JP2000208290A

JP2000208290A - 昇圧チョッパ装置および電気負荷作動装置

Info

Publication number: JP2000208290A
Application number: JP13116199A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takahashi; 雄治高橋; Kazutoshi Mita; 一敏三田; Keiichi Shimizu; 恵一清水
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2000-07-28
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: JP4003346B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】全波整流回路を用いないで変換効率を高くした
昇圧チョッパ装置およびこれを用いた電気負荷作動装置
を提供する。【解決手段】交流電源電圧の一方の半サイクル期間中に
順方向電圧が印加されて高周波でスイッチングする第１
のスイッチング手段Ｑ１、第１のスイッチング手段がオ
ンしたときに生じる増加電流が通流する共通のインダク
タＬ１、第１のスイッチング手段がオフしたときに増加
電流と同一方向に共通のインダクタを電源として生じる
減少電流が通流する第１のダイオードＤ１および共通の
平滑コンデンサＣ２によって第１の昇圧チョッパ回路が
構成される。また、他方の半サイクル期間中に第１のス
イッチング手段、第１のダイオードと同じ働きをする第
２のスイッチング手段Ｑ２、第２のダイオードＤ２、お
よび、共通のインダクタＬ１、共通の平滑コンデンサＣ
２によって第２の昇圧チョッパ回路が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、昇圧チョッパ装置
およびこれを用いた電気負荷作動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２１は、従来の昇圧チョッパ装置を示
す回路図である。

【０００３】図において、１０１は交流電源、ｔ
_ＩＮ１、ｔ_ＩＮ２は入力端子、１０２はノイズフィル
タ、１０３は全波整流回路、１０４は高周波バイパスコ
ンデンサ、１０５はインダクタ、１０６はスイッチング
手段、１０７はダイオード、１０８は平滑コンデンサ、
ｔ_ＯＵＴは直流出力端子である。

【０００４】交流電源１０１は、入力端子ｔ_ＩＮ１、ｔ
_ＩＮ２間に接続される。

【０００５】入力端子ｔ_ＩＮ１、ｔ_ＩＮ２は、ノイズフ
ィルタ１０２を介して全波整流回路１０３の交流入力端
に接続している。

【０００６】全波整流回路１０３の直流出力端間にはイ
ンダクタ１０５およびスイッチング手段１０６の直列回
路と、高周波バイパスコンデンサ１０４とが並列接続さ
れている。

【０００７】スイッチング手段１０６と並列にダイオー
ド１０７および平滑コンデンサ１０８の直列回路が接続
されている。

【０００８】直流出力端子ｔ_ＯＵＴは、平滑コンデンサ
１０８の両端に接続されている。

【０００９】そうして、全波整流回路１０３によって交
流電圧が全波整流される。その結果、非平滑整流化直流
電圧がインダクタ１０５およびスイッチング手段１０６
の直列回路に印加される。

【００１０】スイッチング手段１０６は、たとえばＦＥ
Ｔからなり、高繰り返し周波数でスイッチングする。

【００１１】交流電源１０１が入力端子ｔ_ＩＮ１側が正
の半波のときにスイッチング手段１０６がオンすると、
交流電源１０１、入力端子ｔ_ＩＮ１、ノイズフィルタ１
０２、全波整流回路１０３、インダクタ１０５、スイッ
チング手段１０６、全波整流回路１０３、ノイズフィル
タ１０２、入力端子ｔ_ＩＮ２および交流電源１０１の経
路を電流が増加しながら流れる。すなわち、増加電流が
流れる。

【００１２】次に、スイッチング手段１０６がオフする
と、インダクタ１０５の逆起電力によって電流が増加電
流と同一方向に流れながら減少していく。すなわち、減
少電流ふぁ流れる。このときの電流は、インダクタ１０
５、ダイオード１０７、平滑コンデンサ１０８、高周波
バイパスコンデンサ１０４およびインダクタ１０５の経
路を流れる。

【００１３】以後、以上の回路動作を繰り返すことによ
り、直流出力端子ｔ_ＯＵＴ間に昇圧され、かつ平滑化さ
れた直流電圧が得られる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の昇圧チ
ョッパ装置は、入力側に全波整流回路１０３を用いるた
め、入力整流ダイオードの損失が大きくなり、変換効率
は高々９５％程度に留まり、変換効率を高くする際の阻
害要因になっている。

【００１５】本発明は、全波整流回路を用いないで変換
効率を高くした昇圧チョッパ装置およびこれを用いた電
気負荷作動装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の昇圧チ
ョッパ装置は、交流電源を接続する一対の入力端子と；
一対の直流出力端子と；一対の直流出力端子間に接続さ
れた共通の平滑コンデンサと；入力端子および直流出力
端子の間に直列的に接続された共通のインダクタと；交
流電源電圧の一方の半サイクル期間中に順方向電圧が印
加されて高周波のスイッチングを行い、オン時に共通の
インダクタに電流を通流させる第１のスイッチング手段
と；第１のスイッチング手段がオフ時に共通のインダク
タに生じた逆起電力によって発生する電流で共通の平滑
コンデンサを充電する電流通路を形成する第１のダイオ
ードと；交流電源電圧の他方の半サイクル期間中に順方
向電圧が印加されて高周波のスイッチングを行い、オン
時に共通のインダクタに電流を通流させる第２のスイッ
チング手段と；第２のスイッチング手段がオフ時に共通
のインダクタに生じた逆起電力によって発生する電流で
共通の平滑コンデンサを充電する電流通路を形成する第
２のダイオードと；を具備していることを特徴としてい
る。

【００１７】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１８】第１のスイッチング手段および第２のスイ
ッチング手段は、高周波でスイッチングするものであれ
ば、どのようなものでもよく、たとえばＦＥＴ、バイポ
ーラトランジスタなどを用いることができる。

【００１９】ところで、第１のスイッチング手段には、
交流電源電圧の正負いずれか一方の半サイクル期間中順
方向に電圧が印加される。この状態の下で、第１のスイ
ッチング手段は、第１の昇圧チョッパ回路のスイッチン
グ手段を担当し、高周波のスイッチングを行う。

【００２０】一方、第２のスイッチング手段には、交流
電源電圧の他方の半サイクル期間中順方向に電圧が印加
される。この状態の下で、第２のスイッチング手段は、
第２の昇圧チョッパ回路のスイッチング手段を担当し、
高周波のスイッチングを行う。

【００２１】なお、本発明において、「高周波」とは１
ｋＨｚ以上の周波数をいう。

【００２２】そうして、第１のスイッチング手段に対し
て順方向となる交流電圧の一方の半サイクルの期間中、
第１のスイッチング手段、共通のインダクタ、第１のダ
イオードおよび共通の平滑コンデンサは、第１の昇圧チ
ョッパ回路を構成する。

【００２３】すなわち、第１のスイッチング手段がオン
すると、交流電源からインダクタ、第１のスイッチング
手段および交流電源を直列に含む経路を増加電流が流れ
る。なお、「増加電流」とは、スイッチオン時点からオ
フするまで増加していく電流を意味する。

【００２４】上記増加電流の通流中に第１のスイッチン
グ手段がオフすると、共通のインダクタに蓄積された電
気エネルギーにより逆起電力を生じて、オン期間中に流
れていた方向と同一方向に減少電流が流れる。なお、
「減少電流」とは、スイッチオフ時点から次にオンする
まで減少していく電流を意味する。この減少電流は、イ
ンダクタから第１のダイオード、共通の平滑コンデン
サ、交流電源およびインダクタを直列に含む経路を流れ
る。

【００２５】なお、交流電源側に高周波バイパスコンデ
ンサを接続しておくことにより、共通のインダクタに電
気エネルギーを蓄積する際の増加電流および共通のイン
ダクタを電源とする減少電流が流れやすくなる。

【００２６】その結果、一対の直流出力端子間には交流
電源電圧より昇圧され、かつ平滑コンデンサにより平滑
化された直流電圧が得られる。

【００２７】以上の動作は、昇圧チョッパとしての動作
であり、交流電圧が第１のスイッチング手段に対して順
方向に印加される半サイクルの間繰り返される。

【００２８】次に、交流電源電圧が反転して、第２のス
イッチング手段に対して順方向電圧が印加される他方の
半サイクルの期間中、第２のスイッチング手段、共通の
インダクタ、第２のダイオードおよび共通の平滑コンデ
ンサは第２の昇圧チョッパ回路を構成する。

【００２９】すなわち、第２のスイッチング手段が高周
波スイッチングによりオンすると、交流電源、第２のス
イッチング手段、共通のインダクタおよび交流電源を直
列に含む経路を増加電流が流れる。

【００３０】上記増加電流が通流中に第２のスイッチン
グ手段がオフすると、共通のインダクタに蓄積された電
気エネルギーにより逆起電力を生じて、オン期間中に流
れていた方向と同一方向に減少電流が流れる。この減少
電流は、共通のインダクタから交流電源、第２のダイオ
ード、共通の平滑コンデンサおよび共通のインダクタを
直列に含む経路を流れる。

【００３１】なお、交流電源側に高周波バイパスコンデ
ンサを接続しておくことにより、第２のスイッチング手
段に対して順方向電圧が印加される他方の半サイクル期
間中においても、同様に増加電流および減少電流が流れ
やすくなる。

【００３２】以上の動作は、昇圧チョッパとしての動作
であり、交流電圧が第２のスイッチング手段に対して順
方向に印加される半サイクルの間繰り返される。

【００３３】以上説明したとおり、交流電源の第１のス
イッチング手段に対して順方向電圧が印加される一方の
半サイクルにおいては、第１のスイッチング手段をスイ
ッチング手段とし、共通のインダクタ、共通の平滑コン
デンサおよび第１のダイオードを構成要素として第１の
昇圧チョッパ回路が構成され、また第２のスイッチング
手段に対して順方向電圧が印加される他方の半サイクル
においては、第２のスイッチング手段をスイッチング手
段とし、共通のインダクタ、共通の平滑コンデンサおよ
び第２のダイオードを構成要素とする第２の昇圧チョッ
パ回路が構成される。

【００３４】本発明においては、第１のスイッチング手
段および第２のスイッチング手段がそれぞれの昇圧チョ
ッパ回路を構成するときに、他方のスイッチング手段が
一方のスイッチング手段のオン、オフに伴って生じる増
加電流および減少電流に対して電流通過手段を構成しな
くてもよい。たとえば、予め各スイッチング手段に逆並
列関係にダイオードを接続しておけば、これらのダイオ
ードが電流通過手段として作用する。

【００３５】上記から、第１および第２のスイッチング
手段相互の接続関係は限定する必要がないことを意味す
る。しかし、本発明において、一方のスイッチング手段
が昇圧チョッパ回路を構成しているときに、他方のスイ
ッチング手段は昇圧チョッパ回路を流れる電流に対して
電流通過手段を提供してもよい。

【００３６】また、共通のインダクタおよび共通の平滑
コンデンサは単一のものだけでなく、複数の集合体のよ
って構成されていたり、または複数に分割されたもので
あってもよい。

【００３７】本発明の昇圧チョッパ装置は、以上の説明
から明かなように、全波整流回路が不要になる。このた
め、入力整流ダイオードによる損失が少なくなり、全体
として高い変換効率たとえば９７〜９８％程度の変換効
率を得ることができる。

【００３８】電力変換装置において、その変換効率がた
とえ１％でも向上するということは、変換に伴う電力損
失がその分減少することである。そして、これにより放
熱量が低減するので、装置の小形化、軽量化およびコス
トダウンに多大な影響を与えることから、本発明の効果
は極めて大きい。

【００３９】請求項２の発明の昇圧チョッパ装置は、交
流電源を接続する一対の入力端子と；一対の直流出力端
子と；一対の直流出力端子間に接続された共通の平滑コ
ンデンサと；入力端子および直流出力端子の間に直列的
に接続された共通のインダクタと；互いに逆極性に直列
接続されているとともに、一対の入力端子間に共通のイ
ンダクタを直列に介して接続されていて、それぞれに対
して順方向電圧となる交流電圧の半波の期間中高周波の
スイッチングを行う第１のスイッチング手段および第２
のスイッチング手段と；一方のスイッチング手段がオン
後オフした際に共通のインダクタに生じた逆起電力によ
り発生する電流で平滑コンデンサを充電する電流通路を
形成する第１のダイオードと；他方のスイッチング手段
がオン後オフした際に生じた逆起電力により発生する電
流で平滑コンデンサを充電する電流通路を形成する第２
のダイオードと；を具備していることを特徴としてい
る。

【００４０】本発明においては、第１および第２のスイ
ッチング手段が互いに逆極性で、かつ直列接続されてい
ることを要件としている。このため、第１のスイッチン
グ手段が昇圧チョッパ回路を構成している交流電源電圧
の一方の半サイクル期間中に、第２のスイッチング手段
には、逆方向電圧が印加されている。

【００４１】また、各スイッチング手段は、交流電源電
圧の一方の半サイクルにおいては、一方の昇圧チョッパ
回路のスイッチング手段として、および他方の半サイク
ルにおいては他方の昇圧チョッパ回路の増加電流および
減少電流の電流通過手段として、それぞれ作用させるこ
とができるため、回路構成を簡単化することができる。

【００４２】請求項３の発明の昇圧チョッパ装置は、請
求項１または２記載の昇圧チョッパ装置において、共通
のインダクタは、一対の入力端子および一対の直流出力
端子の間にそれぞれ和動的に接続されるとともに、磁気
回路を共有する一対のコイルを備えていることを特徴と
している。

【００４３】本発明においては、交流電源の正負各半サ
イクルごとにインダクタおよび平滑コンデンサを共通に
する２つの昇圧チョッパ回路を形成するに際して、共通
のインダクタを昇圧回路および接地間のノイズ低減手段
と兼用するように構成したものである。このため、互い
に和動接続され、かつ磁気回路を共有するとともに、一
方の入力端子とこれに対応する直流出力端子との間、お
よび他方の入力端子とこれに対応する直流出力端子との
間に、それぞれ挿入された一対のコイルを用いて共通の
インダクタを構成している。

【００４４】したがって、本発明におけるインダクタ
は、昇圧チョッパ回路としての動作においては、増加電
流および減少電流のいずれに対しても一対のコイルが協
働して、あたかも１つのインダクタのように作用する。

【００４５】一方、本実施形態のインダクタは、昇圧チ
ョッパ装置および接地間のノイズ低減手段としても作用
してノイズを抑制する。

【００４６】請求項４の発明の昇圧チョッパ装置は、交
流電源を接続する一対の入力端子と；一対の直流出力端
子と；一対の直流出力端子間に接続された共通の平滑コ
ンデンサと；入力端子の一方および直流出力端子の一方
の間に直列的に接続された共通のインダクタと；互いに
逆極性に直列接続されているとともに、一対の入力端子
間に共通のインダクタを直列に介して接続されていて、
それぞれに対して順方向電圧となる交流電圧の半波の期
間中高周波のスイッチングを行う第１のスイッチング手
段および第２のスイッチング手段と；一方のスイッチン
グ手段がオン後オフした際に共通のインダクタに生じた
逆起電力により発生する電流で平滑コンデンサを充電す
る電流通路を形成する第１のダイオードと；他方のスイ
ッチング手段がオン後オフした際に生じた逆起電力によ
り発生する電流で平滑コンデンサを充電する電流通路を
形成する第２のダイオードと；コモンモードインダク
タ、ノーマルモードインダクタおよび高周波バイパスコ
ンデンサを備えコモンモードインダクタは交流入力端子
の一方および共通のインダクタの間と、交流入力端子の
他方および第２のスイッチング手段の間とにそれぞれ直
列に挿入されており、ノーマルモードインダクタは交流
入力端子の他方および第２のスイッチング手段の間にお
いてコモンモードインダクタより後段に直列に挿入され
ており、高周波バイパスコンデンサは共通のインダク
タ、第１および第２のスイッチング手段と閉回路を形成
するように接続されて構成されているノイズフィルタ
と；を具備していることを特徴としている。

【００４７】本発明は、先行する請求項の各発明をさら
に改良して、ノイズフィルタにおけるコモンモードノイ
ズを小さくしたものである。

【００４８】すなわち、共通のインダクタから見て遠い
方のスイッチング手段が昇圧チョッパのスイッチング手
段として作用している半サイクルにおいて、当該スイッ
チング手段のオフ時にノイズフィルタに含まれているコ
モンモードインダクタが飽和しやすい。そしてコモンモ
ードインダクタが飽和すると、コモンモードノイズが増
加する。

【００４９】また、コモンモードノイズが増加すると、
これに伴い回路損失が増加するので、変換効率が低下す
る。

【００５０】したがって、コモンモードインダクタが飽
和しにくいように設計すれば問題はない。しかし、わざ
わざ飽和しにくいように設計したものでなければ使えな
いより、通常のコモンモードインダクタを仕様できるの
であればなお都合がよい。

【００５１】本発明者は、コモンモードインダクタの飽
和の原因について調査したところ、共通のインダクタか
ら見て遠い方のスイッチング手段である第２のスイッチ
ング手段が昇圧チョッパのスイッチング手段として作用
している半サイクルにおいては、コモンモードインダク
タの両端に平滑コンデンサの電圧分の電位差が生じるた
めであることが分かった。

【００５２】そこで、本発明においては、コモンモード
インダクタと第２のスイッチング手段との間にノーマル
モードインダクタを直列に挿入することによって、コモ
ンモードノイズを低減させるようにしたのである。

【００５３】すなわち、ノーマルモードインダクタを上
記の位置に挿入することにより、コモンモードインダク
タに印加される電圧が平滑コンデンサの電圧より明らか
に低い電圧になる。このため、コモンモードノイズが低
減する。

【００５４】また、コモンモードノイズの低減に伴って
回路損失が低減するので、変換効率が向上する。

【００５５】ところで、コモンモードインダクタは、コ
アを共有する一対の同一巻数の巻線を差動関係に巻装し
た構成を備えており、交流電源の両極電源ラインに巻線
を一個づつ直列に挿入して用いる。

【００５６】これに対して、ノーマルモードインダクタ
は、コモンモードインダクタに対して用いている表現で
あり、一般的なインダクタが該当する。

【００５７】次に、高周波バイパスコンデンサは、第１
および第２のスイッチング手段の高周波スイッチングに
よって発生した高周波電流をノーマルモードインダクタ
を経由しないで、すなわちバイパスして流すように作用
する。

【００５８】そうして、高周波バイパスコンデンサが上
記の位置に接続されていることにより、ノーマルモード
インダクタには高周波電流が流れない。このため、ノー
マルモードインダクタに低周波用の標準品のインダクタ
を用いることができる。

【００５９】したがって、ノーマルモードインダクタが
安価になる。

【００６０】請求項５の発明の昇圧チョッパ装置は、請
求項１ないし４のいずれか一記載の昇圧チョッパ装置に
おいて、第１のスイッチング手段および第２のスイッチ
ング手段は、ＦＥＴからなることを特徴としている。

【００６１】本発明において、ＦＥＴは、基本的には接
合形およびＭＯＳ形のいずれであってもよい。ＭＯＳ形
ＦＥＴは、エンハンスメント形およびディプレッション
形のいずれでもよい。また、Ｎチャンネル形およびＰチ
ャンネル形のいずれであってもよい。しかし、エンハン
スメント形のＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが好適である。

【００６２】また、第１および第２のスイッチング手段
がＦＥＴであることにより、スイッチング手段が昇圧チ
ョッパ回路として作用していない場合に、そのゲートが
順方向にドライブされていれば、他方のスイッチング手
段が昇圧チョッパ回路として作用しているときのオン、
オフによって流れる増加電流および減少電流は、いずれ
も第２のスイッチング手段のチャンネル中を逆電流とし
て流れる。

【００６３】しかし、チャンネルが閉じている状態にお
いては、第２のスイッチング手段に形成される逆方向の
寄生ダイオード中を上記電流が流れる。

【００６４】したがって、昇圧チョッパ回路を構成して
いるいずれか一方のＦＥＴに対して、他方のＦＥＴは、
その間単に電流通過手段として作用している。

【００６５】さらに、本発明においては、要すれば上記
のようにＦＥＴ中を逆方向に電流が流れるのを避けるこ
ともできる。たとえば、第１および第２のスイッチング
手段を構成するＦＥＴとダイオードを逆並列に接続すれ
ば、ダイオードを電流通過手段とすることができる。

【００６６】請求項６の発明の昇圧チョッパ装置は、請
求項５記載の昇圧チョッパ装置において、昇圧チョッパ
回路を構成していないときのＦＥＴは、同期整流器とし
て作用して電流通路手段を構成することを特徴としてい
る。

【００６７】本発明は、昇圧チョッパ回路のスイッチン
グ手段として作用していないＦＥＴを電流通路として用
いる場合に、同期整流器と作用させるものである。

【００６８】ＦＥＴを同期整流器とするには、ゲート・
ソース間に順方向電圧を印加することにより、チャンネ
ルが広がり、チャンネル抵抗が小さくなって逆電流が流
れやすくする。たとえば、ＦＥＴのゲート・ソース間に
交流電圧の半サイクルの期間中順方向電圧を印加するよ
うに構成すればよい。

【００６９】請求項７の発明の昇圧チョッパ装置は、請
求項６記載の昇圧チョッパ装置において、少なくとも一
方のスイッチング手段に並列接続されたピーク電圧検出
手段と；力率改善用集積回路と；ピーク電圧検出手段の
出力および力率改善用集積回路の出力を比較していずれ
か高い方の出力に基づいてスイッチング手段をドライブ
するように制御する比較手段と；を具備していることを
特徴としている。

【００７０】本発明は、昇圧チョッパ回路のスイッチン
グ手段として作用していないＦＥＴを逆電流の電流通路
にするために同期整流器として作用させる際に、交流電
源電圧の極性を確実に検出するとともに、ゲート・ソー
ス間をハイ電圧ドライブすることにより、ＦＥＴのチャ
ンネル抵抗が小さくって高効率になる構成を規定してい
る。

【００７１】また、ＦＥＴが昇圧チョッパ回路動作とし
てオン、オフする際には、市販されている力率改善用集
積回路の高周波発振を使ってドライブする。この集積回
路は、その発振周波数が交流電源電圧の半サイクルの位
相に応じて変化する。交流電圧の瞬時値が相対的に低い
領域では周波数が高くなり、反対に瞬時値が大きい領域
では周波数が低くなり、その結果、交流電源から流入す
る電流の力率が高くなる。

【００７２】さらに、ＦＥＴが同期整流器として作用す
る交流の半サイクルにおいては、昇圧チョッパ回路動作
により生じた昇圧電圧を検出してハイ電圧のドライブを
行うことにより確実にドライブできる。

【００７３】さらにまた、上記の昇圧電圧を検出するた
めに、ＦＥＴからなるスイッチング手段に並列にピーク
電圧検出手段を接続している。このピーク電圧検出手段
は、各スイッチング手段ごとに並列接続するために、一
対用いることができる。しかし、いずれか一方のスイッ
チング手段にのみ一個のピーク電圧検出手段を用いるこ
とも可能である。この場合には、論理回路を用いて反転
した信号を発生させて、他方のスイッチング手段に並列
接続されるピーク電圧検出手段を用いる場合と同様に回
路動作させることができる。

【００７４】請求項８の発明の昇圧チョッパ装置は、請
求項５記載の昇圧チョッパ装置において、昇圧チョッパ
回路を構成していないときのＦＥＴは、その寄生ダイオ
ードが電流通路手段を構成することを特徴としている。

【００７５】本発明は、昇圧チョッパ回路のスイッチン
グ手段として作用していないＦＥＴを電流通路手段とし
て用いる場合に、寄生ダイオードによって電流通路手段
を構成するものである。

【００７６】ＦＥＴのゲートを順方向ドライブしていな
い状態では、チャンネルが閉じていても寄生ダイオード
が形成されている場合には、ダイオードを外付け接続す
ることなく、電流通路手段として作用させることができ
る。

【００７７】請求項９の発明の電気負荷作動装置は、請
求項１ないし８のいずれか一記載の昇圧チョッパ装置
と；昇圧チョッパ装置の直流出力端間に接続されて作動
する電気負荷と；を具備していることを特徴としてい
る。

【００７８】本発明において、「電気負荷」とは、昇圧
チョッパ装置に対して、その直流出力端間に接続されて
作動するあらゆる負荷を含む概念である。たとえば、昇
圧チョッパ装置の直流出力端間に入力端を接続した高周
波インバータなどであってもよい。

【００７９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００８０】図１は、本発明の昇圧チョッパ装置および
電気負荷作動装置の第１の実施形態を示す回路図であ
る。

【００８１】図において、ＡＣは交流電源、ａ、ｂは一
対の入力端子、ＮＦはノイズフィルタ、Ｃ１は高周波バ
イパスコンデンサ、Ｌ１は共通のインダクタ、Ｑ１は第
１のスイッチング手段、Ｑ２は第２のスイッチング手
段、Ｄ１は第１のダイオード、Ｄ２は第２のダイオー
ド、Ｃ２は共通の平滑コンデンサ、ｔ_ＯＵＴは一対の直
流出力端子、ＥＬは電気負荷である。

【００８２】交流電源ＡＣは、商用交流電源からなり、
一対の入力端子ａ、ｂ間に接続している。

【００８３】ノイズフィルタＮＦは、電源側端子が入力
端子ａ、ｂ間に接続している。

【００８４】高周波バイパスコンデンサＣ１は、ノイズ
フィルタＮＦの負荷側端子間に接続している。

【００８５】共通のインダクタＬ１は、入力端子ａおよ
び直流出力端子ｔ_ＯＵＴの間に直列的に接続されてい
る。

【００８６】第１のスイッチング手段Ｑ１および第２の
スイッチング手段Ｑ２は、それぞれＮチャンネル形ＭＯ
ＳＦＥＴからなり、そのソース同志を接続することによ
り、互いに逆極性に直列接続されたうえ、共通のインダ
クタＬ１を介して高周波バイパス用コンデンサＣ１の両
端間に接続している。

【００８７】第１のダイオードＤ１は、そのアノードが
共通のインダクタＬ１および第１のスイッチング手段Ｑ
１のドレインの接続点に接続されている。

【００８８】第２のダイオードＤ２は、そのアノードが
第２のスイッチング手段Ｑ２のドレインおよび高周波バ
イパスコンデンサＣ１の接続点にされている。

【００８９】共通の平滑コンデンサＣ２は、直流出力端
子ｔ_ＯＵＴの間に接続されているとともに、第１および
第２のダイオードＤ１、Ｄ２のカソードと、第１および
第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のソースとの間に接
続されている。

【００９０】電気負荷ＥＬは、直流出力端子ｔ_ＯＵＴ間
に接続される。

【００９１】次に、回路動作について図２ないし図６を
参照して説明する。

【００９２】図２は、本発明の昇圧チョッパ装置の第１
の実施形態において、交流電源ＡＣの電圧が入力端子ａ
側で正となる半サイクル期間中に第１のスイッチング手
段Ｑ１がオンしている状態を示す等価回路図である。

【００９３】交流電源ＡＣの電圧が入力端子ａ側で正と
なる半サイクル期間中においては、高周波バイパスコン
デンサＣ１、共通のインダクタＬ１、第１のスイッチン
グ手段Ｑ１、第１のダイオードＤ１および共通の平滑コ
ンデンサＣ２が第１の昇圧チョッパ回路を構成する。

【００９４】すなわち、第１のスイッチング手段Ｑ１
は、図示しないゲートドライブ回路によって高周波でス
イッチングするが、オンすると、交流電源１（高周波バ
イパスコンデンサＣ１）、共通のインダクタＬ１、第１
のスイッチング手段Ｑ１、第２のスイッチング手段Ｑ２
の寄生ダイオードおよび交流電源ＡＣの経路を増加電流
が流れる。そのときの電源電圧をＶｐ、第１のスイッチ
ング手段Ｑ１のオン時間をＴ_ＯＮとする。なお、第２の
スイッチング手段Ｑ２は、そのゲートに順方向電圧が印
加されていないため、チャンネルが閉じているので、逆
方向に対しては寄生ダイオードが電流通路を提供する。

【００９５】図３は、同じく第１のスイッチング手段Ｑ
１がオフしている状態を示す等価回路図である。

【００９６】次に、増加電流の通流中に第１のスイッチ
ング手段Ｑ１がオフすると、図３に示すように、共通の
インダクタＬ１中に蓄積された電気エネルギーによって
逆起電力を生じて増加電流と同一方向に減少電流が流れ
る。しかし、この減少電流は、共通のインダクタＬ１、
第１のダイオードＤ１、共通の平滑コンデンサＣ２、第
２のスイッチング手段Ｑ２の寄生ダイオード、高周波バ
イパスコンデンサＣ１および共通のインダクタＬ１の経
路を流れて、共通の平滑コンデンサＣ２を充電する。高
周波バイパスコンデンサＣ１の電荷は、第１のスイッチ
ング手段Ｑ１の次のオン時に放電して増加電流の一部を
構成する。

【００９７】その結果、共通の平滑コンデンサＣ２の両
端すなわち直流出力端子ｔ_ＯＵＴ間に表れる直流出力電
圧をＶｏ、高周波バイパスコンデンサＣ１の両端間の電
圧すなわち入力電圧をＶｐ、第１のスイッチング手段Ｑ
１のオン時間をＴ_ＯＮ、オフ時間をＴ_ＯＦＦとする。

【００９８】以後、第１の昇圧チョッパ回路は、入力端
子ａ側が正となる半サイクル期間中、上記の回路動作を
繰り返す。この期間中の直流出力電圧Ｖｏは、

【数１】に示すように昇圧される。

【００９９】

【数１】Ｖｏ＝（Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ）Ｖｐ／Ｔ_ＯＦＦさらに、交流電源ＡＣの電圧が入力端子ｂ側で正となる
半サイクル期間中の回路動作について説明する。

【０１００】図４は、本発明の昇圧チョッパ装置の第１
の実施形態において、交流電源ＡＣの電圧が入力端子ｂ
側で正となる半サイクル期間中に第２のスイッチング手
段Ｑ２がオンしている状態を示す等価回路図である。

【０１０１】交流電源ＡＣの電圧が入力端子ｂ側で正と
なる半サイクル期間中においては、高周波バイパスコン
デンサＣ１、共通のインダクタＬ１、第２のスイッチン
グ手段Ｑ２、第２のダイオードＤ２および共通の平滑コ
ンデンサＣ２が第２の昇圧チョッパ回路を構成する。

【０１０２】すなわち、第２のスイッチング手段Ｑ２
は、図示しないゲートドライブ回路によって高周波でス
イッチングするが、オンすると、交流電源ＡＣ（高周波
バイパスコンデンサＣ１）、第２のスイッチング手段Ｑ
２、第１のスイッチング手段Ｑ１の寄生ダイオード、共
通のインダクタＬ１および交流電源ＡＣの経路を増加電
流が流れる。そのときの電源電圧をＶｐ、第２のスイッ
チング手段Ｑ２のオン時間をＴ_ＯＮとする。

【０１０３】図５は、同じく第２のスイッチング手段Ｑ
２がオフしている状態を示す等価回路図である。

【０１０４】次に、増加電流の通流中に第２のスイッチ
ング手段Ｑ２がオフすると、図５に示すように、共通の
インダクタＬ１中に蓄積された電気エネルギーによって
逆起電力を生じて増加電流と同一方向に減少電流が流れ
る。

【０１０５】しかし、この減少電流は、共通のインダク
タＬ１、高周波バイパスコンデンサＣ１、第２のダイオ
ードＤ２、共通の平滑コンデンサＣ２、第１のスイッチ
ング手段Ｑ１の寄生ダイオードおよび共通のインダクタ
Ｌ１の経路を流れて、共通の平滑コンデンサＣ２を充電
する。

【０１０６】その結果、共通の平滑コンデンサ２の両端
すなわち直流出力端子ｔ_ＯＵＴ間に表れる直流出力電圧
をＶｏ、第１のスイッチング手段Ｑ１のオフ時間をＴ
_ＯＦＦとする。

【０１０７】以後、第２の昇圧チョッパ回路は、入力端
子ｂ側が正となる交流電源電圧の半サイクル期間中、上
記の回路動作を繰り返す。そうして、この半サイクル中
の直流出力電圧Ｖｏは、やはり

【数１】に示すように昇圧される。

【０１０８】図６は、本発明の昇圧チョッパ装置の第１
の実施形態における各部の電圧、電流波形を示す波形図
である。

【０１０９】図において、（ａ）は第１のスイッチング
手段Ｑ１のドレイン・ソース間電圧波形を、（ｂ）は共
通のインダクタＬ１および第１のスイッチング手段Ｑ１
のドレイン・ソースの超列回路部分の電圧波形を、
（ｃ）は共通のインダクタＬ１の端子間電圧を、（ｄ）
は共通のインダクタＬ１を流れる電流波形を、それぞれ
示す。

【０１１０】上記波形図は、交流電源電圧２００Ｖ、直
流出力電圧３８０Ｖ、出力電流０．５５３Ａのときの電
圧、電流波形図である。

【０１１１】そうして、入力端子ａ、ｂから見ると、昇
圧チョッパ装置に流入する負荷電流は、高周波成分が高
周波バイパスコンデンサＣ１およびノイズフィルタＮＦ
などによって除去されるので、低周波の正弦波となる。
以上の説明から明かなように、交流電源１の各半サイク
ルごとに第１および第２の昇圧チョッパ回路が構成され
る結果、全波整流回路なしに、交流電圧の正負両半サイ
クルにわたり昇圧電圧が得られる。

【０１１２】図７は、本発明の昇圧チョッパ装置の第２
の実施形態を示す回路図である。

【０１１３】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１１４】本実施形態は、第１および第２のスイッチ
ング手段Ｑ１、Ｑ２と逆並列にダイオードＤ３およびＤ
４を接続している点で異なる。

【０１１５】すなわち、ダイオードＤ３およびＤ４を逆
並列に接続することにより、第１および第２のスイッチ
ング手段Ｑ１、Ｑ２のいずれか一方が昇圧チョッパ回路
のスイッチング手段として作用しているときに、他方の
スイッチング手段に逆並列接続されているダイオードＤ
３またはＤ４が電流通路手段を提供するように作用する
ものである。

【０１１６】したがって、第１および第２のスイッチン
グ手段Ｑ１、Ｑ２のチャンネルが閉じていても差し支え
ないし、寄生ダイオードがなくてもよい。

【０１１７】図８は、本発明の昇圧チョッパ装置の第３
の実施形態を示す回路図である。

【０１１８】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１１９】本実施形態は、高周波フィルタＨＦにコモ
ンモードインダクタＢＴを付加してノイズフィルタＮＦ
を構成して、ノイズ除去を一層強化した点で異なる。

【０１２０】図９は、本発明の昇圧チョッパ装置の第４
の実施形態を示す回路図である。

【０１２１】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１２２】本実施形態は、共通のインダクタＬ１を一
対のコイルＬ１ａ、Ｌ１ｂおよび共通の磁気回路ｃｃに
よって構成している点で異なる。

【０１２３】すなわち、一方のコイルＬ１ａは、入力端
子ａと、これに対向する直流出力端子ｔ_ＯＵＴとの間に
直列に挿入されている。他方のコイルＬ１ｂは、他方の
入力端子ｂと、これに対向する直流出力端子ｔ_ＯＵＴと
の間に直列に挿入されている。そして、各コイルＬ１
ａ、Ｌ１ｂは、その磁気回路ｃｃを共有していて、しか
も和動的に接続している。

【０１２４】したがって、一対のコイルＬ１ａ、Ｌ１ｂ
は、電源ラインのそれぞれに挿入されているため、電源
ラインと接地との間を流れようとするノイズ電流に対し
て大きなインピーダンスとして作用するので、ノイズ低
減に効果的であると同時に、昇圧チョッパ装置として
は、あたかも１つの共通のインダクタと同様に作用す
る。

【０１２５】図１０は、本発明の昇圧チョッパ装置の第
５の実施形態を示す回路図である。

【０１２６】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１２７】本実施形態は、ノイズフィルタＮＦを改良
して、コモンモードノイズを低減している点で異なる。

【０１２８】すなわち、ノイズフィルタＮＦは、コモン
モードインダクタＢＴ、ノーマルモードインダクタＬ２
および高周波バイパスコンデンサＣ１、Ｃ０１、Ｃ０２
を含んで構成されている。

【０１２９】コモンモードインダクタＢＴは、コアを共
有する一対の巻線ｗ１、ｗ２を備えている。各巻線ｗ
１、ｗ２は、同一巻数で、かつ差動的に巻装されてい
る。

【０１３０】ノーマルモードインダクタＬ２は、コモン
モードインダクタＢＴの巻線ｗ２と第２のスイッチング
手段Ｑ２との間に直列に接続されている。なお、ノーマ
ルモードインダクタＬ２は、その極性が共通のインダク
タＬ１と和動関係に設定されている。

【０１３１】高周波バイパスコンデンサＣ１は、共通の
インダクタＬ１、第１および第２のスイッチング手段Ｑ
１、Ｑ２と閉回路を形成するように接続されている。

【０１３２】これに対して、高周波バイパスコンデンサ
Ｃ０１は、コモンモードインダクタＢＴの一対の巻線ｗ
１、ｗ２の交流電源ＡＣ側の一端間に接続されている。

【０１３３】また、高周波バイパスコンデンサＣ０２
は、コモンモードインダクタＢＴの一対の巻線ｗ１、ｗ
２の他端間に接続されている。

【０１３４】次に、本実施形態における回路動作を図１
１および図１２を参照して説明する。

【０１３５】図１１は、本発明の昇圧チョッパ装置の第
５の実施形態において、第２のスイッチング手段Ｑ２が
昇圧チョッパ回路のスイッチング手段として作用してい
る半サイクル中のオン状態のときの各部の電圧を示す等
価回路図である。

【０１３６】図において、スイッチング手段Ｑ２のドレ
インが接続されているラインｌ１は、スイッチング手段
Ｑ２のスイッチングに伴って０Ｖと平滑コンデンサＣ２
の電圧Ｖ_ＤＣとの間を高周波で振動する。

【０１３７】交流電源電圧Ｖ_ＡＣは、図のように１極が
接地されているとする。

【０１３８】昇圧チョッパ回路においては、平滑コンデ
ンサＣ２の負側端子が最も安定した電位であるので、負
側端子が接地されていると仮定する。

【０１３９】第２のスイッチング手段Ｑ２は、高周波で
スイッチングしているが、オン状態では、ラインｌ１が
０電位であり、各部の電圧が図に示すようになる。すな
わち、コモンモードインダクタＢＴの各巻線ｗ１、ｗ２
の電圧は、ともにａ・Ｖ_ＡＣになる。また、共通のイン
ダクタＬ１の電圧は、（１−ａ）・Ｖ_ＡＣになる。さら
に、ノーマルモードインダクタＬ２の電圧は、ａ・Ｖ
_ＡＣになる。なお、ａは共通のインダクタＬ１とノーマ
ルモードインダクタＬ２のインダクタンス比によって決
まる値で、０＜ａ＜１の範囲にある。

【０１４０】したがって、コモンモードインダクタＢＴ
の各巻線ｗ１、ｗ２にはａ・Ｖ_ＡＣが現れるが、昇圧チ
ョッパにおいては、Ｖ_ＡＣ＜Ｖ_ＤＣであり、ａ・Ｖ_ＡＣ
＜にＶ_ＡＣであるから、コモンモードノイズはノーマル
モードインダクタＬ２を接続しないときに比較して小さ
くなる。なお、ノーマルモードインダクタＬ２が接続さ
れないと、コモンモードインダクタＢＴの電圧はＶ_ＤＣ
になる。

【０１４１】図１２は、本発明の昇圧チョッパ装置の第
５の実施形態において第、２のスイッチング手段Ｑ２が
昇圧チョッパ回路のスイッチング手段として作用してい
る半サイクル中のオフ状態のときの各部の電圧を示す等
価回路図である。

【０１４２】第２のスイッチング手段Ｑ２がオフ状態で
あると、ラインｌ１の電位が平滑コンデンサＣ２の電圧
分高くなり、各部の電圧が図に示すようになる。すなわ
ち、コモンモードインダクタＢＴの各巻線ｗ１、ｗ２の
電圧は、ともにａ・（Ｖ_ＤＣ−Ｖ_ＡＣ）になる。ノーマ
ルモードインダクタＬ２の電圧は、ａ・（Ｖ_ＤＣ−Ｖ
_ＡＣ）になる。また、共通のインダクタＬ１の電圧は、
（１−ａ）・（Ｖ_ＤＣ−Ｖ_ＡＣ）になる。さらに、ノー
マルモードインダクタＬ２の電圧は、ａ・（Ｖ_Ｄ _Ｃ−Ｖ
_ＡＣ）になる。

【０１４３】したがって、コモンモードインダクタＢＴ
の各巻線ｗ１、ｗ２にはａ・（Ｖ_Ｄ _Ｃ−Ｖ_ＡＣ）が現れ
るが、ａ・（Ｖ_ＤＣ−Ｖ_ＡＣ）＜Ｖ_ＤＣであるから、コ
モンモードノイズはノーマルモードインダクタＬ２を接
続しないときに比較して小さくなる。

【０１４４】図１３は、本発明の昇圧チョッパ装置の第
６の実施形態を示す回路図である。

【０１４５】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１４６】本実施形態は、第１および第２のスイッチ
ング手段Ｑ１およびＱ２のいずれか一方が昇圧チョッパ
回路を構成しているときに、他方のスイッチング手段の
ゲートを順方向ドライブして、そのドレイン・ソース間
電圧Ｖ_ＤＳを低くすることにより、逆電流が流れやすく
して、スイッチング手段を同期整流器として作用させる
ように構成した点で異なる。

【０１４７】すなわち、たとえば、交流電源ＡＣの電圧
Ｖａｃが入力端子ａが正となる半サイクルの期間中、第
１のスイッチング手段Ｑ１が昇圧チョッパ回路のスイッ
チング手段として作用していると、第１のスイッチング
手段Ｑ１のゲート・ソース間に高周波パルスの順方向ゲ
ートドライブ信号Ｖｐ１を印加するようにゲートドライ
ブ手段ＧＤ１を設けている。

【０１４８】また、この間ゲートドライブ手段ＧＤ２
は、第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート・ソース間
に、連続した順方向ゲートドライブ信号Ｖｄｃ２を印加
する。

【０１４９】次に、交流電源ＡＣの電圧Ｖａｃが入力端
子ｂが正となる半サイクルの期間中第２のスイッチング
手段Ｑ２が昇圧チョッパ回路のスイッチング手段として
作用すると、第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート・ソ
ース間には、高周波パルスの順方向ゲートドライブ信号
Ｖｐ２を印加するようにゲートドライブ手段ＧＤ２を設
けている。

【０１５０】また、ゲートドライブ手段ＧＤ１は、この
間第１のスイッチング手段Ｑ１のゲート・ソース間に連
続した順方向ゲートドライブ信号Ｖｄｃ１を印加する。

【０１５１】図１４は、同じく交流電源ＡＣの電圧Ｖａ
ｃと各スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２に印加するゲートド
ライブ信号との関係を示す波形図である。

【０１５２】図１５は、本発明の昇圧チョッパ装置の第
７の実施形態を示す回路図である。

【０１５３】図１６は、同じくピーク値検出手段を示す
回路図である。

【０１５４】各図において、図１３と同一部分について
は同一符号を付して説明は省略する。

【０１５５】本実施形態は、さらに第１および第２のス
イッチング手段Ｑ１およびＱ２が昇圧チョッパ回路のス
イッチング手段を担当する際には力率改善が行われるよ
うに構成している点で異なる。

【０１５６】図において、ＰＤ１は第１のピーク値検出
手段、ＰＤ２は第２のピーク値検出手段、ＩＣ１は第１
の力率改善用集積回路、ＩＣ２は第２の力率改善用集積
回路、ＣＰ１は第１の比較手段、ＣＰ２は第２の比較手
段である。

【０１５７】第１のピーク値検出手段ＰＤ１は、第１の
スイッチング手段Ｑ１に並列接続されて、第１のスイッ
チング手段Ｑ１の両端に現れる電圧のピーク値を検出し
て、その検出出力を第２の比較手段ＣＰ２の一方の入力
端子に入力する。

【０１５８】同様に、第２のピーク値検出手段ＰＤ２
は、第２のスイッチング手段Ｑ２に並列接続されて、第
２のスイッチング手段Ｑ２の両端に現れる電圧のピーク
値を検出して、その検出出力を第１の比較手段ＣＰ１の
一方の入力端子に入力する。

【０１５９】第１および第２のピーク値検出手段ＰＤ
１、ＰＤ２は、そのいずれも図１７に示す回路構成を備
えている。

【０１６０】すなわち、スイッチング手段Ｑの両端間に
直列接続された抵抗器Ｒ１、Ｒ２の分圧回路ＶＤ、抵抗
器Ｒ２に並列接続されたコンデンサＣ１１およびダイオ
ード１１の直列回路、ダイオード１１に並列接続された
ダイオードＤ１２およびコンデンサＣ１２の直列回路、
ならびにコンデンサＣ１２に並列接続された抵抗器Ｒ３
からなる。

【０１６１】そうして、ピーク値検出手段は、コンデン
サＣ１２および抵抗器Ｒ３の並列回路の両端に現れる電
圧をピーク値として出力する。

【０１６２】第１および第２の力率改善用集積回路ＩＣ
１、ＩＣ２は、交流電圧の瞬時値に応じてその発振周波
数を入力電流の力率が高くなるように制御した高周波信
号を発振する市販の集積回路である。また、第１および
第２の力率改善用集積回路ＩＣ１、ＩＣ２の出力電圧
は、昇圧チョッパ回路のスイッチングを担当していると
きにスイッチング手段Ｑ１およびＱ２の両端に現れる電
圧より低く設定されている。

【０１６３】第１の力率改善用集積回路ＩＣ１は、その
出力を第１の比較手段ＣＰ１の他方の入力端子に入力す
る。

【０１６４】同様に、第２の力率改善用集積回路ＩＣ２
は、その出力を第２の比較手段ＣＰ２の他方の入力端子
に入力する。

【０１６５】第１および第２の比較手段ＣＰ１、ＣＰ２
は、２つの入力電圧を比較して、高い方の電圧をそのま
ま出力する。

【０１６６】第１の比較手段ＣＰ１は、その出力を第１
のゲートドライブ手段ＧＤ１を付勢する。

【０１６７】同様に、第２の比較手段ＣＰ２は、その出
力を第２のゲートドライブ手段ＧＤ２を付勢する。

【０１６８】次に、回路動作について説明する。

【０１６９】第１のスイッチング手段Ｑ１が第１の昇圧
チョッパ回路のスイッチング手段として作用している交
流電源電圧の半サイクルにおいては、第１のスイッチン
グ手段Ｑ１の両端に昇圧された高周波電圧が現れる。こ
の高周波電圧のピーク値は、第１のピーク値検出手段Ｐ
Ｄ１によって検出され、その検出出力は第２の比較手段
ＣＰ２に一方の入力電圧として入力される。

【０１７０】第２の比較手段ＣＰ２の他方の入力端子に
は力率改善用集積回路ＩＣ２の出力が入力される。第２
の比較手段ＣＰ２は、高い方の電圧である第１のピーク
値検出手段ＰＤ１の検出出力を第２のゲートドライブ手
段ＧＤ２に出力する。

【０１７１】したがって、第２のゲートドライブ手段Ｇ
Ｄ２は、第２のスイッチング手段Ｑ２のゲート・ソース
間にハイ電圧を印加するので、第２のスイッチング手段
Ｑ２は、低Ｖ_ＤＳとなって逆電流が流れやすくなって、
同期整流器として作用し、第１のスイッチング手段Ｑ１
を流れる高周波電流に対して電流通路を提供する。

【０１７２】また、第２のスイッチング手段Ｑ２は、同
期整流器として作用しているから、第２のピーク値検出
手段ＰＤ２には出力がないので、第１の比較手段ＣＰ１
は力率改善用集積回路ＩＣ１からの高周波出力を第１の
ゲートドライブ手段ＧＤ１の入力端に入力し、第１のゲ
ートドライブ手段ＧＤ１は第１のスイッチング手段Ｑ１
を高周波のスイッチングを行う。

【０１７３】次に、交流電源電圧の半サイクルが反転す
ると、上記と逆に第１のスイッチング手段Ｑ１が同期整
流器として作用し、第２のスイッチング手段Ｑ２を流れ
る高周波電流に対して電流通路を提供するとともに、第
２のスイッチング手段Ｑ２を高周波でスイッチングす
る。

【０１７４】図１７は、本発明の昇圧チョッパ装置の第
７の実施形態における各部の電圧、電流波形を示す波形
図である。

【０１７５】図において、（ａ）は第２のスイッチング
手段Ｑ２のドレイン・ソース間電圧、（ｂ）は第２のピ
ーク値検出手段ＰＤ２の出力電圧、（ｃ）は第１の力率
改善用集積回路ＩＣ１の出力電圧、（ｄ）は第１の比較
手段ＣＰ１の出力電圧、（ｅ）は第１のスイッチング手
段Ｑ１のドレイン電流である。

【０１７６】図１８は、本発明の昇圧チョッパ装置の第
８の実施形態を示す回路図である。

【０１７７】図において、図１６と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１７８】本実施形態は、単一のピーク値検出手段Ｐ
Ｄを用い、これを第１のスイッチング手段Ｑ１に並列接
続するとともに、その検出出力を第２の比較手段ＣＰ２
の一方の入力端子に入力するとともに、第１の比較手段
ＣＰ１の一方の入力端子に反転入して力している。

【０１７９】そうして、本実施形態においては、ピーク
値検出手段ＰＤの出力を第１の比較手段ＣＰ１に反転し
て入力させることにより、図１６に示す実施形態と同様
な回路動作を行いながらピーク値検出手段ＰＤが単一で
よいから、安価になる。

【０１８０】図１９は、本発明の昇圧チョッパ装置の第
９の実施形態を示す回路図である。

【０１８１】図において、図１８と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１８２】本実施形態は、単一のピーク値検出手段Ｐ
Ｄを第２のスイッチング手段Ｑ２に並列接続するととも
に、その検出出力を第１の比較手段ＣＰ１の一方の入力
端子に入力するとともに、第２の比較手段ＣＰ２の一方
の入力端子に反転して入力している。

【０１８３】そうして、ピーク値検出手段ＰＤの出力を
第２の比較手段ＣＰ２に反転入力させることにより、図
１６に示す実施形態と同様な回路動作を行いながらピー
ク値検出手段ＰＤが単一であるから、安価になる。

【０１８４】図２０は、本発明の電気負荷作動装置の第
２の実施形態を示す回路図である。

【０１８５】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１８６】本実施形態は、電気負荷ＥＬが放電ランプ
高周波点灯装置からなる点で異なる。

【０１８７】すなわち、電気負荷ＥＬは、高周波インバ
ータＥＬａ、限流インピーダンスＥＬｂ、放電ランプＥ
Ｌｃ、点灯状態検出手段ＥＬｄおよび負帰還制御手段Ｎ
ＦＢから構成されている。

【０１８８】高周波インバータＥＬａは、一対のスイッ
チング手段Ｑ３、Ｑ４およびゲート制御回路ＧＣからな
る。

【０１８９】一対のスイッチング手段Ｑ３、Ｑ４は、同
極性に直列接続して、昇圧チョッパ装置の直流出力端子
ｔ_ＯＵＴ間に接続している。

【０１９０】ゲート制御回路ＧＣは、一対のスイッチン
グ手段Ｑ３、Ｑ４に対して制御信号を供給して交互にス
イッチングさせる。

【０１９１】限流インピーダンスＥＬｂは、インダクタ
Ｌ２からなり、放電ランプＥＬｃと直列接続されて高周
波インバータＥＬａの出力端間に接続されている。

【０１９２】放電ランプＥＬｃは、蛍光ランプからな
る。

【０１９３】点灯状態検出手段ＥＬｄは、ランプ電圧検
出手段ＥＬｄ１およびランプ電流検出手段ＥＬｄ２から
なる。

【０１９４】負帰還制御手段ＮＦＢは、点灯状態検出手
段ＥＬｄの検出信号からランプ電力を演算して、ランプ
電力が一定になるように負帰還的にゲート制御手段ＧＣ
に制御信号を供給する。

【０１９５】なお、Ｃ３は直流カットコンデンサであ
る。また、Ｃ４はフィラメント加熱コンデンサである。

【０１９６】

【発明の効果】請求項１ないし８の各発明によれば、交
流電源電圧の一方の半サイクルの期間中に第１のスイッ
チング手段、共通のインダクタ、第１のダイオードおよ
び共通の平滑コンデンサを含んで第１の昇圧チョッパ回
路を構成し、交流電源電圧の他方の半サイクルの期間中
に第２のスイッチング手段、共通のインダクタ、第２の
ダイオードおよび共通の平滑コンデンサを含んで第２の
昇圧チョッパ回路を構成することにより、全波整流回路
を用いないので、入力整流ダイオードによる損失がなく
なるか、または少なくなるため、高い変換効率を得る昇
圧チョッパ装置を提供することができる。

【０１９７】請求項２の発明によれば、加えて第１およ
び第２のスイッチング手段が逆極性に直列接続されてい
ることにより、最も簡単な回路構成にした昇圧チョッパ
装置を提供することができる。

【０１９８】請求項３の発明によれば、加えて共通のイ
ンダクタが一対の入力端子および対向する一対の直流出
力端子の間に和動的に接続されるとともに、磁気回路を
共有する一対のコイルを備えていることにより、昇圧チ
ョッパ回路動作としてはあたかも１つの共通のインダク
タと同様に作用しながら、昇圧チョッパ装置から電源の
両ラインと接地との間に流れようとするノイズ電流を低
減する昇圧チョッパ装置を提供することができる。

【０１９９】請求項４の発明によれば、加えてコモンモ
ードインダクタ、ノーマルモードインダクタおよび高周
波バイパスコンデンサを含み、ノーマルモードインダク
タは入力端子および第２のスイッチング手段の間におい
てコモンモードインダクタより後段に直列に挿入されて
おり、高周波バイパスコンデンサは共通のインダクタ、
第１および第２のスイッチング手段と閉回路を形成する
ように接続されていることにより、第２のスイッチング
手段が昇圧チョッパ回路のスイッチング手段として作用
する交流電圧の半サイクルにおいて、コモンモードイン
ダクタに印加される電圧がノーマルモードインダクタを
挿入しない場合に比較して低くなるために、コモンモー
ドノイズが低減するとともに、変換効率が向上する昇圧
チョッパ装置を提供することができる。

【０２００】請求項５の発明によれば、加えて第１のス
イッチング手段および第２のスイッチング手段は、ＦＥ
Ｔからなることにより、いずれか一方のスイッチング手
段が昇圧チョッパ回路を構成しているときに他方のスイ
ッチング手段を電流通路手段として作用させ得る昇圧チ
ョッパ装置を提供することができる。

【０２０１】請求項６の発明によれば、加えて昇圧チョ
ッパ回路を構成していない他方のスイッチング手段を同
期整流器の電流通路手段として作用させることにより、
他方のスイッチング手段のチャンネル中を逆電流が流れ
る昇圧チョッパ装置を提供することができる。

【０２０２】請求項７の発明によれば、加えて少なくと
も一方のスイッチング手段に並列接続されたピーク値検
出手段、力率改善用集積回路および比較手段を備え、昇
圧チョッパ動作をしているスイッチング手段の両端電圧
をピーク値検出手段によって検出して他方のスイッチン
グ手段を連続的に順方向ドライブして、チャンネル抵抗
を小さくして逆電流を効率高く流して同期整流器として
作用させるとともに、入力電流の力率を改善する昇圧チ
ョッパ装置を提供することができる。

【０２０３】請求項８の発明によれば、加えて昇圧チョ
ッパ回路を構成していない他方のスイッチング手段の寄
生ダイオードを電流通路手段として作用させる昇圧チョ
ッパ装置を提供することができる。

【０２０４】請求項９の発明によれば、請求項１ないし
８の効果を有する電気負荷作動装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の昇圧チョッパ装置および電気負荷作動
装置の第１の実施形態を示す回路図

【図２】本発明の昇圧チョッパ装置の第１の実施形態に
おいて、交流電源ＡＣの電圧が入力端子ａ側で正となる
半サイクル期間中に第１のスイッチング手段Ｑ１がオン
している状態を示す等価回路図

【図３】同じく第１のスイッチング手段Ｑ１がオフして
いる状態を示す等価回路図

【図４】本発明の昇圧チョッパ装置の第１の実施形態に
おいて、交流電源ＡＣの電圧が入力端子ｂ側で正となる
半サイクル期間中に第２のスイッチング手段Ｑ２がオン
している状態を示す等価回路図

【図５】同じく第２のスイッチング手段Ｑ２がオフして
いる状態を示す等価回路図

【図６】本発明の昇圧チョッパ装置の第１の実施形態に
おける各部の電流、電圧波形を示す波形図

【図７】本発明の昇圧チョッパ装置の第２の実施形態を
示す回路図

【図８】本発明の昇圧チョッパ装置の第３の実施形態を
示す回路図

【図９】本発明の昇圧チョッパ装置の第４の実施形態を
示す回路図

【図１０】本発明の昇圧チョッパ装置の第５の実施形態
を示す回路図

【図１１】本発明の昇圧チョッパ装置の第５の実施形態
において、第２のスイッチング手段Ｑ２が昇圧チョッパ
回路のスイッチング手段として作用している半サイクル
中のオン状態のときの各部の電圧を示す等価回路図

【図１２】本発明の昇圧チョッパ装置の第５の実施形態
において、第２のスイッチング手段Ｑ２が昇圧チョッパ
回路のスイッチング手段として作用している半サイクル
中のオフ状態のときの各部の電圧を示す等価回路図

【図１３】本発明の昇圧チョッパ装置の第６の実施形態
を示す回路図

【図１４】同じく交流電源ＡＣの電圧Ｖａｃと各スイッ
チング手段Ｑ１、Ｑ２に印加するゲートドライブ信号と
の関係を示す波形図

【図１５】本発明の昇圧チョッパ装置の第７の実施形態
を示す回路図

【図１６】同じくピーク値検出手段を示す回路図

【図１７】本発明の昇圧チョッパ装置の第７の実施形態
における各部の電圧、電流波形を示す波形図

【図１８】本発明の昇圧チョッパ装置の第８の実施形態
を示す回路図

【図１９】本発明の昇圧チョッパ装置の第９の実施形態
を示す回路図

【図２０】本発明の電気負荷作動装置の第２の実施形態
を示す回路図

【図２１】従来の昇圧チョッパ装置を示す回路図

【符号の説明】

ＡＣ…交流電源ａ…入力端子ｂ…入力端子ＮＦ…ノイズフィルタＢＴ…コモンモードインダクタｗ１…巻線ｗ２…巻線Ｌ２…ノーマルモードインダクタＣ１…高周波バイパスコンデンサＣ０１…高周波バイパスコンデンサＣ０２…高周波バイパスコンデンサＬ１…共通のインダクタＱ１…第１のスイッチング手段Ｑ２…第２のスイッチング手段Ｄ１…第１のダイオードＤ２…第２のダイオードＣ２…共通の平滑コンデンサｔ_ＯＵＴ…直流出力端子ＥＬ…電気負荷

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源を接続する一対の入力端子と；一
対の直流出力端子と；一対の直流出力端子間に接続され
た共通の平滑コンデンサと；入力端子および直流出力端
子の間に直列的に接続された共通のインダクタと；交流
電源電圧の一方の半サイクル期間中に順方向電圧が印加
されて高周波のスイッチングを行い、オン時に共通のイ
ンダクタに電流を通流させる第１のスイッチング手段
と；第１のスイッチング手段がオフ時に共通のインダク
タに生じた逆起電力によって発生する電流で共通の平滑
コンデンサを充電する電流通路を形成する第１のダイオ
ードと；交流電源電圧の他方の半サイクル期間中に順方
向電圧が印加されて高周波のスイッチングを行い、オン
時に共通のインダクタに電流を通流させる第２のスイッ
チング手段と；第２のスイッチング手段がオフ時に共通
のインダクタに生じた逆起電力によって発生する電流で
共通の平滑コンデンサを充電する電流通路を形成する第
２のダイオードと；を具備していることを特徴とする昇
圧チョッパ装置。
【請求項２】交流電源を接続する一対の入力端子と；一
対の直流出力端子と；一対の直流出力端子間に接続され
た共通の平滑コンデンサと；入力端子および直流出力端
子の間に直列的に接続された共通のインダクタと；互い
に逆極性に直列接続されているとともに、一対の入力端
子間に共通のインダクタを直列に介して接続されてい
て、それぞれに対して順方向電圧となる交流電圧の半波
の期間中高周波のスイッチングを行う第１のスイッチン
グ手段および第２のスイッチング手段と；一方のスイッ
チング手段がオン後オフした際に共通のインダクタに生
じた逆起電力により発生する電流で平滑コンデンサを充
電する電流通路を形成する第１のダイオードと；他方の
スイッチング手段がオン後オフした際に生じた逆起電力
により発生する電流で平滑コンデンサを充電する電流通
路を形成する第２のダイオードと；を具備していること
を特徴とする昇圧チョッパ装置。
【請求項３】共通のインダクタは、一対の入力端子およ
び一対の直流出力端子の間にそれぞれ和動的に接続され
るとともに、磁気回路を共有する一対のコイルを備えて
いることを特徴とする請求項１または２記載の昇圧チョ
ッパ装置。
【請求項４】交流電源を接続する一対の入力端子と；一
対の直流出力端子と；一対の直流出力端子間に接続され
た共通の平滑コンデンサと；入力端子の一方および直流
出力端子の一方の間に直列的に接続された共通のインダ
クタと；互いに逆極性に直列接続されているとともに、
一対の入力端子間に共通のインダクタを直列に介して接
続されていて、それぞれに対して順方向電圧となる交流
電圧の半波の期間中高周波のスイッチングを行う第１の
スイッチング手段および第２のスイッチング手段と；一
方のスイッチング手段がオン後オフした際に共通のイン
ダクタに生じた逆起電力により発生する電流で平滑コン
デンサを充電する電流通路を形成する第１のダイオード
と；他方のスイッチング手段がオン後オフした際に生じ
た逆起電力により発生する電流で平滑コンデンサを充電
する電流通路を形成する第２のダイオードと；コモンモ
ードインダクタ、ノーマルモードインダクタおよび高周
波バイパスコンデンサを備えコモンモードインダクタは
交流入力端子の一方および共通のインダクタの間と、交
流入力端子の他方および第２のスイッチング手段の間と
にそれぞれ直列に挿入されており、ノーマルモードイン
ダクタは交流入力端子の他方および第２のスイッチング
手段の間においてコモンモードインダクタより後段に直
列に挿入されており、高周波バイパスコンデンサは共通
のインダクタ、第１および第２のスイッチング手段と閉
回路を形成するように接続されて構成されているノイズ
フィルタと；を具備していることを特徴とする昇圧チョ
ッパ装置。
【請求項５】第１のスイッチング手段および第２のスイ
ッチング手段は、ＦＥＴからなることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれか一記載の昇圧チョッパ装置。
【請求項６】昇圧チョッパ装置を構成していないときの
ＦＥＴは、同期整流器として作用して電流通路手段を構
成することを特徴とする請求項５記載の昇圧チョッパ装
置。
【請求項７】少なくとも一方のスイッチング手段に並列
接続されたピーク電圧検出手段と；力率改善用集積回路
と；ピーク電圧検出手段の出力および力率改善用集積回
路の出力を比較していずれか高い方の出力に基づいてス
イッチング手段をドライブするように制御する比較手段
と；を具備していることを特徴とする請求項６記載の昇
圧チョッパ装置。
【請求項８】昇圧チョッパ装置を構成していないときの
ＦＥＴは、その寄生ダイオードが電流通路手段を構成す
ることを特徴とする請求項５記載の昇圧チョッパ装置。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれか一記載の昇圧
チョッパ装置と；昇圧チョッパ装置の直流出力端間に接
続されて作動する電気負荷と；を具備していることを特
徴とする電気負荷作動装置。