JP2013059228A - スイッチング電源回路の制御装置およびヒートポンプユニット - Google Patents

スイッチング電源回路の制御装置およびヒートポンプユニット Download PDF

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Abstract

【課題】入力電流の変化を抑制しつつ効率を改善できるスイッチング電源回路を提供する。
【解決手段】モード制御部５１はチョッパ回路３ａ，３ｂにおける電力が増大するにしたがって、チョッパ回路３ａ，３ｂの動作モードを第１モードから第２モードを経て第３モードへと遷移させる。動作制御部５２は、第１モードにおいてチョッパ回路３ａにチョッピング動作をさせつつチョッパ回路３ｂのチョッピング動作を停止し、第２モードにおいてチョッパ回路３ａ，３ｂに交互にチョッピング動作をさせ、第３モードにおいてチョッパ回路３ａ，３ｂの両方に前記チョッピング動作をさせる。
【選択図】図２

Description

本発明はスイッチング電源回路の制御装置およびヒートポンプユニットに関し、特に複数のチョッパ回路を有するスイッチング電源回路の制御装置に関する。
特許文献１には、２つの昇圧スイッチングコンバータを有する力率改善装置が記載されている。特許文献１では、力率改善装置の出力電流に基づいて、２つの昇圧スイッチングコンバータの動作の周期が互いに異なるモードを切り換えて採用している。より詳細には、このようなモードとして６つのモードが採用されている。即ち、モード０は２つの昇圧スイッチングコンバータの両方を連続して動作させるモードである。モード１は、２つの昇圧スイッチングコンバータの動作期間の一部が時間的に重なるように２つの昇圧スイッチングコンバータの動作／停止を繰り返すモードである。モード２は、モード１よりも昇圧スイッチングコンバータの停止期間が長いモードである。モード３はさらに停止期間が長く、２つの昇圧スイッチングコンバータの動作が時間的に重ならないモードである。モード４は、１つの昇圧スイッチングコンバータを停止して他の昇圧スイッチングコンバータの動作／停止を繰り返すモードである。モード５は、モード４よりも他の一つのスイッチングコンバータの停止期間が長いモードである。
特許文献１では、負荷電流が小さく、昇圧スイッチングコンバータのスイッチング素子に流れる電流が小さいときに、モード４，５を採用する。これによって電源効率を改善している。
また本発明に関連する技術として特許文献２及び非特許文献１が開示されている。
特開２００９−１５７９２７号公報 特開２００８−１９３８１８号公報
喜多村 守、「１．５ｋＷの低ノイズ高調波対策電源を作れる臨界モード／インターリーブＰＦＣ ＩＣ Ｒ２Ａ２０１１２」、トランジスタ技術２００８年５月号、ＣＱ出版株式会社、2008年8月、第１７６頁乃至第１８４頁
特許文献１のモード４，５では、１つの昇圧スイッチングコンバータを停止して他の昇圧スイッチングコンバータの動作／停止を繰り返している。よって、この動作／停止に起因して入力電流に変動が生じる。
そこで、本発明は、入力電流の変化を抑制しつつ効率を改善できるスイッチング電源回路の制御装置を提供することを目的とする。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１の態様は、一対の入力端(P1,P2)と、一対の出力端(P3,P4)と、前記一対の入力端と前記一対の出力端との間で相互に並列に接続されてそれぞれチョッピング動作を行う第１及び第２のチョッパ回路(3,3a,3b)とを備えるスイッチング電源回路を制御する制御装置であって、前記第１及び第２のチョッパ回路における電力が増大するにしたがって、前記第１及び前記第２のチョッパ回路の動作モードを第１モードから第２モードを経て第３モードへと遷移させるモード制御部(51)と、前記第１モードにおいて前記第１のチョッパ回路に前記チョッピング動作をさせつつ前記第２のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止し、前記第２モードにおいて前記第１のチョッパ回路及び前記第２チョッパ回路に交互に前記チョッピング動作をさせ、前記第３モードにおいて前記第１のチョッパ回路及び前記第２チョッパ回路の両方に前記チョッピング動作をさせる動作制御部(52)とを備える。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第２の態様は、第１の態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、前記一対の入力端の間には定電圧源が接続され、前記一対の入力端(P1,P2)の間を流れる入力電流(I)を検出する電流検出部(60,61,62)を更に備え、前記モード制御部(51)は、前記入力電流が増大するに従って前記動作モードを前記第１モードから前記第２モードを経て前記第３モードへと遷移させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第３の態様は、第１又は第２の態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、経過時間を計時する期間検出部(70)を更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記第１のチョッパ回路(3a,3b)の前記チョッピング動作の開始から所定期間が経過したことを条件として前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第４の態様は、第１又は第２の態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、前記第１のチョッパ回路(3a)を流れる電流を検出する第２電流検出部(61)を更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記第１のチョッパ回路(3a,3b)の前記チョッピング動作の開始からの前記電流の積分値が所定値よりも大きいことを条件として、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第５の態様は、第４の態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、前記モード制御部(51)は、前記第２モードにおいて前記電流が所定値を下回ることを条件として、前記動作モードを前記第１モードへと遷移させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第６の態様は、第１又は第２の態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、前記第１のチョッパ回路(3a)を流れる電流を検出する第２電流検出部(61)を更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記電流が高いほど短い周期で前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作の実行／停止を切り替える。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第７の態様は、第１又は第２の態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、前記第１のチョッパ回路(3a,3b)の温度を検出する温度検出部(81)を更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記温度が所定値よりも大きいことを条件として、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第８の態様は、第１又は第２の態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、前記第１及び前記第２のチョッパ回路(3a,3b)の温度をそれぞれ検出する第１及び第２の温度検出部(81,82)を更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記第１のチョッパ回路の温度が前記第２のチョッパ回路の温度よりも所定値を超えて大きいことを条件として、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第９の態様は、第７または第８の態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、前記モード制御部(51)は、前記第２モードにおいて前記所定値よりも小さい第２所定値に比べて前記温度が小さいときに、前記動作モードを前記第１モードに遷移させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１０の態様は、第１又は第２の態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、前記第１のチョッパ回路(3a,3b)の前記チョッピング動作におけるチョッピングの回数を計数する計数部(90)を更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作の開始からの前記回数が所定値よりも大きいことを条件として、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１１の態様は、第１から第１０の何れか一つの態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、交流電圧を整流して前記一対の入力端に直流電圧を印可する整流回路(2)と、前記交流電圧または前記直流電圧を検出する電圧検出部(10)とを更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記交流電圧の絶対値が所定値を下回る期間内で、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を開始又は停止させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１２の態様は、第１から第１１の何れか一つの態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、交流電圧を整流して前記一対の入力端に前記直流電圧を印可する整流回路(2)と、前記整流回路の入力側を流れる交流電流または前記入力電流を検出する第３電流検出部(13,60,61,62)とを更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記交流電流の絶対値が所定値を下回る期間内で、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を開始又は停止させる。
本発明にかかるヒートポンプユニットの第１の態様は、第１から第１２の何れか一つの態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置を備える。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１の態様によれば、電力が低く温度の上昇が比較的小さい場合には第１モードが採用される。よって第１のチョッパ回路のチョッピング動作と第２のチョッパ回路のチョッピング動作とを切り替える際に伴う入力電流の変化を抑制できる。しかも電力が高まれば動作モードが第１モードの場合から第２モードに切り替えられる。よって第１のチョッパ回路のみをチョッピング動作させる第１モードに比べて、第１のチョッパ回路の上昇温度を低減することができる。よって電力上昇に伴う温度の上昇に起因して効率が低下することを抑制できる。さらに電力が増大すれば、第１及び第２のチョッパ回路の両方がチョッピング動作を行う。さて、電力が小さいときにはチョッピング動作に用いられるスイッチング素子のスイッチング損失が全体の損失に対して高い割合を占め、電力が高いときにはスイッチング素子の導通損失が高い割合を占める。第３モードでは第１及び第２のチョッパ回路がチョッピング動作を行うので、スイッチング素子の各々に流れる電流を低減することができ、これによって効率を改善することができる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第２の態様によれば、入力電流が大きくなると、第１及び第２のチョッパ回路に入力される電力が増大し、ひいては第１及び第２のチョッパ回路における電力が増大する。よって第１の態様にかかる制御装置の実現に資する。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第３の態様によれば、期間に応じて第１のチョッパ回路のチョッピング動作／停止を行う。よって、安価な回路で第１のチョッパ回路のチョッピング動作の実行／停止を行うことができ、製造コストの増大を抑制できる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第４の態様によれば、温度は電流の積分値に依存するので、請求項３に比して精度よく、第１のチョッパ回路の温度を抑制することができる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第５の態様によれば、不要な動作／停止の切り替えを回避できる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第６の態様によれば、温度上昇率が高いと推定される場合に、第１のチョッパ回路のチョッピング動作の実行／停止の周期が短い。よって、効率的に温度上昇を抑制することができる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第７の態様によれば、精度良く第１のチョッパ回路の温度を抑制できる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第８の態様によれば、効率よく熱を分散させることができる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第９の態様によれば、不要な動作／停止の切り替えを回避できる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１０の態様によれば、温度検出センサーを用いることなく、第１の態様にかかる制御装置の実現に資する。よって、製造コストの増大を抑制できる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１１の態様によれば、交流電圧の絶対値が小さいときに第１のチョッパ回路の動作／停止の切り替えが行われる。よって、交流電圧の変動ひいては交流電流の変動を抑制できる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１２の態様によれば、交流電流の絶対値が小さいときに第１のチョッパ回路の動作／停止の切り替えが行われる。よって、交流電流の変動を抑制できる。
本発明にかかるヒートポンプユニットの第１の態様によれば、温度上昇による第１のチョッパ回路の効率を低下できるヒートポンプユニットを提供できる。
スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 チョッパ回路の概念的な構成の一例を示す図である。 チョッパ回路の概念的な構成の一例を示す図である。 動作モードを説明するための図である。 動作モードを説明するための図である。 動作モードを説明するための図である。 動作モードの切り替わりを説明するための図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 チョッパ回路の温度の一例を示す図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 チョッパ回路の温度の一例を示す図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 スイッチング電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 短時間フリッカインジケータを示す図である。 ヒートポンプユニットの概念的な構成の一例を示す図である。
第１の実施の形態．
＜スイッチング電源回路＞
図１に例示するように、スイッチング電源回路は複数のチョッパ回路３と入力端Ｐ１，Ｐ２と出力端Ｐ３，Ｐ４とを備えている。
入力端Ｐ１，Ｐ２の間には第一直流電圧が印加される。図１の例示では、入力端Ｐ１，Ｐ２には整流回路２が接続されている。整流回路２は交流電源１からの交流電圧を整流し、整流後の第一直流電圧を入力端Ｐ１，Ｐ２の間に印加する。ここでは入力端Ｐ２に印加される電位は入力端Ｐ１に印加される電位よりも低い。なお、入力端Ｐ１，Ｐ２に整流回路２が接続されることは必須要件ではない。入力端Ｐ１，Ｐ２の間に第一直流電圧を印加する任意の構成が入力端Ｐ１，Ｐ２に接続されていればよい。
複数のチョッパ回路３は、一対の入力端Ｐ１，Ｐ２と、一対の出力端Ｐ３，Ｐ４との間で互いに並列に接続され、それぞれチョッピング動作を行う。このチョッピング動作によって各チョッパ回路３は入力端Ｐ１，Ｐ２の間の第一直流電圧を変化させ、これを第二直流電圧として出力端Ｐ３，Ｐ４の間に印可する。チョッパ回路３の詳細な構成については後に詳述する。
出力端Ｐ３，Ｐ４の間には平滑コンデンサＣ１が設けられている。平滑コンデンサＣ１は各チョッパ回路３からの第二直流電圧を平滑する。
また図１に例示するように、入力端Ｐ１，Ｐ２の間にはコンデンサＣ２が設けられてもよい。コンデンサＣ２は各チョッパ回路３に入力する電流のノイズを低減することができる。
チョッパ回路３は例えば昇圧チョッパ回路である。図２には複数のチョッパ回路３として、２つのチョッパ回路３ａ，３ｂが示されている。なお、図２の例示では、出力端Ｐ３，Ｐ４にインバータ４が接続されている。ただし、これに限らず、直流電圧が供給される任意の負荷を出力端Ｐ３，Ｐ４に接続することができる。
図２の例示では、チョッパ回路３ａはスイッチング素子Ｓ１とリアクトルＬ１とダイオードＤ１とを備えている。リアクトルＬ１とダイオードＤ１とは入力端Ｐ１と出力端Ｐ３とを繋ぐ直流線ＬＨ１上で互いに直列接続されている。リアクトルＬ１はダイオードＤ１に対して入力端Ｐ１側に設けられている。ダイオードＤ１はそのアノードを入力端Ｐ１側に向けて設けられている。スイッチング素子Ｓ１は例えばＭＯＳ電界効果トランジスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等であって、リアクトルＬ１とダイオードＤ１とを接続する接続点と、入力端Ｐ２と出力端Ｐ４とを繋ぐ直流線ＬＬとの間に設けられている。
次に本チョッパ回路３ａのチョッピング動作について説明する。このチョッピング動作ではスイッチング素子Ｓ１の導通／非導通が繰り返し切り替えられる。さて、スイッチング素子Ｓ１が導通すれば、入力端Ｐ１から入力端Ｐ２へと、リアクトルＬ１およびスイッチング素子Ｓ１を経由して電流が流れる。このとき、リアクトルＬ１には電磁エネルギーが蓄積される。スイッチング素子Ｓ１が非導通すれば、入力端Ｐ１から入力端Ｐ２へと、リアクトルＬ１とダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ１とを経由して電流が流れる。このとき、平滑コンデンサＣ１には、入力端Ｐ１，Ｐ２の間の第一直流電圧とリアクトルＬ１に生じる誘起電圧とを加算した第二直流電圧が印加される。これにより、平滑コンデンサＣ１には第一直流電圧よりも高い第二直流電圧が印加される。
チョッパ回路３ｂはスイッチング素子Ｓ２とリアクトルＬ２とダイオードＤ２とを備えている。リアクトルＬ２とダイオードＤ２とは入力端Ｐ１と出力端Ｐ３とを繋ぐ直流線ＬＨ２上で互いに直列接続されている。リアクトルＬ２はダイオードＤ２に対して入力端Ｐ１側に設けられている。ダイオードＤ２はそのアノードを入力端Ｐ１側に向けて設けられている。スイッチング素子Ｓ２は例えばＭＯＳ電界効果トランジスタまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等であって、リアクトルＬ２とダイオードＤ２とを接続する接続点と、直流線ＬＬとの間に設けられている。
チョッパ回路３ｂの動作はチョッパ回路３ａと同様であるので、詳細な説明を避ける。
これらのチョッパ回路３ａ，３ｂによれば、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２が導通しているときにも入力端Ｐ１，Ｐ２には電流が流れるので、整流回路２に入力される交流電流の導通角度を広げることができる。したがって、入力側の力率を改善することができる。言い換えれば、本スイッチング電源回路は力率改善回路（Power Factor Correct Circuit)として機能する。
なおチョッパ回路３は昇圧チョッパ回路に限らない。例えば図３に例示するように、降圧チョッパ回路であってもよい。この降圧チョッパ回路においては、スイッチング素子Ｓ１とリアクトルＬ１とは入力端Ｐ１と出力端Ｐ３とを繋ぐ直流線上で互いに直列に接続される。スイッチング素子Ｓ１はリアクトルＬ１に対して入力端Ｐ１側に設けられている。ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｓ１とリアクトルＬ１とを接続する接続点と、入力端Ｐ２と出力端Ｐ３とを繋ぐ直流線ＬＬとの間に設けられる。ダイオードＤ１はそのアノードを直流線ＬＬ側に向けて設けられる。
このチョッパ回路３のチョッピング動作においてもスイッチング素子Ｓ１の導通／非導通が繰り返し切り替えられる。スイッチング素子Ｓ１が導通しているときには、入力端Ｐ１から入力端Ｐ２へと、スイッチング素子Ｓ１とリアクトルＬ１と平滑コンデンサＣ１とを経由して電流が流れる。このとき、リアクトルＬ１に生じる誘起電圧は入力端側を高電位とするので、平滑コンデンサＣ１には、入力端Ｐ１，Ｐ２の間の第一直流電圧から誘起電圧を減算した電圧が印加される。スイッチング素子Ｓ１が非導通となるとリアクトルＬ１と平滑コンデンサＣ１とダイオードＤ１とを電流が流れる。
以上の動作により、チョッパ回路３は第一直流電圧を降圧し、これを第二直流電圧として出力することができる。しかも、スイッチング素子Ｓ１が導通する期間では入力端Ｐ１，Ｐ２を電流が流れるので、電流の導通角度を広げることができる。ただし、図２のチョッパ回路３を採用した方が、入力端Ｐ１，Ｐ２を流れる電流の高調波成分を低減することができる。これは、図２のチョッパ回路３においては、スイッチング素子Ｓ１の導通／非導通に関わらず、入力端Ｐ１，Ｐ２を電流が流れることによる。したがって、電流の高調波成分を低減するという観点では、図２のチョッパ回路３を採用することが望ましい。
またチョッパ回路３は、図４に例示するように、昇降圧チョッパ回路であってもよい。この昇降圧チョッパ回路においては、スイッチング素子Ｓ１とダイオードＤ１とは、入力端Ｐ１と出力端Ｐ３とを繋ぐ直流線上で互いに直列に接続されている。スイッチング素子Ｓ１はダイオードＤ１に対して入力端Ｐ１側に設けられる。ダイオードＤ１はそのアノードを出力端Ｐ３側に向けて設けられる。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｓ１とリアクトルＬ１とを接続する接続点と、入力端Ｐ２と出力端Ｐ４とを繋ぐ直流線ＬＬとの間に設けられる。
このチョッパ回路３のチョッピング動作においてもスイッチング素子Ｓ１の導通／非導通が繰り返し切り替えられる。スイッチング素子Ｓ１が導通しているときには、入力端Ｐ１から入力端Ｐ２へと、スイッチング素子Ｓ１とリアクトルＬ１を経由して電流が流れる。これにより、リアクトルＬ１には電磁エネルギーが蓄積される。スイッチング素子Ｓ１が非導通となると、リアクトルＬ１に生じる誘起電圧が電源として機能し、平滑コンデンサＣ１とダイオードＤ１とを電流が流れる。スイッチング素子Ｓ１の導通期間を長くするほど、平滑コンデンサＣ１には大きな電圧が印加される。
このスイッチング素子Ｓ１の導通期間を調整することで、チョッパ回路３は第一直流電圧を昇圧または降圧することができる。また、スイッチング素子Ｓ１が導通する期間において入力端Ｐ１，Ｐ２を電流が流れるので、電流の導通角度を広げることができる。ただし、図２のチョッパ回路３を採用した方が、入力端Ｐ１，Ｐ２を流れる電流の高調波成分を低減することができる。これは、図２のチョッパ回路３においては、スイッチング素子Ｓ１の導通／非導通に関わらず、入力端Ｐ１，Ｐ２を電流が流れることによる。したがって、電流の高調波成分を低減するという観点では、図２のチョッパ回路３を採用することが望ましい。
以下では、チョッパ回路３として昇圧チョッパ回路を採用した場合について説明し、一例として２つのチョッパ回路３が設けられた場合について説明する。
チョッパ回路３ａ，３ｂのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、制御部５によって制御される。制御部５はモード制御部５１と動作制御部５２とを備えている。モード制御部５１はチョッパ回路３ａ，３ｂの動作モードとして次のモードＭ１〜Ｍ３を選択するように動作制御部５２に指示する。
モードＭ１においては図５に例示するように、動作制御部５２はチョッパ回路３ａ，３ｂのうち何れか一方のみに常にチョッピング動作をさせる。例えば動作制御部５２はスイッチング素子Ｓ１の導通／非導通を繰り返し切り替えてチョッパ回路３ａに常にチョッピング動作をさせ、スイッチング素子Ｓ２を常に非導通にしてチョッパ回路３ｂのチョッピング動作を停止させる。
モードＭ２においては図６に例示するように、動作制御部５２はチョッパ回路３ａ，３ｂに交互にチョッピング動作をさせる。図６の例示では、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作の実行／停止の切り替えタイミングが互いに一致しているものの、これらのタイミングが互いにずれていても構わない。
モードＭ３においては図７に例示するように、動作制御部５２はチョッパ回路３ａ，３ｂの両方に常にチョッピング動作をさせる。このとき動作制御部５２はスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の導通期間をずらしてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を制御することが望ましい。より詳細には例えばスイッチング素子Ｓ２の導通期間の開始（ターンオン）及び終了（ターンオフ）のタイミングをスイッチング素子Ｓ１の導通期間の開始及び終了のタイミングよりもスイッチング周期の半周期遅らせる。かかる制御は非特許文献１に記載されたとおり公知であるので、詳細な説明は省略する。これによって、入力端Ｐ１，Ｐ２を流れる電流の高調波成分を低減することができる。かかる制御はいわゆるインターリーブとも呼ばれる。
モード制御部５１は上述したモードＭ１〜Ｍ３を次のように選択する。即ちモード制御部５１は、チョッパ回路３ａ，３ｂにおける電力が増大するにしたがって、チョッパ回路３ａ，３ｂの動作モードをモードＭ１からモードＭ２を経てモードＭ３へと遷移させる。
本実施の形態では、この電力として例えば入力端Ｐ１，Ｐ２を流れる入力電流Ｉを検出する。以下、この妥当性について述べる。図２の例示では、入力端Ｐ１，Ｐ２に印加される第一直流電圧は交流電源１の交流電圧を整流して得られる電圧である。交流電圧の振幅及び周期は一定と見なすことができるので、第一直流電圧の脈動の振幅及び周期も一定と見なすことができる。よって例えば交流電圧の一周期における第一直流電圧の平均値は一定となる。したがって、第一直流電圧はリプルを有する定電圧源と見なすことができる。
一方、整流回路２の入力側を流れる交流電流は理想的には正弦波形状を採るので入力電流Ｉは理想的には半波形状（正弦波の絶対値の形状）を採る。第一直流電圧は定電圧源なので、この入力電流Ｉの振幅が増大するに従って、チョッパ回路３ａ，３ｂに入力される電力は増大する。よって、入力電流Ｉを検出することで、チョッパ回路３ａ，３ｂにおける電力を認識することができる。
図２の例示では、リアクトルＬ１，Ｌ２を流れる電流ＩＬ１，ＩＬ２を検出する電流検出部６１，６２が設けられている。電流検出部６１，６２の検出値は制御部５に出力される。制御部５は電流検出部６１，６２の検出値を加算して入力電流Ｉを得る。
そして、図６に例示するようにモード制御部５１は、入力電流Ｉの振幅が所定値Ｉｒｅｆ１よりも小さいときにはモードＭ１を採用し、入力電流Ｉの振幅が所定値Ｉｒｅｆ１よりも大きく所定値Ｉｒｅｆ２よりも小さいときにはモードＭ２を採用し、入力電流Ｉの振幅が所定値Ｉｒｅｆ２よりも大きいときにはモードＭ３を採用する。なお、必ずしも入力電流Ｉの振幅を取得する必要はなく、例えば交流電圧の１周期程度における入力電流Ｉの平均値或いは最大値を取得し、これに応じてモードＭ１〜Ｍ３を採用しても良い。
以上のモード切り替え動作によれば、チョッパ回路３ａ，３ｂにおける電力が低くチョッパ回路３ａ，３ｂの温度の上昇が比較的小さい場合にはモードＭ１が採用される。これによって、チョッパ回路３ａのチョッピング動作とチョッパ回路３ｂのチョッピング動作との切り替えに伴う入力電流Ｉの変化を抑制することができる。
しかも電力が小さい場合には本スイッチング電源回路に生じる損失のうちスイッチング損失が占める割合が大きい。よって、電力が小さいときにはチョッパ回路３ａのみにチョッピング動作をさせることで、効率を向上することができる。
またチョッパ回路３ａ，３ｂにおける電力が増大すればモードＭ２が採用される。このとき図６に例示するように、チョッパ回路３ａの温度Ｔａはチョッパ回路３ａが動作する期間において上昇し、チョッパ回路３ａが停止する期間において低減する。したがって、チョッパ回路３ａのみを動作させる場合に比べて、チョッパ回路３ａの温度Ｔａを低減することができる。同様にチョッパ回路３ｂの温度Ｔｂも低減できる。チョッパ回路３ａ，３ｂの温度上昇はスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の導通損失を増大させるので、スイッチング電源回路の効率を向上することができる。
さらにチョッパ回路３ａ，３ｂにおける電力が増大すれば、モードＭ３が採用される。モードＭ３においてはチョッパ回路３ａ，３ｂの両方はチョッピング動作を行う。これによって、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に流れる電流を低減できる。なぜなら、モードＭ２においてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の何れか一方のみに流れていた電流を、モードＭ３においてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に分担させることができるからである。そして、電力が大きい場合にはスイッチング電源回路に生じる損失のうち導通損失が占める割合が大きいので、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２に流れる電流の低減により効率を改善することができる。
しかもモードＭ３においてチョッパ回路３ａ，３ｂにインターリーブ方式でチョッピング動作させることができる。これによって入力電流Ｉの高調波成分を低減することができる。
なお、必ずしも２つの電流検出部６１，６２を設ける必要はなく、入力端Ｐ１又は入力端Ｐ２を流れる入力電流Ｉを検出する一つの電流検出部が設けられてもよい。
これらの電流検出部は次で述べる用途にも用いることができる。例えば、チョッパ回路３ａ，３ｂを流れる過電流を検出することができる。そして、当該過電流が検出されたことを以て、交流電源との接続を遮断してもよい。かかる遮断は例えば交流電源と整流回路２との間にスイッチを設け、このスイッチを非導通とすることで実現できる。
また電流検出部６１，６２が設けられていれば、この電流検出部６１，６２を次の用途で用いることができる。即ち、電流ＩＬ１，ＩＬ２がそれぞれ零である状態でスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の導通／非導通を切り替える電流臨界モードにおいて、電流ＩＬ１，ＩＬ２が零となる状態を検出するために電流検出部６１，６２を用いることができる。
このように電流検出部を別の用途でも用いることができる場合は、電流検出部を新たに設ける必要がなく、製造コストの上昇を抑制できる。
第２の実施の形態．
第２の実施の形態ではモードＭ２におけるチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替える条件の一例について説明する。第２の実施の形態では、所定の期間毎にチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り換える。図９の例示では、スイッチング電源回路は期間検出部７０を更に備えている。期間検出部７０は例えばチョッパ回路３ａ，３ｂの動作開始から所定の基準期間が経過したことを検出する。例えば期間検出部７０はタイマー回路と判断部とを有する。タイマー回路はチョッパ回路３ａ，３ｂが動作を開始したときに動作制御部５２によって初期化される。判断部はタイマー回路が計時した経過時間が基準期間よりも長いどうかを判断し、肯定的な判断がなされたときにその旨を動作制御部５２に通知する。
動作制御部５２は、チョッパ回路３ａの動作開始からの経過時間が基準期間よりも長いことを条件として、チョッパ回路３ａのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ｂにチョッピング動作をさせる。なお、チョッパ回路３ａの動作停止とチョッパ回路３ｂの動作の開始とを同時に行っても良く、いずれかを先に行っても良い。ただし、チョッパ回路３ａ，３ｂの一方の動作停止を、他方の動作開始と同時或いはその後に行うことが望ましい。これによりチョッパ回路３ａ，３ｂの両方がチョッピング動作しない期間を回避できる。チョッパ回路３ａ，３ｂの両方がチョッピング動作しない期間では入力力率が低下するので、このような入力力率の低下を抑制できる。なお、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作の切り替えについては、後述する他の実施の形態であっても同様であるので、繰り返しの説明を避ける。
また上述の例ではタイマー回路を用いて経過期間を計時しているが、これに限らない。図１０に例示するように、期間検出部７０は電圧検出部７１と判断部７２とを有してもよい。電圧検出部７１は整流回路２の例えば入力側の交流電圧を検出する。判断部７２は当該交流電圧が所定の電圧基準値（例えば零）になったかどうかを判断し、肯定的な判断がなされればその旨を動作制御部５２へと通知する。動作制御部５２は当該交流電圧が電圧基準値を採るときに、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替えても良い。例えば電圧基準値として零を採用すれば、交流電圧の半周期毎にチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り換えることができる。言い換えれば、基準期間として交流電圧の半周期を採用することができる。
また電圧検出部７１は、整流回路２の入力側の交流電圧に替えて、整流回路２の出力側の第一直流電圧を検出しても良い。第一直流電圧は、Ｎ（Ｎは自然数）相交流電圧の周期のＮ分の１の周期で脈動するので、第一直流電圧から交流電圧の周期を得ることができる。なおＮ＝２の場合は、Ｎ相交流電圧は単相交流電圧を意味する。そして判断部７２は、当該第一直流電圧が所定の第二電圧基準値になったかどうかを判断し、肯定的な判断がなされればその旨を動作制御部５２に通知する。動作制御部５２は第一直流電圧が第二電圧基準値を採るときに、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替える。そして、例えば第二電圧基準値として、第一直流電圧のピークまたはボトムを採用すれば、Ｎ相交流電圧のＮ分の１の周期毎にチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り換えることができる。言い換えれば、基準期間として交流電圧の周期のＮ分の１周期を採用することができる。
第３の実施の形態．
第３の実施の形態ではモードＭ２におけるチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替える条件の一例について説明する。図１１の例示では、スイッチング電源回路は２つの電流検出部６１，６２を備えている。電流検出部６１，６２はチョッパ回路３ａ，３ｂを流れる電流を検出する。図１１の例示では、電流検出部６１，６２はリアクトルＬ１，Ｌ２を流れる電流ＩＬ１，ＩＬ２を検出する。
制御部５は電流積分部６３と判断部６４とを更に備えている。電流積分部６３はチョッパ回路３ａ，３ｂの動作開始からの電流ＩＬ１，ＩＬ２を積分する。判断部６４は電流の積分値が所定の積分基準値よりも大きいかどうかを判断し、肯定的な判断がなされたときにその旨を動作制御部５２に通知する。
動作制御部５２はチョッパ回路３ａのチョッピング動作の開始からの電流ＩＬ１の積分値が積分基準値よりも大きいことを条件として、チョッパ回路３ａのチョッピング動作を停止させ、チョッパ回路３ｂにチョッピング動作をさせる。また電流積分部６３はチョッパ回路３ａのチョッピング動作の停止に伴って電流ＩＬ１の積分値を零に初期化する。同様に、動作制御部５２はチョッパ回路３ｂの動作開始からの電流ＩＬ２の積分値が積分基準値よりも大きいことを条件としてチョッパ回路３ｂのチョッピング動作を停止させ、チョッパ回路３ａにチョッピング動作をさせる。また電流積分部６３はチョッパ回路３ｂのチョッピング動作の停止に伴って電流ＩＬ２の積分値を零に初期化する。
さて、チョッパ回路３ａ，３ｂの温度上昇はジュール熱などに起因して生じる。したがってチョッパ回路３ａ，３ｂの温度上昇はジュール熱の時間に対する積分値に依存する。一方、チョッパ回路３ａに生じるジュール熱はチョッパ回路３ａを流れる電流に依存する。よって、チョッパ回路３ａの温度上昇はチョッパ回路３ａを流れる電流の時間に対する積分値に依存する。
本制御方法によれば、電流の積分値に応じてチョッパ回路３ａ，３ｂの動作の切り替えを行っているので、比較的精度良くチョッパ回路３ａ，３ｂの温度を抑制することができる。
なお、電流検出部は必ずしもチョッパ回路３ａ，３ｂの個数に応じて設けられる必要はない。図１２の例示では、一つの電流検出部６０が設けられており、この電流検出部６０は入力端Ｐ２を流れる電流を検出する。なお電流検出部６０は入力端Ｐ１を流れる電流を検出しても良い。
電流積分部６３は電流検出部６０によって検出された電流を積分する。そして、積分値が積分基準値を超えるたびに動作制御部５２はチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替え、その都度、積分値を零に初期化すればよい。
なお、これらの電流検出部６０，６１，６２は第１の実施の形態で述べたように、チョッパ回路３ａ，３ｂを流れる過電流を検出するために用いられても良く、電流検出部６１，６２はチョッパ回路３ａ，３ｂに電流臨界モードでチョッピング動作をさせるために用いられても良い。このように電流検出部６０，６１，６２を別の用途でも用いることができる場合は、電流検出部を新たに設ける必要がなく、製造コストの上昇を抑制できる。
モード制御部５１は、モードＭ２において電流検出部６０，６１，６２の何れかによって検出された電流の振幅（或いは例えば交流電圧の１周期程度における平均値又は最大値、以下同様）が所定値よりも小さいことを条件として、動作モードをモードＭ１へと遷移させてもよい。これにより、電流が小さく温度上昇が小さい場合の不要なチョッパ回路３ａ，３ｂの切り替えを回避することができる。
動作制御部５２は、例えば電流検出部６０，６１，６２によって検出される電流の振幅が大きいほど短い周期でチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替えることが望ましい。言い換えれば、電流が大きいほど短い周期でチョッパ回路３ａのチョッピング動作の実行／停止を切り替えることが望ましい。これは、電流が大きいほどチョッパ回路３ａ，３ｂの温度の上昇速度が高いので、電流が大きいほど切り替え周期を短くすることでチョッパ回路３ａ，３ｂの温度をより適切に抑制することができるからである。
さて、第３の実施の形態では電流の積分値が積分基準値よりも大きいときにチョッピング動作の切り替えが行われる。電流が大きいほど積分値は短い期間で積分基準値を超えるので、電流が大きいほど短い周期でチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作が切り替わる。したがって、この制御方法によっても適切にチョッパ回路３ａ，３ｂの温度を抑制できる。
また例えば第２の実施の形態のように、チョッピング動作の開始からの経過時間に応じてチョッピング動作を切り替える場合、検出される電流の振幅が大きいほど基準時間を短縮することが望ましい。これによってチョッパ回路３ａ，３ｂの温度をより適切に抑制することができる。
第４の実施の形態．
第４の実施の形態ではモードＭ２におけるチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替える条件の一例について説明する。図１３の例示では、スイッチング電源回路は２つの温度検出部８１，８２を更に備えている。温度検出部８１はチョッパ回路３ａの温度を検出し、温度検出部８２はチョッパ回路３ｂの温度を検出する。
制御部５は判断部８３，８４を更に備えている。判断部８３は温度検出部８１によって検出された温度が所定の温度基準値よりも大きいかどうかを判断し、肯定的な判断がなされたときにその旨を動作制御部５２に通知する。判断部８４は温度検出部８２によって検出された温度が温度基準値よりも大きいかどうかを判断し、肯定的な判断がなされたときにその旨を動作制御部５２に通知する。
動作制御部５２は、チョッパ回路３ａの温度が温度基準値よりも大きいことを条件としてチョッパ回路３ａのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ｂにチョッピング動作をさせる。また動作制御部５２は、チョッパ回路３ｂの温度が温度基準値よりも大きいことを条件としてチョッパ回路３ｂのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ａにチョッピング動作をさせる。
これによって、チョッパ回路３ａ，３ｂの温度をより精度良く温度基準値以下に維持することができる。
また温度検出部はチョッパ回路３ａ，３ｂの個数に応じて設けられる必要はない。例えば２つのチョッパ回路３ａ，３ｂに対して一つの温度検出部が設けられても良い。この温度検出部はチョッパ回路３ａ，３ｂの平均的な温度を検出する。そして、動作制御部５２はこの温度検出部によって検出された温度が第二温度基準値よりも大きいことを条件として、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替えてもよい。
例えば図１４に示すように、チョッパ回路３ａの温度Ｔａが上昇することに伴って温度検出部が検出する温度Ｔも上昇する。そして、温度検出部によって検出される温度Ｔが第二温度基準値Ｔｒｅｆを超えると動作制御部５２はチョッパ回路３ａのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ｂにチョッピング動作をさせる。これに伴って、チョッパ回路３ａの温度Ｔａは低下し、チョッパ回路３ｂの温度Ｔｂは上昇する。
このとき、チョッパ回路３ａの温度Ｔａの低下速度がチョッパ回路３ｂの温度Ｔｂの上昇速度よりも高ければ、温度検出部によって検出される温度Ｔは低下する。そして、チョッパ回路３ａの温度Ｔａの低下速度がチョッパ回路３ｂの温度Ｔｂの上昇速度を下回れば、温度検出部によって検出される温度Ｔは増大に転じる。その後、温度検出部によって検出された温度Ｔが再び第二温度基準値Ｔｒｅｆよりも大きくなれば、動作制御部５２はチョッパ回路３ｂのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ａにチョッピング動作をさせる。
このとき、チョッパ回路３ｂの温度Ｔｂの低下速度がチョッパ回路３ａの温度Ｔａの上昇速度よりも高ければ、温度検出部によって検出される温度Ｔは低下する。そして、チョッパ回路３ｂの温度Ｔｂの低下速度がチョッパ回路３ａの温度Ｔａの上昇速度を下回れば、温度検出部によって検出される温度Ｔは増大に転じる。その後、温度検出部によって検出された温度Ｔが再び第二温度基準値Ｔｒｅｆよりも大きくなれば、動作制御部５２は再びチョッパ回路３ａのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ｂにチョッピング動作をさせる。以降は、上述した動作を繰り返す。
このようなチョッピング動作の切り替えによっても、チョッパ回路３ａ，３ｂの温度上昇を抑制することができる。
また図１５に例示するように、制御部５は減算部８５と判断部８６とを備えていても良い。減算部８５には温度検出部８１，８２によって検出された温度差の絶対値を算出する。判断部８６は温度差の絶対値が所定の温度差基準値よりも大きいかどうかを判断し、肯定的な判断がなされればその旨を動作制御部５２に通知する。
動作制御部５２は温度検出部８１，８２が検出した温度差の絶対値が温度差基準値よりも大きいことを条件として、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替える。例えば図１６に示すように、チョッパ回路３ａの温度Ｔａが上昇することに伴って温度Ｔａ，Ｔｂの差の絶対値たる温度差Ｔａｂは増大する。そして、温度差Ｔａｂが温度差基準値Ｔｒｅｆ１よりも大きくなると、チョッパ回路３ａのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ｂにチョッピング動作をさせる。これに伴って、温度Ｔａが低下し温度Ｔｂが増大する。よって温度差Ｔａｂが低減する。そして温度Ｔａ，Ｔｂが互いに等しくなって温度差Ｔａｂが零を採った以降は、再び温度差Ｔａｂが増大に転じる。そして温度差Ｔａｂが再び温度差基準値Ｔｒｅｆ１よりも大きくなると、チョッパ回路３ｂのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ａにチョッピング動作をさせる。
これによって、チョッパ回路３ａ，３ｂに生じる熱量を、バランス良くチョッパ回路３ａ，３ｂに分担させることができる。したがって、チョッパ回路３ａ，３ｂの温度をより適切かつ効率的に抑制することができる。
またモード制御部５１にも温度検出部８１，８２によって検出された温度が入力されても良い。そして、モードＭ２において検出された温度が第３温度基準値（＜温度基準値、第二温度基準値）よりも小さいときにモード制御部５１は動作モードをモードＭ１に遷移させてもよい。これによって、不要なチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作の切り替えを回避することができる。
第５の実施の形態．
第５の実施の形態ではモードＭ２におけるチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替える条件の一例について説明する。図１７の例示では、スイッチング電源回路は計数部９０と判断部９１とを備えている。計数部９０はチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作におけるチョッピングの回数を計数する。より詳細には、計数部９０にはスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２へのスイッチング信号が入力される。そして、計数部９０はスイッチング信号の入力回数を計数する。
判断部９１は計数部９０によって計数されたチョッピングの回数が所定の回数基準値よりも大きいか判断し、肯定的な判断がなされればその旨を動作制御部５２に通知する。
動作制御部５２は、チョッパ回路３ａの動作開始からのチョッピングの回数が回数基準値よりも大きいときに、チョッパ回路３ａのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ｂにチョッピング動作をさせる。また計数部９０はチョッパ回路３ｂの動作開始に伴ってチョッピングの回数を初期化する。そして、動作制御部５２は、チョッパ回路３ｂの動作開始からのチョッピングの回数が所定値よりも大きいときに、チョッパ回路３ｂのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ａにチョッピング動作をさせる。また計数部９０はチョッパ回路３ａの動作開始に伴ってチョッピングの回数を初期化する。
これによっても、チョッパ回路３ａ，３ｂの温度上昇を抑制することができる。しかも例えば温度センサーなどの高価なセンサーを必要としないので製造コストを抑制できる。
なお、回数基準値はチョッパ回路３ａ，３ｂを流れる電流の振幅（或いは例えば交流電圧の１周期程度における平均値又は最大値、以下同様）が大きいほど小さい値であることが望ましい。これは第３の実施の形態で述べたとおりである。
第６の実施の形態．
モードＭ２においてチョッパ回路３ａ，３ｂを切り替えるための条件は例えば第２から第５の実施の形態のいずれかで述べた条件を採用する。ただし動作制御部５２は第６の実施の形態で述べる期間内にチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替える。以下、例えば第３の実施の形態を例に挙げて詳細に説明する。
図１８に例示するように本スイッチング電源回路は、図１１のスイッチング電源回路と比較して、電圧検出部１０を更に備え、また制御部５は判断部１１を更に備えている。電圧検出部１０は例えば整流回路２の入力側の交流電圧を検出する。判断部１１は交流電圧の絶対値が所定の電圧基準値よりも小さいかどうかを判断し、肯定的な判断がなされればその旨を通知する。
動作制御部５２は、チョッパ回路３ａの動作開始からの電流ＩＬ１の積分値が積分基準値よりも大きく、かつ交流電圧の絶対値が電圧基準値よりも小さい期間内で、チョッパ回路３ａのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ｂのチョッピング動作を開始する。同様に動作制御部５２は、チョッパ回路３ｂの動作開始からの電流ＩＬ２の積分値が積分基準値よりも大きく、かつ交流電圧の絶対値が電圧基準値よりも小さい期間内で、チョッパ回路３ｂのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ａのチョッピング動作を開始する。
この電圧基準値としては例えば零に近い値を採用する。これによって、交流電圧（換言すれば、入力端Ｐ１，Ｐ２の間の第一直流電圧）が小さい期間にチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作が切り替えられる。よって、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作の切り替えに伴う、第一直流電圧、交流電圧の変動及び入力電流Ｉの変動を抑制することができる。
なお、電圧検出部１０は整流回路２の出力側の第一直流電圧を検出しても良い。第一直流電圧はＮ相交流電圧の周期のＮ分の１の周期で脈動する。そして、動作制御部５２は、電流の積分値が積分基準値よりも大きく、かつ第一直流電圧が所定の第二電圧基準値よりも小さいときに、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替えても良い。これによっても、チョッパ回路３ａ，３ｂの切り替えに伴う、第一直流電圧、交流電圧の変動及び入力電流Ｉの変動を抑制することができる。
また図１９に例示するように本スイッチング電源回路は、図１１のスイッチング電源回路と比較して、電流検出部１３を備えていても良い。電流検出部１３は例えば整流回路２の入力側の交流電流を検出する。制御部５は判断部１４を備えている。判断部１４は、電流検出部１３によって検出された交流電流の絶対値が所定値よりも小さいかどうかを判断し、肯定的な判断がなされればその旨を動作制御部５２に通知する。
動作制御部５２は、電流の積分値が積分基準値よりも大きく、かつ交流電流の絶対値が電流基準値よりも小さい期間内で、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替える。電流基準値としては例えば零に近い値を採用する。これによって、交流電流が小さい期間にチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作が切り替えられる。よって、チョッパ回路３ａ，３ｂの切り替えに伴う、入力電流Ｉの変動を抑制することができる。
なお、電流検出部は整流回路２の出力側を流れる入力電流Ｉを検出しても良い。例えば電流検出部６１，６２によって検出された電流ＩＬ１，ＩＬ２の和として入力電流Ｉが検出されても良い。そして、判断部１４は入力電流Ｉが第二電流基準値よりも小さいかどうかを判断し、肯定的な判断がなされればその旨を動作制御部５２に通知する。
動作制御部５２は、電流の積分値が積分基準値よりも大きく、かつ入力電流Ｉが第二電流基準値よりも小さいときに、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作を切り替える。これによって、入力電流Ｉが小さい期間でチョッパ回路３ａ，３ｂのチョッピング動作が切り替えられる。よって、チョッパ回路３ａ，３ｂの切り替えに伴う入力電流Ｉの変動を抑制することができる。
第７の実施の形態．
本スイッチング電源回路と接続される交流電源１が、他の機器、例えばテレビや電灯にも接続されている場合、スイッチング電源回路に起因する電源電圧の変動によって、当該機器にフリッカが生じることは好ましくない。
図２０は短時間フリッカインジケータを示す図であり、このグラフはIEC(International Electrotechnical Commission)61000-3-3において規定される。横軸は、ステップ状の電圧変化を１回と数えたときの１分当たりの電圧変化の回数を示し、縦軸はフリッカを防止するのに許容される電圧変化の大きさを示す。この電圧変化の大きさは定格電圧を１００％としたときの大きさである。即ち、例えば１分当たり、１０００回の電圧変化が生じれば、その電圧変化の大きさを定格電圧のおおよそ０．２７％よりも小さくする必要がある。
さて、チョッパ回路３ａ，３ｂのチョッパリング動作の切り替えによって、電源電圧には変動が生じえるので、チョッパ回路３ａ，３ｂの切替周波数は図２０において１分当たりの電圧変化の回数と把握することができる。そこで、許容される電圧変化の大きさが比較的小さい領域を避けて、切替周波数を決定することが望ましい。例えば、切替周波数として５Ｈｚから５０Ｈｚの間を避けるとよい。これによって、許容される電圧変化の大きさを定格電圧の０．５％よりも大きくすることができる。
第８の実施の形態．
第１から第７の実施の形態で述べたスイッチング電源回路は、例えばヒートポンプユニットに設けられる。図２１に例示するように、ヒートポンプユニット１００では、２つの熱交換器１０１，１０２を繋ぐ配管上に、適宜に圧縮機１０３および膨張弁１０４が設けられて、冷媒回路が構成される。この冷媒回路には冷媒が循環される。圧縮機１０３は冷媒を圧縮し、膨張弁１０４は冷媒を絞り膨張させる。これにより熱交換器１０１，１０２での熱交換を容易にすることができる。この冷媒回路において圧縮機１０３および膨張弁１０４は電力が供給されて駆動される。
また熱交換器１０１，１０２として空冷熱交換器が採用されていれば、これらの近傍には熱交換を促進すべく、ファン１０５，１０６が設けられることもある。かかるファン１０５，１０６にも電力が供給されて駆動される。
図２１の例示では、本スイッチング電源回路１１０は例えば圧縮機１０３を駆動する駆動装置（例えばインバータ）１０７へと直流電圧を出力する。これによれば、効率的なスイッチング電源回路を採用したヒートポンプユニットを提供できる。特にヒートポンプユニット１００が空気調和機である場合、圧縮機を低速で回転する期間が長い。これは、室内の温度を設定温度の近傍に近づけた以降は、さほど冷房能力または暖房能力を発揮する必要がないからである。このように圧縮機１０３を低速で回転する場合には、圧縮機１０３に供給する電流も比較的小さいので、電力の小さい領域において効率を向上できる本スイッチング電源回路１１０は特に有用である。
なお、本スイッチング電源回路１１０は膨張弁１０４及びファン１０５，１０６を駆動する駆動装置に直流電圧を出力しても良い。
２ 整流回路
３ チョッパ回路
１１，６０，６１，６２ 電流検出部
５１ モード制御部
５２ 動作制御部
７０ 期間検出部
８１，８２ 温度検出部
９０ 計数部
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
Ｌ１，Ｌ２ リアクトル
ＬＨ１，ＬＨ２，ＬＬ 直流線
Ｐ１，Ｐ２ 入力端
Ｐ３，Ｐ４ 出力端
Ｓ１，Ｓ２ スイッチ素子
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１１の態様は、第１から第１０の何れか一つの態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、交流電圧を整流して前記一対の入力端に直流電圧を印加する整流回路(2)と、前記交流電圧または前記直流電圧を検出する電圧検出部(10)とを更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記交流電圧の絶対値が所定値を下回る期間内で、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を開始又は停止させる。
本発明にかかるスイッチング電源回路の制御装置の第１２の態様は、第１から第１１の何れか一つの態様にかかるスイッチング電源回路の制御装置であって、交流電圧を整流して前記一対の入力端に直流電圧を印加する整流回路(2)と、前記整流回路の入力側を流れる交流電流または前記入力電流を検出する第３電流検出部(13,60,61,62)とを更に備え、前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記交流電流の絶対値が所定値を下回る期間内で、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を開始又は停止させる。
複数のチョッパ回路３は、一対の入力端Ｐ１，Ｐ２と、一対の出力端Ｐ３，Ｐ４との間で互いに並列に接続され、それぞれチョッピング動作を行う。このチョッピング動作によって各チョッパ回路３は入力端Ｐ１，Ｐ２の間の第一直流電圧を変化させ、これを第二直流電圧として出力端Ｐ３，Ｐ４の間に印加する。チョッパ回路３の詳細な構成については後に詳述する。
またチョッパ回路３は、図４に例示するように、昇降圧チョッパ回路であってもよい。この昇降圧チョッパ回路においては、スイッチング素子Ｓ１とダイオードＤ１とは、入力端Ｐ１と出力端Ｐ３とを繋ぐ直流線上で互いに直列に接続されている。スイッチング素子Ｓ１はダイオードＤ１に対して入力端Ｐ１側に設けられる。ダイオードＤ１はそのアノードを出力端Ｐ３側に向けて設けられる。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｓ１とダイオードＤ１とを接続する接続点と、入力端Ｐ２と出力端Ｐ４とを繋ぐ直流線ＬＬとの間に設けられる。
動作制御部５２は、チョッパ回路３ａの動作開始からのチョッピングの回数が回数基準値よりも大きいときに、チョッパ回路３ａのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ｂにチョッピング動作をさせる。また計数部９０はチョッパ回路３ｂの動作開始に伴ってチョッピングの回数を初期化する。そして、動作制御部５２は、チョッパ回路３ｂの動作開始からのチョッピングの回数が回数基準値よりも大きいときに、チョッパ回路３ｂのチョッピング動作を停止し、チョッパ回路３ａにチョッピング動作をさせる。また計数部９０はチョッパ回路３ａの動作開始に伴ってチョッピングの回数を初期化する。

Claims (13)

  1. 一対の入力端(P1,P2)と、一対の出力端(P3,P4)と、前記一対の入力端と前記一対の出力端との間で相互に並列に接続されてそれぞれチョッピング動作を行う第１及び第２のチョッパ回路(3,3a,3b)とを備えるスイッチング電源回路を制御する制御装置であって、
    前記第１及び第２のチョッパ回路における電力が増大するにしたがって、前記第１及び前記第２のチョッパ回路の動作モードを第１モードから第２モードを経て第３モードへと遷移させるモード制御部(51)と、
    前記第１モードにおいて前記第１のチョッパ回路に前記チョッピング動作をさせつつ前記第２のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止し、前記第２モードにおいて前記第１のチョッパ回路及び前記第２チョッパ回路に交互に前記チョッピング動作をさせ、前記第３モードにおいて前記第１のチョッパ回路及び前記第２チョッパ回路の両方に前記チョッピング動作をさせる動作制御部(52)と
    を備える、スイッチング電源回路の制御装置。
  2. 前記一対の入力端の間には定電圧源が接続され、
    前記一対の入力端(P1,P2)の間を流れる入力電流(I)を検出する電流検出部(60,61,62)を更に備え、
    前記モード制御部(51)は、前記入力電流が増大するに従って前記動作モードを前記第１モードから前記第２モードを経て前記第３モードへと遷移させる、請求項１に記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  3. 経過時間を計時する期間検出部(70)を更に備え、
    前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記第１のチョッパ回路(3a,3b)の前記チョッピング動作の開始から所定期間が経過したことを条件として前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる、請求項１又は２に記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  4. 前記第１のチョッパ回路(3a)を流れる電流を検出する第２電流検出部(61)を更に備え、
    前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記第１のチョッパ回路(3a,3b)の前記チョッピング動作の開始からの前記電流の積分値が所定値よりも大きいことを条件として、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる、請求項１又は２に記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  5. 前記モード制御部(51)は、前記第２モードにおいて前記電流が所定値を下回ることを条件として、前記動作モードを前記第１モードへと遷移させる、請求項４に記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  6. 前記第１のチョッパ回路(3a)を流れる電流を検出する第２電流検出部(61)を更に備え、
    前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記電流が高いほど短い周期で前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作の実行／停止を切り替える、請求項１又は２に記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  7. 前記第１のチョッパ回路(3a,3b)の温度を検出する温度検出部(81)を更に備え、
    前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記温度が所定値よりも大きいことを条件として、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる、請求項１又は２に記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  8. 前記第１及び前記第２のチョッパ回路(3a,3b)の温度をそれぞれ検出する第１及び第２の温度検出部(81,82)を更に備え、
    前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記第１のチョッパ回路の温度が前記第２のチョッパ回路の温度よりも所定値を超えて大きいことを条件として、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる、請求項１又は２に記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  9. 前記モード制御部(51)は、前記第２モードにおいて前記所定値よりも小さい第２所定値に比べて前記温度が小さいときに、前記動作モードを前記第１モードに遷移させる、請求項７または８に記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  10. 前記第１のチョッパ回路(3a,3b)の前記チョッピング動作におけるチョッピングの回数を計数する計数部(90)を更に備え、
    前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作の開始からの前記回数が所定値よりも大きいことを条件として、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を停止させる、請求項１又は２に記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  11. 交流電圧を整流して前記一対の入力端に直流電圧を印可する整流回路(2)と、
    前記交流電圧または前記直流電圧を検出する電圧検出部(10)と
    を更に備え、
    前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記交流電圧の絶対値が所定値を下回る期間内で、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を開始又は停止させる、請求項１から１０の何れか一つに記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  12. 交流電圧を整流して前記一対の入力端に前記直流電圧を印可する整流回路(2)と、
    前記整流回路の入力側を流れる交流電流または前記入力電流を検出する第３電流検出部(13,60,61,62)と
    を更に備え、
    前記動作制御部(52)は、前記第２モードにおいて、前記交流電流の絶対値が所定値を下回る期間内で、前記第１のチョッパ回路の前記チョッピング動作を開始又は停止させる、請求項１から１１の何れか一つに記載のスイッチング電源回路の制御装置。
  13. 請求項１から１２の何れか一つに記載のスイッチング電源回路の制御装置を備える、ヒートポンプユニット。
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