(57)【要約】【課題】  従来と同程度の高いノイズ低減効果及び電力変換効率を維持して、出力電圧の高周波化を図ることが可能なスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】  本発明のスイッチング電源装置は、電源13及び一対の外部出力端子25、25に対して複数のフォワード型コンバータ１、２を並列に接続して構成されている。各コンバータは、トランスＴｒ１、Ｔｒ２、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、スナバ用容量素子Ｃ１、Ｃ５及びスナバ回路10、20を具え、該スナバ回路は容量素子Ｃ２、Ｃ６を具えている。複数のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２にはスイッチング制御回路が接続されており、該制御回路は、前記複数のスイッチング素子のオン期間を互いにずらして各スイッチング素子をオン／オフ制御すると共に、各スイッチング素子のオフ期間がスナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子の充放電時間よりも長くなるように各スイッチング素子をオン／オフ制御する。【選択図】      図１
2005278315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源及び一対の外部出力端子に対して複数のフォワード型コンバータが並列に接続され、各フォワード型コンバータは、１次巻線及び２次巻線を具えたトランスと、１次巻線と直列に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子のドレイン及びソースを互いに接続するスナバ用容量素子と、電源と１次巻線及びスイッチング素子との間に介在するスナバ回路とを具え、該スナバ回路は、互いに直列に接続されて、電源から１次巻線及びスイッチング素子に向かって伸びる一対の直列線路を互いに連結する並列線路に介在する整流素子及び誘導素子と、該整流素子及び誘導素子の接続点と１次巻線及びスイッチング素子の接続点とを互いに連結する線路に介在する容量素子とを具え、前記複数のフォワード型コンバータのスイッチング素子には、各スイッチング素子をオン／オフ制御するスイッチング制御回路が接続されており、各フォワード型コンバータにおいてスイッチング素子のオフの期間にスナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子の充放電が行なわれるスイッチング電源装置であって、前記スイッチング制御回路は、前記複数のフォワード型コンバータのスイッチング素子のオン期間を互いにずらして各スイッチング素子をオン／オフ制御すると共に、各フォワード型コンバータにおいてスイッチング素子のオフ期間がスナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子の充放電時間よりも長くなるようにスイッチング素子をオン／オフ制御するスイッチング電源装置。
【請求項２】
１つのフォワード型コンバータは、２次巻線と前記一対の外部出力端子との間に介在する１つの平滑回路を具え、該１つのフォワード型コンバータ以外の他のフォワード型コンバータは、該平滑回路に対して並列に接続されている請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
１つのフォワード型コンバータは、２次巻線から前記一対の外部出力端子に向かって伸びる一対の直列線路を互いに連結する並列線路に介在する１つの整流素子を具え、該１つのフォワード型コンバータ以外の他のフォワード型コンバータは、該整流素子に対して並列に接続されている請求項１又は請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
電源及び一対の外部出力端子に対して複数のフォワード型コンバータが並列に接続され、各フォワード型コンバータは、１次巻線及び２次巻線を具えたトランスと、１次巻線と直列に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子のドレイン及びソースを互いに接続するスナバ用容量素子と、電源と１次巻線及びスイッチング素子との間に介在するスナバ回路とを具え、該スナバ回路は、互いに直列に接続されて、電源から１次巻線及びスイッチング素子に向かって伸びる一対の直列線路を互いに連結する並列線路に介在する整流素子及び誘導素子と、該整流素子及び誘導素子の接続点と１次巻線及びスイッチング素子の接続点とを互いに連結する線路に介在する容量素子とを具え、前記複数のフォワード型コンバータのスイッチング素子には、各スイッチング素子をオン／オフ制御するスイッチング制御回路が接続されており、各フォワード型コンバータにおいてスイッチング素子のオフの期間にスナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子の充放電が行なわれるスイッチング電源装置であって、前記スイッチング制御回路は、前記複数のフォワード型コンバータのスイッチング素子のオン期間を互いにずらして各スイッチング素子をオン／オフ制御し、各フォワード型コンバータのスナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子は、スイッチング素子のオフ期間内に充放電が終了し得る容量を有している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、フォワード型コンバータを具えたスイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、スナバ用容量素子Ｃ１及びスナバ回路(30)を具えたフォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータを表わしている。
該フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータは、１次巻線(31)及び２次巻線(32)からなるトランスＴｒ１と、該１次巻線(31)に直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１とを具え、該スイッチング素子Ｑ１のソース及びドレインには、これらの電極を互いに接続するダイオードＤ１が接続されている。又、トランスＴｒ１の２次巻線(32)の両端から一対の外部出力端子(35)(35)へ伸びる一対の直列線路(37)(37)の内、一方の直列線路には、ダイオードＤ４が介在しており、両直列線路(37)(37)を互いに連結する１本の並列線路(38)には、ダイオードＤ５が介在している。更に、ダイオードＤ５と一対の外部出力端子(35)(35)との間には平滑回路(34)が介在しており、該平滑回路(34)は、前記一方の直列線路(37)に介在するコイルＬ２と、両直列線路(37)(37)を互いに連結する並列線路(341)に介在するコンデンサＣ４とから構成されている。
【０００３】
そして、該フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、スイッチング素子Ｑ１のソース及びドレインに、スナバ用容量素子Ｃ１が該スイッチング素子Ｑ１に対して並列に接続されると共に、直流電源(33)とトランスＴｒ１及びスイッチング素子Ｑ１との間に、スナバ回路(30)が介在している。該スナバ回路(30)は、直流電源(33)からトランスＴｒ１及びスイッチング素子Ｑ１に向かって伸びる一対の直列線路(36)(36)を互いに連結する１本の並列線路(301)と、互いに直列に接続されて該並列線路(301)に介在するダイオードＤ２、コイルＬ１及びダイオードＤ３と、ダイオードＤ３及びコイルＬ１の接続点とトランスＴｒ１の１次巻線(31)及びスイッチング素子Ｑ１の接続点とを互いに連結する線路(302)に介在するコンデンサＣ２とを具えている。直流電源(33)と該スナバ回路(30)との間には、前記一対の直列線路(36)(36)を互いに連結する１本の並列線路(39)に、コンデンサＣ３が介在している。
【０００４】
上記フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、スイッチング素子Ｑ１のオン期間には、図５に矢印で示す如く、トランスＴｒ１の１次巻線(31)及びスイッチング素子Ｑ１に電流が流れて１次巻線(31)に励磁エネルギーが発生し、これによって、図４に示す２次巻線(32)に電圧が発生する。そして、該電圧は、ダイオードＤ４、Ｄ５により整流された後、平滑回路(34)により平滑化されて一対の外部出力端子(35)(35)に供給される。
【０００５】
一方、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間には、先ず、トランスＴｒ１の１次巻線(31)及びスナバ用コンデンサＣ１に電流が流れて、上述のオン期間に該１次巻線(31)に蓄えられた励磁エネルギーが該コンデンサＣ１に供給され、スイッチング素子のドレイン−ソース間の電圧が直流電源(33)の電圧に等しくなったとき、トランスＴｒ１の１次巻線(31)、スナバ回路(30)のコンデンサＣ２及びダイオードＤ３に電流が流れて、前記励磁エネルギーが該コンデンサＣ２に供給される。
【０００６】
その後、図６に実線の矢印で示す如く、スナバ用コンデンサＣ１及びトランスＴｒ１の１次巻線(31)に電流が流れて、該スナバ用コンデンサＣ１に蓄えられたエネルギーがコンデンサＣ３に供給されると共に、図６に破線の矢印で示す如く、スナバ回路(30)のダイオードＤ２、コイルＬ１、コンデンサＣ２及びトランスＴｒ１の１次巻線(31)に電流が流れて、該コンデンサＣ２に蓄えられたエネルギーがコンデンサＣ３に供給される。その後、再びスイッチング素子Ｑ１がオンに設定されたときには、直流電源(33)からのエネルギーに加えて、該コンデンサＣ３に蓄えられたエネルギーがトランスＴｒ１の１次巻線(31)に供給される。
【０００７】
図７(ａ)は、スイッチング素子Ｑ１のオン／オフ状態の変化、同図(ｂ)は、スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の電圧ＶＱ１の変化を表わしており、スイッチング素子Ｑ１のオン期間には、該スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間電圧ＶＱ１はゼロとなっており、スイッチング素子Ｑ１がオフに切り替わると、スナバ用コンデンサＣ１の充電が開始されてドレイン−ソース間電圧ＶＱ１は上昇し、該電圧ＶＱ１が直流電源(33)の電圧Ｖinまで上昇すると、スナバ回路(30)のコンデンサＣ２の充電が開始されて該電圧ＶＱ１は電圧Ｖinから徐々に上昇する。その後、これらのコンデンサＣ１、Ｃ２の充電が終了して放電が開始されると、ドレイン−ソース間電圧ＶＱ１は徐々に低下し、これらのコンデンサＣ１、Ｃ２の放電が終了したとき、直流電源(33)の電圧Ｖinに戻る。
【０００８】
上記フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、スナバ用コンデンサＣ１及びスナバ回路(30)によって、スイッチング素子Ｑ１のオフ時に発生するノイズを低減させることが出来る。然も、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間にスナバ用コンデンサＣ１及びスナバ回路(30)のコンデンサＣ２に蓄えられたエネルギーがコンデンサＣ３に蓄えられ、スイッチング素子Ｑ１が次にオンに設定されたときに該エネルギーが１次巻線(31)に供給されるので、エネルギーの損失を最小限に抑えることが出来る。
【０００９】
尚、スナバ回路を具えた種々のスイッチング電源装置が提案されている(特許文献１及び２参照)。
【特許文献１】特開２０００−９２８３４号公報
【特許文献２】特開平１１−９８８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を高周波化すると共に平滑回路(34)等を小型化するためには、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング周期を短くする必要がある。しかし、スイッチング周期を短くすると、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間内にスナバ用コンデンサＣ１及びスナバ回路(30)のコンデンサＣ２の放電が終了せず、スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間電圧ＶＱ１が直流電源(33)の電圧まで低下する前にスイッチング素子Ｑ１がオンに切り替わることになるため、電力変換効率が低下する問題がある。
そこで、スナバ用コンデンサＣ１及びスナバ回路(30)のコンデンサＣ２の容量を小さくして、これらのコンデンサの充放電時間を短くすることが考えられるが、これらのコンデンサの容量を小さくすると、ノイズ低減効果が低下する問題がある。
本発明の目的は、従来と同程度の高いノイズ低減効果及び電力変換効率を維持して、出力電圧の高周波化を図ることが可能なスイッチング電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るスイッチング電源装置は、電源及び一対の外部出力端子に対して複数のフォワード型コンバータが並列に接続され、各フォワード型コンバータは、１次巻線及び２次巻線を具えたトランスと、１次巻線と直列に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子のドレイン及びソースを互いに接続するスナバ用容量素子と、電源と１次巻線及びスイッチング素子との間に介在するスナバ回路とを具えている。該スナバ回路は、互いに直列に接続されて、電源から１次巻線及びスイッチング素子に向かって伸びる一対の直列線路を互いに連結する並列線路に介在する整流素子及び誘導素子と、該整流素子及び誘導素子の接続点と１次巻線及びスイッチング素子の接続点とを互いに連結する線路に介在する容量素子とを具えている。前記複数のフォワード型コンバータのスイッチング素子には、各スイッチング素子をオン／オフ制御するスイッチング制御回路が接続されており、各フォワード型コンバータにおいてスイッチング素子のオフの期間にスナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子の充放電が行なわれる。そして、前記スイッチング制御回路は、前記複数のフォワード型コンバータのスイッチング素子のオン期間を互いにずらして各スイッチング素子をオン／オフ制御すると共に、各フォワード型コンバータにおいてスイッチング素子のオフ期間がスナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子の充放電時間よりも長くなるようにスイッチング素子をオン／オフ制御する。
【００１２】
上記本発明に係るスイッチング電源装置の各フォワード型コンバータにおいては、スイッチング素子のオン期間に、トランスの１次巻線に電流が流れて該１次巻線に励磁エネルギーが発生し、これによって２次巻線に電圧が発生して、該電圧が一対の外部出力端子に供給される。ここで、複数のフォワード型コンバータのスイッチング素子は、オン期間を互いにずらしてオン／オフ制御される。従って、各スイッチング素子を従来のフォワード型コンバータにおけるスイッチング周期と同一の周期でオン／オフ制御することによって、従来のフォワード型コンバータよりも高い周波数の出力電圧を得ることが出来る。
【００１３】
又、各フォワード型コンバータにおいて、スイッチング素子のオフ期間には、先ず、トランスの１次巻線及びスナバ用容量素子に電流が流れて、スイッチング素子のオン期間に１次巻線に蓄えられた励磁エネルギーがスナバ用容量素子に供給され、スイッチング素子のドレイン−ソース間の電圧が電源電圧に等しくなったとき、トランスの１次巻線、スナバ回路の容量素子及び整流素子に電流が流れて、前記励磁エネルギーがスナバ回路の容量素子に供給される。その後、スナバ用容量素子及びトランスの１次巻線に電流が流れて、該スナバ用容量素子に蓄えられたエネルギーが電源側に戻されると共に、スナバ回路の誘導素子、容量素子及びトランスの１次巻線に電流が流れて、該容量素子に蓄えられたエネルギーが電源側に戻される。
本発明に係るスイッチング電源装置においては、上述の如く、各スイッチング素子のスイッチング周期を従来のフォワード型コンバータにおけるスイッチング周期と同一に設定することによって従来のフォワード型コンバータよりも高い周波数の出力電圧を得ることが出来るので、スナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子として夫々、従来のスナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子と同程度の容量を有する容量素子を採用することが出来、従来のフォワード型コンバータと同程度の高いノイズ低減効果を得ることが出来る。
又、各フォワード型コンバータのスイッチング素子のオフ期間がスナバ用容量素子及びスナバ回路の容量素子の充放電時間よりも長くなるようにスイッチング素子がオン／オフ制御されるので、これらの容量素子の放電が終了する前にスイッチング素子がオンに切り替わることによって電圧変換効率が低下することはなく、従来のフォワード型コンバータと同程度の電力変換効率を得ることが出来る。
【００１４】
具体的には、１つのフォワード型コンバータは、２次巻線と前記一対の外部出力端子との間に介在する１つの平滑回路を具え、該１つのフォワード型コンバータ以外の他のフォワード型コンバータは、該平滑回路に対して並列に接続されている。
【００１５】
上記具体的構成においては、各フォワード型コンバータにおいてスイッチング素子がオンに設定されたときに２次巻線に発生する電圧は、１つのフォワード型コンバータの平滑回路により平滑化されて前記一対の外部出力端子に供給される。この様に、複数のフォワード型コンバータに１つの平滑回路を共用させるので、フォワード型コンバータ毎に平滑回路を設ける必要はなく、フォワード型コンバータ毎に平滑回路を設ける構成に比べて部品点数を減少させることが出来る。
又、平滑回路にはより高周波化された電圧が供給されるので該回路を構成する素子を小型化することが出来、然も、上述の如くフォワード型コンバータ毎に平滑回路を設ける必要はないので、装置全体を小型化することが出来る。
【００１６】
更に具体的には、１つのフォワード型コンバータは、２次巻線から前記一対の外部出力端子に向かって伸びる一対の直列線路を互いに連結する並列線路に介在する１つの整流素子を具え、該１つのフォワード型コンバータ以外の他のフォワード型コンバータは、該整流素子に対して並列に接続されている。
【００１７】
上記具体的構成においては、各フォワード型コンバータにおいてスイッチング素子がオンに設定されたときに２次巻線に発生する電圧は、１つのフォワード型コンバータの整流素子により整流されて前記一対の外部出力端子に供給される。この様に、複数のフォワード型コンバータに１つの整流素子を共用させるので、フォワード型コンバータ毎に整流素子を設ける必要はなく、フォワード型コンバータ毎に整流素子を設ける構成に比べて、部品点数を減少させると共に装置全体を小型化することが出来る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るスイッチング電源装置によれば、従来と同程度の高いノイズ低減効果及び電力変換効率を維持して、出力電圧の高周波化を図ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面に沿って具体的に説明する。
図１は、本発明に係るスイッチング電源装置を表わしており、該スイッチング電源装置は、図示の如く、直流電源(13)及び一対の外部出力端子(25)(25)に対して２つのフォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(１)(２)を並列に接続して構成されている。
第１フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(１)は、１次巻線(11)及び２次巻線(12)からなるトランスＴｒ１と、該１次巻線(11)に直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１とを具え、該スイッチング素子Ｑ１のソース及びドレインには、これらの電極を互いに接続するダイオードＤ１が接続されている。又、トランスＴｒ１の２次巻線(12)の両端から伸びる一対の直列線路(17)(17)の内、一方の直列線路には、ダイオードＤ４が介在している。そして、該コンバータ(１)においては、スイッチング素子Ｑ１のソース及びドレインに、図４に示す従来のコンデンサＣ１と同程度の容量を有するスナバ用容量素子Ｃ１が該スイッチング素子Ｑ１に対して並列に接続されると共に、直流電源(13)とトランスＴｒ１及びスイッチング素子Ｑ１との間にスナバ回路(10)が介在している。
スナバ回路(10)は、直流電源(13)からトランスＴｒ１及びスイッチング素子Ｑ１に向かって伸びる一対の直列線路(16)(16)を互いに連結する１本の並列線路(101)と、互いに直列に接続されて該並列線路(101)に介在するダイオードＤ２、コイルＬ１及びダイオードＤ３と、ダイオードＤ３及びコイルＬ１の接続点とトランスＴｒ１の１次巻線(11)及びスイッチング素子Ｑ１の接続点とを互いに連結する線路(102)に介在するコンデンサＣ２とを具えている。該コンデンサＣ２は、図４に示す従来のコンデンサＣ２と同程度の容量を有している。又、図１に示す如く、直流電源(13)と該スナバ回路(10)との間には、前記一対の直列線路(16)(16)を互いに連結する１本の並列線路(18)に、コンデンサＣ３が介在している。
【００２０】
前記一対の直列線路(16)(16)には、上述の２本の並列線路(18)(101)の間に一対の直列線路(26)(26)が接続されている。第２フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(２)は、互いに直列に接続されて該一対の直列線路(26)(26)の先端に接続されたトランスＴｒ２及びスイッチング素子Ｑ２を具え、該スイッチング素子Ｑ２のソース及びドレインには、これらの電極を互いに接続するダイオードＤ６が接続されている。又、トランスＴｒ２の２次巻線(22)から一対の外部出力端子(25)(25)に向けて伸びる一対の直列線路(27)(27)の内、一方の直列線路にはダイオードＤ９が介在すると共に、該ダイオードよりも外部出力端子側にて両直列線路(27)(27)を互いに連結する並列線路(28)には、ダイオードＤ５が介在し、該ダイオードＤ５と一対の外部出力端子(25)(25)との間には、平滑回路(24)が介在している。該平滑回路(24)は、前記一方の直列線路(27)に介在するコイルＬ２と、両直列線路(27)(27)を互いに連結する並列線路(241)に介在するコンデンサＣ４とから構成されている。そして、前記一方の直列線路(27)とダイオードＤ５との接続点、及び他方の直列線路(27)と該ダイオードＤ５との接続点よりも２次巻線側にそれぞれ、第１フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(１)の２次巻線(12)から伸びる前記一対の直列線路(17)(17)の先端が接続されている。
【００２１】
第２フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(２)は、第１フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(１)と同様に、図４に示す従来のコンデンサＣ１と同程度の容量を有するスナバ用容量素子Ｃ５と、スナバ回路(20)とを具えている。
スナバ回路(20)は、第１フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(１)の一対の直列線路(16)(16)に接続された前記一対の直列線路(26)(26)を互いに連結する１本の並列線路(201)と、互いに直列に接続されて該並列線路(201)に介在するダイオードＤ７、コイルＬ３及びダイオードＤ８と、ダイオードＤ８及びコイルＬ３の接続点とトランスＴｒ２の１次巻線(21)及びスイッチング素子Ｑ２の接続点とを互いに連結する線路(202)に介在するコンデンサＣ６とを具えている。該コンデンサＣ６は、図４に示す従来のコンデンサＣ２と同程度の容量を有している。
第１フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(１)のスイッチング素子Ｑ１及び第２フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(２)のスイッチング素子Ｑ２には、スイッチング制御回路(図示省略)が接続されており、該スイッチング制御回路によって各スイッチング素子がオン／オフ制御されている。
【００２２】
図２(ａ)(ｂ)はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン／オフ状態の変化、同図(ｃ)(ｄ)はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のドレイン−ソース間の電圧ＶＱ１、ＶＱ２の変化を表わしている。
上記スイッチング電源装置においては、同図(ａ)(ｂ)に示す如く、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン期間が互いに重ならないように各スイッチング素子がオン／オフ制御される。又、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間が図１に示すスナバ用コンデンサＣ１及びスナバ回路(10)のコンデンサＣ２の充放電時間よりも長くなるように該スイッチング素子Ｑ１がオン／オフ制御されると共に、スイッチング素子Ｑ２のオフ期間が図１に示すスナバ用コンデンサＣ５及びスナバ回路(20)のコンデンサＣ６の充放電時間よりも長くなるように該スイッチング素子Ｑ２がオン／オフ制御される。
【００２３】
上記スイッチング電源装置においては、第１フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(１)のスイッチング素子Ｑ１のオン期間には、トランスＴｒ１の１次巻線(11)及びスイッチング素子Ｑ１に電流が流れて１次巻線(11)に励磁エネルギーが発生し、これによって、２次巻線(12)に電圧が発生する。そして、該電圧は、ダイオードＤ４、Ｄ５より整流された後、平滑回路(24)により平滑化されて一対の外部出力端子(25)(25)に供給される。
一方、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間には、先ず、トランスＴｒ１の１次巻線(11)及びスナバ用コンデンサＣ１に電流が流れて、上述のオン期間に該１次巻線(11)に蓄えられた励磁エネルギーが該コンデンサＣ１に供給され、スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の電圧が直流電源(13)の電圧に等しくなったとき、トランスＴｒ１の１次巻線(11)、スナバ回路(10)のコンデンサＣ２及びダイオードＤ３に電流が流れて、前記励磁エネルギーが該コンデンサＣ２に供給される。その後、スナバ用コンデンサＣ１及びトランスＴｒ１の１次巻線(11)に電流が流れて、該スナバ用コンデンサＣ１に蓄えられたエネルギーがコンデンサＣ３に供給されると共に、スナバ回路(10)のダイオードＤ２、コイルＬ１、コンデンサＣ２及びトランスＴｒ１の１次巻線(11)に電流が流れて、該コンデンサＣ２に蓄えられたエネルギーがコンデンサＣ３に供給される。その後、再びスイッチング素子Ｑ１がオンに設定されたときには、直流電源(13)からのエネルギーに加えて、該コンデンサＣ３に蓄えられたエネルギーがトランスＴｒ１の１次巻線(11)に供給される。
図２(ｃ)に示す如く、スイッチング素子Ｑ１のオン期間には、該スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間電圧ＶＱ１はゼロとなっており、スイッチング素子Ｑ１がオフに切り替わると、スナバ用コンデンサＣ１の充電が開始されてドレイン−ソース間電圧ＶＱ１は上昇し、該電圧ＶＱ１が直流電源(13)の電圧Ｖinまで上昇すると、スナバ回路(10)のコンデンサＣ２の充電が開始されて該電圧ＶＱ１は電圧Ｖinから徐々に上昇する。その後、これらのコンデンサＣ１、Ｃ２の充電が終了して放電が開始されると、ドレイン−ソース間電圧ＶＱ１は徐々に低下し、これらのコンデンサＣ１、Ｃ２の放電が終了したとき、直流電源(13)の電源電圧Ｖinに戻る。
【００２４】
又、第２フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(２)のスイッチング素子Ｑ２のオン期間には、図１に示すトランスＴｒ２の１次巻線(21)及びスイッチング素子Ｑ２に電流が流れて該１次巻線(21)に励磁エネルギーが発生し、これによって、２次巻線(22)に電圧が発生する。そして、該電圧は、ダイオードＤ９、Ｄ５より整流された後、平滑回路(24)により平滑化されて一対の外部出力端子(25)(25)に供給される。
一方、スイッチング素子Ｑ２のオフ期間には、先ず、トランスＴｒ２の１次巻線(21)及びスナバ用コンデンサＣ５に電流が流れて、上述のオン期間に該１次巻線(21)に蓄えられた励磁エネルギーが該コンデンサＣ５に供給され、スイッチング素子Ｑ２のドレイン−ソース間の電圧が直流電源(13)の電圧に等しくなったとき、トランスＴｒ２の１次巻線(21)、スナバ回路(20)のコンデンサＣ６及びダイオードＤ８に電流が流れて、前記励磁エネルギーが該コンデンサＣ６に供給される。その後、スナバ用コンデンサＣ５及びトランスＴｒ２の１次巻線(12)に電流が流れて、該スナバ用コンデンサＣ５に蓄えられたエネルギーが第１フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(１)のコンデンサＣ３に供給されると共に、スナバ回路(20)のダイオードＤ７、コイルＬ３、コンデンサＣ６及びトランスＴｒ２の１次巻線(21)に電流が流れて、該コンデンサＣ６に蓄えられたエネルギーが第１フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ(１)のコンデンサＣ３に供給される。その後、再びスイッチング素子Ｑ２がオンに設定されたときには、直流電源(13)からのエネルギーに加えて、該コンデンサＣ３に蓄えられたエネルギーがトランスＴｒ２の１次巻線(21)に供給される。
図２(ｄ)に示す如く、スイッチング素子Ｑ２のオン期間には、該スイッチング素子Ｑ２のドレイン−ソース間電圧ＶＱ２はゼロとなっており、スイッチング素子Ｑ２がオフに切り替わると、スナバ用コンデンサＣ５の充電が開始されてドレイン−ソース間電圧ＶＱ２は上昇し、該電圧ＶＱ２が直流電源(13)の電圧Ｖinまで上昇すると、スナバ回路(20)のコンデンサＣ６の充電が開始されて該電圧ＶＱ２は電圧Ｖinから徐々に上昇する。その後、これらのコンデンサＣ５、Ｃ６の充電が終了して放電が開始されると、ドレイン−ソース間電圧ＶＱ２は徐々に低下し、これらのコンデンサＣ５、Ｃ６の放電が終了したとき、直流電源(13)の電源電圧Ｖinに戻る。
【００２５】
本発明に係るスイッチング電源装置においては、上述の如く、スナバ用コンデンサＣ１、Ｃ２は、図４に示す従来のスナバ用コンデンサＣ１と同程度の容量を有すると共に、スナバ回路(10)(20)のコンデンサＣ２、Ｃ６は、図４に示す従来のスナバ回路(30)のコンデンサＣ２と同程度の容量を有しているので、従来のフォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータと同程度の高いノイズ低減効果を得ることが出来る。
又、図２(ａ)(ｃ)に示す如くスイッチング素子Ｑ１のオフ期間がスナバ用コンデンサＣ１及びスナバ回路(10)のコンデンサＣ２の充放電時間よりも長くなるように該スイッチング素子Ｑ１がオン／オフ制御されると共に、同図(ｂ)(ｄ)に示す如くスイッチング素子Ｑ２のオフ期間が図１に示すスナバ用コンデンサＣ５及びスナバ回路(20)のコンデンサＣ６の充放電時間よりも長くなるように該スイッチング素子Ｑ２がオン／オフ制御されるので、コンデンサの放電が終了する前にスイッチング素子がオンに切り替わることによって電力変換効率が低下することはなく、従来と同程度の高い電力変換効率を得ることが出来る。
【００２６】
図３(ａ)〜(ｃ)はそれぞれ、図４に示す従来のフォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子Ｑ１のオン／オフ状態の変化、スイッチング素子Ｑ１のドレインに流れる電流ＩＱ１の変化、及び一対の外部出力端子(35)(35)から得られる電圧Ｖoutの変化を表わしている。又、同図(ｄ)〜(ｅ)はそれぞれ、図１に示す本発明に係るスイッチング電源装置においてスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を上記従来のスイッチング素子Ｑ１のスイッチング周期と同一の周期でオン／オフ制御した場合のスイッチング素子Ｑ１のオン／オフ状態の変化、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフ状態の変化、スイッチング素子Ｑ１のドレインに流れる電流ＩＱ１の変化、スイッチング素子Ｑ２のドレインに流れる電流ＩＱ２の変化、及び一対の外部出力端子(25)(25)から得られる電圧Ｖoutの変化を表わしている。
【００２７】
従来のフォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、スイッチング素子Ｑ１のオン期間には、ドレイン電流ＩＱ１は、同図(ｂ)に示す如く徐々に増大し、スイッチング素子Ｑ１がオフに切り替わるとゼロとなる。又、出力電圧Ｖoutは、同図(ｃ)に示す如く、スイッチング素子Ｑ１がオンの期間にゼロよりも大きな値となる一方、オフの期間にゼロとなり、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング周期と同一の周期で矩形波状に変化する。
一方、本発明に係るスイッチング電源装置においては、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン期間にはそれぞれ、ドレイン電流ＩＱ１、ＩＱ２は、同図(ｆ)及び(ｇ)に示す如く徐々に増大し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がそれぞれオフに切り替わるとゼロとなる。又、出力電圧Ｖoutは、同図(ｈ)に示す如く、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の何れかのスイッチング素子がオンの期間にゼロよりも大きな値となる一方、両スイッチング素子がオフの期間にゼロとなっており、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング周期の１／２の周期で矩形波状に変化している。
この様に、本発明に係るスイッチング電源装置においては、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を従来のスイッチング素子のスイッチング周期と同一の周期でオン／オフ制御することによって、２倍の周波数の出力電圧を得ることが出来る。
又、本発明に係るスイッチング電源装置においては、図３(ｆ)(ｇ)に示す如く、ドレイン電流ＩＱ１、ＩＱ２のピーク値を同図(ｂ)に示す従来のドレイン電流ＩＱ１よりも減小させることが出来、これによってリップル率を低減させることが出来る。
【００２８】
本発明に係るスイッチング電源装置によれば、従来と同程度の高いノイズ低減効果及び電力変換効率を維持して、従来よりも高い周波数を有する出力電圧を得ることが出来る。
【００２９】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、本発明を、図１に示す如く２つのフォワード型ＤＣ/ＤＣコンバータを具えたスイッチング電源装置に実施しているが、３つ以上のフォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータを具えたスイッチング電源装置についても同様に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置を表わす回路図である。
【図２】上記スイッチング電源装置の２つのスイッチング素子のオン／オフ状態の変化、及び該スイッチング素子のソース−ドレイン間の電圧の変化を表わす波形図である。
【図３】従来のフォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ及び本発明に係るスイッチング電源装置のスイッチング素子のオン／オフ状態の変化、ドレイン電流の変化及び出力電圧の変化を表わす波形図である。
【図４】従来のフォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータを表わす回路図である。
【図５】上記コンバータのスイッチング素子のオン期間における１次側の電流経路を説明するための回路図である。
【図６】上記コンバータのスイッチング素子のオフ期間における１次側の電流経路を説明するための回路図である。
【図７】上記スイッチング素子のオン／オフ状態の変化、及び該スイッチング素子のドレイン−ソース間電圧の変化を表わす波形図である。
【符号の説明】
【００３１】
(１)  第１フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ
(10)  スナバ回路
(13)  直流電源
Ｔｒ１  トランス
Ｑ１  スイッチング素子
Ｃ１  スナバ用コンデンサ
(２)  第２フォワード型ＤＣ／ＤＣコンバータ
(20)  スナバ回路
(24)  平滑回路
(25)  外部出力端子
Ｔｒ２  トランス
Ｑ２  スイッチング素子
Ｃ５  スナバ用コンデンサ
【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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