【手続補正書】
【提出日】平成21年3月6日(2009.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の端子対を備え、この第１の端子対側の第１の直流電圧と前記第２の端子対側の第２の直流電圧との間の電圧変換を行うスイッチング電源装置であって、
前記第１の端子対側に配置された第１の巻線と、前記第２の端子対側に配置された互いに巻数の等しい複数対の第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線側に前記複数対の第２の巻線の各対にそれぞれ対応して設けられ、各々が複数のスイッチング素子を含む複数対の回路と、
前記複数対の回路とこれら複数対の回路にそれぞれ対応する前記第２の巻線対とから構成される複数の電流経路同士が互いに並列接続状態、直列接続状態または直列と並列との混合接続状態となるように接続切換を行う接続切換手段と
を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
入力された前記第１の直流電圧を電圧変換して前記第２の直流電圧を出力する場合において、
前記接続切換手段は、前記第１の直流電圧の大きさに応じて接続切換を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記接続切換手段は、前記第１の直流電圧が大きくなるのに従って、直列接続状態、前記混合接続状態および並列接続状態の順に接続切換の設定を行う
ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
入力された前記第２の直流電圧を電圧変換して前記第１の直流電圧を出力する場合において、
前記接続切換手段は、前記第２の直流電圧の大きさに応じて接続切換を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記接続切換手段は、前記第２の直流電圧が大きくなるのに従って、並列接続状態、前記混合接続状態および直列接続状態の順に接続切換の設定を行う
ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
前記接続切換手段は、
複数の接続切換素子と、
前記第１の直流電圧または前記第２の直流電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された第１または第２の直流電圧の大きさに応じて、前記複数の接続切換素子のオン・オフ状態をそれぞれ制御する第１の制御部とを有する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５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】
前記接続切換手段は、前記第１または第２の直流電圧と所定の複数のしきい値電圧との間で値の大小をそれぞれ比較し、その比較結果に基づいて接続切換を行う
ことを特徴とする請求項２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】
前記接続切換手段は、前記第１または第２の直流電圧の大きさに応じて、前記並列接続状態の相対的期間、前記混合接続状態の相対的期間および前記直列接続状態の相対的期間のうちの少なくとも２つが変化するように接続切換を行う
ことを特徴とする請求項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９】
前記接続切換手段は、前記第１の直流電圧が大きくなるのに従って前記第１の巻線と前記第２の巻線対との巻数比が連続的に増加するようにすると共に、前記第２の直流電圧が大きくなるのに従って前記巻数比が連続的に減少するように、各接続状態の相対的期間を変化させる
ことを特徴とする請求項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】
入力された前記第２の直流電圧を電圧変換して前記第１の直流電圧を出力する場合において、
前記接続切換手段は、前記第１の直流電圧が所定の目標電圧値となるように接続切換を行う
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１１】
前記接続切換手段は、
複数の接続切換素子と、
前記目標電圧値の大きさに応じて、前記複数の接続切換素子のオン・オフ状態をそれぞれ制御する第２の制御部とを有する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１２】
前記接続切換手段は、前記目標電圧値が大きくなるのに従って、直列接続状態、前記混合接続状態および並列接続状態の順に接続切換の設定を行う
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１３】
前記第１の端子対側にフルブリッジ型の回路を備え、
前記第２の端子対側の複数対の回路はそれぞれ、センタタップ型またはプッシュプル型の回路である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１４】
前記第１の端子対側にフルブリッジ型の回路を備え、
前記第２の端子対側の複数対の回路はそれぞれ、フルブリッジ型の回路である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１５】
前記第１の端子対側にハーフブリッジ型の回路を備え、
前記第２の端子対側の複数対の回路はそれぞれ、センタタップ型またはプッシュプル型の回路である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１６】
前記第１の端子対側にハーフブリッジ型の回路を備え、
前記第２の端子対側の複数対の回路はそれぞれ、フルブリッジ型の回路である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１７】
第１および第２の端子対を備え、この第１の端子対側の第１の直流電圧と前記第２の端子対側の第２の直流電圧との間の電圧変換を行うスイッチング電源装置であって、
前記第１の端子対側に配置された第１の巻線と、前記第２の端子対側に配置された互いに巻数の等しい２対の第２の巻線とを有するトランスと、
前記２対の第２の巻線側にこれら２対の第２の巻線の各対にそれぞれ対応して設けられ、各々が複数のスイッチング素子を含む２対の回路と、
前記第１の直流電圧の大きさに応じて、前記２対の回路とこれら２対の回路にそれぞれ対応する前記第２の巻線対とから構成される２つの電流経路同士が互いに並列接続された並列接続状態の相対的期間、および前記２つの電流経路同士が互いに直列接続された直列接続状態の相対的期間が変化するように接続切換を行う接続切換手段と
を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第１のスイッチング電源装置は、第１および第２の端子対を備え、この第１の端子対側の第１の直流電圧と第２の端子対側の第２の直流電圧との間の電圧変換を行うものであって、第１の端子対側に配置された第１の巻線と、第２の端子対側に配置された互いに巻数の等しい複数対の第２の巻線とを有するトランスと、上記第２の端子対側に上記複数対の第２の巻線の各対にそれぞれ対応して設けられた複数対の回路と、複数対の回路とこれら複数対の回路にそれぞれ対応する第２の巻線対とから構成される複数の電流経路同士が互いに並列接続状態、直列接続状態または直列と並列との混合接続状態となるように接続切換を行う接続切換手段とを備えたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第１のスイッチング電源装置では、複数対の回路がそれぞれインバータ回路または整流回路として機能し、トランスの変圧作用によって、第１の端子対側の第１の直流電圧と第２の端子対側の第２の直流電圧との間で電圧変換がなされる。また、接続切換手段によって、上記複数の電流経路同士が互いに並列接続状態、直列接続状態または直列と並列との混合接続状態となるように接続切換がなされる。ここで、トランスの複数対の第２の巻線の各対が、それぞれ複数対の回路に対応すると共に互いに巻数が等しいことから、第１の巻線と第２の巻線との巻数比は、直列接続状態、上記混合接続状態および並列接続状態の順に大きくなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第１のスイッチング電源装置では、入力された第１の直流電圧を電圧変換して第２の直流電圧を出力する場合、すなわち上記複数のスイッチング回路がそれぞれ整流回路として機能する場合には、上記接続切換手段が、この第１の直流電圧の大きさに応じて接続切換を行うようにしてもよい。具体的には、上記接続切換手段が、第１の直流電圧が大きくなるのに従って、直列接続状態、上記混合接続状態および並列接続状態の順に接続切換の設定を行うようにしてもよい。このように構成した場合、第１の直流電圧が大きくなるのに従って第１の巻線と第２の巻線との巻数比も大きくなるため、一定の出力電圧（第２の直流電圧）を維持可能な入力電圧（第１の直流電圧）の範囲が、従来と比べて広くなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、逆に入力された第２の直流電圧を電圧変換して第１の直流電圧を出力する場合、すなわち上記複数の回路がそれぞれインバータ回路として機能する場合には、上記接続切換手段が、この第２の直流電圧の大きさに応じて接続切換を行うようにしてもよい。具体的には、上記接続切換手段が、第２の直流電圧が大きくなるのに従って、並列接続状態、上記混合接続状態および直列接続状態の順に接続切換の設定を行うようにしてもよい。このように構成した場合、第２の直流電圧が大きくなるのに従って第１の巻線と第２の巻線との巻数比が小さくなるため、一定の出力電圧（第１の直流電圧）を維持可能な入力電圧（第２の直流電圧）の範囲が、従来と比べて広くなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の第１のスイッチング電源装置では、上記接続切換手段を、複数の接続切換素子と、上記第１の直流電圧または第２の直流電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路により検出された第１または第２の直流電圧の大きさに応じて上記複数の接続切換素子のオン・オフ状態をそれぞれ制御する第１の制御部とから構成することが可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第１のスイッチング電源装置では、上記接続切換手段が、第１または第２の直流電圧と所定の複数のしきい値電圧との間で値の大小をそれぞれ比較してその比較結果に基づいて接続切換を行うようにしてもよく、第１または第２の直流電圧の大きさに応じて並列接続状態の相対的期間、混合接続状態の相対的期間および直列接続状態の相対的期間のうちの少なくとも２つが変化するように接続切換を行うようにしてもよい。後者の場合、第１または第２の直流電圧の大きさに応じて各接続状態の相対的期間が変化するため、これらの値が急激に変化することはない（連続的に変化する）。なお、上記接続切換手段が、第１の直流電圧が大きくなるのに従って第１の巻線と前記第２の巻線との巻数比が連続的に増加すると共に第２の直流電圧が大きくなるのに従って上記巻数比が連続的に減少するように、各接続状態の相対的期間を変化させるようにしてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この場合には、上記接続切換手段を、複数の接続切換素子と、上記目標電圧値の大きさに応じてこれら複数の接続切換素子のオン・オフ状態をそれぞれ制御する第２の制御部とから構成することが可能である。また、上記接続切換手段が、この目標電圧値が大きくなるのに従って、直列接続状態、前記混合接続状態および並列接続状態の順に接続切換の設定を行うのが好ましい。このように構成した場合、出力電圧（第１の直流電圧）の目標電圧値が大きくなるのにしたがって、第１の巻線と第２の巻線との巻数比も大きくなる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の第１のスイッチング電源装置では、上記第１の端子対側に、フルブリッジ型やハーフブリッジ型の回路を備えるようにしてもよい。そのように構成した場合、この回路はインバータ回路または整流回路として機能する。また、上記第２の端子対側の複数対の回路をそれぞれ、センタタップ型またはプッシュプル型の回路としてもよく、また、フルブリッジ型の回路としてもよい。なお、センタタップ型の回路の場合にはこの回路は整流回路として機能する一方、プッシュプル回路の場合にはインバータ回路として機能する。また、フルブリッジ型の場合には、この回路は整流回路またはインバータ回路として機能する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の第２のスイッチング電源装置は、第１および第２の端子対を備え、この第１の端子対側の第１の直流電圧と第２の端子対側の第２の直流電圧との間の電圧変換を行うものであって、第１の端子対側に配置された第１の巻線と、第２の端子対側に配置された互いに巻数の等しい２対の第２の巻線とを有するトランスと、上記２対の第２の巻線側にこれら２対の第２の巻線の各対にそれぞれ対応して設けられ、各々が複数のスイッチング素子を含む２対の回路と、上記第１の直流電圧の大きさに応じて、２つの回路とこれら２つの回路にそれぞれ対応する第２の巻線対とから構成される２つの電流経路同士が互いに並列接続された並列接続状態の相対的期間、および２つの電流経路同士が互いに直列接続された直列接続状態の相対的期間が変化するように接続切換を行う接続切換手段とを備えたものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の第２のスイッチング電源装置では、上記２対の回路がそれぞれインバータ回路または整流回路として機能し、トランスの変圧作用によって、第１の端子対側の第１の直流電圧と第２の端子対側の第２の直流電圧との間で電圧変換がなされる。また、接続切換手段によって、上記２つの電流経路同士が互いに並列接続状態または直列接続状態となるように接続切換がなされる。ここで、トランスの２対の第２の巻線の各対がそれぞれ２対の回路に対応すると共に互いに巻数が等しいことから、第１の巻線と第２の巻線との巻数比は、直列接続状態、並列接続状態の順に大きくなる。また、第１の直流電圧の大きさに応じて並列接続状態および直列接続状態の相対的期間が変化するため、上記巻数比が急激に変化することはない（連続的に変化する）。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の第１のスイッチング電源装置によれば、複数対の回路にそれぞれ対応させて互いに巻数の等しい複数対の第２の巻線を有するトランスを設け、接続切換手段によって、複数の電流経路同士を互いに並列接続状態、直列接続状態または直列と並列との混合接続状態とするようにしたので、第１の巻線と第２の巻線との巻数比を、並列接続状態、混合接続状態および直列接続状態の順に大きくすることができ、従来と比べて変換可能な電圧範囲をより広げることが可能となる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、本発明の第２のスイッチング電源装置によれば、第１の直流電圧の大きさに応じて並列接続状態および直列接続状態の相対的期間を変化させるようにしたので、上記巻数比を連続的に変化させることができ、急激な変化を回避することができる。よって、装置内に応答速度が遅い素子があるような場合であっても、上記巻数比を問題なく変化させることができ、各素子の応答速度によらずに出力電圧を安定化させることが可能となる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図２に示したように、制御部７は、発振回路７１と、演算回路７２と、比較器Ｃｏｍｐ１，Ｃｏｍｐ２と、差動増幅器（エラーアンプ）Ａｍｐ１と、比較器Ｃｏｍｐ１の基準電源Ｒｅｆ１と、差動増幅器Ａｍｐ１の基準電源Ｒｅｆ２と、抵抗器Ｒ１とを有している。比較器Ｃｏｍｐ１の負極入力端子は電圧検出回路６１の出力端子に接続され、正極入力端子は基準電源Ｒｅｆ１の一端に接続され、出力端子は接続切換スイッチＳ５１〜Ｓ５３，Ｓ６１〜Ｓ６３に接続されている。差動増幅器Ａｍｐ１の正極入力端子は基準電源Ｒｅｆ２の一端に接続され、負極入力端子は電圧検出回路６２の出力端子に接続され、出力端子は比較器Ｃｏｍｐ２の負極入力端子に接続されている。比較器Ｃｏｍｐ２の正極入力端子は発振器７１の出力端子に接続され、出力端子は演算回路７２の入力端子に接続されている。演算回路７２の５つの出力端子はそれぞれ、スイッチング回路１，１１〜１４に接続されている。抵抗器Ｒ１は差動増幅器Ａｍｐ１の負極入力端子と出力端子との間に配置され、基準電源Ｒｅｆ１，Ｒｅｆ２の他端はそれぞれ接地されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
具体的には、図１５に示した動作状態では、平滑コンデンサＣＬ、インダクタＬｃｈ、スイッチング素子Ｓ１１、巻線３２Ａおよびスイッチング素子Ｓ１２を通る電流経路Ｉｐ３１（第１の電流経路に対応）と、平滑コンデンサＣＬ、インダクタＬｃｈ、スイッチング素子Ｓ２１、巻線３２Ｂおよびスイッチング素子Ｓ２２を通る電流経路Ｉｐ３２（第２の電流経路に対応）と、平滑コンデンサＣＬ、インダクタＬｃｈ、スイッチング素子Ｓ３１、巻線３２Ｃおよびスイッチング素子Ｓ３２を通る電流経路Ｉｐ３３（第３の電流経路に対応）と、平滑コンデンサＣＬ、インダクタＬｃｈ、スイッチング素子Ｓ４１、巻線３２Ｄおよびスイッチング素子Ｓ４２を通る電流経路Ｉｐ３４（第４の電流経路に対応）とが形成され、並列状態となる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
また、図１６に示した動作状態では、平滑コンデンサＣＬ、インダクタＬｃｈ、スイッチング素子Ｓ１３、巻線３２Ｅおよびスイッチング素子Ｓ１４を通る電流経路Ｉｐ４１（第１の電流経路に対応）と、平滑コンデンサＣＬ、インダクタＬｃｈ、スイッチング素子Ｓ２３、巻線３２Ｆおよびスイッチング素子Ｓ２４を通る電流経路Ｉｐ４２（第２の電流経路に対応）と、平滑コンデンサＣＬ、インダクタＬｃｈ、スイッチング素子Ｓ３３、巻線３２Ｇを通る電流経路Ｉｐ４３（第３の電流経路に対応）と、平滑コンデンサＣＬ、インダクタＬｃｈ、スイッチング素子Ｓ４３、巻線３２Ｈおよびスイッチング素子Ｓ４４を通る電流経路Ｉｐ４４（第４の電流経路に対応）とが形成され、並列状態となる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
比較器Ｃｏｍｐ３は、発振回路７３から出力されるパルス電圧ＰＬＳ２の電位と、差動増幅器Ａｍｐ２からの出力電圧の電位とを比較し、その比較結果に基づいて接続切換スイッチＳ５１〜Ｓ５３，Ｓ６１〜Ｓ６３の駆動信号ＳＧ５１〜ＳＧ５３，ＳＧ６１〜ＳＧ６３のもととなるパルス電圧を出力するものである。具体的には、差動増幅器Ａｍｐ２からの出力電圧がパルス電圧ＰＬＳ２よりも高い場合には出力は「Ｌ」レベルとなる一方、逆に差動増幅器Ａｍｐ２からの出力電圧がパルス電圧ＰＬＳ２よりも低い場合には直流入力出力は「Ｈ」レベルとなる。