JP2015106934A - 電源装置、およびその電源装置を備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下においても高効率稼動が可能な電源装置、およびその電源装置を備えた空気調和機を得ること。【解決手段】昇圧回路２００を構成するスイッチ手段３００を、ＷＢＧ半導体で形成された第１のスイッチ素子６とＮＢＧ半導体で形成された第２のスイッチ素子７とを並列接続して構成し、低温環境下において、スイッチ手段３００のオンオフ時には第１のスイッチ素子６によりオンオフ動作を行い、スイッチ手段３００の導通期間には第２のスイッチ素子７に電流が流れるようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置、およびその電源装置を備えた空気調和機に関する。

従来、リアクトルとダイオードとスイッチ素子とからなる回路（昇圧回路）を用いて、電源装置の電源力率を改善するようにしたものが存在する。また、２つ昇圧回路を具備し、スイッチ素子の導通タイミングを互いに異なるように制御するインターリーブ形の昇圧回路を用いたものもある。さらに、このような昇圧回路のスイッチ素子にＳｉＣ（炭化珪素）−ＭＯＳＦＥＴやＧａＮ（窒化ガリウム）半導体等を用いたワイドバンドギャップ（以下、「ＷＢＧ」）半導体素子を用いて高効率化を実現した電源回路が提案されている。（例えば、特許文献１）。

特許第４８４４６９６号公報

しかしながら、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等のＷＢＧ半導体スイッチ素子は、低いゲート電圧（例えば、１２Ｖ〜１５Ｖ）で駆動する場合に、低温条件下（例えば、０度以下）において、Ｒｏｎ（ドレイン−ソース間の定常オン抵抗）が増加する。このため、導通損失が増加し、低温条件下において電源装置の効率が低下する。特に、空気調和機の室外機は、例えば外気温度が−２０℃以下の低温環境下に設置されることもあり、この空気調和機の室外機の電源装置のスイッチ素子として、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等のＷＢＧ半導体素子を用いた場合、低温環境下においてＲｏｎが増加し、空気調和機の効率が悪化する、という問題があった。なお、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等のＷＢＧ半導体スイッチ素子のゲート電圧を１５Ｖ以上、例えば、１８Ｖや２０Ｖにすれば、Ｒｏｎの増加を抑制あるいは減少させることができるが、一般に、ゲート−ソース間の耐圧は２５Ｖ程度であり、スイッチング時にゲート−ソース間の寄生インピーダンスが作用して過渡電圧が発生した場合には、ゲート−ソース間の耐圧を超えて破壊に至る虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低温環境下においても高効率稼動が可能な電源装置、およびその電源装置を備えた空気調和機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電源装置は、交流電源から供給される交流を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路により昇圧された電圧を平滑する平滑手段と、前記昇圧回路を制御する制御手段と、を備え、前記昇圧回路は、一方端が前記整流手段の＋側端子に接続されたリアクタと、前記リアクタの他方端にアノードが接続され、前記平滑手段の＋側端子にカソードが接続された逆流阻止ダイオードと、前記リアクタと前記逆流阻止ダイオードとの接続点と前記整流手段の−側端子との間に接続されたスイッチ手段と、を備え、前記スイッチ手段は、ワイドバンドギャップ半導体で形成された第１のスイッチ素子とナローバンドギャップ半導体で形成された第２のスイッチ素子とが並列接続され構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、低温環境下においても高効率稼動が可能となる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる電源装置の一構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかる電源装置の第１の動作例を示す図である。 図３は、実施の形態１にかかる電源装置の第２の動作例を示す図である。 図４は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間の定常オン抵抗Ｒｏｎとゲート−ソース間電圧との関係を示す温度特性例を示す図である。 図５は、実施の形態３にかかる電源装置の一構成例を示す図である。 図６は、実施の形態３にかかる電源装置の第１の動作例を示す図である。 図７は、実施の形態３にかかる電源装置の第２の動作例を示す図である。 図８は、実施の形態４にかかる電源装置の一構成例を示す図である。

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる電源装置、およびその電源装置を備えた空気調和機について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる電源装置の一構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる電源装置１００は、交流電源１から供給される交流を整流する整流手段２と、整流手段２により整流された電圧を昇圧する昇圧回路２００と、昇圧回路２００により昇圧された電圧を平滑する平滑手段３と、昇圧回路２００を制御する制御手段９とを備え、平滑手段３の両端電圧が直流負荷８に供給されている。

昇圧回路２００は、一方端が整流手段２の＋側出力端子に接続されるリアクタ４と、リアクタ４の他方端にアノードが接続され、平滑手段３の＋側端子にカソードが接続された逆流阻止ダイオード５と、リアクタ４と逆流阻止ダイオード５との接続点と整流手段２の−側出力端子との間に接続されるスイッチ手段３００とを備えている。スイッチ手段３００は、第１のスイッチ素子であるＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６と、第２のスイッチ素子であるＩＧＢＴ７とが並列接続され構成されている。

また、実施の形態１にかかる電源装置１００は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６の温度を検出する温度検出手段１０を具備している。図１に示す例では、温度検出手段１０は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６の近傍に配置され、検出した温度に相当する情報を温度信号Ｔとして制御手段９に出力する。なお、この温度検出手段１０は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６の温度を検知あるいは推定可能であればよく、この温度検出手段１０の配置、構成、実現手段等により本発明が限定されるものではない。

制御手段９は、平滑手段３の両端電圧が、予め設定した直流電圧となるようにしつつ、交流電源１の電流が交流電源１の電圧と同位相の正弦波状になるように、各駆動信号ＳＷ１，ＳＷ２を出力してスイッチ手段３００を制御する、所謂力率改善制御を行う。このとき、本実施の形態では、制御手段９は、温度検出手段１０により検出された温度に応じて、スイッチ手段３００を構成するＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６とＩＧＢＴ７との制御手法を変えている。以下、この制御手法について、図２，３を参照して説明する。

図２は、実施の形態１にかかる電源装置の第１の動作例を示す図である。また、図３は、実施の形態１にかかる電源装置の第２の動作例を示す図である。

本実施の形態では、制御手段９は、温度検出手段１０により検出された温度が予め設定した判定値（例えば、−２０℃）よりも大きい場合には、図２に示すように、駆動信号ＳＷ１をオンオフ制御し、駆動信号ＳＷ２をオフ固定制御して、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のみをスイッチング動作させ、温度検出手段１０により検出された温度が上述した判定値以下である場合には、図３に示すように、各駆動信号ＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれオンオフ制御し、ＩＧＢＴ７とＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６との両方をスイッチング動作させる。

このとき、各駆動信号ＳＷ１，ＳＷ２のキャリア周波数および位相は同一とし、各駆動信号ＳＷ１，ＳＷ２のオンタイミングは、駆動信号ＳＷ２を駆動信号ＳＷ１よりも遅くして、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオン制御してから、ＩＧＢＴ７をオン制御し、各駆動信号ＳＷ１，ＳＷ２のオフタイミングは、駆動信号ＳＷ１を駆動信号ＳＷ２よりも遅くして、ＩＧＢＴ７をオフ制御してから、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオフ制御するようにしている。

なお、駆動信号ＳＷ１のオンタイミングから駆動信号ＳＷ２のオンタイミングまでの遅延時間ΔＴ１、つまり、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオン制御してからＩＧＢＴ７をオン制御するまでの遅延時間ΔＴ１は、例えば、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のスイッチングオン時間の最大値に設定し、駆動信号ＳＷ２のオフタイミングから駆動信号ＳＷ１のオフタイミングまでの遅延時間ΔＴ２、つまり、ＩＧＢＴ７をオフ制御してからＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオフ制御するまでの遅延時間ΔＴ２は、例えば、ＩＧＢＴ７のスイッチングオフ時間の最大値に設定すればよい。

つぎに、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６およびＩＧＢＴ７のゲート電圧について、図４を参照して説明する。図４は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間の定常オン抵抗Ｒｏｎとゲート−ソース間電圧との関係を示す温度特性例を示す図である。

図４に示す例では、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間の定常オン抵抗Ｒｏｎは、ゲート−ソース間電圧が約１６Ｖ以下で２５℃よりも−４０℃の方が大きくなっている。つまり、ゲート−ソース間電圧が約１６Ｖ以下の領域では、低温環境下において導通損失が大きくなっている。

一方、ゲート−ソース間電圧が約１６Ｖを超えると、定常オン抵抗Ｒｏｎは、２５℃よりも−４０℃の方が小さくなり、導通損失も小さくなるが、ゲート−ソース間電圧が大きくなると、スイッチング時にゲート−ソース間の寄生インピーダンスが作用してゲート電位の浮き上がりが発生し、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のゲート耐圧を超えて破壊に至る虞がある。

したがって、上述したＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴの特性から、ＩＧＢＴ７およびＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のゲート電圧を例えば１５Ｖに設定するようにすればよい。なお、ＩＧＢＴは、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴよりも温度による影響は小さく、ゲート電圧１５Ｖ程度であれば、低温時のＩＧＢＴのオン抵抗は、ＳｉＣ−ＭＯＦＥＴよりも小さい。

このように、ＩＧＢＴ７およびＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のゲート電圧を１５Ｖ程度とし、温度検出手段１０により検出された温度が判定値（例えば、−２０℃）以下である場合には、ＩＧＢＴ７とＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６との両方をスイッチング動作させ、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオン制御してから、ＩＧＢＴ７をオン制御し、ＩＧＢＴ７をオフ制御してから、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオフ制御するようにすれば、オン／オフスイッチング時にはＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６により電流が流れるのでスイッチング損失を小さくすることができ、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６とＩＧＢＴ７との両方のオン期間は、ドレイン−ソース間の定常オン抵抗Ｒｏｎが小さいＩＧＢＴ７に電流が流れることとなるので、導通損失を小さくすることができる。

なお、本実施の形態では、第１のスイッチ素子６としてＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを用い、第２のスイッチ素子７としてＩＧＢＴを用いた例について説明したが、第１のスイッチ素子６および第２のスイッチ素子７の構成はこれらに限らず、第１のスイッチ素子６は、例えば、ＳｉＣ、ＧａＮ、あるいはダイヤモンドを材料とするワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体で形成されたものであればよく、また、第２のスイッチ素子７は、ＷＢＧ半導体と比較してバンドギャップが狭く、ナローバンドギャップ（ＮＢＧ）半導体と呼ばれるグループに属するＳｉ（珪素：シリコン）を材料とするＳｉ系半導体で形成されたものであればよいことは言うまでもない。

以上説明したように、実施の形態１にかかる電源装置によれば、昇圧回路を構成するスイッチ手段を、ＷＢＧ半導体で形成された第１のスイッチ素子とＮＢＧ半導体で形成された第２のスイッチ素子とを並列接続して構成したので、低温環境下において、第１のスイッチ素子のオンタイミングから遅れて第２のスイッチ素子をオンさせ、第２のスイッチ素子のオフタイミングから遅れて第１のスイッチ素子をオフさせることにより、スイッチ手段のオン／オフスイッチング時には第１のスイッチ素子により電流が流れるのでスイッチング損失を小さくすることができ、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子との両方のオン期間（スイッチ手段の導通期間）は、ドレイン−ソース間の定常オン抵抗Ｒｏｎが小さい第２のスイッチ素子に電流が流れることとなるので、導通損失を小さくすることができる。したがって、低温環境下においても高効率稼動が可能な電源装置を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、制御手段による判定値を、例えば−２０℃とした例について説明したが、本実施の形態では、制御手段による判定値を、例えば１００℃とする例について説明する。なお、実施の形態２にかかる電源装置の構成は、実施の形態１において説明した図１の構成と同一であるので、ここではその詳細な説明を省略する。また、実施の形態２にかかる電源装置の動作例についても、実施の形態１において説明した図２，３と同一であるので、ここではその詳細な説明を省略する。

本実施の形態では、実施の形態１と同様に、制御手段９は、温度検出手段１０により検出された温度が予め設定した判定値（例えば、１００℃）よりも大きい場合には、図２に示すように、駆動信号ＳＷ１をオンオフ制御し、駆動信号ＳＷ２をオフ固定制御して、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のみをスイッチング動作させ、温度検出手段１０により検出された温度が上述した判定値以下である場合には、図３に示すように、各駆動信号ＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれオンオフ制御し、ＩＧＢＴ７とＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６との両方をスイッチング動作させる。

このときの各駆動信号ＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフタイミング、駆動信号ＳＷ１のオンタイミングから駆動信号ＳＷ２のオンタイミングまでの遅延時間ΔＴ１、駆動信号ＳＷ２のオフタイミングから駆動信号ＳＷ１のオフタイミングまでの遅延時間ΔＴ２、および、ＩＧＢＴ７およびＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のゲート電圧については、実施の形態１と同様である。

このようにすれば、温度検出手段１０により検出された温度が判定値（例えば、１００℃）以下である場合には、実施の形態１と同様に、オン／オフスイッチング時にはＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６により電流が流れるのでスイッチング損失を小さくすることができ、ＩＧＢＴ７とＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６との両方のオン期間は、ドレイン−ソース間の定常オン抵抗Ｒｏｎが小さいＩＧＢＴ７に電流が流れることとなるので、導通損失を小さくすることができ、さらに、温度検出手段１０により検出された温度が判定値（例えば、１００℃）よりも大きい場合には、ＩＧＢＴ７を動作させず、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のみをスイッチング動作させることで、ＩＧＢＴ７の温度上昇が抑制されるので、冷却用のヒートシンク等の冷却機構を小型化することができ、ＩＧＢＴ７の耐熱の限界温度までＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６を高温動作させることができる。

以上説明したように、実施の形態２の電源装置によれば、高温環境下において、第２のスイッチ素子であるＩＧＢＴを動作させず、第１のスイッチ素子であるＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴのみをスイッチング動作させるようにしたので、実施の形態１において説明した効果に加え、冷却用のヒートシンク等の冷却機構を小型化することができ、電源装置の低コスト化に寄与することができる。また、第２のスイッチ素子の耐熱の限界温度まで第１のスイッチ素子を高温動作させることができ、電源装置の運転範囲を拡大することができる。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、制御手段がそれぞれＩＧＢＴおよびＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴに各駆動信号を出力する構成について説明したが、本実施の形態では、制御手段が１つの駆動信号を出力し、その駆動信号からそれぞれＩＧＢＴおよびＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴに出力するゲート信号を生成してＩＧＢＴおよびＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを駆動する駆動手段を備える構成について説明する。

図５は、実施の形態３にかかる電源装置の一構成例を示す図である。なお、実施の形態１，２と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

実施の形態３にかかる電源装置１００ａは、実施の形態１において説明した図１の構成に加え、駆動手段４００を備えている。駆動手段４００は、制御手段９ａから出力される駆動信号ＳＷに基づきＳｉＣ−ＭＯＳＦＩＴ６を駆動する第１の駆動回路１１と、制御手段９ａから出力される駆動信号ＳＷに基づきＩＧＢＴ７を駆動する第２の駆動回路１２とを備えている。

制御手段９ａは、平滑手段３の両端電圧が、予め設定した直流電圧となるようにしつつ、交流電源１の電流が交流電源１の電圧と同位相の正弦波状になるような力率改善制御を行う。本実施の形態では、第１の駆動回路１１および第２の駆動回路１２に単一の駆動信号ＳＷおよび温度信号Ｔが入力され、第１の駆動回路１１および第２の駆動回路１２は、温度検出手段１０により検出された温度に応じて、スイッチ手段３００を構成するＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６とＩＧＢＴ７との制御手法を変えている。以下、この制御手法について、図６，７を参照して説明する。

図６は、実施の形態３にかかる電源装置の第１の動作例を示す図である。また、図７は、実施の形態３にかかる電源装置の第２の動作例を示す図である。

本実施の形態では、温度検出手段１０により検出された温度が予め設定した判定値よりも大きい場合には、図６に示すように、単一の駆動信号ＳＷに基づき、第１の駆動回路１１は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオンオフ制御し、第２の駆動回路１２は、ＩＧＢＴ７をオフ固定制御して、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のみをスイッチング動作させる。

また、温度検出手段１０により検出された温度が上述した判定値以下である場合には、図７に示すように、単一の駆動信号ＳＷに基づき、第１の駆動回路１１は、駆動信号ＳＷよりもＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のオフタイミングを遅らせてオンオフ制御し、第２の駆動回路１２は、駆動信号ＳＷよりもＩＧＢＴ７のオンタイミングを遅らせてオンオフ制御する。

つまり、第１の駆動回路１２は、制御手段９ａから出力される駆動信号ＳＷの立上りエッジ（オン→オフ指令）でＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオンさせ、制御手段９ａから出力される駆動信号ＳＷの立下りエッジ（オフ→オン指令）から、例えば、ＩＧＢＴ７のスイッチオフ時間分だけ遅れたタイミングでＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオフさせる。また、第２の駆動回路１２は、制御手段９ａから出力される駆動信号ＳＷの立上りエッジ（オン→オフ指令）から、例えば、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のスイッチオフ時間分だけ遅れたタイミングでＩＧＢＴ７をオンさせ、制御手段９ａから出力される駆動信号ＳＷの立下りエッジ（オフ→オン指令）でＩＧＢＴ７をオフさせる。

なお、これらの制御における各遅延時間ΔＴ１，ΔＴ２については、実施の形態１と同様であり、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のオンタイミング、つまり、駆動信号ＳＷの立上りエッジから、ＩＧＢＴ７のオンタイミングまでの遅延時間ΔＴ１、すなわちＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオン制御してからＩＧＢＴ７をオン制御するまでの遅延時間ΔＴ１は、例えば、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のスイッチングオン時間の最大値に設定し、ＩＧＢＴ７のオフタイミング、つまり、駆動信号ＳＷの立下りエッジから、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のオフタイミングまでの遅延時間ΔＴ２、すなわちＩＧＢＴ７をオフ制御してからＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６をオフ制御するまでの遅延時間ΔＴ２は、例えば、ＩＧＢＴ７のスイッチングオフ時間の最大値に設定すればよい。

また、ＩＧＢＴ７およびＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のゲート電圧についても、実施の形態１，２と同様である。

このようにすれば、温度検出手段１０により検出された温度が判定値以下である場合には、実施の形態１と同様に、オン／オフスイッチング時にはＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６により電流が流れるのでスイッチング損失を小さくすることができ、ＩＧＢＴ７とＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６との両方のオン期間は、ドレイン−ソース間の定常オン抵抗Ｒｏｎが小さいＩＧＢＴ７に電流が流れることとなるので、導通損失を小さくすることができ、さらに、温度検出手段１０により検出された温度が判定値よりも大きい場合には、ＩＧＢＴ７を動作させず、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６のみをスイッチング動作させることで、ＩＧＢＴ７の温度上昇が抑制されるので、実施の形態２と同様に、冷却用のヒートシンク等の冷却機構を小型化することができ、ＩＧＢＴ７の耐熱の限界温度までＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６を高温動作させることができる。

なお、本実施の形態では、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴをオンオフ制御する第１の駆動回路とＩＧＢＴをオンオフ制御する第２の駆動回路とを個別に設ける例を示したが、これら第１の駆動回路および第２の駆動回路を１つの駆動手段４００とした構成であってもよいことは言うまでもない。

以上説明したように、実施の形態３の電源装置によれば、制御手段から出力される単一の駆動信号に基づいて第１のスイッチ素子であるＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴと第２のスイッチ素子であるＩＧＢＴとをそれぞれ独立して駆動する駆動手段を設けた構成においても、低温環境下において、駆動信号の立上りエッジで第１のスイッチ素子をオンさせ、駆動信号の立下りエッジから遅れたタイミングで第１のスイッチ素子をオフさせ、駆動信号の立上りエッジから遅れたタイミングで第２のスイッチ素子をオンさせ、駆動信号の立下りエッジで前記第２のスイッチ素子をオフさせることにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができ、また、高温環境下において、第２のスイッチ素子を動作させず、第１のスイッチ素子のみをスイッチング動作させることにより、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
実施の形態１から３では、リアクタ、スイッチ手段、および逆流阻止ダイオードからなる昇圧回路を１つ有する構成について説明したが、この昇圧回路を複数設け、これら複数の昇圧回路をインターリーブ動作させる構成に適用することも可能である。本実施の形態では、昇圧回路を複数設けた構成について説明する。

図８は、実施の形態４にかかる電源装置の一構成例を示す図である。なお、実施の形態１から３と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図８に示すように、実施の形態４にかかる電源装置１００ｂは、実施の形態１において説明したリアクタ４、スイッチ手段３００、および逆流阻止ダイオード５からなる昇圧回路２００に代えて、リアクタ４ａ、スイッチ手段３００ａ、および逆流阻止ダイオード５ａからなる昇圧回路２００ａと、リアクタ４ｂ、スイッチ手段３００ｂ、および逆流阻止ダイオード５ｂからなる昇圧回路２００ｂとを備えている。また、スイッチ手段３００ａは、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６ａおよびＩＧＢＴ７ａが並列接続されて構成され、スイッチ手段３００ｂは、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６ｂおよびＩＧＢＴ７ｂが並列接続されて構成されている。

図８に示す構成においても、制御手段９ｂが昇圧回路２００ａと昇圧回路２００ｂとをインターリーブ動作させつつ、実施の形態１，２と同様の制御を行うことで、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。

なお、図８に示す例では、実施の形態１，２と同様に、制御手段９ｂがそれぞれＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６ａおよびＩＧＢＴ７ａに対し駆動信号ＳＷ１ａ，ＳＷ２ａを出力し、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６ｂおよびＩＧＢＴ７ｂに対し駆動信号ＳＷ１ｂ，ＳＷ２ｂを出力する構成を示したが、実施の形態３と同様に、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６ａ、ＩＧＢＴ７ａ、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６ｂ、およびＩＧＢＴ７ｂを駆動する駆動回路をそれぞれ設け、制御手段９ｂがそれぞれＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６ａを駆動する駆動回路およびＩＧＢＴ７ａを駆動する駆動回路に第１の駆動信号を出力し、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ６ｂを駆動する駆動回路およびＩＧＢＴ７ｂを駆動する駆動回路に第２の駆動信号を出力する構成であってもよく、制御手段９ｂが昇圧回路２００ａと昇圧回路２００ｂとをインターリーブ動作させつつ、実施の形態３と同様の制御を行うことで同様の効果を得られることは言うまでもない。

以上説明したように、実施の形態４の電源装置によれば、昇圧回路を複数備えた構成においても、複数の昇圧回路をインターリーブ動作させつつ、実施の形態１，２と同様の制御を行うことで、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施の形態の電源装置は、例えば、空気調和機の室外機の電源装置として適用して好適である。空気調和機の室外機の電源装置のスイッチ素子として、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等のＷＢＧ半導体素子を用いた場合、低温環境下においてＲｏｎが増加し、空気調和機の効率が悪化するが、上述した実施の形態において説明した電源装置を適用することにより、低温環境下においても高効率稼動が可能となる。

また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。

以上のように、本発明は、ＷＢＧ半導体素子を用いた昇圧回路を具備した構成において、低温環境下においても高効率稼動が可能な技術として有用であり、特に、空気調和機の室外機の電源装置に適している。

１ 交流電源、２ 整流手段、３ 平滑手段、４，４ａ，４ｂ リアクタ、５，５ａ，５ｂ 逆流阻止ダイオード、６，６ａ，６ｂ ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（第１のスイッチ素子）、７ ＩＧＢＴ（第２のスイッチ素子）、８ 直流負荷、９，９ａ，９ｂ 制御手段、１０ 温度検出手段、１１ 第１の駆動回路、１２ 第２の駆動回路、１００，１００ａ，１００ｂ 電源装置、２００，２００ａ，２００ｂ 昇圧回路、３００，３００ａ，３００ｂ スイッチ手段、４００ 駆動手段。

Claims (8)

1. 交流電源から供給される交流を整流する整流手段と、
   前記整流手段により整流された電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路により昇圧された電圧を平滑する平滑手段と、
   前記昇圧回路を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記昇圧回路は、
   一方端が前記整流手段の＋側端子に接続されたリアクタと、
   前記リアクタの他方端にアノードが接続され、前記平滑手段の＋側端子にカソードが接続された逆流阻止ダイオードと、
   前記リアクタと前記逆流阻止ダイオードとの接続点と前記整流手段の−側端子との間に接続されたスイッチ手段と、
   を備え、
   前記スイッチ手段は、
   ワイドバンドギャップ半導体で形成された第１のスイッチ素子とナローバンドギャップ半導体で形成された第２のスイッチ素子とが並列接続され構成された
   ことを特徴とする電源装置。
2. 前記制御手段は、
   前記第１のスイッチ素子と前記第２のスイッチ素子とをそれぞれ独立してオンオフ制御を行い、前記第１のスイッチ素子と前記第２のスイッチ素子との両方をオンオフ制御する際に、前記第１のスイッチ素子をオン制御してから、前記第２のスイッチ素子をオン制御し、前記第２のスイッチ素子をオフ制御してから、前記第１のスイッチ素子をオフ制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記第１のスイッチ素子の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記第１のスイッチ素子の温度が予め設定された判定値よりも大きい場合には、前記第１のスイッチ素子をオンオフ制御し、前記第２のスイッチ素子をオフ固定制御して、前記第１のスイッチ素子のみスイッチング動作させ、前記第１のスイッチ素子の温度が前記判定値以下である場合には、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ素子の両方をオンオフ制御しスイッチング動作させることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記制御手段から出力される単一の駆動信号に基づいて前記第１のスイッチ素子と前記第２のスイッチ素子とをそれぞれ独立して駆動する駆動手段をさらに備え、
   前記駆動手段は、
   前記駆動信号の立上りエッジで前記第１のスイッチ素子をオンさせ、前記駆動信号の立下りエッジから遅れたタイミングで前記第１のスイッチ素子をオフさせ、前記駆動信号の立上りエッジから遅れたタイミングで前記第２のスイッチ素子をオンさせ、前記駆動信号の立下りエッジで前記第２のスイッチ素子をオフさせる
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
5. 前記第１のスイッチ素子のオンタイミングに対する前記第２のスイッチ素子のオンタイミングの遅延時間は、前記第１のスイッチ素子のスイッチオン時間の最大値に設定され、前記第２のスイッチ素子のオフタイミングに対する前記第１のスイッチ素子のオフタイミングの遅延時間は、前記第２のスイッチ素子のスイッチオフ時間の最大値に設定されたことを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の電源装置。
6. 前記昇圧回路を複数備え、
   前記制御手段は、
   複数の前記昇圧回路をインターリーブ動作させることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の電源装置。
7. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム、あるいはダイヤモンドであることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の電源装置。
8. 請求項１から７の何れか一項に記載の電源装置を備えることを特徴とする空気調和機。

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