JP3527403B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電源装置に関
し、特に、直流電圧を入力して、その直流電圧と異なる
直流電圧を出力する電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】低電圧の直流電源により駆動する電気機
器に電源を供給するための電源装置として、降圧型直流
−直流コンバータが用いられている。降圧型直流−直流
コンバータは、図１６に示すように、例えば、トランジ
スタＱと、ダイオードＤと、コイルＬと、コンデンサＣ
とから構成される。

【０００３】トランジスタＱのベースに、トランジスタ
Ｑをオン／オフするための矩形波を印加すると、トラン
ジスタＱのコレクタとグラウンドの間に接続された外部
の直流電源（例えば、図１６に示す直流電源Ｅ）からコ
イルＬを経て負荷に供給されるべき電流は、トランジス
タＱにより断続的に供給される。

【０００４】トランジスタＱがオンしている間は、直流
電源Ｅが発生する電圧から、コイルＬに生じる逆起電力
により発生する電圧を差し引いた電圧が、コンデンサＣ
により平滑化された上、負荷に印加される。オフしてい
る間は、コイルＬに生じた逆起電力が、ダイオードＤ、
コイルＬを経て負荷に電流を供給するので、この逆起電
力により生じた電圧が平滑化されたものが負荷に印加さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の降圧型直流−直
流コンバータのような電源装置では、トランジスタＱ
や、ダイオードＤや、コイルＬには、負荷に供給される
電流量にほぼ等しい量の電流が流れる。このため、トラ
ンジスタＱ、ダイオードＤ及びコイルＬは、負荷に流す
べき電流の量以上の電流の通過に耐え得るものである必
要がある。

【０００６】しかし、そのようなトランジスタ、ダイオ
ード及びコイルはサイズが大きくなり、電源装置全体の
体積、重量が増大してしまうため、小型で電力消費量の
大きな電気機器には、このような電源装置を用いること
がほぼ不可能である。

【０００７】また、電流容量が大きなトランジスタ、ダ
イオード及びコイルは、大容量の電流を通過させ、電力
を消費する結果、多量の発熱を行う。このため、生じた
熱が、電源装置の周辺の他の電気機器や、トランジス
タ、ダイオード及びコイル自身の異常な動作を惹き起こ
す危険がある。

【０００８】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、負荷に流すための電流が装置内部を分散して流れ、
装置各部の発熱が抑えられる、小型軽量な電源装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる電源装置は、互いに誘導結合された
１対のインダクタと、外部の直流電源から供給される電
圧を、前記１対のインダクタの各一端に交互に供給する
スイッチング手段と、一方の前記インダクタに流れる電
流と、該電流が流れることにより他方の前記インダクタ
に誘起される起電力により流れる誘導電流とを、重畳し
て外部の負荷に供給する負荷電流路と、を備えることを
特徴とする。

【００１０】また、前記電源装置において、前記スイッ
チング手段は、一次巻線及び該一次巻線に誘導結合され
た二次巻線を備える変成器と、前記直流電源から供給さ
れる電流を前記一次巻線に断続的に供給するスイッチン
グ制御手段と、前記二次巻線の各端と、前記１対のイン
ダクタの各一端との間に接続され、前記一次巻線に断続
的に供給される前記電流により前記二次巻線の両端に誘
起される電圧の極性に応じて、前記二次巻線の各端と前
記１対のインダクタとの間の１対の電流路を交互にオン
及びオフする１対の整流素子と、を備えることを特徴と
する。

【００１１】また、前記電源装置において、前記スイッ
チング手段は、前記直流電源の各極と前記１対のインダ
クタの各一端との間に接続された電流路と、制御端とを
備え、該制御端に供給される制御信号に従って前記電流
路をオン又はオフする１対のスイッチング素子と、各前
記スイッチング素子の各前記制御端に、前記１対のスイ
ッチング素子の各電流路を交互にオン及びオフするため
の前記制御信号を供給するスイッチング制御手段と、を
備えることを特徴とする。

【００１２】また、前記電源装置において、前記スイッ
チング素子は、エミッタ及びコレクタを両端とする前記
電流路とベースとを備え、前記ベースに供給される制御
信号に従って前記電流路をオン又はオフする１対のバイ
ポーラトランジスタからなり、前記スイッチング制御手
段は、各前記バイポーラトランジスタの前記ベースに、
前記１対のバイポーラトランジスタの各電流路を交互に
オン及びオフするための前記制御信号を供給する手段を
備えることを特徴とする。

【００１３】また、前記電源装置において、前記スイッ
チング素子は、ソース及びドレインを両端とする前記電
流路とゲートとを備え、前記ゲートに供給される制御信
号に従って前記電流路をオン又はオフする１対の電界効
果トランジスタからなり、前記スイッチング制御手段
は、各前記電界効果トランジスタの前記ゲートに、前記
１対の電界効果トランジスタの各電流路を交互にオン及
びオフするための前記制御信号を供給する手段を備える
ことを特徴とする。

【００１４】また、前記電源装置において、前記スイッ
チング制御手段は、前記負荷に印加されている電圧を検
出し、該電圧の値を示す情報を出力する検出手段と、前
記検出手段より前記情報を取得して前記電圧の値を判別
し、前記電圧が所定の値を超えると判別された場合は、
一定期間あたり前記電流路がオンされる時間を減少さ
せ、前記電圧が前記所定の値に足らないと判別された場
合は、一定期間あたり前記電流路がオンされる時間を増
加させるように、前記制御信号を前記スイッチング素子
に供給する手段とを備えることを特徴とする。

【００１５】また、前記電源装置において、前記負荷電
流路は、一方の前記インダクタに流れる前記電流の大き
さと、該電流が流れるとき他方の前記インダクタに誘起
される前記起電力の大きさとの比率を、任意の値に設定
する手段を備えることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態にか
かる電源回路を、直流−直流コンバータを例として説明
する。

【００１７】（第１の実施の形態） 図１は、この発明の第１の実施の形態にかかる直流−直
流コンバータの物理的構成を示す。図示するように、こ
の直流−直流コンバータは、直流電源Ｅと、発振器ＯＳ
Ｃと、トランジスタＱ１及びＱ２と、チョークコイルＣ
Ｈと、ダイオードＤ１及びＤ２と、コンデンサＣとから
構成される。

【００１８】直流電源Ｅは、この直流−直流コンバータ
が変換する対象の直流電圧を供給し、また発振器ＯＳＣ
を駆動する電源を供給するためのもので、電池等からな
る。直流電源Ｅの正極はトランジスタＱ１及びＱ２のエ
ミッタと、発振器ＯＳＣの電源入力端とに接続され、負
極は接地されている。直流電源Ｅが発生する起電力の値
は、負荷に印加すべき電圧（以下、規定電圧と呼ぶ）の
値以上に設定されている。

【００１９】発振器ＯＳＣは、トランジスタＱ１、Ｑ２
が備える電流路をオン及びオフするためのものであっ
て、無安定マルチバイブレータ等からなり、１対の出力
端と、電源供給端と、接地端を備える。各出力端は、ト
ランジスタＱ１及びＱ２のベースに１対１に接続され、
電源入力端は直流電源Ｅの正極に接続され、接地端は接
地される。発振器ＯＳＣは、電源供給端と接地端との間
に直流電圧が印加されることにより駆動され、１対の出
力端より、互いに実質的に逆相で、ハイレベル及びロー
レベルの電圧が電源電圧Ｅの正極及び負極の電圧にほぼ
等しい、１対の矩形波を出力する。

【００２０】トランジスタＱ１及びＱ２は、ベースに印
加された電圧に応答してエミッタ−コレクタ間の電流路
をオン／オフすることによって直流電源Ｅからの電流の
供給を制御するためのものであり、実質的に同一のＰＮ
Ｐ型バイポーラトランジスタである。トランジスタＱ１
及びＱ２のエミッタは直流電源Ｅの正極に接続され、ベ
ースは発振器ＯＳＣの１対の出力端に１対１に接続され
ている。トランジスタＱ１のコレクタはチョークコイル
ＣＨの後述する端子ｔ１に接続され、トランジスタＱ２
のコレクタは、チョークコイルＣＨの後述する端子ｔ２
に接続される。

【００２１】チョークコイルＣＨは、フェライト等から
なるコアに巻かれた巻線の両端に接続された端子ｔ１及
びｔ２と、その巻線のほぼ中央に接続された中点ｃｔと
を備える。チョークコイルＣＨの端子ｔ１はトランジス
タＱ１のコレクタ及びダイオードＤ１のカソードに接続
されており、端子ｔ２はトランジスタＱ２のコレクタ及
びダイオードＤ２のカソードに接続されている。中点ｃ
ｔは、他端が接地された負荷の一端と、コンデンサＣの
一端とに接続されている。

【００２２】ダイオードＤ１及びＤ２は、実質的に同一
のダイオードである。ダイオードＤ１及びＤ２のアノー
ドは接地されており、カソードは、上述の通りチョーク
コイルＣＨの端子ｔ１及びｔ２に接続されている。

【００２３】コンデンサＣは、チョークコイルＣＨの中
点ｃｔから出力されるべき電圧を平滑化するとともに、
所定量以上の電圧が負荷に印加されているときに、チョ
ークコイルＣＨに誘起される起電力による電流が負荷を
流れるのを阻止するためのものである。コンデンサＣの
一端はチョークコイルＣＨの中点ｃｔに接続され、他端
は接地されている。

【００２４】次に、この直流−直流コンバータの動作を
説明する。直流電源Ｅが発生する電圧が、発振器ＯＳＣ
の電源入力端と接地端との間に印加されると、発振器Ｏ
ＳＣは１対の矩形波の発振を開始し、トランジスタＱ
１、Ｑ２のベースに、互いに実質的に逆相の矩形波を印
加する。また、直流電源Ｅが発生する電圧は、トランジ
スタＱ１、Ｑ２のエミッタにも印加される。

【００２５】トランジスタＱ１、Ｑ２は、各々のベース
に印加されている矩形波がローレベルに達したときオン
状態となり、ハイレベルに達したときオフ状態となる。
従って、トランジスタＱ１、Ｑ２は交互にオン及びオフ
を繰り返し、チョークコイルＣＨに、交互に電流を供給
する。

【００２６】具体的には、まず、トランジスタＱ１がオ
フ状態からオン状態に転じたとき、トランジスタＱ１の
エミッタ及びコレクタを介して、チョークコイルＣＨの
端子ｔ１に、直流電源Ｅの正極の電圧にほぼ等しい電圧
が印加される。この結果、チョークコイルＣＨの端子ｔ
１から中点ｃｔに向かって電流が流れ始める。なお、ト
ランジスタＱ２のエミッタ−コレクタ間は、電流の通過
が実質的に遮断される。

【００２７】一方、端子ｔ１−中点ｃｔ間を流れる電流
は、チョークコイルＣＨのコアが誘起する磁界の強さを
増加させる。この結果、チョークコイルＣＨの中点ｃｔ
−端子ｔ２間には、相互誘導による起電力が発生する。
この起電力は、チョークコイルＣＨの中点ｃｔが正極
に、端子ｔ２が負極となる向きに発生する。このため、
この起電力により、ダイオードＤ２のアノードからカソ
ードを経て、チョークコイルＣＨの端子ｔ２から中点ｃ
ｔに向けて流れる誘導電流が発生する。そして、この誘
導電流と、トランジスタＱ１からチョークコイルＣＨの
端子ｔ１、中点ｃｔを経て負荷に至る上述の電流とは、
重畳して負荷及びコンデンサＣに流れ、コンデンサＣを
充電する。

【００２８】なお、端子ｔ２−中点ｃｔ間の巻数は、端
子ｔ１−中点ｃｔ間の巻数にほぼ等しいので、端子ｔ２
−中点ｃｔ間に相互誘導により生じる起電力の大きさ
は、チョークコイルＣＨが飽和していない場合、端子ｔ
１−中点ｃｔ間に印加されている電圧の大きさにほぼ等
しい。また、端子ｔ２−中点ｃｔ間を流れる誘導電流の
大きさは、チョークコイルＣＨが飽和していない場合、
トランジスタＱ１からチョークコイルＣＨに流れ込む電
流の大きさにほぼ等しい。すなわち、この誘導電流の大
きさは、チョークコイルＣＨが飽和していない場合、チ
ョークコイルＣＨの中点ｃｔから流れ出る電流のほぼ２
分の１である。

【００２９】そして、コンデンサＣが充電された結果、
コンデンサＣの両端間の電圧が電源電圧のほぼ２分の１
に達したとき、端子ｔ１−中点ｃｔ間の電圧は、電源電
圧のほぼ２分の１となり、従って中点ｃｔ−端子ｔ２間
に誘起される起電力の大きさも、電源電圧のほぼ２分の
１となる。この状態からさらにコンデンサＣが充電され
ると、コンデンサＣの両端間の電圧は中点ｃｔ−端子ｔ
２間に生じる起電力の大きさを上回る。この結果、ダイ
オードＤ２は逆方向にバイアスされるので、端子ｔ２か
ら中点ｃｔを経てコンデンサＣ及び負荷に流れるべき誘
導電流は実質的に遮断される。従って、チョークコイル
ＣＨの中点ｃｔから流れ出る電流の総量は、遮断された
この誘導電流の分だけ減少する。ただし、負荷には、コ
ンデンサＣの両端間の電圧が印加されるため、負荷の両
端の電圧は、端子ｔ２から中点ｃｔを経てコンデンサＣ
及び負荷に流れるべき誘導電流が実質的に遮断される直
前の値をほぼ保つ。

【００３０】以降、トランジスタＱ１がオン状態からオ
フ状態に転じるまでの間、チョークコイルＣＨの中点ｃ
ｔからは、トランジスタＱ１からチョークコイルＣＨに
流れ込む電流にほぼ等しい量の電流が流れ出す。そし
て、負荷には、この電流がすべて負荷に流れた場合に負
荷に生じるべき電圧を平滑化した電圧が印加される。

【００３１】次に、トランジスタＱ１がオン状態からオ
フ状態に転じると、トランジスタＱ１から、チョークコ
イルＣＨの端子ｔ１−中点ｃｔ間を流れる電流は遮断さ
れる。このとき、チョークコイルＣＨのコアに生じてい
た磁界が実質的に消滅する結果、端子ｔ１−中点ｃｔ間
には、自己誘導による逆起電力が発生する。換言すれ
ば、チョークコイルＣＨのコア内に蓄積された磁気エネ
ルギーが、端子ｔ１−中点ｃｔ間に生じる逆起電力に変
換される。

【００３２】この逆起電力は、中点ｃｔが正極で、端子
ｔ１が負極となる向きに発生する。このため、この逆起
電力により、ダイオードＤ１のアノードからカソードを
経て、チョークコイルＣＨの端子ｔ１から中点ｃｔに向
けて流れ、負荷に至る誘導電流が発生する。

【００３３】その後、トランジスタＱ２がオフ状態から
オン状態に転じる。この結果、直流電源Ｅの正極から、
トランジスタＱ２、チョークコイルＣＨの端子ｔ２及び
中点ｃｔを経て、負荷の一端に電流が流れる。この電流
は、チョークコイルＣＨの中点ｃｔ−端子ｔ１間に、相
互誘導による起電力を誘起するので、この起電力によ
り、ダイオードＤ１を経て、端子ｔ１から中点ｃｔに向
けて流れる誘導電流が発生する。この誘導電流は、トラ
ンジスタＱ２からチョークコイルＣＨに流れ込む上述の
電流に重畳して負荷に流れる。

【００３４】以下、トランジスタＱ１、Ｑ２が交互にオ
ン／オフを繰り返すことにより、トランジスタＱ１及び
Ｑ２のいずれか一方を経てチョークコイルＣＨの一端か
ら中点ｃｔに流れる電流が、負荷に流れ込む。また、負
荷に印加される電圧が電源電圧のほぼ２分の１以下であ
る場合は、トランジスタＱ１及びＱ２のいずれか一方を
経てチョークコイルＣＨの一端から中点ｃｔに流れる電
流により誘起されチョークコイルＣＨの他端から中点ｃ
ｔに流れる誘導電流も、負荷に流れ込む。また、トラン
ジスタＱ１及びＱ２が共にオフ状態にある期間は、トラ
ンジスタＱ１及びＱ２のいずれか一方からの電流の供給
が絶たれたことによりチョークコイルＣＨに発生した自
己誘導電流が、ダイオードＤ１及びＤ２のいずれか一方
を通じて負荷に流れ込む。

【００３５】以上説明した動作を、発振器ＯＳＣが発生
する矩形波の周波数及び／又はデューティー比を設定す
ることによって、トランジスタＱ１及びＱ２がオフする
時点における負荷の両端間の電圧が規定電圧となるよ
う、トランジスタＱ１及びＱ２がオフするタイミングを
設定した上で行うと、この直流−直流コンバータは規定
電圧を負荷に印加する。このため、この直流−直流コン
バータが上述の動作を行って負荷に規定電圧を印加する
間にダイオードＤ１及びＤ２に流れる電流は、最大で
も、規定電圧の印加時に負荷に流れる電流のほぼ２分の
１に抑えられる。従って、ダイオードＤ１及びＤ２は、
規定電圧の印加時に負荷に流れる電流のほぼ２分の１の
電流容量を有していればよい。これにより、ダイオード
Ｄ１及びＤ２には小型軽量なものを用いることができ、
また、ダイオードＤ１及びＤ２の発熱量も抑制される。

【００３６】なお、この直流−直流コンバータの構成は
上述のものに限られない。例えば、トランジスタＱ１又
はＱ２のコレクタが接続されるべき箇所にトランジスタ
Ｑ１又はＱ２のエミッタが接続され、トランジスタＱ１
又はＱ２のエミッタが接続されるべき箇所にトランジス
タＱ１又はＱ２のコレクタが接続されていてもよい。

【００３７】また、トランジスタＱ１及びＱ２は、ＰＮ
Ｐ型バイポーラトランジスタである必要はなく、例え
ば、エンハンスメント型でｐチャネル型の電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）であってもよい。この場合は、図２
に示すように、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタのベー
ス、コレクタ及びエミッタが接続されるべきところに、
ＦＥＴのゲート、ドレイン及びソースが接続されればよ
い。

【００３８】図２に示す直流−直流コンバータの動作
は、上述した、図１に示す直流−直流コンバータの動作
と実質的に同一である。すなわち、発振器ＯＳＣが発振
し、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ２を交互にオン／オ
フする。そして、電界効果トランジスタＱ１のゲートに
ローレベルの電圧が印加されることにより電界効果トラ
ンジスタＱ１がオンすると、チョークコイルＣＨの端子
ｔ１から中点ｃｔに向かって電流が流れ始める。一方、
端子ｔ１−中点ｃｔ間を流れる電流は、中点ｃｔ−端子
ｔ２間に、相互誘導による起電力を発生させ、この結
果、ダイオードＤ２のアノードからカソードを経て、チ
ョークコイルＣＨの端子ｔ２から中点ｃｔに向けて流れ
る誘導電流が発生する。そして、端子ｔ１から中点ｃｔ
に向かって流れる電流と、端子ｔ２から中点ｃｔに向か
って流れる誘導電流とが重畳して負荷及びコンデンサＣ
に流れる。この結果、負荷の一端には平滑化電圧が印加
される。

【００３９】そして、コンデンサＣの両端間の電圧が上
昇し、中点ｃｔ−端子ｔ２間に生じる起電力の大きさを
上回ると、逆バイアスされたダイオードＤ２には実質的
に見て誘導電流が流れなくなり、電界効果トランジスタ
Ｑ１がオフするまで、中点ｃｔからは、電界効果トラン
ジスタＱ１からチョークコイルＣＨに流れ込む分の電流
が流れる。

【００４０】電界効果トランジスタＱ１のゲートにハイ
レベルの電圧が印加され、電界効果トランジスタＱ１が
オフすると、端子ｔ１−中点ｃｔ間には、自己誘導によ
る逆起電力が発生し、これにより、ダイオードＤ１、端
子ｔ１及び中点ｃｔを通じて負荷に誘導電流が流れ込
む。その後、電界効果トランジスタＱ２がオンし、電界
効果トランジスタＱ２から端子ｔ２及び中点ｃｔを経
て、負荷に電流が流れる。この電流は、ダイオードＤ１
を経て、端子ｔ１から中点ｃｔに向けて流れる誘導電流
を発生させ、端子ｔ２から中点ｃｔに向かって流れる電
流と、端子ｔ１から中点ｃｔに向かって流れる誘導電流
とが重畳して負荷及びコンデンサＣに流れる。

【００４１】以下、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ２が
交互にオン／オフを繰り返すことにより、電界効果トラ
ンジスタＱ１及びＱ２のいずれか一方を経てチョークコ
イルＣＨの一端から中点ｃｔに流れる電流が、負荷に流
れ込む。また、負荷に印加される電圧が電源電圧のほぼ
２分の１以下である場合は、電界効果トランジスタＱ１
及びＱ２のいずれか一方を経てチョークコイルＣＨの一
端から中点ｃｔに流れる電流により誘起されチョークコ
イルＣＨの他端から中点ｃｔに流れる誘導電流も、負荷
に流れ込む。また、電界効果トランジスタＱ１及びＱ２
が共にオフ状態にある期間は、電界効果トランジスタＱ
１及びＱ２のいずれか一方からの電流の供給が絶たれた
ことによりチョークコイルＣＨに発生した自己誘導電流
が負荷に流れ込む。

【００４２】図２に示す直流−直流コンバータも、発振
器ＯＳＣが発生する矩形波の周波数及び／又はデューテ
ィー比を設定することによって、トランジスタＱ１及び
Ｑ２がオフする時点における負荷の両端間の電圧が規定
電圧となるよう、トランジスタＱ１及びＱ２がオフする
タイミングを設定すれば、規定電圧を負荷に印加する。
このため、図２に示す直流−直流コンバータが上述の動
作を行って負荷に規定電圧を印加する間にダイオードＤ
１及びＤ２に流れる電流は、最大でも、規定電圧の印加
時に負荷に流れる電流のほぼ２分の１に抑えられる。従
って、ダイオードＤ１及びＤ２は、規定電圧の印加時に
負荷に流れる電流のほぼ２分の１の電流容量を有してい
ればよい。これにより、ダイオードＤ１及びＤ２には小
型軽量なものを用いることができ、また、ダイオードＤ
１及びＤ２の発熱量も抑制される。

【００４３】なお、図２に示す直流−直流コンバータに
おいて、発振器ＯＳＣが、出力する矩形波のハイレベル
の電圧としてＦＥＴのピンチオフ電圧より高い電圧を発
生するものである場合、電界効果トランジスタＱ１及び
Ｑ２は、例えばｐチャネル型のＭＯＳ（Metal-Oxide-Si
licon）ＦＥＴであればよく、エンハンスメント型のも
のである必要はない。また、図２に示す直流−直流コン
バータにおいては、電界効果トランジスタＱ１又はＱ２
のドレインが接続されるべき箇所に電界効果トランジス
タＱ１又はＱ２のソースが接続され、電界効果トランジ
スタＱ１又はＱ２のソースが接続されるべき箇所に電界
効果トランジスタＱ１又はＱ２のドレインが接続されて
いてもよい。

【００４４】また、図３及び図４に示すように、トラン
ジスタＱ１及びＱ２は、ＮＰＮ型バイポーラトランジス
タであってもよいし、エンハンスメント型でｎチャネル
型のＦＥＴであってもよい。これらの場合、図３及び図
４に示すように、直流電源Ｅの正極が接地され、ダイオ
ードＤ１及びＤ２のカソードが接地される。また、ダイ
オードＤ１のアノードはチョークコイルＣＨの端子ｔ１
に接続され、ダイオードＤ２のアノードはチョークコイ
ルＣＨの端子ｔ２に接続される。

【００４５】そして、トランジスタＱ１及びＱ２がＮＰ
Ｎ型バイポーラトランジスタである場合は、図３に示す
ように、バイポーラトランジスタＱ１及びＱ２のエミッ
タは直流電源Ｅの負極に接続される。また、トランジス
タＱ１及びＱ２がエンハンスメント型でｎチャネル型の
ＦＥＴである場合は、図４に示すように、電界効果トラ
ンジスタＱ１及びＱ２のソースは直流電源Ｅの負極に接
続され、ドレイン及びゲートは、ＰＮＰ型又はＮＰＮ型
バイポーラトランジスタのコレクタ又はベースが接続さ
れるべきところに接続される。

【００４６】図３及び図４に示す直流−直流コンバータ
の動作は、直流−直流コンバータ各部を流れる電流の向
きが異なる点と、トランジスタＱ１及びＱ２が、ベース
又はゲートにハイレベルの電圧が印加されたときオン
し、ローレベルの電圧が印加されたときオフする点を除
き、図１又は図２に示す直流−直流コンバータの動作と
実質的に同一である。

【００４７】すなわち、発振器ＯＳＣが発振し、トラン
ジスタＱ１、Ｑ２を交互にオン／オフする。そして、ト
ランジスタＱ１のベース又はゲートにハイレベルの電圧
が印加されることによりトランジスタＱ１がオンする
と、チョークコイルＣＨの中点ｃｔから端子ｔ１に向か
って電流が流れ始める。一方、中点ｃｔ−端子ｔ１間を
流れる電流は、中点ｃｔ−端子ｔ２間に、相互誘導によ
る起電力を発生させ、この結果、チョークコイルＣＨの
中点ｃｔから端子ｔ２、ダイオードＤ２を経て、グラウ
ンドに向けて流れる誘導電流が発生する。そして、中点
ｃｔから端子ｔ１に向かって流れる電流と、中点ｃｔか
ら端子ｔ２に向かって流れる誘導電流とは、重畳して負
荷及びコンデンサＣに流れる。この結果、負荷の一端に
は負極性の平滑化電圧が印加される。

【００４８】そして、コンデンサＣの両端間の電圧が上
昇し、中点ｃｔ−端子ｔ２間に生じる起電力の大きさを
上回ると、逆バイアスされたダイオードＤ２には実質的
に見て誘導電流が流れなくなり、トランジスタＱ１がオ
フするまで、中点ｃｔには、チョークコイルＣＨからト
ランジスタＱ１に流れ込む分の電流が流れる。

【００４９】トランジスタＱ１のベース又はゲートにロ
ーレベルの電圧が印加され、トランジスタＱ１がオフす
ると、端子ｔ１−中点ｃｔ間には、自己誘導による逆起
電力が発生し、負荷から中点ｃｔ、端子ｔ１を経て、ダ
イオードＤ１に電流が流れ込む。その後、トランジスタ
Ｑ２がオンし、負荷から、中点ｃｔ、端子ｔ２を経て、
トランジスタＱ２に電流が流れる。この電流は、中点ｃ
ｔから端子ｔ１、ダイオードＤ１を経てグラウンドに向
けて流れる誘導電流を発生させ、中点ｃｔから端子ｔ２
に向かって流れる電流と、中点ｃｔから端子ｔ１に向か
って流れる誘導電流とは、重畳して負荷及びコンデンサ
Ｃに流れる。

【００５０】以下、トランジスタＱ１、Ｑ２が交互にオ
ン／オフを繰り返すことにより、負荷からチョークコイ
ルＣＨの中点ｃｔ及び一方の端を経てトランジスタＱ１
及びＱ２のいずれか一方に電流が、負荷を流れる。そし
て、負荷に印加される電圧が電源電圧のほぼ２分の１以
下である場合には、当該電流により誘起されチョークコ
イルＣＨの中点ｃｔから他方の端に流れる誘導電流も、
負荷を流れる。また、トランジスタＱ１及びＱ２が共に
オフ状態にある期間は、トランジスタＱ１及びＱ２のい
ずれか一方からの電流の供給が絶たれたことによりチョ
ークコイルＣＨに発生した自己誘導電流が、ダイオード
Ｄ１及びＤ２のいずれか一方を通じて負荷に流れ込む。

【００５１】図３、図４に示す直流−直流コンバータ
も、発振器ＯＳＣが発生する矩形波の周波数及び／又は
デューティー比を設定することによって、トランジスタ
Ｑ１及びＱ２がオフする時点における負荷の両端間の電
圧が規定電圧となるよう、トランジスタＱ１及びＱ２が
オフするタイミングを設定すれば、規定電圧を負荷に印
加する。このため、図３、図４に示す直流−直流コンバ
ータが上述の動作を行って負荷に規定電圧を印加する間
にダイオードＤ１及びＤ２に流れる電流は、最大でも、
規定電圧の印加時に負荷に流れる電流のほぼ２分の１に
抑えられる。従って、ダイオードＤ１及びＤ２は、規定
電圧の印加時に負荷に流れる電流のほぼ２分の１の電流
容量を有していればよい。これにより、ダイオードＤ１
及びＤ２には小型軽量なものを用いることができ、ま
た、ダイオードＤ１及びＤ２の発熱量も抑制される。

【００５２】また、図４に示す直流−直流コンバータに
おいて、発振器ＯＳＣが、出力する矩形波のローレベル
の電圧としてＦＥＴのピンチオフ電圧より低い電圧を発
生するものである場合、電界効果トランジスタＱ１及び
Ｑ２は、例えばｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであればよ
く、エンハンスメント型のものである必要はない。

【００５３】また、図３に示す直流−直流コンバータに
おいては、バイポーラトランジスタＱ１又はＱ２のコレ
クタが接続されるべき箇所にバイポーラトランジスタＱ
１又はＱ２のエミッタが接続され、バイポーラトランジ
スタＱ１又はＱ２のエミッタが接続されるべき箇所にバ
イポーラトランジスタＱ１又はＱ２のコレクタが接続さ
れていてもよい。また、図４に示す直流−直流コンバー
タにおいては、電界効果トランジスタＱ１又はＱ２のド
レインが接続されるべき箇所に電界効果トランジスタＱ
１又はＱ２のソースが接続され、電界効果トランジスタ
Ｑ１又はＱ２のソースが接続されるべき箇所に電界効果
トランジスタＱ１又はＱ２のドレインが接続されていて
もよい。

【００５４】また、ダイオードＤ１及びＤ２のカソード
とチョークコイルＣＨとの接点は、チョークコイルＣＨ
の端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点ｃｔ間で、
各々のカソードと中点ｃｔとの間の巻線数の比がほぼ１
対１に保たれるように連動して移動できるようにしても
よい。この場合、トランジスタＱ１及びＱ２のコレクタ
とチョークコイルＣＨとの接点は、チョークコイルＣＨ
の端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点ｃｔ間で、
各々のコレクタと中点ｃｔとの間の巻線数の比がほぼ１
対１となる任意の位置に接続されていてもよい。

【００５５】ダイオードＤ１及びＤ２のカソードとチョ
ークコイルＣＨとの接点を移動する手法は任意である。
具体的には、例えば、図５に示すように、ダイオードＤ
１及びＤ２の両方のカソードを、チョークコイルＣＨの
端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点ｃｔ間で、各
々のカソードと中点ｃｔとの間の巻線数の比がほぼ１対
１に保たれるように連動して共に摺動させればよい。

【００５６】これにより、端子ｔ１−中点ｃｔ間の巻数
に対するダイオードＤ２のカソード−中点ｃｔ間の巻数
比と、端子ｔ２−中点ｃｔ間の巻数に対するダイオード
Ｄ１のカソード−中点ｃｔ間の巻数比とを、互いがほぼ
等しくなるように保ちながら調整することが可能とな
る。また、該調整を行っても、ダイオードＤ１のカソー
ド−中点ｃｔ間の巻数と、ダイオードＤ２のカソード−
中点ｃｔ間の巻数とは、ほぼ等しくなるよう保たれる。
そして、該調整を行うことにより、トランジスタＱ１及
びダイオードＤ２に流れる電流の比率と、トランジスタ
Ｑ２及びダイオードＤ１を流れる電流の比率とを変更す
ることができる。

【００５７】例えば、端子ｔ１−中点ｃｔ間の巻数が
ａ、ダイオードＤ２のカソード−中点ｃｔ間の巻数がｂ
になるよう調整されたとする。この場合においては、コ
ンデンサＣが充電された結果、両端間の電圧が、直流電
源の電圧に｛ｂ／（ａ＋ｂ）｝を乗じた値に達すると、
ダイオードＤ２が逆バイアスされ、ダイオードＤ２を通
じて負荷に誘導電流が流れることが実質的に阻止され
る。一方、端子ｔ１−中点ｃｔ間とダイオードＤ２のカ
ソード−中点ｃｔ間との間の巻数比はａ：ｂである場
合、端子ｔ１−中点ｃｔ間を流れる電流とダイオードＤ
２のカソード−中点ｃｔ間を流れる電流の比はｂ：ａと
なる。従って、コンデンサＣの両端間の電圧が、直流電
源の電圧に｛ｂ／（ａ＋ｂ）｝を乗じた値に達するまで
の間においてダイオードＤ２を流れる電流の最大値は、
規定電圧の印加時に負荷に流れる電流の値に｛ａ／（ａ
＋ｂ）｝を乗じた値にほぼ等しい。従って、ｂの値がａ
の値より大きければ、｛ａ／（ａ＋ｂ）｝の値は２分の
１より小さいので、ダイオードＤ２を流れる電流の最大
値は、規定電圧の印加時に負荷に流れる電流の２分の１
より小さな値に制限される。また、ダイオードＤ２の最
大の発熱量も、規定電圧の印加時に負荷に流れる電流が
すべて流れた場合における発熱量の２分の１より小さな
値となる。

【００５８】一方、ａの値がｂの値より大きければ、
｛ａ／（ａ＋ｂ）｝の値は２分の１より大きいので、ダ
イオードＤ２を流れる電流の最大値は規定電圧の印加時
に負荷に流れる電流の２分の１より大きな値となる。し
かし、負荷に流れる電流は、トランジスタＱ１及びダイ
オードＤ２を流れる電流の和、又は、トランジスタＱ２
及びダイオードＤ１を流れる電流の和にほぼ等しいた
め、トランジスタＱ１を流れる電流の最大値が、規定電
圧の印加時に負荷に流れる電流の２分の１より小さな値
に制限される。また、トランジスタＱ１の最大の発熱量
も、規定電圧の印加時に負荷に流れる電流がすべて流れ
た場合における発熱量の２分の１より小さな値となる。

【００５９】また、端子ｔ１−中点ｃｔ間の巻数がａ、
ダイオードＤ２のカソード−中点ｃｔ間の巻数がｂにな
るよう調整された場合、端子ｔ２−中点ｃｔ間の巻数と
ダイオードＤ１のカソード−中点ｃｔ間の巻数との比も
ａ：ｂに調整される。このため、ダイオードＤ１を流れ
る電流の最大値も、規定電圧の印加時に負荷に流れる電
流の値に｛ａ／（ａ＋ｂ）｝を乗じた値にほぼ等しくな
る。従って、ダイオードＤ１及びトランジスタＱ２を流
れる電流が重畳して負荷に流れ込む場合においても、ａ
とｂとの大小関係に応じた比率でダイオードＤ１及びト
ランジスタＱ２の両者を分流する。

【００６０】また、トランジスタＱ１及びＱ２のコレク
タとチョークコイルＣＨとの接点も、チョークコイルＣ
Ｈの端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点ｃｔ間
で、各々のコレクタと中点ｃｔとの間の巻線数の比がほ
ぼ１対１に保たれるように連動して移動できるようにし
てもよい。この場合、ダイオードＤ１及びＤ２のカソー
ドとチョークコイルＣＨとの接点は、チョークコイルＣ
Ｈの端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点ｃｔ間
で、各々のカソードと中点ｃｔとの間の巻線数の比がほ
ぼ１対１となる任意の位置に接続されていればよい。

【００６１】トランジスタＱ１及びＱ２のコレクタとチ
ョークコイルＣＨとの接点を連動して移動する手法も任
意である。具体的には、例えば、図６に示すように、ト
ランジスタＱ１及びＱ２の両方のコレクタを、チョーク
コイルＣＨの端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点
ｃｔ間で、各々のコレクタと中点ｃｔとの間の巻線数の
比がほぼ１対１に保たれるように連動して共に摺動させ
ればよい。

【００６２】図６に示す直流−直流コンバータにおいて
も、端子ｔ１−中点ｃｔ間の巻数に対するダイオードＤ
２のカソード−中点ｃｔ間の巻数比と、端子ｔ２−中点
ｃｔ間の巻数に対するダイオードＤ１のカソード−中点
ｃｔ間の巻数比とを、互いがほぼ等しくなるように保ち
ながら調整することが可能となる。また、該調整を行っ
ても、ダイオードＤ１のカソード−中点ｃｔ間の巻数
と、ダイオードＤ２のカソード−中点ｃｔ間の巻数と
は、ほぼ等しくなるよう保たれる。そして、該調整を行
うことにより、トランジスタＱ１及びダイオードＤ２を
流れる電流の比率、又はダイオードＤ１及びトランジス
タＱ２を流れる電流の比率を、端子ｔ１−中点ｃｔ間の
巻数に対するダイオードＤ２のカソード−中点ｃｔ間の
巻数比（及び、端子ｔ２−中点ｃｔ間の巻数に対するダ
イオードＤ１のカソード−中点ｃｔ間の巻数比）に応じ
て変化させることができる。

【００６３】すなわち、端子ｔ１−中点ｃｔ間の巻数に
対するダイオードＤ２のカソード−中点ｃｔ間の巻数比
が例えばａ：ｂになるように調整を行うことにより、ダ
イオードＤ２を流れる電流の最大値を、規定電圧の印加
時に負荷に流れる電流の値に｛ａ／（ａ＋ｂ）｝を乗じ
た値にほぼ等しいものとすることができる。これと共
に、端子ｔ２−中点ｃｔ間の巻数に対するダイオードＤ
１のカソード−中点ｃｔ間の巻数比もａ：ｂに調整され
るので、ダイオードＤ１を流れる電流の最大値も、規定
電圧の印加時に負荷に流れる電流の値に｛ａ／（ａ＋
ｂ）｝を乗じた値にほぼ等しくなる。そして、ｂの値が
ａの値より大きければ、ダイオードＤ１及びＤ２を流れ
る電流の最大値は、規定電圧の印加時に負荷に流れる電
流の２分の１より小さな値に制限される。従って、ダイ
オードＤ１及びＤ２の発熱量は、ダイオードＤ１及びＤ
２に規定電圧の印加時に負荷に流れる電流の２分の１が
流れる場合に比べて抑制される。また、ａの値がｂの値
より大きければ、トランジスタＱ１及びＱ２を流れる電
流の最大値が、規定電圧の印加時に負荷に流れる電流の
２分の１より小さな値に制限される。従って、トランジ
スタＱ１及びＱ２の発熱量は、トランジスタＱ１及びＱ
２に規定電圧の印加時に負荷に流れる電流の２分の１が
流れる場合に比べて抑制される。

【００６４】また、図７に示すように、この直流−直流
コンバータは、発振器ＯＳＣに代えて、例えば、制御入
力端から変調信号を入力し、その変調信号の電圧の上昇
に応じてデューティー比が減少する１対の互いに実質的
に逆相の矩形波を出力端から出力するパルス幅変調器を
備えていてもよい。この場合、図示するように、変調信
号は、例えば、負荷に印加される電圧をバッファリング
するバッファから得ればよい。

【００６５】これにより、負荷に印加される電圧を示す
情報が負帰還され、負荷に印加される電圧は自動的にほ
ぼ一定の値に制御される。なお、この場合において負荷
に印加される電圧を加減するには、バッファが負荷に印
加される電圧をバッファリングする際に当該電圧の増幅
又は減衰を行うか、あるいは、パルス幅変調器におけ
る、変調信号の単位変化量あたりのデューティー比の変
化量を増減すればよい。

【００６６】また、チョークコイルＣＨのコアは、端子
ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点ｃｔ間のいずれか
一方に流れる電流により発生した磁束の少なくとも一部
を外部に漏らすような形状を有していてもよい。

【００６７】具体的には、チョークコイルＣＨのコア
は、例えば図８に示すような形状を有していればよい。
図示するように、このコアは、「Ｅ」字型の透磁体と
［Ｉ］字型の透磁体とからなり、「Ｅ」字型の透磁体
の、互いにほぼ平行かつほぼ等間隔に並んだ３本の垂直
部分のうち両端の２本に、端子ｔ１−中点ｃｔ間の巻線
と、中点ｃｔ−端子ｔ２間の巻線とが巻かれている。そ
して、これらの巻線が巻かれた２本の垂直部分のうち、
水平部分と接していない方の端は、「Ｉ」字型の透磁体
の両端に接している。「Ｅ」字型の透磁体が備える上述
の３本の垂直部分のうち中央にある１本は、その一端
が、「Ｅ」字型の透磁体が備える上述の水平部分のほぼ
中央に接しており、他端は「Ｉ」字型の透磁体との間に
所定量の間隙を有している。

【００６８】このようなコアを備えるチョークコイルＣ
Ｈにおいては、端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中
点ｃｔ間の２個の巻線のうちいずれか一方に流れる電流
により発生した磁束は、「Ｅ」字型の透磁体が備える３
本の垂直部分のうち中央にある１本と「Ｉ」字型の透磁
体との間にある上述の間隙から、外部に漏れる。このた
め、端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点ｃｔ間の
２個の巻線のうちいずれか一方に所定量以上の電流が流
れている場合、その電流が更に増大する方向に変化して
も、実質的にみて他方の巻線に起電力が誘起されること
はない。

【００６９】（第２の実施の形態） 図９は、この発明の第２の実施の形態にかかる直流−直
流コンバータの物理的構成を示す。図示するように、こ
の直流−直流コンバータは、直流電源Ｅと、発振器ＯＳ
Ｃと、チョークコイルＣＨと、ダイオードＤ１及びＤ２
と、コンデンサＣに加え、ダイオードＤ３及びＤ４と、
トランジスタＱ３と、変成器Ｔとから構成される。

【００７０】直流電源Ｅは、第１の実施の形態における
ものと実質的に同一のものである。直流電源Ｅの正極
は、変成器Ｔの一次巻線の一端と、発振器ＯＳＣの電源
入力端とに接続されている。負極は接地され、また、ト
ランジスタＱ３のエミッタに接続されている。

【００７１】発振器ＯＳＣは、トランジスタＱ３のオン
／オフを制御するためのもので、無安定マルチバイブレ
ータ等からなり、出力端と、電源供給端と、接地端を備
える。出力端は、トランジスタＱ３のベースに接続さ
れ、電源入力端は直流電源Ｅの正極に接続され、接地端
は接地される。発振器ＯＳＣは、電源供給端と接地端と
の間に直流電圧が印加されることにより駆動され、出力
端より、ハイレベル及びローレベルの電圧が電源電圧Ｅ
の正極及び負極の電圧にほぼ等しい矩形波を出力する。

【００７２】トランジスタＱ３はＮＰＮ型バイポーラト
ランジスタからなり、ベースに印加された電圧に応答し
て変成器Ｔの一次巻線を含む電流路をオン／オフし、交
流電流を生成する。トランジスタＱ３のエミッタは直流
電源Ｅの負極に接続され、ベースは発振器ＯＳＣの出力
端に接続され、コレクタは変成器Ｔの一次巻線の両端の
うち、直流電源Ｅの正極が接続されていない方の端に接
続されている。

【００７３】チョークコイルＣＨは、第１の実施の形態
におけるものと実質的に同一のものである。チョークコ
イルＣＨの端子ｔ１はダイオードＤ１及びＤ３の各カソ
ードに接続されており、端子ｔ２はダイオードＤ２及び
Ｄ４の各カソードに接続されている。中点ｃｔは、他端
が接地された負荷の一端と、第１の実施の形態における
ものと実質的に同一のコンデンサＣの一端とに接続され
ている。

【００７４】ダイオードＤ１及びＤ２は、いずれも第１
の実施の形態におけるものと実質的に同一のものであ
る。ダイオードＤ３及びＤ４は、実質的に同一のダイオ
ードである。ダイオードＤ３及びＤ４のアノードは、変
成器Ｔの二次巻線の両端に１対１に接続されており、ダ
イオードＤ３のカソードはダイオードＤ１のカソードに
接続されており、ダイオードＤ４のカソードはダイオー
ドＤ２のカソードに接続されている。

【００７５】変成器Ｔは一次巻線と、中点を備えた二次
巻線とを備える。一次巻線の一端は直流電源Ｅの正極に
接続され、他端はトランジスタＱ３のコレクタに接続さ
れている。変成器Ｔの二次巻線の一端はダイオードＤ３
のアノードに接続され、他端はダイオードＤ４のアノー
ドに接続され、中点は接地されている。

【００７６】図９に示す直流−直流コンバータの動作
は、変成器Ｔの二次巻線の両端からダイオードＤ３及び
Ｄ４を介してチョークコイルＣＨに交互に電流が供給さ
れる点を除き、上述した図１に示す直流−直流コンバー
タの動作と実質的に同一である。

【００７７】具体的には、発振器ＯＳＣが発振すると、
トランジスタＱ３が、直流電源Ｅ及び変成器Ｔの一次巻
線を含む電流路を断続的にオン／オフする。この結果、
この電流路には断続的な電流が流れ、そのうちの交流成
分は、変成器Ｔの二次巻線に誘導電流を誘起し、変成器
Ｔの二次巻線の両端は、発振器ＯＳＣの発振周期と実質
的に同一の周期で、交互に極性を反転する。

【００７８】変成器Ｔの二次巻線の両端のうち、ダイオ
ードＤ３のアノードに接続されている側の端が正極性に
なると、ダイオードＤ３を介して、チョークコイルＣＨ
の端子ｔ１から中点ｃｔに向かって電流が流れ始める。
一方、端子ｔ１−中点ｃｔ間を流れる電流は、中点ｃｔ
−端子ｔ２間に、相互誘導による起電力を発生させ、こ
の結果、ダイオードＤ２のアノードからカソードを経
て、チョークコイルＣＨの端子ｔ２から中点ｃｔに向け
て流れる誘導電流が発生する。そして、端子ｔ１から中
点ｃｔに向かって流れる電流と、端子ｔ２から中点ｃｔ
に向かって流れる誘導電流とが重畳して負荷及びコンデ
ンサＣに流れる。この結果、負荷の一端には、コンデン
サＣにより平滑化された電圧が印加される。

【００７９】そして、コンデンサＣの両端間の電圧が上
昇し、中点ｃｔ−端子ｔ２間に生じる起電力の大きさを
上回ると、逆バイアスされたダイオードＤ２には実質的
に見て誘導電流が流れなくなる。このため、変成器Ｔの
二次巻線の、ダイオードＤ３に接続された側の端の極性
が反転するまで、中点ｃｔからは、ダイオードＤ３から
チョークコイルＣＨに流れ込む分の電流が流れる。

【００８０】変成器Ｔの二次巻線の、ダイオードＤ３に
接続された側の端の極性が負極性に転じると、ダイオー
ドＤ３には実質的にみて電流が流れなくなる。すると、
端子ｔ１−中点ｃｔ間には、自己誘導による逆起電力が
発生し、負荷に流れ込む。その後、変成器Ｔの二次巻線
の、ダイオードＤ４に接続された側の端が正極性に転
じ、ダイオードＤ４から端子ｔ２及び中点ｃｔを経て、
負荷に電流が流れる。この電流は、ダイオードＤ１を経
て、端子ｔ１から中点ｃｔに向けて流れる誘導電流を発
生させ、端子ｔ２から中点ｃｔに向かって流れる電流
と、端子ｔ１から中点ｃｔに向かって流れる誘導電流と
が重畳して負荷及びコンデンサＣに流れる。

【００８１】以下、変成器Ｔの二次巻線の極性が交互に
反転を繰り返すことにより、負荷には、ダイオードＤ３
及びＤ４のいずれか一方を経てチョークコイルＣＨの一
端から中点ｃｔに流れる電流と、その電流により誘起さ
れてチョークコイルＣＨの他端から中点ｃｔに流れる誘
導電流とが、重畳されて流れ込む。また、ダイオードＤ
３及びＤ４のいずれにも実質的に電流が流れない状態に
ある期間は、ダイオードＤ３及びＤ４のいずれか一方か
らの電流の供給が絶たれたことによりチョークコイルＣ
Ｈに発生した自己誘導電流が負荷に流れ込む。

【００８２】図９に示す直流−直流コンバータにおいて
は、発振器ＯＳＣが発生する矩形波の周波数及び／又は
デューティー比を設定して、負荷の両端間の電圧が規定
電圧となるタイミングで変成器Ｔの二次巻線の各端の極
性が反転するようにすれば、負荷に規定電圧が印加され
る。このため、この直流−直流コンバータが上述の動作
を行って負荷に規定電圧を印加する間にダイオードＤ１
及びＤ２に流れる電流は、最大でも、規定電圧の印加時
に負荷に流れる電流のほぼ２分の１に抑えられる。ま
た、この結果、この直流−直流コンバータが上述の動作
を行って負荷に規定電圧を印加する間にダイオードＤ３
及びＤ４に流れる電流も、規定電圧の印加時に負荷に流
れる電流のほぼ２分の１以下に抑えられる。これによ
り、ダイオードＤ１〜Ｄ４には小型軽量なものを用いる
ことができ、また、ダイオードＤ１〜Ｄ４の発熱量も抑
制される。

【００８３】なお、第２の実施の形態にかかる直流−直
流コンバータの構成も、上述のものに限られない。例え
ば、この直流−直流コンバータは、図１０に示すよう
に、ダイオードＤ１〜Ｄ４が図９に示す構成とは逆に接
続されていてもよい。図１０に示す直流−直流コンバー
タの動作は、変成器Ｔの二次巻線やチョークコイルＣＨ
を流れる電流の向きが異なる点を除き、図９に示す直流
−直流コンバータの動作と実質的に同一である。

【００８４】すなわち、発振器ＯＳＣの発振周期と実質
的に同一の周期で交互に極性を反転する変成器Ｔの二次
巻線の両端のうち、ダイオードＤ３のカソードに接続さ
れている側の端が負極性になると、ダイオードＤ３を介
して、チョークコイルＣＨの中点ｃｔから端子ｔ１に向
かって電流が流れ始める。一方、端子ｔ１−中点ｃｔ間
を流れる電流は、中点ｃｔ−端子ｔ２間に、相互誘導に
よる起電力を発生させ、この結果、負荷から、チョーク
コイルＣＨの中点ｃｔ、端子ｔ１、ダイオードＤ２のア
ノードからカソードを経てグラウンドに向けて流れる誘
導電流が発生する。そして、中点ｃｔから端子ｔ１に向
かって流れる電流と、中点ｃｔから端子ｔ２に向かって
流れる誘導電流とは、重畳して負荷及びコンデンサＣに
流れる。この結果、負荷の一端にはコンデンサＣにより
平滑化された負極性の電圧が印加される。

【００８５】そして、コンデンサＣの両端間の電圧が上
昇し、中点ｃｔ−端子ｔ２間に生じる起電力の大きさを
上回ると、逆バイアスされたダイオードＤ２には実質的
に見て誘導電流が流れなくなる。このため、変成器Ｔの
二次巻線の、ダイオードＤ３に接続された側の端の極性
が反転するまで、中点ｃｔには、チョークコイルＣＨか
らダイオードＤ３に流れ込む分の電流が流れる。

【００８６】変成器Ｔの二次巻線の、ダイオードＤ３に
接続された側の端の極性が正極性に転じると、ダイオー
ドＤ３には実質的にみて電流が流れなくなる。すると、
端子ｔ１−中点ｃｔ間には、自己誘導による逆起電力が
発生し、負荷から中点ｃｔ、端子ｔ１を経て、ダイオー
ドＤ１に電流が流れ込む。その後、変成器Ｔの二次巻線
の、ダイオードＤ４に接続された側の端が負極性に転
じ、負荷から、中点ｃｔ、端子ｔ２を経て、ダイオード
Ｄ４に電流が流れる。この電流は、中点ｃｔから端子ｔ
１、ダイオードＤ１を経てグラウンドに向けて流れる誘
導電流を発生させ、中点ｃｔから端子ｔ２に向かって流
れる電流と、中点ｃｔから端子ｔ１に向かって流れる誘
導電流とは、重畳して負荷及びコンデンサＣに流れる。

【００８７】以下、変成器Ｔの二次巻線の極性が交互に
反転を繰り返すことにより、負荷からチョークコイルＣ
Ｈの中点ｃｔ及び一方の端を経てダイオードＤ３及びＤ
４のいずれか一方に流れる電流が、負荷に流れる。ま
た、負荷に印加される電圧が電源電圧のほぼ２分の１以
下である場合には、負荷からチョークコイルＣＨの中点
ｃｔ及び一方の端を経てダイオードＤ３及びＤ４のいず
れか一方に流れる上述の電流により誘起されチョークコ
イルＣＨの中点ｃｔから他方の端に流れる誘導電流も、
ダイオードＤ１及びＤ２のいずれか一方を経て負荷に流
れ込む。また、ダイオードＤ３及びＤ４のいずれにも実
質的に電流が流れない期間には、ダイオードＤ３及びＤ
４のいずれか一方からの電流の供給が絶たれたことによ
りチョークコイルＣＨに発生した自己誘導電流が負荷に
流れる。

【００８８】図１０に示す直流−直流コンバータも、発
振器ＯＳＣが発生する矩形波の周波数及び／又はデュー
ティー比を設定して、負荷の両端間の電圧が規定電圧と
なるタイミングで変成器Ｔの二次巻線の各端の極性が反
転するようにすれば、負荷に規定電圧を印加する。この
ため、この直流−直流コンバータが上述の動作を行って
負荷に規定電圧を印加する間にダイオードＤ１及びＤ２
に流れる電流は、最大でも、規定電圧の印加時に負荷に
流れる電流のほぼ２分の１に抑えられる。また、この結
果、この直流−直流コンバータが上述の動作を行って負
荷に規定電圧を印加する間にダイオードＤ３及びＤ４に
流れる電流も、規定電圧の印加時に負荷に流れる電流の
ほぼ２分の１以下に抑えられる。これにより、ダイオー
ドＤ１〜Ｄ４には小型軽量なものを用いることができ、
また、ダイオードＤ１〜Ｄ４の発熱量も抑制される。

【００８９】また、ダイオードＤ１及びＤ２の両方のカ
ソードは、チョークコイルＣＨの端子ｔ１−中点ｃｔ間
及び端子ｔ２−中点ｃｔ間を、各々のカソードと中点ｃ
ｔとの間の巻線数の比がほぼ１対１に保たれるように連
動して共に摺動するようにしてもよい。この場合、ダイ
オードＤ３及びＤ４のカソードとチョークコイルＣＨと
の接点は、例えば図１１に示すように、チョークコイル
ＣＨの端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点ｃｔ間
で、各々のコレクタと中点ｃｔとの間の巻線数の比がほ
ぼ１対１となる任意の位置に接続されていればよい。更
に、その他任意の手法により、ダイオードＤ１及びＤ２
のカソードとチョークコイルＣＨとの接点を、チョーク
コイルＣＨの端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点
ｃｔ間で、各々のカソードと中点ｃｔとの間の巻線数の
比がほぼ１対１に保たれるように連動して移動できるよ
うにしてもよい。

【００９０】これにより、この直流−直流コンバータ
は、図５に示す直流−直流コンバータと同様にして、ダ
イオードＤ１及びＤ２を流れる電流の最大値、又はダイ
オードＤ３及びＤ４を流れる電流の最大値を、規定電圧
の印加時に負荷に流れる電流の２分の１より小さな値に
制限することができる。この結果、ダイオードＤ１及び
Ｄ２の最大の発熱量、又はダイオードＤ３及びＤ４の最
大の発熱量は、規定電圧の印加時に負荷に流れる電流の
２分の１の電流がダイオードＤ１〜Ｄ４に流れる場合の
値に比べ小さくなる。

【００９１】また、ダイオードＤ３及びＤ４の両方のカ
ソードは、チョークコイルＣＨの端子ｔ１−中点ｃｔ間
及び端子ｔ２−中点ｃｔ間を、各々のコレクタと中点ｃ
ｔとの間の巻線数の比がほぼ１対１に保たれるように連
動して共に摺動するようにしてもよい。この場合、ダイ
オードＤ１及びＤ２のカソードとチョークコイルＣＨと
の接点は、例えば図１２に示すように、チョークコイル
ＣＨの端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点ｃｔ間
で、各々のコレクタと中点ｃｔとの間の巻線数の比がほ
ぼ１対１となる任意の位置に接続されていればよい。更
に、その他任意の手法により、ダイオードＤ３及びＤ４
のカソードとチョークコイルＣＨとの接点を、チョーク
コイルＣＨの端子ｔ１−中点ｃｔ間及び端子ｔ２−中点
ｃｔ間で、各々のカソードと中点ｃｔとの間の巻線数の
比がほぼ１対１に保たれるように連動して移動できるよ
うにしてもよい。

【００９２】これにより、この直流−直流コンバータ
は、図６に示す直流−直流コンバータと同様にして、ダ
イオードＤ１及びＤ２を流れる電流の最大値、又はダイ
オードＤ３及びＤ４を流れる電流の最大値を、規定電圧
の印加時に負荷に流れる電流の２分の１より小さな値に
制限することができる。この結果、ダイオードＤ１及び
Ｄ２の最大の発熱量、又はダイオードＤ３及びＤ４の最
大の発熱量は、規定電圧の印加時に負荷に流れる電流の
２分の１の電流がダイオードＤ１〜Ｄ４に流れる場合の
値に比べ小さくなる。

【００９３】また、図１３に示すように、この直流−直
流コンバータは、発振器ＯＳＣに代えて、例えば、制御
入力端から変調信号を入力し、その変調信号の電圧の上
昇に応じてデューティー比が減少する矩形波を出力端か
ら出力するパルス幅変調器を備えていてもよい。この場
合、図示するように、変調信号は、例えば、負荷に印加
される電圧をバッファリングするバッファから得ればよ
い。これにより、負荷に印加される電圧を示す情報が負
帰還され、負荷に印加される電圧は自動的にほぼ一定の
値に制御される。なお、この場合において負荷に印加さ
れる電圧を加減するには、バッファが負荷に印加される
電圧をバッファリングする際に当該電圧の増幅又は減衰
を行うか、あるいは、パルス幅変調器における、変調信
号の単位変化量あたりのデューティー比の変化量を増減
すればよい。

【００９４】また、トランジスタＱ３は、直流電源Ｅと
変成器Ｔの一次巻線を含む電流路を、発振器ＯＳＣの出
力信号に応答する等して周期的に断続するものであれば
よく、例えばＰＮＰ型バイポーラトランジスタでもよい
し、任意のチャネル型かつ任意の動作型のＦＥＴでもよ
いし、リレー等でもよい。

【００９５】以上、この発明の実施の形態を説明した
が、この発明にかかる電源装置は、上述のものに限られ
ない。この発明にかかる電源装置は、例えば、図１４に
示すように、電源から供給される電流を所定のタイミン
グで複数の電流路に振り分けるスイッチング部と、各々
電流路に流れる電流を検出して他の電流路に電流を流す
電流検出部とから構成され、各電流路に流れる電流が重
畳して負荷に流れる構成を有しているものであればよ
い。

【００９６】また、電流検出部や、電流検出部が電流を
検出する対象の電流路は２個である必要はなく、例えば
図１５に示すように、負荷に流れる電流が３個以上の複
数の電流路に分散して流れていてもよい。そして、各電
流検出部は、自らが電流の検出の対象としている電流路
以外の任意の電流路に電流を流すようにしてもよい。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、負荷に流すための電流が装置内部を分散して流れ、
装置各部の発熱が抑えられる、小型軽量な電源装置が実
現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態にかかる直流−直
流コンバータの構成を示す回路図である。

【図２】図１に示す直流−直流コンバータの変形例を示
す回路図である。

【図３】図１に示す直流−直流コンバータの変形例を示
す回路図である。

【図４】図１に示す直流−直流コンバータの変形例を示
す回路図である。

【図５】図１に示す直流−直流コンバータの変形例を示
す回路図である。

【図６】図１に示す直流−直流コンバータの変形例を示
す回路図である。

【図７】図１に示す直流−直流コンバータの変形例を示
す回路図である。

【図８】チョークコイルのコアの形状を示す図である。

【図９】この発明の第２の実施の形態にかかる直流−直
流コンバータの構成を示す回路図である。

【図１０】図９に示す直流−直流コンバータの変形例を
示す回路図である。

【図１１】図９に示す直流−直流コンバータの変形例を
示す回路図である。

【図１２】図９に示す直流−直流コンバータの変形例を
示す回路図である。

【図１３】図９に示す直流−直流コンバータの変形例を
示す回路図である。

【図１４】この発明の実施の形態にかかる電源装置の構
成を示す回路図である。

【図１５】図１４に示す電源装置の変形例を示す回路図
である。

【図１６】従来の降圧型コンバータの構成を示す回路図
である。

【符号の説明】

Ｃ コンデンサ ＣＨ チョークコイル Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード Ｅ 直流電源 Ｌ コイル ＯＳＣ 発振器 Ｑ、Ｑ１、Ｑ２ トランジスタ Ｔ 変成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 3/00 B23K 9/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに誘導結合された１対のインダクタ
   と、 外部の直流電源から供給される電圧を、前記１対のイン
   ダクタの各一端に交互に供給するスイッチング手段と、 一方の前記インダクタに流れる電流と、該電流が流れる
   ことにより他方の前記インダクタに誘起される起電力に
   より流れる誘導電流とを、重畳して外部の負荷に供給す
   る負荷電流路と、 を備えることを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】前記スイッチング手段は、 一次巻線及び該一次巻線に誘導結合された二次巻線を備
   える変成器と、 前記直流電源から供給される電流を前記一次巻線に断続
   的に供給するスイッチング制御手段と、 前記二次巻線の各端と、前記１対のインダクタの各一端
   との間に接続され、前記一次巻線に断続的に供給される
   前記電流により前記二次巻線の両端に誘起される電圧の
   極性に応じて、前記二次巻線の各端と前記１対のインダ
   クタとの間の１対の電流路を交互にオン及びオフする１
   対の整流素子と、を備える、 ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 【請求項３】前記スイッチング手段は、 前記直流電源の各極と前記１対のインダクタの各一端と
   の間に接続された電流路と、制御端とを備え、該制御端
   に供給される制御信号に従って前記電流路をオン又はオ
   フする１対のスイッチング素子と、 各前記スイッチング素子の各前記制御端に、前記１対の
   スイッチング素子の各電流路を交互にオン及びオフする
   ための前記制御信号を供給するスイッチング制御手段
   と、を備える、 ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 【請求項４】前記スイッチング素子は、エミッタ及びコ
   レクタを両端とする前記電流路とベースとを備え、前記
   ベースに供給される制御信号に従って前記電流路をオン
   又はオフする１対のバイポーラトランジスタからなり、 前記スイッチング制御手段は、各前記バイポーラトラン
   ジスタの前記ベースに、前記１対のバイポーラトランジ
   スタの各電流路を交互にオン及びオフするための前記制
   御信号を供給する手段を備える、 ことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 【請求項５】前記スイッチング素子は、ソース及びドレ
   インを両端とする前記電流路とゲートとを備え、前記ゲ
   ートに供給される制御信号に従って前記電流路をオン又
   はオフする１対の電界効果トランジスタからなり、 前記スイッチング制御手段は、各前記電界効果トランジ
   スタの前記ゲートに、前記１対の電界効果トランジスタ
   の各電流路を交互にオン及びオフするための前記制御信
   号を供給する手段を備える、 ことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
6. 【請求項６】前記スイッチング制御手段は、 前記負荷に印加されている電圧を検出し、該電圧の値を
   示す情報を出力する検出手段と、 前記検出手段より前記情報を取得して前記電圧の値を判
   別し、前記電圧が所定の値を超えると判別された場合
   は、一定期間あたり前記電流路がオンされる時間を減少
   させ、前記電圧が前記所定の値に足らないと判別された
   場合は、一定期間あたり前記電流路がオンされる時間を
   増加させるように、前記制御信号を前記スイッチング素
   子に供給する手段とを備える、 ことを特徴とする請求項３、４又は５に記載の電源装
   置。
7. 【請求項７】前記負荷電流路は、一方の前記インダクタ
   に流れる前記電流の大きさと、該電流が流れるとき他方
   の前記インダクタに誘起される前記起電力の大きさとの
   比率を、任意の値に設定する手段を備える、 ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載
   の電源装置。