(57)【要約】【課題】特に、コンバータを並列に設けた電源装置において、温度均一化手段を設けることなく、分散化された各整流回路部の温度を均等化することができる。【解決手段】交流電源に対して、順方向に配置され、一端が交流電源の一端に接続された第１の一方向性素子と、第１の一方向性素子と同方向に配置され、一端が交流電源の他端に接続された第２の一方向性素子とからなり、第１の一方向性素子と第２の一方向性素子の他端同士が並列に設けられたそれぞれのコンバータに接続された複数個の第１の素子ブロックと、交流電源に対して、逆方向に配置され、一端が交流電源の一端に接続された第３の一方向性素子と、第３の一方向性素子と同方向に配置され、一端が交流電源の他端に接続された第４の一方向性素子とからなり、第３の一方向性素子と第４の一方向性素子の他端同士が接続された少なくとも１つの第２の素子ブロックとからなる。【選択図】図１
2010141943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバータを並列に設けた電源装置に、一方向性素子を用いて、全波整流された電圧を供給する整流回路であって、
交流電源に対して、順方向に配置され、一端が前記交流電源の一端に接続された第１の一方向性素子と、前記第１の一方向性素子と同方向に配置され、一端が前記交流電源の他端に接続された第２の一方向性素子とからなり、前記第１の一方向性素子と前記第２の一方向性素子の他端同士が前記並列に設けられたそれぞれのコンバータに接続された複数個の第１の素子ブロックと、
前記交流電源に対して、逆方向に配置され、一端が前記交流電源の一端に接続された第３の一方向性素子と、前記第３の一方向性素子と同方向に配置され、一端が前記交流電源の他端に接続された第４の一方向性素子とからなり、前記第３の一方向性素子と第４の一方向性素子の他端同士が接続された少なくとも１つの第２の素子ブロックと、
からなることを特徴とする整流回路。
【請求項２】
前記第２の素子ブロックを構成する素子ブロック間の電気特性が略同一であるときに、複数の素子ブロックにより、前記第２の素子ブロックを構成することを特徴とする請求項１に記載の整流回路。
【請求項３】
前記一方向性素子が整流素子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の整流回路。
【請求項４】
前記一方向性素子がスイッチ素子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の整流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源電圧を全波整流する整流回路に関し、特に、コンバータを並列に設けた電源装置に用いられる整流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にスイッチング電源回路は、交流電源からの入力電流を例えばダイオードブリッジ整流回路により整流し、平滑コンデンサにより平滑にしたのち、スイッチ素子をオンオフ制御し、ダイオードとコンデンサからなる出力回路の出力電圧を一定にする。
【０００３】
例えば、単相交流のダイオードブリッジ整流回路では、図３に示すように、４個のダイオードＤ１０１〜Ｄ１０４をブリッジ回路に組んだ単一のダイオードブリッジ回路（ダイオードスタック）により交流から直流への全波整流を行う。
【０００４】
図３において、ＡＣ１がＡＣ２に対して正（プラス）電位である場合、ａ０線とｂ０線間のダイオードＤ１０１により、ＡＣ１からＤＣ＋（プラス）へ電流が流れる。また、ｇ０線とｈ０線間のダイオードＤ１０４により、直流ＤＣ−（マイナス）からＡＣ２へ電流が流れる。さらに、ＡＣ２がＡＣ１に対して、正（プラス）電位である場合、Ｃ０線とｄ０線間のダイオードＤ１０２により、ＡＣ２からＤＣ＋へ電流が流れ、ｅ０線とｆ０線間のダイオードＤ１０３により、ＤＣ−（マイナス）からＡＣ１へ電流が流れる。
【０００５】
ところが、こうしたダイオードブリッジ整流回路に用いられるダイオードの損失は、電源出力容量に比例して大きくなる。そこで、ダイオードブリッジを単純に並列接続し、ダイオード１つあたりの実効電流を減少させて、ダイオード１つあたりの発熱を抑制する方法が知られている。
【０００６】
具体的には、図４に示すような回路において、単相交流が、交流ＡＣ１から、ａ１線とｂ１線間のダイオードＤ１１１とｃ１線とｄ１線間のダイオードＤ１１２とにより、交流ＡＣ２から、ａ２線とｂ２線間のダイオードＤ１２１とｃ２線とｄ２線間のダイオードＤ１２２とにより、直流ＤＣ＋（プラス）へ電流が流れる。
【０００７】
また、ＤＣ−（マイナス）から、ｅ１線とｆ１線間のダイオードＤ１１３と、ｇ１線とｈ１線間のダイオードＤ１１４とにより、ＡＣ１に電流が流れ、ｅ２線とｆ２線間のダイオードＤ１２３と、ｇ２線とｈ２線間のダイオードＤ１２４とにより、ＡＣ２へ電流が流れる。こうして、このダイオードブリッジ整流回路１０８は、所望の整流電流容量の約１／２の容量をもつダイオードスタックＤＳ１０１、ＤＳ１０２を並列に接続しているので、これらがほぼそのまま加え合わされて所望容量を得る（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−６４９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示される構成では、ダイオードの電気的な特性のばらつき等により、各ダイオードに対する電流分布に偏りが生じる結果、それぞれのダイオードの温度上昇にもばらつきを生じ、所望の電源出力容量を得ることができない。そこで、これを解消するためには、すべてのダイオードに同一の放熱板を装着する等の対策（温度均一化手段）が必要であるという問題があった。
【０００９】
また、図５に示すインターリーブＰＦＣ回路等のように、交流電圧を直流電圧に整流し、これを並列に接続されたコンバータに供給する電源装置に用いられる整流回路でも、ダイオードブリッジＤＳ１０３とＤＳ１０４とを図５に示す点線のように結線し、並列接続すると、ダイオードの電気的な特性のばらつき等により、各ダイオードに対する電流分布に偏りが生じる結果、それぞれのダイオードの温度上昇にもばらつきを生じるといった問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、特に、コンバータを並列に設けた電源装置において、温度均一化手段を設けることなく、分散化された各整流回路部の温度を均等化することができる整流回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
【００１２】
（１）本発明は、コンバータを並列に設けた電源装置に、一方向性素子を用いて、全波整流された電圧を供給する整流回路であって、交流電源に対して、順方向に配置され、一端が前記交流電源の一端に接続された第１の一方向性素子と、前記第１の一方向性素子と同方向に配置され、一端が前記交流電源の他端に接続された第２の一方向性素子とからなり、前記第１の一方向性素子と前記第２の一方向性素子の他端同士が前記並列に設けられたそれぞれのコンバータに接続された複数個の第１の素子ブロックと、前記交流電源に対して、逆方向に配置され、一端が前記交流電源の一端に接続された第３の一方向性素子と、前記第３の一方向性素子と同方向に配置され、一端が前記交流電源の他端に接続された第４の一方向性素子とからなり、前記第３の一方向性素子と第４の一方向性素子の他端同士が接続された少なくとも１つの第２の素子ブロックと、からなることを特徴とする整流回路を提案している。
【００１３】
本発明によれば、交流電源からコンバータへの経路には、交流電源に対して、順方向に配置され、一端が交流電源の一端に接続された第１の一方向性素子と、第１の一方向性素子と同方向に配置され、一端が交流電源の他端に接続された第２の一方向性素子とからなり、第１の一方向性素子と第２の一方向性素子の他端同士が並列に設けられたそれぞれのコンバータに接続された複数個の第１の素子ブロックが設けられている。この経路を流れる電流については、コンバータ側の制御によって、各整流回路の電流が均一化される。一方、コンバータから交流電源への経路には、交流電源に対して、逆方向に配置され、一端が交流電源の一端に接続された第３の一方向性素子と、第３の一方向性素子と同方向に配置され、一端が交流電源の他端に接続された第４の一方向性素子とからなり、第３の一方向性素子と第４の一方向性素子の他端同士が接続された少なくとも１つの第２の素子ブロックが設けられている。この経路を流れる電流については、例えば、第２の素子ブロックを１つにし、各コンバータについて共用することにより、一方向性素子の電気的な特性ばらつきによる弊害を防止することができる。
【００１４】
（２）本発明は、（１）の整流回路について、前記第２の素子ブロックを構成する素子ブロック間の電気特性が略同一であるときに、複数の素子ブロックにより、前記第２の素子ブロックを構成することを特徴とする整流回路を提案している。  
【００１５】
本発明によれば、第２の素子ブロックを構成する素子ブロック間の電気特性が略同一であるときに、複数の素子ブロックにより、第２の素子ブロックを構成する。つまり、第２の素子ブロックを構成する素子ブロック間の電気特性が略同一である場合には、素子間のばらつきは発生せず、むしろ、複数の素子ブロックで構成することにより、各素子における発熱を抑制することができる。
【００１６】
（３）本発明は、（１）または（２）の整流回路について、前記一方向性素子が整流素子であることを特徴とする整流回路を提案している。  
【００１７】
本発明によれば、一方向性素子が整流素子である。したがって、簡易な構成で、所望の整流回路を構成することができる。
【００１８】
（４）本発明は、（１）または（２）の整流回路について、前記一方向性素子がスイッチ素子であることを特徴とする整流回路を提案している。  
【００１９】
本発明によれば、一方向性素子がスイッチ素子である。例えば、スイッチ素子がＰＮＰトランジスタであれば、ベースとエミッタを接続して用いることで、トランジスタを整流素子と同様に機能させることができる。また、スイッチ素子がＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであれば、ゲートとソースとを接続して用いることで、ＦＥＴを整流素子と同様に機能させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、コンバータを並列に設けた電源装置において、温度均一化手段を設けることなく、分散化された各整流回路部の温度を均等化することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２３】
本実施形態は、インターリーブＰＦＣ回路等のように、交流電圧を直流電圧に整流し、これを並列に接続されたコンバータに供給する電源装置に用いられる整流回路である。
【００２４】
具体的には、図１に示すように、本実施形態の整流回路が用いられる電源装置は、交流電源１と、整流回路を構成するダイオードＤ１からＤ６と、コンバータ２、３とから構成されている。
【００２５】
整流ダイオードＤ１とＤ２は、カソードがコモンとなって、コンバータ２に接続されている。また、整流ダイオードＤ１のアノードは、交流電源１の一端に接続されるとともに、後述する整流ダイオードＤ３のアノードおよび整流ダイオードＤ５のカソードに接続されている。さらに、整流ダイオードＤ２のアノードは、交流電源１の他端に接続されるとともに、後述する整流ダイオードＤ４のアノードおよび整流ダイオードＤ６のカソードに接続される。また、整流ダイオードＤ５およびＤ６のアノードはコモンとなって接地され、整流回路を構成している。また、整流ダイオードＤ３およびＤ４とコンバータ３との関係も整流ダイオードＤ１およびＤ２とコンバータ２との関係と同様である。なお、整流ダイオードＤ５およびＤ６のアノードは、接地されてもよいが、これに、限らない。
【００２６】
したがって、本実施形態によれば、交流電源１、整流ダイオードＤ１とＤ３およびＤ２とＤ４の経路を流れる電流については、コンバータ２および３がそれぞれ制御を行うことによって、整流ダイオードＤ１とＤ３およびＤ２とＤ４の電流が均等化される。一方、整流ダイオードＤ５とＤ６は、各コンバータで共用する構成となっているため、整流ダイオードの電気的な特性ばらつきによる弊害を防止することができる。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
図２を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２８】
本実施形態に係る整流回路は、第１の実施形態に係る整流回路に対して、整流ダイオードＤ５およびＤ６に並列に、整流ダイオードＤ７およびＤ８が設けられた構成になっている。
【００２９】
ここで、本実施形態においては、整流ダイオードＤ５とＤ７、Ｄ６とＤ８の電気的特性がほぼ同一であることが条件となる。したがって、この条件を満たせば、図２のような回路構成とすることにより、各整流ダイオード間でのばらつきは発生せず、むしろ、並列させる整流ダイオードのペアを増やすことで、各整流ダイオードにおける発熱を抑制することができる。
【００３０】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、第１および第２の実施形態においては、一方向性素子として、整流ダイオードを例示して説明したが、これに限らず、サイリスタのような整流素子であってもよいし、トランジスタやＭＯＳＦＥＴのようなスイッチ素子を用いてもよい。また、第１および第２の実施形態においては、並列して接続されるコンバータの数を２として、説明したが、並列して接続されるコンバータの数が増えた場合でも、上述した整流ダイオードＤ１およびＤ２のようなペアを並列して接続されるコンバータの数に応じて、増加させることで、電流の分散化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回路構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る回路構成を示す図である。
【図３】従来例に係る回路構成を示す図である。
【図４】従来例に係る回路構成を示す図である。
【図５】従来例に係る回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・交流電源
２・・・コンバータ
３・・・コンバータ
１０２・・・入力回路
１０４・・・出力回路
１０８・・・ダイオードブリッジ整流回路
１１０・・・温度均一化手段
Ｄ１・・・整流ダイオード
Ｄ２・・・整流ダイオード
Ｄ３・・・整流ダイオード
Ｄ４・・・整流ダイオード
Ｄ５・・・整流ダイオード
Ｄ６・・・整流ダイオード
Ｄ７・・・整流ダイオード
Ｄ８・・・整流ダイオード
Ｄ３１・・・整流ダイオード
Ｄ３２・・・整流ダイオード
Ｄ３３・・・整流ダイオード
Ｄ３４・・・整流ダイオード
Ｄ３５・・・整流ダイオード
Ｄ３６・・・整流ダイオード
Ｄ３７・・・整流ダイオード
Ｄ３８・・・整流ダイオード
Ｄ１０１・・・整流ダイオード
Ｄ１０２・・・整流ダイオード
Ｄ１０３・・・整流ダイオード
Ｄ１０４・・・整流ダイオード
Ｄ１１１・・・整流ダイオード
Ｄ１１２・・・整流ダイオード
Ｄ１１３・・・整流ダイオード
Ｄ１１４・・・整流ダイオード
Ｄ１２１・・・整流ダイオード
Ｄ１２２・・・整流ダイオード
Ｄ１２３・・・整流ダイオード
Ｄ１２４・・・整流ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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