(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧が入力される入力端子対と、
出力電圧が出力される出力端子対と、
１次側巻線および２次側巻線をそれぞれ有するＮ個（Ｎ：２以上の整数）のトランスと、
前記入力端子対と前記Ｎ個のトランスのそれぞれの前記１次側巻線との間に各々が配置され、各々がスイッチング素子を含んで構成されたＮ個のインバータ回路と、
前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されると共に、｛２×（Ｎ＋１）｝個の整流素子と、チョークコイルと、前記出力端子対間に配置された容量素子とを含んで構成された整流平滑回路と、
前記Ｎ個のトランスにおいて形成される全ての磁路に鎖交するように配置された付加巻線と、
前記Ｎ個のインバータ回路における前記スイッチング素子の動作をそれぞれ制御するスイッチング駆動を行う駆動部と
を備え、
前記整流平滑回路では、
同じ向きで互いに直列配置された２個の前記整流素子を各々が有する（Ｎ＋１）本のアームが、前記出力端子間において互いに並列配置されており、
前記（Ｎ＋１）本のアームのうちの互いに隣接するアーム同士の間にそれぞれ、前記Ｎ個のトランスにおける前記２次側巻線が個別にＨブリッジ接続されていると共に、前記Ｎ個のトランスにおける前記２次側巻線のうちの少なくとも１つに対して、前記付加巻線が直列接続されており、
前記（Ｎ＋１）本のアームと前記容量素子との間に、前記チョークコイルが配置されている
スイッチング電源装置。
【請求項２】
前記Ｎが２である
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
２個の前記トランスにおける２個の前記２次側巻線の各々に対して、前記付加巻線が直列接続されている
請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記付加巻線が、
２個の前記２次側巻線のうちの一方と磁気的に結合された第１付加巻線と、
２個の前記２次側巻線のうちの他方と磁気的に結合された第２付加巻線と
により構成されている
請求項２または請求項３に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
２個の前記トランスが、単一の磁気素子により構成されており、
前記単一の磁気素子が、中足部と、前記中足部を共有しつつ前記中足部とともにループ磁路をそれぞれ構成する複数の外足部と、を有する磁芯を含んで構成されており、
前記磁芯に対して、２個の前記１次側巻線と、２個の前記２次側巻線と、前記付加巻線とが、それぞれ巻回されている
請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
２個の前記トランスが、複数の磁気素子により構成されており、
前記複数の磁気素子がそれぞれ、中足部と複数の外足部とを有する磁芯を含んで構成されており、
２個の前記１次側巻線、２個の前記２次側巻線および前記付加巻線がいずれも、前記複数の磁気素子の前記中足部のいずれか、または、全てに対して巻回されている
請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記Ｎ個のトランスに含まれるＮ個の前記２次側巻線の、導通する前記整流素子を介する前記出力端子対間に対する接続状態が切り替わるように前記スイッチング駆動を行うことにより、前記出力電圧の大きさを制御する
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項８】
前記駆動部は、Ｎ個の前記２次側巻線の前記接続状態が、直列接続状態と並列接続状態との間で切り替わるように、前記スイッチング駆動を行う
請求項７に記載のスイッチング電源装置。
【請求項９】
前記駆動部は、前記Ｎ個のインバータ回路同士が位相差を持って動作するように、前記スイッチング駆動を行う
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１０】
前記駆動部は、前記Ｎ個のインバータ回路の各々において、前記スイッチング素子のオンデューティ期間の長さが略最大値となるように、前記スイッチング駆動を行う
請求項９に記載のスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子を用いて電圧変換を行うスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源装置の一例として種々のＤＣ−ＤＣコンバータが提案され、実用に供されている（例えば、特許文献１，２）。この種のＤＣ−ＤＣコンバータは一般に、スイッチング素子を含むスイッチング回路（インバータ回路）と、電力変換トランス（変圧素子）と、整流平滑回路とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１９６０７２号明細書
【特許文献２】米国特許第８７８０５８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなＤＣ−ＤＣコンバータ等のスイッチング電源装置では一般に、電力変換効率を向上させることが望まれている。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電力変換効率を向上させ易く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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスイッチング電源装置は、入力電圧が入力される入力端子対と、出力電圧が出力される出力端子対と、１次側巻線および２次側巻線をそれぞれ有するＮ個（Ｎ：２以上の整数）のトランスと、入力端子対とＮ個のトランスのそれぞれの１次側巻線との間に各々が配置され、各々がスイッチング素子を含んで構成されたＮ個のインバータ回路と、出力端子対と２次側巻線との間に配置されると共に、｛２×（Ｎ＋１）｝個の整流素子と、チョークコイルと、出力端子対間に配置された容量素子とを含んで構成された整流平滑回路と、Ｎ個のトランスにおいて形成される全ての磁路に鎖交するように配置された付加巻線と、Ｎ個のインバータ回路におけるスイッチング素子の動作をそれぞれ制御するスイッチング駆動を行う駆動部とを備えたものである。整流平滑回路では、同じ向きで互いに直列配置された２個の整流素子を各々が有する（Ｎ＋１）本のアームが、出力端子間において互いに並列配置されている。（Ｎ＋１）本のアームのうちの互いに隣接するアーム同士の間にそれぞれ、Ｎ個のトランスにおける２次側巻線が個別にＨブリッジ接続されていると共に、Ｎ個のトランスにおける２次側巻線のうちの少なくとも１つに対して、付加巻線が直列接続されている。（Ｎ＋１）本のアームと容量素子との間に、チョークコイルが配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のスイッチング電源装置によれば、電力変換効率を向上させ易くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置の概略構成例を表す回路図である。
【図２】図１に示したスイッチング回路の詳細構成例を表す回路図である。
【図３】図１に示したトランス等の詳細構成例を表す模式図である。
【図４】図１に示したスイッチング電源装置の動作例を表すタイミング波形図である。
【図５】図１に示したスイッチング電源装置の動作状態例を表す回路図である。
【図６】図５に続く動作状態例を表す回路図である。
【図７】図６に続く動作状態例を表す回路図である。
【図８】図７に続く動作状態例を表す回路図である。
【図９】直列接続状態の際の磁路について説明するための模式図である。
【図１０】並列接続状態の際の磁路について説明するための模式図である。
【図１１】直列接続状態および並列接続状態の際の動作状態例を表す模式図である。
【図１２】直列接続状態および並列接続状態の際の動作状態例を表す回路図である。
【図１３】図１２に示した動作状態例を模式的に表した図である。
【図１４】変形例１に係るスイッチング電源装置の概略構成例を表す回路図である。
【図１５】図１４に示した整流平滑回路内の動作状態例を模式的に表した図である。
【図１６】変形例２に係るスイッチング電源装置の概略構成例を表す模式図である。
【図１７】変形例３に係るスイッチング電源装置の概略構成例を表す回路図である。
【図１８】変形例４に係るスイッチング電源装置の概略構成例を表す回路図である。
【図１９】変形例５に係る整流平滑回路の構成例を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（インバータ回路・トランスが２個ずつ設けられている場合の例）
２．変形例
変形例１（２個の２次側巻線の双方に付加巻線が直列接続されている場合の例）
変形例２（トランスの磁芯の中足部に選択的に各巻線が巻回されている場合の例）
変形例３（スイッチング回路内に偏励磁防止用の容量素子を設けた場合の例）
変形例４（スイッチング回路内に逆電圧クランプ用の整流素子を設けた場合の例）
変形例５（整流平滑回路内のチョークコイルの他の構成例）
３．その他の変形例
【００１０】
＜１．実施の形態＞
［構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１）の概略構成例を回路図で表したものである。このスイッチング電源装置１は、バッテリ１０（第１のバッテリ）から供給される直流入力電圧Ｖinを直流出力電圧Ｖoutに電圧変換し、図示しない第２のバッテリに供給して負荷７を駆動する、ＤＣ−ＤＣコンバータとして機能するものである。ここで、スイッチング電源装置１における電圧変換の態様としては、アップコンバート（昇圧）およびダウンコンバート（降圧）のいずれであってもよい。
【００１１】
なお、直流入力電圧Ｖinは本発明における「入力電圧」の一具体例に対応し、直流出力電圧Ｖoutは本発明における「出力電圧」の一具体例に対応する。
【００１２】
スイッチング電源装置１は、２個の入力端子Ｔ１，Ｔ２と、２個の出力端子Ｔ３，Ｔ４と、１個のスイッチング回路２と、２個のトランス３１，３２と、整流平滑回路４と、駆動回路５とを備えている。入力端子Ｔ１，Ｔ２間には直流入力電圧Ｖinが入力され、出力端子Ｔ３，Ｔ４の間からは直流出力電圧Ｖoutが出力されるようになっている。
【００１３】
ここで、入力端子Ｔ１，Ｔ２は本発明における「入力端子対」の一具体例に対応し、出力端子Ｔ３，Ｔ４は本発明における「出力端子対」の一具体例に対応する。
【００１４】
なお、このスイッチング電源装置１において、入力端子Ｔ１に接続された１次側高圧ラインＬ１Ｈと、入力端子Ｔ２に接続された１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に、入力平滑コンデンサＣinを配置するようにしてもよい。具体的には、この入力平滑コンデンサＣinの第１端が１次側高圧ラインＬ１Ｈに接続されると共に、入力平滑コンデンサＣinの第２端が１次側低圧ラインＬ１Ｌに接続されているようにしてもよい。この入力平滑コンデンサＣinは、入力端子Ｔ１，Ｔ２から入力された直流入力電圧Ｖinを平滑化するためのコンデンサである。ただし、図１に示した回路構成例では、後述するスイッチング回路２内の２個のコンデンサＣ５１，Ｃ５２もそれぞれ、入力平滑コンデンサとして機能することから、この例では入力平滑コンデンサＣinが設けられていない。
【００１５】
（スイッチング回路２）
スイッチング回路２は、入力端子Ｔ１，Ｔ２と、後述するトランス３１，３２における１次側巻線３１１，３２１との間に配置されている。スイッチング回路２は図１に示したように、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４と、６つのコンデンサＣ１〜Ｃ４，Ｃ５１，Ｃ５２とを有している。このスイッチング回路２では、図１に示したように、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２と、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４と、コンデンサＣ５１，Ｃ５２とが、入力端子Ｔ１，Ｔ２間において互いに並列配置されている。
【００１６】
図２は、スイッチング回路２の詳細構成例を回路図で表したものである。このスイッチング回路２は、図２（Ａ），図２（Ｂ）に示したように、２個のインバータ回路（ブリッジ回路）を含んで構成されている。具体的には、スイッチング回路２は、図２（Ａ）に示したハーフブリッジ回路２１と、図２（Ｂ）に示したハーフブリッジ回路２２とを含んでいる。
【００１７】
なお、これらのハーフブリッジ回路２１，２２はそれぞれ、本発明における「インバータ回路」の一具体例に対応している。
【００１８】
ハーフブリッジ回路２１は、図２（Ａ）に示したように、２個のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２と、これらスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に対してそれぞれ並列接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２およびダイオードＤ１，Ｄ２と、２個のコンデンサＣ５１，Ｃ５２とを有している。一方、ハーフブリッジ回路２２は、図２（Ｂ）に示したように、２個のスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４と、これらスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４に対してそれぞれ並列接続されたコンデンサＣ３，Ｃ４およびダイオードＤ３，Ｄ４と、２個のコンデンサＣ５１，Ｃ５２とを有している。つまり、コンデンサＣ５１，Ｃ５２はそれぞれ、２個のハーフブリッジ回路２１，２２に共有された素子となっている。なお、ダイオードＤ１〜Ｄ４はいずれも、カソードが１次側高圧ラインＬ１Ｈ側に配置されると共にアノードが１次側低圧ラインＬ１Ｌ側に配置されており、逆方向接続状態となっている。
【００１９】
ハーフブリッジ回路２１では、図２（Ａ）に示したように、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の第１端同士と、コンデンサＣ１，Ｃ２の第１端同士と、ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとが、接続点Ｐ１において互いに接続されている。コンデンサＣ５１，Ｃ５２の第１端同士は、接続点Ｐ３において互いに接続されている。スイッチング素子Ｓ１の第２端と、コンデンサＣ１の第２端と、ダイオードＤ１のカソードと、コンデンサＣ５１の第２端とが、１次側高圧ラインＬ１Ｈ上の接続点Ｐ４において互いに接続されている。スイッチング素子Ｓ２の第２端と、コンデンサＣ２の第２端と、ダイオードＤ２のアノードと、コンデンサＣ５２の第２端とが、１次側低圧ラインＬ１Ｌ上の接続点Ｐ５において互いに接続されている。接続点Ｐ１，Ｐ３間には、後述するトランス３１の１次側巻線３１１が挿入配置されている。このような構成によりハーフブリッジ回路２１では、後述する駆動回路５から供給される駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２に従って各スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオン・オフ動作を行うことにより、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される直流入力電圧Ｖinを交流電圧に変換してトランス３１へ出力するようになっている。
【００２０】
ハーフブリッジ回路２２では、図２（Ｂ）に示したように、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の第１端同士と、コンデンサＣ３，Ｃ４の第１端同士と、ダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４のカソードとが、接続点Ｐ２において互いに接続されている。スイッチング素子Ｓ３の第２端と、コンデンサＣ３の第２端と、ダイオードＤ３のカソードと、コンデンサＣ５１の第２端とが、上記した接続点Ｐ４において互いに接続されている。スイッチング素子Ｓ４の第２端と、コンデンサＣ４の第２端と、ダイオードＤ４のアノードと、コンデンサＣ５２の第２端とが、上記した接続点Ｐ５において互いに接続されている。接続点Ｐ２，Ｐ３間には、後述するトランス３２の１次側巻線３２１が挿入配置されている。このような構成によりハーフブリッジ回路２２においても、後述する駆動回路５から供給される駆動信号ＳＧ３，ＳＧ４に従って各スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４がオン・オフ動作を行うことにより、直流入力電圧Ｖinを交流電圧に変換してトランス３２へ出力するようになっている。
【００２１】
ここで、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４としては、例えば電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ；Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolor Transistor）などのスイッチ素子が用いられる。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４としてＭＯＳ―ＦＥＴを用いた場合には、コンデンサＣ１〜Ｃ４およびダイオードＤ１〜Ｄ４をそれぞれ、このＭＯＳ―ＦＥＴの寄生容量または寄生ダイオードから構成することが可能である。また、コンデンサＣ１〜Ｃ４をそれぞれ、ダイオードＤ１〜Ｄ４の接合容量で構成することも可能である。このように構成した場合、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４とは別個にコンデンサＣ１〜Ｃ４やダイオードＤ１〜Ｄ４を設ける必要がなくなり、スイッチング回路２（ハーフブリッジ回路２１，２２）の回路構成を簡素化することが可能となる。
【００２２】
（トランス３１，３２および付加巻線３３２）
トランス３１は、図１に示したように、互いに磁気的に結合された（磁気結合された）１次側巻線３１１および２次側巻線３１２を有している。１次側巻線３１１は、第１端が接続点Ｐ３に接続され、第２端が接続点Ｐ１に接続されている。２次側巻線３１２は、第１端が後述する整流平滑回路４内の接続点Ｐ７に接続され、第２端が整流平滑回路４内の接続点Ｐ８に接続されている。なお、図１中では、これら１次側巻線３１１および２次側巻線３１２における巻き始めの位置をそれぞれ、黒丸（「●」）の印にて示しており、以下同様である。このトランス３１は、ハーフブリッジ回路２１によって生成された交流電圧（トランス３１に入力される交流電圧）を電圧変換し、２次側巻線３１２の端部から交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の電圧変換の度合いは、１次側巻線３１１における巻数Ｎｐ１と２次側巻線３１２における巻数Ｎｓ１との巻数比（＝Ｎｐ１／Ｎｓ１）によって定まる。
【００２３】
トランス３２も同様に、図１に示したように、互いに磁気結合された１次側巻線３２１および２次側巻線３２２を有している。１次側巻線３２１は、第１端が接続点Ｐ３に接続され、第２端が接続点Ｐ２に接続されている。２次側巻線３２２は、第１端が後述する整流平滑回路４内の接続点Ｐ８に接続され、第２端が整流平滑回路４内の接続点Ｐ１０に接続されている。なお、図１中では、これら１次側巻線３２１および２次側巻線３２２における巻き始めの位置をそれぞれ、黒丸の印にて示しており、以下同様である。このトランス３２は、ハーフブリッジ回路２２によって生成された交流電圧（トランス３２に入力される交流電圧）を電圧変換し、２次側巻線３２２の端部から交流電圧を出力するようになっている。なお、この場合の電圧変換の度合いも、１次側巻線３２１における巻数Ｎｐ２と２次側巻線３２２における巻数Ｎｓ２との巻数比（＝Ｎｐ２／Ｎｓ２）によって定まる。
【００２４】
ここで本実施の形態では、以下の（１）式に示したように、トランス３１における１次側巻線３１１の巻数Ｎｐ１と２次側巻線３１２の巻数Ｎｓ１との巻数比（＝Ｎｐ１／Ｎｓ１）と、トランス３２における１次側巻線３２１の巻数Ｎｐ２と２次側巻線３２２の巻数Ｎｓ２との巻数比（＝Ｎｐ２／Ｎｓ２）とは、互いに等しくなっている。
（Ｎｐ１／Ｎｓ１）＝（Ｎｐ２／Ｎｓ２）  ……（１）
【００２５】
付加巻線３３２は、図１に示したように、トランス３１，３２における２次側巻線３１２，３２２のうちの少なくとも１つ（この例では、そのうちの２次側巻線３２２）に対して、直列接続されている巻線である。この付加巻線３３２は、詳細は後述するが（図９〜図１１）、トランス３１，３２において形成される各磁路（後述する磁路Ｂ１，Ｂ２）に鎖交するように配置されている。また、この付加巻線３３２は、等価回路上では図１に示したように、２次側巻線３１２，３２２のうちの一方（２次側巻線３１２）と磁気的に結合された付加巻線３３２ａと、他方（２次側巻線３２２）と磁気的に結合された付加巻線３３２ｂとにより構成されている。そして、これらの付加巻線３３２ａ，３３２ｂ同士が互いに直列接続されていることで、付加巻線３３２全体が構成されるようになっている。
【００２６】
なお、これらの付加巻線３３２ａ，３３２ｂのうち、付加巻線３３２ａは本発明における「第１付加巻線」の一具体例に対応し、付加巻線３３２ｂは本発明における「第２付加巻線」の一具体例に対応している。
【００２７】
ここで、図３は、図１に示したスイッチング回路２および整流平滑回路４の回路構成とともに、上記したトランス３１，３２および付加巻線３３２の詳細構成例を、分解斜視図にて模式的に表したものである。なお、この図３では、便宜上、上記した２個の付加巻線３３２ａ，３３２ｂをまとめて付加巻線３３２として図示しており、以降の同様の図面においても、まとめて図示するものとする。
【００２８】
これら２個のトランス３１，３２は、この例では図３に示したように、単一の磁気素子により構成されている。具体的には、この単一の磁気素子は、互いに対向配置された上部コアＵＣおよび下部コアＤＣを含むコア材（磁芯）と、上記した各巻線（１次側巻線３１１，３２１、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２）とを有している。なお、これらの各巻線は、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などの導電性材料からなる、プリントコイルまたは板金（板状部材）を用いて構成されている。また、上部コアＵＣおよび下部コアＤＣはそれぞれ、例えばフェライトなどの磁性材料により構成されている。
【００２９】
上部コアＵＣおよび下部コアＤＣを含む磁芯は、この例では図３に示したように、いわゆるＥＩコア（ＥＩ型の形状を有する磁芯）により構成されている。具体的には、上部コアＵＣは、水平方向に延在する板状のベースコアＵＣｂと、このベースコアＵＣｂの延在方向（水平面内の一方向）に沿って間隙を介して並列配置されると共に垂直方向に沿って延びる３個の足部（足部ＵＣ０，ＵＣ１，ＵＣ２）とを有している。足部ＵＣ０は、ベースコアＵＣｂの延在方向の中央付近（足部ＵＣ１，ＵＣ２の間）に配置されており、中足部を構成している。足部ＵＣ１，ＵＣ２はそれぞれ、ベースコアＵＣｂの延在方向の両端部に配置されており、外足部を構成している。これらの足部ＵＣ１，ＵＣ２は、足部ＵＣ０を共有しつつこの足部ＵＣ０とともにループ磁路（後述する磁路Ｂ１，Ｂ２）をそれぞれ構成するようになっている（後述する図９〜図１１参照）。一方、下部コアＤＣは、水平方向に延在する板状のベースコアＤＣｂを有している。
【００３０】
このような上部コアＵＣおよび下部コアＤＣを含む磁芯（１個のＥＩコア）に対して、上記した各巻線（１次側巻線３１１，３２１、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２）が巻回されている。具体的にはこの例では、足部ＵＣ１に対して、１次側巻線３１１および２次側巻線３１２がそれぞれ、互いに離間しつつ水平面内で巻回されている。また、足部ＵＣ２に対して、１次側巻線３２１および２次側巻線３２２がそれぞれ、互いに離間しつつ水平面内で巻回されている。そして、足部ＵＣ０に対して、付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）が水平面内で巻回されている。
【００３１】
ここで、上部コアＵＣおよび下部コアＤＣが、本発明における「磁芯」の一具体例に対応している。また、足部ＵＣ０が、本発明における「中足部」の一具体例に対応し、足部ＵＣ１，ＵＣ２がそれぞれ、本発明における「複数の外足部」の一具体例に対応している。
【００３２】
（整流平滑回路４）
整流平滑回路４は、図１に示したように、トランス３１，３２における２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２と、出力端子Ｔ３，Ｔ４との間に配置されている。この整流平滑回路４は、６個の整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２と、１個のチョークコイルＬｃｈと、１個の出力平滑コンデンサＣoutとを有している。
【００３３】
なお、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２はそれぞれ、本発明における「整流素子」の一具体例に対応し、出力平滑コンデンサＣoutは本発明における「容量素子」の一具体例に対応する。
【００３４】
この整流平滑回路４では、同じ向きで互いに直列配置された２個ずつの整流ダイオードによって、３本のアームが形成されている。具体的には、整流ダイオード４１１，４１２によって第１のアームが形成され、整流ダイオード４２１，４２２によって第２のアームが形成され、整流ダイオード４３１，４３２によって第３のアームが形成されている。また、これら第１〜第３のアームは、出力端子Ｔ３，Ｔ４間において互いに並列配置されている。具体的には、第１〜第３のアームの第１端同士の接続点（接続点Ｐｘ）が、チョークコイルＬｃｈおよび出力ラインＬＯを介して出力端子Ｔ３に接続され、第１〜第３のアームの第２端同士の接続点が、出力端子Ｔ４から延伸する接地ラインＬＧに接続されている。
【００３５】
第１のアームでは、整流ダイオード４１１，４１２のカソードがそれぞれ、この第１のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４１１，４１２のアノードがそれぞれ、この第１のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４１１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４１１のアノードと整流ダイオード４１２のカソードとが接続点Ｐ７において互いに接続され、整流ダイオード４１２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。
【００３６】
同様に、第２のアームでは、整流ダイオード４２１，４２２のカソードがそれぞれ、この第２のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４２１，４２２のアノードがそれぞれ、この第２のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４２１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４２１のアノードと整流ダイオード４２２のカソードとが接続点Ｐ８において互いに接続され、整流ダイオード４２２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。
【００３７】
同様に、第３のアームでは、整流ダイオード４３１，４３２のカソードがそれぞれ、この第３のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４３１，４３２のアノードがそれぞれ、この第３のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４３１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４３１のアノードと整流ダイオード４３２のカソードとが接続点Ｐ９において互いに接続され、整流ダイオード４３２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。
【００３８】
また、これら第１〜第３のアームのうちの互いに隣接するアーム同士の間には、トランス３１，３２における２次側巻線３１２，３２２等が、Ｈブリッジ接続されている。具体的には、互いに隣接する第１のアームと第２のアームとの間に、トランス３１の２次側巻線３１２がＨブリッジ接続されている。また、互いに隣接する第２のアームと第３のアームとの間に、トランス３２の２次側巻線３２２および前述した付加巻線３３２が、互いに直列接続された状態でＨブリッジ接続されている。より具体的には、図１に示したように、第１のアーム上の接続点Ｐ７と第２のアーム上の接続点Ｐ８との間に、２次側巻線３１２が挿入配置されていると共に、第２のアーム上の接続点Ｐ８と第３のアーム上の接続点Ｐ９との間に、２次側巻線３２２および付加巻線３３２が挿入配置されている。また、この例では、第２のアームと第３のアームとの間において、第２のアーム側（接続点Ｐ８側）に２次側巻線３２２が配置されていると共に、第３のアーム側（接続点Ｐ９側）に付加巻線３３２が配置されている。そして、この付加巻線３３２では、２次側巻線３２２側（接続点Ｐ１０側）に付加巻線３３２ａが配置されていると共に、第３のアーム側（接続点Ｐ９側）に付加巻線３３２ｂが配置されている。
【００３９】
このような第１〜第３のアームと出力平滑コンデンサＣoutとの間には、チョークコイルＬｃｈが配置されている。具体的には、これら第１〜第３のアームにおける上記第１端同士の接続点（接続点Ｐｘ）と、出力平滑コンデンサＣoutの第１端との間には、出力ラインＬＯを介してチョークコイルＬｃｈが挿入配置されている。また、第１〜第３のアームにおける上記第２端同士の接続点は、接地ラインＬＧ上において、出力平滑コンデンサＣoutの第２端に接続されている。
【００４０】
このような構成の整流平滑回路４では、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２により構成される整流回路において、トランス３１，３２から出力される交流電圧を整流して出力するようになっている。また、チョークコイルＬｃｈおよび出力平滑コンデンサＣoutにより構成される平滑回路において、上記整流回路によって整流された電圧を平滑化することで、直流出力電圧Ｖoutを生成するようになっている。なお、このようにして生成された直流出力電圧Ｖoutは、出力端子Ｔ３，Ｔ４から第２のバッテリ（図示せず）に出力されて給電されるようになっている。
【００４１】
（駆動回路５）
駆動回路５は、スイッチング回路２（ハーフブリッジ回路２１，２２）内のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の動作をそれぞれ制御するスイッチング駆動を行う回路である。具体的には、駆動回路５は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に対してそれぞれ駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ４を供給することで、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオン・オフ動作を制御するようになっている。
【００４２】
ここで本実施の形態では、駆動回路５は、２個のハーフブリッジ回路２１，２２同士等が位相差（後述する位相差φ）を持って動作するように、スイッチング駆動を行う。換言すると、この駆動回路５は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に対してスイッチング位相制御を行い、上記位相差を適切に設定することにより、直流出力電圧Ｖoutを安定化させるようになっている。また、このとき駆動回路５は、詳細は後述するが、２個のハーフブリッジ回路２１，２２において、例えば、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンデューティ期間の長さが略最大値（望ましくは最大値）となるように、スイッチング駆動を行う。なお、この駆動回路５は、本発明における「駆動部」の一具体例に対応している。
【００４３】
［動作および作用・効果］
（Ａ．基本動作）
このスイッチング電源装置１では、スイッチング回路２（ハーフブリッジ回路２１，２２）において、入力端子Ｔ１，Ｔ２から供給される直流入力電圧Ｖinがスイッチングされることで、交流電圧が生成される。この交流電圧は、トランス３１，３２における１次側巻線３１１，３２１へ供給される。そして、トランス３１，３２ではこの交流電圧が変圧され、２次側巻線３１２，３２２等から変圧された交流電圧が出力される。
【００４４】
整流平滑回路４では、トランス３１，３２等から出力された交流電圧（変圧された交流電圧）が、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２によって整流された後、チョークコイルＬｃｈおよび出力平滑コンデンサＣoutによって平滑化される。これにより、出力端子Ｔ３，Ｔ４から直流出力電圧Ｖoutが出力される。そして、この直流出力電圧Ｖoutは、図示しない第２のバッテリに給電されてその充電に供されると共に、負荷７が駆動される。
【００４５】
（Ｂ．詳細動作）
次に、図４〜図８を参照して、スイッチング電源装置１の詳細動作について説明する。
【００４６】
図４は、スイッチング電源装置１における各部の電圧波形または電流波形を、タイミング波形図で表したものである。具体的には、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ４の各電圧波形を示している。図４（Ｅ）〜図４（Ｌ）は、図１中に示したように、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２をそれぞれ流れる電流Ｉ４１１，Ｉ４１２，Ｉ４２１，Ｉ４２２，Ｉ４３１，Ｉ４３２と、１次側巻線３２１，３１１をそれぞれ流れる電流Ｉ３２１，Ｉ３１１と、の各電流波形を示している。図４（Ｍ）は、図１中に示したように、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４をそれぞれ流れる電流ＩＳ３，ＩＳ４の各電流波形を示し、図４（Ｏ）は、図１中に示したように、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ流れる電流ＩＳ１，ＩＳ２の各電流波形を示している。図４（Ｎ），図４（Ｐ）は、図１中に示したように、前述した接続点Ｐ２，Ｐ１における電位を示す電圧Ｖｐ２，Ｖｐ１の各電圧波形を示している。図４（Ｑ）は、図１中に示したように、チョークコイルＬｃｈを流れる電流ＩＬｃｈの電流波形を示している。図４（Ｒ）は、図１中に示したように、前述した接続点Ｐｘと接地ラインＬＧとの間に印加される電圧ＶＰｘの電圧波形を示している。なお、各電圧および各電流の方向はそれぞれ、図１中において矢印で示した方向を正方向としている。
【００４７】
また、図５〜図８はそれぞれ、図４中に示した各タイミング（タイミングｔ０〜ｔ４）におけるスイッチング電源装置１の動作状態を、回路図で模式的に表したものである。なお、図４に示した動作は、タイミングｔ０〜ｔ４（前半の半周期分）の動作と、タイミングｔ４〜ｔ８（＝ｔ０）（後半の半周期分）の動作とを合わせて、１周期分の動作となっている。
【００４８】
（Ｂ−１．前半の半周期分の動作）
最初に、図４〜図８を参照して、前半の半周期分（タイミングｔ０〜ｔ４）の動作について説明する。
【００４９】
スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の駆動信号ＳＧ１〜ＳＧ４（図４（Ａ）〜（Ｄ））についてみると、これらのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、２つのスイッチング素子対に区分されることが分かる。具体的には、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２はいずれも時間軸上における固定タイミングでオンするように制御され、「位相固定側スイッチング素子」と称される。また、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４はいずれも時間軸上における可変タイミングでオンするように制御され、「位相シフト側スイッチング素子」と称される。
【００５０】
また、これらスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、スイッチング動作のいかなる状態においても、直流入力電圧Ｖinが印加された入力端子Ｔ１，Ｔ２が、電気的に短絡されない組み合わせおよびタイミングで駆動される。具体的には、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４（位相シフト側スイッチング素子）同士は、同時にオンとなることはなく、また、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２（位相固定側スイッチング素子）同士も、同時にオンとなることはない。これらが同時にオンとなるのを回避するためにとられる時間的間隔は、「デッドタイム」と称される。また、２個のハーフブリッジ回路２１，２２同士は（スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２とスイング素子Ｓ３，Ｓ４とは）、例えば図４中に示したように、位相差φを持って動作する。つまり、駆動回路５は、これらのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に対してスイッチング位相制御を行うようになっている。
【００５１】
（タイミングｔ０〜ｔ１）
まず、タイミングｔ０よりも前の期間では、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がオン状態になっていると共に、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３がオフ状態となっている（図４（Ａ）〜図４（Ｄ））。次に、タイミングｔ０〜ｔ１の期間では、まず、タイミングｔ０の直前において、スイッチング素子Ｓ２がオフ状態になっている（図４（Ｂ））と共に、タイミングｔ０において、スイッチング素子Ｓ１がオン状態となる（図４（Ａ））。
【００５２】
つまり、図５に示したように、このタイミングｔ０〜ｔ１の期間では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がそれぞれオン状態になっていると共に、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフ状態になっている。このため、トランス３１，３２の１次側（スイッチング回路２）では、以下の経路を経由するループ電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃがそれぞれ流れる（図４（Ｋ）〜図４（Ｐ））。具体的には、ループ電流Ｉａは、バッテリ１０、入力端子Ｔ１、コンデンサＣ５１、コンデンサＣ５２、入力端子Ｔ２およびバッテリ１０の順に経由して周回するように流れる。ループ電流Ｉｂは、１次側巻線３１１、コンデンサＣ５１、スイッチング素子Ｓ１および１次側巻線３１１の順に経由して周回するように流れる。ループ電流Ｉｃは、１次側巻線３２１、スイッチング素子Ｓ４、コンデンサＣ５２および１次側巻線３２１の順に経由して周回するように流れる。
【００５３】
このようにして、図５に示したように、トランス３１，３２の１次側巻線３１１，３２１ではそれぞれ、それらの巻き始め側が正方向となるように励磁される。このため、トランス３１，３２の２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）においてもそれぞれ、それらの巻き始め側が正方向となるように、電圧が出力される。
【００５４】
したがって、このタイミングｔ０〜ｔ１の期間では、トランス３１，３２の２次側（整流平滑回路４）において、以下の経路を経由するループ電流Ｉｄおよび出力電流Ｉoutがそれぞれ流れる（図４（Ｅ）〜図４（Ｊ），図４（Ｑ），図４（Ｒ））。ループ電流Ｉｄは、２次側巻線３１２、整流ダイオード４１１、チョークコイルＬｃｈ、出力平滑コンデンサＣout、整流ダイオード４３２、付加巻線３３２（付加巻線３３２ｂ，３３２ａ）、２次側巻線３２２および２次側巻線３１２の順に経由して周回するように流れる。つまり、このときは、整流ダイオード４１１，４３２がそれぞれ導通していることになる。また、このときチョークコイルＬｃｈは、トランス３１，３２の２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２からの各出力電圧Ｖ３１２，Ｖ３２２，Ｖ３３２同士の和と直流出力電圧Ｖoutとの電位差（Ｖ３１２＋Ｖ３２２＋Ｖ３３２−Ｖout）によって、励磁される。なお、このときの付加巻線３３２からの出力電圧Ｖ３３２は、付加巻線３３２ａ，３３２ｂからの各出力電圧をＶ３３２ａ，Ｖ３３２ｂとすると、Ｖ３３２＝（Ｖ３３２ａ＋Ｖ３３２ｂ）となる。一方、出力電流Ｉoutは、出力平滑コンデンサＣout、出力端子Ｔ３、負荷７、出力端子Ｔ４および出力平滑コンデンサＣoutの順に経由して周回するように流れることで、負荷７が駆動される。
【００５５】
このようにして、このタイミングｔ０〜ｔ１の期間は、以下のような「直列接続状態（直列接続モード）」による、トランス３１，３２の１次側から２次側への電力伝送期間となる。すなわち、タイミングｔ０〜ｔ１の期間では、２個の２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２（２個の付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）同士が、互いに直列接続された状態（４直列接続状態）となる。換言すると、図４中に示したように、タイミングｔ０〜ｔ１の期間は、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２ａ，３３２ｂにおける直列接続状態期間ΔＴｓとなる。
【００５６】
（タイミングｔ１〜ｔ２）
次に、タイミングｔ１〜ｔ２の期間では、まず、タイミングｔ１において、スイッチング素子Ｓ４がオフ状態となる（図４（Ｄ））。
【００５７】
すると、図６に示したように、トランス３１，３２の１次側では、上記したループ電流Ｉａ，Ｉｂとともに、以下の経路を経由するループ電流Ｉｅ，Ｉｆがそれぞれ流れる（図４（Ｋ）〜図４（Ｐ））。具体的には、ループ電流Ｉｅは、１次側巻線３２１、コンデンサＣ３、コンデンサＣ５１および１次側巻線３２１の順に経由して周回するように流れる。ループ電流Ｉｆは、１次側巻線３２１、コンデンサＣ４、コンデンサＣ５２および１次側巻線３２１の順に経由して周回するように流れる。
【００５８】
これらのループ電流Ｉｅ，Ｉｆ（後述する「循環電流」に相当）は、トランス３２のリーケージインダクタンス（図示せず）に蓄えられたエネルギーによって流れるものであり、これまでの電流方向が維持されるように流れる。換言すると、このトランス３２のリーケージインダクタンスと、コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５１，Ｃ５２とが協働してＬＣ共振回路が構成され、ＬＣ共振動作がなされることで、このようなループ電流Ｉｅ，Ｉｆが流れる。これらのループ電流Ｉｅ，Ｉｆが流れることによって、コンデンサＣ３が放電されるとともにコンデンサＣ４が充電され、その結果、トランス３２のリーケージインダクタンスに蓄えられたエネルギーが、１次側のコンデンサＣ５１へ回生される。
【００５９】
次いで、このようなコンデンサＣ３からの放電およびコンデンサＣ４への充電が完了すると、スイッチング素子Ｓ３のボディダイオードとしてのダイオードＤ３が導通する。すると、スイッチング素子Ｓ３の代わりにこのダイオードＤ３にループ電流が流れることで、上記したコンデンサＣ５１への回生が行われるようになる。また、このとき、トランス３２の１次側巻線３２１では、その巻き終わり側が正方向となる。
【００６０】
続いて、このようにしてダイオードＤ３が導通している状態で、スイッチング素子Ｓ３がオン状態となる（図４（Ｃ））。これによりＺＶＳ（ゼロボルト・スイッチング）動作が実現され、その結果、スイッチング素子Ｓ３における損失（スイッチング損失）が低減される。
【００６１】
また、上記したコンデンサＣ５１への回生が完了すると、トランス３２の１次側巻線３２１に流れる電流の向きが反転し、その結果、この１次側巻線３２１では、その巻き終わり側が正方向となるようにして励磁が開始される。
【００６２】
このような１次側での電流反転に伴い、トランス３１，３２の２次側では、以下のようになる（図４（Ｅ）〜図４（Ｊ），図４（Ｑ），図４（Ｒ））。すなわち、トランス３２の１次側巻線３２１への印加電圧の反転に伴い、このトランス３２の２次側巻線３２２からの出力電圧Ｖ３２２と、付加巻線３３２ｂからの出力電圧Ｖ３３２ｂとも、それぞれ反転する。そして、これら２次側巻線３２２および付加巻線３３２ｂの巻き終わり側が正方向となるように、各出力電圧Ｖ３２２，Ｖ３３２ｂが出力される。また、詳細は後述するが、付加巻線３３２ａ，３３２ｂからの出力電圧Ｖ３３２ａ，Ｖ３３２ｂ同士が打ち消し合うことに伴い、付加巻線３３２全体からの出力電圧Ｖ３３２は、０（ゼロ）Ｖとなる。
【００６３】
これによりトランス３１，３２の２次側では、図６に示したように、前述したループ電流Ｉｄの代わりに、以下の経路を経由するループ電流Ｉｇ，Ｉｈがそれぞれ流れるようになる。ループ電流Ｉｇは、２次側巻線３１２、整流ダイオード４１１、チョークコイルＬｃｈ、出力平滑コンデンサＣout、整流ダイオード４２２および２次側巻線３１２の順に経由して周回するように流れる。また、ループ電流Ｉｈは、２次側巻線３２２、付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）、整流ダイオード４３１、チョークコイルＬｃｈ、出力平滑コンデンサＣout、整流ダイオード４２２および２次側巻線３２２の順に経由して周回するように流れる。つまり、このときは、整流ダイオード４２２，４３１がそれぞれ導通するようになる一方、整流ダイオード４３２が非導通状態となる。また、このときチョークコイルＬｃｈは、トランス３１からの出力電圧Ｖ３１２と直流出力電圧Ｖoutとの電位差（Ｖ３１２−Ｖout）によって、励磁される。
【００６４】
このようにしてタイミングｔ２において、以下のような「並列接続状態（並列接続モード）」による、トランス３１，３２の１次側から２次側への電力伝送期間となる。すなわち、タイミングｔ２では、２次側巻線３１２と、２次側巻線３２２および付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）とが、互いに並列接続された状態（２並列接続状態）となる。換言すると、図４中に示したように、タイミングｔ２において、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２ａ，３３２ｂにおける並列接続状態期間ΔＴｐとなる。このようにして、前述した直列接続状態期間ΔＴｓ（直列接続モードによる電力伝送期間：タイミングｔ０〜ｔ１）から、直列接続状態から並列接続状態への遷移期間（タイミングｔ１〜ｔ２）を経て、タイミングｔ２以降（タイミングｔ２〜ｔ３）の並列接続状態期間ΔＴｐ（並列接続モードによる電力伝送期間）への遷移がなされる。なお、前述したように、トランス３２の１次側巻線３２１においてその巻き終わり側が正方向となる励磁が開始された時点が、タイミングｔ２に相当する。
【００６５】
（タイミングｔ２〜ｔ３）
次に、図７に示したように、タイミングｔ２〜ｔ３の期間では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３がそれぞれオン状態になっていると共に、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がオフ状態になっている（図４（Ａ）〜図４（Ｄ））。このため、このタイミングｔ２〜ｔ３の期間において、トランス３１，３２の１次側では、前述したループ電流Ｉａ，Ｉｂとともに、以下の経路を経由するループ電流Ｉｉが流れる（図４（Ｋ）〜図４（Ｐ））。具体的には、このループ電流Ｉｉは、１次側巻線３２１、コンデンサＣ５１、スイッチング素子Ｓ３および１次側巻線３２１の順に経由して周回するように流れる。
【００６６】
このようにして、図７に示したように、トランス３１の１次側巻線３１１では、その巻き始め側が正方向となるように励磁される一方、トランス３２の１次側巻線３２１では、その巻き終わり側が正方向となるように励磁される。
【００６７】
したがって、トランス３１の２次側巻線３１２においても、その巻き始め側が正方向となるように電圧が出力される一方、トランス３２の２次側巻線３２２においても、その巻き終わり側が正方向となるように電圧が出力される。また、詳細は後述するが、付加巻線３３２ａ，３３２ｂからの出力電圧Ｖ３３２ａ，Ｖ３３２ｂ同士が打ち消し合うことに伴い、付加巻線３３２全体からの出力電圧Ｖ３３２は、０（ゼロ）Ｖとなる。
【００６８】
その結果、このタイミングｔ２〜ｔ３の期間では、トランス３１，３２の２次側（整流平滑回路４）において、前述したループ電流Ｉｇ，Ｉｈおよび出力電流Ｉoutがそれぞれ流れる（図４（Ｅ）〜図４（Ｊ），図４（Ｑ），図４（Ｒ））。
【００６９】
ここで、図４に示したように、このタイミングｔ２〜３の期間においても、上記したタイミングｔ１〜ｔ２の期間と同様に、並列接続状態期間ΔＴｐ（並列接続モードによる電力伝送期間）となっている。したがって、図７に示したように、チョークコイルＬｃｈを流れる電流は、２次側巻線３１２側（ループ電流Ｉｇ）と、２次側巻線３２２および付加巻線３３２側（ループ電流Ｉｈ）とに分流している。また、トランス３１の１次側巻線３１１と直列接続されているリーケージインダクタンス（図示せず）は、電流源として機能するため、流れる電流を維持しようとする。
【００７０】
したがって、このタイミングｔ２〜ｔ３の期間において、２次側巻線３１２に流れるループ電流Ｉｇの大きさは、以下のようになる。すなわち、まず、チョークコイルＬｃｈに流れる電流と等しい値から始まると共に、その後、２次側巻線３２２および付加巻線３３２に流れるループ電流Ｉｈの比率が徐々に増加した分、このループ電流Ｉｇの比率が徐々に減少していくことになる。
【００７１】
（タイミングｔ３〜ｔ４）
次に、タイミングｔ３〜ｔ４の期間では、まず、タイミングｔ３において、スイッチング素子Ｓ１がオフ状態となる（図４（Ａ））。
【００７２】
すると、図８に示したように、トランス３１，３２の１次側では、前述したループ電流Ｉａ，Ｉｉとともに、以下の経路を経由するループ電流Ｉｊ，Ｉｋがそれぞれ流れる（図４（Ｋ）〜図４（Ｐ））。具体的には、ループ電流Ｉｊは、１次側巻線３１１、コンデンサＣ５１、コンデンサＣ１および１次側巻線３１１の順に経由して周回するように流れる。ループ電流Ｉｋは、１次側巻線３１１、コンデンサＣ５２、コンデンサＣ２および１次側巻線３１１の順に経由して周回するように流れる。
【００７３】
これらのループ電流Ｉｊ，Ｉｋ（後述する「循環電流」に相当）は、トランス３１のリーケージインダクタンス（図示せず）に蓄えられたエネルギーによって流れるものであり、これまでの電流方向が維持されるように流れる。換言すると、このトランス３１のリーケージインダクタンスと、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５１，Ｃ５２とが協働してＬＣ共振回路が構成され、ＬＣ共振動作がなされることで、このようなループ電流Ｉｊ，Ｉｋが流れる。これらのループ電流Ｉｊ，Ｉｋが流れることによって、コンデンサＣ２が放電されるとともにコンデンサＣ１が充電され、その結果、トランス３１のリーケージインダクタンスに蓄えられたエネルギーが、１次側のコンデンサＣ５２へ回生される。
【００７４】
次いで、このようなコンデンサＣ２からの放電およびコンデンサＣ１への充電が完了すると、スイッチング素子Ｓ２のボディダイオードとしてのダイオードＤ２が導通する。すると、スイッチング素子Ｓ２の代わりにこのダイオードＤ２にループ電流が流れることで、上記したコンデンサＣ５２への回生が行われるようになる。また、このとき、トランス３１の１次側巻線３１１では、その巻き終わり側が正方向となる。
【００７５】
続いて、このようにしてダイオードＤ２が導通している状態で、スイッチング素子Ｓ２がオン状態となる（図４（Ｂ））。これによりＺＶＳ動作が実現され、その結果、スイッチング素子Ｓ２における損失（スイッチング損失）が低減される。
【００７６】
また、上記したコンデンサＣ５２への回生が完了すると、トランス３１の１次側巻線３１１に流れる電流の向きが反転し、その結果、この１次側巻線３１１では、その巻き終わり側が正方向となるようにして励磁が開始される。なお、トランス３２の１次側巻線３２１では、引き続き、その巻き終わり側が正方向となる励磁がなされる。
【００７７】
したがって、トランス３１，３２の２次側では、以下のようになる（図４（Ｅ）〜図４（Ｊ），図４（Ｑ），図４（Ｒ））。すなわち、トランス３１の１次側巻線３１１への印加電圧の反転に伴い、このトランス３１の２次側巻線３１２からの出力電圧Ｖ３１２も反転し、２次側巻線３１２の巻き終わり側が正方向となるように出力電圧Ｖ３１２が出力される。また、このトランス３１の１次側巻線３１１への印加電圧の反転に伴い、付加巻線３３２ａ，３３２ｂにおいても、それらの巻き終わり側が正方向となるように、出力電圧Ｖ３３２ａ，Ｖ３３２ｂがそれぞれ出力される。なお、トランス３２の１次側巻線３２１では、引き続き、その巻き終わり側が正方向となるように出力電圧Ｖ３２２が出力される。
【００７８】
これによりトランス３１，３２の２次側では、図８に示したように、前述したループ電流Ｉｇ，Ｉｈの代わりに、以下の経路を経由するループ電流Ｉｌが流れるようになる。このループ電流Ｉｌは、２次側巻線３１２、２次側巻線３２２、付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）、整流ダイオード４３１、チョークコイルＬｃｈ、出力平滑コンデンサＣout、整流ダイオード４１２および２次側巻線３１２の順に経由して周回するように流れる。つまり、このときは、整流ダイオード４１２が導通するようになる一方、整流ダイオード４１１，４２２がそれぞれ非導通状態となる。また、このときチョークコイルＬｃｈは、トランス３１，３２の２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２からの各出力電圧Ｖ３１２，Ｖ３２２，Ｖ３３２同士の和と直流出力電圧Ｖoutとの電位差（Ｖ３１２＋Ｖ３２２＋Ｖ３３２−Ｖout）によって、励磁される。
【００７９】
このようにしてタイミングｔ４において、以下のような「直列接続状態（直列接続モード）」による、トランス３１，３２の１次側から２次側への電力伝送期間となる。すなわち、タイミングｔ４では、２次側巻線３１２と、２次側巻線３２２および付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）とが、互いに直列接続された状態（４直列接続状態）となる。換言すると、図４中に示したように、タイミングｔ４において、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２ａ，３３２ｂにおける直列接続状態期間ΔＴｓとなる。このようにして、前述した並列接続状態期間ΔＴｐ（並列接続モードによる電力伝送期間：タイミングｔ２〜ｔ３）から、並列接続状態から直列接続状態への遷移期間（タイミングｔ３〜ｔ４）を経て、タイミングｔ４以降（タイミングｔ４〜ｔ５）の直列接続状態期間ΔＴｓ（直列接続モードによる電力伝送期間）への遷移がなされる。なお、前述したように、トランス３１の１次側巻線３１１においてその巻き終わり側が正方向となる励磁が開始された時点が、タイミングｔ４に相当する。以上で、前半の半周期分（タイミングｔ０〜ｔ４）の動作が終了する。
【００８０】
（Ｂ−２．後半の半周期分の動作）
次に、図４で示したタイミングｔ０〜ｔ４以降の、後半の半周期分（タイミングｔ４〜ｔ８（＝ｔ０））の動作について説明する。
【００８１】
この後半の半周期分の動作も、基本的には図５〜図８で説明した、前半の半周期分（タイミングｔ０〜ｔ４）の動作と同様である。すなわち、図４中に括弧にて示したように、タイミングｔ０とタイミングｔ４、タイミングｔ１とタイミングｔ５、タイミングｔ２とタイミングｔ６、タイミングｔ３とタイミングｔ７、タイミングｔ４とタイミングｔ８（＝ｔ０）とはそれぞれ、基本的に等価な状態（位相が１８０°変化して反転した状態）である。また、この後半の半周期分の動作は、前半の半周期分の動作におけるスイッチング素子Ｓ２（コンデンサＣ２，ダイオードＤ２）とスイッチング素子Ｓ３（コンデンサＣ３，ダイオードＤ３）との関係を、スイッチング素子Ｓ１（コンデンサＣ１，ダイオードＤ１）とスイッチング素子Ｓ４（コンデンサＣ４，ダイオードＤ４）との関係に置き換えたものとなっている。
【００８２】
したがって、この後半の半周期分の動作の詳細については、説明を省略する。以上で、図４中に示した一連の動作説明が終了となる。
【００８３】
（Ｃ．作用・効果）
このようにして本実施の形態のスイッチング電源装置１では、図１〜図３に示した回路構成となっていると共に、図４〜図８に示した動作がなされることで、以下の作用・効果が得られる。
【００８４】
すなわち、まず、駆動回路５は、２個のハーフブリッジ回路２１，２２同士が位相差φを持って動作するように、スイッチング駆動を行う。そして、このとき駆動回路５は、２個のトランス３１，３２に含まれる２次側巻線３１２，３２２同士等の接続状態が切り替わる（所定の時比率にて切り替わる）ようにスイッチング駆動を行うことで、直流出力電圧Ｖoutの大きさを制御する。より具体的には、駆動回路５は、２次側巻線３１２と、２次側巻線３２２および付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）との接続状態が切り替わるように、スイッチング駆動を行う。
【００８５】
ここで、図９，図１０，図１１（Ａ），図１１（Ｂ），図１２（Ａ），図１２（Ｂ），図１３（Ａ），図１３（Ｂ）に示した回路図および模式図等を参照して、このような接続状態の切り替わりによる直流出力電圧Ｖoutの制御について、具体的に説明する。
【００８６】
本実施の形態では、駆動回路５は、２次側巻線３１２と２次側巻線３２２および付加巻線３３２との接続状態が、前述した４直列接続状態（図９，図１１（Ａ），図１２（Ａ）参照）と２並列接続状態（図１０，図１１（Ｂ），図１２（Ｂ）参照）との間で切り替わるように、スイッチング回路２（ハーフブリッジ回路２１，２２）に対するスイッチング駆動を行う。換言すると、２つのトランス３１，３２の出力同士が同一位相のときと反対位相のときとで、このような４直列接続状態あるいは２並列接続状態を切り替えていることになる。
【００８７】
ここで、４直列接続状態では、まず、トランス３１，３２および付加巻線３３２において、図９中に示した向きの磁束からなる磁路（ループ磁路）Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ形成されるとともに、図１１（Ａ）に示した向きの各電流Ｉが流れることになる。具体的には、磁路Ｂ１は、ベースコアＵＣｂ、足部（外足部）ＵＣ１、ベースコアＤＣｂ、足部（中足部）ＵＣ０およびベースコアＵＣｂをそれぞれ、この順で経由する磁路となる。また、磁路Ｂ２は、ベースコアＵＣｂ、足部（外足部）ＵＣ２、ベースコアＤＣｂ、足部ＵＣ０およびベースコアＵＣｂをそれぞれ、この順で経由する磁路となる。つまり、足部ＵＣ０内では、磁路Ｂ１，Ｂ２における各磁束が、互いに強め合う方向に生じていることになる。なお、図９および図１１（Ａ）では、前述したように、トランス３１，３２において形成される各磁路Ｂ１，Ｂ２に対し、付加巻線３３２が鎖交するように配置されていることが分かる。
【００８８】
また、この４直列接続状態では、図１２（Ａ）中に示したように、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２にはそれぞれ、実線または破線にて示した方向で、電流Ｉｓが直列的に流れる。具体的には、図１に示した整流平滑回路４の構成を参照すると、実線で示した電流Ｉｓは、整流ダイオード４１２、２次側巻線３１２、２次側巻線３２２、付加巻線３３２および整流ダイオード４３１をそれぞれ、この順序で経由するように流れる。また、破線で示した電流Ｉｓは、整流ダイオード４３２、付加巻線３３２、２次側巻線３２２、２次側巻線３１２および整流ダイオード４１１をそれぞれ、この順序で経由するように流れる。
【００８９】
このような４直列接続状態では、例えば図１３（Ａ）に模式的に示したようにして、整流平滑回路４内の回路上の位置と、電圧の大きさとが対応するようになる。なお、図１３（Ａ）中の実線および破線で示したグラフはそれぞれ、図１２（Ｂ）中の実線および破線で示した電流Ｉｓが流れているときの電圧の大きさ（相対値）に対応している。この４直列接続状態では、電流Ｉｓによって、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）の部分全体として、電圧が線形に変化している。
【００９０】
一方、２並列接続状態では、まず、トランス３１，３２および付加巻線３３２において、図１０中に示した向きの磁束からなる磁路Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ形成されるとともに、図１１（Ｂ）に示した向きの各電流Ｉが流れることになる。具体的には、磁路Ｂ１は、ベースコアＵＣｂ、足部ＵＣ１、ベースコアＤＣｂ、足部ＵＣ０およびベースコアＵＣｂをそれぞれ、この順で経由する磁路となる。また、磁路Ｂ２は、ベースコアＵＣｂ、足部ＵＣ０、ベースコアＤＣｂ、足部ＵＣ２およびベースコアＵＣｂをそれぞれ、この順で経由する磁路となる。つまり、上記した図９の場合（４直列接続状態）と比較すると、磁路Ｂ１における磁束の向きが反転し、その結果、足部ＵＣ０内では、磁路Ｂ１，Ｂ２における各磁束が、互いに打ち消し合う方向に生じていることになる。なお、図１０および図１１（Ｂ）においても、前述したように、トランス３１，３２において形成される各磁路Ｂ１，Ｂ２に対し、付加巻線３３２が鎖交するように配置されていることが分かる。
【００９１】
また、この２並列接続状態では、図１２（Ｂ）中に示したように、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２にはそれぞれ、実線または破線にて示した組合せの方向で、電流Ｉｐ１，Ｉｐ２が互いに並列的に流れる。具体的には、図１に示した整流平滑回路４の構成を参照すると、実線で示した電流Ｉｐ１は、整流ダイオード４１２、２次側巻線３１２および整流ダイオード４２１をそれぞれ、この順序で経由するように流れる。また、破線で示した電流Ｉｐ１は、整流ダイオード４２２、２次側巻線３１２および整流ダイオード４１１をそれぞれ、この順序で経由するように流れる。同様に、実線で示した電流Ｉｐ２は、整流ダイオード４３２、付加巻線３３２、２次側巻線３２２および整流ダイオード４２１をそれぞれ、この順序で経由するように流れる。また、破線で示した電流Ｉｐ２は、整流ダイオード４２２、２次側巻線３２２、付加巻線３３２および整流ダイオード４３１をそれぞれ、この順序で経由するように流れる。なお、これら実線または破線で示した電流Ｉｐ１，Ｉｐ２において、太線で示したもの（２次側巻線３１２側）と、細線で示したもの（２次側巻線３２２および付加巻線３３２側）とはそれぞれ、電流量が相対的に大きいもの（太線）と電流量が相対的に小さいもの（細線）とを表している。
【００９２】
このような２並列接続状態では、例えば図１３（Ａ）に模式的に示したようにして、整流平滑回路４内の回路上の位置と、電圧の大きさとが対応するようになる。なお、図１３（Ａ）中の実線および破線で示したグラフはそれぞれ、図１２（Ａ）中の実線および破線で示した電流Ｉｐ１，Ｉｐ２が流れているときの電圧の大きさ（相対値）に対応している。この２並列接続状態では、電流Ｉｐ１，Ｉｐ２によって、２次側巻線３１２，３２２の部分において山状または谷状となるように、電圧が線形に変化している。また、付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）の部分では、上記したようにして、磁路Ｂ１，Ｂ２における各磁束が互いに打ち消し合っていることに起因して、その両端間の電圧が０Ｖとなっている。
【００９３】
ここで、図２および図４に示したように、ハーフブリッジ回路２１内の２個のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２同士は、１８０°の位相差にてスイッチング駆動がなされていると共に、ハーフブリッジ回路２２内の２個のスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４同士もまた、１８０°の位相差にてスイッチング駆動がなされている。また、これら２個のハーフブリッジ回路２１，２２同士は、上記したように、たとえば図４中に示した位相差φにて動作するように駆動される。
【００９４】
したがって、この位相差φを制御することで、上記した４直列接続状態と２並列接続状態との時比率（デューティ）を変化させることができ、その結果、直流出力電圧Ｖoutの大きさを調整できるようになる。具体的には、位相差φを大きくすることは、駆動信号ＳＧ１と駆動信号ＳＧ４との重畳期間、および、駆動信号ＳＧ２と駆動信号ＳＧ３との重畳期間をそれぞれ長くすること、つまり、図４中に示した直列接続状態期間ΔＴｓを長くすることと等価である。
【００９５】
また、本実施の形態では、駆動回路５は、これらのハーフブリッジ回路２１，２２において、例えば、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンデューティ期間の長さが略最大値（望ましくは最大値）となるように、スイッチング駆動を行う。
【００９６】
ここで、前述したように、トランス３１，３２による電力伝送が行われていないオフデューティ期間において、ＬＣ共振動作を利用して循環電流（例えば、ループ電流Ｉｅ，Ｉｆ，Ｉｊ，Ｉｋ）を発生させることで、スイッチング素子がオン状態になる際のＺＶＳ動作が実現されるようになっている。ところが、このＺＶＳ動作に必要な循環電流がオフデューティ期間に存在することから、このオフデューティ期間が長くなるのに従って電力損失が大きくなり、電力変換効率が低下してしまうことになる。
【００９７】
そこで本実施の形態では、上記したように、ハーフブリッジ回路２１，２２において、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンデューティ期間の長さが略最大値となるように、スイッチング駆動が行われる。これによりオフデューティ期間が、前述したデッドタイム（図４の例では、タイミングｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，ｔ５〜６，ｔ７〜ｔ８の各期間）のみの短時間に限定されることになり、ＺＶＳ動作に必要な循環電流の発生が最小限に抑えられる。その結果、この循環電流が各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のボディダイオード（ダイオードＤ１〜Ｄ４）を流れることによる電力損失も最小限に抑えられ、電力変換効率が向上することになる。なお、このような循環電流による損失を低減するには、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンデューティ期間の長さが略最大値となっていることが望ましいが、略最大値となっていなくても動作することは可能である。
【００９８】
以上のように本実施の形態では、スイッチング電源装置１が図１〜図３に示した回路構成となっていると共に、図４〜図８に示した動作がなされるようにしたので、ＺＶＳ動作に必要な循環電流の発生を最小限に抑えることができる。その結果、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４において電力伝送に寄与しない導通損失が減少し、電力変換効率を向上させ易くすることが可能となる。
【００９９】
また、このような損失が減少することで、より定格の小さい素子を使用することが可能となり、コスト削減を図ることも可能となる。更に、損失が減少することで、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４における発熱が減少することから、放熱性と絶縁性とを両立させるために必要な放熱絶縁板に求められる性能を下げることが可能となり、この点でもコスト削減を図ることが可能となる。
【０１００】
加えて、本実施の形態では、トランス３１，３２からの出力電圧（例えば図４（Ｒ）に示した電圧ＶＰｘに対応）の波形が、２段階の階段状になる。このため、整流平滑回路４内の各整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２に発生するリンギングの振幅が、従来の位相シフトフルブリッジコンバータの場合と比べ、小さくなる。このように、各整流ダイオードに発生するリンギングが小さくなることから、より低い耐圧の素子を用いることが可能となる。したがって、より低い耐圧の素子を用いることが可能となることで、コスト低減を図ることや、各整流ダイオードでの損失低減を図ることが可能となる。
【０１０１】
また、本実施の形態のスイッチング回路２および整流平滑回路４の回路構成では、例えば、スイッチング回路内に３個のハーフブリッジ回路を並列的に配置すると共に整流平滑回路内に８個の整流ダイオードを設けた（４本のアームを並列的に配置した）回路構成の場合（いわゆる「トリプル・ハーフブリッジ回路」の場合）と比べ、以下の利点を有する。すなわち、本実施の形態のスイッチング回路２および整流平滑回路４では、この「トリプル・ハーフブリッジ回路」の場合と同等の電圧範囲（直流入力電圧Ｖinから直流出力電圧Ｖoutへの電圧変換の際の電圧範囲）を、より少ない素子にて確保することが可能となる。具体的には、本実施の形態では、「トリプル・ハーフブリッジ回路」の場合と比較して、スイッチング素子の個数を６個から４個に減少させ、トランスの個数を３個から２個に減少させると共に、整流ダイオードの個数を８個から６個に減少させつつ、同等の電圧範囲を実現することが可能となる。
【０１０２】
また、言い換えると、本実施の形態では、スイッチング回路内に２個のハーフブリッジ回路を並列的に配置すると共に整流平滑回路内に６個の整流ダイオードを設けた（３本のアームを並列的に配置した）回路構成の場合（いわゆる「デュアル・ハーフブリッジ回路」の場合）と比べ、以下の利点を有する。すなわち、本実施の形態のスイッチング回路２および整流平滑回路４では、この「トリプル・ハーフブリッジ回路」の場合と同じ素子数（４個のスイッチング素子、２個のトランスおよび６個の整流ダイオード）にも関わらず、直流入力電圧Ｖinから直流出力電圧Ｖoutへの電圧変換の際の電圧範囲を、より広げることが可能となる。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、上記した「デュアル・ハーフブリッジ回路」の場合と比べ、トランスの２次側に巻線（付加巻線３３２）が追加された構成となっているが、この付加巻線３３２が追加されても２次側であることから、１次側における巻線の個数増加の場合と比べ、省スペース化等への影響は微小であると言える。
【０１０４】
＜２．変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１〜５）について説明する。なお、以下の各変形例において、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１０５】
［変形例１］
（Ａ．構成）
図１４は、変形例１に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１Ａ）の概略構成例を、回路図で表したものである。
【０１０６】
本変形例のスイッチング電源装置１Ａは、実施の形態のスイッチング電源装置１において、２個の２次側巻線３１２，３２２の双方に対して付加巻線を直列接続させるようにしたものに対応している。なお、その他の部分の構成は、スイッチング電源装置１における構成と同様となっている。
【０１０７】
具体的には、このスイッチング電源装置１Ａでは、２次側巻線３２２に対して付加巻線３３２が直列接続されるように配置されていると共に、２次側巻線３１２に対して付加巻線３４２が直列接続されるように配置されている。これらの付加巻線３３２，３４２はそれぞれ、上記実施形態と同様に、トランス３１，３２において形成される各磁路（ループ磁路）に鎖交するように配置されている。
【０１０８】
付加巻線３３２は、等価回路上では図１４に示したように、２次側巻線３１２，３２２のうちの一方（２次側巻線３１２）と磁気的に結合された付加巻線３３２ａと、他方（２次側巻線３２２）と磁気的に結合された付加巻線３３２ｂとにより構成されている。そして、これらの付加巻線３３２ａ，３３２ｂ同士が互いに直列接続されていることで、付加巻線３３２全体が構成されるようになっている。また、この付加巻線３３２では、２次側巻線３２２側（接続点Ｐ１０側）に付加巻線３３２ａが配置されていると共に、前述した第３のアーム側（接続点Ｐ９側）に付加巻線３３２ｂが配置されている。
【０１０９】
同様に、付加巻線３４２は、等価回路上では図１４に示したように、２次側巻線３１２，３２２のうちの一方（２次側巻線３１２）と磁気的に結合された付加巻線３４２ａと、他方（２次側巻線３２２）と磁気的に結合された付加巻線３４２ｂとにより構成されている。そして、これらの付加巻線３４２ａ，３４２ｂ同士が互いに直列接続されていることで、付加巻線３４２全体が構成されるようになっている。また、この付加巻線３４２では、２次側巻線３１２側（接続点Ｐ１１側）に付加巻線３４２ａが配置されていると共に、前述した第２のアーム側（接続点Ｐ８側）に付加巻線３４２ｂが配置されている。
【０１１０】
なお、これらの付加巻線３４２ａ，３４２ｂのうち、付加巻線３４２ａは本発明における「第１付加巻線」の一具体例に対応し、付加巻線３４２ｂは本発明における「第２付加巻線」の一具体例に対応している。
【０１１１】
（Ｂ．動作および作用・効果）
このスイッチング電源装置１Ａでは、基本的には、スイッチング電源装置１と同様にして動作する。これにより本変形例においても、基本的には上記実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能となる。
【０１１２】
また、特に本変形例では上記したように、２個の２次側巻線３１２，３２２の双方に対して、付加巻線（付加巻線３３２，３４２）が直列接続されている。
【０１１３】
これにより本変形例では、図１５（Ａ），図１５（Ｂ）に示した模式図を参照すると、一例として以下のようになる。なお、図１５（Ａ）は、上記実施の形態で説明した並列接続状態（２並列接続状態）の際の、整流平滑回路４内の回路上の位置と、電圧の大きさとの対応関係の一例を示している。また、図１５（Ｂ）は、本変形例における並列接続状態（２並列接続状態）の際の、整流平滑回路４内の回路上の位置と、電圧の大きさとの対応関係の一例を示している。
【０１１４】
図１５（Ａ）に示した上記実施の形態の並列接続状態と、図１５（Ｂ）に示した本変形例の並列接続状態とを比較すると、付加巻線３４２が更に設けられている本変形例では、上記実施の形態と比べ、整流平滑回路４内における付加巻線の影響が相対的に大きくなる。その結果、実施の形態と比べて本変形例では、直列接続状態（図１３（Ａ）参照）と並列接続状態とでの電圧の大きさ（相対値）の差（電圧差）が大きくなり、直流入力電圧Ｖinから直流出力電圧Ｖoutへの電圧変換の際の電圧範囲（出力電圧範囲または入力電圧範囲）が広くなる。具体的には、図１５（Ｂ）の例における上記電圧差（電圧差ΔＶ（Ｂ））は、図１５（Ａ）の例における上記電圧差（電圧差ΔＶ（Ａ））よりも大きくなる（ΔＶ（Ｂ）＞ΔＶ（Ａ））ことから、図１５（Ｂ）の例では図１５（Ａ）の例と比べ、上記電圧範囲の広範化が可能となっている。
【０１１５】
このようにして本変形例では、上記実施の形態と比べ、直流入力電圧Ｖinから直流出力電圧Ｖoutへの電圧変換の際の、電圧範囲の広範化を図ることが可能となる。
【０１１６】
［変形例２］
（Ａ．構成）
図１６は、変形例２に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１Ｂ）の概略構成例を、回路図および分解斜視図で模式的に表したものである。
【０１１７】
本変形例のスイッチング電源装置１Ｂは、実施の形態のスイッチング電源装置１において、トランス３１，３２の代わりにトランス３１Ｂ，３２Ｂをそれぞれ設けると共に、前述した各巻線の巻回方法を変更したものに対応している。なお、その他の部分の構成は、スイッチング電源装置１における構成と同様となっている。
【０１１８】
具体的には、このスイッチング電源装置１Ｂでは、トランス３１Ｂ，３２Ｂが、前述した２個のＥＩコア（複数の磁気素子）を用いて構成されている。詳細には、これら複数（２個）の磁気素子は、前述した上部コアＵＣ（ＵＣ−Ａ）および前述した下部コアＤＣ（ＤＣ−Ａ）を含む磁芯、または、上部コアＵＣ（ＵＣ−Ｂ）および下部コアＤＣ（ＤＣ−Ｂ）を含む磁芯を用いて構成されている。
【０１１９】
そして、本変形例では上記実施の形態とは異なり、これら２個の磁芯における足部ＵＣ０，ＵＣ１，ＵＣ２のうちの足部（中足部）ＵＣ０に対して、前述した各巻線（１次側巻線３１１，３２１、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２）が選択的に巻回されている。具体的にはこの例では、１次側巻線３１１および２次側巻線３１２がそれぞれ、上部コアＵＣ−Ａにおける足部ＵＣ０に対して選択的に巻回されている。また、１次側巻線３２１および２次側巻線３２２がそれぞれ、上部コアＵＣ−Ｂにおける足部ＵＣ０に対して選択的に巻回されている。そして、付加巻線３３２（付加巻線３３２ａ，３３２ｂ）は、上部コアＵＣ−Ａにおける足部ＵＣ０と、上部コアＵＣ−Ｂにおける足部ＵＣ０との双方に対して巻回されている。これにより、トランス３１Ｂ，３２Ｂにおいてもトランス３１，３２の場合と同様に、トランス３１Ｂ，３２Ｂで形成される各磁路（ループ磁路）に対し、付加巻線３３２が鎖交するように配置されていることになる。
【０１２０】
（Ｂ．動作および作用・効果）
このスイッチング電源装置１Ｂでは、基本的には、スイッチング電源装置１と同様にして動作する。これにより本変形例においても、基本的には上記実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能となる。
【０１２１】
また、特に本変形例では上記したように、トランス３１Ｂ，３２Ｂの磁芯における足部（中足部）ＵＣ０に対して、各巻線（１次側巻線３１１，３２１、２次側巻線３１２，３２２および付加巻線３３２）が選択的に巻回されている。
【０１２２】
これにより本変形例では、例えば、前述したプリントコイルや板金等で各巻線を構成した場合に、トランス３１Ｂ，３２Ｂ全体としての省スペース化が図られ、スイッチング電源装置１Ｂ全体としての小型化を実現することも可能となる。
【０１２３】
［変形例３］
図１７は、変形例３に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１Ｃ）の概略構成例を回路図で表したものである。
【０１２４】
本変形例のスイッチング電源装置１Ｃは、実施の形態のスイッチング電源装置１において、スイッチング回路２の代わりに、以下説明するスイッチング回路２Ｃを設けるようにしたものである。
【０１２５】
このスイッチング回路２Ｃには、偏励磁防止用の容量素子（コンデンサＣ６１，Ｃ６２）が設けられている。具体的には、接続点Ｐ１とトランス３１の１次側巻線３１１との間に、コンデンサＣ６１が挿入配置されている。また、接続点Ｐ３とトランス３２の１次側巻線３２１との間に、コンデンサＣ６２が挿入配置されている。
【０１２６】
このような構成によりスイッチング電源装置１Ｃでは、トランス３１，３２における偏励磁を抑える（望ましくは防止する）ことができ、このような偏励磁に起因した各種の不具合を回避することが可能となる。
【０１２７】
なお、変形例１，２で説明したスイッチング電源装置１Ａ，１Ｂにおいても、本変形例と同様にして、偏励磁防止用のコンデンサＣ６１，Ｃ６２を設けるようにしてもよい。
【０１２８】
［変形例４］
図１８は、変形例４に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１Ｄ）の概略構成例を回路図で表したものである。
【０１２９】
本変形例のスイッチング電源装置１Ｄは、実施の形態のスイッチング電源装置１において、スイッチング回路２の代わりに、以下説明するスイッチング回路２Ｄを設けるようにしたものである。
【０１３０】
このスイッチング回路２Ｄには、逆電圧クランプ用の整流素子（ダイオードＤ５１，Ｄ５２）が設けられている。具体的には、ダイオードＤ５１は、アノードが接続点Ｐ６（１次側巻線３１１と接続点Ｐ１との間に位置する接続点）に接続されると共にカソードが１次側高圧ラインＬ１Ｈ（接続点Ｐ４）に接続されるようにして配置されている。また、ダイオードＤ５２は、アノードが１次側低圧ラインＬ１Ｌ（接続点Ｐ５）に接続されると共にカソードが接続点Ｐ６に接続されるようにして配置されている。つまり、これらのダイオードＤ５１，Ｄ５２は、１次側高圧ラインＬ１Ｈと１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間において、接続点Ｐ６を介して互いに直列接続されるようにして配置されている。更に、このスイッチング回路２Ｄでは、接続点Ｐ１と接続点Ｐ６との間に、共振用インダクタＬｒが配置されるようになっている。
【０１３１】
このような構成によりスイッチング電源装置１Ｄでは、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオン・オフ動作に伴うサージ電圧の発生が抑えられる。その結果、整流平滑回路４内の各整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２における損失を低減することが可能となる。
【０１３２】
なお、変形例１〜３で説明したスイッチング電源装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおいても、本変形例と同様にして、逆電圧クランプ用のダイオードＤ５１，Ｄ５２および共振用インダクタＬｒを設けるようにしてもよい。
【０１３３】
［変形例５］
図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）はそれぞれ、変形例５に係る整流平滑回路（整流平滑回路４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ）の回路構成例を表したものである。具体的には、図１９（Ａ）は整流平滑回路４Ｃの回路構成を、図１９（Ｂ）は整流平滑回路４Ｄの回路構成を、図１９（Ｃ）は整流平滑回路４Ｅの回路構成を、それぞれ示している。なお、これらの図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）ではそれぞれ、便宜上、２個の付加巻線３３２ａ，３３２ｂをまとめて付加巻線３３２として図示している。
【０１３４】
本変形例の整流平滑回路４Ｃ，４Ｄ，４Ｅではそれぞれ、これまでに説明した整流平滑回路４とは、チョークコイルＬｃｈの構成（個数や配置など）が異なるものとなっている。
【０１３５】
具体的には、図１９（Ａ）に示した整流平滑回路４Ｃでは、前述した第１〜第３のアームにおける第１端同士の接続点（接続点Ｐｘ）と、出力平滑コンデンサＣoutの第１端との間に、出力ラインＬＯを介して、互いに直列接続された２個のチョークコイルＬｃｈが挿入配置されている。また、第１〜第３のアームにおける第２端同士の接続点は、接地ラインＬＧ上において、出力平滑コンデンサＣoutの第２端に接続されている。
【０１３６】
また、図１９（Ｂ）に示した整流平滑回路４Ｄでは、第１〜第３のアームにおける第２端同士の接続点と、出力平滑コンデンサＣoutの第２端との間に、接地ラインＬＧを介して１個のチョークコイルＬｃｈが挿入配置されている。また、第１〜第３のアームにおける第１端同士の接続点（接続点Ｐｘ）は、出力ラインＬＯ上において、出力平滑コンデンサＣoutの第１端に接続されている。
【０１３７】
また、図１９（Ｃ）に示した整流平滑回路４Ｅでは、第１〜第３のアームにおける第１端同士の接続点（接続点Ｐｘ）と、出力平滑コンデンサＣoutの第１端との間に、出力ラインＬＯを介して１個のチョークコイルＬｃｈが挿入配置されている。また、第１〜第３のアームにおける第２端同士の接続点と、出力平滑コンデンサＣoutの第２端との間にも、接地ラインＬＧを介して１個のチョークコイルＬｃｈが挿入配置されている。なお、この図１９（Ｃ）に示した例において、２個のチョークコイルＬｃｈの代わりに２個の巻線をそれぞれ配置すると共に、これら２個の巻線同士が磁気的に結合されていることで、１つのチョークコイルＬｃｈが形成されるようにしてもよい。
【０１３８】
このように、整流平滑回路内でのチョークコイルＬｃｈの構成（個数や配置など）としては、各種の態様を適用することが可能である。
【０１３９】
＜３．その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【０１４０】
例えば、上記実施の形態等では、スイッチング回路（インバータ回路，ブリッジ回路）の構成を具体的に挙げて説明したが、スイッチング回路の構成はこれには限られず、他の構成のものを用いるようにしてもよい。具体的には、例えば上記実施の形態等では、インバータ回路がそれぞれ、２個のスイッチング素子を含むハーフブリッジ回路の場合について説明したが、これには限られず、インバータ回路がそれぞれ、４個のスイッチング素子を含むフルブリッジ回路であってもよい。また、スイッチング電源装置に含まれる各インバータ回路が、このような共通の構成を有する場合には限られず、例えば、一方のインバータ回路を２個のスイッチング素子を含むハーフブリッジ回路とし、他方のインバータ回路を４個のスイッチング素子を含むフルブリッジ回路としてもよい。すなわち、スイッチング電源装置に含まれる各インバータ回路として、異なる構成を有するものを用いるようにしてもよい。更に、上記実施の形態等では、トランスのリーケージインダクタを共振用インダクタとして用いた場合を例に挙げて説明したが、これには限られず、スイッチング回路内に共振用インダクタを別途設けるようにしてもよい。具体的には、例えば、位相固定側スイッチング素子または位相シフト側スイッチング素子と１次側巻線との間に、そのような共振用インダクタを配置させるようにしてもよい。ただし、スイッチング回路内における共振用インダクタの配置位置としては、これには限られず、他の配置位置としてもよい。
【０１４１】
また、上記実施の形態等では、整流平滑回路の構成を具体的に挙げて説明したが、整流平滑回路の構成はこれには限られず、他の構成のものを用いるようにしてもよい。具体的には、例えば、整流平滑回路内の各整流素子を、ＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオードにより構成するようにしてもよい。また、その場合には、このＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオードが導通する期間と同期して、ＭＯＳ−ＦＥＴ自身もオン状態となる（同期整流を行う）ようにするのが好ましい。より少ない電圧降下で整流することができるからである。なお、この場合、ＭＯＳ−ＦＥＴにおけるソース側に、寄生ダイオードのアノード側が配置されると共に、ＭＯＳ−ＦＥＴにおけるドレイン側に、寄生ダイオードのカソード側が配置されることになる。
【０１４２】
更に、整流平滑回路内において、例えば、互いに直列接続された２次側巻線３２２および付加巻線３３２同士の配置位置を、逆としてもよい。すなわち、第２のアーム（整流ダイオード４２１，４２２）側に付加巻線３３２を配置すると共に、第３のアーム（整流ダイオード４３１，４３２）側に２次側巻線３２２を配置するようにしてもよい。また、整流平滑回路内において、例えば、第１のアームおよび２次側巻線３１２を、第２のアーム、２次側巻線３２２および付加巻線３３２の位置に対し、反対側（チョークコイルＬｃｈ側）に配置するようにしてもよい。すなわち、第３のアーム（整流ダイオード４３１，４３２）とチョークコイルＬｃｈとの間の位置に、第１のアーム（整流ダイオード４１１，４１２）および２次側巻線３１２をそれぞれ配置するようにしてもよい。このように、上記実施の形態等で説明した各インバータ回路（ブリッジ回路）やトランス、整流素子およびアーム等の個数や本数としては、物理的な個数や本数には限られず、等価回路に存在する個数や本数を意味している。
【０１４３】
加えて、上記実施の形態等では、トランスを構成する磁気素子における磁芯や巻線等の構成を具体的に挙げて説明したが、これらの構成としては、上記実施の形態等で説明したものには限られず、他の構成のものを用いるようにしてもよい。具体的には、上記実施の形態等で説明したような、１個または複数個のＥＩコアには限られず、例えば、１個または複数個の他の形状のコア（例えば、いわゆるＵＩコア等）を用いて、磁芯を構成するようにしてもよい。また、上記実施の形態等で説明したような、中足部および外足部を有する磁芯には限られず、他の形状を有する磁芯を用いるようにしてもよい。更に、各種の磁芯に対する各巻線の巻回手法についても、上記実施の形態等で説明した巻回手法には限られず、他の巻回手法を採用するようにしてもよい。
【０１４４】
また、上記実施の形態等では、インバータ回路およびトランスの個数がそれぞれ、２個の場合（整流平滑回路内の整流素子の個数が、６個の場合）を例に挙げて説明したが、それらの個数は、この場合には限られない。具体的には、本発明は、インバータ回路およびトランスの個数がそれぞれ、Ｎ個（Ｎ：２以上の整数）の場合に適用することが可能である。つまり、上記実施の形態等で説明したＮ＝２の場合だけでなく、Ｎ＝３以上の任意の数（偶数または奇数）の場合についても同様にして、本発明を適用することが可能である。なお、その場合、整流平滑回路内の整流素子の個数は、｛２×（Ｎ＋１）｝個となり、整流平滑回路内のアームの本数は、（Ｎ＋１）本となる。また、その場合、スイッチング電源装置の動作の際の、トランスの２次側巻線同士の接続状態の種類は、整数Ｎにおける約数の個数（約数の組合せ）によって定まることになる。
【０１４５】
更に、上記実施の形態等では、本発明に係るスイッチング電源装置の一例として、ＤＣ−ＤＣコンバータを挙げて説明したが、本発明は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータなどの他の種類のスイッチング電源装置にも適用することが可能である。
【０１４６】
加えて、これまでに説明した各構成例等を、任意の組み合わせで適用してもよい。
【符号の説明】
【０１４７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…スイッチング電源装置、１０…バッテリ、２，２Ｃ，２Ｄ…スイッチング回路、２１，２２…ハーフブリッジ回路（インバータ回路）、３１，３２…トランス、３１１，３２１…１次側巻線、３１２，３２２…２次側巻線、３３２，３３２ａ，３３２ｂ，３４２，３４２ａ，３４２ｂ…付加巻線、４，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ…整流平滑回路、４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２…整流ダイオード、５…駆動回路、７…負荷、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ｖin…直流入力電圧、Ｖout…直流出力電圧、Ｉout…出力電流、Ｉａ〜Ｉｌ…ループ電流、Ｃout…出力平滑コンデンサ、Ｓ１〜Ｓ４…スイッチング素子、ＳＧ１〜ＳＧ４…駆動信号、Ｄ１〜Ｄ４，Ｄ５１，Ｄ５２…ダイオード、Ｃ１〜Ｃ４，Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ６１，Ｃ６２…コンデンサ、Ｌｒ…共振用インダクタ、Ｌｃｈ…チョークコイル、ＵＣ…上部コア、ＤＣ…下部コア、ＵＣｂ，ＤＣｂ…ベースコア（基体部）、ＵＣ０…足部（中足部）、ＵＣ１，ＵＣ２…足部（外足部）、Ｐ１〜Ｐ１１，Ｐｘ…接続点、Ｂ１，Ｂ２…磁路（ループ磁路）、ｔ０〜ｔ８…タイミング、φ…位相差、ΔＴｓ…直列接続状態期間、ΔＴｐ…並列接続状態期間。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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