JP2014050166A - 直流電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路中の高速ダイオードを保護することができる直流電源装置を提供する。
【解決手段】交流電源１からの交流電圧を整流する整流回路（高速ダイオード５、６および一般整流ダイオード７ａ、７ｂにて構成）と、交流電源１と整流回路との間に接続されたリアクトル２と、リアクトル２を介して交流電源１からの交流電圧を短絡・開放するスイッチング素子３、４と、平滑コンデンサ８とを備え、前記高速ダイオード５と高速ダイオード６の接続点にその一端を接続し、かつ、そのオン制御時には、高速ダイオード５および６にそれぞれ一般整流ダイオード７ｃおよび７ｄが並列接続されるように接続した開閉手段１０を備えた構成としてある。これにより平滑コンデンサ８の直流電圧が予め定められた所定の電圧値以下まで低下した場合に開閉手段１０をオンにし、高速ダイオードを保護できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、リアクトルを介して交流電源からの交流電圧を短絡・開放するスイッチング手段とを備えて直流出力電圧を得る直流電源装置に関するもので、特にリアクトルと平滑コンデンサの間に配置される高速ダイオードの保護に関する。

従来、スイッチング素子を用い、リアクトルを介して交流電源からの交流電圧を短絡・開放することにより、交流電源からの交流電圧を所望の直流電圧に変換する直流電源装置は、一般整流ダイオードに比べて逆回復時間（ｔｒｒ）の短いファストリカバリダイオード（以下高速ダイオードと記載する）が用いられる。

すなわち、この種の直流電源装置においては、電源周期あたりのスイッチング回数が比較的高い場合には、スイッチング素子をターンオンする際に、ターンオンの直前に順方向に電流が流れていたダイオードを介して、直流電圧が蓄えられた平滑コンデンサからダイオードの逆バイアス方向に流れる逆回復電流がスイッチング素子を流れる際に生じるスイッチングロスの増加を抑制するため、高速ダイオードが用いられている。

高速ダイオードは、順バイアス時に生じたキャリアを逆バイアス時に早く消滅するために、ライフタイムキラーの照射等の処理を行って作られるが、その特性上、一般整流ダイオードに比べて順方向降下電圧（ＶＦ）が高く、さらにサージ電流に対する素子の耐量（ＩＦＳＭ）も低くなる。

そのため、主回路中に高速ダイオードを有する直流電源装置では、電源投入時や停電からの復電時など、平滑コンデンサへの充電に伴う突入電流（サージ電流）が高速ダイオードを通過して流れることを鑑み、サージ電流に対する設計配慮が施してある（例えば、特許文献１参照）。

図８は、復電時に高速ダイオードにサージ電流が流れることを回避することによって高速ダイオードを保護する特許文献１記載の直流電源装置を示すものである。

図８に示す直流電源装置は、スイッチング素子２０１とダイオード２０５を逆並列接続したスイッチングアームとダイオード２０７とを直列接続した直列接続回路と、スイッチング素子２０２とダイオード２０６を逆並列接続したスイッチングアームとダイオード２０８とを直列接続した直列接続回路とを並列接続した回路と、スイッチング素子２０１とダイオード２０７の接続点と交流電源１の一端との間に接続されたリアクトル２０９と、スイッチング素子２０２とダイオード２０８との接続点と交流電源１の他端との間に接続されたリアクトル２１０と、並列接続点２１３及び２１４間にそれぞれ並列接続された平滑コンデンサ８と負荷９と、交流電源１の両端と平滑コンデンサ８の正極出力端子との間にそれぞれ接続されたダイオード３０８，３０９を備えている。

図８において、ダイオード２０７およびダイオード２０８は、高速ダイオードであり、電源投入時や瞬時停電からの復電時に流れる突入電流を、リアクトル２０９とダイオード２０７、もしくはリアクトル２１０とダイオード２０８をそれぞれバイパスするように接続されたバイパス用のダイオード３０８もしくはダイオード３０９に流すことで、サージ電流の耐量の小さな高速ダイオード（ダイオード２０７およびダイオード２０８）を保護することができる。（詳細については、特許文献１を参照）。

特開２００４−７２８４６号公報 国際公開第２０１２／００４９２７号 特開昭６０−１３４７８２号公報

しかしながら、上記従来の直流電源装置において、リアクトルと高速ダイオードをバイパスすることで高速ダイオードを保護するバイパス用ダイオードは、交流電圧の瞬時電圧（正しくはその絶対値）が直流電圧よりも高くなると、順バイアスされてオン状態となるため、回路特性上、交流電圧のピーク電圧よりも低い直流電圧で継続して安定動作をさせることはできない。

そのため、交流電圧のピーク位相付近でスイッチング手段のスイッチング動作を停止させ、交流電圧のピーク電圧よりも低い直流電圧となるように制御することで電力変換効率を高める動作を実現する直流電源装置（例えば特許文献２を参照）には適用できないという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、通常のスイッチング動作に影響を与えることなく、交流電圧のピーク電圧よりも低い直流電圧となるように制御することも可能であって、かつ、瞬時停電中に直流電圧が低下して次の復電の際に高速ダイオードに大きなサージ電流が流れる恐れがある場合においても、回路中の高速ダイオードを保護することができる直流電源装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の直流電源装置は、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、単一もしくは複数のスイッチング素子を用いてリアクトルを介し交流電源からの交流電圧を短絡・開放するスイッチング手段と、整流回路の出力側に設けられた平滑コンデンサと、前記スイッチング素子のターンオン時に平滑コンデンサからスイッチング素子の向きに流れる回復電流を抑制するためスイッチング素子と平滑コンデンサとの間に接続される高速ダイオードと、当該高速ダイオードに対して、一般整流ダイオードを並列接続するかどうかを切り替える開閉手段とを備えて、直流電源装置の通常動作時には前記開閉手段をオフ状態に制御し、直流電圧の低下時には前記開閉手段をオン状態に制御する構成としてある。

この開閉手段の制御によって、通常のスイッチング動作時には、高速ダイオードに一般整流ダイオードが並列接続されないことから、本来のスイッチング特性には影響を与えず、直流電圧の低下時には、高速ダイオードよりも順方向降下電圧（ＶＦ）が低い一般整流ダイオードが高速ダイオードに並列接続されることから、平滑コンデンサへの突入電流の大部分をサージ電流耐量の高い一般整流ダイオードに分流させ、高速ダイオードに過大なサージ電流が流れるのを防止する。

本発明の直流電源装置は、瞬時停電等で直流電圧が所定電圧以下に低下した場合に、通常運転時にはオフに制御している開閉手段をオン状態に制御することによって、順方向降下電圧ＶＦの低い一般整流ダイオードを高速ダイオードに並列接続し、停電からの復電時に平滑コンデンサに流れる突入電流を、一般整流ダイオード等のサージ電流耐量の大きなダイオードに流すことができるので、確実な高速ダイオードの保護が可能となる。よって
、高速ダイオードとして、従来使用可能であったダイオードよりもさらに逆回復時間の短いＳｉ系のファストリカバリダイオードや、コスト的なチップサイズの制約上、サージ電流耐量が小さくなりがちなＳｉＣ、ＧａＮなどのワイドバンドギャップ系の高耐圧ショットキーダイオードを使用することが可能となる。その結果、直流電圧を交流電源のピーク電圧以下に制御する高効率運転を行うとともに、スイッチング損失をさらに低減し、ノイズの小さな直流電源装置を構成することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る直流電源装置の構成を示す図 同実施の形態１における直流電源装置の開閉手段がオフの場合の等価回路を示す図 同実施の形態１に係る直流電源装置における、交流電源電圧、直流電圧、入力電流波形を示す図 同実施の形態１に係る直流電源装置における、瞬時停電時の挙動を示すタイミングチャート 本発明の実施の形態２に係る直流電源装置の構成を示す図 同実施の形態２における直流電源回路のゼロクロス検出回路の構成とその二値出力を示す図で、（ａ）はゼロクロス検出回路の構成例を示す図、（ｂ）は（ａ）の構成例におけるゼロクロス検出回路の出力信号例を示す図、（ｃ）はゼロクロス検出回路の別の構成例を示す図、（ｄ）は（ｃ）の構成例におけるゼロクロス検出回路の別の出力信号例を示す図 本発明の実施の形態２に係る直流電源装置の別の主回路構成を示す図 従来の直流電源装置の構成を示す図

第１の発明は、交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、単一もしくは複数のスイッチング素子を用いてリアクトルを介し交流電源からの交流電圧を短絡・開放するスイッチング手段と、整流回路の出力側に設けられた平滑コンデンサとを備えて、スイッチング素子のオン・オフによって負荷へ供給する直流電圧を制御する直流電源装置において、前記スイッチング素子のターンオン時に平滑コンデンサからスイッチング素子へ流れ込む逆回復電流を抑制するためスイッチング素子と平滑コンデンサとの間に接続される高速ダイオードと、当該高速ダイオードに対して、一般整流ダイオードを並列接続するかどうかを切り替える開閉手段とを具備し、直流電源装置の通常動作時には前記開閉手段をオフ状態に制御し、直流電圧の低下時には前記開閉手段をオン状態に制御する構成としたものである。

これによって、本発明の直流電源装置は、通常のスイッチング動作時には、高速ダイオードに一般整流ダイオードが並列接続されないことから、本来のスイッチング特性には影響を与えず、直流電圧の低下時には、高速ダイオードよりも順方向降下電圧ＶＦが低い一般整流ダイオードが高速ダイオードに並列接続されることから、平滑コンデンサへの突入電流の大部分をサージ電流耐量の高い一般整流ダイオードに流して、高速ダイオードに過大なサージ電流が流れるのを防止することができる。

第２の発明は、第１の発明において、高速ダイオードに並列接続される一般整流ダイオードを、一般整流用のダイオードブリッジの一部または全てのダイオード素子にて構成したもので、安価でかつ、熱抵抗が小さくフィンなどの取り付けも可能な放熱性に優れたパッケージを採用することができ、よりサージ電流に対する耐量を強くできる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記直流電圧を検出する直流電圧検出手段を具備し、直流電圧検出手段によって得られる直流電圧が予め定められた所定の電圧
値以下になったときに、前記直流電圧の低下状態にあると判断する構成としたもので、直流電圧を正確に検出することで、瞬時停電からの復帰時に想定される平滑コンデンサへの突入電流の最大電流値を精度よく抑制することが可能となる。

第４の発明は、第１から第３の発明のいずれか１つの発明において、交流電源のピーク電圧またはその絶対値が所定時間以上の間、規定電圧値以下となった場合に、前記直流電圧の低下状態にあると判断するように構成したものであり、直流電圧検出手段の故障時など、直流電圧検出手段の検出精度が不十分な場合でも、交流電源の停電状態を検出することで、高速ダイオードを確実に保護することができる。

第５の発明は、第１から第３の発明のいずれか１つの発明において、開閉手段をノーマリオン特性のリレーや半導体スイッチで構成したもので、電源投入時や電源遮断時などで開閉手段を駆動する制御部や制御電源が動作しなくなった場合でも確実に、高速ダイオードにサージ電流が流れることを防止することができ、別途、制御部や開閉手段を駆動するための補助電源を必要とすることなく、高速ダイオードを保護することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る直流電源装置の構成を示す図である。

図１に示すようにこの直流電源装置は、交流電源１の一端に接続されたリアクトル２と、互いに同じ向きに直列接続され、かつ、その直列接続点がリアクトル２の他端と接続された２個のスイッチング素子３および４と、スイッチング素子３および４に、それぞれ逆方向に電流が流れる向きに並列接続された高速ダイオード５および６と、交流電源１の他端に交流入力端子の一端が接続され、かつ、前記高速ダイオード５および６とともに全波整流回路を形成するように接続された一般整流用のダイオードブリッジ７（高速ダイオード５、６およびダイオード７ａ、７ｂとで全波整流を実現する整流回路１３（図２参照）を構成）と、交流電源１からの交流電圧を全波整流した後の電圧を平滑する平滑コンデンサ８を備えて、平滑コンデンサ８の直流電圧を負荷９へ供給する。

さらに、本実施の形態の直流電源装置は、２個の高速ダイオード５および６の接続点（スイッチング素子３および４の接続点に同じ）と、ダイオードブリッジ７の他方の交流入力端子との間にリレーなどで構成された開閉手段１０を備えるとともに、平滑コンデンサ８の直流電圧を検出する直流電圧検出手段１１と、直流電圧検出手段１１によって検出された直流電圧に応じて開閉手段１０をオンまたはオフ状態に制御する制御部１２を備える。

本実施の形態の直流電源装置は、平滑コンデンサ８の直流電圧が所望の目標電圧となるように、交流電源１の瞬時電圧が正となる電源半周期間にはスイッチング素子４を、交流電源１の瞬時電圧が負となる電源半周期間にはスイッチング素子３をそれぞれオン・オフする。

このスイッチング素子３および４の具体的な制御方法については従来から知られている公知の方法を用いればよい。

例えば、一般にアクティブフィルタと呼ばれる構成で、入力電流の検出手段（図示せず）を備えて、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ以上の比較的高い周波数でスイッチング動作を行って、交流電源１からの入力電流を略正弦波状の波形となるように制御しながら、入力電流
の振幅を調整することで平滑コンデンサ８の直流出力電圧を所望の電圧に制御する方法を用いればよい。

また、入力電流自体の電流フィードバック制御は行わず、交流電源１の電源半周期ごとにスイッチング素子３または４の短絡・開放動作を数回から数十回程度行う形で、スイッチング素子３、４の短絡幅（オン幅）を調整することによって、平滑コンデンサ８の直流出力電圧に対する電圧フィードバック制御のみを行う方法を用いてもよい。

いずれの制御方法も公知でよく知られており、かつ、直流電圧フィードバックや入力電流フィードバックの有無は本発明に直接関係しないことから、その制御方法の詳細については記述を省略する。

図３は、本実施の形態の直流電源装置における、交流電源１の交流電圧、入力電流、直流電圧波形を示す図である。

本発明の直流電源装置は、図３に示すように、直流電圧の目標値を交流電源１のピーク電圧よりも低い電圧値とすることで、交流電源１のピーク電圧付近においてスイッチング素子３および４のスイッチング動作を停止させ、電源周期あたりのスイッチング回数を抑制することで、スイッチング損失を低減する。

その際、直流電圧を、交流電源１の交流電圧のピーク電圧よりも高く制御した状態でスイッチング停止期間を設けると、スイッチング停止期間中に入力電流が急激に低下してゼロになりやすく、その結果、入力電流中の高調波成分が増加することから、本直流電源装置においては、スイッチング停止期間において、入力電流が滑らかに連続して流れるよう、直流電圧が交流電源１の交流電圧のピーク電圧よりも低くなるように制御される。（本制御については、本発明の作用に直接関係しないため、詳細の記述については省略する。詳細内容については、参考文献３を参照。）
図２は、本実施の形態の直流電源装置における、通常動作時における主回路構成の等価回路を示す図である。すなわち、制御部１２は、通常動作時には開閉手段１０をオフとし、ダイオード７ｃ，７ｄを電源回路から切り離すことによって、図２に示すような回路構成となる。

交流電源１の正の電源半周期間においては、スイッチング素子４のオン・オフによって、スイッチング素子４または高速ダイオード５に交互に電流が流れることから、高速ダイオード５のリカバリ特性によってスイッチング素子４のターンオン時の逆回復電流が抑制される。

交流電源１の負の電源半周期間においては、スイッチング素子３のオン・オフによって、スイッチング素子３または高速ダイオード６に交互に電流が流れることから、高速ダイオード６のリカバリ特性によってスイッチング素子３のターンオン時の逆回復電流が抑制される。

次に本実施の形態の直流電源における開閉手段１０の制御方法について説明する。

図４は、本実施の形態の直流電源装置における、瞬時停電時の挙動を示す図である。

負荷９の動作中に、交流電源１において瞬時停電が発生すると、交流電源１から平滑コンデンサ８へ電力が供給されなくなる一方で、負荷９は、直流電圧が負荷９の動作に必要な電圧以上である限り動作し続けるため、平滑コンデンサ８の電圧すなわち直流電圧は、負荷９の大きさに応じて低下していく。

制御部１２は、直流電圧検出手段１１によって直流電圧を常時モニタし、直流電圧が所定の下限電圧レベル（図４のＶ１レベル）以下に達した場合に開閉手段１０をオンし、順方向降下電圧（ＶＦ）の低い一般整流ダイオード７ｃおよび７ｄをそれぞれ高速ダイオード５および６に並列接続することで、高速ダイオード５、６に電流が流れるのを防止し、高速ダイオード５および６を実質的にほぼ無効化する。

なお、下限電圧レベルＶ１は、交流電源１の復電時に平滑コンデンサ８に流れ得る最大の突入電流が高速ダイオード５および６のサージ耐量を上回らないように予め決められる。

これによって、交流電源１の復電タイミングにおいて、直流電圧が下限電圧レベルＶ１以上である場合には、高速ダイオード５、６にはサージ電流耐量以下の突入電流しか流れず、また直流電圧が下限電圧レベルＶ１未満となった場合には、高速ダイオード５、６よりもサージ電流耐量の大きな一般整流ダイオード７ａ，７ｂに突入電流の大部分が流れるため、交流電源１の復電時にサージ電流耐量以上の電流が流れて高速ダイオード５、６が破壊するのを防ぐことができる。

さらに、一般整流用ダイオードブリッジ７をヒートシンク等に接続すれば、放熱能力が向上するため、平滑コンデンサ８への突入電流に対するダイオードブリッジ７のサージ電流耐量をより向上させることが可能である。

また、制御部１２は、開閉手段１０のチャタリング防止のため、直流電圧が下限電圧レベルＶ１よりも高い電圧に設定された復帰電圧レベル（図４のＶ２レベル）以上まで上昇したタイミングで開閉手段１０をオフ状態に戻す。

なお、直流電圧低下時には、直流電圧が復帰電圧レベル以上に回復するまでの期間、リカバリ特性のあまり良くないダイオードでの動作が継続することになるため、平滑コンデンサ８の容量が大きく、直流電圧が復帰電圧レベルに到達するまでの期間が長くなることが想定される。このような場合には、直流電圧が復帰電圧レベルに到達するまで、通常運転時に比べてスイッチング回数を制限したり、スイッチング動作を一時的に停止させたりして、スイッチングノイズの発生頻度や発生量を抑えるとさらによい。

さらに、開閉手段１０が１ｂ接点のリレーなどで構成されるなど、ノーマリオン特性を有する場合には、制御部１２ならびに開閉手段１０を駆動する制御電源（図示せず）の電圧が不十分な場合においても、開閉手段１０をオン状態に保てるため、開閉手段１０を駆動する制御電源を、平滑コンデンサ８の直流電圧から構成することができる。

また、開閉手段１０がノーマリオフ特性の場合には、制御部１２と開閉手段１０とを外部からの補助電源等を用いて駆動し、直流電源装置への電源投入時に、これに先立って開閉手段１０をオンに制御すればよい。

以上のように、本実施の形態１に係る直流電源装置は、瞬時停電等によって直流電圧が低下した場合に、開閉手段１０をオンに制御して、高速ダイオード５および６に、順方向降下電圧ＶＦの低い一般整流ダイオード７ｃ、７ｄをそれぞれ並列接続し、復電時に平滑コンデンサ８の充電に伴う突入電流のほとんどを、一般整流ダイオード７ｃ，７ｄ側に分流することができるため、高速ダイオード５，６の保護はもちろん、当該高速ダイオード５，６に流れるサージ電流を低く制限することができる。

そのため、従来よりもサージ電流耐量の小さな、逆回復時間（ｔｒｒ）のより短い高速
ダイオードを採用することができ、直流電源装置のスイッチングロスとスイッチングノイズを従来以上に低減することが可能となる。

また、リカバリ特性に優れたワイドギャップ系のＳｉＣやＧａＮ系の高耐圧ショットキーダイオードは、価格面の制約等からチップサイズが小さく、サージ電流耐量が低くなる傾向があるので、高速ダイオードとしてこれらのダイオードを用いる場合においても本発明は非常に効果的である。

なお、本実施の形態１に係る直流電源装置において、高速ダイオード５、６に並列接続されるダイオードの種類を一般整流ダイオードとして説明したが、想定されるサージ電流耐量が小さい場合には、保護対象となる高速ダイオード５、６に比べて、順方向降下電圧ＶＦが小さく、サージ電流耐量の大きなダイオードであれば同様の効果が得られることは言うまでもない。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る直流電源装置の構成を示す図である。

図５に示すように、この直流電源装置は、交流電源１からの交流電圧を全波整流するように交流電源１に接続された一般整流用ダイオードで構成された整流回路１３と、整流回路１３の直流出力端子（＋）に一端が接続されたリアクトル２と、リアクトル２の他端と整流回路１３の直流出力端子（−）間に接続されたスイッチング素子３と、リアクトル２の前記他端と平滑コンデンサ８間に接続された高速ダイオード５で構成される１石昇圧形回路において、平滑コンデンサ８の両端に並列接続された一般整流用のダイオードブリッジ１４と、一般整流用ダイオードブリッジ１４の一方もしくは両方の交流入力端と高速ダイオード５のアノード間に接続された開閉手段１０を有する（図５では、開閉手段１０が両方の交流入力端に接続された場合を記載）。

開閉手段１０のオン・オフの制御タイミングについては、実施の形態１と同様であるため、詳細の記述を省略するが、本実施の形態の直流電源装置は、第１の実施の形態に係る直流電源装置と同様に、復帰時に平滑コンデンサ８を充電する際に流れる突入電流をサージ電流耐量の大きな一般整流ダイオード１４ａおよび１４ｂ側に流すことで、高速ダイオード５の破壊を防止することができる。

また、電源事情などで交流電源１の交流電圧が高くなることが想定される場合や、平滑コンデンサ８の容量が大きい場合など、電源投入時の突入電流が無視できない場合には次のようにすればよい。すなわち、図５に示すように、別途、ＰＴＣなどの突入電流防止用抵抗１５ａと突入電流防止抵抗１５ａに並列接続されたリレー１５ｂ等で構成される突入電流防止回路１５を、交流電源１と平滑コンデンサ８間に設けて、電源投入時には、突入電流防止抵抗１５ａを介して平滑コンデンサ８への突入電流の電流ピークを抑制した後、数秒後にリレー１５ｂをオンして突入電流防止抵抗１５ａを無効化すればよい。

本内容についてはよく知られた内容であるため、詳細の記述を省略する（詳しくは参考文献３を参照）。

また、開閉手段１０をオンに制御するタイミングを決定する別の判断方法として、交流電源１の交流電圧が低い状態（停電状態）が継続する時間によって、直流電圧の低下を推測し開閉手段１０をオンすることも可能であり、以下にその方法について記載する。

図６は、交流電源１の交流電圧が所定の電圧閾値よりも低いかどうかを認識して二値信号出力を行うゼロクロス検出回路１６の構成とその二値信号出力を示した図である。

図６（ａ）に示すゼロクロス検出回路１６は、二値出力の交流電圧における電圧閾値を調整するための抵抗１６ａ、制御部１２との絶縁を行うためのフォトカプラ１６ｂなどから構成されて、図６（ｂ）に示すように、交流電源１の電圧が所定の電圧Ｖｔｈ未満になればＨ出力、所定の電圧Ｖｔｈ以上になればＬ出力となるゼロクロス検出信号を出力する。

また別の回路例として、図６（ｃ）に示すゼロクロス検出回路１６では、図６（ｄ）に示すように、交流電源１の電圧の絶対値が所定の電圧Ｖｔｈ未満になればＨ出力、所定の電圧Ｖｔｈ以上になればＬ出力となるゼロクロス検出信号を出力する。

制御部１２は、ゼロクロス検出信号のＬ出力が継続する時間を常に検出し、Ｌ出力が所定期間以上継続した場合に、交流電源１の電圧が復帰した場合に大きなサージ電流が流れる恐れがあるレベルまで直流電圧が低下していると判断して、開閉手段１０をオンする。

なお、本実施の形態の直流電源装置では、主回路構成として、一般的な１石昇圧型の回路にて説明を行ったが、１石昇圧型と同様のリアクトル、スイッチング素子、高速ダイオードを２組ずつ設けてそれらを互いに位相差をつけて駆動するインターリーブ方式の回路においても同様に適用できる。

図７は、本発明の直流電源装置を別の主回路構成（インターリーブ方式）に適用する場合の構成を示す図である。（制御部１２は図示せず）
図７に示すように、２個の高速ダイオード５ａおよび５ｂに対し、それぞれ一般整流用のダイオードブリッジ１４で構成された一般整流ダイオード１４ａ、１４ｂが並列接続されるように、開閉手段１０ａ、１０ｂが設けられる。

図７から明らかなように、開閉手段１０ａおよび１０ｂのオン・オフするタイミングについては、いずれも実施の形態１の直流電源装置の開閉手段１０と同じとすることで、交流電源１からの平滑コンデンサ８への突入電流は、リアクトル２ａ−一般整流ダイオード１４ａと、リアクトル２ｂ−一般整流ダイオード１４ｂとに分かれて流れることから、実施の形態１の直流電源装置と同様の効果を奏することは言うまでもない。

以上のように、本発明に係る直流電源装置は、瞬時停電などで直流電圧が低くなった際に、一般整流ダイオードを高速ダイオードに並列接続することで、サージ電流に弱い高速ダイオードを安全に保護することができ、交流電源からの交流電圧を、リアクトルを介してスイッチング素子によって短絡・開放することで直流電圧に変換して負荷へ電力供給するエアコン、冷蔵庫、洗濯機、ヒートポンプ給湯機などの機器への用途に幅広く適用することができる。

１ 交流電源
２ リアクトル
２ａ リアクトル
２ｂ リアクトル
３ スイッチング素子
３ａ スイッチング素子
３ｂ スイッチング素子
４ スイッチング素子
５ 高速ダイオード
６ 高速ダイオード
７ ダイオードブリッジ
７ａ、７ｂ 一般整流ダイオード
７ｃ、７ｄ 一般整流ダイオード
８ 平滑コンデンサ
９ 負荷
１０ 開閉手段
１０ａ 開閉手段
１０ｂ 開閉手段
１１ 直流電圧検出手段
１２ 制御部
１３ 整流回路
１４ ダイオードブリッジ
１４ａ 一般整流ダイオード
１４ｂ 一般整流ダイオード

Claims (5)

1. 交流電源からの交流電圧を整流する整流回路と、単一もしくは複数のスイッチング素子を用いてリアクトルを介し交流電源からの交流電圧を短絡・開放するスイッチング手段と、整流回路の出力側に設けられた平滑コンデンサとを備えて、スイッチング素子のオン・オフによって負荷へ供給する直流電圧を制御する直流電源装置において、前記スイッチング素子のターンオン時に平滑コンデンサからスイッチング素子へ流れ込む逆回復電流を抑制するためスイッチング素子と平滑コンデンサとの間に接続される高速ダイオードと、当該高速ダイオードに対して、一般整流ダイオードを並列接続するか否かを切り替える単一もしくは複数の開閉手段とを具備し、直流電源装置の通常動作時には前記開閉手段をオフ状態に制御し、直流電圧の低下時には前記開閉手段をオン状態に制御することを特徴とする直流電源装置。
2. 前記一般整流ダイオードは、高速ダイオードに並列接続される一般整流用のダイオードブリッジの一部または全てのダイオード素子にて構成されることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
3. 前記直流電圧を検出する直流電圧検出手段を具備し、直流電圧検出手段によって得られる直流電圧が予め定められた所定の電圧値以下になったときに、前記直流電圧の低下状態にあると判断することを特徴とする請求項１または２に記載の直流電源装置。
4. 交流電源のピーク電圧またはその絶対値が所定時間以上の間、規定電圧値以下となった場合に、前記直流電圧の低下状態にあると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流電源装置。
5. 前記開閉手段は、ノーマリオン特性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流電源装置。

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