(57)【要約】【課題】より小さな出力平滑用チョークコイルで動作可能なフォワード型スイッチング電源装置とフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法とを提供することを目的とする。【解決手段】二つのトランスを備え、二つのトランスの各々の一次側が入力電源と並列に設けられるとともに、二つのトランスの各々の二次側が出力負荷と並列に設けられるフォワード型スイッチング電源装置とする。さらに、１石フォワード型であり、二つのトランスの各々の一次側は、スイッチング素子とトランスリセット用ダイオードとを備えるフォワード型スイッチング電源装置とする。【選択図】図１
2011205752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのトランスを備え、
前記二つのトランスの各々の一次側が入力電源と並列に設けられるとともに、
前記二つのトランスの各々の二次側が出力負荷と並列に設けられ、
前記二つのトランスが各々５０％以上のデューティー比で動作する
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
１石フォワード型であり、
前記二つのトランスの各々の一次側は、スイッチング素子とトランスリセット用ダイオードとを備える
ことを特徴とするフォワード型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に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
１石フォワード型であり、
前記二つのトランスの各々の二次側は、各二次側巻き線と直列に接続された整流ダイオードを備える
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
１石フォワード型であり、
前記二つのトランスの各々の二次側は、各二次側巻き線と直列に接続されたスイッチング素子を備える
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項５】
請求項１に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
２石フォワード型であり、
前記二つのトランスの各々の一次側は、二つのスイッチング素子と二つのトランスリセット用ダイオードとを備える
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項６】
請求項１または請求項５に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
２石フォワード型であり、
前記二つのトランスの各々の二次側は、各二次側巻き線と直列に接続された整流ダイオードを備える
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項７】
請求項１または請求項５に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
２石フォワード型であり、
前記二つのトランスの各々の二次側は、各二次側巻き線と直列に接続されたスイッチング素子を備える
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
前記入力電源と並列に接続された入力側コンデンサを備え、
前記二つのトランスの各々の一次側において、前記入力電源と前記入力側コンデンサとに並列に各一次側巻き線が設けられる
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
前記出力負荷と並列に接続された出力平滑コンデンサを備え、
前記二つのトランスの各々の二次側において、前記出力負荷と前記出力平滑コンデンサとに並列に各二次側巻き線が設けられる
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
常に、前記二つのトランスのうち少なくともいずれか一つが前記入力電源により駆動される
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
前記出力負荷に直列に接続される出力平滑用チョークコイルを備えない
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
前記二つのトランスは、各々リセット期間を有して磁気が初期化される
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
前記二つのトランスは、互いに１８０°位相をずらして交互に駆動される
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のフォワード型スイッチング電源装置において、
前記入力電源は直流電源である
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載のフォワード型スイッチング電源装置を駆動する方法であって、
駆動期間中は間断なく常に前記二つのトランスの少なくともいずれか一つの二次側から前記出力負荷に電力が出力されるように、
駆動期間中は間断なく常に前記二つのトランスの少なくともいずれか一つの一次側に前記入力電源から電力が供給される
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法であって、
前記二つのトランスの各々は、前記入力電源からデューティー比５０％以上で間欠的に電力が供給される
ことを特徴とするフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォワード型スイッチング電源装置とフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
２石フォワード形スイッチング電源装置は、高い直流入力電圧に対して高出力を得ることができるとともに、比較的小型化が可能なことが知られている。
【０００３】
一方で、２石フォワード形スイッチング電源装置は、電流が反転する場合の電流経路に、配線インダクタンスに起因するサージ電圧が生じることが指摘されており、これを改善する提案が、例えば下記特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、１石フォワード形スイッチング電源装置は、例えば下記特許文献２に詳述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−３３６７４２号公報
【特許文献２】特開２００１−２９２５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のフォワード型スイッチング電源装置は、出力リップル電圧を低減するために、大きなインダクタンス値を有する出力平滑用チョークコイルを備えていた。また、インダクタンス値は、一般に巻き線の巻き数等に大きく依存するので大きな巻き数の出力平滑用チョークコイルが用いられる傾向にあった。
【０００７】
このため、出力平滑用チョークコイルは、比較的大きくかつ比較的重くなっていた。これにより、フォワード型スイッチング電源全体として大型化・重量化していた。
【０００８】
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、より小さな出力平滑用チョークコイルで動作可能なフォワード型スイッチング電源装置とフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法と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】
【０００９】
本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、二つのトランスを備え、二つのトランスの各々の一次側が入力電源と並列に設けられるとともに、二つのトランスの各々の二次側が出力負荷と並列に設けられることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、好ましくは１石フォワード型であり、二つのトランスの各々の一次側が、スイッチング素子とトランスリセット用ダイオードとを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは１石フォワード型であり、二つのトランスの各々の二次側が、各二次側巻き線と直列に接続された整流ダイオードを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは１石フォワード型であり、二つのトランスの各々の二次側が、各二次側巻き線と直列に接続されたスイッチング素子を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、好ましくは２石フォワード型であり、二つのトランスの各々の一次側が、二つのスイッチング素子と二つのトランスリセット用ダイオードとを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは２石フォワード型であり、二つのトランスの各々の二次側が、各二次側巻き線と直列に接続された整流ダイオードを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは２石フォワード型であり、二つのトランスの各々の二次側が、各二次側巻き線と直列に接続されたスイッチング素子を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは入力電源と並列に接続された入力側コンデンサを備え、二つのトランスの各々の一次側において、入力電源と入力側コンデンサとに並列に各一次側巻き線が設けられることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは出力負荷と並列に接続された出力平滑コンデンサを備え、二つのトランスの各々の二次側において、出力負荷と出力平滑コンデンサとに並列に各二次側巻き線が設けられることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは常に、二つのトランスのうち少なくともいずれかが入力電源により駆動されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは出力負荷に直列に接続される出力平滑用チョークコイルを備えないことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは二つのトランスが、各々リセット期間を有して磁気が初期化されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは５０％以上のデューティー比で動作するフォワード型スイッチング電源装置を並列に接続することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは二つのトランスが、互いに１８０°位相をずらして交互に駆動されることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置は、さらに好ましくは入力電源が直流電源であることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法は、駆動期間中においては間断なく常に二つのトランスの少なくともいずれかの二次側から出力負荷に電力が供給されるように、駆動期間中は間断なく常に二つのトランスの少なくともいずれかの一次側に入力電源から電力が供給されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明のフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法は、好ましくは二つのトランスの各々が、入力電源からデューティー比５０％以上で間欠的に電力が供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、より小さな出力平滑用チョークコイルで動作可能なフォワード型スイッチング電源装置とフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法とを提供できる。また、トランスの利用効率を向上させたフォワード型スイッチング電源装置とフォワード型スイッチング電源装置の駆動方法とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第一の実施形態の１石フォワード型スイッチング電源装置を説明する図である。
【図２】期間１における１石フォワード型スイッチング電源装置の電流を説明する図である。
【図３】期間２における１石フォワード型スイッチング電源装置の電流を説明する図である。
【図４】期間３における１石フォワード型スイッチング電源装置の電流を説明する図である。
【図５】期間４における１石フォワード型スイッチング電源装置の電流を説明する図である。
【図６】期間５における１石フォワード型スイッチング電源装置の電流を説明する図で
【図７】第二の実施形態の１石フォワード型スイッチング電源装置を説明する回路図である。
【図８】第三の実施形態の２石フォワード型スイッチング電源装置を説明する回路図である。
【図９】第四の実施形態の２石フォワード型スイッチング電源装置を説明する回路図である。
【図１０】１石フォワード型スイッチング電源装置の各部位の波形状態を期間毎に説明するシミュレーション波形図である。
【図１１】従来並みの比較的大きなインダクタンス値の出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）を有する動作状態を説明する図である。
【図１２】出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）のインダクタンス値を従来の１／１００とした場合の動作状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施形態で説明するフォワード型スイッチング電源装置は、例えば二つのトランスを備え、各々のトランスの一次側回路は、入力電源に対して並列に接続される。また、各々のトランスの二次側回路は、出力負荷に対して並列に接続される。そして、二つのトランスを、１８０°位相をずらしたタイミングで駆動させる。
【００２９】
これにより、実施形態のフォワード型スイッチング電源装置は、デューティー比が５０％以上で動作することが可能となる。また、出力平滑用チョークコイルに印加される電圧値を低減することが可能となるので、出力平滑用チョークコイルのインダクタンス値を比較的小さな値とすることができる。
【００３０】
また、出力平滑用チョークコイルのインダクタンス値を比較的小さな値とできるので、出力平滑用チョークコイルを小型化・軽量化することが可能となる。また、出力平滑用チョークコイルの配置面積を低減できるので、実装面積の観点からもコストの観点からも有利なフォワード型スイッチング電源装置を実現できる。また、典型的には配線インダクタンスのみでこれを賄うことが可能であるので、出力平滑用チョークコイルを別途に設ける必要がない回路構成とできる。
【００３１】
また、実施形態で説明するフォワード型スイッチング電源装置において、各トランスのデューティー比は、各々の磁気リセット期間だけを残存させて、各々５０％以上にまで増大させて駆動させることができる。
【００３２】
これにより、二つのトランスが共に駆動される重畳駆動期間が生じるので、出力平滑用チョークコイルのインダクタンス値が小さくても、より安定した出力が可能なフォワード型スイッチング電源装置となる。
【００３３】
また、例えば比較的大きな電力に対応可能な従来のフルブリッジ回路においては、本来交互に動作すべきスイッチング素子が誤って同時にオンにされると、回路破損等の障害を生じる。しかし、実施形態で説明するフォワード型スイッチング電源装置においては、一次側のスイッチング素子が全て同時にオンにされても、このような破損を生じる懸念がない。
【００３４】
また、実施形態で説明するフォワード型スイッチング電源装置は、二次側の整流ダイオードに替えて、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を配して同期整流方式としてもよい。これにより、さらに高効率なフォワード型スイッチング電源とできる。
【００３５】
また、一般に出力電流の増大に伴い出力平滑用チョークコイルでの損失が増大するが、典型的には出力平滑用チョークコイルを設けないフォワード型スイッチング電源装置とすることで、比較的大きな電流を流す場合においても、電力損失を低減した高効率なフォワード型スイッチング電源とできる。
【００３６】
（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態の１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）を説明する図である。図１に示すように、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、入力電圧「Ｖｉｎ」の直流電源１０と、直流電源１０と並列に接続され容量「Ｃｉｎ」の入力側コンデンサ２０とを備える。
【００３７】
また、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、トランス（Ｔ１）１７０と、トランス（Ｔ２）１８０との二つのトランスを備える。トランス（Ｔ１）１７０と、トランス（Ｔ２）１８０との一次側は、共に同一の回路が、直流電源１０と入力側コンデンサ２０とに対して並列接続された回路構成である。
【００３８】
すなわち、図１から理解されるように、トランス（Ｔ１）１７０と、トランス（Ｔ２）１８０との各一次側は、トランスリセット用ダイオードとスイッチング素子とを各々一つずつ備える回路構成となる。トランス（Ｔ１）１７０の一次側は、一次側巻き線の一端にトランスリセット用ダイオード（Ｄ３）１３０のカソードが接続され、一次側巻き線の他端にはスイッチング素子（Ｑ１）１９０のドレインが接続される。トランスリセット用ダイオード（Ｄ３）１３０のアノードは、スイッチング素子（Ｑ１）１９０のソースと接続される。
【００３９】
また、トランス（Ｔ１）１７０の一次側巻き線は、巻き線比が所望のｎ１：ｎ３となるようにタップが設けられ、タップと直流電源１０のプラス側とが接続され、巻き線ｎ１の他端がスイッチング素子（Ｑ１）１９０のドレインと接続され、スイッチング素子（Ｑ１）１９０のソースと直流電源１０のマイナス側とが接続される。なお、スイッチング素子（Ｑ１）１９０のゲートには、制御回路（不図示）から所望の動作信号が付与される。
【００４０】
また、トランス（Ｔ２）１８０の一次側は、一次側巻き線の一端にトランスリセット用ダイオード（Ｄ４）１４０のカソードが接続され、一次側巻き線の他端にはスイッチング素子（Ｑ２）２００のドレインが接続される。トランスリセット用ダイオード（Ｄ４）１４０のアノードは、スイッチング素子（Ｑ２）２００のソースと接続される。
【００４１】
また、トランス（Ｔ２）１８０の一次側巻き線は、巻き線比が所望のｎ４：ｎ６となるようにタップが設けられ、タップと直流電源１０のプラス側とが接続され、巻き線ｎ４の他端がスイッチング素子（Ｑ２）２００のドレインと接続され、スイッチング素子（Ｑ２）２００のソースと直流電源１０のマイナス側とが接続される。なお、スイッチング素子（Ｑ２）２００のゲートには、制御回路（不図示）から所望の動作信号が付与される。
【００４２】
また、トランス（Ｔ１）１７０と、トランス（Ｔ２）１８０との二次側は、共に同一の構成であり、出力負荷（ＲＬ）１５０と出力平滑コンデンサ（Ｃ０）１６０とに対して並列接続された回路構成である。
【００４３】
すなわち、図１から理解されるように、トランス（Ｔ１）１７０と、トランス（Ｔ２）１８０との二次側は、各二次側巻き線に直列接続された整流ダイオードを各々一つずつ備える回路構成となる。
【００４４】
トランス（Ｔ１）１７０の二次側巻き線ｎ２の一端には、整流ダイオード（Ｄ１）１１０のアノードが接続される。また、トランス（Ｔ２）１８０の二次側巻き線ｎ５の一端には、整流ダイオード（Ｄ２）１２０のアノードが接続される。整流ダイオード（Ｄ１）１１０のカソードと整流ダイオード（Ｄ２）１２０のカソードとは、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００の一端に接続される。
【００４５】
そして、トランス（Ｔ１）１７０の二次側巻き線ｎ２と整流ダイオード（Ｄ１）１１０と、トランス（Ｔ２）１８０の二次側巻き線ｎ５と整流ダイオード（Ｄ２）１２０と、は出力負荷（ＲＬ）１５０と出力平滑コンデンサ（Ｃ０）１６０とに対して並列に接続される。
【００４６】
図１において、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００は、インダクタンス値Ｌ０を、比較的小さな値とすることができ、典型的にはインダクタンス値Ｌ０をゼロとすることができる。すなわち、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００を設けないこととできる。この場合には、例えば配線インダクタンスのみで動作対応することとしてもよい。
【００４７】
１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、トランス（Ｔ１）１７０とトランス（Ｔ２）１８０とが、互いに１８０°位相をずらして駆動される。このため、出力負荷（ＲＬ）１５０と出力平滑コンデンサ（Ｃ０）１６０とに対してデューティー比５０％以上で電力を供給可能であり、典型的には出力負荷（ＲＬ）１５０と出力平滑コンデンサ（Ｃ０）１６０とに対してデューティー比１００％で電力を供給できる。
【００４８】
これにより、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００のインダクタンス値Ｌ０を、比較的小さな値とすることができ、典型的には出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００を設けない回路構成としても安定した出力を得ることができる。
【００４９】
また、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、トランス（Ｔ１）１７０とトランス（Ｔ２）１８０とを、各々デューティー比５０％以上で駆動してもよい。トランス（Ｔ１）１７０とトランス（Ｔ２）１８０との各々のデューティー比は、磁気を初期化するために必要な期間だけを残して最大限まで増大させることができる。
【００５０】
トランス（Ｔ１）１７０とトランス（Ｔ２）１８０との各々デューティー比を５０％以上とする場合には、トランス（Ｔ１）１７０とトランス（Ｔ２）１８０とが共に直流電源１０から電力供給される重畳動作期間が生じることとなる。この場合においても、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、トランス（Ｔ１）１７０とトランス（Ｔ２）１８０とが並列接続とされているので何ら支障なく重畳動作させることができる。
【００５１】
図２乃至図６は、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）の動作状態を説明する図である。また、図１０は、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）の各部位の波形状態を期間１乃至期間６毎に説明するシミュレーション波形図である。図２乃至図６は、図１０に示す期間１乃至期間５にそれぞれ対応しており、各期間における電流を矢印で図２乃至図６中に図示している。
【００５２】
すなわち、図２は、期間１における１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）の電流を説明する図である。また、図３は、期間２における１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）の電流を説明する図である。また、図４は、期間３における１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）の電流を説明する図である。また、図５は、期間４における１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）の電流を説明する図である。また、図６は、期間５における１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）の電流を説明する図である。
【００５３】
また、図１０において、「Ｖｇｓ１」は、スイッチング素子（Ｑ１）１９０のソースに対するゲートの電圧を説明し、「Ｖｇｓ２」は、スイッチング素子（Ｑ２）２００のソースに対するゲートの電圧を説明している。
【００５４】
また、図１０において、「Ｖｄｓ１」と「Ｉｄｓ１」とは、各々スイッチング素子（Ｑ１）１９０のソースに対するドレインの電圧とドレインへ流れ込む電流値とを説明している。また、図１０において、「Ｖｄｓ２」と「Ｉｄｓ２」とは、各々スイッチング素子（Ｑ２）２００のソースに対するドレインの電圧とドレインへ流れ込む電流値とを説明している。
【００５５】
また、図１０において、「ＶＤ１」と「ＩＤ１」とは、各々整流ダイオード（Ｄ１）１１０のアノードに対するカソードの電圧とアノードからカソードへと整流ダイオード（Ｄ１）１１０を流れる電流値とを説明している。また、「ＶＤ２」と「ＩＤ２」とは、各々整流ダイオード（Ｄ２）１２０のアノードに対するカソードの電圧とアノードからカソードへと整流ダイオード（Ｄ２）１２０を流れる電流値とを説明している。
【００５６】
また、図１０において「Ｖｎ２」と「Ｖｎ５」とは、各々トランス（Ｔ１）１７０とトランス（Ｔ２）１８０との二次側巻き線ｎ２，ｎ５に生じる起電力を説明している。また、図１０において「ＩＬ０」は、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００を流れる電流値を説明している。
【００５７】
図２から理解できるように、期間１においては、スイッチング素子（Ｑ１）１９０がオンでありトランス（Ｔ１）１７０の巻き線ｎ１に対して直流電源１０の入力電圧「Ｖｉｎ」が印加される。
【００５８】
また、期間１においては、トランス（Ｔ１）１７０の二次側の巻き線ｎ２に起電力が発生し、整流ダイオード（Ｄ１）１１０を介して出力負荷（ＲＬ）１５０に電力が供給される。
【００５９】
一方、期間１においては、スイッチング素子（Ｑ２）２００がオフとなるので、トランス（Ｔ２）１８０の巻き線ｎ６に対して、入力側コンデンサ（Ｃｉｎ）２０へトランスリセット用ダイオード（Ｄ４）１４０を介して電流が流れる。これにより、トランス（Ｔ２）１８０は磁気が初期化されてリセットされる。
【００６０】
次に、図３に示すように、期間２においては、スイッチング素子（Ｑ１）１９０がオンでありトランス（Ｔ１）１７０の巻き線ｎ１に対して直流電源１０の入力電圧「Ｖｉｎ」が印加される。
【００６１】
また、期間２においては、トランス（Ｔ１）１７０の二次側の巻き線ｎ２に起電力が発生し、整流ダイオード（Ｄ１）１１０を介して出力負荷（ＲＬ）１５０に電力が供給される。
【００６２】
一方、期間２においては、スイッチング素子（Ｑ２）２００がオフであり、さらにトランス（Ｔ２）１８０の磁気リセットが完了しているので、トランス（Ｔ２）１８０の一次側には電流は流れない。
【００６３】
次に、図４に示すように、期間３においては、スイッチング素子（Ｑ１）１９０がオンでありトランス（Ｔ１）１７０の一次側の巻き線ｎ１に対して直流電源１０の入力電圧「Ｖｉｎ」が印加される。
【００６４】
また、期間３においては、トランス（Ｔ１）１７０の二次側の巻き線ｎ２に起電力が発生し、整流ダイオード（Ｄ１）１１０を介して出力負荷（ＲＬ）１５０に電力が供給される。
【００６５】
さらに、期間３においては、スイッチング素子（Ｑ２）２００がオンであり、トランス（Ｔ２）１８０の一次側の巻き線ｎ４に対して、直流電源１０の入力電圧「Ｖｉｎ」が印加される。
【００６６】
また、期間３においては、トランス（Ｔ２）１８０の二次側の巻き線ｎ５に起電力が発生し、整流ダイオード（Ｄ２）１２０を介して出力負荷（ＲＬ）１５０に電力が供給される。すなわち、期間３においては、トランス（Ｔ１）１７０とトランス（Ｔ２）１８０とから、出力負荷（ＲＬ）１５０に対して電力が１／２ずつ供給されることとなる。
【００６７】
次に、図５から理解できるように、期間４においては、スイッチング素子（Ｑ１）１９０がオフであり、トランス（Ｔ１）１７０の巻き線ｎ３に対して入力側コンデンサ（Ｃｉｎ）２０へトランスリセット用ダイオード（Ｄ３）１３０を介して電流が流れる。これにより、トランス（Ｔ１）１７０は磁気が初期化されてリセットされる。
【００６８】
また、期間４においては、スイッチング素子（Ｑ２）２００がオンでありトランス（Ｔ２）１８０の一次側の巻き線ｎ４に対して直流電源１０の入力電圧「Ｖｉｎ」が印加される。
【００６９】
また、期間４においては、トランス（Ｔ２）１８０の二次側の巻き線ｎ５に起電力が発生し、整流ダイオード（Ｄ２）１２０を介して出力負荷（ＲＬ）１５０に電力が供給される。
【００７０】
次に、図６に示すように、期間５においては、スイッチング素子（Ｑ１）１９０がオフであり、さらにトランス（Ｔ１）１７０の磁気リセットが完了しているので、トランス（Ｔ１）１７０の一次側には電流は流れない。
【００７１】
また、期間５においては、スイッチング素子（Ｑ２）２００がオンでありトランス（Ｔ２）１８０の一次側の巻き線ｎ４に対して直流電源１０の入力電圧「Ｖｉｎ」が印加される。
【００７２】
また、期間５においては、トランス（Ｔ２）１８０の二次側の巻き線ｎ５に起電力が発生し、整流ダイオード（Ｄ２）１２０を介して出力負荷（ＲＬ）１５０に電力が出力される。
【００７３】
次に、図１０に示す期間６については、期間３と同様であるので図４を用いて説明する。図４から理解できるように、期間６においては、スイッチング素子（Ｑ１）１９０がオンでありトランス（Ｔ１）１７０の一次側の巻き線ｎ１に対して直流電源１０の入力電圧「Ｖｉｎ」が印加される。
【００７４】
また、期間６においては、トランス（Ｔ１）１７０の二次側の巻き線ｎ２に起電力が発生し、整流ダイオード（Ｄ１）１１０を介して出力負荷（ＲＬ）１５０に電力が供給される。
【００７５】
さらに、期間６においては、スイッチング素子（Ｑ２）２００がオンであり、トランス（Ｔ２）１８０の一次側の巻き線ｎ４に対して、直流電源１０の入力電圧「Ｖｉｎ」が印加される。
【００７６】
また、期間６においては、トランス（Ｔ２）１８０の二次側の巻き線ｎ５に起電力が発生し、整流ダイオード（Ｄ２）１２０を介して出力負荷（ＲＬ）１５０に電力が供給される。すなわち、期間６においては、トランス（Ｔ１）１７０とトランス（Ｔ２）１８０とから、出力負荷（ＲＬ）１５０に対して電力が１／２ずつ供給されることとなる。
【００７７】
１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、上述した期間１乃至期間６の駆動動作を繰り返して、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００に依存することなく、安定した電力を出力することができる。
【００７８】
１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、従来のようにメインスイッチのオンデューティー比を５０％以下とする必要はない。また、メインスイッチがオフの期間に出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００に蓄えたエネルギーで、出力負荷（ＲＬ）１５０に電力を供給する必要がない。
【００７９】
１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、メインスイッチのオンデューティー比を５０％以上として動作可能であり、トランスの利用効率を増大させることができる。また、いずれかのメインスイッチがオフとなっても、オフとなっていないメインスイッチに接続される一次側に対応するトランスの電力を２次側に供給することで、常にいずれかのトランスから２次側に電力が供給されることとなる。
【００８０】
このため、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００のインダクタンス値Ｌ０を極めて小さくすることが可能であり、例えば数ナノヘンリー程度としてもよい。また、典型的には配線インダクタンスでもって出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００の代替とすることで、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００を別途設ける必要がない。
【００８１】
これにより、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）１００自体を小型化・軽量化できるだけではなく、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）全体として小型化・軽量化して低コストとできる。
【００８２】
また、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）は、ｎ１乃至ｎ６の各巻き数比を適切な値とすることで、各トランスのリセット時間やスイッチ耐圧や最大オンデューティーを適宜設計することが可能である。
【００８３】
また、図１１は、従来並みの比較的大きなインダクタンス値の出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）を有するスイッチング電源装置の動作状態を説明する図であり、図１２は、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）のインダクタンス値を従来の１／１００とした場合の動作状態を説明する図である。図１１と図１２から理解できるように、本実施形態においては、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）のインダクタンス値を従来の１／１００とした場合でも、安定した出力を得ることができる。
【００８４】
（第二の実施形態）
図７は、第二の実施形態の１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（２）を説明する回路図である。図７においては、図１乃至図６で説明した第一の実施形態の１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）と対応する部位には対応する記号を付して、ここではその説明を省略する。
【００８５】
図７から理解できるように、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（２）においては、上述した１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１）の整流ダイオード（Ｄ１）１１０と整流ダイオード（Ｄ２）１２０とに替えて、スイッチング素子（Ｑ３）７１１０とスイッチング素子（Ｑ４）７１２０とをそれぞれ備えた回路構成とする。
【００８６】
これにより、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（２）は、二次側を同期整流とすることができる。従って、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（２）は、より高効率な電源となる。
【００８７】
また、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（２）のスイッチング素子（Ｑ３）７１１０とスイッチング素子（Ｑ４）７１２０とは、図２乃至図６で説明した整流ダイオード（Ｄ１）１１０と整流ダイオード（Ｄ２）１２０とが各々順方向の電流を流すべき状態に対応してオンとされる。また、その他の動作状態については、第一の実施形態で既に説明しているので、重複を避けるためにここでは説明を省略する。
【００８８】
（第三の実施形態）
図８は、第三の実施形態の２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（３）を説明する回路図である。図８に示すように、２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（３）においては、トランス（Ｔ１）８１７０の一次側は、スイッチング素子（Ｑ１）８１９０とトランスリセット用ダイオード（Ｄ３）８１３０と、スイッチング素子（Ｑ２）８１９１とトランスリセット用ダイオード（Ｄ４）８１４０とを備える。
【００８９】
また、トランス（Ｔ１）８１７０の一次側の巻き線は、巻き線比がｎ３：ｎ１：ｎ４になるようにタップが設けられる。スイッチング素子（Ｑ１）８１９０のソースはトランス（Ｔ１）８１７０の一次側の巻き線の一端（巻き線ｎ３側）に接続され、スイッチング素子（Ｑ１）８１９０のドレインはトランスリセット用ダイオード（Ｄ３）８１３０のカソードに接続される。また、トランスリセット用ダイオード（Ｄ３）８１３０のアノードは、一次側の巻き線ｎ１とｎ４との間のタップに接続される。
【００９０】
また、スイッチング素子（Ｑ２）８１９１のドレインはトランス（Ｔ１）８１７０の一次側の巻き線の他端（巻き線ｎ４側）に接続され、スイッチング素子（Ｑ２）８１９１のソースはトランスリセット用ダイオード（Ｄ４）８１４０のアノードに接続される。また、トランスリセット用ダイオード（Ｄ４）８１４０のカソードは、一次側の巻き線ｎ１とｎ３との間のタップに接続される。
【００９１】
また、トランス（Ｔ２）８１８０の一次側の配線については、トランス（Ｔ１）８１７０の一次側の配線と同様となるので詳述を避ける。また、２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（３）は、直流電源１０と入力側コンデンサ（Ｃｉｎ）２０とに対して、トランス（Ｔ１）８１７０の一次側回路とこれと同一構成のトランス（Ｔ２）８１８０の一次側回路とが、それぞれ並列に接続される回路構成とする。
【００９２】
また、図８において、２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（３）のトランス（Ｔ１）８１７０の二次側とトランス（Ｔ２）８１８０の二次側とについては、１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１），１０００（２）と同様であるので対応する部位には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９３】
（第四の実施形態）
図９は、第四の実施形態の２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（４）を説明する回路図である。図９においては、図８で説明した第三の実施形態の２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（３）と対応する部位には対応する符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００９４】
図９から理解されるように、２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（４）においては、２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（３）の整流ダイオード（Ｄ１）１１０と整流ダイオード（Ｄ２）１２０とに替えて、スイッチング素子（Ｑ３）９１１０とスイッチング素子（Ｑ４）９１２０とをそれぞれ備えた回路構成とする。
【００９５】
これにより、２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（４）は、二次側を同期整流方式とすることができる。従って、２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（４）は、より高効率で低損失な電源となる。
【００９６】
２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（４）のスイッチング素子（Ｑ３）９１１０とスイッチング素子（Ｑ４）９１２０とは、図８に説明する整流ダイオード（Ｄ１）１１０と整流ダイオード（Ｄ２）１２０とが各々順方向の電流を流すべき状態に対応して各々オンとされる。また、その他の動作状態については、第一の実施形態で既に説明していることと重複するためここでは説明を省略する。
【００９７】
上述した各実施形態におけるフォワード型スイッチング電源装置は、説明の便宜上、各々トランスを二つ備える構成として説明したが、二つ以上の複数のトランスを備えるスイッチング電源装置としてもよい。
【００９８】
また、上述した各実施形態におけるフォワード型スイッチング電源装置においては、出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）に依存しなくても出力電力の瞬断が生じないので好ましい。また、上述した各実施形態におけるフォワード型スイッチング電源装置は、デューティー比を５０％以上として動作させることができ、また二つのトランスが同時に重畳された動作とすることができる。このため、高効率なスイッチング電源装置を実現できるので好ましい。
【００９９】
また、上述した各実施形態で説明した１石フォワード型スイッチング電源装置１０００（１），１０００（２）及び２石フォワード型スイッチング電源装置１０００（３），１０００（４）は、各実施形態での説明に限定されることはなく、自明な範囲で任意にその構成や形状・構造・組み合わせ等を変更し、適宜その駆動方法を変更して用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、フライバック方式、フォワード型を含めたスイッチング電源装置一般に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０・・直流電源（Ｖｉｎ）、２０・・入力側コンデンサ（Ｃｉｎ）、１００・・出力平滑用チョークコイル（Ｌ０）、１１０・・整流ダイオード（Ｄ１）、１２０・・整流ダイオード（Ｄ２）、１３０・・トランスリセット用ダイオード（Ｄ３）、１４０・・トランスリセット用ダイオード（Ｄ４）、１５０・・出力負荷（ＲＬ）、１６０・・出力平滑コンデンサ（Ｃ０）、１７０・・トランス（Ｔ１）、１８０・・トランス（Ｔ２）、１９０・・スイッチング素子（Ｑ１）、２００・・スイッチング素子（Ｑ２）。
【図１】
2011205752.tif 000003
【図２】
2011205752.tif 000004
【図３】
2011205752.tif 000005
【図４】
2011205752.tif 000006
【図５】
2011205752.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011205752.tif 000009
【図８】
2011205752.tif 000010
【図９】
2011205752.tif 000011
【図１０】
2011205752.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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