(57)【要約】【課題】  フライホイールダイオードに発生する逆回復電流を少なくすることで、逆回復電流による損失を無くし、ノイズ発生を少なくできる降圧チョッパ装置を提供する。【解決手段】  タイミングｔ１３では、スイッチング素子Ｑ１がオンとなるが、電流はＮ１→Ｎ２→Ｌ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れている。さらに、タイミングｔ１３〜ｔ１４では、フライホイールダイオードＤ２に流れる電流は、Ｎ１→Ｎ２→Ｌ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れ、減少方向にある。また、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は、Ｖin→Ｃ１→Ｎ１（Ｔ１）→Ｑ１→Ｖinと流れ、徐々に増加していく。従って、逆回復電流を少なくすることができる。【選択図】  図１
2005080406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源の片側にスイッチング素子の片側が接続され、前記スイッチング素子の他方の片側と前記入力電源の他方の片側との間にフライホイールダイオードが接続され、前記フライホイールダイオードの両端にチョークコイルと出力コンデンサとを直列接続したフィルタ回路が接続された降圧チョッパ装置であって、
前記チョークコイルと結合された巻線を設け、前記フライホイールダイオードと直列に前記巻線とインダクタンスとを接続し、
前記フライホイールダイオードと前記巻線と前記インダクタンスとの直列回路に並列に第２のフライホイールダイオードを接続したことを特徴とする降圧チョッパ装置。
【請求項２】
入力電源の片側にスイッチング素子の片側が接続され、前記スイッチング素子の他方の片側と前記入力電源の他方の片側との間にフライホイールダイオードが接続されたスイッチング回路と、前記フライホイールダイオードの両端にチョークコイルと出力コンデンサとを直列接続したフィルタ回路が接続された降圧チョッパ装置であって、
前記チョークコイルと結合された巻線を前記スイッチング回路と前記フィルタ回路との間に接続し、前記フィルタ回路と並列に第２のフライホイールダイオードを接続し、
前記フライホイールダイオードと直列にインダクタンスを接続したことを特徴とする降圧チョッパ装置。
【請求項３】
入力電源の片側にスイッチング素子の片側が接続され、前記スイッチング素子の他方の片側と前記入力電源の他方の片側との間にフライホイールダイオードが接続され、前記フライホイールダイオードの両端にチョークコイルと出力コンデンサとを直列接続したフィルタ回路が接続された降圧チョッパ装置であって、
前記チョークコイルと疎結合された巻線を設け、前記フライホイールダイオードと直列に接続し、
前記フライホイールダイオードと前記巻線との直列回路に並列に第２のフライホイールダイオードを接続したことを特徴とする降圧チョッパ装置。
【請求項４】
入力電源の片側にスイッチング素子の片側が接続され、前記スイッチング素子の他方の片側と前記入力電源の他方の片側との間にフライホイールダイオードが接続され、前記フライホイールダイオードの両端にチョークコイルと出力コンデンサとを直列接続したフィルタ回路が接続された降圧チョッパ装置であって、
前記チョークコイルと直列にインダクタンスを接続し、前記チョークコイルと結合された巻線を設け、前記フライホイールダイオードと直列に接続し、
前記フライホイールダイオードと前記巻線との直列回路に並列に第２のフライホイールダイオードを接続したことを特徴とする降圧チョッパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライホイールダイオードの逆回復電流による損失を無くし、ノイズ発生を少なくすることができる高効率、低ノイズな降圧チョッパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の降圧チョッパ装置としては、特許文献１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータが知られている。
【０００３】
また、この種の降圧チョッパ装置としては、図１０に示す回路が一例として知られている。この降圧チョッパ装置１０１は、入力電源Ｖinのマイナス端子側にスイッチング素子Ｑ１（電界効果トランジスタ）ッチング素子Ｑ１のドレインと入力電源Ｖinの他方のプラス端子側にフライホイールダイオードＤ２が接続され、フライホイールダイオードＤ２の両端にチョークコイルＬ１と出力コンデンサＣ１を直列接続したフィルタ回路が接続されている。
【０００４】
さらに、ＰＷＭ制御回路１５は、出力コンデンサＣ１の両端に負荷１３が接続されており、入力電源Ｖinと負荷１３との接続点における出力電圧を検出して出力電圧が所定の電圧になるようにスイッチング素子Ｑ１のゲートに入力するパルス信号のオンオフ期間を制御している。
【０００５】
ここで、図１１に示す動作波形を参照して、この降圧チョッパ装置１０１の動作を説明する。
【０００６】
タイミングｔ１０３〜ｔ１０５では、スイッチング素子Ｑ１がオンしており、電流はＶin→Ｃ１→Ｌ１→Ｑ１→Ｖinと流れ、フライホイールダイオードＤ２には入力電圧Ｖinの逆電圧が印加される。次いで、タイミングｔ１０５〜ｔ１０７では、スイッチング素子Ｑ１がオフしており、電流はＬ１→Ｄ２→Ｃ１→Ｌ１と流れ、フライホイールダイオードＤ２は順方向バイアスとなる。
【特許文献１】特開２０００−３０８３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この種の従来の降圧チョッパ装置では、再び、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、タイミングｔ１０７〜ｔ１０８では、フライホイールダイオードＤ２には順方向に電流が流れているところで、入力電圧分の逆バイアス（逆電圧）が急激に印加されるので、スイッチング素子Ｑ１には大きな逆回復電流が流れる。この結果、スイッチング素子Ｑ１、フライホイールダイオードＤ２で損失が発生し、ノイズも大きくなるといった欠点があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、フライホイールダイオードに発生する逆回復電流を少なくすることで、逆回復電流による損失を無くし、ノイズ発生を少なくすることができる降圧チョッパ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、入力電源の片側にスイッチング素子の片側が接続され、前記スイッチング素子の他方の片側と前記入力電源の他方の片側との間にフライホイールダイオードが接続され、前記フライホイールダイオードの両端にチョークコイルと出力コンデンサとを直列接続したフィルタ回路が接続された降圧チョッパ装置であって、前記チョークコイルと結合された巻線を設け、前記フライホイールダイオードと直列に前記巻線とインダクタンスとを接続し、前記フライホイールダイオードと前記巻線と前記インダクタンスとの直列回路に並列に第２のフライホイールダイオードを接続したことを要旨とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、入力電源の片側にスイッチング素子の片側が接続され、前記スイッチング素子の他方の片側と前記入力電源の他方の片側との間にフライホイールダイオードが接続されたスイッチング回路と、前記フライホイールダイオードの両端にチョークコイルと出力コンデンサとを直列接続したフィルタ回路が接続された降圧チョッパ装置であって、前記チョークコイルと結合された巻線を前記スイッチング回路と前記フィルタ回路との間に接続し、前記フィルタ回路と並列に第２のフライホイールダイオードを接続し、前記フライホイールダイオードと直列にインダクタンスを接続したことを要旨とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、入力電源の片側にスイッチング素子の片側が接続され、前記スイッチング素子の他方の片側と前記入力電源の他方の片側との間にフライホイールダイオードが接続され、前記フライホイールダイオードの両端にチョークコイルと出力コンデンサとを直列接続したフィルタ回路が接続された降圧チョッパ装置であって、前記チョークコイルと疎結合された巻線を設け、前記フライホイールダイオードと直列に接続し、前記フライホイールダイオードと前記巻線との直列回路に並列に第２のフライホイールダイオードを接続したことを要旨とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、入力電源の片側にスイッチング素子の片側が接続され、前記スイッチング素子の他方の片側と前記入力電源の他方の片側との間にフライホイールダイオードが接続され、前記フライホイールダイオードの両端にチョークコイルと出力コンデンサとを直列接続したフィルタ回路が接続された降圧チョッパ装置であって、前記チョークコイルと直列にインダクタンスを接続し、前記チョークコイルと結合された巻線を設け、前記フライホイールダイオードと直列に接続し、前記フライホイールダイオードと前記巻線との直列回路に並列に第２のフライホイールダイオードを接続したことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フライホイールダイオードの逆回復電流を非常に少なくできるので、逆回復電流による損失を低減でき、また、逆回復電流によるノイズの発生も少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る降圧チョッパ装置１１の構成を示す図である。この降圧チョッパ装置１１は、入力電源Ｖinのマイナス端子側にスイッチング素子Ｑ１（電界効果トランジスタ）のソースが接続され、スイッチング素子Ｑ１のドレインと入力電源Ｖinの他方のプラス端子側との間にフライホイールダイオードＤ１が接続され、フライホイールダイオードＤ１の両端にトランスＴ１の１次巻線Ｎ１（請求項に示すチョークコイルに相当する）と出力コンデンサＣ１とを直列接続したフィルタ回路が接続されている。
【００１６】
また、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と結合された２次巻線Ｎ２を設け、この第２巻線Ｎ２と直列に、インダクタンスＬ２及びフライホイールダイオードＤ２を接続し、２次巻線Ｎ２とインダクタンスＬ２とフライホイールダイオードＤ２との直列回路に並列にフライホイールダイオードＤ１を接続している。
【００１７】
さらに、ＰＷＭ制御回路１５は、出力コンデンサＣ１の両端に負荷１３が接続されており、入力電源Ｖinと負荷１３との接続点における出力電圧を検出して出力電圧が所定の電圧になるようにスイッチング素子Ｑ１のゲートに出力するパルス信号のオンオフ期間を制御している。
【００１８】
次に、図２に示す動作波形を参照して、降圧チョッパ装置１１の動作を説明する。
【００１９】
まず、ＰＷＭ制御回路１５において、入力電源Ｖinと負荷１３との接続点における出力電圧を検出しており、出力電圧が所定の電圧になるようにスイッチング素子Ｑ１のゲートにオンオフ期間を有するパルス信号を出力している。
【００２０】
ここで、タイミングｔ１３では、スイッチング素子Ｑ１がオンとなるが、電流はＮ１→Ｎ２→Ｌ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れている。
【００２１】
さらに、タイミングｔ１３〜ｔ１４では、フライホイールダイオードＤ２に流れる電流は、Ｎ１→Ｎ２→Ｌ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れ、減少方向にある。また、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は、Ｖin→Ｃ１→Ｎ１（Ｔ１）→Ｑ１→Ｖinと流れ、徐々に増加していく。従って、従来のようなフライホイールダイオードに発生する逆回復電流を少なくすることができる。
【００２２】
次いで、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、１次巻線Ｎ１（Ｔ１）に蓄えられたエネルギーは、フライホイールダイオードＤ１，Ｄ２を通って出力コンデンサＣ１に放出されるが、フライホイールダイオードＤ２にはインダクタンスＬ２が接続されているので、タイミングｔ１５〜ｔ１６のように、スイッチング素子Ｑ１がオフした直後はフライホイールダイオードＤ１を通って電流が流れる。
【００２３】
すなわち、タイミングｔ１５〜ｔ１６では、フライホイールダイオードＤ２に流れる電流は、Ｎ１→Ｎ２→Ｌ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れ、増加方向にある。また、フライホイールダイオードＤ１に流れる電流は、Ｎ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｎ１と流れ、減少方向にある。
【００２４】
詳しくは、１次巻線Ｎ１の端子間電圧は（Ｖout ＋ＶF (D1)）であるので、２次巻線Ｎ２の端子間には、（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖout ＋ＶF (D1)）の電圧が発生している。
【００２５】
従って、インダクタンスＬ２に流れる電流は、
〔数１〕
ＩL2 (t) ＝（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖout ＋ＶF (D1)）・ｔ／Ｌ２
で増加し、フライホイールダイオードＤ１に流れる電流はその分減少していく。
【００２６】
フライホイールダイオードＤ１に流れる電流がなくなると、タイミングｔ１６〜ｔ１７のように、１次巻線Ｎ１に蓄えられた電流が全て、フライホイールダイオードＤ２の方に流れるようになり、フライホイールダイオードＤ１は、｛Ｎ２巻数／（Ｎ２巻数＋Ｎ１巻数）｝×（Ｖout ＋ＶF (D2)）の逆バイアスとなる。
【００２７】
次いで、タイミングｔ１７〜のように、スイッチング素子Ｑ１が再びオンするときは、この状態なので、フライホイールダイオードＤ１は逆バイアス状態であるので逆回復電流は流れない。
【００２８】
また、フライホイールダイオードＤ２にはインダクタンスＬ２が直列に接続されているので、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、１次巻線Ｎ１にはＶin−Ｖout の電圧が印加されるので、２次巻線Ｎ２には、（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖin−Ｖout ）の電圧が発生する。
【００２９】
また、インダクタンスＬ２に電流が流れているので、フライホイールダイオードＤ２は順バイアス電流が流れている。従って、インダクタンスＬ２の電流は、
〔数２〕
ＩL2 (t) ＝｛Ｖin＋ＶF (D2)−（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖin−Ｖout ）｝・ｔ／Ｌ２
で減少していくので、逆回復電流は非常に少ない。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る降圧チョッパ装置２１の構成を示す図である。図３に示す降圧チョッパ装置２１の構成は、図１に示す降圧チョッパ装置１１の構成を変形したものであり、その基本構成についての詳細な説明を省略する。
【００３１】
この降圧チョッパ装置２１の特徴は、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と結合された２次巻線Ｎ２をスイッチング素子Ｑ１と１次巻線Ｎ１（フィルタ回路）の間に接続し、フィルタ回路と並列にフライホイールダイオードＤ１を接続し、フライホイールダイオードＤ２に直列にインダクタンスＬ２を接続したことにある。
【００３２】
次に、図４に示す動作波形を参照して、降圧チョッパ装置１１の動作を説明する。
【００３３】
タイミングｔ２３では、スイッチング素子Ｑ１がオンとなるが、電流はＮ１→Ｎ２→Ｌ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れている。
【００３４】
さらに、タイミングｔ２３〜ｔ２４では、フライホイールダイオードＤ２に流れる電流は、Ｎ１→Ｎ２→Ｌ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れ、減少方向にある。また、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は、Ｖin→Ｃ１→Ｎ１→Ｎ２→Ｑ１→Ｖinと流れ、徐々に増加していく。従って、従来のようなフライホイールダイオードに発生する逆回復電流を少なくすることができる。
【００３５】
次いで、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、トランスＴ１に蓄えられたエネルギーは、フライホイールダイオードＤ１，Ｄ２を通って出力コンデンサＣ１に放出されるが、フライホイールダイオードＤ２にはインダクタンスＬ２が接続されているので、タイミングｔ２５〜ｔ２６のように、スイッチング素子Ｑ１がオフした直後はフライホイールダイオードＤ１を通って電流が流れる。
【００３６】
すなわち、タイミングｔ２５〜ｔ２６では、フライホイールダイオードＤ２に流れる電流は、Ｎ１→Ｎ２→Ｌ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れ、増加方向にある。また、フライホイールダイオードＤ１に流れる電流は、Ｎ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｎ１と流れ、減少方向にある。
【００３７】
詳しくは、１次巻線Ｎ１の端子間電圧は（Ｖout ＋ＶF (D1)）であるので、２次巻線Ｎ２の端子間には、（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖout ＋ＶF (D1)）の電圧が発生している。
【００３８】
従って、インダクタンスＬ２に流れる電流は、
〔数３〕
ＩL2 (t) ＝（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖout ＋ＶF (D1)）・ｔ／Ｌ２
で増加し、フライホイールダイオードＤ１に流れる電流はその分減少していく。
【００３９】
フライホイールダイオードＤ１に流れる電流がなくなると、タイミングｔ２６〜ｔ２７のように、トランスＴ１に蓄えられたエネルギーが全て、フライホイールダイオードＤ２の方に放出されるようになり、フライホイールダイオードＤ１は、｛Ｎ２巻数／（Ｎ２巻数＋Ｎ１巻数）｝×（Ｖout ＋ＶF (D2)）の逆バイアスとなる。
【００４０】
次いで、タイミングｔ２７〜のように、スイッチング素子Ｑ１が再びオンするときは、この状態なので、フライホイールダイオードＤ１は逆バイアス状態であるので逆回復電流は流れない。
【００４１】
また、フライホイールダイオードＤ２にはインダクタンスＬ２が直列に接続されているので、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２にはＶin−Ｖout の電圧が印加されるので、２次巻線Ｎ２には、（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数＋Ｎ２巻数）×（Ｖin−Ｖout ）の電圧が発生する。
【００４２】
また、インダクタンスＬ２に電流が流れているので、フライホイールダイオードＤ２は順バイアス電流が流れている。従って、インダクタンスＬ２の電流は、
〔数４〕
ＩL2 (t) ＝（Ｖin＋ＶF (D2)）・ｔ／Ｌ２
で減少していくので、逆回復電流は非常に少ない。
【００４３】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る降圧チョッパ装置３１の構成を示す図である。図５に示す降圧チョッパ装置３１の構成は、図１に示す降圧チョッパ装置１１の構成を変形したものであり、その基本構成についての詳細な説明を省略する。
【００４４】
この降圧チョッパ装置３１の特徴は、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と疎結合された２次巻線Ｎ２を設け、フライホイールダイオードＤ２と直列に接続し、フライホイールダイオードＤ２と２次巻線Ｎ２との直列回路に並列にフライホイールダイオードＤ１を接続したことにある。なお、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２にはリーケージインダクタンス成分Ｌ０を持たせておく必要がある。
【００４５】
次に、図２に示す動作波形を参照して、降圧チョッパ装置３１の動作を説明する。
【００４６】
タイミングｔ１３では、スイッチング素子Ｑ１がオンとなるが、電流はＮ１→Ｎ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れている。
【００４７】
さらに、タイミングｔ１３〜ｔ１４では、フライホイールダイオードＤ２に流れる電流は、Ｎ１→Ｎ２→Ｌ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れ、減少方向にある。また、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は、Ｖin→Ｃ１→Ｎ１（Ｔ１）→Ｑ１→Ｖinと流れ、徐々に増加していく。従って、従来のようなフライホイールダイオードに発生する逆回復電流を少なくすることができる。
【００４８】
次いで、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、１次巻線Ｎ１（Ｔ１）に蓄えられたエネルギーは、フライホイールダイオードＤ１，Ｄ２を通って出力コンデンサＣ１に放出されるが、フライホイールダイオードＤ２には２次巻線Ｎ２（リーケージインダクタンス成分Ｌ０）が接続されているので、タイミングｔ１５〜ｔ１６のように、スイッチング素子Ｑ１がオフした直後はフライホイールダイオードＤ１を通って電流が流れる。
【００４９】
すなわち、タイミングｔ１５〜ｔ１６では、フライホイールダイオードＤ２に流れる電流は、Ｎ１→Ｎ２→Ｌ０→Ｄ２→Ｃ１→Ｎ１と流れ、増加方向にある。
【００５０】
また、フライホイールダイオードＤ１に流れる電流は、Ｎ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｎ１と流れ、減少方向にある。
【００５１】
詳しくは、１次巻線Ｎ１の端子間電圧は（Ｖout ＋ＶF (D1)）であるので、２次巻線Ｎ２の端子間には、（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖout ＋ＶF (D1)）の電圧が発生している。
【００５２】
従って、２次巻線Ｎ２のリーケージインダクタンス成分Ｌ０に流れる電流は、
〔数５〕
ＩL０ (t) ＝（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖout ＋ＶF (D1)）・ｔ／Ｌ０
で増加し、フライホイールダイオードＤ１に流れる電流はその分減少していく。
【００５３】
フライホイールダイオードＤ１に流れる電流がなくなると、タイミングｔ１６〜ｔ１７のように、１次巻線Ｎ１に蓄えられた電流が全て、フライホイールダイオードＤ２の方に流れるようになり、フライホイールダイオードＤ１は、｛Ｎ２巻数／（Ｎ２巻数＋Ｎ１巻数）｝×（Ｖout ＋ＶF (D2)）の逆バイアスとなる。
【００５４】
次いで、タイミングｔ１７〜のように、スイッチング素子Ｑ１が再びオンするときは、この状態なので、フライホイールダイオードＤ１は逆バイアス状態であるので逆回復電流は流れない。
【００５５】
また、フライホイールダイオードＤ２には２次巻線Ｎ２のリーケージインダクタンス成分Ｌ０が直列に接続されているので、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、１次巻線Ｎ１にはＶin−Ｖout の電圧が印加されるので、２次巻線Ｎ２には、（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖin−Ｖout ）の電圧が発生する。
【００５６】
また、２次巻線Ｎ２のリーケージインダクタンス成分Ｌ０に電流が流れているので、フライホイールダイオードＤ２は順バイアス電流が流れている。従って、２次巻線Ｎ２のリーケージインダクタンス成分Ｌ０の電流は、
〔数６〕
ＩL０ (t) ＝｛Ｖin＋ＶF (D2)−（Ｎ２巻数／Ｎ１巻数）×（Ｖin−Ｖout ）｝・ｔ／Ｌ０
で減少していくので、逆回復電流は非常に少ない。
【００５７】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る降圧チョッパ装置４１の構成を示す図である。図６に示す降圧チョッパ装置４１の構成は、図１に示す降圧チョッパ装置１１の構成を変形したものであり、その基本構成についての詳細な説明を省略する。
【００５８】
この降圧チョッパ装置４１の特徴は、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と直列にインダクタンスＬ２を接続し、１次巻線Ｎ１と結合された２次巻線Ｎ２を設け、フライホイールダイオードＤ２と直列に接続し、フライホイールダイオードＤ２と２次巻線Ｎ２との直列回路に並列にフライホイールダイオードＤ１を接続したことにある。
【００５９】
次に、図２に示す動作波形を参照して、降圧チョッパ装置４１の動作を説明する。
【００６０】
タイミングｔ１３では、スイッチング素子Ｑ１がオンとなるが、電流はＮ１→Ｎ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｌ２→Ｎ１と流れている。
【００６１】
さらに、タイミングｔ１３〜ｔ１４では、フライホイールダイオードＤ２に流れる電流は、Ｎ１→Ｎ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｌ２→Ｎ１と流れ、減少方向にある。また、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は、Ｖin→Ｃ１→Ｌ２→Ｎ１（Ｔ１）→Ｑ１→Ｖinと流れ、徐々に増加していく。従って、従来のようなフライホイールダイオードに発生する逆回復電流を少なくすることができる。
【００６２】
次いで、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、１次巻線Ｎ１（Ｔ１）及びインダクタンスＬ２に蓄えられたエネルギーは、フライホイールダイオードＤ１，Ｄ２を通って出力コンデンサＣ１に放出されるが、フライホイールダイオードＤ２には２次巻線Ｎ２が接続されているので、タイミングｔ１５〜ｔ１６のように、スイッチング素子Ｑ１がオフした直後はフライホイールダイオードＤ１を通って電流が流れる。
【００６３】
すなわち、タイミングｔ１５〜ｔ１６では、フライホイールダイオードＤ２に流れる電流は、Ｎ１→Ｎ２→Ｄ２→Ｃ１→Ｌ２→Ｎ１と流れ、増加方向にある。この時、フライホイールダイオードＤ１に流れる電流は、Ｎ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｌ２→Ｎ１と流れ、減少方向にある。
【００６４】
詳しくは、インダクタンスＬ２の端子間電圧は（Ｖout ＋ＶF (D1)）であるので、２次巻線Ｎ２に流れる電流は、
〔数７〕
ＩN２ (t) ＝（Ｖout ＋ＶF (D1)）・ｔ／Ｌ２
で増加し、フライホイールダイオードＤ１に流れる電流はその分減少していく。
【００６５】
フライホイールダイオードＤ１に流れる電流がなくなると、タイミングｔ１６〜ｔ１７のように、１次巻線Ｎ１に蓄えられた電流が全て、フライホイールダイオードＤ２の方に流れるようになり、フライホイールダイオードＤ１は、｛Ｎ２巻数／（Ｎ２巻数＋Ｎ１巻数）｝×（Ｖout ＋ＶF (D2)）の逆バイアスとなる。
【００６６】
次いで、タイミングｔ１７〜のように、スイッチング素子Ｑ１が再びオンするときは、この状態なので、フライホイールダイオードＤ１は逆バイアス状態であるので逆回復電流は流れない。
【００６７】
また、フライホイールダイオードＤ２には２次巻線Ｎ２が直列に接続されているので、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、２次巻線Ｎ２にはＶin＋ＶF (D2) の電圧が印加されるので、１次巻線Ｎ１には、（Ｎ１巻数／Ｎ２巻数）×（Ｖin＋ＶF (D2) ）の電圧が発生する。
【００６８】
従って、インダクタンスＬ２には、Ｖin−Ｖout＋（Ｎ１巻数／Ｎ２巻数）×（Ｖin＋ＶF (D2) ）の電圧が印加されるので、２次巻線Ｎ２に流れる電流は、
〔数８〕
ＩN２ (t) ＝｛Ｖin−Ｖout＋（Ｎ１巻数／Ｎ２巻数）×（Ｖin＋ＶF (D2) ）｝・ｔ／Ｌ２
で減少していくので、逆回復電流は非常に少ない。
【００６９】
（第１の実施の形態の変形例１）
図７に示す降圧チョッパ装置５１は、図１に示す第１の実施の形態に係る降圧チョッパ装置１１の変形例の構成を示す図である。
【００７０】
この降圧チョッパ装置５１の特徴は、図１に示す降圧チョッパ装置１１に対して、スイッチング素子Ｑ１の接続点を変更したことにある。
【００７１】
すなわち、入力電源Ｖinのプラス端子側にスイッチング素子Ｑ１のドレインが接続され、スイッチング素子Ｑ１のソースにフライホイールダイオードＤ１，Ｄ２のカソードが接続され、入力電源Ｖinの他方のマイナス端子側にフライホイールダイオードＤ１のアノードが接続され、フライホイールダイオードＤ１の両端にトランスＴ１の１次巻線Ｎ１（請求項に示すチョークコイルに相当する）と出力コンデンサＣ１とを直列接続したフィルタ回路が接続されている。
【００７２】
また、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と結合された２次巻線Ｎ２を設け、この２次巻線Ｎ２と直列に、インダクタンスＬ２及びフライホイールダイオードＤ２を接続し、２次巻線Ｎ２とインダクタンスＬ２とフライホイールダイオードＤ２との直列回路に並列にフライホイールダイオードＤ１を接続している。
【００７３】
図２に示す動作波形を参照して、この降圧チョッパ装置５１の動作および効果を説明することができるが、基本的な動作および効果は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７４】
（第１の実施の形態の変形例２）
図８に示す降圧チョッパ装置６１は、図１に示す第１の実施の形態に係る降圧チョッパ装置１１の変形例の構成を示す図である。
【００７５】
この降圧チョッパ装置６１の特徴は、図１に示す降圧チョッパ装置１１に対して、トランスＴ１とインダクタンスＬ２およびフライホイールダイオードＤ１，Ｄ２の接続点を変更したことにある。
【００７６】
すなわち、この降圧チョッパ装置６１は、入力電源Ｖinのマイナス端子側にスイッチング素子Ｑ１のソースが接続され、スイッチング素子Ｑ１のドレインと入力電源Ｖinの他方のプラス端子側との間にフライホイールダイオードＤ１が接続され、フライホイールダイオードＤ１の両端にトランスＴ１の１次巻線Ｎ１（請求項に示すチョークコイルに相当する）と出力コンデンサＣ１とを直列接続したフィルタ回路が接続されている。
【００７７】
また、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と結合された２次巻線Ｎ２を設け、この２次巻線Ｎ２と直列に、インダクタンスＬ２及びフライホイールダイオードＤ２を接続し、２次巻線Ｎ２とインダクタンスＬ２とフライホイールダイオードＤ２との直列回路に並列にフライホイールダイオードＤ１が接続されている。
【００７８】
なお、図２に示す動作波形を参照して、この降圧チョッパ装置６１の動作および効果を説明することができるが、基本的な動作および効果は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７９】
（第１の実施の形態の変形例３）
図９に示す降圧チョッパ装置７１は、図１に示す第１の実施の形態に係る降圧チョッパ装置１１の変形例の構成を示す図である。
【００８０】
この降圧チョッパ装置７１の特徴は、図１に示す降圧チョッパ装置１１に対して、スイッチング素子Ｑ１の接続点を変更し、さらに、トランスＴ１とインダクタンスＬ２およびフライホイールダイオードＤ１，Ｄ２の接続点を変更したことにある。
【００８１】
すなわち、入力電源Ｖinのプラス端子側にスイッチング素子Ｑ１のドレインが接続され、スイッチング素子Ｑ１のソースにフライホイールダイオードＤ１のカソードが接続され、入力電源Ｖinの他方のマイナス端子側にフライホイールダイオードＤ１のアノードが接続され、フライホイールダイオードＤ１の両端にトランスＴ１の１次巻線Ｎ１（請求項に示すチョークコイルに相当する）と出力コンデンサＣ１とを直列接続したフィルタ回路が接続されている。
【００８２】
また、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と結合された２次巻線Ｎ２を設け、この２次巻線Ｎ２と直列に、インダクタンスＬ２及びフライホイールダイオードＤ２を接続し、２次巻線Ｎ２とインダクタンスＬ２とフライホイールダイオードＤ２との直列回路と並列にフライホイールダイオードＤ１が接続されている。
【００８３】
なお、図２に示す動作波形を参照して、この降圧チョッパ装置７１の動作および効果を説明することができるが、基本的な動作および効果は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８４】
（第２の実施の形態の変形例）
図３に示す第２の実施の形態に係る降圧チョッパ装置２１に対して、上述した変形例１〜３のような変形も可能である。すなわち、図３に示す降圧チョッパ装置２１に対して、スイッチング素子Ｑ１の接続点を変更すればよい。また、トランスＴ１とインダクタンスＬ２およびフライホイールダイオードＤ１，Ｄ２の接続点を変更すればよい。
【００８５】
なお、図４に示す動作波形を参照して、この変形例の動作および効果を説明することができるが、基本的な動作および効果は第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８６】
（第３の実施の形態の変形例）
図５に示す第３の実施の形態に係る降圧チョッパ装置３１に対して、上述した変形例１〜３のような変形も可能である。すなわち、図５に示す降圧チョッパ装置３１に対して、スイッチング素子Ｑ１の接続点を変更すればよい。また、トランスＴ１とフライホイールダイオードＤ１，Ｄ２の接続点を変更すればよい。
【００８７】
なお、図２に示す動作波形を参照して、この変形例の動作および効果を説明することができるが、基本的な動作および効果は第３の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８８】
（第４の実施の形態の変形例）
図６に示す第４の実施の形態に係る降圧チョッパ装置４１に対して、上述した変形例１〜３のような変形も可能である。すなわち、図６に示す降圧チョッパ装置４１に対して、スイッチング素子Ｑ１の接続点を変更すればよい。また、トランスＴ１とインダクタンスＬ２およびフライホイールダイオードＤ１，Ｄ２の接続点を変更すればよい。
【００８９】
なお、図２に示す動作波形を参照して、この変形例の動作および効果を説明することができるが、基本的な動作および効果は第４の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る降圧チョッパ装置１１の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る降圧チョッパ装置１１の動作を説明するための動作波形を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る降圧チョッパ装置２１の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る降圧チョッパ装置２１の動作を説明するための動作波形を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る降圧チョッパ装置３１の構成を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る降圧チョッパ装置４１の構成を示す図である。
【図７】図１に示す第１の実施の形態に係る降圧チョッパ装置１１の変形例１の構成を示す図である。
【図８】図１に示す第１の実施の形態に係る降圧チョッパ装置１１の変形例２の構成を示す図である。
【図９】図１に示す第１の実施の形態に係る降圧チョッパ装置１１の変形例３の構成を示す図である。
【図１０】従来の降圧チョッパ装置１０１の構成を示す図である。
【図１１】従来の降圧チョッパ装置１０１の動作を説明するための動作波形を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１  降圧チョッパ装置
１３  負荷
１５  ＰＷＭ制御回路
Ｃ１  出力コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２  フライホイールダイオード
Ｌ２  インダクタンス
Ｑ１  スイッチング素子
Ｔ１  トランス
Ｖin  入力電源（入力電圧）
ＶOUT  出力電圧
ＶF(D1)  フライホイールダイオードＤ１の順方向電圧
ＶF(D2)  フライホイールダイオードＤ２の順方向電圧
ｔ  時間
【図１】
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【図２】
2005080406.tif 000004
【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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