JP4503388B2 - ブリッジ装置及びそれを用いた電源装置 - Google Patents
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前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとの接続点と前記第3の半導体スイッチと前記第4の半導体スイッチとの接続点とにそれぞれ接続される第1と第2の出力配線とを備えるフルブリッジ形のブリッジ装置であって、前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとは、それぞれ第1、第2の主電流端子と制御端子とを有する半導体スイッチ素子複数個を並列接続してなり、前記第1の半導体スイッチを構成する前記複数の半導体スイッチ素子と、前記第2の半導体スイッチを構成する前記複数の半導体スイッチ素子とは、それぞれ同一の方向で交互に相隣り合うように配置され、前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとにおける相隣り合う一対の前記半導体スイッチ素子の前記第1の主電流端子と前記第2の主電流端子とが前記第1の出力配線を介して直列接続され、プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の入力配線と前記第2の入力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子に対して平行に延び、プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の出力配線と前記第2の出力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子に対して平行に延び、前記第1の入力配線の一端と前記第2の入力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の入力端子と第2の入力端子とを一対とし、前記第1の出力配線の一端と前記第2の出力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の出力端子と第2の出力端子とを一対として配置されることを特徴とするブリッジ装置を提供する。
図1により本発明に係る第1の実施形態であるフルブリッジ形のブリッジ装置1について説明する。図1(A)は本発明に係るブリッジ装置1の回路構成を示す図であり、図1(B)は本発明に係るブリッジ装置1の配置及び構成を示す図であり、図1(C)は本発明を説明するための一般的なフルブリッジ形インバータ回路例を示す図である。図1(C)に示す通常のフルブリッジ構成のブリッジ回路1は、鎖線で示す4個の半導体スイッチ10、11、12、13をフルブリッジ構成に接続してなる。半導体スイッチ10〜13がそれぞれMOSFETのような半導体スイッチ素子からなる場合には、半導体スイッチ素子Qとこれに並列接続された内部ダイオードDとからなる。ブリッジ回路1は第1の入力配線14と第2の入力配線15とによって直流電源16、入力コンデンサ17とに接続される。互いに直列接続されている第1、第2の半導体スイッチ10と11との接続点xに第1の出力配線18が接続され、互いに直列接続されている第3、第4の半導体スイッチ12と13との接続点yに第2の出力配線19が接続されている。第1、第2の出力配線18と19との間に負荷装置20が接続される。なお、T1とT2とは入力端子、T3とT4とは出力端子である。負荷装置20は交流負荷である場合、あるいはトランスとその2次巻線に接続された整流器と直流負荷とからなる場合などがある。
次に、図2によりハーフブリッジ構成のブリッジ装置2について説明する。図2において、図1で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。図2(A)は典型的なハーフブリッジ形のインバータ電源を示し、ハーフブリッジ形のインバータ回路はMOSFETのような半導体スイッチ10、11を2個直列接続した第1のアームと2個のコンデンサ30、31を直列接続してなる第2のアームとを入力配線14と15との間に並列に接続すると共に、半導体スイッチ10と11との接続点xから一方の出力配線18、コンデンサ30と31との接続点yから他方の出力配線19をそれぞれ引き出した回路構成になっている。なお、16は直流電源、20は負荷装置である。半導体スイッチ10、11はそれぞれMOSFETQとその内部ダイオードDとで示されている。
以上述べた実施形態では、MOSFETのような半導体スイッチング素子をブリッジ構成に、あるいは半導体スイッチング素子とコンデンサとをブリッジ構成にしたが、整流用ダイオードをブリッジ構成して整流回路とする場合、特に、コンデンサ入力形整流回路の場合には、ダイオードのリカバリー電流の消滅時に発生するサージ電圧を抑制することができる。図3により本発明に係る実施形態3のブリッジ装置3について説明する。図3(A)は整流素子40〜43をフルブリッジ構成に接続した一般的な整流回路を示し、図3(B)は本発明に係るフルブリッジ回路の構成を示し、図3(C)は本発明に係る第3のブリッジ装置3を示す。なお、図3において、図1で用いた記号と同一の記号は同一の名称の部材を示すものとする。
実施形態3では整流用ダイオードをブリッジ構成に接続した整流装置について説明したが、トランジスタやMOSFETのような半導体スイッチ素子を用いたスイッチング整流装置が広く知られている。図示しないが、本件出願人の特許出願に係る特開昭59−63975号公報、特開平7−308069号公報、特開平9−322542号公報などに開示されている発明から分かるように、それらスイッチング整流回路の構成は、図1及び図2に示したブリッジ回路と同様な構成を有し、異なる点は、図1及び図2に示したブリッジ回路の入力配線と出力配線とが逆になることである。つまり、図1及び図2に示したブリッジ回路の入力配線が出力配線になり、出力配線が入力配線になるというところが異なる。したがって、前記ブリッジ装置1、2の入力端子T1、T2を出力端子とし、出力端子T3、T4を入力端子とすることによって、図1及び図2に示した前記ブリッジ装置1、2をスイッチング整流装置に用いることができる。
2・・・第2のブリッジ装置
3・・・第3のブリッジ装置
10〜13・・・半導体スイッチ
10A〜10C・・・半導体スイッチ素子
11A〜11C・・・半導体スイッチ素子
12A〜12C・・・半導体スイッチ素子
13A〜13C・・・半導体スイッチ素子
14、15・・・入力配線
16・・・直流電源
17・・・入力コンデンサ
18、19・・・出力配線
20・・・負荷装置
30、31・・・コンデンサ
40〜43・・・整流素子
45・・・出力コンデンサ
T1T2・・・入力端子
T3T4・・・出力端子
Claims (11)
- 第1の入力配線、第2の入力配線と、
前記第1の入力配線と前記第2の入力配線との間に互いに直列接続される第1、第2の半導体スイッチと、前記第1の入力配線と前記第2の入力配線との間に互いに直列接続される第3、第4の半導体スイッチと、
前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとの接続点と前記第3の半導体スイッチと前記第4の半導体スイッチとの接続点とにそれぞれ接続される第1と第2の出力配線とを備えるフルブリッジ形のブリッジ装置であって、
前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとは、それぞれ第1、第2の主電流端子と制御端子とを有する半導体スイッチ素子複数個を並列接続してなり、
前記第1の半導体スイッチを構成する前記複数の半導体スイッチ素子と、前記第2の半導体スイッチを構成する前記複数の半導体スイッチ素子とは、それぞれ同一の方向で交互に相隣り合うように配置され、
前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとにおける相隣り合う一対の前記半導体スイッチ素子の前記第1の主電流端子と前記第2の主電流端子とが前記第1の出力配線を介して直列接続され、
プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の入力配線と前記第2の入力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子に対して平行に延び、プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の出力配線と前記第2の出力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子に対して平行に延び、
前記第1の入力配線の一端と前記第2の入力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の入力端子と第2の入力端子とを一対とし、前記第1の出力配線の一端と前記第2の出力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の出力端子と第2の出力端子とを一対として配置されることを特徴とするブリッジ装置。 - 請求項1において、
前記第3の半導体スイッチと前記第4の半導体スイッチとは、それぞれ第1、第2の主電流端子と制御端子とを有する半導体スイッチ素子複数個を並列接続してなり、
前記第3の半導体スイッチを構成する前記複数の半導体スイッチ素子と、前記第4の半導体スイッチを構成する前記複数の半導体スイッチ素子とは、それぞれ同一の方向で交互に相隣り合うように配置され、
前記第3の半導体スイッチと前記第4の半導体スイッチとにおける相隣り合う一対の前記半導体スイッチ素子の前記第1の主電流端子と、前記第2の主電流端子とが前記第2の出力配線を介して直列接続されることを特徴とするブリッジ装置。 - 第1の入力配線、第2の入力配線と、
前記第1の入力配線と前記第2の入力配線との間に互いに直列接続される第1、第2の半導体スイッチと、前記第1の入力配線と前記第2の入力配線との間に互いに直列接続される第1、第2のコンデンサと、
前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとの接続点と前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点とにそれぞれ接続される第1、第2の出力配線とを備えるハーフブリッジ形のブリッジ装置であって、
前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとは、それぞれ第1、第2の主電流端子と制御端子とを有する半導体スイッチ素子複数個を並列接続してなり、
前記第1の半導体スイッチを構成する前記複数の半導体スイッチ素子と、前記第2の半導体スイッチを構成する前記複数の半導体スイッチ素子とは、それぞれ同一方向で交互に相隣り合うように配置され、
前記第1の半導体スイッチと前記第2の半導体スイッチとにおける相隣り合う一対の前記半導体スイッチ素子の前記第1の主電流端子と前記第2の主電流端子とが前記第1の出力配線を介して直列接続され、
プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の入力配線と前記第2の入力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子に対して平行に延び、プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の出力配線と前記第2の出力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子に対して平行に延び、
前記第1の入力配線の一端と前記第2の入力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の入力端子と第2の入力端子とを一対とし、前記第1の出力配線の一端と前記第2の出力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の出力端子と第2の出力端子とを一対として配置されることを特徴とするブリッジ装置。 - 第1の出力配線、第2の出力配線と、
前記第1の出力配線と前記第2の出力配線との間に互いに直列接続される第1の半導体スイッチ又は整流素子と第2の半導体スイッチ又は整流素子と、前記第1の出力配線と前記第2の出力配線との間に互いに直列接続される第3の半導体スイッチ又は整流素子と第4の半導体スイッチ又は整流素子と、
前記第1の半導体スイッチ又は整流素子と前記第2の半導体スイッチ又は整流素子との接続点と前記第3の半導体スイッチ又は整流素子と前記第4の半導体スイッチ又は整流素子との接続点とにそれぞれ接続される第1と第2の入力配線とを備えるフルブリッジ形のブリッジ装置であって、
前記第1の半導体スイッチ又は整流素子と前記第2の半導体スイッチ又は整流素子とは、それぞれ第1、第2の主電流端子を有する半導体スイッチ素子又は整流用ダイオード複数個を並列接続してなり、
前記第1の半導体スイッチ又は整流素子を構成する複数の前記半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードと、前記第2の半導体スイッチ又は整流素子を構成する複数の前記半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードとは、それぞれ同の一方向で交互に相隣り合うように配置され、
前記第1の半導体スイッチ又は整流素子と前記第2の半導体スイッチ又は整流素子とにおける相隣り合う一対の前記半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードの前記第1の主電流端子と前記第2の主電流端子とが前記第1の入力配線を介して直列接続され、
プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の入力配線と前記第2の入力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードに対して平行に延び、プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の出力配線と前記第2の出力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードに対して平行に延び、
前記第1の入力配線の一端と前記第2の入力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の入力端子と第2の入力端子とを一対とし、前記第1の出力配線の一端と前記第2の出力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の出力端子と第2の出力端子とを一対として配置されることを特徴とするブリッジ装置。 - 請求項4において、
前記第3の半導体スイッチ又は整流素子と前記第4の半導体スイッチ又は整流素子とは、それぞれ第1、第2の主電流端子とを有する半導体スイッチ素子又は整流用ダイオード複数個を並列接続してなり、
前記第3の半導体スイッチ又は整流素子を構成する前記複数の半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードと、前記第4の半導体スイッチ又は整流素子を構成する前記複数の半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードとは、それぞれ同一の方向で交互に相隣り合うように配置され、
前記第3の半導体スイッチ又は整流素子と前記第4の半導体スイッチ又は整流素子とにおける相隣り合う一対の前記半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードの前記第1の主電流端子と前記第2の主電流端子とが前記第2の入力配線を介して直列接続されることを特徴とするブリッジ装置。 - 第1の出力配線、第2の出力配線と、
前記第1の出力配線と前記第2の出力配線との間に互いに直列接続される第1、第2の半導体スイッチ又は整流素子と、前記第1の出力配線と前記第2の出力配線との間に互いに直列接続される第1、第2のコンデンサと、
前記第1の半導体スイッチ又は整流素子と前記第2の半導体スイッチ又は整流素子との接続点と前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点とにそれぞれ接続される第1と第2の入力配線とを備えるハーフブリッジ形のブリッジ装置であって、
前記第1の半導体スイッチ又は整流素子と前記第2の半導体スイッチ又は整流素子とは、それぞれ第1、第2の主電流端子を有する半導体スイッチ素子又は整流用ダイオード複数個を並列接続してなり、
前記第1の半導体スイッチ又は整流素子を構成する前記複数の半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードと、前記第2の半導体スイッチ又は整流素子を構成する前記複数の半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードとは、それぞれ同一方向で交互に相隣り合うように配置され、
前記第1の半導体スイッチ又は整流素子と前記第2の半導体スイッチ又は整流素子とにおける相隣り合う一対の前記半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードの前記第1の主電流端子と前記第2の主電流端子とが前記第1の入力配線を介して直列接続され、
プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の入力配線と前記第2の入力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードに対して平行に延び、プリント基板上の導体パターンで形成される前記第1の出力配線と前記第2の出力配線とは、同一の方向で交互に相隣り合うように配置される前記複数の半導体スイッチ素子又は整流用ダイオードに対して平行に延び、
前記第1の入力配線の一端と前記第2の入力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の入力端子と第2の入力端子とを一対とし、前記第1の出力配線の一端と前記第2の出力配線の一端とがそれぞれ接続される第1の出力端子と第2の出力端子とを一対として配置されることを特徴とするブリッジ装置。 - 請求項1、請求項2、請求項4又は請求項5において、
前記第1入力配線と前記第2の入力配線との間に又は前記第1出力配線と前記第2の出力配線との間に接続されるコンデンサを備えることを特徴とするブリッジ装置。 - 請求項1、請求項2、請求項4、請求項5又は請求項7に記載されたブリッジ装置と、該ブリッジ装置が前記半導体スイッチを備える場合は前記半導体スイッチ素子を制御する制御回路と、前記第1の半導体スイッチ若しくは整流素子を構成する前記半導体スイッチ素子若しくは整流用ダイオードの個数に又は前記第2の半導体スイッチ若しくは整流素子を構成する前記半導体スイッチ素子若しくは整流用ダイオードの個数に相当する個数のコンデンサとを備え、前記コンデンサは前記第1の入力配線と前記第2の入力配線との間に又は前記第1出力配線と前記第2の出力配線との間に接続されることを特徴とする電源装置。
- 請求項1ないし請求項3又は請求項7のいずれかに記載されたブリッジ装置をインバータとして備えることを特徴とする電源装置。
- 請求項4ないし請求項7のいずれかに記載されたブリッジ装置を整流装置、又はスイッチング整流器、あるいは力率改善型コンバータとして備えることを特徴とする電源装置。
- 請求項8から請求項10のいずれかにおいて、
前記第1の入力配線と前記第2の入力配線とは、プリント配線基板の一端から対向する他端側に互いに平行に延び、
前記第1の出力配線と前記第2の出力配線とは、前記プリント配線基板の前記第1の入力配線と前記第2の入力配線とに平行に延びており、
前記半導体スイッチ素子又は前記整流用ダイオードは前記プリント配線基板上に搭載されることを特徴とする電源装置。
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