４−１及び４−２が「左」）。そのため、パルス信号Ｓ３の第１番目のパルスは、スイッチ３−２を介して駆動回路３９に出力される。駆動回路３９は、パルス信号Ｓ３の第１番目のパルスに基づいて、駆動パルス信号Ｓ５の第１番目のパルスを出力する。そして、駆動回路３９から出力される駆動パルス信号Ｓ５の第１番目のパルスは、スイッチ４−２を介してスイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に出力される。
【００３０】
次に、パルス信号Ｓ１の第２番目のパルスＳ１−２（第２のパルス）がパルス振分け回路３７によりパルス信号Ｓ２の第１番目のパルスとして振り分けられるとき、スイッチ３−１が駆動回路３９に接続されると共に、スイッチ３−２が駆動回路３８に接続される（スイッチ３−１及び３−２が「右」）。また、スイッチ４−１がスイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に接続されると共に、スイッチ４−２がスイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に接続される（スイッチ４−１及び４−２が「右」）。そのため、パルス信号Ｓ２の第１番目のパルスは、スイッチ３−１を介して駆動回路３９に出力される。駆動回路３９は、パルス信号Ｓ２の第１番目のパルスに基づいて、駆動パルス信号Ｓ５の第２番目のパルスを出力する。そして、駆動回路３９から出力される駆動パルス信号Ｓ５の第２番目のパルスは、スイッチ４−２を介してスイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に出力される。
【００３１】
次に、パルス信号Ｓ１の第３番目のパルスＳ１−３（第１のパルス）がパルス振分け回路３７によりパルス信号Ｓ３の第２番目のパルスとして振り分けられるとき、スイッチ３−１が駆動回路３９に接続されると共に、スイッチ３−２が駆動回路３８に接続される（スイッチ３−１及び３−２が「右」）。また、スイッチ４−１がスイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に接続されると共に、スイッチ４−２がスイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に接続される（スイッチ４−１及び４−２が「右」）。そのため、パルス信号Ｓ３の第２番目のパルスは、スイッチ３−２を介して駆動回路３８に出力される。駆動回路３８は、パルス信号Ｓ３の第２番目のパルスに基づいて、駆動パルス信号Ｓ４の第１番目のパルスを出力する。そして、駆動回路３８から出力される駆動パルス信号Ｓ４の第１番目のパルスは、スイッチ４−１を介してスイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に出力される。
【００３２】
そして、パルス信号Ｓ１の第４番目のパルスＳ１−４（第２のパルス）がパルス振分け回路３７によりパルス信号Ｓ２の第２番目のパルスとして振り分けられるとき、スイッチ３−１が駆動回路３８に接続されると共に、スイッチ３−２が駆動回路３９に接続される（スイッチ３−１及び３−２が「左」）。また、スイッチ４−１がスイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に接続されると共に、スイッチ４−２がスイッチング素子３３及び３４のそれぞれのゲート端子に接続される（スイッチ４−１及び４−２が「左」）。そのため、パルス信号Ｓ２の第２番目のパルスは、スイッチ３−１を介して駆動回路３８に出力される。駆動回路３８は、パルス信号Ｓ２の第２番目のパルスに基づいて、駆動パルス信号Ｓ４の第２番目のパルスを出力する。そして、駆動回路３８から出力される駆動パルス信号Ｓ４の第２番目のパルスは、スイッチ４−１を介してスイッチング素子３２及び３５のそれぞれのゲート端子に出力される。
【００３３】
このように、スイッチ３−１、３−２、４−１、及び４−２のそれぞれの切替動作を制御しているので、スイッチング素子３２及び３５に入力される駆動パルスと次にスイッチング素子３３及び３４に入力される駆動パルスとを同じ駆動回路から出力される駆動パルスとすることができる。そのため、スイッチング素子３２及び３５に入力される駆動パルス幅と次にスイッチング素子３３及び３４に入力される駆動パルスの幅を常にほぼ同じにすることができるので、スイッチング素子３２及び３５に入力される駆動パルス幅と次にスイッチング素子３３及び３４に入力される駆動パルスの幅の偏りをなくすことができる。
【００３４】
見方を変えると、スイッチ４−１、４−２のそれぞれの切替動作を、駆動回路３８によるスイッチング素子３２及び３５に入力される駆動パルスのオン期間とスイッチング素子３３及び３４に入力される駆動パルスのオン期間が同じになり、駆動回路３９によるスイッチング素子３２及び３５に入力される駆動パルスのオン期間とスイッチング素子３３及び３４に入力される駆動パルスのオン期間が同じになるように制御しているので、スイッチング素子３２及び３５に入力される駆動パルス幅とスイッチング素子３３及び３４に入力される駆動パルスの幅の偏りをなくすことができる。
【００３５】
これにより、駆動回路３８及び３９でそれぞれ使用される部品特性にバラツキがあり、スイッチング電源装置１の出力電力がゼロに近くなるときでも、スイッチング素子３２及び３５がオン、オフするときは、スイッチング素子３３及び３４もオン、オフさせ、スイッチング素子３２及び３５がオン、オフしないときは、スイッチング素子３３及び３４もオン、オフさせないようにすることができるので、トランス２３の偏磁を防止することができる。また、既存のスイッチング電源装置２０にスイッチ３−１及び３−２、スイッチ４−１及び４−２、並びに切替制御回路５を備えるだけの簡単な構成でダミー抵抗４０を設けることなくトランス２３の偏磁を防止することができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、パルス振分け回路３７から出力されるパルス信号Ｓ２の各パルスの出力先をスイッチ３−１により駆動回路３８または３９に切り替え、パルス振分け回路３７から出力されるパルス信号Ｓ３の各パルスの出力先をスイッチ３−２により駆動回路３８または３９に切り替える構成であるが、パルス振分け回路３７を無くし、かつ、パルス出力回路３６と駆動回路３８及び３９との間に新たなスイッチを設け、そのスイッチによりパルス信号Ｓ１の各パルスの出力先を駆動回路３８または３９に切り替えるように構成してもよい。なお、パルス出力回路３６と駆動回路３８及び３９との間に設ける新たなスイッチは、特許請求の範囲の第１のスイッチに相当するものとし、切替信号ＳＷ１により切替動作が制御されるものとする。これにより、パルス振分け回路３７が無くなる分スイッチング電源装置１の回路規模を小さくすることができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、スイッチ３−１、３−２、４−１、及び４−２がそれぞれ三角波の２倍周期に同期して切替動作する構成であるが、スイッチ３−１、３−２、４−１、及び４−２がそれぞれ三角波の任意の偶数倍周期（２倍周期、４倍周期、６倍周期、・・・）に同期して切替動作するように構成してもよい。すなわち、本実施形態では２周期ごとに駆動パルスの幅の偏りが無くなるように切替動作させているが、トランス２３の動作に支障がなければ、任意の偶数倍周期ごとに駆動パルスの幅の偏りが無くなるように切替動作させてもよい。これにより、スイッチ３−１、３−２、４−１、及び４−２を任意のタイミングで切替動作させることができるので、回路設計の自由度を向上させることができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、スイッチング素子３２〜３５を使用してフルブリッジコンバータを形成することにより変換回路２２を構成しているが、スイッチング素子３２及び３３と２つのコンデンサとを使用してハーフブリッジコンバータを形成することにより変換回路２２を構成してもよい。すなわち、スイッチング素子３４及び３５をそれぞれコンデンサに置き換えて変換回路２２を構成してもよい。このとき、スイッチング素子３２は、特許請求の範囲の第１のスイッチング素子に相当し、スイッチング素子３３は、特許請求の範囲の第２のスイッチング素子に相当するものとする。また、駆動パルス信号Ｓ４の各パルスの出力先は、スイッチ４−１によりスイッチング素子３２または３３に切り替えられ、駆動パルス信号Ｓ５の各パルスの出力先は、スイッチ４−２によりスイッチング素子３２または３３に切り替えられる。
【００３９】
また、上記実施形態では、ダイオード２４〜２７を使用して整流回路２８を構成しているが、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を使用して整流回路２８を構成するなど、整流回路２８の形態は特に限定されない。
【００４０】
また、上記実施形態では、コイル３０を使用して平滑回路を構成しているが、例えば、コイル３０以外にコンデンサも使用して平滑回路を構成するなど、平滑回路の形態は特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態のスイッチング電源装置を示す図である。
【図２】既存のスイッチング電源装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      スイッチング電源装置
２      制御回路
３−１、３−２  スイッチ
４−１、４−２  スイッチ
５      切替制御回路
２０      スイッチング電源装置
２１      直流電源
２２      変換回路
２３      トランス
２４〜２７  ダイオード
２８      整流回路
２９      負荷
３０      コイル
３１      制御回路
３２〜３５  スイッチング素子
３６      パルス出力回路
３７      パルス振分け回路
３８、３９  駆動回路
４０      ダミー抵抗
【図１】
2006262683.tif 000003
【図２】
2006262683.tif 000004