(57)【要約】【課題】従来技術では、共振回路が大型化するという課題があった。【解決手段】第１の巻線と第１の巻線と磁気結合される第２の巻線とを含むトランスと、スイッチ素子を含むブリッジ回路と、共振インダクタと、共振コンデンサと、を備え、共振インダクタと共振コンデンサとは、第１の巻線が有するインダクタンスと共に、共振回路を構成し、ｎ１≧ｎ２であり、共振インダクタは、第１の接続点から第１の巻線を経由して第２の接続点に至る経路内に、第１の巻線と直列に挿入され、共振コンデンサは、第２の巻線から出力端に至る経路内に、第２の巻線と直列に挿入され、共振コンデンサの容量をＣｒとし、第１の接続点から第１の巻線を経由して第２の接続点に至る経路内において、第１の巻線と直列の関係にある容量成分の容量をＣ１とすると、Ｃｒ＞Ｃ１である、電力変換装置。【選択図】図１
2016167968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の巻線と前記第１の巻線と磁気結合される第２の巻線とを含むトランスと、
スイッチ素子を含むブリッジ回路と、
共振インダクタと、
共振コンデンサと、
を備え、
前記ブリッジ回路の出力端の一方は第１の接続点と接続され、前記ブリッジ回路の出力端のもう一方は第２の接続点と接続され、
前記ブリッジ回路の入力端の一方は第３の接続点と接続され、前記ブリッジ回路の入力端のもう一方は第４の接続点と接続され、
前記第１の巻線は、前記第１の接続点と前記第２の接続点とに接続され、
前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子のオンオフ動作により、前記第３の接続点と前記第４の接続点との間に入力される直流電圧が交流電圧に変換され、
前記交流電圧が前記第１の巻線に供給されることで、前記第２の巻線に出力電圧が誘起され、
前記出力電圧は、出力端に出力され、
前記共振インダクタと前記共振コンデンサとは、前記第１の巻線が有するインダクタンスと共に、共振回路を構成し、
前記第１の巻線の巻き数をｎ１とし、前記第２の巻線の巻き数をｎ２とすると、ｎ１≧ｎ２であり、
前記共振インダクタは、前記第１の接続点から前記第１の巻線を経由して前記第２の接続点に至る経路内に、前記第１の巻線と直列に挿入され、
前記共振コンデンサは、前記第２の巻線から前記出力端に至る経路内に、前記第２の巻線と直列に挿入され、
前記共振コンデンサの容量をＣｒとし、
前記第１の接続点から前記第１の巻線を経由して前記第２の接続点に至る経路内において、前記第１の巻線と直列の関係にある容量成分の容量をＣ１とすると、
Ｃｒ＞Ｃ１である、
電力変換装置。
【請求項２】
前記共振インダクタのインダクタンス値をＬｒとし、
前記第２の巻線から前記出力端に至る経路内において、前記第２の巻線と直列の関係にあるインダクタンス成分のインダクタンス値をＬ２とすると、
Ｌｒ＞Ｌ２である、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ブリッジ回路は、第１のスイッチ素子と、第２のスイッチ素子と、第３のスイッチ素子と、第４のスイッチ素子と、を含み、
前記第１のスイッチ素子の第２端と前記第２のスイッチ素子の第１端とは、前記第１の接続点において、接続され、
前記第３のスイッチ素子の第２端と前記第４のスイッチ素子の第１端とは、前記第２の接続点において、接続され、
前記第１のスイッチ素子の第１端と前記第３のスイッチ素子の第１端とは、前記第３の接続点において、接続され、
前記第２のスイッチ素子の第２端と前記第４のスイッチ素子の第２端とは、前記第４の接続点において、接続される、
請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記共振インダクタは、前記トランスのリーケージインダクタンスで構成される、
請求項１から３のいずれかに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換などに用いられる電力変換装置（例えば、スイッチング電源装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチング電源において、共振回路を構成し出力電力を制御する技術として、例えば特許文献１に示されるような、トランスの巻線の１方に共振コンデンサと共振インダクタを直列に接続する事例がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１７１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、共振回路が大型化するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のある一様態における電力変換装置は、第１の巻線と前記第１の巻線と磁気結合される第２の巻線とを含むトランスと、スイッチ素子を含むブリッジ回路と、共振インダクタと、共振コンデンサと、を備え、前記ブリッジ回路の出力端の一方は第１の接続点と接続され、前記ブリッジ回路の出力端のもう一方は第２の接続点と接続され、前記ブリッジ回路の入力端の一方は第３の接続点と接続され、前記ブリッジ回路の入力端のもう一方は第４の接続点と接続され、前記第１の巻線は、前記第１の接続点と前記第２の接続点とに接続され、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子のオンオフ動作により、前記第３の接続点と前記第４の接続点との間に入力される直流電圧が交流電圧に変換され、前記交流電圧が前記第１の巻線に供給されることで、前記第２の巻線に出力電圧が誘起され、前記出力電圧は、出力端に出力され、前記共振インダクタと前記共振コンデンサとは、前記第１の巻線が有するインダクタンスと共に、共振回路を構成し、前記第１の巻線の巻き数をｎ１とし、前記第２の巻線の巻き数をｎ２とすると、ｎ１≧ｎ２であり、前記共振インダクタは、前記第１の接続点から前記第１の巻線を経由して前記第２の接続点に至る経路内に、前記第１の巻線と直列に挿入され、前記共振コンデンサは、前記第２の巻線から前記出力端に至る経路内に、前記第２の巻線と直列に挿入され、前記共振コンデンサの容量をＣｒとし、前記第１の接続点から前記第１の巻線を経由して前記第２の接続点に至る経路内において、前記第１の巻線と直列の関係にある容量成分の容量をＣ１とすると、Ｃｒ＞Ｃ１である。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、共振回路を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１における電力変換装置１０００の概略構成を示す回路図である。
【図２】図２は、共振コンデンサの許容電流と周波数と容量値との関係を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における電力変換装置１１００の概略構成を示す回路図である。
【図４】図４は、実施の形態２における電力変換装置２０００の概略構成を示す回路図である。
【図５】図５は、実施の形態３における電力変換装置３０００の概略構成を示す回路図である。
【図６】図６は、実施の形態４における電力変換装置４０００の概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態が、図面を参照しながら説明される。
【０００９】
まず、本発明の発明者の着眼点が説明される。
【００１０】
特許文献１のスイッチング電源装置は、トランスの巻線の１方に共振コンデンサと共振インダクタを直列接続する。このため、スイッチング回路の駆動周波数または入出力電圧などのスイッチング電源装置の用途に応じて、共振回路を小型化するのが困難であるという課題があった。
【００１１】
一方、本開示によれば、スイッチング回路の駆動周波数または入出力電圧などのスイッチング電源装置の用途に応じて、トランスのインピーダンス変換の機能を用いることで、共振回路を小型化することができる。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における電力変換装置１０００の概略構成を示す回路図である。
【００１３】
実施の形態１における電力変換装置１０００は、トランス１０９と、ブリッジ回路と、共振インダクタ１１８と、共振コンデンサ１１９と、を備える。
【００１４】
トランス１０９は、第１の巻線と、第１の巻線と磁気結合される第２の巻線と、を含む。
【００１５】
ブリッジ回路は、スイッチ素子を含む。ブリッジ回路の出力端の一方は第１の接続点と接続される。ブリッジ回路の出力端のもう一方は第２の接続点と接続される。ブリッジ回路の入力端の一方は第３の接続点と接続される。ブリッジ回路の入力端のもう一方は第４の接続点と接続される。
【００１６】
図１に示される構成例では、ブリッジ回路は、第１のスイッチ素子１０１と、第２のスイッチ素子１０２と、第３のスイッチ素子１０３と、第４のスイッチ素子１０４と、を含む。
【００１７】
この構成例では、第１のスイッチ素子１０１の第２端（例えば、ソース端子）と第２のスイッチ素子１０２の第１端（例えば、ドレイン端子）とは、第１の接続点ａ１において、接続される。
【００１８】
また、この構成例では、第３のスイッチ素子１０３の第２端（例えば、ソース端子）と第４のスイッチ素子１０４の第１端（例えば、ドレイン端子）とは、第２の接続点ａ２において、接続される。
【００１９】
また、この構成例では、第１のスイッチ素子１０１の第１端（例えば、ドレイン端子）と第３のスイッチ素子１０３の第１端（例えば、ドレイン端子）とは、第３の接続点ａ３において、接続される。
【００２０】
また、この構成例では、第２のスイッチ素子１０２の第２端（例えば、ソース端子）と第４のスイッチ素子１０４の第２端（例えば、ソース端子）とは、第４の接続点ａ４において、接続される。
【００２１】
第１の巻線は、第１の接続点ａ１と第２の接続点ａ２とに接続される。
【００２２】
ブリッジ回路のスイッチ素子のオンオフ動作により、第３の接続点と第４の接続点との間に入力される直流電圧が交流電圧に変換される。当該交流電圧が第１の巻線に供給されることで、第２の巻線に出力電圧が誘起される。当該出力電圧は、出力端に出力される。図１に示される構成例では、当該出力端は、ｂ１およびｂ２である。
【００２３】
なお、第３の接続点と第４の接続点との間に入力される直流電圧は、直流電源からの入力電圧であってもよい。もしくは、直流電圧は、ＡＣ／ＤＣ回路やＤＣ／ＤＣ回路などからの入力電圧であってもよい。
【００２４】
ブリッジ回路を構成する第１〜第４のスイッチ素子１０１、１０２、１０３、１０４は、それぞれＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であってもよい。もしくは、スイッチ素子として、ＭＯＳＦＥＴとは別の形式のスイッチ素子（例えば、三端子スイッチ素子など）が用いられてもよい。
【００２５】
なお、図１に示される構成例では、実施の形態１における電力変換装置１０００は、電流検出部１１３と、電圧検出部１２４と、制御部１１４と、整流回路１１０とを、さらに備える。
【００２６】
制御部１１４は、電流検出部１１３からの検出信号１２０と電圧検出部１２４からの検出信号１２３とに基づいて、駆動電圧１２１および駆動電圧１２２を生成してもよい。なお、制御部１１４は、例えば、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、など）とメモリとにより、構成されてもよい。このとき、当該プロセッサは、メモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することで、本開示で示される制御方法を実行してもよい。
【００２７】
一次側の各スイッチ素子は、それぞれ、制御部１１４からの駆動電圧１２１によって、ＯＮとＯＦＦを制御されている。
【００２８】
整流回路１１０は、トランス１０９のスイッチング出力を整流し、平滑コンデンサ１１１により、整流出力を平滑する。なお、整流回路を構成するスイッチ素子はそれぞれＭＯＳＦＥＴでなっており、駆動電圧１２２によってスイッチのＯＮとＯＦＦを制御されている。なお、ＭＯＳＦＥＴとは別の形式の三端子スイッチ素子を用いても良いし、ダイオードを用いても良い。なお、整流回路１１０にダイオードを用いる場合は駆動電圧１２２が不要となるため、制御部１１４を簡素化することができる。
【００２９】
共振インダクタ１１８と共振コンデンサ１１９とは、第１の巻線が有するインダクタンスと共に、共振回路を構成する。なお、回路図上わかりやすくするために、リーケージインダクタンス１１６と理想トランスにおける第１の巻線１１５とに分けて、トランス１０９が図示されている。
【００３０】
トランス１０９のリーケージインダクタンス１１６及び外付けの共振インダクタ１１８のインダクタンス値を含めたインダクタンス値である共振インダクタンス値Ｌｒ（Ｈ）と共振コンデンサ１１９の容量値Ｃｒ（Ｆ）とから決まる共振周波数と、トランス１０９の第１の巻線が有するインダクタンス値Ｌｍ（Ｈ）およびＬｒおよびＣｒから決まる共振周波数との間で、第１から第４のスイッチ素子のスイッチング周波数を制御する。これにより、電力変換装置１０００（例えば、スイッチング電源装置）の出力電圧を安定化させることができる。
【００３１】
ここで、第１の巻線の巻き数をｎ１とする。第２の巻線の巻き数をｎ２とする。
【００３２】
実施の形態１における電力変換装置１０００においては、ｎ１≧ｎ２である。これによれば、入力される電圧よりも低い電圧の出力電圧も生成できる。なお、本実施の形態の電力変換装置は、入力される電圧よりも高い電圧の出力電圧も生成できる。
【００３３】
このとき、実施の形態１における電力変換装置１０００においては、共振コンデンサ１１９は、第２の巻線から出力端に至る経路内に、第２の巻線と直列に挿入される。
【００３４】
以上の構成によれば、共振コンデンサは、巻き数の少ない第２の巻線側に接続される。これにより、下記の効果を奏する。
【００３５】
すなわち、電力変換装置の小型化などに向けてスイッチング周波数の高める場合、共振コンデンサＣｒについて考えると、周波数の上昇に伴い必要となるコンデンサの容量値は減少する。このため、コンデンサの小型化に有利な方向に働く。一方で、図２に示すように、コンデンサの許容電流値と容量値の関係から、必要な電流量を稼ぐためには、コンデンサの並列使いが必要となる。一方、高い共振周波数を得るために必要となる小さな容量値を構成するためには、並列使いで増えた容量値を減らすために、コンデンサの直列使いが必要となる。この結果、共振コンデンサ全体として容積が大きくなってしまうという課題があった。これは、共振周波数の上昇に伴い、共振に必要な容量値と、許容電流を稼ぐために必要な容量値とのギャップが、大きくなるために発生する課題である。
【００３６】
そこで、実施の形態１においては、共振コンデンサは、トランスの第２の巻線に接続されて、共振回路を構成する。
【００３７】
トランスの第１の巻線側のインピーダンスＺ１と、第２の巻線側のインピーダンスＺ２とは、下記（１）式の関係となる。
【００３８】
【数１】
2016167968.tif 000003
【００３９】
ここで、トランスの巻線比はｎ１≧ｎ２であるから、下記（２）式に示す関係となる。
【００４０】
【数２】
2016167968.tif 000004
【００４１】
ここで、コンデンサのインピーダンスＺｃは、下記（３）式で表される。
【００４２】
【数３】
2016167968.tif 000005
【００４３】
すなわち、実施の形態１における電力変換装置１０００であれば、巻き数の多い第１の巻線側に共振コンデンサを接続した場合と比較して、高い共振周波数を得るために必要となる容量値を、大きくすることができる。これにより、共振に必要な容量値と、許容電流を稼ぐために必要な容量値と、のギャップを小さくできる。このため、例えば、並列使いで増えてしまう容量値を減らすためのコンデンサの直列使いの数を低減できる。このため、高周波用途であっても、共振コンデンサ全体の容積を低減することができる。
【００４４】
さらに、実施の形態１における電力変換装置１０００においては、共振インダクタ１１８は、第１の接続点ａ１から第１の巻線を経由して第２の接続点ａ２に至る経路内に、第１の巻線と直列に挿入される。
【００４５】
以上の構成によれば、安定したインダクタンス値を得ることができる。
【００４６】
一方、共振インダクタを高周波用途で２次側に接続すると、下記（４）式に示される通り、共振に必要なインダクタンス値を小さくすることができる。
【００４７】
【数４】
2016167968.tif 000006
【００４８】
しかし、共振インダクタを高周波用途で２次側に接続すると、インダクタンス値が小さくなりすぎる。このため、安定したインダクタンス値を得るのが難しいという課題が生じる。したがって、実施の形態１においては、共振インダクタが第１の巻線側に接続される構成が適している。
【００４９】
ここで、共振コンデンサ１１９の容量をＣｒとする。
【００５０】
また、第１の接続点から第１の巻線を経由して第２の接続点に至る経路内において、第１の巻線と直列の関係にある容量成分の容量をＣ１とする。ここで、当該容量成分とは、外付けのコンデンサ素子であってもよい。もしくは、当該容量成分とは、回路の寄生容量成分であってもよい。
【００５１】
このとき、実施の形態１における電力変換装置１０００においては、Ｃｒ＞Ｃ１である。
【００５２】
以上の構成によれば、Ｃ１として寄生容量成分が存在した場合であっても、出力電圧を決める共振周波数に対する影響を抑制することができる。
【００５３】
ここで、共振インダクタ１１８のインダクタンス値をＬｒとする。
【００５４】
また、第２の巻線から出力端に至る経路内において、第２の巻線と直列の関係にあるインダクタンス成分のインダクタンス値をＬ２とする。ここで、当該インダクタンス成分とは、外付けのインダクタンス素子であってもよい。もしくは、当該インダクタンス成分とは、回路の寄生インダクタンス成分であってもよい。
【００５５】
このとき、実施の形態１における電力変換装置１０００においては、Ｌｒ＞Ｌ２である。
【００５６】
以上の構成によれば、Ｌ２として寄生インダクタンス成分が存在した場合であっても、出力電圧を決める共振周波数に対する影響を抑制することができる。
【００５７】
なお、実施の形態１における電力変換装置１０００においては、共振インダクタ１１８は、トランス１０９のリーケージインダクタンスで構成されてもよい。
【００５８】
以上の構成によれば、外付けの共振インダクタンスが不要となる。このため、共振回路部を、より一層小型化することが可能となる。
【００５９】
なお、ブリッジ回路は、ハーフブリッジ回路であってもよい。
【００６０】
図３は、実施の形態１における電力変換装置１１００の概略構成を示す回路図である。
【００６１】
図３に示される構成例では、ブリッジ回路は、第１のスイッチ素子１０１と、第２のスイッチ素子１０２と、を含む。
【００６２】
この構成例では、第１のスイッチ素子１０１の第２端（例えば、ソース端子）と第２のスイッチ素子１０２の第１端（例えば、ドレイン端子）とは、第１の接続点ａ１において、接続される。
【００６３】
また、この構成例では、第１のスイッチ素子１０１の第１端（例えば、ドレイン端子）は、第３の接続点ａ３と接続される。
【００６４】
また、この構成例では、第２のスイッチ素子１０２の第２端（例えば、ソース端子）は、第４の接続点ａ４と接続される。
【００６５】
また、この構成例では、第２の接続点ａ２は、第４の接続点ａ４と接続される。なお、図３に示されるように、第２の接続点ａ２と第４の接続点ａ４とは、同じ接続点であってもよい。
【００６６】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２が説明される。なお、上述の実施の形態１と共通する部分については、適宜、詳細な説明は省略される。
【００６７】
図４は、実施の形態２における電力変換装置２０００の概略構成を示す回路図である。
【００６８】
ここで、第１の巻線の巻き数をｎ１とする。第２の巻線の巻き数をｎ２とする。
【００６９】
実施の形態２における電力変換装置２０００においては、ｎ１≧ｎ２である。これによれば、入力される電圧よりも低い電圧の出力電圧も生成できる。なお、本実施の形態の電力変換装置は、入力される電圧よりも高い電圧の出力電圧も生成できる。
【００７０】
実施の形態２と上述の実施の形態１との差異は、下記である。
【００７１】
すなわち、実施の形態２における電力変換装置２０００においては、共振インダクタ１１８は、第２の巻線から出力端に至る経路内に、第２の巻線と直列に挿入される。
【００７２】
以上の構成によれば、共振インダクタは、巻き数の少ない第２の巻線側に接続される。これにより、下記の効果を奏する。
【００７３】
すなわち、電力変換装置における損失低減などに向けて、低いスイッチング周波数とする場合、共振インダクタＬｒについて考えると、周波数の低下に伴い必要となるインダクタンス値は、増加する。このため、共振インダクタの容積が大きくなってしまうという課題が生じる。
【００７４】
そこで、実施の形態２においては、共振インダクタは、トランスの第２の巻線に接続されて、共振回路を構成する。
【００７５】
ここで、トランスの巻線比はｎ１≧ｎ２であるから、上述の（２）式から、Ｚ２≦Ｚ１となる。
【００７６】
インダクタのインピーダンスＺＬは、上述の（４）式で表される。
【００７７】
このため、巻き数の少ない第２の巻線側に共振インダクタを接続することで、巻き数の多い第１の巻線側に共振インダクタを接続した場合と比較して、低い共振周波数を得るために必要となるインダクタンス値を、小さくすることができる。これにより、低周波用途であっても、共振インダクタの容積を低減することができる。
【００７８】
また、実施の形態２における電力変換装置２０００においては、共振コンデンサ１１９は、第１の接続点ａ１から第１の巻線を経由して第２の接続点ａ２に至る経路内に、第１の巻線と直列に挿入される。
【００７９】
以上の構成によれば、共振回路部の大型化を抑制できる。
【００８０】
一方で、共振コンデンサを低周波用途で２次側に接続すると、上述の（３）式に示される通り、共振に必要なコンデンサ値が大きくなり過ぎる。このため、共振回路部の大型化を招くという課題が生じる。したがって、実施の形態２においては、共振コンデンサが第１の巻線側に接続された構成が適している。
【００８１】
ここで、共振インダクタ１１８のインダクタンス値をＬｒとする。
【００８２】
また、第１の接続点ａ１から第１の巻線を経由して第２の接続点ａ２に至る経路内において、第１の巻線と直列の関係にあるインダクタンス成分のインダクタンス値をＬ１とする。ここで、当該インダクタンス成分とは、外付けのインダクタンス素子であってもよい。もしくは、当該インダクタンス成分とは、回路の寄生インダクタンス成分であってもよい。
【００８３】
このとき、実施の形態２おける電力変換装置２０００においては、Ｌｒ＞Ｌ１である。
【００８４】
以上の構成によれば、Ｌ１として寄生インダクタンス成分が存在した場合であっても、出力電圧を決める共振周波数に対する影響を抑制することができる。
【００８５】
ここで、共振コンデンサ１１９の容量をＣｒとする。
【００８６】
また、第２の巻線から出力端に至る経路内において、第２の巻線と直列の関係にある容量成分の容量をＣ２とする。ここで、当該容量成分とは、外付けのコンデンサ素子であってもよい。もしくは、当該容量成分とは、回路の寄生容量成分であってもよい。
【００８７】
このとき、実施の形態２おける電力変換装置２０００においては、Ｃｒ＞Ｃ２である。
【００８８】
以上の構成によれば、Ｃ２として寄生容量成分が存在した場合であっても、出力電圧を決める共振周波数に対する影響を抑制することができる。
【００８９】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３が説明される。なお、上述の実施の形態１と共通する部分については、適宜、詳細な説明は省略される。
【００９０】
図５は、実施の形態３における電力変換装置３０００の概略構成を示す回路図である。
【００９１】
実施の形態３と上述の実施の形態１との差異は、下記である。
【００９２】
ここで、第１の巻線の巻き数をｎ１とする。第２の巻線の巻き数をｎ２とする。
【００９３】
実施の形態３における電力変換装置３０００においては、ｎ１＜ｎ２である。これによれば、入力される電圧よりも高い電圧の出力電圧を生成できる。
【００９４】
このとき、実施の形態３における電力変換装置３０００においては、共振コンデンサ１１９は、第１の接続点ａ１から第１の巻線を経由して第２の接続点ａ２に至る経路内に、第１の巻線と直列に挿入される。
【００９５】
以上の構成によれば、共振コンデンサは、巻き数の少ない第１の巻線側に接続される。これにより、下記の効果を奏する。
【００９６】
すなわち、スイッチング周波数の高い用途において、共振コンデンサＣｒについて考えると、周波数の上昇に伴い、上述のように共振に必要な容量値と、許容電流を稼ぐために必要な容量値とのギャップが、大きくなる。このため、共振コンデンサ全体としての容積が大きくなるという課題が発生する。
【００９７】
そこで、実施の形態３における電力変換装置３０００においては、共振コンデンサ１１９は、トランス１０９の第１の巻線に接続されて、共振回路を構成する。
【００９８】
ここで、トランスの巻線比はｎ１＜ｎ２であるから、下記の（５）式に示す関係となる。
【００９９】
【数５】
2016167968.tif 000007
【０１００】
また、コンデンサのインピーダンスＺｃは、上述の（３）式で表される。
【０１０１】
このため、巻き数の少ない第１の巻線側に共振コンデンサを接続することで、巻き数の多い第２の巻線側に共振コンデンサを接続した場合と比較して、高い共振周波数を得るために必要となる容量値を、大きくすることができる。これにより、共振に必要な容量値と、許容電流を稼ぐために必要な容量値とのギャップを小さくできる。このため、高周波用途であっても、共振コンデンサ全体の容積を低減することができる。
【０１０２】
また、実施の形態３における電力変換装置３０００においては、共振インダクタ１１８は、第２の巻線から出力端に至る経路内に、第２の巻線と直列に挿入される。
【０１０３】
以上の構成によれば、安定したインダクタンス値を得ることができる。
【０１０４】
一方で、共振インダクタを高周波用途で１次側に接続すると、上述の（４）式に示される通り、共振に必要なインダクタンス値を小さくすることができる。
【０１０５】
しかし、共振インダクタを高周波用途で１次側に接続すると、インダクタンス値が小さくなりすぎる。このため、安定したインダクタンス値を得るのが難しいという課題が生じる。したがって、実施の形態３においては、共振インダクタが第２の巻線側に接続される構成が適している。
【０１０６】
ここで、共振コンデンサ１１９の容量をＣｒとする。
【０１０７】
また、第２の巻線から出力端に至る経路内において、第２の巻線と直列の関係にある容量成分の容量をＣ２とする。
【０１０８】
このとき、実施の形態３における電力変換装置３０００においては、Ｃｒ＞Ｃ２である。
【０１０９】
以上の構成によれば、Ｃ２として寄生容量成分が存在した場合であっても、出力電圧を決める共振周波数に対する影響を抑制することができる。
【０１１０】
ここで、共振インダクタ１１８のインダクタンス値をＬｒとする。
【０１１１】
また、第１の接続点ａ１から第１の巻線を経由して第２の接続点ａ２に至る経路内において、第１の巻線と直列の関係にあるインダクタンス成分のインダクタンス値をＬ１とする。
【０１１２】
このとき、実施の形態３における電力変換装置３０００においては、Ｌｒ＞Ｌ１である。
【０１１３】
以上の構成によれば、Ｌ１として寄生インダクタンス成分が存在した場合であっても、出力電圧を決める共振周波数に対する影響を抑制することができる。
【０１１４】
なお、実施の形態３における電力変換装置３０００においては、共振インダクタ１１８は、トランス１０９のリーケージインダクタンスで構成されてもよい。
【０１１５】
以上の構成によれば、外付けの共振インダクタンスが不要となる。このため、共振回路部を、より一層小型化することが可能となる。
【０１１６】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４が説明される。なお、上述の実施の形態１と共通する部分については、適宜、詳細な説明は省略される。
【０１１７】
図６は、実施の形態４における電力変換装置４０００の概略構成を示す回路図である。
【０１１８】
実施の形態４と上述の実施の形態１との差異は、下記である。
【０１１９】
ここで、第１の巻線の巻き数をｎ１とする。第２の巻線の巻き数をｎ２とする。
【０１２０】
実施の形態４における電力変換装置４０００においては、ｎ１＜ｎ２である。これによれば、入力される電圧よりも高い電圧の出力電圧を生成できる。
【０１２１】
このとき、実施の形態４における電力変換装置４０００においては、共振インダクタ１１８は、第１の接続点ａ１から第１の巻線を経由して第２の接続点ａ２に至る経路内に、第１の巻線と直列に挿入される。
【０１２２】
以上の構成によれば、共振インダクタは、巻き数の少ない第１の巻線側に接続される。これにより、下記の効果を奏する。
【０１２３】
すなわち、スイッチング周波数の低い用途において、共振インダクタＬｒについて考えると、周波数の低下に伴い必要となるインダクタンス値は増加する。このため、共振インダクタの容積が大きくなってしまうという課題が生じる。
【０１２４】
そこで、実施の形態４における電力変換装置４０００においては、共振インダクタ１１８は、トランス１０９の第１の巻線に接続されて、共振回路を構成する。
【０１２５】
ここで、トランスの巻線比はｎ１＜ｎ２であるから、上述の（５）式から、Ｚ１＜Ｚ２である。
【０１２６】
また、インダクタのインピーダンスＺＬは、上述の（４）式で表される。
【０１２７】
このため、巻き数の少ない第１の巻線側に共振インダクタを接続することで、巻き数の多い第２の巻線側に共振インダクタを接続した場合と比較して、低い共振周波数を得るのに必要となるインダクタンス値を、小さくすることができる。これにより、低周波用途であっても、共振インダクタの容積を低減することができる。
【０１２８】
また、実施の形態４における電力変換装置４０００においては、共振コンデンサ１１９は、第２の巻線から出力端に至る経路内に、第２の巻線と直列に挿入される。
【０１２９】
以上の構成によれば、共振回路部の大型化を抑制できる。
【０１３０】
一方で、共振コンデンサを低周波用途で１次側に接続すると、上述の（３）式に示される通り、共振に必要なコンデンサ値が大きくなり過ぎる。このため、共振回路部の大型化を招くという課題が生じる。したがって、実施の形態４においては、共振コンデンサが第２の巻線側に接続した構成が適している。
【０１３１】
ここで、共振インダクタ１１８のインダクタンス値をＬｒとする。
【０１３２】
また、第２の巻線から出力端に至る経路内において、第２の巻線と直列の関係にあるインダクタンス成分のインダクタンス値をＬ２とする。
【０１３３】
このとき、実施の形態４における電力変換装置４０００においては、Ｌｒ＞Ｌ２である。
【０１３４】
以上の構成によれば、Ｌ２として寄生インダクタンス成分が存在した場合であっても、出力電圧を決める共振周波数に対する影響を抑制することができる。
【０１３５】
ここで、共振コンデンサ１１９の容量をＣｒとする。
【０１３６】
また、第１の接続点から第１の巻線を経由して第２の接続点に至る経路内において、第１の巻線と直列の関係にある容量成分の容量をＣ１とする。
【０１３７】
このとき、実施の形態４における電力変換装置４０００においては、Ｃｒ＞Ｃ１である。
【０１３８】
以上の構成によれば、Ｃ１として寄生容量成分が存在した場合であっても、出力電圧を決める共振周波数に対する影響を抑制することができる。
【０１３９】
なお、実施の形態１〜４における電力変換装置は、直流電圧Ｖｉｎから負荷の方向に向かう１方向の電力変換を行う電力変換装置であってもよい。もしくは、双方向に電力変換を行う電力変換装置であってもよい。なお、電力変換の双方向化は、例えば、整流回路の部分にスイッチ素子を用いることで、実現可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本開示は、例えば、小型・高出力・高効率が求められる車載用電源機器、パワーコンディショナーなどの様々なスイッチング電源装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０１，１０２，１０３，１０４    スイッチ素子
１０９    トランス
１１０    整流回路
１１１    平滑コンデンサ
１１４    制御部
１１５    第１の巻線
１１６    リーケージインダクタンス
１１７    第２の巻線
１１８    共振インダクタ
１１９    共振コンデンサ
１２０，１２３    検出信号
１２１，１２２    駆動電圧
【図１】
2016167968.tif 000008
【図２】
2016167968.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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