(57)【要約】【課題】スイッチング素子のオン・オフによって生じるサージ電圧の抑制を図る。【解決手段】第２ダイオード１４は、少なくとも１次巻線１１０及び第２キャパシタ１６とともに第４閉回路を形成し、スイッチング素子１０がオフした後、トランス１１の漏れインダクタンスに生じる誘導電圧が印加されているときに導通するように構成される。第１ダイオード１３は、少なくとも１次巻線１１０、第２キャパシタ１６及び２次巻線１１１とともに第５閉回路を形成し、トランス１１の励磁エネルギを第５閉回路を介して放出させて第２キャパシタ１６を充電するように構成される。１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積される磁気エネルギを第２キャパシタ１６に充電することができるので、スイッチング素子１０のオン・オフによって生じるサージ電圧の抑制を図ることができる。【選択図】図１
2016154414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子と、トランスと、インダクタと、第１キャパシタと、第２キャパシタと、第１ダイオードと、第２ダイオードとを少なくとも備え、直流電源から供給される直流電圧を、負荷に必要とされる直流の負荷電圧に変換する電源装置であって、
前記スイッチング素子は、少なくとも前記トランスの１次巻線及び前記直流電源とともに第１閉回路を形成し、かつ前記第１閉回路に流れる電流を周期的に断続するように構成され、
前記トランスは、前記第１閉回路に前記電流が流れることにより、前記１次巻線との巻数比に対応した誘導電圧を２次巻線に生じるように構成され、
前記２次巻線は、一端に前記第１ダイオードの一端が電気的に接続され、他端に前記第２ダイオードの一端が電気的に接続されるように構成され、
前記第２ダイオードは、少なくとも前記２次巻線、前記インダクタ及び前記第１キャパシタとともに第２閉回路を形成し、少なくとも前記誘導電圧が印加されることで導通するように構成され、
前記第１キャパシタは、少なくとも前記負荷とともに第３閉回路を形成するように構成され、
前記第２キャパシタは、前記１次巻線と前記スイッチング素子との接続点を前記２次巻線と前記第２ダイオードとの接続点に電気的に接続するか、あるいは、前記直流電源の前記１次巻線に電気的に接続されない側の一端を前記第１キャパシタの一端に電気的に接続するように構成され、
前記第２ダイオードは、少なくとも前記１次巻線及び前記第２キャパシタとともに第４閉回路を形成し、前記スイッチング素子がオフした後、前記トランスの漏れインダクタンスに生じる誘導電圧が印加されているときに導通するように構成され、
前記第１ダイオードは、少なくとも前記１次巻線、前記第２キャパシタ及び前記２次巻線とともに第５閉回路を形成し、前記トランスの励磁エネルギを前記第５閉回路を介して放出させて前記第２キャパシタを充電するように構成されることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第２キャパシタを介して電気的に直列接続される前記１次巻線と前記２次巻線の合成インダクタンス値をＬ１とし、前記第２キャパシタのキャパシタンス値をＣ２とし、前記スイッチング素子が前記電流を断続する周期をＴ１としたとき、前記トランス及び前記第２キャパシタは、前記周期Ｔ１が、Ｔ１＞２π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の関係を満たすように構成されることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記第１キャパシタのキャパシタンス値は、前記第２キャパシタのキャパシタンス値の１００倍以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子を所定のスイッチング周期でオン・オフする制御部を備え、前記制御部は、前記スイッチング周期に対する前記スイッチング素子のオン時間を延長及び短縮することで前記負荷に流れる電流若しくは前記負荷に供給する電力を所定の目標値に一致させ、かつ前記トランスの励磁エネルギを前記第２キャパシタに放出し終えた後に前記スイッチング素子をオンするように構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子を所定のスイッチング周期でオン・オフする制御部を備え、前記制御部は、前記スイッチング周期に対する前記スイッチング素子のオフ時間が所定の最小値よりも短くならない範囲内において、前記スイッチング周期に対する前記スイッチング素子のオン時間を延長及び短縮することで前記負荷に流れる電流若しくは前記負荷に供給する電力を所定の目標値に一致させるように構成され、前記オフ時間の前記最小値は、前記第２キャパシタを介して電気的に直列接続される前記１次巻線と前記２次巻線の合成インダクタンス値をＬ１とし、前記第２キャパシタのキャパシタンス値をＣ２としたときに、（１／２）×π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の式から求められることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子を所定のスイッチング周期でオン・オフする制御部を備え、前記制御部は、前記スイッチング周期に対する前記スイッチング素子のオフ時間を所定値に固定した状態で前記スイッチング周期に対する前記スイッチング素子のオン時間を延長及び短縮することで前記負荷に流れる電流若しくは前記負荷に供給する電力を所定の目標値に一致させ、かつ前記スイッチング周期あるいは前記オン時間をそれぞれの下限値まで短縮した場合は、前記オン時間を前記下限値に固定した状態で前記オフ時間を延長することで前記スイッチング周期が前記下限値を下回らないように構成され、前記オフ時間の前記所定値は、前記第２キャパシタを介して電気的に直列接続される前記１次巻線と前記２次巻線の合成インダクタンス値をＬ１とし、前記第２キャパシタのキャパシタンス値をＣ２としたときに、π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の式から求められることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記オン時間を所定の上限値まで延長しても、前記負荷に流れる電流若しくは前記負荷に供給する電力を前記目標値に一致させることができない場合、前記オフ時間を所定の下限値まで短縮するように構成され、前記オフ時間の前記下限値は、前記第２キャパシタを介して電気的に直列接続される前記１次巻線と前記２次巻線の合成インダクタンス値をＬ１とし、前記第２キャパシタのキャパシタンス値をＣ２としたときに、（１／２）×π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の式から求められることを特徴とする請求項６記載の電源装置。
【請求項８】
前記スイッチング素子は、前記直流電源から入力される入力電圧が高くなるに連れて、オン時間の最大値を短縮するように構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかの電源装置を有し、前記電源装置から供給される電力で、前記負荷である光源を点灯するように構成されることを特徴とする点灯装置。
【請求項１０】
請求項９の点灯装置と、車両の前照灯に用いられる前記光源とを有することを特徴とする車両用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電源装置、点灯装置及び車両用前照灯装置に関し、より詳細には、フォワードコンバータを用いる電源装置、及び光源を負荷とする点灯装置、及び当該光源と点灯装置を備えた車両用前照灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源（例えば、車載のバッテリ）の直流電源電圧を負荷（例えば、自動車の前照灯の光源）が必要とする電圧レベルに変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路を備えた電源装置が種々提供されている（例えば、特許文献１参照）。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路として、特許文献１記載の電源装置のように、フォワードコンバータが用いられる場合があった。フォワードコンバータは、スイッチング素子がオンしているとき、トランスの１次巻線に直流電源から直流電流が流れ、かつトランスの２次巻線からトランスの巻数比倍の電圧を負荷に供給するように動作する。ただし、フォワードコンバータは、スイッチング素子のオン時間中にトランスの１次巻線に蓄積される励磁エネルギをリセット（放出）するためのリセット回路を必要とする。例えば、特許文献１記載の電源装置は、トランスの２次巻線側に設けられる共振回路を利用して、上記励磁エネルギをリセットするように構成されたリセット回路を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８６０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような共振型のリセット回路を用いたフォワードコンバータを含む絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータでは、スイッチング素子がオンからオフに切り換わったとき、トランスの漏れインダクタンスに誘起される起電力によって大きなサージ電圧が発生することがある。そして、このようなサージ電圧が発生すると、電磁ノイズ（不要輻射）の増加を招く虞や、スイッチング素子にダメージを与える虞がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされており、スイッチング素子のオン・オフによって生じるサージ電圧の抑制を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電源装置は、スイッチング素子と、トランスと、インダクタと、第１キャパシタと、第２キャパシタと、第１ダイオードと、第２ダイオードとを少なくとも備え、直流電源から供給される直流電圧を、負荷に必要とされる直流の負荷電圧に変換する電源装置であって、前記スイッチング素子は、少なくとも前記トランスの１次巻線及び前記直流電源とともに第１閉回路を形成し、かつ前記第１閉回路に流れる電流を周期的に断続するように構成され、前記トランスは、前記第１閉回路に前記電流が流れることにより、前記１次巻線との巻数比に対応した誘導電圧を２次巻線に生じるように構成され、前記２次巻線は、一端に前記第１ダイオードの一端が電気的に接続され、他端に前記第２ダイオードの一端が電気的に接続されるように構成され、前記第２ダイオードは、少なくとも前記２次巻線、前記インダクタ及び前記第１キャパシタとともに第２閉回路を形成し、少なくとも前記誘導電圧が印加されることで導通するように構成され、前記第１キャパシタは、少なくとも前記負荷とともに第３閉回路を形成するように構成され、前記第２キャパシタは、前記１次巻線と前記スイッチング素子との接続点を前記２次巻線と前記第２ダイオードとの接続点に電気的に接続するか、あるいは、前記直流電源の前記１次巻線に電気的に接続されない側の一端を前記第１キャパシタの一端に電気的に接続するように構成され、前記第２ダイオードは、少なくとも前記１次巻線及び前記第２キャパシタとともに第４閉回路を形成し、前記スイッチング素子がオフした後、前記トランスの漏れインダクタンスに生じる誘導電圧が印加されているときに導通するように構成され、前記第１ダイオードは、少なくとも前記１次巻線、前記第２キャパシタ及び前記２次巻線とともに第５閉回路を形成し、前記トランスの励磁エネルギを前記第５閉回路を介して放出させて前記第２キャパシタを充電するように構成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の点灯装置は、前記電源装置を有し、前記電源装置から供給される電力で、前記負荷である光源を点灯するように構成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の車両用照明装置は、前記点灯装置と、車両の前照灯に用いられる前記光源とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電源装置、点灯装置及び車両用前照灯装置は、スイッチング素子のオン・オフによって生じるサージ電圧の抑制を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電源装置の実施形態を示す回路構成図である。
【図２】電源装置の比較例を示す回路構成図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｄは電源装置の実施形態の動作を説明するための回路構成図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは電源装置の実施形態の変形例を示す回路構成図である。
【図５】点灯装置の実施形態を示す回路構成図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｄは点灯装置の実施形態の動作を説明するための回路構成図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃは点灯装置の実施形態の変形例を示す回路構成図である。
【図８】車両用前照灯装置の実施形態を示す断面図である。
【図９】車両用前照灯装置の実施形態を搭載した車両を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
電源装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
ここで、本実施形態の電源装置１を説明する前に、基本的な構成が共通する比較例について、図２を参照して説明する。
【００１３】
比較例は、図２に示すように、スイッチング素子１０と、トランス１１と、インダクタ１５と、第１キャパシタ１２と、第２キャパシタ１６と、第１ダイオード１３と、第２ダイオード１４とを少なくとも備える。つまり、この比較例は、フォワードコンバータを有し、直流電源５から供給される直流の電源電圧Ｖｉｎを、負荷２に必要とされる直流の負荷電圧Ｖｏｕｔに変換するように構成される。なお、以下の説明においては、トランス１１の１次巻線１１０の巻き始め側の端子を第１端子１１０Ａと呼び、巻き終わり側の端子を第２端子１１０Ｂと呼ぶ。同様に、トランス１１の２次巻線１１１の巻き始め側の端子を第３端子１１１Ａと呼び、巻き終わり側の端子を第４端子１１１Ｂと呼ぶ。
【００１４】
スイッチング素子１０は、少なくともトランス１１の１次巻線１１０及び直流電源５とともに第１閉回路を形成し、かつ第１閉回路に流れる電流を周期的に断続するように構成される。すなわち、トランス１１の第１端子１１０Ａと直流電源５の負極との間にスイッチング素子１０が電気的に直列接続され、直流電源５の正極とトランス１１の第２端子１１０Ｂとが電気的に接続される。トランス１１は、第１閉回路に電流が流れることにより、１次巻線１１０との巻数比に対応した誘導電圧を２次巻線１１１に生じるように構成される。
【００１５】
第２ダイオード１４は、少なくとも２次巻線１１１、インダクタ１５及び第１キャパシタ１２とともに第２閉回路を形成し、少なくとも誘導電圧が印加されることで導通するように構成される。すなわち、第２ダイオード１４のアノードがトランス１１の第４端子１１１Ｂと電気的に接続され、第２ダイオード１４のカソードが第１キャパシタ１２の高電位側の一端と電気的に接続される。第１キャパシタ１２の低電位側の一端がインダクタ１５の一端と電気的に接続される。また、インダクタ１５の他端がトランス１１の第３端子１１１Ａと電気的に接続される。
【００１６】
第１キャパシタ１２は、少なくとも負荷２とともに第３閉回路を形成するように構成される。第１ダイオード１３は、少なくとも第１キャパシタ１２、第２キャパシタ１６及び２次巻線１１１とともに第５閉回路を形成し、スイッチング素子１０がオフしたときにトランス１１の励磁インダクタンスによって 生じる誘導電圧が印加されることで導通するように構成される。すなわち、第１ダイオード１３のアノードがトランス１１の第３端子１１１Ａと電気的に接続され、第１ダイオード１３のカソードが第１キャパシタ１２の高電位側の一端と電気的に接続される。第２キャパシタ１６は、トランス１１の第４端子１１１Ｂと第１キャパシタ１２の低電位側の一端との間に電気的に直列接続される。
【００１７】
スイッチング素子１０がオンすると、第１閉回路に電流（励磁電流）が流れ、第２端子１１０Ｂ側を高電位とする誘導起電力が１次巻線１１０に生じる。そして、トランス１１の２次巻線１１１には、第４端子１１１Ｂ側を高電位とし、かつ電源電圧Ｖｉｎの巻数比倍の電圧が生じる。当該電圧により、トランス１１の第４端子１１１Ｂ→第２ダイオード１４→第１キャパシタ１２→インダクタ１５→トランス１１の第３端子１１１Ａの向きで第２閉回路に電流が流れて第１キャパシタ１２が充電される。そして、第１キャパシタ１２の両端電圧（負荷電圧Ｖｏｕｔ）により、第３閉回路に電流が流れて負荷２に直流電力が供給される。また、スイッチング素子１０のオン時間には、トランス１１に励磁エネルギが蓄積される。
【００１８】
スイッチング素子１０がオンからオフに切り換わると、トランス１１に蓄積された励磁エネルギが、第３端子１１１Ａ→第１ダイオード１３→第１キャパシタ１２→第２キャパシタ１６→第４端子１１１Ｂの経路で放出される。このとき、第１キャパシタ１２及び第２キャパシタ１６は、トランス１１から放出される励磁エネルギによって充電される。そして、トランス１１に蓄積された励磁エネルギが全て放出されれば、２次巻線１１１と第２キャパシタ１６とインダクタ１５とで形成される共振回路の共振動作により、第２キャパシタ１６に充電された電荷が放電される。当該電荷の放電により、第２キャパシタ１６→インダクタ１５→２次巻線１１１→第２キャパシタ１６の経路で共振電流が流れる。この共振電流が流れている間にスイッチング素子１０がオンすれば、２次巻線１１１に生じる電圧に第２キャパシタ１６の両端電圧が重畳され、第２閉回路に流れる電流が増加する。そのため、比較例では、電源電圧Ｖｉｎを巻数比倍した電圧よりも高い負荷電圧Ｖｏｕｔを負荷２に印加することができる。
【００１９】
また、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値（静電容量値）を、第１キャパシタ１２のキャパシタンス値よりも十分に小さい値とすれば、リセット時間の短縮化を図ることができる。なお、リセット時間とは、スイッチング素子１０がオフしてからトランス１１の励磁エネルギが全て放出されるまでの時間である。
【００２０】
しかしながら、上述した比較例においても、スイッチング素子１０がオンからオフに切り換わったとき、トランス１１の１次巻線１１０の漏れインダクタンスに誘起される起電力によって大きなサージ電圧が発生することがある。そして、このようなサージ電圧が発生すると、電磁ノイズ（不要輻射）の増加を招く虞や、スイッチング素子１０にダメージを与える虞がある。
【００２１】
次に、図１を参照して本実施形態の電源装置１を説明する。ただし、本実施形態の電源装置１において、上述した比較例と共通の構成要素には同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００２２】
本実施形態の電源装置１は、図１に示すように、スイッチング素子１０と、トランス１１と、インダクタ１５と、第１キャパシタ１２と、第２キャパシタ１６と、第１ダイオード１３と、第２ダイオード１４とを少なくとも備える。スイッチング素子１０は、少なくともトランス１１の１次巻線１１０及び直流電源５とともに第１閉回路を形成し、かつ第１閉回路に流れる電流を周期的に断続するように構成される。トランス１１は、第１閉回路に電流が流れることにより、１次巻線１１０との巻数比に対応した誘導電圧を２次巻線１１１に生じるように構成される。第２ダイオード１４は、少なくとも２次巻線１１１、インダクタ１５及び第１キャパシタ１２とともに第２閉回路を形成し、少なくとも誘導電圧が印加されることで導通するように構成される。第１キャパシタ１２は、少なくとも負荷２とともに第３閉回路を形成するように構成される。
【００２３】
第２キャパシタ１６は、１次巻線１１０とスイッチング素子１０との接続点と、２次巻線１１１と第２ダイオード１４との接続点とを電気的に接続するように構成される。すなわち、第２キャパシタ１６は、トランス１１の第１端子１１０Ａと第４端子１１１Ｂとの間に電気的に直列接続される。
【００２４】
また、第２ダイオード１４は、少なくとも１次巻線１１０及び第２キャパシタ１６とともに第４閉回路を形成するように構成される。さらに、第２ダイオード１４は、スイッチング素子１０がオフした後、トランス１１の漏れインダクタンスに生じる誘導電圧が印加されているときに導通するように構成される。
【００２５】
また、第１ダイオード１３は、少なくとも１次巻線１１０、第２キャパシタ１６及び２次巻線１１１とともに第５閉回路を形成するように構成される。さらに、第１ダイオード１３は、トランス１１の励磁エネルギを第５閉回路を介して放出させて第２キャパシタ１６を充電するように構成される。すなわち、第１ダイオード１３のアノードがトランス１１の第３端子１１１Ａと電気的に接続され、第１ダイオード１３のカソードが直流電源５の負極と電気的に接続される。
【００２６】
また、本実施形態の電源装置１は、制御部３を備えることが好ましい。制御部３は、スイッチング素子１０を周期的にオン・オフするように構成される。ただし、制御部３の詳細な構成は後述する。
【００２７】
制御部３がスイッチング素子１０をオンすると、第１閉回路に励磁電流Ｉ１１が流れ、第２端子１１０Ｂ側を高電位とし、かつ電源電圧Ｖｉｎに等しい誘導起電力Ｖ１１が１次巻線１１０に生じる（図３Ａ参照）。そして、トランス１１の２次巻線１１１には、第４端子１１１Ｂ側を高電位とし、かつ電源電圧Ｖｉｎの巻数比倍の電圧Ｖ２１が生じる（図３Ａ参照）。当該電圧Ｖ２１により、トランス１１の第４端子１１１Ｂ→第２ダイオード１４→第１キャパシタ１２→インダクタ１５→トランス１１の第３端子１１１Ａの向きで第２閉回路に電流Ｉ２１が流れて第１キャパシタ１２が充電される(図３Ａ参照）。そして、第１キャパシタ１２の両端電圧（負荷電圧Ｖｏｕｔ）により、第３閉回路に負荷電流Ｉ３が流れて負荷２に直流電力が供給される。また、スイッチング素子１０のオン時間には、トランス１１に励磁エネルギが蓄積される。
【００２８】
制御部３は、スイッチング素子１０をオンしてから所定のオン時間が経過するとスイッチング素子１０をオフする。スイッチング素子１０がオンからオフに切り換わると、トランス１１の１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積された磁気エネルギが放出され、第４閉回路に電流Ｉ１２が流れる。なお、当該電流Ｉ１２は、トランス１１の第１端子１１０Ａ→第２キャパシタ１６→第２ダイオード１４→直流電源５→トランス１１の第２端子１１０Ｂの経路で第２キャパシタ１６を充電する（図３Ｂ参照）。また、トランス１１に蓄積された励磁エネルギにより、２次巻線１１１には、第３端子１１１Ａ側が高電位となる電圧Ｖ２２が生じる（図３Ｂ参照）。しかしながら、スイッチング素子１０がオフした直後は、トランス１１の励磁エネルギの放出による電流に比べて、漏れインダクタンスの磁気エネルギの放出による電流の方が大きくなる。そのため、トランス１１の励磁エネルギの放出による電流Ｉ２２は、第４閉回路を介して第５閉回路に流れる（図３Ｂ参照）。
【００２９】
そして、漏れインダクタンスの磁気エネルギの放出による電流Ｉ１２が、トランス１１の励磁エネルギの放出による電流Ｉ２２よりも小さくなると、第２ダイオード１４が導通しなくなる（オフする）。第２ダイオード１４がオフすると、トランス１１の励磁エネルギの放出による電流Ｉ２２が第５閉回路に流れて第２キャパシタ１６が充電される（図３Ｃ参照）。このとき、インダクタ１５に蓄積されている磁気エネルギが、第１ダイオード１３を介して第１キャパシタ１２に放出され、第１キャパシタ１２で平滑された直流電流（負荷電流）Ｉ３が負荷２に供給される。トランス１１に蓄積された励磁エネルギが全て放出されると、１次巻線１１０、２次巻線１１１、インダクタ１５及び第２キャパシタ１６で形成される共振回路の共振動作により、第２キャパシタ１６に充電された電荷が放電される。当該電荷の放電により、第２キャパシタ１６→１次巻線１１０→直流電源５→第１キャパシタ１２→インダクタ１５→２次巻線１１１→第２キャパシタ１６の経路で共振電流Ｉ４が流れる（図３Ｄ参照）。この共振電流Ｉ４が流れている間に、制御部３がスイッチング素子１０をオンすれば、２次巻線１１１に生じる電圧Ｖ１２に第２キャパシタ１６の両端電圧Ｖ３が重畳され、第２閉回路に流れる電流が増加する（図３Ｄ参照）。そのため、本実施形態の電源装置１においても、電源電圧Ｖｉｎを巻数比倍した電圧よりも高い負荷電圧Ｖｏｕｔを負荷２に印加することができる。
【００３０】
すなわち、本実施形態の電源装置１は、スイッチング素子１０のオン時間中に１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積される磁気エネルギを、第４閉回路に放出して第２キャパシタ１６を充電するように構成される。そのため、本実施形態の電源装置１は、１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積される磁気エネルギの放出経路を有しない比較例に比べて、スイッチング素子１０のオフ時に生じるサージ電圧の抑制を図ることができる。しかも、第２キャパシタ１６の放電による共振電流Ｉ４が流れている間に、制御部３がスイッチング素子１０をオンすれば、２次巻線１１１に生じる電圧Ｖ１２に第２キャパシタ１６の両端電圧Ｖ３が重畳され、第２閉回路に流れる電流Ｉ２１が増加する。そのため、本実施形態の電源装置１は、比較例と同様に、電源電圧Ｖｉｎを巻数比倍した電圧よりも高い負荷電圧Ｖｏｕｔを負荷２に印加することができる。なお、負荷電圧Ｖｏｕｔは、スイッチング素子１０のオン時間に比例して増大する。したがって、本実施形態の電源装置１は、比較例と同様に、共振動作によりトランス１１の励磁エネルギを放出し終わるまでの時間を短くし、スイッチング素子１０のオン時間（オンデューティ比）を長くして高い負荷電圧Ｖｏｕｔを得やすいという利点がある。
【００３１】
ただし、スイッチング素子１０のスイッチング周期の１周期内でトランス１１の励磁エネルギをリセットするためには、次の条件を満足させることが好ましい。例えば、第２キャパシタ１６を介して電気的に直列接続される１次巻線１１０と２次巻線１１１の合成インダクタンス値をＬ１とする。また、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値をＣ２とし、スイッチング素子１０のスイッチング周期をＴ１とする。このとき、トランス１１及び第２キャパシタ１６は、スイッチング周期Ｔ１が、Ｔ１＞２π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の関係（条件）を満足することが好ましい。さらに、スイッチング素子１０のオフ時間Ｔ２が、Ｔ２≧（１／２）×π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の関係（条件）を満足することが好ましい。上記２つの条件を満足させれば、スイッチング周期Ｔ１の１周期内でトランス１１の励磁エネルギをリセットすることができ、トランス１１のコアの磁気飽和が防止できる。
【００３２】
なお、本実施形態の電源装置１において、スイッチング素子１０と直流電源５の接続点と、第１キャパシタ１２と第２ダイオード１４の接続点との間に第２キャパシタ１６が電気的に接続されても構わない。この回路構成の場合、トランス１１の第１端子１１０Ａと第４端子１１１Ｂとが直接、電気的に接続される。
【００３３】
また、本実施形態の電源装置１において、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値を第１キャパシタ１２のキャパシタンス値よりも十分に小さい値（例えば、１００分の１以下の値）とすることが好ましい。この場合、１次巻線１１０と２次巻線１１１と第２キャパシタ１６の直列共振回路の共振周期がスイッチング周期Ｔ１よりも十分に小さくなる。その結果、１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積された磁気エネルギと、トランス１１の励磁エネルギのほとんど全てが第２キャパシタ１６に充電されるので、リセット時間を更に短縮することができる。
【００３４】
次に、制御部３の詳細な構成を説明する。制御部３は、図１に示すように、第１演算部３０、第２演算部３１、信号生成部３２、発振部３３、ノットゲート３４、第１比較器３５、順序回路３６、第２比較器３７、基準電源３８、アンドゲート３９を有する。
【００３５】
信号生成部３２は、第１キャパシタ１２の両端電圧（負荷電圧Ｖｏｕｔ）の検出結果に応じて、負荷２に定電力が供給されるように、出力電流（負荷電流Ｉ３）の目標値を増減するように構成される。信号生成部３２は、出力電流の目標値を示す電圧信号を生成して第２演算部３１に出力するように構成される。
【００３６】
第２演算部３１は、出力電流（負荷電流Ｉ３）の検出値（負荷電流Ｉ３の大きさに応じた電圧値）と、出力電流の目標値（電圧信号の電圧値）との差分（誤差）を演算するように構成される。第２演算部３１は、出力電流の検出値と出力電流の目標値との誤差を示す信号（誤差信号）を第１演算部３０に出力するように構成される。
【００３７】
第１演算部３０は、第２演算部３１から受け取る誤差信号で示される誤差を減らすように、スイッチング素子１０のオン時間Ｔ３を増加（延長）又は減少（短縮）させるための電流ピーク値指令を生成して第１比較器３５に出力するように構成される。なお、電流ピーク値指令は、出力電流の目標値と検出値との差分に応じた電圧値を有する電圧信号である。
【００３８】
第１比較器３５は、スイッチング素子１０に流れる電流（第１閉回路に流れる入力電流Ｉ１１）の検出値（入力電流Ｉ１１の大きさに応じた電圧値）と、電流ピーク値指令で示される電圧値（指令値）とを比較するように構成される。第１比較器３５は、入力電流Ｉ１１の検出値が電流ピーク値指令の指令値以上になると出力をハイレベルとし、入力電流Ｉ１１の検出値が電流ピーク値指令の指令値を下回ると出力をローレベルとするように構成される。なお、第１比較器３５の出力は、順序回路３６の第１リセット端子に入力される。
【００３９】
発振部３３は、所定周期の方形波信号（クロック信号）を発振するように構成される。発振部３３が発振するクロック信号は、順序回路３６のセット端子に入力され、かつ、ノットゲート３４で反転された後に順序回路３６の第２リセット端子に入力される。
【００４０】
順序回路３６は、ＲＳフリップフロップで構成される。順序回路３６は、セット端子の入力（クロック信号）の立ち上がりに同期して出力をハイレベルとし、第１リセット端子及び第２リセット端子の入力の立ち上がりに同期して出力をローレベルとする。なお、順序回路３６の出力は、アンドゲート３９の一方の入力となる。
【００４１】
第２比較器３７は、基準電源３８の基準電圧と、第１キャパシタ１２の両端電圧（負荷電圧Ｖｏｕｔ）に比例した検出電圧とを比較するように構成される。第２比較器３７は、検出電圧が基準電圧未満のときに出力をハイレベルとし、検出電圧が基準電圧以上のときに出力をローレベルとするように構成される。なお、第２比較器３７の出力は、アンドゲート３９の他方の入力となる。
【００４２】
アンドゲート３９は、順序回路３６の出力と、第２比較器３７の出力との論理積を演算するように構成される。すなわち、アンドゲート３９の出力は、順序回路３６の出力と第２比較器３７の出力が双方ともハイレベルの場合にのみ、ハイレベルとなる。そして、制御部３は、アンドゲート３９の出力をスイッチング素子１０の駆動信号とするように構成される。つまり、アンドゲート３９の出力がハイレベルの間はスイッチング素子１０がオン状態に維持され、アンドゲート３９の出力がローレベルの間はスイッチング素子１０がオフ状態に維持される。
【００４３】
続いて、制御部３の動作を説明する。ただし、以下の説明においては、第２比較器３７の出力が常にハイレベルである場合を想定している。
【００４４】
発振部３３のクロック信号の立ち上がりに同期して順序回路３６の出力が立ち上がると、制御部３から駆動信号が出力されてスイッチング素子１０がオンする。スイッチング素子１０がオンすることで第１閉回路に入力電流Ｉ１１が流れる。ただし、第１閉回路にはインダクタンス素子（トランス１１の１次巻線１１０）が含まれているので、入力電流Ｉ１１は、徐々に増加する。入力電流Ｉ１１が増加し、入力電流Ｉ１１の検出値が電流ピーク値指令の指令値以上になると、第１比較器３５の出力がハイレベルとなり、順序回路３６の出力が立ち下がるので、制御部３から駆動信号が出力されなくなり、スイッチング素子１０がオフする。スイッチング素子１０がオフすれば、既に説明したように、１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積された磁気エネルギ及びトランス１１の励磁エネルギが放出されて第２キャパシタ１６が充電される。さらに、第２キャパシタ１６の充電電荷が放電されることで共振電流Ｉ４が流れ、第１キャパシタ１２を充電する。そして、共振電流Ｉ４が流れている間にクロック信号が再度立ち上がり、制御部３から駆動信号が出力されてスイッチング素子１０がオンする。
【００４５】
ここで、制御部３は、出力電流の検出値と出力電流の目標値との誤差に応じて、スイッチング素子１０をオフするタイミングを調整するように構成される。例えば、出力電流の検出値が出力電流の目標値を下回っている場合、制御部３は、駆動信号の出力期間を延ばしてスイッチング素子１０のオン時間Ｔ３を延長する。反対に、出力電流の検出値が出力電流の目標値を上回っている場合、制御部３は、駆動信号の出力期間を縮めてスイッチング素子１０のオン時間Ｔ３を短縮する。ただし、制御部３が駆動信号を出力する周期（スイッチング素子１０のスイッチング周期Ｔ１）は、クロック信号の周期（発振部３３の発振周期）に同期している。なお、制御部３は、入力電流Ｉ１１の検出値が電流ピーク値指令の指令値に達する前にクロック信号が立ち下がれば、駆動信号の出力を停止してスイッチング素子１０をオフする。つまり、制御部３は、スイッチング素子１０のオフ時間Ｔ２が（１／２）×π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の式から求まる最小値を下回らないように構成されることが好ましい。さらに、スイッチング素子１０のオン時間Ｔ３は、入力電流Ｉ１１によるトランス１１のコアの磁気飽和を防ぐために、所定の最大値を超えないことが好ましい。そのため、クロック信号の周期（スイッチング周期Ｔ１）は、オフ時間Ｔ２の最小値とオン時間Ｔ３の最大値との合計値を超えない値に設定されることが好ましい。
【００４６】
ここで、制御部３は、出力電圧（負荷電圧Ｖｏｕｔ）に応じて出力電流Ｉ３の目標値を調整することにより、負荷２に供給する電力を一定にする制御（定電力制御）を行うように構成されている。ただし、負荷２がＬＥＤ光源のように定電流で駆動される負荷の場合、制御部３は、出力電流Ｉ３の目標値を固定して負荷２に供給する電流を一定にする定電流制御を行うように構成されることが好ましい。また、負荷２が定電圧で駆動される負荷の場合、制御部３は、出力電圧の検出値と出力電圧の目標値との誤差を第２演算部３１で演算するように構成されてもよい。つまり、本実施形態における制御部３は、実際の出力と当該出力の目標値との誤差を減らすようにスイッチング素子１０のオン時間を調整する構成であることが好ましい。また、制御部３は、出力電圧が上昇して基準電圧以上になった場合、第２比較器３７の出力をローレベルにしてアンドゲート３９の出力をローレベルとすることにより、スイッチング素子１０を強制的にオフさせて出力電圧の上昇を抑制することが好ましい。
【００４７】
なお、制御部３は、アナログ回路とデジタル回路を混載して構成されてもよい。あるいは、制御部３の一部若しくは全部が、マイクロコントローラと、当該マイクロコントローラで実行される制御用のソフトウェアとで構成されてもよい。
【００４８】
また、本実施形態の電源装置１は、図１に示した回路構成に限定されず、例えば、図４Ａ、図４Ｂあるいは図４Ｃに示す回路構成でも構わない。図４Ａに示す回路構成は、図１に示した回路構成と比較して、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４のそれぞれのカソードと、第２キャパシタ１６及び負荷２との接続点が直流電源５の正極に電気的に接続される点が異なる。図４Ａに示す回路構成では、第４閉回路に直流電源５が含まれない。また、図４Ｂに示す回路構成は、図１に示した回路構成に対して、直流電源５、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４の極性を反転させた点が異なる。同じく、図４Ｃに示す回路構成は、図４Ａに示した回路構成に対して、直流電源５、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４の極性を反転させた点が異なる。
【００４９】
上述のように本実施形態の電源装置１は、スイッチング素子１０と、トランス１１と、インダクタ１５と、第１キャパシタ１２と、第２キャパシタ１６と、第１ダイオード１３と、第２ダイオード１４とを少なくとも備える。電源装置１は、直流電源５から供給される直流電圧Ｖｉｎを、負荷２に必要とされる直流の負荷電圧に変換する。スイッチング素子１０は、少なくともトランス１１の１次巻線１１０及び直流電源５とともに第１閉回路を形成し、かつ第１閉回路に流れる電流（入力電流Ｉ１１）を周期的に断続するように構成される。トランス１１は、第１閉回路に入力電流Ｉ１１が流れることにより、１次巻線１１０との巻数比に対応した誘導電圧を２次巻線１１１に生じるように構成される。２次巻線１１１は、一端（第３端子１１１Ａ）に第１ダイオード１３の一端（アノード）が電気的に接続され、他端（第４端子１１１Ｂ）に第２ダイオード１４の一端（アノード）が電気的に接続されるように構成される。第２ダイオード１４は、少なくとも２次巻線１１１、インダクタ１５及び第１キャパシタ１２とともに第２閉回路を形成し、少なくとも上記誘導電圧が印加されることで導通するように構成される。第１キャパシタ１２は、少なくとも負荷２とともに第３閉回路を形成するように構成される。第２キャパシタ１６は、１次巻線１１０とスイッチング素子１０との接続点（第１端子１１０Ａ）を２次巻線１１１と第２ダイオード１４との接続点（第４端子１１１Ｂ）に電気的に接続するように構成される。あるいは、第２キャパシタ１６は、直流電源５の１次巻線１１０に電気的に接続されない側の一端（負極）を第１キャパシタ１２の一端に電気的に接続するように構成される。第２ダイオード１４は、少なくとも１次巻線１１０及び第２キャパシタ１６とともに第４閉回路を形成し、スイッチング素子１０がオフした後、トランス１１の漏れインダクタンスに生じる誘導電圧が印加されているときに導通するように構成される。第１ダイオード１３は、少なくとも１次巻線１１０、第２キャパシタ１６及び２次巻線１１１とともに第５閉回路を形成し、トランス１１の励磁エネルギを第５閉回路を介して放出させて第２キャパシタ１６を充電するように構成される。
【００５０】
本実施形態の電源装置１は上述のように構成され、１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積される磁気エネルギを第２キャパシタ１６に充電することができるので、スイッチング素子１０のオン・オフによって生じるサージ電圧の抑制を図ることができる。
【００５１】
また、本実施形態の電源装置１において、第２キャパシタ１６を介して電気的に直列接続される１次巻線１１０と２次巻線１１１の合成インダクタンス値をＬ１とする。また、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値をＣ２とし、スイッチング素子１０が入力電流Ｉ１１を断続する周期（スイッチング周期）をＴ１とする。このとき、本実施形態の電源装置１において、トランス１１及び第２キャパシタ１６は、スイッチング周期Ｔ１が、Ｔ１＞２π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の関係を満たすように構成されることが好ましい。
【００５２】
本実施形態の電源装置１が上述のように構成されれば、スイッチング周期Ｔ１の１周期内でトランス１１の励磁エネルギをリセットすることができ、トランス１１のコアの磁気飽和が防止できる。
【００５３】
また、本実施形態の電源装置１において、第１キャパシタ１２のキャパシタンス値は、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値の１００倍以上であることが好ましい。言い換えると、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値が、第１キャパシタ１２のキャパシタンス値の１００分の１以下であることが好ましい。
【００５４】
本実施形態の電源装置１が上述のように構成されれば、１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積された磁気エネルギと、トランス１１の励磁エネルギのほとんど全てが第２キャパシタ１６に充電されるので、リセット時間を更に短縮することができる。
【００５５】
さらに、本実施形態の電源装置１において、スイッチング素子１０を所定のスイッチング周期Ｔ１でオン・オフする制御部３を備えることが好ましい。制御部３は、スイッチング周期Ｔ１に対するスイッチング素子１０のオン時間を延長及び短縮することで負荷２に流れる電流若しくは負荷２に供給する電力を所定の目標値に一致させるように構成されることが好ましい。かつ、制御部３は、トランス１１の励磁エネルギを第２キャパシタ１６に放出し終えた後にスイッチング素子１０をオンするように構成されることが好ましい。
【００５６】
本実施形態の電源装置１が上述のように構成されれば、トランス１１の巻数比倍の電圧よりも高い電圧を負荷２に印加することができる。
【００５７】
（実施形態２）
点灯装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の点灯装置１は、複数の発光ダイオード２０の直列回路からなる光源２（負荷）を点灯するように構成される。ただし、光源２は、発光ダイオード２０に限定されず、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子などであってもよい。なお、本実施形態の点灯装置１は、実施形態１の電源装置と基本的な回路構成が共通しているので、共通の構成要素（回路素子）には同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００５８】
本実施形態の点灯装置１は、図５に示すように、スイッチング素子１０と、トランス１１と、インダクタ１５と、第１キャパシタ１２と、第２キャパシタ１６と、第１ダイオード１３と、第２ダイオード１４とを少なくとも備える。スイッチング素子１０は、ＭＯＳ型の電界効果トランジスタであり、トランス１１の第１端子１１０Ａにドレインが電気的に接続され、直流電源５の負極にソースが電気的に接続される。すなわち、スイッチング素子１０は、少なくともトランス１１の１次巻線１１０及び直流電源５とともに第１閉回路を形成し、かつ第１閉回路に流れる電流を周期的に断続するように構成される。
【００５９】
第２ダイオード１４は、少なくとも２次巻線１１１、インダクタ１５及び第１キャパシタ１２とともに第２閉回路を形成し、少なくとも誘導電圧が印加されることで導通するように構成される。すなわち、第２ダイオード１４のアノードがトランス１１の第４端子１１１Ｂと電気的に接続され、第２ダイオード１４のカソードが第１キャパシタ１２の高電位側の一端及び負荷の一端（光源２の正極）と電気的に並列接続される。また、第２ダイオード１４は、少なくとも１次巻線１１０及び第２キャパシタ１６とともに第４閉回路を形成するように構成される。さらに、第２ダイオード１４は、スイッチング素子１０がオフした後、トランス１１の漏れインダクタンスに生じる誘導電圧が印加されているときに導通するように構成される。
【００６０】
また、第１ダイオード１３は、少なくとも１次巻線１１０、第２キャパシタ１６及び２次巻線１１１とともに第５閉回路を形成するように構成される。さらに、第１ダイオード１３は、トランス１１の励磁エネルギを第５回路を介して放出させて第２キャパシタ１６を充電するように構成される。すなわち、第１ダイオード１３のアノードが、トランス１１の第３端子１１１Ａと電気的に接続され、第１ダイオード１３のカソードが、第１キャパシタ１２の高電位側の一端及び負荷の一端（光源２の正極）と電気的に並列接続される。
【００６１】
また、本実施形態の点灯装置１は、制御部４を備えることが好ましい。制御部４は、スイッチング素子１０を周期的にオン・オフするように構成される。ただし、制御部４の詳細な構成は後述する。
【００６２】
制御部４がスイッチング素子１０をオンすると、第１閉回路に励磁電流Ｉ１１が流れ、第２端子１１０Ｂ側を高電位とし、かつ電源電圧Ｖｉｎに等しい誘導起電力Ｖ１１が１次巻線１１０に生じる（図６Ａ参照）。そして、トランス１１の２次巻線１１１には、第４端子１１１Ｂ側を高電位とし、かつ電源電圧Ｖｉｎの巻数比倍の電圧Ｖ２１が生じる（図６Ａ参照）。当該電圧Ｖ２１により、トランス１１の第４端子１１１Ｂ→第２ダイオード１４→第１キャパシタ１２→インダクタ１５→トランス１１の第３端子１１１Ａの向きで第２閉回路に電流Ｉ２１が流れて第１キャパシタ１２が充電される(図６Ａ参照）。そして、第１キャパシタ１２の両端電圧（負荷電圧Ｖｏｕｔ）により、第３閉回路に負荷電流Ｉ３が流れて負荷２に直流電力が供給される。また、スイッチング素子１０のオン時間には、トランス１１に励磁エネルギが蓄積される。
【００６３】
制御部４は、スイッチング素子１０をオンしてから所定のオン時間が経過するとスイッチング素子１０をオフする。スイッチング素子１０がオンからオフに切り換わると、トランス１１の１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積された磁気エネルギが放出され、第４閉回路に電流Ｉ１２が流れる。なお、当該電流Ｉ１２は、トランス１１の第１端子１１０Ａ→第２キャパシタ１６→第２ダイオード１４→第１キャパシタ１２→直流電源５→トランス１１の第２端子１１０Ｂの経路で第１キャパシタ１２及び第２キャパシタ１６を充電する（図６Ｂ参照）。また、トランス１１に蓄積された励磁エネルギにより、２次巻線１１１には、第３端子１１１Ａ側が高電位となる電圧Ｖ２２が生じる（図６Ｂ参照）。しかしながら、スイッチング素子１０がオフした直後は、トランス１１の励磁エネルギの放出による電流に比べて、漏れインダクタンスの磁気エネルギの放出による電流の方が大きくなる。そのため、トランス１１の励磁エネルギの放出による電流Ｉ２２は、第４閉回路を介して第５閉回路に流れる（図６Ｂ参照）。
【００６４】
そして、漏れインダクタンスの磁気エネルギの放出による電流Ｉ１２が、トランス１１の励磁エネルギの放出による電流Ｉ２２よりも小さくなると、第２ダイオード１４が導通しなくなる（オフする）。第２ダイオード１４がオフすると、トランス１１の励磁エネルギの放出による電流Ｉ２２が第５閉回路に流れて第１キャパシタ１２及び第２キャパシタ１６が充電される（図６Ｃ参照）。このとき、インダクタ１５に蓄積されている磁気エネルギが、第１ダイオード１３を介して第１キャパシタ１２に放出され、第１キャパシタ１２で平滑された直流電流Ｉ３が光源２に供給される。トランス１１に蓄積された励磁エネルギが全て放出されると、１次巻線１１０、２次巻線１１１、インダクタ１５及び第２キャパシタ１６で形成される共振回路の共振動作により、第２キャパシタ１６に充電された電荷が放電される。当該電荷の放電により、第２キャパシタ１６→１次巻線１１０→直流電源５→インダクタ１５→２次巻線１１１→第２キャパシタ１６の経路で共振電流Ｉ４が流れる（図６Ｄ参照）。この共振電流Ｉ４が流れている間に、制御部４がスイッチング素子１０をオンすれば、２次巻線１１１に生じる電圧Ｖ１２に第２キャパシタ１６の両端電圧Ｖ３が重畳され、第２閉回路に流れる電流が増加する。そのため、本実施形態の点灯装置１においても、電源電圧Ｖｉｎを巻数比倍した電圧よりも高い負荷電圧Ｖｏｕｔを光源２に印加することができる。
【００６５】
すなわち、本実施形態の点灯装置１は、スイッチング素子１０のオン時間中に１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積される磁気エネルギを、第４閉回路に放出して第２キャパシタ１６を充電するように構成される。そのため、本実施形態の点灯装置１は、１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積される磁気エネルギの放出経路を有しない比較例に比べて、スイッチング素子１０のオフ時に生じるサージ電圧の抑制を図ることができる。しかも、第２キャパシタ１６の放電による共振電流Ｉ４が流れている間に、制御部４がスイッチング素子１０をオンすれば、２次巻線１１１に生じる電圧Ｖ１２に第２キャパシタ１６の両端電圧Ｖ３が重畳され、第２閉回路に流れる電流Ｉ２１が増加する。そのため、本実施形態の点灯装置１は、比較例と同様に、電源電圧Ｖｉｎを巻数比倍した電圧よりも高い負荷電圧Ｖｏｕｔを光源２に印加することができる。なお、負荷電圧Ｖｏｕｔは、スイッチング素子１０のオン時間に比例して増大する。したがって、本実施形態の点灯装置１は、比較例と同様に、共振動作によりトランス１１の励磁エネルギを放出し終わるまでの時間を短くし、スイッチング素子１０のオン時間（オンデューティ比）を長くして高い負荷電圧Ｖｏｕｔを得やすいという利点がある。
【００６６】
ただし、スイッチング素子１０のスイッチング周期Ｔ１の１周期内でトランス１１の励磁エネルギをリセットするためには、次の条件を満足させることが好ましい。例えば、第２キャパシタ１６を介して電気的に直列接続される１次巻線１１０と２次巻線１１１の合成インダクタンス値をＬ１とする。また、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値をＣ２とし、スイッチング素子１０のスイッチング周期をＴ１とする。このとき、トランス１１及び第２キャパシタ１６は、スイッチング周期Ｔ１が、Ｔ１＞２π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の関係（条件）を満足することが好ましい。さらに、スイッチング素子１０のオフ時間Ｔ２が、Ｔ２≧（１／２）×π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の関係（条件）を満足することが好ましい。上記２つの条件を満足させれば、スイッチング周期Ｔ１の１周期内でトランス１１の励磁エネルギをリセットすることができ、トランス１１のコアの磁気飽和が防止できる。
【００６７】
なお、本実施形態の点灯装置１において、スイッチング素子１０と直流電源５の接続点と、第１キャパシタ１２と第２ダイオード１４の接続点との間に第２キャパシタ１６が電気的に接続されても構わない。この回路構成の場合、トランス１１の第１端子１１０Ａと第４端子１１１Ｂとが直接、電気的に接続される。
【００６８】
また、本実施形態の点灯装置１において、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値を第１キャパシタ１２のキャパシタンス値よりも十分に小さい値（例えば、１００分の１以下の値）とすることが好ましい。この場合、１次巻線１１０と２次巻線１１１と第２キャパシタ１６の直列共振回路の共振周期がスイッチング周期Ｔ１よりも十分に小さくなる。その結果、１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積された磁気エネルギと、トランス１１の励磁エネルギのほとんど全てが第２キャパシタ１６に充電されるので、リセット時間を更に短縮することができる。
【００６９】
次に、制御部４の詳細な構成を説明する。ただし、本実施形態における制御部４は、実施形態１における制御部３と回路構成の一部が共通している。したがって、実施形態１における制御部３の共通の構成要素（回路素子）には同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００７０】
制御部４は、図５に示すように、第１演算部３０、第２演算部３１、信号生成部３２、第１比較器３５、第２比較器３７、第１基準電源３８、信号発生部４０、発振器４１、第３比較器４２、第２基準電源４３、アンドゲート４４、オアゲート４５などを有する。
【００７１】
発振器４１は、のこぎり波信号（あるいは三角波信号）を発生するように構成される。また、発振器４１は、電圧制御発振器からなり、電源電圧Ｖｉｎの電圧値に応じて、立ち上がり時の波形の傾き（発振周波数）を変化させるように構成されることが好ましい。なお、発振器４１が発生するのこぎり波信号は、第１比較器３５の反転入力端子及び第３比較器４２の反転入力端子にそれぞれ入力される。
【００７２】
第１比較器３５は、のこぎり波信号と、第１演算部３０で演算される励磁電流ピーク指令で示される電圧値（指令値）とを比較するように構成される。第１比較器３５は、のこぎり波信号の信号レベルが励磁電流ピーク指令の指令値未満の場合に出力をハイレベルとし、のこぎり波信号の信号レベルが励磁電流ピーク指令の指令値以上の場合に出力をローレベルとするように構成される。なお、第１比較器３５の出力は、アンドゲート４４の一方の入力端子に入力される。
【００７３】
第３比較器４２は、のこぎり波信号と、第２基準電源４３の第２基準電圧とを比較するように構成される。第３比較器４２は、のこぎり波信号の信号レベルが第２基準電圧未満の場合に出力をハイレベルとし、のこぎり波信号の信号レベルが第２基準電圧以上の場合に出力をローレベルとするように構成される。なお、第３比較器４２の出力は、アンドゲート４４の他方の入力端子に入力される。
【００７４】
アンドゲート４４は、第１比較器３５の出力と第３比較器４２の出力の論理積を演算するように構成される。すなわち、アンドゲート４４の出力は、のこぎり波信号の信号レベルが、励磁電流ピーク指令の指令値未満かつ第２基準電圧未満である場合にのみ、ハイレベルとなる。言い換えると、アンドゲート４４の出力は、のこぎり波信号の信号レベルが、励磁電流ピーク指令の指令値及び第２基準電圧の少なくともいずれか一方よりも大きい場合にローレベルとなる。なお、アンドゲート４４の出力は、オアゲート４５の一方の入力端子に入力される。
【００７５】
オアゲート４５は、アンドゲート４４の出力と信号発生部４０の出力との論理和を演算するように構成される。すなわち、オアゲート４５の出力は、のこぎり波信号の信号レベルが励磁電流ピーク指令の指令値及び第２基準電圧のいずれよりも低い場合、あるいは信号発生部４０の出力がハイレベルの場合にハイレベルとなる。言い換えると、オアゲート４５の出力は、のこぎり波信号の信号レベルが励磁電流ピーク指令の指令値及び第２基準電圧の少なくともいずれか一方と同じ又は高く、かつ信号発生部４０の出力がローレベルの場合にローレベルとなる。なお、オアゲート４５の出力は、駆動信号としてスイッチング素子１０のゲートに出力される。つまり、オアゲート４５の出力がハイレベルの間はスイッチング素子１０がオン状態に維持され、オアゲート４５の出力がローレベルの間はスイッチング素子１０がオフ状態に維持される。
【００７６】
信号発生部４０は、オアゲート４５の出力（駆動信号）がハイレベルからローレベルに立ち下がった時点から所定の遅延時間が経過した時点で、所定幅のハイレベルパルスを出力するように構成される。なお、上記パルス出力幅は、発振器４１の出力がクリアされ、かつアンドゲート４４の出力がハイレベルに移行するまでに必要な時間以上であることが望ましく、上記パルス出力幅がスイッチング素子１０のオン時間の最小値に相当する。また、信号発生部４０は、第２比較器３７の出力がハイレベルの場合に動作し、第２比較器３７の出力がローレベルの場合は停止して出力をローレベルに維持するように構成される。信号発生部４０の出力は、オアゲート４５の他方の入力端子と、発振器４１とにそれぞれ入力される。なお、発振器４１は、信号発生部４０の出力がハイレベルに立ち上がると、発振動作を初期化して出力を一旦ローレベルに落とすように構成される。
【００７７】
続いて、制御部４の動作を説明する。ただし、以下の説明においては、第２比較器３７の出力が常にハイレベルである場合を想定している。
【００７８】
信号発生部４０の出力の立ち上がりに同期してオアゲート４５の出力が立ち上がると、制御部４から駆動信号が出力されてスイッチング素子１０がオンする。スイッチング素子１０がオンすることで第１閉回路に入力電流Ｉ１１が流れる。なお、信号発生部４０の出力が立ち上がることで発振器４１が初期化されて出力がローレベルとなり、第１比較器３５及び第３比較器４２の出力が双方ともハイレベルとなる。そのため、信号発生部４０の出力がローレベルに立ち下がっても、オアゲート４５の出力がハイレベルに維持される。
【００７９】
発振器４１から出力されるのこぎり波信号の信号レベルが上昇して励磁電流ピーク指令の指令値以上になると、第１比較器３５の出力がローレベルとなり、アンドゲート４４の出力がローレベルになる。そして、アンドゲート４４の出力がローレベルになれば、オアゲート４５の出力（駆動信号）もローレベルとなるので、スイッチング素子１０がオフする。スイッチング素子１０がオフすれば、既に説明したように、１次巻線１１０の漏れインダクタンスに蓄積された磁気エネルギ及びトランス１１の励磁エネルギが放出されて第２キャパシタ１６が充電される。さらに、第２キャパシタ１６の充電電荷が放電されることで共振電流Ｉ４が流れる。そして、共振電流Ｉ４が流れている間に信号発生部４０の出力が再度立ち上がり、制御部４から駆動信号が出力されてスイッチング素子１０がオンする。つまり、制御部４がスイッチング素子１０をオンするタイミングは、駆動信号の立ち下がり時点から遅延時間が経過した時点（信号発生部４０が出力をハイレベルに立ち上げる時点）となる。つまり、スイッチング素子１０のオフ時間Ｔ２は、信号発生部４０の遅延時間で規定される。
【００８０】
ここで、制御部４は、出力電流の検出値と出力電流の目標値との誤差に応じて、スイッチング素子１０をオフするタイミングを調整するように構成される。例えば、出力電流の検出値が出力電流の目標値を下回っている場合、第１演算部３０の励磁電流ピーク指令の指令値が高く（大きく）なる。そのため、制御部４においては、のこぎり波信号の信号レベルが励磁電流ピーク指令の指令値に達するまでの時間、すなわち、スイッチング素子１０のオン時間が延長される。反対に、出力電流の検出値が出力電流の目標値を上回っている場合、第１演算部３０の励磁電流ピーク指令の指令値が低く（小さく）なる。そのため、制御部４においては、のこぎり波信号の信号レベルが励磁電流ピーク指令の指令値に達するまでの時間、すなわち、スイッチング素子１０のオン時間が短縮される。ただし、制御部４が駆動信号を出力する周期（スイッチング素子１０のスイッチング周期Ｔ１）は、発振器４１の発振周期（のこぎり波信号の周期）に同期している。したがって、制御部４は、電源電圧Ｖｉｎに応じて発振器４１の発振周波数を変化させることにより、スイッチング素子１０のオフ時間Ｔ２を延長及び短縮することができる。
【００８１】
また、スイッチング素子１０のオン時間Ｔ３は、入力電流Ｉ１１によるトランス１１のコアの磁気飽和を防ぐために、所定の最大値を超えないことが好ましい。そのため、制御部４は、のこぎり波信号の信号レベルが第２基準電圧以上となった場合に第３比較器４２の出力をローレベルとし、オン時間Ｔ３が第２基準電圧で規定される最大値を超えないように構成されることが好ましい。ただし、トランス１１のコアが磁気飽和するまでの時間は、入力電圧（電源電圧Ｖｉｎ）が高くなるほどに短くなる。したがって、発振器４１を電圧制御発振器で構成し、電源電圧Ｖｉｎの電圧値が高くなるに連れて、のこぎり波信号の傾きを大きくすることにより、オン時間Ｔ３の最大値を短縮することが好ましい。
【００８２】
なお、発振器４１の発振周波数（のこぎり波信号の傾き）が直流電源５の電源電圧Ｖｉｎによって変化すれば、第１演算部３０の励磁電流ピーク指令によらず、電源電圧Ｖｉｎに応じてスイッチング素子１０のオン時間Ｔ３が延長及び短縮される。
【００８３】
ここで、制御部４は、負荷である光源２に供給する電流（負荷電流Ｉ３）を一定にする、定電流制御を行うように構成されることが好ましい。つまり、信号生成部３２は、光源２の定格電流値を目標値とするように構成されることが好ましい。また、制御部４は、出力電圧が上昇して基準電圧以上になった場合、第２比較器３７の出力をローレベルにして信号発生部４０の出力をローレベルとすることにより、スイッチング素子１０を強制的にオンしないようにして出力電圧の上昇を抑制することが好ましい。なお、第２比較器３７の出力がハイレベル状態で信号発生部４０のパルス出力が所定期間発生しない場合、信号発生器４０から強制的にパルス出力されることが好ましい。
【００８４】
ところで、制御部４は、第２キャパシタ１６の充電電荷の放電が終了する時点付近でスイッチング素子１０をオンするために、信号発生部４０の遅延時間をπ×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の式で求まる時間に設定することが好ましい。あるいは、制御部４は、共振電流Ｉ４を検知したり、トランス１１の１次巻線１１０若しくは２次巻線１１１の電圧を検知することでスイッチング素子１０をオンするタイミングを決定するように構成されてもよい。
【００８５】
また、直流電源５の電源電圧Ｖｉｎが低下し、オン時間Ｔ３を最大値としても出力電流Ｉ３が目標値に届かない場合、制御部４は、オフ時間Ｔ２を最小値以上の範囲内で短縮することで出力電流を調整することが好ましい。なお、オフ時間Ｔ２の最小値は、（１／２）×π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の式から求められる値とすることが好ましい。
【００８６】
さらに、電源電圧Ｖｉｎが高く、かつ光源２の等価インピーダンスが小さい場合などにおいて、オン時間Ｔ３が非常に短くなるとスイッチング周波数が過度に上昇し、スイッチング損失やノイズが増加する可能性がある。そのため、制御部４は、オン時間Ｔ３が所定の下限値に達した場合、オン時間Ｔ３を下限値に固定した状態でオフ時間Ｔ２（信号発生器４０の遅延時間）を延長することによって出力電流を調整することが好ましい。制御部４が上述のようにして出力電流を調整すれば、スイッチング周波数を過度に上昇させてしまうことが防止できる。
【００８７】
なお、制御部４は、アナログ回路とデジタル回路を混載して構成されてもよい。あるいは、制御部４の一部若しくは全部が、マイクロコントローラと、当該マイクロコントローラで実行される制御用のソフトウェアとで構成されてもよい。また、制御部４は、実施形態１における制御部３と共通の構成であってもよい。さらに、実施形態１における制御部３が、本実施形態における制御部４と共通の構成であってもよい。すなわち、制御部３、４は、実施形態１及び実施形態２で説明した制御を実行可能な構成であれば、実施形態１及び実施形態２に開示した構成に限定されない。
【００８８】
また、本実施形態の点灯装置１は、図５に示した回路構成に限定されず、例えば、図７Ａ、図７Ｂあるいは図７Ｃに示す回路構成でも構わない。図７Ａに示す回路構成は、図５に示した回路構成と比較して、インダクタ１５の一端と、第２キャパシタ１６及び光源２との接続点が直流電源５の正極に電気的に接続される点が異なる。図７Ａに示す回路構成では、第４閉回路に直流電源５が含まれない。また、図７Ｂに示す回路構成は、図５に示した回路構成に対して、直流電源５、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４の極性を反転させた点が異なる。同じく、図７Ｃに示す回路構成は、図７Ａに示した回路構成に対して、直流電源５、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４の極性を反転させた点が異なる。
【００８９】
上述のように本実施形態の点灯装置１は、電源装置を有し、電源装置から供給される電力で、負荷である光源２を点灯するように構成される。
【００９０】
また、本実施形態の点灯装置１（電源装置）において、スイッチング素子１０を所定のスイッチング周期Ｔ１でオン・オフする制御部４を備えることが好ましい。制御部４は、スイッチング周期Ｔ１に対するスイッチング素子１０のオフ時間Ｔ２が所定の最小値よりも短くならない範囲内において、スイッチング周期Ｔ１に対するスイッチング素子１０のオン時間Ｔ３を延長及び短縮するように構成されることが好ましい。制御部４は、光源２（負荷）に流れる電流若しくは光源２に供給する電力を所定の目標値に一致させるように構成されることが好ましい。オフ時間Ｔ３の最小値は、（１／２）×π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の式から求められることが好ましい。ただし、第２キャパシタ１６を介して電気的に直列接続される１次巻線１１０と２次巻線１１１の合成インダクタンス値をＬ１とし、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値をＣ２とする。
【００９１】
本実施形態の点灯装置１（電源装置）が上述のように構成されれば、スイッチング周期Ｔ１の１周期内でトランス１１の励磁エネルギをリセットすることができ、トランス１１のコアの磁気飽和が防止できる。
【００９２】
また、本実施形態の点灯装置１（電源装置）において、スイッチング素子１０を所定のスイッチング周期Ｔ１でオン・オフする制御部４を備えることが好ましい。制御部４は、スイッチング周期Ｔ１に対するスイッチング素子１０のオフ時間Ｔ２を所定値に固定した状態でスイッチング周期Ｔ１に対するスイッチング素子１０のオン時間Ｔ３を延長及び短縮するように構成されることが好ましい。制御部４は、オン時間Ｔ３を延長及び短縮することで光源２（負荷）に流れる電流若しくは光源２に供給する電力を所定の目標値に一致させるように構成されることが好ましい。かつ、制御部４は、スイッチング周期Ｔ１あるいはオン時間Ｔ３をそれぞれの下限値まで短縮した場合は、オン時間Ｔ３を下限値に固定した状態でオフ時間Ｔ２を延長することでスイッチング周期Ｔ１が前記下限値を下回らないように構成されることが好ましい。第２キャパシタ１６を介して電気的に直列接続される１次巻線１１０と２次巻線１１１の合成インダクタンス値をＬ１とし、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値をＣ２とする。オフ時間Ｔ２の所定値は、π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の式から求められることが好ましい。
【００９３】
本実施形態の点灯装置１（電源装置）が上述のように構成されれば、スイッチング素子１０のスイッチング周波数を過度に上昇させることがないので、スイッチング損失やノイズの抑制を図ることができる。
【００９４】
さらに、本実施形態の点灯装置１（電源装置）において、制御部４は、以下のように構成されることが好ましい。すなわち、制御部４は、オン時間Ｔ３を所定の上限値まで延長しても、光源２（負荷）に流れる電流若しくは光源２に供給する電力を目標値に一致させることができない場合、オフ時間Ｔ２を所定の下限値まで短縮するように構成されることが好ましい。第２キャパシタ１６を介して電気的に直列接続される１次巻線１１０と２次巻線１１１の合成インダクタンス値をＬ１とし、第２キャパシタ１６のキャパシタンス値をＣ２とする。オフ時間Ｔ２の下限値は、（１／２）×π×（Ｌ１×Ｃ２）１／２の式から求められることが好ましい。
【００９５】
本実施形態の点灯装置１（電源装置）が上述のように構成されれば、光源２（負荷）に供給する電力（電流）の調整範囲を拡げることができる。
【００９６】
なお、実施形態１の電源装置１及び実施形態２の点灯装置１は、制御部３あるいは制御部４がスイッチング素子１０をスイッチング制御する他励式の回路構成を採用しているが、自励式の回路構成を採用しても構わない。
【００９７】
なお、本実施形態は光源２を負荷とする点灯装置しているが、光源以外を負荷とする電源装置として構成されてもよい。本実施形態が光源以外を負荷とする電源装置である場合、出力電力又は出力電圧を目標値に一致させるよう制御する構成であってもよい。
【００９８】
本実施形態の点灯装置１（電源装置）において、スイッチング素子１０は、直流電源５から入力される入力電圧（電源電圧Ｖｉｎ）が高くなるに連れて、オン時間Ｔ３の最大値を短縮するように構成されることが好ましい。
【００９９】
本実施形態の点灯装置１（電源装置）が上述のように構成されれば、トランス１１のコアの磁気飽和を防ぐことができる。
【０１００】
（実施形態３）
車両用前照灯装置の実施形態を図８に示す。本実施形態の車両用前照灯装置は、点灯装置１と、点灯装置１を保持して車両８に取り付けられる灯具７とを備える（図９参照）。灯具７は、図９に示すように、普通乗用車（自動車）などの車両８の前端部における左右両側に取り付けられる。
【０１０１】
灯具７は、図８に示すように、灯具本体７０、カバー７１、放熱体７２、反射板７３などを備える。灯具本体７０は、合成樹脂により、前面が開口された有底筒状に形成される。カバー７１は、石英ガラスやアクリル樹脂などの透光性を有する材料により、後面が開口された有底筒状に形成される。そして、灯具本体７０の前端にカバー７１の後端が結合され、カバー７１で塞がれる灯具本体７０内に、光源２、放熱体７２、反射板７３が収納される。
【０１０２】
放熱体７２は、例えば、アミルダイカストなどにより、平板の一面に多数の放熱フィンが設けられることが好ましい。放熱体７２の上面に光源２と反射板７３が取り付けられる。反射板７３は、半球状に形成されており、その内周面で光源２から放射される光を前方に反射するように構成されている。
【０１０３】
点灯装置１は、実施形態１の電源装置１で構成されてもよいし、実施形態２の点灯装置１であっても構わない。この点灯装置１は、ケース１００に収納されて灯具本体７０の下面あるいは内部に取り付けられる。また、点灯装置１が灯具本体７０の内部に取り付ける場合はケース１００に収納されなくてもよい。なお、点灯装置１と光源２とは、電源ケーブル１０１を介して電気的に接続されることが好ましい。
【０１０４】
また、点灯装置１は、電源スイッチ６を介して、車両８に搭載されているバッテリ（直流電源５）の正極及び負極と電気的に接続される。なお、電源スイッチ６は、車両８のダッシュボードや、ステアリングコラムに設けられたコンビネーションスイッチに設けられることが好ましい。
【０１０５】
上述のように本実施形態の車両用前照灯装置は、点灯装置１と、車両８の前照灯（灯具７）に用いられる光源２とを有する。本実施形態の車両用前照灯装置は、スイッチング素子１０のオン・オフによって生じるサージ電圧の抑制を図ることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１  電源装置（点灯装置）
２  負荷（光源）
３  制御部
４  制御部
５  直流電源
７  灯具（車両用前照灯装置）
８  車両
１０  スイッチング素子
１１  トランス
１２  第１キャパシタ
１３  第１ダイオード
１４  第２ダイオード
１５  インダクタ
１６  第２キャパシタ
１１０  １次巻線
１１１  ２次巻線
【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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【図８】
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【図９】
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