JP7354939B2 - スイッチング電源装置および電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング素子を用いて電圧変換を行うスイッチング電源装置、および、そのようなスイッチング電源装置を備えた電力供給システムに関する。

スイッチング電源装置の一例として種々のＤＣ－ＤＣコンバータが提案され、実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。この種のＤＣ－ＤＣコンバータは一般に、スイッチング素子を含むインバータ回路と、電力変換トランス（変圧素子）と、整流平滑回路とを備えている。

特許第６３６７３５８号公報

ところで、このようなＤＣ－ＤＣコンバータ等のスイッチング電源装置では一般に、電力変換効率を向上させることが求められている。電力変換効率を向上させることが可能なスイッチング電源装置、および、そのようなスイッチング電源装置を備えた電力供給システムを提供することが望ましい。

本発明のスイッチング電源装置は、入力電圧が入力される入力端子対と、出力電圧が出力される出力端子対と、磁芯と１次側巻線と第１および第２の２次側巻線とをそれぞれ有するＮ個（Ｎ：１以上の整数）のトランスと、入力端子対と１次側巻線との間に配置されており、スイッチング素子を含んで構成されたインバータ回路と、出力端子対と第１ないし第４の２次側巻線との間に配置されており、Ｎ組の第１ないし第４の整流素子対を有する整流回路と平滑回路とを含んで構成された、フルブリッジ型の整流平滑回路と、インバータ回路におけるスイッチング素子の動作を制御する駆動部と、を備えたものである。上記第１ないし第４の整流素子対はそれぞれ、同じ向きで互いに直列接続された一対の整流素子により構成されている。上記Ｎ個のトランス内においてそれぞれ、上記第１の２次側巻線を経由して上記第１または第２の整流素子対へと流れる、第１の電流の向きと、上記第２の２次側巻線を経由して上記第３または第４の整流素子対へと流れる、第２の電流の向きとが、互いに逆方向となるように、上記１次側巻線と上記第１および第２の２次側巻線とがそれぞれ、上記磁芯に対して巻回されている。

本発明の電力供給システムは、上記本発明のスイッチング電源装置と、上記入力端子対に対して上記入力電圧を供給する電源と、を備えたものである。

本発明のスイッチング電源装置および本発明の電力供給システムによれば、電力変換効率を向上させることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置の概略構成例を表す回路図である。 図１に示した実施の形態のトランス付近の詳細構成例を表す模式図である。 実施の形態に係るスイッチング電源装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図３中に示した期間Ａ１における動作例を表す回路図である。 図３中に示した期間Ａ２における動作例を表す回路図である。 図３中に示した期間Ｂ１における動作例を表す回路図である。 図３中に示した期間Ｂ２における動作例を表す回路図である。 比較例に係るスイッチング電源装置の概略構成を表す回路図である。 図８に示した比較例のトランス付近の詳細構成例を表す模式図である。 比較例のトランス付近に流れる電流の向きの関係を表す模式図である。 実施の形態のトランス付近に流れる電流の向きの関係を表す模式図である。 変形例に係るスイッチング電源装置におけるトランス付近の構成例を表す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（３つの足部を有する磁芯の場合の例（トランスの個数：Ｎ＝１））
２．変形例（４つの足部を有する磁芯の場合の例（トランスの個数：Ｎ＝１））
３．その他の変形例（トランスの個数：Ｎ≧２の場合の例など）

＜１．実施の形態＞
［全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１）の概略構成例を、回路図で表したものである。このスイッチング電源装置１は、電源としての直流入力電源１０（例えば第１のバッテリ）から供給される直流入力電圧Ｖinを直流出力電圧Ｖoutに電圧変換し、負荷９に電力を供給する、ＤＣ－ＤＣコンバータとして機能するものである。なお、この負荷９としては、例えば、電子機器やバッテリ（第２のバッテリ）等が挙げられる。また、本実施の形態のスイッチング電源装置１は、後述するトランスの個数が１個（Ｎ＝１）であると共に、後述する整流素子対が１組（Ｎ＝１）の場合の例となっている。

なお、スイッチング電源装置１における電圧変換の態様としては、アップコンバート（昇圧）およびダウンコンバート（降圧）のいずれであってもよい。

ここで、直流入力電圧Ｖinは、本発明における「入力電圧」の一具体例に対応し、直流出力電圧Ｖoutは、本発明における「出力電圧」の一具体例に対応している。また、直流入力電源１０は、本発明における「電源」の一具体例に対応し、この直流入力電源１０とスイッチング電源装置１とを備えたシステムが、本発明における「電力供給システム」の一具体例に対応している。

スイッチング電源装置１は、２つの入力端子Ｔ１，Ｔ２と、２つの出力端子Ｔ３，Ｔ４と、入力平滑コンデンサＣinと、インバータ回路２と、トランス３と、整流平滑回路４と、駆動回路５とを備えている。入力端子Ｔ１，Ｔ２間には直流入力電圧Ｖinが入力され、出力端子Ｔ３，Ｔ４の間からは直流出力電圧Ｖoutが出力されるようになっている。

なお、入力端子Ｔ１，Ｔ２は、本発明における「入力端子対」の一具体例に対応し、出力端子Ｔ３，Ｔ４は、本発明における「出力端子対」の一具体例に対応している。

入力平滑コンデンサＣinは、入力端子Ｔ１に接続された１次側高圧ラインＬ１Ｈと、入力端子Ｔ２に接続された１次側低圧ラインＬ１Ｌとの間に配置されている。具体的には、後述するインバータ回路２と入力端子Ｔ１，Ｔ２との間の位置において、入力平滑コンデンサＣinの第１端が１次側高圧ラインＬ１Ｈに接続されると共に、入力平滑コンデンサＣinの第２端が１次側低圧ラインＬ１Ｌに接続されている。この入力平滑コンデンサＣinは、入力端子Ｔ１，Ｔ２から入力された直流入力電圧Ｖinを平滑化するためのコンデンサである。

（インバータ回路２）
インバータ回路２は、入力端子Ｔ１，Ｔ２と、後述するトランス３における１次側巻線３１との間に、配置されている。このインバータ回路２は、４つのスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４を有しており、フルブリッジ回路により構成されている。

このインバータ回路２では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の第１端同士が、接続点Ｐ１において互いに接続され、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の第１端同士が、接続点Ｐ２において互いに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３の第２端第２端同士が、１次側高圧ラインＬ１Ｈ上において互いに接続され、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４の第２端同士が、１次側低圧ラインＬ１Ｌ上において互いに接続されている。なお、接続点Ｐ１，Ｐ２間には、後述するトランス３の１次側巻線３１が挿入配置されている。

このような構成によりインバータ回路２では、後述する駆動回路５から供給される駆動信号ＳＧ１～ＳＧ４に従って各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４がスイッチング動作（オン・オフ動作）を行うことで、以下のようになる。すなわち、入力端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される直流入力電圧Ｖinを交流電圧（電圧Ｖｂ）に変換して、トランス３（１次側巻線３１）へと出力するようになっている。

なお、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４としては、例えば電界効果型トランジスタ（ＭＯＳ－ＦＥＴ；Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチ素子が用いられる。スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４としてＭＯＳ―ＦＥＴを用いた場合には、各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４に並列接続されるコンデンサおよびダイオード（図示せず）をそれぞれ、このＭＯＳ―ＦＥＴの寄生容量または寄生ダイオードから構成することが可能である。また、このようなコンデンサをそれぞれ、ダイオードの接合容量で構成することも可能である。このように構成した場合、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４とは別個にコンデンサやダイオードを設ける必要がなくなり、ＺＶＳ（Zero Voltage Switching），ＺＣＳ（Zero Current Switching）等の共振スイッチング動作を行うインバータ回路２の回路構成を、簡素化することが可能となる。

（トランス３）
トランス３は、磁芯３０と、１次側巻線３１と、２次側巻線３２１，３２２とを有している。また、詳細は後述するが（図２）、このトランス３における１次側巻線３１および２次側巻線３２１，３２２をそれぞれ、シートコイル（多層基板）により構成する場合には、以下のような構成になっていてもよく、本実施の形態ではそのような構成の場合の例となっている。すなわち、本実施の形態では図２に示したように、２次側巻線３２１が、互いに並列接続された２つの２次側巻線３２ａ，３２ｂにより構成されていると共に、２次側巻線３２２が、互いに並列接続された２つの２次側巻線３２ｃ，３２ｄにより構成されている。そして、本実施の形態ではトランス３全体として、４つの２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが設けられるようになっている（図２）。このような構成は、各２次側巻線を多層に配置し、並列接続して構成する場合に、特に有効である。したがって、以降の説明では上記したように、２次側巻線３２１，３２２がそれぞれ、互いに並列接続された複数の巻線（サブ巻線）により構成されている場合の例について、説明する。なお、このようにして互いに並列接続された複数の巻線の個数としては、図２に示したように、２個ずつの場合には限られず、例えば、３個ずつ以上であってもよい。

１次側巻線３１では、第１端が接続点Ｐ１に接続され、第２端が接続点Ｐ２に接続されている。２次側巻線３２１では、第１端が後述する整流平滑回路４内の接続点Ｐ３に接続され、第２端がこの整流平滑回路４内の接続点Ｐ４に接続されている。２次側巻線３２２では、第１端がこの整流平滑回路４内の接続点Ｐ５に接続され、第２端がこの整流平滑回路４内の接続点Ｐ６に接続されている。

このトランス３は、インバータ回路２によって生成された交流電圧（トランス３の１次側巻線３１に入力される１次巻線間電圧Ｖｐ）を電圧変換し、２次側巻線３２１，３２２の各端部から交流電圧（２次巻線間電圧Ｖｓ）を出力するようになっている。また、この場合における、１次巻線間電圧Ｖｐに対する各２次巻線間電圧Ｖｓの電圧変換の度合いは、１次側巻線３１と２次側巻線３２１，３２２との巻数比によって定まる。

なお、スイッチング電源装置１における、このようなトランス３付近の詳細構成例については、後述する（図２）。

（整流平滑回路４）
整流平滑回路４は、出力端子Ｔ３，Ｔ４と、トランス３における２次側巻線３２１，３２２（後述する２次側巻線３２ａ～３２ｄ）との間に配置されており、以下説明する複数本（この例では４本）のアームを有する、フルブリッジ型の整流平滑回路となっている。この整流平滑回路４は、８個の整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２と、１個のチョークコイルＬｃｈと、１個の出力平滑コンデンサＣoutとを有している。

この整流平滑回路４では、同じ向きで互いに直列配置（直列接続）された２個ずつの整流ダイオード（一対の整流素子）によって、４本のアームが形成されている。換言すると、整流平滑回路４では以下説明するように、出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間の複数（４本）の経路上にそれぞれ、整流ダイオードが個別に２段ずつ配置（２個の整流ダイオードが互いに直列配置）されている。

具体的には、整流ダイオード４１１，４１２によって第１のアームが形成され、整流ダイオード４２１，４２２によって第２のアームが形成され、整流ダイオード４３１，４３２によって第３のアームが形成され、整流ダイオード４４１，４４２によって第４のアームが形成されている。また、これら第１～第４のアームは、出力端子Ｔ３，Ｔ４間において互いに並列配置されている。具体的には、第１～第４のアームの第１端同士の接続点（接続点Ｐｘ）が、チョークコイルＬｃｈおよび出力ラインＬＯを介して出力端子Ｔ３に接続され、第１～第４のアームの第２端同士の接続点が、出力端子Ｔ４から延伸する接地ラインＬＧに接続されている。

ここで、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２はそれぞれ、本発明における「整流素子」の一具体例に対応している。また、整流ダイオード４１１，４１２による一対の整流素子対は、本発明における「第１の整流素子対」の一具体例に対応し、整流ダイオード４２１，４２２による一対の整流素子対は、本発明における「第２の整流素子対」の一具体例に対応している。同様に、整流ダイオード４３１，４３２による一対の整流素子対は、本発明における「第３の整流素子対」の一具体例に対応し、整流ダイオード４４１，４４２による一対の整流素子対は、本発明における「第４の整流素子対」の一具体例に対応している。

上記した第１のアームでは、整流ダイオード４１１，４１２のカソードがそれぞれ、この第１のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４１１，４１２のアノードがそれぞれ、この第１のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４１１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４１１のアノードと整流ダイオード４１２のカソードとが接続点Ｐ３において互いに接続され、整流ダイオード４１２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。

同様に、第２のアームでは、整流ダイオード４２１，４２２のカソードがそれぞれ、この第２のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４２１，４２２のアノードがそれぞれ、この第２のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４２１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４２１のアノードと整流ダイオード４２２のカソードとが接続点Ｐ４において互いに接続され、整流ダイオード４２２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。

同様に、第３のアームでは、整流ダイオード４３１，４３２のカソードがそれぞれ、この第３のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４３１，４３２のアノードがそれぞれ、この第３のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４３１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４３１のアノードと整流ダイオード４３２のカソードとが接続点Ｐ５において互いに接続され、整流ダイオード４３２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。

同様に、第４のアームでは、整流ダイオード４４１，４４２のカソードがそれぞれ、この第４のアームの上記第１端側に配置されていると共に、整流ダイオード４４１，４４２のアノードがそれぞれ、この第４のアームの上記第２端側に配置されている。具体的には、整流ダイオード４４１のカソードが接続点Ｐｘに接続され、整流ダイオード４４１のアノードと整流ダイオード４４２のカソードとが接続点Ｐ６において互いに接続され、整流ダイオード４４２のアノードが接地ラインＬＧに接続されている。

また、これら第１～第４のアームのうち、互いに隣接する第１のアームと第２のアームとの間には、トランス３における２次側巻線３２１が、Ｈブリッジ接続されている。また、互いに隣接する第３のアームと第４のアームとの間には、トランス３における２次側巻線３２２が、Ｈブリッジ接続されている。より具体的には、第１のアーム上の接続点Ｐ３と第２のアーム上の接続点Ｐ４との間に、２次側巻線３２１が挿入配置されている。また、第３のアーム上の接続点Ｐ５と第４のアーム上の接続点Ｐ６との間に、２次側巻線３２２が挿入配置されている。

このような第１～第４のアームと出力平滑コンデンサＣoutとの間には、チョークコイルＬｃｈが配置されている。具体的には、これら第１～第４のアームにおける上記第１端同士の接続点（接続点Ｐｘ）と、出力平滑コンデンサＣoutの第１端との間には、出力ラインＬＯを介してチョークコイルＬｃｈが挿入配置されている。また、第１～第４のアームにおける上記第２端同士の接続点は、接地ラインＬＧ上において、出力平滑コンデンサＣoutの第２端に接続されている。なお、出力ラインＬＯは出力端子Ｔ３に接続されているとともに、接地ラインＬＧは出力端子Ｔ４に接続されている。そして、これらの出力ラインＬＯと接地ラインＬＧとの間（出力端子Ｔ３，Ｔ４の間）に、出力平滑コンデンサＣoutが接続されている。

このような構成の整流平滑回路４では、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２（４つの整流素子対）により構成される整流回路において、トランス３の２次側巻線３２１，３２２から出力される交流電圧を整流し、整流後の電圧（２次側整流電圧Ｖｄ）として出力するようになっている。また、チョークコイルＬｃｈおよび出力平滑コンデンサＣoutにより構成される平滑回路において、上記整流回路から出力される２次側整流電圧Ｖｄを平滑化することで、直流出力電圧Ｖoutを生成するようになっている。なお、このようにして生成された直流出力電圧Ｖoutは、出力端子Ｔ３，Ｔ４から前述した負荷９に出力され、給電されるようになっている。

（駆動回路５）
駆動回路５は、インバータ回路２内のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４の動作をそれぞれ制御する、スイッチング駆動を行う回路である。具体的には、駆動回路５は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４に対してそれぞれ駆動信号ＳＧ１～ＳＧ４を供給することで、各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のオン・オフ動作を制御するようになっている。

ここで、このような駆動回路５は、例えば、後述する所定の位相差φ（図３参照）を持って動作するようにスイッチング駆動を行うことで、直流出力電圧Ｖoutの大きさを制御するようになっている。このようにして駆動回路５は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４に対して位相制御（スイッチング位相制御）を行い、上記した位相差φを適切に設定することで、直流出力電圧Ｖoutを安定化させるようになっている。また、駆動回路５は、このようなインバータ回路２（４個のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４）に対して、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御を行うようにしてもよい。

なお、このような駆動回路５は、本発明における「駆動部」の一具体例に対応している。

［トランス３付近の詳細構成］
続いて、図１に加えて図２を参照して、上記したトランス３付近の詳細構成例について説明する。

図２は、図１に示したトランス３付近（トランス３および整流平滑回路４）の詳細構成例を、模式的に表したものである。

この図２に示したように、本実施の形態のトランス３では、前述した磁芯３０が、１つの中足部３０ｃと２つの外足部３０ａ，３０ｂとを有する、３脚型の磁芯により構成されている。また、このような３脚型の磁芯３０は、例えば、フェライトなどの磁性材料により構成されている。なお、この図２では図示の便宜上、このような３脚型の磁芯３０における足部（脚部）をその上面側から見た構成例を、示している。

また、この図２に示したように、本実施の形態のトランス３では、２次側巻線３２１が、互いに並列接続された２つの２次側巻線３２ａ，３２ｂにより構成されていると共に、２次側巻線３２２が、互いに並列接続された２つの２次側巻線３２ｃ，３２ｄにより構成されている。つまり、このトランス３全体としては、４つの２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが設けられている。また、このような４つの２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、例えば、各々が薄膜状のコイルパターン（銅やアルミニウムなどの導電性のパターン）によって積層されてなる、シートコイルにより構成されていてもよいし、巻線構造によって構成されていてもよい。同様に、１次側巻線３１も、２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと同様に積層されてなる、シートコイルにより構成されていてもよいし、巻線構造によって構成されていてもよい。

ここで、上記した外足部３０ａは、本発明における「第１の外足部」の一具体例に対応し、上記した外足部３０ｂは、本発明における「第２の外足部」の一具体例に対応している。また、上記した２次側巻線３２ａ，３２ｂはそれぞれ、本発明における「第１の２次側巻線」および「複数の巻線（サブ巻線）」の一具体例に対応している、同様に、２次側巻線３２ｃ，３２ｄはそれぞれ、本発明における「第２の２次側巻線」および「複数の巻線（サブ巻線）」の一具体例に対応している。

このような本実施の形態のトランス３では、図２に示したように、１次側巻線３１が、中足部３０ｃに巻回されている（図２の例では、１ターン分巻回されている）。一方、２次側巻線３２１を構成する２つの２次側巻線３２ａ，３２ｂはそれぞれ、中足部３０ｃと外足部３０ａとの間において巻回されている（図２の例では、２次側巻線３２ａ，３２ｂともに、０．５ターン（ハーフターン）分巻回されている）。同様に、２次側巻線３２２を構成する２つの２次側巻線３２ｃ，３２ｄはそれぞれ、中足部３０ｃと外足部３０ｂとの間において巻回されている（図２の例では、２次側巻線３２ｃ，３２ｄともに、０．５ターン（ハーフターン）分巻回されている）。

また、本実施の形態のトランス３内においては、詳細は後述するが（図１３）、図２中に示した２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向きがそれぞれ、以下の関係となるように、設定されている。換言すると、このような２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向きがそれぞれ以下の関係となるように、上記した１次側巻線３１および２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄがそれぞれ、上記したように磁芯３０に対して巻回されている。

ここで、２次側巻線３２ａ，３２ｂの双方を同時に経由して、整流ダイオード４１１，４１２による一対の整流素子対へと流れる電流を、２次回路電流Ｉｓ１とし、２次側巻線３２ａ，３２ｂの双方を同時に経由して、整流ダイオード４２１，４２２による一対の整流素子対へと流れる電流を、２次回路電流Ｉｓ２とする（図２参照）。また、２次側巻線３２ｃ，３２ｄの双方を同時に経由して、整流ダイオード４３１，４３２による一対の整流素子対へと流れる電流を、２次回路電流Ｉｓ３とし、２次側巻線３２ｃ，３２ｄの双方を同時に経由して、整流ダイオード４４１，４４２による一対の整流素子対へと流れる電流を、２次回路電流Ｉｓ４とする（図２参照）。すると、２次回路電流Ｉｓ１または２次回路電流Ｉｓ２の向きと、２次回路電流Ｉｓ３または２次回路電流Ｉｓ４の向きとが、互いに逆方向となるように、１次側巻線３１および２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄがそれぞれ、磁芯３０に対して巻回されている。具体的には、図２中に実線で示した２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ３同士が、互いに逆向きになると共に、図２中に破線で示した２次回路電流Ｉｓ２，Ｉｓ４同士が、互いに逆向きになるように、設定されている。

ここで、上記した２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ２（２次回路電流Ｉｓ１または２次回路電流Ｉｓ２）は、本発明における「第１の電流」の一具体例に対応している。また、上記した２次回路電流Ｉｓ３，Ｉｓ４（２次回路電流Ｉｓ３または２次回路電流Ｉｓ４）は、本発明における「第２の電流」の一具体例に対応している。

［動作および作用・効果］
（Ａ．基本動作）
このスイッチング電源装置１では、インバータ回路２において、直流入力電源１０から入力端子Ｔ１，Ｔ２を介して供給される直流入力電圧Ｖinがスイッチングされることで、交流電圧（１次巻線間電圧Ｖｐ）が生成される。この交流電圧は、トランス３における１次側巻線３１へ供給される。そして、トランス３においてこの交流電圧が変圧されることで、２次側巻線３２１，３２２から、変圧された交流電圧（２次巻線間電圧Ｖｓ）が出力される。

整流平滑回路４では、トランス３の２次側巻線３２１，３２２から出力された交流電圧（変圧された交流電圧）が、整流ダイオード４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２によって整流された後、チョークコイルＬｃｈおよび出力平滑コンデンサＣoutによって平滑化される。これにより、出力端子Ｔ３，Ｔ４から直流出力電圧Ｖoutが出力される。そして、この直流出力電圧Ｖoutは、負荷９に給電される。

（Ｂ．詳細動作）
続いて、図１，図２に加えて図３～図９を参照して、スイッチング電源装置１の詳細動作（前述した位相制御の詳細）について説明する。

ここで、図３は、スイッチング電源装置１の動作例（位相シフト制御動作の一例）を、タイミング波形図で表したものである。具体的には、この図３において、（Ａ）～（Ｄ）はそれぞれ、前述した駆動信号ＳＧ１～ＳＧ４における電圧波形を示し、（Ｅ１）は、前述した１次巻線間電圧Ｖｐにおける電圧波形を示し、（Ｅ２）は、前述した２次巻線間電圧Ｖｓにおける電圧波形を示している。また、（Ｆ）～（Ｉ）はそれぞれ、前述した２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４における電流波形を示し、（Ｊ）は、チョークコイルＬｃｈを流れる電流ＩＬ（図１参照）における電流波形を示している。なお、この図３における横軸は、時間ｔを示している。

ちなみに、各駆動信号ＳＧ１～ＳＧ４において「Ｈ（ハイ）」状態となる期間が、対応する各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４がオン状態となる期間に相当する。一方、各駆動信号ＳＧ１～ＳＧ４において「Ｌ（ロー）」状態となる期間が、対応する各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４がオフ状態となる期間に相当する。また、この図３の例では、前述した位相制御の際における位相差φ（駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２と駆動信号ＳＧ３，ＳＧ４との間での位相差φ）を、示している。

更に、この図３においては、時間ｔに沿って、４つの期間（図３中に示した期間Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の各期間）が設定されている。具体的には、図３中に示したように、タイミングｔ１～ｔ２の期間が、期間Ａ１に対応し、タイミングｔ２～ｔ３の期間が、期間Ａ２に対応している。また、タイミングｔ３～ｔ４の期間が、期間Ｂ１に対応し、タイミングｔ４～ｔ５の期間が、期間Ｂ２に対応している。そして、これら４つの期間が順番に（期間Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の順に）繰り返されることで、スイッチング周期Ｔが規定されるようになっている（図３参照）。具体的には、例えば図３中に示したタイミングｔ１～ｔ５の期間が、そのようなスイッチング周期Ｔに対応している。

ここで、図４～図７はそれぞれ、図３中に示した上記４つの期間（上記した期間Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の各期間）における動作例を、回路図で表したものである。以下では、これらの各状態における動作例を、図１を参照しつつ、詳細に説明する。

（期間Ａ１）
まず、図４に示した期間Ａ１（ｔ＝ｔ１～ｔ２の期間）では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がそれぞれオン状態に設定されると共に、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がそれぞれオフ状態に設定されている（図３（Ａ）～図３（Ｄ）参照）。すると、トランス３の１次側には、図４に示したように、直流入力電源１０から一次側高圧ラインＬ１Ｈ、スイッチング素子Ｓ１、１次側巻線３１、スイッチング素子Ｓ４および１次側低圧ラインＬ１Ｌをそれぞれ、この順序で経由して直流入力電源１０へと戻る、１次回路電流Ｉｐが流れる。また、この際の１次巻線間電圧Ｖｐ（接続点Ｐ２から接続点Ｐ１を観測した際の電圧）の値は、Ｖｐ＝Ｖinとなる（図３（Ｅ１）参照）。一方、この際の２次巻線間電圧Ｖｓ（接続点Ｐ４から接続点Ｐ３を観測した際の電圧、および、接続点Ｐ６から接続点Ｐ５を観測した際の電圧）はそれぞれ、１次巻線間電圧Ｖｐに対してトランス３の巻数比を乗じた電圧値となる。具体的には、１次側の巻数をＮｐ、２次側の巻線をＮｓとした場合、トランス３の巻数比は（Ｎｓ／Ｎｐ）となるため、Ｖｓ＝Ｖｐ×（Ｎｓ／Ｎｐ）となる（図３（Ｅ２）参照）。そして、トランス３の２次側には、図４に示したように、２次側巻線３２１から整流ダイオード４１１、チョークコイルＬｃｈ、出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４２２をそれぞれ、この順序で経由して２次側巻線３２１へと戻る、２次回路電流Ｉｓ１が流れる。また、２次側巻線３２２から整流ダイオード４３１、チョークコイルＬｃｈ、出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４４２をそれぞれ、この順序で経由して２次側巻線３２２へと戻る、２次回路電流Ｉｓ３が流れる。

（期間Ａ２）
続いて、図５に示した期間Ａ２（ｔ＝ｔ２～ｔ３の期間）では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３がそれぞれオン状態に設定されると共に、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がそれぞれオフ状態に設定されている（図３（Ａ）～図３（Ｄ）参照）。この期間Ａ２では、図５に示したように、トランス３の１次側には、１次回路電流Ｉｐは流れない。また、この際の１次巻線間電圧Ｖｐの値は、Ｖｐ＝０Ｖとなる（図３（Ｅ１）参照）。同様に、この際の２次巻線間電圧Ｖｓの値も、Ｖｓ＝０Ｖとなる（図３（Ｅ２）参照）。そして、トランス３の２次側には、図５に示したように、チョークコイルＬｃｈから出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４１２，４１１をそれぞれ、この順序で経由してチョークコイルＬｃｈに戻る、２次回路電流Ｉｓ１が流れる。同様に、チョークコイルＬｃｈから出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４２２，４２１をそれぞれ、この順序で経由してチョークコイルＬｃｈに戻る、２次回路電流Ｉｓ２が流れる。同様に、チョークコイルＬｃｈから出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４３２，４３１をそれぞれ、この順序で経由してチョークコイルＬｃｈに戻る、２次回路電流Ｉｓ３が流れる。同様に、チョークコイルＬｃｈから出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４４２，４４１をそれぞれ、この順序で経由してチョークコイルＬｃｈに戻る、２次回路電流Ｉｓ４が流れる。

（期間Ｂ１）
次いで、図６に示した期間Ｂ１（ｔ＝ｔ３～ｔ４の期間）では、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がそれぞれオン状態に設定されると共に、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がそれぞれオフ状態に設定されている（図３（Ａ）～図３（Ｄ）参照）。すると、トランス３の１次側には、図６に示したように、直流入力電源１０から一次側高圧ラインＬ１Ｈ、スイッチング素子Ｓ３、１次側巻線３１、スイッチング素子Ｓ２および１次側低圧ラインＬ１Ｌをそれぞれ、この順序で経由して直流入力電源１０へと戻る、１次回路電流Ｉｐが流れる。一方、この際の１次巻線間電圧Ｖｐの値は、引き続き、Ｖｐ＝－Ｖinとなる（図３（Ｅ１）参照）。また、この際の２次巻線間電圧Ｖｓはそれぞれ、前述した期間Ａ１の場合と同様に、１次巻線間電圧Ｖｐに対してトランス３の巻数比を乗じた電圧値となる。具体的には、この期間Ｂ１では、Ｖｓ＝－Ｖｐ×（Ｎｓ／Ｎｐ）となる（図３（Ｅ２）参照）。そして、トランス３の２次側には、図６に示したように、２次側巻線３２１から整流ダイオード４２１、チョークコイルＬｃｈ、出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４１２をそれぞれ、この順序で経由して２次側巻線３２１へと戻る、２次回路電流Ｉｓ２が流れる。また、２次側巻線３２２から整流ダイオード４４１、チョークコイルＬｃｈ、出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４３２をそれぞれ、この順序で経由して２次側巻線３２２へと戻る、２次回路電流Ｉｓ４が流れる。

（期間Ｂ２）
続いて、図７に示した期間Ｂ２（ｔ＝ｔ４～ｔ５の期間）では、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がそれぞれオン状態に設定されると共に、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３がそれぞれオフ状態に設定されている（図３（Ａ）～図３（Ｄ）参照）。この期間Ｂ２では、図７に示したように、トランス３の１次側には、１次回路電流Ｉｐは流れない。また、この際の１次巻線間電圧Ｖｐの値は、Ｖｐ＝０Ｖとなる（図３（Ｅ１）参照）。同様に、この際の２次巻線間電圧Ｖｓの値も、Ｖｓ＝０Ｖとなる（図３（Ｅ２）参照）。そして、トランス３の２次側には、図７に示したように、チョークコイルＬｃｈから出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４１２，４１１をそれぞれ、この順序で経由してチョークコイルＬｃｈに戻る、２次回路電流Ｉｓ１が流れる。同様に、チョークコイルＬｃｈから出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４２２，４２１をそれぞれ、この順序で経由してチョークコイルＬｃｈに戻る、２次回路電流Ｉｓ２が流れる。同様に、チョークコイルＬｃｈから出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４３２，４３１をそれぞれ、この順序で経由してチョークコイルＬｃｈに戻る、２次回路電流Ｉｓ３が流れる。同様に、チョークコイルＬｃｈから出力ラインＬＯ、接地ラインＬＧおよび整流ダイオード４４２，４４１をそれぞれ、この順序で経由してチョークコイルＬｃｈに戻る、２次回路電流Ｉｓ４が流れる。

以上で、図３および図４～図７に示した、一連の動作（スイッチング周期Ｔ内での位相シフト制御動作の一例）についての説明が、終了となる。

（Ｃ．作用・効果）
続いて、本実施の形態のスイッチング電源装置１における作用および効果について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。

（Ｃ－１．比較例）
図８は、比較例に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１０１）の概略構成を、回路図で表したものである。また、図９は、この比較例のスイッチング電源装置１０１におけるトランス付近（後述するトランス１０３および整流平滑回路１０４）の詳細構成例を、模式的に表したものである。なお、この図９においても、前述した図２と同様に図示の便宜上、３脚型の磁芯３０における脚部をその上面側から見た構成例を、示している。

この比較例のスイッチング電源装置１０１は、図８に示したように、図１に示した本実施の形態のスイッチング電源装置１において、トランス３および整流平滑回路４の代わりに、トランス１０３および整流平滑回路１０４をそれぞれ設けたものに対応している。

整流平滑回路１０４は、整流平滑回路４と同様に、出力端子Ｔ３，Ｔ４と、トランス１０３における後述する２次側巻線３２１，３２２（２次側巻線３２ａ～３２ｄ）との間に配置されている。ただし、この整流平滑回路１０４は、前述したフルブリッジ型の整流平滑回路４とは異なり、以下説明するセンタタップ型の整流平滑回路となっている。

具体的には、図８に示したように、この整流平滑回路１０４は、４個の整流ダイオード４１２，４２２，４３２，４４２と、１個のチョークコイルＬｃｈと、１個の出力平滑コンデンサＣoutとを有している。なお、この整流平滑回路１０４内における平滑回路については、整流平滑回路４内の前述した平滑回路と同じ構成であるため、説明を省略する。一方、整流平滑回路１０４内の整流回路は、整流平滑回路４内の前述した整流回路とは異なり、上記した４個の整流ダイオード４１２，４２２，４３２，４４２がそれぞれ、以下のように配置されている。

すなわち、図８に示したように、整流ダイオード４１２では、アノードが接地ラインＬＧに接続され、カソードが２次側巻線３２１の第１端に接続されている。整流ダイオード４２２では、アノードが接地ラインＬＧに接続され、カソードが２次側巻線３２１の第２端に接続されている。整流ダイオード４３２では、アノードが接地ラインＬＧに接続され、カソードが２次側巻線３２２の第１端に接続されている。整流ダイオード４４２では、アノードが接地ラインＬＧに接続され、カソードが２次側巻線３２２の第２端に接続されている。また、２次側巻線３２１におけるセンタタップＣＴ１と、２次側巻線３２２におけるセンタタップＣＴ２とはそれぞれ、接続点Ｐｘを介して、チョークコイルＬｃｈの第１端に共通接続されている（図８参照）。

トランス１０３は、トランス３と同様に、３脚型の磁芯３０と、１次側巻線３１と、２次側巻線３２１，３２２とを有している。ただし、このトランス１０３内での２次側巻線３２１，３２２の詳細構成（巻回方法等）は、以下説明するように、トランス３内における前述した２次側巻線３２１，３２２の詳細構成（図２）とは、異なっている。

具体的には、図９に示したように、このトランス１０３内では、まず、２次側巻線３２１が、整流ダイオード４１２，４２２を介して互いに並列接続された、２つの２次側巻線３２ａ，３２ｂにより構成されている。同様に、２次側巻線３２２が、整流ダイオード４３２，４４２を介して互いに並列接続された、２つの２次側巻線３２ｃ，３２ｄにより構成されている。つまり、このトランス１０３全体としても、前述したトランス３全体と同様に、４つの２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが設けられている。

また、このトランス１０３では、図９に示したように、１次側巻線３１がトランス３の場合（図２）と同様に、中足部３０ｃに巻回されている（１ターン分巻回されている）。一方、トランス３の場合（図２）とは異なり、上記した２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄについては、以下のようになっている。すなわち、２次側巻線３２１における２次側巻線３２ａと、２次側巻線３２２における２次側巻線３２ｄとがそれぞれ、中足部３０ｃと外足部３０ａとの間において巻回されている（図９の例では、２次側巻線３２ａ，３２ｄともに、０．５ターン分巻回されている）。また、２次側巻線３２１における２次側巻線３２ｂと、２次側巻線３２２における２次側巻線３２ｃとがそれぞれ、中足部３０ｃと外足部３０ｂとの間において巻回されている（図９の例では、２次側巻線３２ｂ，３２ｃともに、０．５ターン分巻回されている）。

ここで、図１０（Ａ），図１０（Ｂ）はそれぞれ、このような比較例のトランス１０３付近に流れる電流の向き（図９中に示した２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向き）の関係を、模式的に表にまとめて示したものである。

なお、図８，図９中において、整流ダイオード４１２から２次側巻線３２ａを経由して、センタタップＣＴ１側へと流れる電流を、２次回路電流Ｉｓ１とする。同様に、整流ダイオード４２２から２次側巻線３２ｂを経由して、センタタップＣＴ１側へと流れる電流を、２次回路電流Ｉｓ２とする。整流ダイオード４３２から２次側巻線３２ｃを経由して、センタタップＣＴ２側へと流れる電流を、２次回路電流Ｉｓ３とする。整流ダイオード４４２から２次側巻線３２ｄを経由して、センタタップＣＴ２側へと流れる電流を、２次回路電流Ｉｓ４とする。

まず、図１０（Ａ）に示したように、トランス１０３の１次側巻線３１を流れる１次回路電流Ｉｐの向きが、この１次側巻線３１の第２端側から第１端側（図８中に実線で示した、下側から上側）へと向かう方向である場合には、以下のようになる。すなわち、この場合、トランス１０３の２次側巻線３２１，３２２ではそれぞれ、第１端側から第２端側（図８中の上側から下側）へと、図８中に実線で示した２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ３が流れることになる。つまり、図９を参照すると、図１０（Ａ）に示したように、この場合、２次側巻線３２ａを経由して流れる２次回路電流Ｉｓ１の向きと、２次側巻線３２ｃを経由して流れる２次回路電流Ｉｓ３の向きとが、トランス１０３内において、互いに逆向きとなる。

一方、図１０（Ｂ）に示したように、トランス１０３の１次側巻線３１を流れる１次回路電流Ｉｐの向きが、この１次側巻線３１の第１端側から第２端側（図８中に破線で示した、上側から下側）へと向かう方向である場合には、以下のようになる。すなわち、この場合、トランス１０３の２次側巻線３２１，３２２ではそれぞれ、第２端側から第１端側（図８中の下側から上側）へと、図８中に破線で示した２次回路電流Ｉｓ２，Ｉｓ４が流れることになる。つまり、図９を参照すると、図１０（Ｂ）に示したように、この場合、２次側巻線３２ｄを経由して流れる２次回路電流Ｉｓ４の向きと、２次側巻線３２ｂを経由して流れる２次回路電流Ｉｓ２の向きとが、トランス１０３内において、互いに逆向きとなる。

このようにして、この比較例のスイッチング電源装置１０１では、２次側巻線３２ａ～３２ｄを個別に経由する２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向きが、以下の関係となるように、１次側巻線３１および２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄがそれぞれ、磁芯３０に対して巻回されていることになる。

すなわち、中足部３０ｃと外足部３０ａとの間に巻回されている２次側巻線３２ａ，３２ｄのうちの、一方のみを経由して流れる、２次回路電流Ｉｓ１または２次回路電流Ｉｓ４の向きと、中足部３０ｃと外足部３０ｂとの間に巻回されている２次側巻線３２ｂ，３２ｃの一方のみを経由して流れる、２次回路電流Ｉｓ２または２次回路電流Ｉｓ３の向きとが、互いに逆方向となっている。具体的には、図９中に実線で示した２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ３同士が、互いに逆向きになる（図１０（Ａ）参照）と共に、図９中に破線で示した２次回路電流Ｉｓ２，Ｉｓ４同士が、互いに逆向きになる（図１０（Ｂ）参照）ように、設定されている。

つまり、この比較例のトランス１０３では、４個の２次側巻線３２ａ～３２ｄのうち、同時に電流が流れているのは、図１０（Ａ），図１０（Ｂ）のいずれの状態においても、２個の２次側巻線のみとなる。具体的には、図１０（Ａ）の状態では、２個の２次側巻線３２ａ，３２ｃのみに、２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ３が個別に流れ、図１０（Ｂ）の状態では、２個の２次側巻線３２ｂ，３２ｄのみに、２次回路電流Ｉｓ２，Ｉｓ４が個別に流れることになる。

このようにして、この比較例では、トランス１０３の４個の２次側巻線３２ａ～３２ｄにおいて、電流が常に流れるわけではない（常時、４個のうちの２個のみに電流が流れる）。言い換えると、これら４個の２次側巻線３２ａ～３２ｄではそれぞれ、電流（２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４）が流れない期間が存在することになる。その結果、この比較例では、これらの２次側巻線３２ａ～３２ｄにおける利用効率が、低いことになる。また、２次側巻線３２ａ～３２ｄでの利用効率が低いと、例えば大電流を流すような場合には、２次側巻線３２ａ～３２ｄにおける導通損失が増大し、発熱が大きくなってしまうおそれがある。

以上のことから、この比較例では、スイッチング電源装置１０１における電力変換効率が、低下してしまうおそれがある。

（Ｃ－２．本実施の形態）
これに対して、本実施の形態のスイッチング電源装置１では、上記比較例のスイッチング電源装置１０１とは異なり、トランス３内における２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向きが、以下の関係となるように設定されている。

ここで、図１１（Ａ），図１１（Ｂ）はそれぞれ、本実施の形態のトランス３付近に流れる電流の向き（図２中に示した２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向き）の関係を、模式的に表にまとめて示したものである。

まず、図１１（Ａ）に示したように、前述した期間Ａ１の場合（図４）には、以下のようになる。すなわち、この期間Ａ１では、トランス３の１次側巻線３１を流れる１次回路電流Ｉｐの向きが、この１次側巻線３１の第１端側から第２端側（図４中の上側から下側）へと向かう方向となる。したがって、この場合、トランス３の２次側巻線３２１，３２２ではそれぞれ、第２端側から第１端側（図４中の下側から上側）へと、２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ３が流れることになる。つまり、図２中に実線で示した２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ３を参照すると、図１１（Ａ）に示したように、この場合、２次側巻線３２ａ，３２ｂの双方を経由して流れる２次回路電流Ｉｓ１の向きと、２次側巻線３２ｃ，３２ｄの双方を経由して流れる２次回路電流Ｉｓ３の向きとが、トランス３内において、互いに逆向きとなる。

一方、図１１（Ｂ）に示したように、前述した期間Ｂ１の場合（図６）には、以下のようになる。すなわち、この期間Ｂ１では、トランス３の１次側巻線３１を流れる１次回路電流Ｉｐの向きが、この１次側巻線３１の第２端側から第１端側（図６中の下側から上側）へと向かう方向となる。したがって、この場合、トランス３の２次側巻線３２１，３２２ではそれぞれ、第１端側から第２端側（図６中の上側から下側）へと、２次回路電流Ｉｓ２，Ｉｓ４が流れることになる。つまり、図２中に破線で示した２次回路電流Ｉｓ２，Ｉｓ４を参照すると、図１１（Ｂ）に示したように、この場合、２次側巻線３２ａ，３２ｂの双方を経由して流れる２次回路電流Ｉｓ２の向きと、２次側巻線３２ｃ，３２ｄの双方を経由して流れる２次回路電流Ｉｓ４の向きとが、トランス３内において、互いに逆向きとなる。

このようにして、本実施の形態のスイッチング電源装置１では、上記した２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向きが以下の関係となるように、１次側巻線３１および２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄがそれぞれ、磁芯３０に対して巻回されていることになる。

すなわち、中足部３０ｃと外足部３０ａとの間に巻回されている２次側巻線３２ａ，３２ｂの双方を同時に経由して流れる、２次回路電流Ｉｓ１または２次回路電流Ｉｓ２の向きと、中足部３０ｃと外足部３０ｂとの間に巻回されている２次側巻線３２ｃ，３２ｄの双方を同時に経由して流れる、２次回路電流Ｉｓ３または２次回路電流Ｉｓ４の向きとが、互いに逆方向となっている。具体的には、図２中に実線で示した２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ３同士が、互いに逆向きになる（図１１（Ａ）参照）と共に、図２中に破線で示した２次回路電流Ｉｓ２，Ｉｓ４同士が、互いに逆向きになる（図１１（Ｂ）参照）ように、設定されている。

つまり、本実施の形態のトランス３では、上記比較例のトランス１０３とは異なり、４個の２次側巻線３２ａ～３２ｄの全てに対して、常時、同時に電流が流れていることになる。具体的には、図１１（Ａ）に示した期間Ａ１では、２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ３が流れることで、４個の２次側巻線３２ａ～３２ｄの全てに対して、同時に電流が流れることになる。一方、図１１（Ｂ）に示した期間Ｂ１においても、２次回路電流Ｉｓ２，Ｉｓ４が流れることで、４個の２次側巻線３２ａ～３２ｄの全てに対して、同時に電流が流れることになる。

このようにして本実施の形態では、上記比較例とは異なり、トランス３における４個の２次側巻線３２ａ～３２ｄの全てにおいて、電流が常に流れる（常時、４個の全てに電流が流れる）。言い換えると、本実施の形態では上記比較例とは異なり、これら４個の２次側巻線３２ａ～３２ｄのいずれにおいても、電流（２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４）が流れない期間が存在しないことになる。その結果、本実施の形態では上記比較例と比べ、これらの２次側巻線３２ａ～３２ｄにおける利用効率が、向上することになる。また、２次側巻線３２ａ～３２ｄでの利用効率が向上することから、例えば大電流を流すような場合においても、上記比較例と比べ、２次側巻線３２ａ～３２ｄにおける導通損失が低減し、発熱が抑えられることになる。更に、２次側巻線３２ａ～３２ｄでの利用効率が向上することから、例えば、２次側巻線３２ａ，３２ｂ同士を１つの巻線にまとめると共に、２次側巻線３２ｃ，３２ｄ同士を１つの巻線にまとめることにより、巻線構造の小型化を図ることができ、トランス３の小型化を図ることも可能となる。

以上のことから、本実施の形態では上記比較例等と比べ、スイッチング電源装置１における電力変換効率を、向上させることが可能となる。

また、本実施の形態では、トランス３における磁芯３０が、中足部３０ｃと外足部３０ａ，３０ｂとを有する３脚型の磁芯であると共に、１次側巻線３１が中足部３０ｃに巻回され、２次側巻線３２ａ，３２ｂがそれぞれ、中足部３０ｃと外足部３０ａとの間において巻回され、２次側巻線３０ｃ，３０ｄがそれぞれ、中足部３０ｃと外足部３０ｂとの間において巻回されているようにしたので、以下のようになる。すなわち、上記した２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向きの関係が、簡易な構成で、容易に設定することが可能となる。

更に、本実施の形態では、大電流を流す場合でも複数のトランスを必要とせず、１つのトランス３だけで対応できることから、スイッチング電源装置１の構成が簡易なものとなり、小型化や低コスト化を図ることが可能となる。

加えて、本実施の形態では、トランス３における１次側巻線３１および２次側巻線３２ａ～３２ｄがそれぞれ、例えば、前述したシートコイルにより構成されている場合には、以下のようになる。すなわち、この場合も、スイッチング電源装置１の構成が簡易なものとなり、小型化や低コスト化を図ることが可能となる。

＜２．変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例について説明する。なお、以下では、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［構成］
図１２は、変形例に係るスイッチング電源装置（スイッチング電源装置１Ａ）におけるトランス付近（後述するトランス３Ａおよび整流平滑回路４）の詳細構成例を、模式的に表したものである。

なお、実施の形態と同様に、直流入力電源１０とこのスイッチング電源装置１Ａとを備えたシステムは、本発明における「電力供給システム」の一具体例に対応している。

本変形例のスイッチング電源装置１Ａは、実施の形態のスイッチング電源装置１において、前述した３脚型の磁芯３０を有するトランス３の代わりに、以下説明する４つの足部（脚部）を含む磁芯３０Ａを有する、トランス３Ａを設けるようにしたものであり、他の構成は同様となっている。

このトランス３Ａは、上記した磁芯３０Ａと、１次側巻線３１と、２次側巻線３２１，３２２とを有している。また、実施の形態のトランス３と同様に、２次側巻線３２１は、２つの２次側巻線３２ａ，３２ｂにより構成されていると共に、２次側巻線３２２は、２つの２次側巻線３２ｃ，３２ｄにより構成されている（図１２参照）。したがって、このトランス３Ａ全体としても、４つの２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが設けられている。

ここで、本変形例における磁芯３０Ａは、上記した４つの足部同士が互いに対向するように配置された、上部コアＵＣおよび下部コアＤＣを有している。なお、図１２においては図示の便宜上、これらの上部コアＵＣおよび下部コアＤＣのうち、下部コアＤＣのみを図示している。

上部コアＵＣは、基体部（ベースコア）ＵＣｂと、この基体部ＵＣｂから垂直方向に延びた４本の足部分である足部ＵＣ１～ＵＣ４と、を含んで構成されている。同様に、下部コアＤＣは、基体部（ベースコア）ＤＣｂと、この基体部ＤＣｂから垂直方向に延びた４本の足部分である足部ＤＣ１～ＤＣ４と、を含んで構成されている（図１２参照）。このような足部ＵＣ１，ＤＣ１、足部ＵＣ２，ＤＣ２、足部ＵＣ３，ＤＣ３および足部ＵＣ４，ＤＣ４はそれぞれ、基体部ＵＣｂ，ＤＣｂ上の矩形状の面の四隅をなすようにして、互いに離間して配置されている。そして、これらの４つの足部ＵＣ１～ＵＣ４，ＤＣ１～ＤＣ４は、互いに対向する２つの基体部ＵＣｂ，ＤＣｂ同士を、磁気的に連結するようになっている。なお、上部コアＵＣおよび下部コアＤＣはそれぞれ、例えばフェライトなどの磁性材料により構成されている。

このような本本変形例のトランス３Ａでは、１次側巻線３１が、上記した４つの足部ＵＣ１～ＵＣ４，ＤＣ１～ＤＣ４の各々に対して、巻回されている。一方、２次側巻線３２１を構成する、互いに並列接続された２つの２次側巻線３２ａ，３２ｂはそれぞれ、足部ＵＣ１，ＤＣ１と足部ＵＣ２，ＤＣ２との間において巻回されている（図１２の例では、２次側巻線３２ａ，３２ｂともに、０．５ターン分巻回されている）。同様に、２次側巻線３２２を構成する、互いに並列接続された２つの２次側巻線３２ｃ，３２ｄはそれぞれ、足部ＵＣ３，ＤＣ３と足部ＵＣ４，ＤＣ４との間において巻回されている（図１２の例では、２次側巻線３２ｃ，３２ｄともに、０．５ターン分巻回されている）。

また、本変形例のトランス３Ａ内においても、実施の形態で説明したトランス３内と同様に、図１２中に示した２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向きがそれぞれ、以下の関係となるように、設定されている。換言すると、このような２次回路電流Ｉｓ１～Ｉｓ４の向きがそれぞれ以下の関係となるように、上記した１次側巻線３１および２次側巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄがそれぞれ、上記したようにして磁芯３０Ａに対して巻回されている。

すなわち、本変形例においても実施の形態と同様に、前述した２次回路電流Ｉｓ１または２次回路電流Ｉｓ２の向きと、前述した２次回路電流Ｉｓ３または２次回路電流Ｉｓ４の向きとが、互いに逆方向となるように、上記した各巻線が磁芯３０Ａに対して巻回されている。具体的には、図１２中に実線で示した２次回路電流Ｉｓ１，Ｉｓ３同士が、互いに逆向きになると共に、図１２中に破線で示した２次回路電流Ｉｓ２，Ｉｓ４同士が、互いに逆向きになるように、設定されている。

［作用・効果］
このような構成からなる本変形例のスイッチング電源装置１Ａにおいても、基本的には、実施の形態のスイッチング電源装置１と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、本変形例においても前述した比較例等と比べ、スイッチング電源装置１Ａにおける電力変換効率を、向上させることが可能となる。

＜３．その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、インバータ回路の構成を具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、インバータ回路として他の構成のものを用いるようにしてもよい。具体的には、上記実施の形態等では、インバータ回路が、４個のスイッチング素子を含むフルブリッジ回路の場合について説明した。しかしながら、この場合には限られず、２個のスイッチング素子を含むハーフブリッジ回路や、ハーフブリッジ回路とフルブリッジ回路とを組み合わせた回路など、他の構成のインバータ回路を用いるようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、整流平滑回路の構成を、具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、整流平滑回路として他の構成のものを用いるようにしてもよい。具体例１としては、例えば、整流平滑回路内の各整流素子を、ＭＯＳ－ＦＥＴの寄生ダイオードにより構成するようにしてもよい。また、その場合には、このＭＯＳ－ＦＥＴの寄生ダイオードが導通する期間と同期して、ＭＯＳ－ＦＥＴ自身もオン状態となる（同期整流を行う）ようにするのが好ましい。より少ない電圧降下で整流することができるからである。なお、この場合、ＭＯＳ－ＦＥＴにおけるソース側に、寄生ダイオードのアノード側が配置されると共に、ＭＯＳ－ＦＥＴにおけるドレイン側に、寄生ダイオードのカソード側が配置されることになる。また、具体例２としては、例えば平滑回路を、コンデンサインプット型としてもよい。

更に、上記実施の形態等では、トランスの構成（磁芯や２次側巻線の構成など）について、具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、トランスとして他の構成のもの（磁芯や２次側巻線として他の構成のもの）を用いるようにしてもよい。具体的には、上記実施の形態等では、２次側巻線がそれぞれ、互いに並列接続された複数の巻線（サブ巻線）により構成されている場合について説明したが、この場合の例には限られない。すなわち、例えば、２次側巻線がそれぞれ、１つの巻線により構成されているようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態等では、トランスの個数が１個の場合（整流平滑回路内の整流素子の個数が、４×２×１＝８個の場合）を例に挙げて説明したが、それらの個数は、この場合の例には限られない。具体的には、本発明は、トランスの個数がＮ個（Ｎ：１以上の整数）の場合（整流平滑回路内の整流素子の個数が、４×２×Ｎ個の場合）に、適用することが可能である。つまり、上記実施の形態等で説明したＮ＝１の場合だけでなく、Ｎ≧２の任意の整数の場合についても同様にして、本発明を適用することが可能である。具体的には、上記したＮ個のトランスにはそれぞれ、磁芯と、１次側巻線と、前述した第１および第２の２次側巻線とが、設けられると共に、整流回路には、Ｎ組の第１ないし第４の整流素子（前述）が、設けられることになる。そして、これらＮ個のトランス内ではそれぞれ、前述した第１の電流の向きと、前述した第２の電流の向きとが、互いに逆方向となるように、１次側巻線と上記した第１ないし第４の２次側巻線とがそれぞれ、例えば上記実施の形態等で説明したような巻回方法にて、磁芯に対して巻回されることになる。なお、上記実施の形態等で説明した、トランスや整流素子の個数としては、物理的な個数には限られず、等価回路に存在する個数を意味している。

また、上記実施の形態等では、駆動回路による各スイッチング素子の動作制御（スイッチング駆動）の手法を、具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等の例には限られず、スイッチング駆動の手法として、他の手法を用いるようにしてもよい。具体的には、例えば、前述した位相シフト制御（スイッチング位相制御）やＰＭＷ制御の手法等については、上記実施の形態等の手法には限られず、他の手法を用いるようにしてもよい。

更に、上記実施の形態等では、本発明に係るスイッチング電源装置の一例として、ＤＣ－ＤＣコンバータを挙げて説明したが、本発明は、例えばＡＣ－ＤＣコンバータなどの、他の種類のスイッチング電源装置にも適用することが可能である。

加えて、これまでに説明した各構成例等を、任意の組み合わせで適用してもよい。

１，１Ａ…スイッチング電源装置、１０…直流入力電源、２…インバータ回路、３，３Ａ…トランス、３０，３０Ａ…磁芯、３０ａ，３０ｂ…外足部、３０ｃ…中足部、３０ｄ…基体部（ベースコア）、３１…１次側巻線、３２１，３２２，３２ａ～３２ｄ…２次側巻線、４…整流平滑回路、４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２…整流ダイオード、５…駆動回路、９…負荷、Ｔ１，Ｔ２…入力端子、Ｔ３，Ｔ４…出力端子、Ｌ１Ｈ…１次側高圧ライン、Ｌ１Ｌ…１次側低圧ライン、ＬＯ…出力ライン、ＬＧ…接地ライン、Ｖin…直流入力電圧、Ｖout…直流出力電圧、Ｖｐ…１次巻線間電圧、Ｖｓ…２次巻線間電圧、Ｖｄ…２次側整流電圧、Ｉｐ…１次回路電流、Ｉｓ１～Ｉｓ４…２次回路電流、ＩＬ…電流、Ｃin…入力平滑コンデンサ、Ｃout…出力平滑コンデンサ、Ｓ１～Ｓ４…スイッチング素子、ＳＧ１～ＳＧ４…駆動信号、Ｌｃｈ…チョークコイル、ＤＣ…下部コア、Ｄｃｂ…基体部（ベースコア）、ＤＣ１～ＤＣ４…足部（脚部）、Ｐ１～Ｐ６，Ｐｘ…接続点、ｔ…時間、ｔ１～ｔ５…タイミング、Ｔ…スイッチング周期、φ…位相差、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２…期間。

Claims (6)

1. 入力電圧が入力される入力端子対と、
   出力電圧が出力される出力端子対と、
   磁芯と、１次側巻線と、第１および第２の２次側巻線と、をそれぞれ有するＮ個（Ｎ：１以上の整数）のトランスと、
   前記入力端子対と前記１次側巻線との間に配置されており、スイッチング素子を含んで構成されたインバータ回路と、
   前記出力端子対と前記２次側巻線との間に配置されており、Ｎ組の第１ないし第４の整流素子対を有する整流回路と、平滑回路とを含んで構成された、フルブリッジ型の整流平滑回路と、
   前記インバータ回路における前記スイッチング素子の動作を制御する駆動部と
   を備え、
   前記第１ないし第４の整流素子対はそれぞれ、同じ向きで互いに直列接続された一対の整流素子により構成されており、
   前記Ｎ個のトランス内においてそれぞれ、
   前記第１の２次側巻線を経由して前記第１または第２の整流素子対へと流れる、第１の電流の向きと、
   前記第２の２次側巻線を経由して前記第３または第４の整流素子対へと流れる、第２の電流の向きとが、
   互いに逆方向となるように、前記１次側巻線と前記第１および第２の２次側巻線とがそれぞれ、前記磁芯に対して巻回されている
   スイッチング電源装置。
2. 前記磁芯が、中足部と、第１および第２の外足部と、を有する磁芯であり、
   前記Ｎ個のトランスではそれぞれ、
   前記１次側巻線が、前記中足部に巻回されており、
   前記第１の２次側巻線が、前記中足部と前記第１の外足部との間において巻回されており、
   前記第２の２次側巻線が、前記中足部と前記第２の外足部との間において巻回されている
   請求項１に記載のスイッチング電源装置。
3. 前記第１および第２の２次側巻線はそれぞれ、互いに並列接続された複数の巻線によって構成されている
   請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置。
4. 前記Ｎ＝１である
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
5. 前記１次側巻線と前記第１および第２の２次側巻線とがそれぞれ、シートコイルにより構成されている
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置と、
   前記入力端子対に対して前記入力電圧を供給する電源と
   を備えた電力供給システム。

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