WO2013121687A1 - インターリーブ制御回路、それを備えたスイッチング電源回路および空気調和器 - Google Patents

インターリーブ制御回路、それを備えたスイッチング電源回路および空気調和器 Download PDF

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WO2013121687A1
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WO
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switching
circuit
voltage
control circuit
path
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良次 甲斐島
有理 菅原
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シャープ株式会社
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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Definitions

  • the present invention relates to an interleave control circuit, and a switching power supply circuit and an air conditioner including the interleave control circuit, and more particularly to an interleave control circuit that reduces a transient current when switching a switching element, and a switching power supply circuit and an air conditioner including the interleave control circuit.
  • the power factor correction circuit of a switching power supply circuit (hereinafter, the power factor correction circuit is also referred to as a PFC (Power Factor Correction) circuit) is a coil, a transistor (for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)), and a diode. Configured as a part.
  • a switching power supply circuit of a high-load model having an output of several kW or more there is a problem of increasing the size of main circuit components and temperature suppression measures due to an increase in circuit current.
  • a switching power supply circuit including a PFC circuit and an interleave control circuit for controlling the PFC circuit has been put into practical use.
  • the PFC circuit and the interleave control circuit are collectively referred to as an interleave PFC circuit (also referred to as a switching power supply circuit).
  • the interleaved PFC circuit has two sets of the above main circuit parts on the premise that the power factor improvement performance is maintained, and the conduction current of the main circuit parts is changed by the conventional switching operation. This contributes to reducing the size of the main circuit components.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-205808
  • two switching elements having different current capacities are used, and the conduction and non-conduction timings of the switching elements are set according to the current value of the power supply circuit.
  • a power supply circuit that controls switching of two switching elements is disclosed.
  • Patent Document 2 describes a power supply control device that controls a boost converter having two switching circuits and a capacitor connected in parallel.
  • This power supply control device includes a control circuit that outputs control signals to two switching circuits via signal lines, and a current detector that detects a current input to the boost converter and a current input to the two switching circuits.
  • a voltage detector that detects a voltage output from the boost converter, a comparison circuit that compares the current detected by the current detector with a reference current, and a comparison between the voltage detected by the voltage detector and the reference voltage
  • a signal switch for connecting a signal line of a control signal to the switching circuit based on a result of comparison by the comparison circuit.
  • the power supply circuit and the power supply control circuit of the invention disclosed in these Patent Documents 1 and 2 are, for example, when the number of driving switching elements is switched from two to one during actual load operation, Simultaneously with the switching switching instruction from the internal circuit, the controlled number of switching elements is changed.
  • an object of an embodiment of the present invention is to provide an interleave control circuit that controls transient current to be reduced and to switch switching elements, a switching power supply circuit including the interleave control circuit, and an air conditioner. That is.
  • an interleave control circuit for controlling operations of a plurality of switching elements, the interleave control circuit being used based on a switching signal corresponding to an AC voltage applied to the plurality of switching elements. Control is performed to switch the number of the plurality of switching elements.
  • the switching signal is controlled so as to switch the number of the plurality of switching elements when the AC voltage is at the zero crossing portion.
  • the switching power supply circuit includes the above-described interleave control circuit. More preferably, the switching power supply circuit includes first and second input terminals, first and second output terminals, and a first path connecting the first input terminal and the first output terminal.
  • the first reactor provided on the first path and the first reactor on the first path are connected in series on the first output end side with respect to the first reactor, and the anode is connected to the first reactor side.
  • the second reactor provided above and the second reactor connected in series on the first output end side with respect to the second reactor on the second path
  • the second diode provided between the second diode provided with the anode directed toward the second reactor, the point between the second reactor and the second diode, and the third path. Switching elements.
  • the air conditioner includes the switching power supply circuit described above.
  • an excessive current to the coil and the switching element is generated by switching after detecting a state where the peak value of the AC voltage is low. Since it can prevent, destruction of the electronic component by overcurrent can be prevented.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a main configuration of a transmission circuit 10.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the relationship between a zero cross part and a pulse signal. It is a figure for demonstrating operation
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the air conditioner.
  • air conditioner 1 includes an input terminal 30, a compressor (load device) 20, and a transmission circuit 10 that transmits electric power to compressor 20.
  • the transmission circuit 10 includes an AC clock circuit 110, a microcomputer 120, a switching power supply circuit 50, a load current detection circuit 150, a rectifier circuit 140, a smoothing circuit 160, and an inverter (switching circuit) 170.
  • the switching power supply circuit 50 includes an interleave control circuit 100 and a PFC circuit 130.
  • the AC voltage Vin is supplied to the input terminal 30.
  • the AC clock circuit 110 generates a rectangular pulse voltage from the AC voltage. Further, the AC clock circuit 110 detects the power supply frequency (50 Hz, 60 Hz), the wavelength, and the like from the waveform of the supplied AC voltage Vin.
  • the AC clock circuit 110 In response to the peak value of the AC voltage Vin, the AC clock circuit 110 generates a pulse voltage and supplies it to the microcomputer 120.
  • the microcomputer 120 includes a microcomputer and a storage device.
  • the microcomputer executes each processing step described in the program.
  • This storage device includes various storage devices such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a rewritable nonvolatile memory (EPROM (Erasable Programmable ROM), etc.), and a hard disk device.
  • This storage device stores various information, data, etc., stores a program executed by the microcomputer, and provides a work area for executing the program. It can be understood that the microcomputer functions as various means corresponding to each processing step described in the program, or can realize that various functions corresponding to each processing step are realized.
  • the microcomputer 120 is not limited to this, and various steps executed by the microcomputer 120 or various means or various functions to be realized may be realized by hardware.
  • the microcomputer 120 is included in the control unit of the air conditioner 1, but is not limited thereto, and may be controlled using another microcomputer.
  • the microcomputer 120 can control the on / off state of the switching element according to the load condition, and outputs an instruction to switch the number of switching elements corresponding to the load condition to the interleave control circuit 100.
  • the interleave control circuit 100 controls the on / off state of the switching elements of the PFC circuit 130 based on the output signal of the switching element number switching instruction from the microcomputer 120.
  • the interleave control circuit 100 supplies a switching switching instruction signal to the PFC circuit 130 described later.
  • the PFC circuit 130 receives the switching signal and determines the state of the switching element. As a result, a DC voltage with an improved power factor on the input side is supplied to the inverter 170.
  • a smoothing circuit 160 is provided between the switching power supply circuit 50 and the inverter 170 in order to smooth the DC voltage.
  • the inverter 170 is connected to, for example, the compressor 20 on the output side.
  • the inverter 170 converts the input DC voltage into an AC voltage and supplies it to the compressor 20. Thereby, the compressor 20 is driven.
  • the load current detection circuit 150 detects the current of the compressor 20 and feeds back the detected load current to the microcomputer 120 (not shown).
  • the rectifier circuit 140 is provided between the input terminal 30 and the PFC circuit 130 in order to rectify the AC voltage.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a main configuration of the transmission circuit 10.
  • transmission circuit 10 includes input terminals 30A and 30B, an AC clock circuit 110, a microcomputer 120, an interleave control circuit 100, a PFC circuit 130, terminals 40A and 40B, an inverter 170, Compressor 20, rectifier circuit 140, and load current detection circuit 150 are included.
  • AC clock circuit 110 AC clock circuit 110 includes diodes 1101 and 1102, resistors 1111 to 1114, and a photocoupler 1103.
  • a diode 1102 and a resistor 1113 are connected in series between the anode of the diode constituting the photocoupler 1103 and the input terminal 30A.
  • a diode 1101 and a resistor 1111 are connected in series between the anode of the diode constituting the photocoupler 1103 and the input terminal 30B.
  • a resistor 1114 is connected between the cathode of the diode constituting the photocoupler 1103 and the input terminal 30A.
  • a resistor 1112 is connected between the cathode of the diode constituting the photocoupler 1103 and the input terminal 30B.
  • the power supply voltage VCC is applied to the collector of the output transistor of the photocoupler 1103, and a pulse signal is output from the emitter of the output transistor and applied to the microcomputer 120.
  • the AC clock circuit 110 is provided in the air conditioner 1 to detect the zero cross portion of the AC voltage, and detects the power supply frequency (50 Hz, 60 Hz) from the waveform of the AC voltage (AC voltage).
  • the AC clock circuit 110 when the AC voltage Vin becomes a voltage around the zero cross portion, the output transistor of the photocoupler 1103 is switched, and as a result, a pulse signal is generated near the zero cross portion.
  • the AC clock circuit 110 converts the sine wave of the AC voltage indicated by the waveform P1 into a pulse signal indicated by the waveform P2, and gives the converted pulse signal to the microcomputer 120.
  • the load current detection circuit 150 detects a current flowing through the compressor 20 described later, and feeds back the detected current to the microcomputer 120 although not shown.
  • the rectifier circuit 140 performs full-wave rectification of the AC voltage Vin.
  • the rectifier circuit 140 includes diodes 1401 to 1404. Diodes 1401 and 1402 are connected in series. Diodes 1403 and 1404 are also connected in series. The diodes 1401 and 1402 and the diodes 1403 and 1404 connected in series are connected in parallel between a node N1 and a path PL described later.
  • the cathode of the diode 1401 is connected to the node N1
  • the anode of the diode 1401 and the cathode of the diode 1402 are connected, and the anode of the diode 1402 is connected to the path PL.
  • the cathode of the diode 1403 is connected to the node N1
  • the anode of the diode 1403 and the cathode of the diode 1404 are connected, and the anode of the diode 1404 is connected to the path PL.
  • the AC voltage Vin applied from the input terminal 30A is applied to the connection node between the diode 1401 and the diode 1402 via the load current detection circuit 150.
  • the AC voltage Vin applied from the input terminal 30B is applied to a connection node between the diode 1403 and the diode 1404.
  • Interleave control circuit 100 includes an element number switching control unit 102 and an element drive circuit 104.
  • the element number switching control unit 102 receives a switching element switching instruction signal from the microcomputer 120 and sets the number of switching elements for satisfying the load condition.
  • the element drive circuit 104 supplies a drive voltage for driving (driving) a set number of switching elements.
  • PFC circuit 130 includes coils L1 and L2, diodes D1 and D2, and switching elements Tr1 and Tr2.
  • the coil L1 is provided on a path PH1 connecting the node N1 and the terminal 40A.
  • Coil L2 is provided on path PH2 connecting node N1 and terminal 40A.
  • the diode D1 is connected in series with the coil L1 on the terminal 40A side on the path PH1.
  • the diode D1 is arranged so that its anode faces the coil L1.
  • the diode D2 is connected in series with the coil L2 on the side of the terminal PH on the path PH2.
  • the diode D2 is arranged so that its anode faces the coil L2.
  • the cathodes of the diodes D1 and D2 are connected to the terminal 40A.
  • the switching element Tr1 is provided between a connection node between the coil L1 and the diode D1 and a path PL connecting the node N2 and the terminal 40B.
  • Switching element Tr2 is provided between a connection node between coil L2 and diode D2 and path PL.
  • NPN type bipolar transistor is shown as the switching elements Tr1 and Tr2 in FIG. 2, it is not limited thereto, and may be, for example, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) field effect transistor or an insulated gate bipolar transistor.
  • MOS Metal Oxide Semiconductor
  • a smoothing circuit (smoothing capacitor) 160 is provided between the terminals 40A and 40B. Smoothing capacitor 160 smoothes the DC voltage applied from input terminals 30A and 30B via coils L1 and L2, diodes D1 and D2, and switching elements Tr1 and Tr2.
  • the control voltage (DC voltage) of the compressor 20 is generated by full-wave rectifying the AC voltage (AC voltage) Vin by the rectifier circuit 140 and smoothing this voltage by the capacitor 160.
  • the microcomputer 120 switches the switching elements 1701 to 1706 of the inverter 170 using the DC voltage as a power source, and causes the compressor coil (not shown) constituting the compressor 20 to pass a pseudo three-phase alternating current to rotate the compressor 20. I am letting.
  • the microcomputer 120 controls the rotational speed of the compressor 20 by adjusting the switching voltage. Specifically, as the rotational speed of the compressor 20 increases, the load current increases, resulting in a high load condition. On the other hand, when the rotational speed is low, the load current is small, and the load condition is low.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the zero-cross portion and the pulse signal.
  • waveform P ⁇ b> 1 indicates an input AC voltage Vin.
  • the AC clock circuit 110 generates a pulse signal (waveform P2) before and after the times t12, t34, and t56 when corresponding to the zero cross portion (times t12, t34, and t56). To do.
  • a half (center portion) of the pulse width of this pulse signal is a zero-cross portion of the AC voltage.
  • the time from time t1 to time t12 at the zero crossing portion is equal to the time from time t12 to time t2. Accordingly, the microcomputer 120 recognizes the zero-cross portion and generates a pulse signal before the AC voltage, which is an AC voltage, corresponds to the zero-cross portion.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the switching power supply circuit 50 when two switching elements are driven.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the switching power supply circuit 50 when only one switching element is driven.
  • a switching element such as an IGBT is composed of one coil, one coil, and one output diode.
  • the circuit shown in FIG. 4 is configured by providing paths PH1 and PH2 through which current flows in the PFC circuit 130 of the present embodiment, and switching currents flowing through circuit blocks provided in these paths in different phases. The amount of current flowing per block can be reduced to 1 ⁇ 2 (the ripple current is also halved), thereby reducing the ratings and miniaturization of components used.
  • the interleave control circuit 100 operates the switching elements Tr1 and Tr2 by providing the element number switching control unit 102 and the element drive circuit 104. Therefore, as indicated by the waveforms P31 and P41, the operation of the PFC circuit 130 of the present embodiment is controlled at a frequency twice that of the conventional PFC circuit.
  • the microcomputer 120 when the PFC circuit 130 satisfies the operating conditions, the microcomputer 120 outputs an instruction signal for driving the switching element to the interleave control circuit 100.
  • the interleave control circuit 100 Upon receiving the instruction signal, the interleave control circuit 100 performs switching control so that the AC voltage waveform and the current of the switching element are in phase, thereby improving the power factor and reducing the harmonic current.
  • the switching is not performed by two switching elements at the time of a low load.
  • the element is stopped and controlled only by the other switching element. For example, an L level voltage is applied to the base terminal of the switching element Tr2 as shown in the waveform P42 and remains in a stopped state, while the signal of the waveform P32 is sent from the element drive circuit 104 so as to drive only the switching element Tr1. It is given to the base terminal of the switching element Tr1.
  • the load when the load is high, the energizing current becomes large in order to secure the target output voltage with only one switching element, so that the switching element is easily damaged. Therefore, when the load is high, the load is switched from a low load to a high load so that the switching element is not destroyed. At the same time, the stopped switching element is driven and the control is switched to the control with two switching elements again. It is necessary to
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the interleave control circuit and the switching power supply circuit of the present embodiment.
  • the load condition, the number of switching elements (switching conditions), and the AC voltage (waveform WA1) are shown in order from the top on the vertical axis.
  • time t is shown on the horizontal axis.
  • a waveform WA2 indicating the current flowing through the switching element Tr1 in FIG. 5 is also shown.
  • the peak value of the waveform WA1 indicating the AC voltage shows the maximum value.
  • time tA1 instead of switching the number of switching elements from two to one at the same time, the zero-cross portion of the AC voltage is detected and driven at the time when this zero-cross portion is reached (here, time tA2).
  • the switching element Tr2 is stopped and only the switching element Tr1 is driven.
  • this interleave control circuit 100 by providing this interleave control circuit 100, from a high load (condition) with a high compressor speed shown in FIG. 4 to a low load (condition) with a low compressor speed shown in FIG.
  • the microcomputer 120 outputs a switching change instruction signal to the interleave control circuit 100.
  • the interleave control circuit 100 performs switching switching control for changing the number of driving switching elements.
  • the switching instruction signal is not issued immediately even when the switching timing comes, and the timing at which the current does not increase is detected. Outputs an instruction signal.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the interleave control circuit and the switching power supply circuit of the reference example.
  • the load condition, the number of switching elements (switching conditions), and the AC voltage (waveform WB1) are shown in order from the top on the vertical axis.
  • time t is shown on the horizontal axis.
  • a waveform WB2 indicating a current flowing through the switching element Tr1 in FIG. 5 is also shown.
  • the microcomputer 120 when the drive number of the switching elements Tr1 and Tr2 provided in the PFC circuit 130 is changed from two to one, the microcomputer 120 outputs a switching change instruction signal to the interleave control circuit 100.
  • the interleave control circuit 100 When receiving this instruction signal, the interleave control circuit 100 performs switching switching control for changing the number of driving switching elements.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the main circuit of the air conditioner.
  • the microcomputer 120 determines whether or not the current load condition is a high load in step S201 by detecting the compressor speed of the compressor 20 or the like. If the current load condition is high, the process proceeds to step S202. If the current load condition is not high, the process proceeds to step S203.
  • step S202 the microcomputer 120 transmits a high load control instruction signal to the interleave control circuit 100, and the process ends.
  • the high load control instruction signal is a signal for the microcomputer 120 to control the interleave control circuit 100 so as to drive both the switching elements Tr1 and Tr2.
  • step S301 the interleave control circuit 100 receives this high load control instruction signal.
  • step S302 the PFC circuit 130 is loaded with high load via the element number switching control unit 102 and the element drive circuit 104 of the interleave control circuit 100. Control signal is transmitted, and then the process proceeds to step S311.
  • the high load control signal refers to a control signal for the interleave control circuit 100 to drive the switching elements Tr1 and Tr2 of the PFC circuit 130 together.
  • step S401 the PFC circuit 130 receives the high load control signal from the interleave control circuit 100, performs high load control element switching, and the process proceeds to the next step S411. Specifically, the switching elements Tr1 and Tr2 are both driven (activated) by this high load control signal.
  • the microcomputer 120 drives (activates) both the switching elements Tr1 and Tr2, and compresses the DC voltage without destroying the elements of the internal circuit. 20 is supplied. Note that this state is maintained when the load condition does not change.
  • step S203 the microcomputer 120 determines that the load condition has been changed from a high load to a low load, and the process proceeds to the next step S204. move on.
  • the AC clock circuit 110 constantly acquires an AC clock waveform (information) such as the frequency of the AC voltage, and transmits the AC clock waveform (information) to the microcomputer 120 in step S101.
  • step S204 the microcomputer 120 receives the AC clock waveform (information), and the process proceeds to the next step S205.
  • step S205 the microcomputer 120 determines whether or not the peak value of the received AC clock waveform (information) indicates a zero-cross portion (that is, a high level).
  • the process proceeds to step S206, and when the microcomputer 120 determines that the peak value does not correspond to the zero cross portion (that is, at the low level), the step The processing returns to S204, and the processing of step S204 to step S205 is repeated until the peak value indicates the zero cross portion.
  • the AC clock circuit 110 repeatedly transmits an AC clock waveform (information) to the microcomputer 120.
  • step S205 if the peak value of the received AC clock waveform (information) indicates a zero-cross portion, in the next step S206, a low value is set for stopping one of the switching elements Tr1 and Tr2 being driven.
  • the microcomputer 120 transmits a load control change instruction signal (switching change instruction signal) to the interleave control circuit 100, and the process ends.
  • the low load control change instruction signal refers to a control signal for the microcomputer 120 to control the interleave control circuit 100 to drive one of the switching elements Tr1 and Tr2.
  • step S311 the interleave control circuit 100 determines whether or not a low-load control change instruction signal has been received from the microcomputer 120. If it is determined that the interleave control circuit 100 has received the low load control change instruction signal, the process proceeds to the next step S312. On the other hand, the low load control change instruction signal has not been received. In the case (that is, when the microcomputer 120 has not instructed the interleave control circuit 100 to change the control of the switching elements Tr1 and Tr2), the processing ends.
  • step S312 based on the low load control change instruction signal received from the microcomputer 120, the interleave control circuit 100 transmits the low load control switching signal controlled by the switching elements Tr1 and Tr2 of the PFC circuit 130 to the PFC circuit. 130, and the process ends.
  • the low-load control switching signal is a signal that puts one of the switching elements Tr1 and Tr2 in a stopped state (inactivated) and the other in a driving state (activated).
  • step S411 the PFC circuit 130 determines whether or not the low load control switching signal from the interleave control circuit 100 has been received. If it is determined that the PFC circuit 130 has received the low load control switching signal, the process proceeds to the next step S412. On the other hand, it is determined that the low load control switching signal has not been received. In the case (that is, when the microcomputer 120 does not instruct the PFC circuit 130 to change the control of the switching elements Tr1 and Tr2 via the interleave control circuit 100), the processing ends.
  • step S412 based on the low load control switching signal received from the interleave control circuit 100, the PFC circuit 130 stops one of the switching elements Tr1 and Tr2 (deactivates), The other is driven (activated), and the process ends.
  • the interleave control circuit 100 controls the operation of the plurality of switching elements, and the interleave control circuit 100 is applied to the plurality of switching elements Tr1 and Tr2. Based on the switching signal corresponding to the alternating voltage Vin, the control is performed to switch the number of the plurality of switching elements Tr1 and Tr2 to be used.
  • the switching signal is controlled so as to switch the number of the plurality of switching elements Tr1 and Tr2 when the AC voltage Vin is a zero-cross portion.
  • the switching power supply circuit 50 includes the interleave control circuit 100 described above.
  • the switching power supply circuit 50 includes the first and second input terminals 30A and 30B, the first and second output terminals 40A and 40B, the first input terminal 30A, and the first output terminal 40A.
  • 3rd path route which connects between the 2nd input terminal 30B and the 1st diode D1 which is connected in series by the side, and is provided with the anode facing the 1st reactor L1 side, and the 2nd input terminal 30B and the 2nd output terminal 40B PL, a point between the first reactor L1 and the first diode D1, and a first switching element Tr1 provided between the third path PL, the first input terminal 30A and the first The first path P is connected to the output terminal 40A.
  • the second output PH2 different from 1, the second reactor L2 provided on the second route PH2, and the first output terminal 40A with respect to the second reactor L2 on the second route PH2.
  • a second diode D2 connected in series on the side and having an anode directed toward the second reactor L2, a point between the second reactor L2 and the second diode D2, and a third path 2nd switching element Tr2 provided between PL.
  • the air conditioner 1 includes the switching power supply circuit 50 described above.
  • a switching instruction signal for a plurality of switching elements is not output almost simultaneously with the switching of the load condition as in the prior art. Then, the timing at which the abrupt coil current and the current to the switching element do not rise are detected, the switching instruction signal is output, and the switching operation is performed. By controlling in this way, the transient current can be reduced.
  • the switching element switching instruction signal is not output simultaneously with the above change.
  • a switching instruction signal is output to the PFC circuit 140.
  • the switching element When the switching element is turned on, the crest value of the input AC voltage is low, so that the energization current from the coil is energized from a low state.
  • the timing at which the lowest current flows is switching at the zero cross portion of the input AC voltage, and since the input voltage at the time of switching is 0 V, there is no steep increase in current.

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Abstract

　複数のスイッチング素子の動作を制御するインターリーブ制御回路（１００）は、複数のスイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２）に印加される交流電圧（Ｖｉｎ）に対応する切替信号に基づき、使用する複数のスイッチング素子（Ｔｒ１，Ｔｒ２）の個数を切替える制御を行なう。これにより、過渡電流を低減し、スイッチング素子を切替えるように制御するインターリーブ制御回路（１００）およびそれを備えたスイッチング電源回路（５０）および空気調和器（１）を提供することができる。

Description

インターリーブ制御回路、それを備えたスイッチング電源回路および空気調和器
　本発明は、インターリーブ制御回路と、それを備えたスイッチング電源回路および空気調和器に関し、特にスイッチング素子を切替える際の過渡電流を低減するインターリーブ制御回路と、それを備えたスイッチング電源回路および空気調和器に関する。
　スイッチング電源回路の力率改善回路（以下、力率改善回路を、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路ともいう。）は、コイル、トランジスタ（たとえば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））、およびダイオードを主要回路部品として構成される。出力が数ｋＷ以上の高負荷機種のスイッチング電源回路では、回路電流の増加に起因する主要回路部品の大型化や温度抑制対策が課題となっていた。
　その解決策として、従来は、ＰＦＣ回路とこのＰＦＣ回路を制御するインターリーブ制御回路とを含むスイッチング電源回路が実用化されている。以下、説明のために、このＰＦＣ回路およびインターリーブ制御回路を合わせてインターリーブＰＦＣ回路（スイッチング電源回路とも称することもある）と称する。
　インターリーブＰＦＣ回路は、力率改善性能を維持することを前提として上記主要回路部品を２組有し、各組の主要回路部品を交互にスイッチング動作させることにより、主要回路部品の導通電流は従来の半分となり、主要回路部品の小型化に貢献している。
　具体的には、特開２０１１－２０５８０８号公報（特許文献１）には、電流容量の異なる２つのスイッチング素子を用い、電源回路の電流値に応じてスイッチング素子の導通、非導通のタイミング並びに２つのスイッチング素子の切替えを制御する電源回路が開示されている。
　さらに、特開２０１０－２３３４３９号公報（特許文献２）には、並列接続された２つのスイッチング回路及びコンデンサを有する昇圧コンバータを制御する電源制御装置が記載されている。この電源制御装置は、２つのスイッチング回路に対して信号線を介してそれぞれの制御信号を出力する制御回路と、昇圧コンバータに入力する電流及び２つのスイッチング回路に入力する電流を検出する電流検出器と、昇圧コンバータが出力する電圧を検出する電圧検出器と、電流検出器で検出された電流と基準電流との比較を行なう比較回路と、電圧検出器で検出された電圧と基準電圧との比較を行なう比較回路と、比較回路による比較の結果に基づいてスイッチング回路への制御信号の信号線を接続する信号スイッチとを備える。
特開２０１１－２０５８０８号公報 特開２０１０－２３３４３９号公報
　しかしながら、これらの特許文献１，２に開示される発明の電源回路および電源制御回路は、たとえば駆動しているスイッチング素子の個数を２つから１つに切替えるときに、実際の負荷運転中に、内部回路からのスイッチング切替指示と同時に、スイッチング素子の制御個数が変更される。
　特にＡＣ電圧の波高値が最大値のときにスイッチング素子を切替える場合（たとえば駆動しているスイッチング素子の個数を２つから１つへ切替える場合）には、この場合のＯＮデューティ増加によるコイル電流の増加に加え、ＡＣ電圧の波高値のときにスイッチング素子を切替えることでスイッチング素子およびコイルへの通電電流量がさらに瞬間的（過渡的）に上昇してしまい、最悪の場合には、電子部品の破壊につながってしまうという問題がある。
　本発明の一実施形態の目的は、上記問題を解決するために、過渡電流を低減し、スイッチング素子を切替えるように制御するインターリーブ制御回路およびそれを備えたスイッチング電源回路および空気調和器を提供することである。
　本発明の一実施例によれば、複数のスイッチング素子の動作を制御するインターリーブ制御回路であって、インターリーブ制御回路は、複数のスイッチング素子に印加される交流電圧に対応する切替信号に基づき、使用する複数のスイッチング素子の個数を切替える制御を行なう。
　好ましくは、切替信号は、交流電圧がゼロクロス部のときに、複数のスイッチング素子の個数を切替えるように制御する。
　好ましくは、スイッチング電源回路は、上述したインターリーブ制御回路を備える。
　さらに好ましくは、スイッチング電源回路は、第１および第２の入力端と、第１および第２の出力端と、第１の入力端と第１の出力端との間を結ぶ第１の経路と、第１の経路上に設けられた第１のリアクトルと、第１の経路上で、第１のリアクトルに対して第１の出力端側で直列に接続されて、アノードを第１のリアクトル側に向けて設けられる第１のダイオードと、第２の入力端と第２の出力端との間を結ぶ第３の経路と、第１のリアクトルと第１のダイオードとの間の点と、第３の経路との間に設けられた第１のスイッチング素子と、第１の入力端と第１の出力端との間を結び第１の経路とは異なる第２の経路と、第２の経路上に設けられた第２のリアクトルと、第２の経路上で、第２のリアクトルに対して第１の出力端側で直列に接続されて、アノードを第２のリアクトル側に向けて設けられる第２のダイオードと、第２のリアクトルと第２のダイオードとの間の点と、第３の経路との間に設けられた第２のスイッチング素子とを備える。
　好ましくは、空気調和器は上述したスイッチング電源回路を備える。
　本実施の形態に係るインターリーブ制御回路によれば、スイッチング素子の個数切替えを行なう際に、ＡＣ電圧の波高値が低い状態を検出してから切替えることにより、コイル、スイッチング素子への過大な電流を防ぐことができるため、過電流による電子部品の破壊を防ぐことができる。
空気調和器の全体の構成を示すブロック図である。 伝送回路１０の主要な構成を示す図である。 ゼロクロス部とパルス信号との関係を説明するための図である。 駆動しているスイッチング素子が２つであるときのスイッチング電源回路５０の動作を説明するための図である。 駆動しているスイッチング素子が１つであるときのスイッチング電源回路５０の動作を説明するための図である。 本実施の形態のインターリーブ制御回路およびスイッチング電源回路の動作を説明するための図である。 参考例のインターリーブ制御回路およびスイッチング電源回路の動作を説明するための図である。 空気調和器の主要な回路の動作を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰返さない。
　［実施の形態］
　＜空気調和器の構成＞
　図１は、空気調和器の全体の構成を示すブロック図である。図１を参照して、空気調和器１は、入力端子３０と、圧縮機（負荷装置）２０と、電力を圧縮機２０に伝送する伝送回路１０とを含む。
　伝送回路１０は、ＡＣクロック回路１１０と、マイコン１２０と、スイッチング電源回路５０と、負荷電流検出回路１５０と、整流回路１４０と、平滑回路１６０と、インバータ（スイッチング回路）１７０とを含む。ここで、スイッチング電源回路５０は、インターリーブ制御回路１００と、ＰＦＣ回路１３０とを含む。
　入力端子３０には、交流電圧Ｖｉｎが供給される。ＡＣクロック回路１１０は、交流電圧から矩形状のパルス電圧を発生させる。また、ＡＣクロック回路１１０は供給された交流電圧Ｖｉｎの波形から電源周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）や波長等の検出を行なう。
　交流電圧Ｖｉｎの波高値に応じて、ＡＣクロック回路１１０はパルス電圧を発生し、マイコン１２０に供給する。
　マイコン１２０は、マイクロコンピュータと記憶装置を含む。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップを実行する。この記憶装置は、たとえばＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置を含む。
　この記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、マイコン１２０はこれに限らず、マイコン１２０によって実行される各種ステップ、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。なお、ここでは、マイコン１２０は、空気調和器１の制御部に含まれているが、これに限らず、別のマイコンを使用して制御してもよい。
　マイコン１２０は、負荷条件に応じて、スイッチング素子のオン・オフ状態を制御でき、負荷条件に対応するスイッチング素子数の切替指示をインターリーブ制御回路１００に出力する。
　インターリーブ制御回路１００は、マイコン１２０からのスイッチング素子数切替指示の出力信号に基づき、ＰＦＣ回路１３０のスイッチング素子のオン・オフ状態を制御する。
　ＰＦＣ回路１３０のスイッチング素子のオン・オフ状態を制御するために、インターリーブ制御回路１００は、後述するＰＦＣ回路１３０にスイッチング切替指示信号を供給する。一方、ＰＦＣ回路１３０は、スイッチング切替信号を受け、スイッチング素子の状態が決定される。これにより、入力側の力率を改善した直流電圧をインバータ１７０に供給する。
　なお、この直流電圧を平滑化するために、スイッチング電源回路５０とインバータ１７０との間に平滑回路１６０が設けられている。
　さらに、インバータ１７０はその出力側で、たとえば圧縮機２０と接続される。インバータ１７０は入力される直流電圧を交流電圧に変換して、これを圧縮機２０に与える。これにより、圧縮機２０が駆動される。
　なお、負荷電流検出回路１５０は、圧縮機２０の電流を検出し、検出した負荷電流をマイコン１２０へフィードバックする（図示せず）。また、整流回路１４０は、交流電圧を整流するために、入力端子３０とＰＦＣ回路１３０との間に設けられる。
　＜伝送回路１０の構成＞
　図２は、伝送回路１０の主要な構成を示す図である。図２を参照して、伝送回路１０は、入力端子３０Ａ、３０Ｂと、ＡＣクロック回路１１０と、マイコン１２０と、インターリーブ制御回路１００と、ＰＦＣ回路１３０と、端子４０Ａ，４０Ｂと、インバータ１７０と、圧縮機２０と、整流回路１４０と、負荷電流検出回路１５０とを含む。
　（ＡＣクロック回路１１０）
　ＡＣクロック回路１１０は、ダイオード１１０１，１１０２と、抵抗１１１１～１１１４と、フォトカプラ１１０３とを含む。
　フォトカプラ１１０３を構成するダイオードのアノードと入力端子３０Ａとの間にダイオード１１０２と抵抗１１１３とが直列に接続される。また、フォトカプラ１１０３を構成するダイオードのアノードと入力端子３０Ｂとの間にダイオード１１０１と抵抗１１１１とが直列に接続される。
　一方、フォトカプラ１１０３を構成するダイオードのカソードと入力端子３０Ａとの間に抵抗１１１４が接続される。また、フォトカプラ１１０３を構成するダイオードのカソードと入力端子３０Ｂとの間に抵抗１１１２が接続される。
　また、フォトカプラ１１０３の出力トランジスタのコレクタには電源電圧ＶＣＣが与えられ、この出力トランジスタのエミッタからパルス信号が出力され、マイコン１２０に与えられる。
　このＡＣクロック回路１１０は、ＡＣ電圧のゼロクロス部を検出するために空気調和器１に設けられ、交流電圧（ＡＣ電圧）の波形から電源周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）を検出する。そして、ＡＣクロック回路１１０は、交流電圧Ｖｉｎがゼロクロス部前後の電圧になったときに、フォトカプラ１１０３の出力トランジスタがスイッチングし、結果としてゼロクロス部付近にパルス信号が発生する。具体的には、ＡＣクロック回路１１０は、波形Ｐ１で示す交流電圧の正弦波を、波形Ｐ２で示すパルス信号に変換し、変換されたパルス信号をマイコン１２０に与える。
　（整流回路１４０、負荷電流検出回路１５０）
　負荷電流検出回路１５０は、後述する圧縮機２０に流れる電流を検出し、図示はしないが検出された電流をマイコン１２０にフィードバックを行なう。一方、整流回路１４０は、交流電圧Ｖｉｎの全波整流を行なう。ここで整流回路１４０は、ダイオード１４０１～１４０４を含む。ダイオード１４０１，１４０２は直列接続される。また、ダイオード１４０３，１４０４も直列接続される。この直列接続されたダイオード１４０１，１４０２とダイオード１４０３，１４０４とは、後述するノードＮ１と経路ＰＬとの間に並列接続される。
　具体的には、ダイオード１４０１のカソードがノードＮ１に接続され、ダイオード１４０１のアノードとダイオード１４０２のカソードとが接続され、ダイオード１４０２のアノードが経路ＰＬに接続される。
　同様にダイオード１４０３のカソードがノードＮ１に接続され、ダイオード１４０３のアノードとダイオード１４０４のカソードとが接続され、ダイオード１４０４のアノードが経路ＰＬに接続される。
　さらに、入力端子３０Ａから与えられる交流電圧Ｖｉｎは、負荷電流検出回路１５０を介して、ダイオード１４０１とダイオード１４０２との接続ノードに与えられる。一方、入力端子３０Ｂから与えられる交流電圧Ｖｉｎは、ダイオード１４０３とダイオード１４０４との接続ノードに与えられる。
　（インターリーブ制御回路１００）
　インターリーブ制御回路１００は、素子数切替制御部１０２と、素子ドライブ回路１０４とを含む。素子数切替制御部１０２は、マイコン１２０からスイッチング素子切替指示信号を受け、負荷条件を満足するためのスイッチング素子の個数を設定する。
　素子ドライブ回路１０４は、設定された個数分のスイッチング素子を駆動（ドライブ）させるための駆動電圧を供給する。
　（ＰＦＣ回路１３０）
　ＰＦＣ回路１３０は、コイルＬ１，Ｌ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２とを含む。
　コイルＬ１はノードＮ１と端子４０Ａとを結ぶ経路ＰＨ１上に設けられている。コイルＬ２はノードＮ１と端子４０Ａとを結ぶ経路ＰＨ２上に設けられている。
　ダイオードＤ１は経路ＰＨ１上において端子４０Ａ側でコイルＬ１と直列に接続されている。ダイオードＤ１はそのアノードがコイルＬ１に向くように配置される。ダイオードＤ２は経路ＰＨ２上において端子４０Ａ側でコイルＬ２と直列に接続されている。ダイオードＤ２はそのアノードがコイルＬ２に向くように配置される。なお、ダイオードＤ１，Ｄ２の各々のカソードは端子４０Ａに接続される。
　スイッチング素子Ｔｒ１は、コイルＬ１とダイオードＤ１との間の接続ノードと、ノードＮ２および端子４０Ｂを結ぶ経路ＰＬとの間に設けられる。スイッチング素子Ｔｒ２は、コイルＬ２とダイオードＤ２との間の接続ノードと、経路ＰＬとの間に設けられる。
　なお、図２のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２としてＮＰＮ型バイポーラトランジスタが示されているが、これに限らず、たとえば、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）電界効果トランジスタや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等であってよい。
　（平滑回路１６０）
　平滑回路（平滑コンデンサ）１６０は、端子４０Ａ，４０Ｂの間に設けられている。平滑コンデンサ１６０は入力端子３０Ａ，３０ＢからコイルＬ１，Ｌ２、ダイオードＤ１，Ｄ２及びスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を介して印加される直流電圧を平滑する。
　（インバータ１７０、圧縮機２０）
　圧縮機２０の制御電圧（ＤＣ電圧）は、交流電圧（ＡＣ電圧）Ｖｉｎを整流回路１４０にて全波整流し、この電圧をコンデンサ１６０で平滑して生成される。
　マイコン１２０は、このＤＣ電圧を電源とするインバータ１７０のスイッチング素子１７０１～１７０６をスイッチングさせ、圧縮機２０を構成する圧縮機コイル（図示せず）に疑似３相交流電流を流し圧縮機２０を回転させている。マイコン１２０は、このスイッチング電圧を調整することにより圧縮機２０の回転数を制御している。具体的には、圧縮機２０の回転数が高くなれば負荷電流が大きくなり、高負荷条件になる。反対に回転数が低くなれば負荷電流が小さくなり、低負荷条件になる。
　＜ゼロクロス部とパルス信号との関係＞
　次に、ゼロクロス部とパルス信号との関係を簡単に説明する。図３は、ゼロクロス部とパルス信号との関係を説明するための図である。図３を参照して、波形Ｐ１は、入力される交流電圧Ｖｉｎを示す。ここで、本実施の形態では、ゼロクロス部に該当するとき（時刻ｔ１２，ｔ３４，ｔ５６）に、この時刻ｔ１２，ｔ３４，ｔ５６の前後で、ＡＣクロック回路１１０は、パルス信号（波形Ｐ２）を発生する。このパルス信号のパルス幅の１／２（中心部分）はＡＣ電圧のゼロクロス部となる。具体的には、時刻ｔ１からゼロクロス部となる時刻ｔ１２までの時間と、時刻ｔ１２から時刻ｔ２までの時間とは等しくなる。従って、マイコン１２０は、交流電圧であるＡＣ電圧がゼロクロス部に該当する前にゼロクロス部を認識し、パルス信号を発生する。
　＜スイッチング電源回路５０の動作＞
　図４は、駆動しているスイッチング素子が２つであるときのスイッチング電源回路５０の動作を説明するための図である。図５は、駆動しているスイッチング素子が１つであるときのスイッチング電源回路５０の動作を説明するための図である。
　従来のＰＦＣ回路では、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子が１個、コイル１個、出力ダイオード１個で構成されていた。しかしながら、図４に示す構成とし、本実施の形態のＰＦＣ回路１３０において電流の流れる経路ＰＨ１，ＰＨ２を設け、これらの経路に設けてある回路ブロックに流れる電流を異なる位相でスイッチングすることにより、回路ブロック当たりに流れる電流量を１／２（リプル電流も１／２）に軽減でき、使用部品の定格低減や小型化などを図っている。
　インターリーブ制御回路１００は、素子数切替制御部１０２、素子ドライブ回路１０４を設けることにより、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２を動作させる。従って、波形Ｐ３１，Ｐ４１に示すように、本実施の形態のＰＦＣ回路１３０の動作は、従来ＰＦＣ回路に比べ２倍の周波数で制御される。
　これによりスイッチング素子１個あたりに流れる通電量を減らすことに加え、高周波化により更にスイッチング素子の通電電流（コイルの通電電流）が少なくても容易に高い出力電圧も確保できる。
　このような構成において、ＰＦＣ回路１３０が動作条件を満たすと、マイコン１２０は、インターリーブ制御回路１００へスイッチング素子を駆動させる指示信号を出力する。指示信号を受けたインターリーブ制御回路１００はＡＣ電圧波形とスイッチング素子の電流が同位相になるようスイッチング制御を行ない、力率向上や高調波電流を低減している。
　一方、図５を参照して、負荷電流が少ない低負荷時では出力側に接続されている電解コンデンサ（図示せず）からの放電電流が少なくこれにより出力電圧の電圧降下は少なくなっている。したがって、スイッチング時にコイルから発生する起電圧が少なくても目標出力電圧が確保できるためスイッチング素子のＯＮ時間が少なくなっている。
　しかしながら、スイッチング素子のＯＮ時間が少ない、いわゆるスイッチング素子に流れている電流が少ないため、これに接続されている電圧変換抵抗（図示せず）の両端電圧も非常に小さくなっている。
　この結果、ＡＣ電圧波形との比較制御を行なっている回路（図示せず）の動作が不安定になり、これにより出力電圧の変動、力率の変動が発生する。
　よって、このような低負荷時にでも少しでも多くのスイッチング電流を電圧変換抵抗に流し電圧を発生させ制御を安定させる手段として、低負荷時には２個のスイッチング素子で制御するのではなく、１つのスイッチング素子を停止状態にし、もう片方のスイッチング素子だけで制御する。たとえば、スイッチング素子Ｔｒ２のベース端子には、波形Ｐ４２のようにＬレベルの電圧が与えられ停止状態のままである一方、スイッチング素子Ｔｒ１のみを駆動させるように素子ドライブ回路１０４から波形Ｐ３２の信号がスイッチング素子Ｔｒ１のベース端子に与えられる。
　このような制御を行なうことにより、目標としている出力電圧に調整するためには２個のスイッチング素子で制御していたものと比較して約２倍の電流をコイルへ流す必要がある。したがって、電圧変換抵抗にはスイッチング素子が２つ動作していたときに比較して２倍の電流が流れる。これにより電圧変換抵抗に印加される電圧の検出が容易になり、空気調和器の安定した制御を行なうことができる。
　なお、この低負荷時の場合には、平滑コンデンサ（電界コンデンサ）１６０から圧縮機２０への使用電流量は少ないため、たとえスイッチング素子への通電電流が２倍になってもスイッチング素子などへの電流はそれほど大きくならず過電流（温度）による破壊などは発生しない。
　対して、高負荷時の場合には１つのスイッチング素子だけでは目標としている出力電圧を確保するには通電電流が大きくなるため、スイッチング素子の破壊などが発生しやすい。従って、高負荷時の場合では、スイッチング素子が破壊されないように、負荷が低負荷から高負荷に切替ると同時に、停止状態のスイッチング素子を駆動させ、再び２個のスイッチング素子での制御に切替ることが必要となる。
　図６は、本実施の形態のインターリーブ制御回路およびスイッチング電源回路の動作を説明するための図である。図６を参照して、縦軸に上から順に、負荷条件、スイッチング素子の個数（スイッチング条件）、ＡＣ電圧（波形ＷＡ１）が示される。横軸には、時間ｔが示される。なお、理解を容易にするために、図５のスイッチング素子Ｔｒ１に流れる電流を示す波形ＷＡ２が併せて示される。
　具体的には、圧縮機２０の負荷が、時刻ｔＡ１に高負荷（Ｈ）から低負荷（Ｌ）に切替わるとき、ＡＣ電圧を示す波形ＷＡ１の波高値は最大値を示している。このとき（時刻ｔＡ１）に、同時にスイッチング素子の個数を２個から１個に切替えるのではなく、ＡＣ電圧のゼロクロス部を検出し、このゼロクロス部となる時刻（ここでは時刻ｔＡ２）にともに駆動していたスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のうち、スイッチング素子Ｔｒ２については停止状態にし、スイッチング素子Ｔｒ１のみ駆動させる制御を行なう。上述したような制御をすることにより、スイッチング素子の切替時に過大な過渡電流が流れるのを防止し、内部回路を適切に保護できる。
　さらに具体的に説明すると、このインターリーブ制御回路１００を備えることにより、図４に示す圧縮機回転数が高い高負荷（条件）から図５に示す圧縮機回転数が低い低負荷（条件）への変化に伴い、ＰＦＣ回路１３０に設けられているスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の駆動個数を２個から１個へ変更する場合、マイコン１２０は、インターリーブ制御回路１００へスイッチング変更指示信号を出力する。この指示信号を受けた時点でインターリーブ制御回路１００はスイッチング素子の駆動個数を変更するスイッチング切替制御を行なう。スイッチング素子の制御個数を切替える際、急激にコイル電流、スイッチング素子への電流が上昇しない様にするため、切替えタイミングになっても即切替え指示信号を出さず、電流が上昇しないタイミングを検出してから指示信号を出力する。
　（参考例）
　この参考例では、本実施の形態と異なり、負荷条件が変更されたと同時にスイッチング素子を切替える場合について簡単に説明する。
　図７は、参考例のインターリーブ制御回路およびスイッチング電源回路の動作を説明するための図である。図２、図７を参照して、縦軸に上から順に、負荷条件、スイッチング素子の個数（スイッチング条件）、ＡＣ電圧（波形ＷＢ１）が示される。横軸には、時間ｔが示される。なお、理解を容易にするために、図５のスイッチング素子Ｔｒ１に流れる電流を示す波形ＷＢ２が併せて示される。
　ここで、ＰＦＣ回路１３０に設けられているスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の駆動個数を２個から１個へ変更する場合、マイコン１２０は、インターリーブ制御回路１００へスイッチング変更指示信号を出力する。この指示信号を受けた時点でインターリーブ制御回路１００はスイッチング素子の駆動個数を変更するスイッチング切替制御を行なう。
　しかし、負荷運転中にスイッチング切替指示がなされ、即スイッチング素子の制御個数が変更されると、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の２個スイッチングからスイッチング素子Ｔｒ１の１個スイッチングに切替えた際のＯＮデューティ増加によるコイル電流が増加する。さらに、ＡＣ電圧の波高値が最も高いときにスイッチングすることで、スイッチング素子Ｔｒ１およびコイルＬ１への通電電流量が瞬間的に上昇してしまう。具体的には、ＡＣ電圧の波高値が最も高いとき（時刻ｔＢ１のとき）に、負荷条件が変更され、同時に駆動するスイッチング素子の個数も２つから１つに変更されると、時刻ｔＢ１の直後、波形ＷＢ２に示されるように、過大な過渡電流がスイッチング素子Ｔｒ１に流れる。
　これにより、スイッチング素子Ｔｒ１，コイルＬ１が破壊される可能性が高い。
　一方、上述したように本実施の形態では、ＡＣ電圧の波高値がゼロクロス部に対応するときに、スイッチング素子への切替えを行なうため、参考例のように電子部品が破壊されることはない。
　＜空気調和器の主要な回路の動作フロー＞
　図８は、空気調和器の主要な回路の動作を説明するためのフローチャートである。
　図２、図８を参照して、マイコン１２０は、圧縮機２０の圧縮機回転数を検知するなどして、ステップＳ２０１において現在の状態の負荷条件が高負荷であるかどうかの判断を行なう。ここで、現在の状態の負荷条件が高負荷である場合には、ステップＳ２０２に処理が進み、現在の状態の負荷条件が高負荷でない場合には、ステップＳ２０３に処理が進む。
　まず、ステップＳ２０２において、マイコン１２０は、インターリーブ制御回路１００に対して、高負荷用制御指示信号を送信し、処理が終了する。ここで高負荷用制御指示信号とは、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の双方を駆動させるようにマイコン１２０がインターリーブ制御回路１００を制御するための信号をいう。
　ステップＳ３０１において、インターリーブ制御回路１００はこの高負荷用制御指示信号を受信し、ステップＳ３０２において、インターリーブ制御回路１００の素子数切替制御部１０２および素子ドライブ回路１０４を介して、ＰＦＣ回路１３０に高負荷用制御信号を送信し、その後ステップＳ３１１に処理が進む。ここで、高負荷用制御信号とは、インターリーブ制御回路１００がＰＦＣ回路１３０のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２をともに駆動するための制御信号をいう。
　ステップＳ４０１において、ＰＦＣ回路１３０は、インターリーブ制御回路１００からの高負荷用制御信号を受け、高負荷用制御素子スイッチングを行ない、次のステップＳ４１１に処理が進む。具体的には、この高負荷用制御信号により、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２はともに駆動状態（活性化）となる。
　これにより、たとえば空気調和器１が高負荷の状態であるときは、マイコン１２０は、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２をともに駆動（活性化）させて、内部回路の素子の破壊なしに直流電圧を圧縮機２０に供給する。なお、負荷条件が変更にならない場合には、この状態を維持する。
　次に、ステップＳ２０１において、マイコン１２０が高負荷でないと判断した場合には、ステップＳ２０３において、マイコン１２０は、負荷条件が高負荷から低負荷に変更されたと判断し、次のステップＳ２０４に処理が進む。
　一方、ＡＣクロック回路１１０は、ＡＣ電圧の周波数等のＡＣクロック波形（情報）を常時取得するなどして、ステップＳ１０１において、このＡＣクロック波形（情報）をマイコン１２０に送信する。
　ステップＳ２０４において、マイコン１２０はＡＣクロック波形（情報）を受信し、次のステップＳ２０５に処理が進む。
　ここで、ステップＳ２０５において、マイコン１２０は、受信したＡＣクロック波形（情報）の波高値がゼロクロス部を示す（すなわちハイレベルである）かどうかを判断する。波高値がゼロクロス部を示すとマイコン１２０が判断する場合には、ステップＳ２０６に処理が進み、波高値がゼロクロス部に該当しない（すなわちローレベルである）とマイコン１２０が判断する場合には、ステップＳ２０４に処理が戻り、波高値がゼロクロス部を示すようになるまで、このステップＳ２０４～ステップＳ２０５の処理が繰返される。このとき、ＡＣクロック回路１１０は、マイコン１２０にＡＣクロック波形（情報）を繰返し送信する。
　ステップＳ２０５において、受信したＡＣクロック波形（情報）の波高値がゼロクロス部を示す場合には、次のステップＳ２０６において、駆動しているスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のうち片方を停止状態にするための低負荷用制御変更指示信号（スイッチング変更指示信号）をマイコン１２０がインターリーブ制御回路１００に送信して、処理が終了する。ここで低負荷用制御変更指示信号とは、インターリーブ制御回路１００がスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のうち片方を駆動させるようにマイコン１２０が制御するための制御信号をいう。
　一方、ステップＳ３１１において、インターリーブ制御回路１００は、マイコン１２０から低負荷用制御変更指示信号を受信したかどうかを判断する。ここで、インターリーブ制御回路１００が、低負荷用制御変更指示信号を受信したと判断された場合には、次のステップＳ３１２の処理に進み、一方、低負荷用制御変更指示信号を受信していない場合（すなわち、マイコン１２０がインターリーブ制御回路１００に対してスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の制御の変更を指示していない場合）には、処理が終了する。
　次に、ステップＳ３１２において、マイコン１２０から受信した低負荷用制御変更指示信号に基づいて、インターリーブ制御回路１００は、ＰＦＣ回路１３０のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の制御する低負荷用制御切替信号をＰＦＣ回路１３０に送信し、処理が終了する。具体的には、低負荷用制御切替信号とは、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のうちのいずれか一方を停止状態（非活性化）にし、他方を駆動状態（活性化）にする信号をいう。
　次に、ステップＳ４１１において、ＰＦＣ回路１３０は、インターリーブ制御回路１００からの低負荷用制御切替信号を受信したかどうかを判断する。ここで、ＰＦＣ回路１３０が低負荷用制御切替信号を受信したと判断される場合には、次のステップＳ４１２の処理に進み、一方、低負荷用制御切替信号を受信していないと判断される場合（すなわち、インターリーブ制御回路１００を介して、マイコン１２０がＰＦＣ回路１３０に対して、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の制御の変更を指示していない場合）には、処理が終了する。
　次に、ステップＳ４１２において、インターリーブ制御回路１００から受信した低負荷用制御切替信号に基づいて、ＰＦＣ回路１３０は、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のうちのいずれか一方を停止状態（非活性化）にし、他方を駆動状態（活性化）し、処理が終了する。
　最後に、図１等を用いて、実施の形態について総括する。
　実施の形態によれば、図１、図２に示すように、複数のスイッチング素子の動作を制御するインターリーブ制御回路１００であって、インターリーブ制御回路１００は、複数のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２に印加される交流電圧Ｖｉｎに対応する切替信号に基づき、使用する複数のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の個数を切替える制御を行なう。
　好ましくは、切替信号は、交流電圧Ｖｉｎがゼロクロス部のときに、複数のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の個数を切替えるように制御する。
　好ましくは、スイッチング電源回路５０は、上述したインターリーブ制御回路１００を備える。
　さらに好ましくは、スイッチング電源回路５０は、第１および第２の入力端３０Ａ，３０Ｂと、第１および第２の出力端４０Ａ，４０Ｂと、第１の入力端３０Ａと第１の出力端４０Ａとの間を結ぶ第１の経路ＰＨ１と、第１の経路ＰＨ１上に設けられた第１のリアクトルＬ１と、第１の経路ＰＨ１上で、第１のリアクトルＬ１に対して第１の出力端４０Ａ側で直列に接続されて、アノードを第１のリアクトルＬ１側に向けて設けられる第１のダイオードＤ１と、第２の入力端３０Ｂと第２の出力端４０Ｂとの間を結ぶ第３の経路ＰＬと、第１のリアクトルＬ１と第１のダイオードＤ１との間の点と、第３の経路ＰＬとの間に設けられた第１のスイッチング素子Ｔｒ１と、第１の入力端３０Ａと第１の出力端４０Ａとの間を結び第１の経路ＰＨ１とは異なる第２の経路ＰＨ２と、第２の経路ＰＨ２上に設けられた第２のリアクトルＬ２と、第２の経路ＰＨ２上で、第２のリアクトルＬ２に対して第１の出力端４０Ａ側で直列に接続されて、アノードを第２のリアクトルＬ２側に向けて設けられる第２のダイオードＤ２と、第２のリアクトルＬ２と第２のダイオードＤ２との間の点と、第３の経路ＰＬとの間に設けられた第２のスイッチング素子Ｔｒ２とを備える。
　好ましくは、空気調和器１は上述したスイッチング電源回路５０を備える。
　以上説明したような構成とすることによって、複数個のスイッチング素子を切替える制御をする際に、従来のように負荷条件の切替りと略同時に複数個のスイッチング素子の切替え指示信号を出さないようにし、急激なコイル電流、スイッチング素子への電流が上昇しないタイミングを検出し、切替指示信号を出力し、切替動作を行なう。このように制御することによって、過渡電流を低減できる。
　たとえば、負荷条件が高負荷状態から低負荷状態に変化し、これに対応してスイッチング素子を２個から１個へ切替える場合には、上記変化と同時にスイッチング素子の切替え指示信号を出力せずに入力ＡＣ電圧の波高値が低い状態を検出してから切替指示信号をＰＦＣ回路１４０へ出力する。
　これによりスイッチング素子がＯＮした際、入力ＡＣ電圧の波高値が低いためコイルからの通電電流は低い状態から通電される。最も低い電流が流れるタイミングは入力ＡＣ電圧のゼロクロス部での切替であり、切替時の入力電圧は０Ｖのため急峻な電流上昇はない。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　空気調和器、１０　伝送回路、２０　圧縮機、３０，３０Ａ，３０Ｂ　入力端子、４０Ａ，４０Ｂ　端子、５０　スイッチング電源回路、１００　インターリーブ制御回路、１０２　素子数切替制御部、１０４　素子ドライブ回路、１１０　ＡＣクロック回路、１２０　マイコン、１３０　ＰＦＣ回路、１４０　整流回路、１５０　負荷電流検出回路、１６０　平滑回路、１７０　インバータ、１１０１，１１０２，１４０１～１４０４，Ｄ１，Ｄ２　ダイオード、１１０３　フォトカプラ、１１１１～１１１４　抵抗、Ｔｒ１，Ｔｒ２　スイッチング素子、Ｌ１，Ｌ２　コイル。

Claims (5)

  1. 　複数のスイッチング素子の動作を制御するインターリーブ制御回路であって、
    　前記インターリーブ制御回路は、前記複数のスイッチング素子に印加される交流電圧に対応する切替信号に基づき、使用する前記複数のスイッチング素子の個数を切替える制御を行なう、インターリーブ制御回路。
  2. 　前記切替信号は、前記交流電圧がゼロクロス部のときに、前記複数のスイッチング素子の個数を切替えるように制御する、請求項１に記載のインターリーブ制御回路。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の前記インターリーブ制御回路を備える、スイッチング電源回路。
  4. 　前記スイッチング電源回路は、
    　第１および第２の入力端と、
    　第１および第２の出力端と、
    　前記第１の入力端と前記第１の出力端との間を結ぶ第１の経路と、
    　前記第１の経路上に設けられた第１のリアクトルと、
    　前記第１の経路上で、前記第１のリアクトルに対して前記第１の出力端側で直列に接続されて、アノードを前記第１のリアクトル側に向けて設けられる第１のダイオードと、
    　前記第２の入力端と前記第２の出力端との間を結ぶ第３の経路と、
    　前記第１のリアクトルと前記第１のダイオードとの間の点と、前記第３の経路との間に設けられた第１のスイッチング素子と、
    　前記第１の入力端と前記第１の出力端との間を結び前記第１の経路とは異なる第２の経路と、
    　前記第２の経路上に設けられた第２のリアクトルと、
    　前記第２の経路上で、前記第２のリアクトルに対して前記第１の出力端側で直列に接続されて、アノードを前記第２のリアクトル側に向けて設けられる第２のダイオードと、
    　前記第２のリアクトルと前記第２のダイオードとの間の点と、前記第３の経路との間に設けられた第２のスイッチング素子とを備える、請求項３に記載のスイッチング電源回路。
  5. 　請求項３に記載の前記スイッチング電源回路を備える、空気調和器。
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