【手続補正書】
【提出日】平成15年11月13日(2003.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された直流入力電圧を断続して出力するためのメインスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、
コアと、該コアに巻装される高圧用一次巻線、複数の二次側昇圧巻線、および二次側低圧巻線とを有する高圧発生トランスと、
少なくとも上記高圧発生トランスの高圧用一次巻線とともに一次側共振回路を形成する一次側共振コンデンサと、
上記二次側低圧巻線から得られる交番電圧に対して整流を行うことで、直流低電圧を得るように構成された直流低電圧生成手段と、
上記複数の二次側昇圧巻線のそれぞれに直列接続された複数のダイオードを有するとともに、該複数のダイオードを介して上記複数の二次側昇圧巻線が互いに直列接続され、上記複数の二次側昇圧巻線に得られる高圧電圧について整流動作を行うことで、直流高電圧を得るようにされる直流高電圧生成手段と、
上記直流高電圧生成手段により生成される電圧レベルに対して定電圧制御を行う第一の定電圧制御手段と、
を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項２】
上記直流低電圧生成手段により生成される電圧レベルに応じて定電圧制御を行うようにされる第二の定電圧制御手段を備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源回路。
【請求項３】
上記二次側低圧巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続するようにして形成される二次側並列共振回路を、
さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源回路。
【請求項４】
入力された直流入力電圧を断続して出力するためのメインスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、
少なくとも一方に所定間隔のギャップを有して形成される二つの磁脚を有するコアと、該コアの一方の磁脚に巻装される高圧用一次巻線と複数の二次側昇圧巻線と、上記コアの他方の磁脚に巻装された二次側低圧巻線とを有する高圧発生トランスと、
少なくとも上記高圧発生トランスの高圧用一次巻線とともに一次側共振回路を形成する一次側共振コンデンサと、
上記二次側低圧巻線から得られる交番電圧に対して整流を行うことで、直流定電圧を得るように構成された直流低電圧生成手段と、
上記複数の二次側昇圧巻線のそれぞれに直列接続された複数のダイオードを有するとともに、該複数のダイオードを介して上記複数の二次側昇圧巻線が互いに直列接続され、上記複数の二次側昇圧巻線に得られる高圧電圧について整流動作を行うことで、直流高電圧を得るようにされる直流高電圧生成手段と、
上記直流高電圧生成手段により生成される電圧レベルに応じて上記メインスイッチング素子のスイッチング周波数の可変制御を行うことで、定電圧制御を行うようにされる第一の定電圧制御手段と、
を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項５】
上記直流低電圧生成手段により生成される電圧レベルに応じて定電圧制御を行うようにされる第二の定電圧制御手段を備えていることを特徴とする、
請求項４に記載のスイッチング電源回路。
【請求項６】
上記二次側低圧巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続するようにして形成される二次側並列共振回路を、
さらに備えることを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源回路。
【請求項７】
入力された直流入力電圧を断続して出力するためのメインスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段と、
二つの磁脚を有するＵ字形磁性材料一対がギャップを介して接合されて形成されるコアと、上記二つの磁脚の一方に巻装される高圧用一次巻線と、この高圧用一次巻線と同軸上に巻装されて、上記高圧用一次巻線と密結合とされる所要の結合度が得られるようにされた二次側昇圧巻線と、上記二つの磁脚の他方に巻装された二次側低圧巻線とを有する高圧発生トランスと、
少なくとも上記高圧発生トランスの高圧用一次巻線とともに一次側共振回路を形成する一次側共振コンデンサと、
上記二次側昇圧巻線に対して二次側並列コンデンサを並列に接続するようにして形成される二次側並列共振回路と、
上記二次側低圧巻線から得られる交番電圧に対して整流を行うことで、直流定電圧を得るように構成された直流低電圧生成手段と、
上記複数の二次側昇圧巻線のそれぞれに直列接続された複数のダイオードを有するとともに、該複数のダイオードを介して上記複数の二次側昇圧巻線が互いに直列接続され、上記複数の二次側昇圧巻線に得られる高圧電圧について整流動作を行うことで、直流高電圧を得るようにされる直流高電圧生成手段と、  
上記直流高電圧生成手段により生成される電圧レベルに対して定電圧制御を行う第一の定電圧制御手段と、
を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項８】
上記高圧発生トランスは、
上記二つの磁脚の他方に巻装される上記二次側低圧巻線とは疎結合とされる所要の結合度が得られるように巻装されるとともに、上記高圧用一次巻線と並列に接続される低圧用一次巻線を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載のスイッチング電源回路。
【請求項９】
上記第一の定電圧制御手段は、
上記一次側共振回路により得られる共振電流を検出する検出巻線と、上記メインスイッチング素子を駆動する駆動巻線と、上記二次側直流出力電圧のレベルに応じた制御電流が可変されることで上記駆動巻線のインダクタンスを可変する制御巻線とを有する直交型トランスを備え、上記メインスイッチング素子のスイッチング周波数を可変制御する、
ことを特徴とする請求項７に記載のスイッチング電源回路。
【請求項１０】
上記直流低電圧生成手段により生成される電圧レベルに応じて定電圧制御を行うようにされる第二の定電圧制御手段、
を備えていることを特徴とする請求項７に記載のスイッチング電源回路。
【請求項１１】
上記第二の定電圧制御手段は、
少なくともクランプコンデンサと補助スイッチング素子との直列接続回路からなるアクティブクランプ手段を有し、該アクティブクランプ手段が上記二次側並列共振回路に対して並列に接続され、上記直流低電圧生成手段により生成される電圧レベルに応じて上記補助スイッチング素子の導通角を制御することで定電圧制御を行う、
ことを特徴とする請求項１０に記載のスイッチング電源回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は上記した課題を考慮してスイッチング電源回路として次のように構成する。
つまり、入力された直流入力電圧を断続して出力するためのメインスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段を備える。
また、コア、およびこのコアに巻装される高圧用一次巻線、複数の二次側昇圧巻線、および二次側低圧巻線とを有する高圧発生トランスを備える。
また、少なくとも高圧発生トランスの高圧用一次巻線とともに一次側共振回路を形成する一次側共振コンデンサを備える。
また、二次側低圧巻線から得られる交番電圧に対して整流を行うことで、直流低電圧を得るように構成された直流低電圧生成手段と、複数の二次側昇圧巻線のそれぞれに直列接続された複数のダイオードを有するとともに、これら複数のダイオードを介して複数の二次側昇圧巻線が互いに直列接続され、これら複数の二次側昇圧巻線に得られる高圧電圧について整流動作を行うことで直流高電圧を得るようにされる直流高電圧生成手段を備える。
また、上記直流高電圧生成手段により生成される電圧レベルに対して定電圧制御を行う第一の定電圧制御手段を備えることとする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
また、入力された直流入力電圧を断続して出力するためのメインスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段を備える。
また、少なくとも一方に所定間隔のギャップを有して形成される二つの磁脚を有するコアと、このコアの一方の磁脚に巻装される高圧用一次巻線と複数の二次側昇圧巻線と、このコアの他方の磁脚に巻装された二次側低圧巻線とを有する高圧発生トランスを備える。
また、少なくとも高圧発生トランスの高圧用一次巻線とともに一次側共振回路を形成する一次側共振コンデンサを備える。
また、上記二次側低圧巻線から得られる交番電圧に対して整流を行うことで、直流定電圧を得るように構成された直流低電圧生成手段と、複数の二次側昇圧巻線のそれぞれに直列接続された複数のダイオードを有するとともに、これら複数のダイオードを介して複数の二次側昇圧巻線が互いに直列接続され、これら複数の二次側昇圧巻線に得られる高圧電圧について整流動作を行うことで、直流高電圧を得るようにされる直流高電圧生成手段を備える。
また、直流高電圧生成手段により生成される電圧レベルに応じて上記メインスイッチング素子のスイッチング周波数の可変制御を行うことで、定電圧制御を行うようにされる第一の定電圧制御手段を備えることとする。
さらに本発明の電源回路としては、入力された直流入力電圧を断続して出力するためのメインスイッチング素子を備えて形成されるスイッチング手段を備える。
また、二つの磁脚を有するＵ字形磁性材料一対がギャップを介して接合されて形成されるコアと、これら二つの磁脚の一方に巻装される高圧用一次巻線と、この高圧用一次巻線と同軸上に巻装されて、高圧用一次巻線と密結合とされる所要の結合度が得られるようにされた二次側昇圧巻線と、上二つの磁脚の他方に巻装された二次側低圧巻線とを有する高圧発生トランスを備える。
また、少なくとも高圧発生トランスの高圧用一次巻線とともに一次側共振回路を形成する一次側共振コンデンサを備える。また、二次側昇圧巻線に対して二次側並列コンデンサを並列に接続するようにして形成される二次側並列共振回路を備える。
また、二次側低圧巻線から得られる交番電圧に対して整流を行うことで、直流定電圧を得るように構成された直流低電圧生成手段と、複数の二次側昇圧巻線のそれぞれに直列接続された複数のダイオードを有するとともに、これら複数のダイオードを介して複数の二次側昇圧巻線が互いに直列接続され、これら複数の二次側昇圧巻線に得られる高圧電圧について整流動作を行うことで、直流高電圧を得るようにされる直流高電圧生成手段を備える。
また、直流高電圧生成手段により生成される電圧レベルに対して定電圧制御を行う第一の定電圧制御手段を備えることとする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
上記各構成によれば、高圧発生トランスに対して、少なくとも高圧用一次巻線、複数の二次側昇圧巻線、二次側低圧巻線が巻装される。
従って、スイッチング電源回路の全体構成としては、一次側電圧共振形スイッチングコンバータと、このスイッチング出力を二次側に伝送する高圧発生トランスと、この高圧発生トランスの二次側に形成される直流高電圧生成手段としての整流回路系と、直流低電圧生成手段としての整流回路系が備えられることになる。
そして、このような回路構成であれば、直流高電圧と直流低電圧とを１組のスイッチング電源回路で得るのにあたっては、１組の高圧発生トランスにより一次側から二次側への電力伝送を行うようにされることになる。つまり、換言すれば、高圧発生トランス及び絶縁コンバータトランスという２組の大型トランスを設ける必要はなく、絶縁コンバータトランスについては省略されることになる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
【発明の効果】
本発明による電源回路では、一次側電圧共振形コンバータのスイッチング出力が伝送されるフライバックトランスにおいて、少なくとも高圧用一次巻線、複数の二次側昇圧巻線、二次側低圧巻線が巻装される。
そして、フライバックトランスの二次側においては、二次側昇圧巻線に励起された交番電圧を利用して直流高電圧を生成し、また、二次側低圧巻線に励起された交番電圧を利用して直流低電圧を生成するようにされる。
このような構成が採られる結果、本発明の電源回路としては、直流高電圧と直流低電圧という２種類の二次側直流出力電圧を得るのにあたり、高圧発生トランスだけを設ければよく、絶縁コンバータトランスについては削除されることになる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
絶縁コンバータトランスが削除されることで、構成部品としては、少なくとも、そのトランスのためのコアがが削除されることになるのであるが、絶縁コンバータトランスは比較的大型なトランスであるから、そのコアが削除されることで、基板サイズは大幅に縮小することが可能になり、結果として小型軽量化を有効に促進することが可能になるものである。これに加えて、請求項１、４、７に記載される発明による電源回路では、１組分の巻線が省略されることで、それだけ巻線工程も少なくなってその時間が短縮されるので、例えばスイッチング電源回路あたりの製造効率も向上されることになる。
さらに、請求項８による発明に基づく電源回路については、低圧一次巻線と低圧二次巻線の巻き数が削減されることから、これによる巻線工程時間の短縮が図られる。また、これらの巻線の巻き面積も拡大してより束数の多いリッツ線を巻線として選定できるので、銅損による電力損失は低減されて電力変換効率が向上されることになる。
このようにして、本発明によっては、スイッチング電源回路の大幅な小型軽量化の促進が図られるものであり、これに伴って、製造効率の向上やコストの削減、さらには電力変換効率の向上も図られるという効果を有している。