(57)【要約】【課題】  スイッチング素子のスイッチングノイズを低減させるとともに、同期整流時の効率を向上させることが可能な同期整流器制御装置を提供する。【解決手段】  本発明の同期整流器制御装置（１Ａ，１Ｂ）は、誘導性負荷（２Ａ，２Ｂ）と直流電源（３）との間に設けられブリッジ接続された複数のスイッチング素子と、スイッチング素子にそれぞれ並列接続された整流動作を行う複数のダイオードと、スイッチング素子の制御電極に制御電圧を印加してスイッチング素子の導通状態および遮断状態を制御する制御装置（７）と、を備え、制御装置（７）は、誘導性負荷（２Ａ，２Ｂ）を駆動制御する通電パターンの１周期中において、同期整流時に制御電極に印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、通電パターンの切り替え時と比べて急峻にする。【選択図】  図４
2014176130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導性負荷と直流電源との間に設けられブリッジ接続された複数のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子にそれぞれ並列接続された整流動作を行う複数のダイオードと、
前記スイッチング素子の制御電極に制御電圧を印加して前記スイッチング素子の導通状態および遮断状態を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記誘導性負荷を駆動制御する通電パターンの１周期中において、同期整流時に前記制御電極に印加する前記制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、前記通電パターンの切り替え時と比べて急峻にする同期整流器制御装置。
【請求項２】
前記制御装置と前記制御電極との間には、第１抵抗器と、前記第１抵抗器と比べて抵抗値の大きい第２抵抗器とが選択可能に配置されており、
前記制御装置は、前記同期整流時に前記第１抵抗器を介して前記制御電極に前記制御電圧を印加し、前記通電パターンの切り替え時に前記第２抵抗器を介して前記制御電極に前記制御電圧を印加する請求項１に記載の同期整流器制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記同期整流を行わない側の前記スイッチング素子の前記制御電極に印加する前記制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、前記同期整流時と比べて緩やかにする請求項１または２に記載の同期整流器制御装置。
【請求項４】
前記誘導性負荷は、発電機および電動機のうちの少なくとも一方の機能を有する交流機である請求項１〜３のいずれか一項に記載の同期整流器制御装置。
【請求項５】
前記誘導性負荷は、４個の前記ダイオードおよび４個の前記スイッチング素子がＨ型に配置されたＨ型ブリッジ回路に設けられるソレノイドである請求項１〜３のいずれか一項に記載の同期整流器制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期整流器の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期整流器の制御装置の一例として、特許文献１および２に記載の発明が挙げられる。特許文献１に記載の発明では、トランスおよびカレントトランスに設けられる電界効果トランジスタを段階的に動作させることにより、電界効果トランジスタのターンオン時間を高速化して、同期整流時の効率向上を図ろうとしている。
【０００３】
また、特許文献２に記載の発明では、発電電動機の回転数に応じて抵抗値の異なる２つのゲート抵抗器を切り替えて、スイッチング素子のゲート電極に印加される状態遷移波形を変更している。そして、発電電動機の始動時には、抵抗値の大きいゲート抵抗器を選択して状態遷移波形を鈍らせ、始動時のスイッチングノイズを抑制しようとしている。一方、発電電動機の高速回転時には、抵抗値の小さいゲート抵抗器を選択して状態遷移波形を急峻化させ、スイッチング素子のスイッチング遅れによる逆流を防止するとともに、同期整流時の効率向上を図ろうとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６４９７８号公報
【特許文献２】特開２００５−６５４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、トランスおよびカレントトランスに複数の電界効果トランジスタを備え、電界効果トランジスタを段階的に動作させるので、回路構成が複雑になる。また、電界効果トランジスタのターンオン時間を高速化することにより、同期整流時の効率が向上するもののスイッチングノイズが大きくなる。特許文献２に記載の発明では、抵抗値の小さいゲート抵抗器を選択して状態遷移波形を急峻化させると、同期整流時の効率が向上するものの発電電動機の相切り替え時にスイッチングノイズが大きくなる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、スイッチング素子のスイッチングノイズを低減させるとともに、同期整流時の効率を向上させることが可能な同期整流器制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の同期整流器制御装置は、誘導性負荷と直流電源との間に設けられブリッジ接続された複数のスイッチング素子と、前記スイッチング素子にそれぞれ並列接続された整流動作を行う複数のダイオードと、前記スイッチング素子の制御電極に制御電圧を印加して前記スイッチング素子の導通状態および遮断状態を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記誘導性負荷を駆動制御する通電パターンの１周期中において、同期整流時に前記制御電極に印加する前記制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、前記通電パターンの切り替え時と比べて急峻にする。
【０００８】
同期整流時にスイッチング素子に印加される電圧は、スイッチング素子に並列接続されるダイオードの順方向電圧相当である。そのため、スイッチング素子の制御電極に印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを急峻にしても、スイッチング素子のスイッチングによるノイズの影響は少ない。また、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを急峻にすることにより、スイッチング素子における損失および発熱を低減させることができるので、同期整流時の効率を向上させることができる。一方、通電パターンの切り替え時にスイッチング素子に印加される電圧は、同期整流時と比べてはるかに大きくなる。そのため、スイッチング素子の制御電極に印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、同期整流時と比べて緩やかにすることにより、スイッチング素子のスイッチングノイズを低減させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の同期整流器制御装置は、請求項１に記載の同期整流器制御装置において、前記制御装置と前記制御電極との間には、第１抵抗器と、前記第１抵抗器と比べて抵抗値の大きい第２抵抗器とが選択可能に配置されており、前記制御装置は、前記同期整流時に前記第１抵抗器を介して前記制御電極に前記制御電圧を印加し、前記通電パターンの切り替え時に前記第２抵抗器を介して前記制御電極に前記制御電圧を印加する。そのため、第１抵抗器および第２抵抗器を切り替えることにより、制御電圧の急峻化および緩慢化を容易に行うことができ、回路構成を簡素化することができる。
【００１０】
請求項３に記載の同期整流器制御装置は、請求項１または２に記載の同期整流器制御装置において、前記制御装置は、前記同期整流を行わない側の前記スイッチング素子の前記制御電極に印加する前記制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、前記同期整流時と比べて緩やかにする。同期整流を行わない側のスイッチング素子は、通電パターンの切り替えのみである。そのため、同期整流を行わない側のスイッチング素子の制御電極に印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、同期整流時と比べて緩やかにすることにより、スイッチング素子のスイッチングノイズを低減させることができる。
【００１１】
請求項４に記載の同期整流器制御装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の同期整流器制御装置において、前記誘導性負荷は、発電機および電動機のうちの少なくとも一方の機能を有する交流機である。そのため、同期整流を行う交流機駆動装置において、スイッチング素子のスイッチングノイズを低減させつつ、同期整流時の効率を向上させることができる。
【００１２】
請求項５に記載の同期整流器制御装置は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の同期整流器制御装置において、前記誘導性負荷は、４個の前記ダイオードおよび４個の前記スイッチング素子がＨ型に配置されたＨ型ブリッジ回路に設けられるソレノイドである。そのため、同期整流を行うソレノイド駆動装置において、スイッチング素子のスイッチングノイズを低減させつつ、同期整流時の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係り、同期整流器制御装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図２】ブリッジ回路により交流機の通電状態および非通電状態を制御する方法を説明する説明図である。
【図３】図２に示す制御により各相端子に発生する電圧波形の一例を示す波形図である。
【図４】第１抵抗器および第２抵抗器を選択する手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】発電動作時にスイッチング素子の制御電極に印加される制御電圧と相端子に発生する電圧波形の一例を示す波形図である。
【図６】第２実施形態に係り、同期整流器制御装置の構成を模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態について、共通する箇所には共通の符号を付して対応させることにより、重複する説明を省略する。また、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
【００１５】
＜第１実施形態＞
（同期整流器制御装置１Ａの構成）
図１は、同期整流器制御装置１Ａの構成を模式的に示す構成図である。同図に示すように、本実施形態の同期整流器制御装置１Ａは、誘導性負荷である交流機２Ａと直流電源３との間に設けられるブリッジ回路４Ａと、交流機２Ａのロータ位置を検出する検出回路５Ａと、ブリッジ回路４Ａのスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗを駆動させるスイッチング素子駆動回路６Ａと、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗの導通状態および遮断状態を制御する制御装置７とを備えている。
【００１６】
交流機２Ａは、発電機および電動機のうちの少なくとも一方の機能を有する回転電機であり、例えば、公知の交流電動機、交流発電機、発電機および電動機の機能を併せもつ発電電動機を用いることができる。本実施形態では、交流機２Ａは発電電動機であり、３相の電機子巻線２１１、２１２、２１３がΔ結線されたステータ２１と、図示しないロータとを備えている。なお、３相の電機子巻線２１１、２１２、２１３は、Ｙ結線にすることもできる。
【００１７】
ステータ２１には、Ｕ相端子２２Ｕ、Ｖ相端子２２ＶおよびＷ相端子２２Ｗが設けられており、Ｕ相端子２２ＵとＶ相端子２２Ｖの間にはＵ相Ｖ相間の電機子巻線２１１が接続され、Ｖ相端子２２ＶとＷ相端子２２Ｗの間にはＶ相Ｗ相間の電機子巻線２１２が接続され、Ｗ相端子２２ＷとＵ相端子２２Ｕの間にはＷ相Ｕ相間の電機子巻線２１３が接続されている。なお、交流機２Ａは、ロータに界磁巻線を有する界磁巻線方式やロータに永久磁石を有する永久磁石方式等を用いることができる。また、ステータ２１の極数やロータの磁極数に特段の制約はない。
【００１８】
直流電源３は、直流電力を供給する電源装置であり、例えば、公知の鉛蓄電池（バッテリ）、リチウムイオン電池、電気二重層コンデンサなどを用いることができる。なお、直流電源３には、図示しない平滑コンデンサが並列接続されており、リプル電圧が低減されている。
【００１９】
ブリッジ回路４Ａは、交流機２Ａと直流電源３との間に設けられ、交流機２Ａの発電動作時に交流機２Ａの発電電力を整流して直流電源３に給電し、交流機２Ａの電動動作時に直流電源３から給電された直流電力を交流電力に変換して交流機２Ａに給電する交直変換回路である。具体的には、ブリッジ回路４Ａは３相ブリッジ回路であり、ブリッジ接続された６つのスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗと、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗにそれぞれ並列接続された整流動作を行う６つのダイオード４４Ｕ〜４４Ｗ、４５Ｕ〜４５Ｗとを有している。
【００２０】
スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗは、例えば、公知の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）や絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いることができる。本明細書では、一例として、金属酸化膜半導体の構造をもつ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を用いて説明する。また、ダイオード４４Ｕ〜４４Ｗ、４５Ｕ〜４５Ｗは、整流動作を行う半導体素子であり、本実施形態では、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗのボディダイオード（寄生ダイオード）を用いている。なお、ダイオード４４Ｕ〜４４Ｗ、４５Ｕ〜４５Ｗは、整流動作を行うダイオードを別途設けて、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗにそれぞれ並列接続することもできる。
【００２１】
同図に示すように、入力端子４１と接地端子４Ｅとの間に、Ｕ相電源側のスイッチング素子４２ＵとＵ相接地側のスイッチング素子４３Ｕとが直列接続され、スイッチング素子４２Ｕ、４３Ｕの間にＵ相出力端子４８Ｕが設けられている。同様に、Ｖ相電源側のスイッチング素子４２ＶとＶ相接地側のスイッチング素子４３Ｖとの間にＶ相出力端子４８Ｖが設けられ、Ｗ相電源側のスイッチング素子４２ＷとＷ相接地側のスイッチング素子４３Ｗとの間にＷ相出力端子４８Ｗが設けられている。各スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗは、スイッチング素子駆動回路６Ａにより導通状態または遮断状態に切り替えられる。なお、Ｕ相出力端子４８Ｕは、電力線４９Ｕによりステータ２１のＵ相端子２２Ｕに接続され、Ｖ相出力端子４８Ｖは、電力線４９Ｖによりステータ２１のＶ相端子２２Ｖに接続され、Ｗ相出力端子４８Ｗは、電力線４９Ｗによりステータ２１のＷ相端子２２Ｗに接続されている。
【００２２】
ブリッジ回路４Ａのスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗの導通状態または遮断状態により、ステータ２１の各相端子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗは３つの状態をとる。３つの状態は各相で同様であるので、Ｕ相端子２２Ｕを例に説明する。Ｕ相端子２２Ｕは、Ｕ相電源側のスイッチング素子４２Ｕが導通状態でＵ相接地側のスイッチング素子４３Ｕが遮断状態のとき電源電圧Ｖｃｃに拘束され、Ｕ相電源側のスイッチング素子４２Ｕが遮断状態でＵ相接地側のスイッチング素子４３Ｕが導通状態のときゼロ電圧に拘束され、Ｕ相電源側のスイッチング素子４２ＵおよびＵ相接地側のスイッチング素子４３Ｕがともに遮断状態のときハイインピーダンス状態になる。
【００２３】
ハイインピーダンス状態のＵ相端子２２Ｕには、誘起電圧ＶＵｉが誘起される。Ｕ相誘起電圧ＶＵｉは、Ｕ相端子２２Ｕに接続されたＵ相Ｖ相間の電機子巻線２１１およびＷ相Ｕ相間の電機子巻線２１３に、ロータ磁極からの磁束が鎖交することで発生する。したがって、Ｕ相誘起電圧ＶＵｉは、Ｕ相Ｖ相間の電機子巻線２１１およびＷ相Ｕ相間の電機子巻線２１３とロータとの相対的な位置関係に基づいて変化し、ロータ位置を検出する指標となる。なお、Ｕ相電源側のスイッチング素子４２ＵおよびＵ相接地側のスイッチング素子４３Ｕがともに導通状態になる制御は、デッドタイムを設けることにより禁止されており、直流電源３の短絡故障が防止されている。
【００２４】
検出回路５Ａは、三相の合成抵抗５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗおよび比較器５２を有しており、交流機２Ａのロータ位置を検出する。三相の合成抵抗５１Ｕ、５１Ｖ、５１Ｗは、抵抗値が等しく、それぞれ各相の電力線４９Ｕ、４９Ｖ、４９Ｗと共通の合成点５３との間に接続されている。つまり、三相の合成抵抗５１Ｕ、５１Ｖ、５１ＷはＹ結線され、合成点５３はＹ結線の中性点になっている。合成点５３には、ステータ２１の各相端子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗの誘起電圧ＶＵｉ、ＶＶｉ、ＶＷｉを合成した合成電圧が発生する。合成点５３は、比較器５２の正側入力端子（＋）に接続されており、比較器５２の正側入力端子（＋）に合成電圧が入力される。
【００２５】
比較器５２の負側入力端子（−）には、直流電源３の電源電圧Ｖｃｃを抵抗値の等しい２つの抵抗器で分圧した中間レベル値（＝Ｖｃｃ／２）が基準電圧として入力されている。比較器５２は、正側入力端子（＋）に入力された合成電圧を負側入力端子（−）の中間レベル値と大小比較してロータ位置信号を出力する。つまり、比較器５２の出力端子５４で、合成電圧が中間レベル値よりも小さい場合に、ロータ位置信号はローレベルＬとなり、合成電圧が中間レベル値以上の場合に、ロータ位置信号はハイレベルＨになる。比較器５２の出力端子５４は、制御装置７に接続されており、制御装置７の位置検出部７１Ａにロータ位置信号が入力される。なお、検出回路５Ａを設ける代わりに、交流機２Ａのロータ位置を検出する検出器（例えば、レゾルバやホールセンサなど）を設けて、交流機２Ａのロータ位置を検出することもできる。
【００２６】
スイッチング素子駆動回路６Ａは、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗを駆動させる駆動回路であり、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗの制御電極（順に制御電極４６Ｕ〜４６Ｗ、４７Ｕ〜４７Ｗとする。）と制御装置７との間に配置されている。スイッチング素子駆動回路６Ａは、所定抵抗値を有する第１抵抗器６１と、第１抵抗器６１と比べて抵抗値の大きい第２抵抗器６２とを有しており、第１抵抗器６１または第２抵抗器６２を介して、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗの制御電極４６Ｕ〜４６Ｗ、４７Ｕ〜４７Ｗに制御電圧を印加することができる。例えば、第１抵抗器６１は、数十Ω〜百Ω程度の抵抗器を用いることができ、第２抵抗器６２は、数百Ω〜数ｋΩ程度の抵抗器を用いることができる。
【００２７】
制御装置７のＵ相電源側第１ポート６３Ｕ１と、スイッチング素子４２Ｕの制御電極４６Ｕとの間には、第１抵抗器６１が設けられており、制御装置７のＵ相電源側第２ポート６３Ｕ２と、スイッチング素子４２Ｕの制御電極４６Ｕとの間には、第２抵抗器６２が設けられている。制御装置７は、Ｕ相電源側第１ポート６３Ｕ１またはＵ相電源側第２ポート６３Ｕ２のいずれか一方に所定電圧を出力し、他方をハイインピーダンス状態にすることにより、所定電圧を出力した側の抵抗器を介して、スイッチング素子４２Ｕの制御電極４６Ｕに制御電圧を印加することができる。
【００２８】
制御装置７のＵ相接地側第１ポート６４Ｕ１と、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕとの間には、第１抵抗器６１が設けられており、制御装置７のＵ相接地側第２ポート６４Ｕ２と、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕとの間には、第２抵抗器６２が設けられている。Ｕ相電源側のスイッチング素子４２Ｕの場合と同様にして、制御装置７は、所定電圧を出力した側の抵抗器を介して、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに制御電圧を印加することができる。なお、Ｖ相およびＷ相についても同様である。
【００２９】
制御装置７は、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗの制御電極４６Ｕ〜４６Ｗ、４７Ｕ〜４７Ｗに制御電圧を印加してスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗの導通状態および遮断状態を制御する。制御装置７は、制御ブロックとして捉えると、位置検出部７１Ａ、ＰＷＭ生成部７２およびスイッチング素子駆動部７３を有している。
【００３０】
位置検出部７１Ａは、検出回路５Ａの比較器５２のロータ位置信号を入力として、ローレベルＬとハイレベルＨの変化タイミングでロータの基準回転位置を検出する。また、複数個の基準回転位置を検出した時間差に基づいて、ロータの回転速度（ロータ回転数）を検出することができる。なお、ロータの基準回転位置および回転速度からロータ位置を検出することができる。
【００３１】
ＰＷＭ生成部７２は、矩形波のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成する。ＰＷＭ信号のＰＷＭ周波数は、固定値であっても可変に制御されてもよい。ＰＷＭ信号のデューティ比は、外部装置からの指示に基づいて設定することもでき、ロータ回転数とデューティ比との関係に基づいて算出することもできる。ロータ回転数とデューティ比の関係は、予めマップ、テーブル、関係式などによって、制御装置７のメモリに記憶しておくことができる。ＰＷＭ信号は、スイッチング素子駆動部７３に送出される。
【００３２】
スイッチング素子駆動部７３は、位置検出部７１Ａで検出したロータの基準回転位置およびロータの回転速度を取得し、ＰＷＭ生成部７２からＰＷＭ信号を取得する。そして、スイッチング素子駆動部７３は、取得した情報に基づいて、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗの制御電極４６Ｕ〜４６Ｗ、４７Ｕ〜４７Ｗに制御電圧を印加して、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗの導通状態および遮断状態を制御する。
【００３３】
（電動動作）
図２は、ブリッジ回路４Ａにより交流機２Ａの通電状態および非通電状態を制御する方法を説明する説明図である。同図に示すように、スイッチング素子駆動部７３は、６つの期間Ｔ１〜期間Ｔ６に分けて、各相端子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗの状態制御を行う。期間Ｔ１〜期間Ｔ６における交流機２Ａの通電状態を、順に通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６とする。同図は、該当する期間における各相端子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗの状態を示しており、「Ｈｉ−Ｚ」はハイインピーダンス状態を示し、「Ｌ」はゼロ電圧に拘束された状態を示し、「ＰＷＭ」はＰＷＭ制御状態を示している。
【００３４】
例えば、期間Ｔ１において、Ｕ相端子の欄は「Ｈｉ−Ｚ」であり、ブリッジ回路４ＡのＵ相電源側のスイッチング素子４２ＵおよびＵ相接地側のスイッチング素子４３Ｕの両方が遮断状態にされており、Ｕ相端子２２Ｕがハイインピーダンス状態であることを示している。また、Ｖ相端子の欄は「Ｌ」であり、ブリッジ回路４ＡのＶ相電源側のスイッチング素子４２Ｖが遮断状態とされＶ相接地側のスイッチング素子４３Ｖが導通状態とされて、Ｖ相端子２２Ｖがゼロ電圧に拘束されていることを示している。
【００３５】
また、Ｗ相端子の欄は「ＰＷＭ」であり、ブリッジ回路４ＡのＷ相接地側のスイッチング素子４３Ｗが遮断状態とされＷ相電源側のスイッチング素子４２Ｗが指令されたＰＷＭ周波数およびデューティ比で導通状態または遮断状態に切り替え制御されることを示している。これにより、Ｗ相端子２２Ｗには、電源電圧Ｖｃｃとゼロ電圧に振動する矩形波が発生する。したがって、Ｗ相端子２２ＷとＶ相端子２２Ｖの間に接続されたＶ相Ｗ相間の電機子巻線２１２がＰＷＭ制御により通電される。なお、期間Ｔ１はＵ相端子２２Ｕの非通電時間帯であり、Ｕ相誘起電圧ＶＵｉの検知が可能になっている。
【００３６】
次に、期間Ｔ２において、Ｕ相端子の欄は「ＰＷＭ」であり、Ｕ相端子２２Ｕには指令されたＰＷＭ周波数およびデューティ比で電源電圧Ｖｃｃとゼロ電圧に振動する矩形波が発生する。また、Ｖ相端子の欄は「Ｌ」であり、Ｖ相端子２２Ｖのゼロ電圧への拘束が継続することを示している。また、Ｗ相端子の欄は「Ｈｉ−Ｚ」であり、Ｗ相端子２２Ｗがハイインピーダンス状態であることを示している。これにより、Ｕ相端子２２ＵとＶ相端子２２Ｖの間に接続されたＵ相Ｖ相間の電機子巻線２１１がＰＷＭ制御により通電される。また、期間Ｔ２はＷ相端子２２Ｗの非通電時間帯であり、Ｗ相誘起電圧ＶＷｉの検知が可能になっている。
【００３７】
以下同様に、期間Ｔ３〜Ｔ６でそれぞれ、順に各相端子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗの状態、通電される電機子巻線および誘起電圧の検知が可能な相端子が変更制御される。なお、期間Ｔ１〜Ｔ６の制御状態は繰り返される。また、期間Ｔ１〜Ｔ６はそれぞれ電気角の６０°に相当し、期間Ｔ１から始まり期間Ｔ６を経て再び期間Ｔ１の状態になるまでの期間は電気角の１周期に相当する。つまり、電気角の１周期は、通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の１周期に相当する。
【００３８】
図３は、図２に示す制御により各相端子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗに発生する電圧波形の一例を示す波形図である。図２に示すように、交流機２Ａの通電時間帯および非通電時間帯を制御すると、図３に示す電圧波形が発生する。図３の横軸は共通の時間軸であり、期間Ｔ１〜Ｔ６は図２に対応している。また、電圧波形は、上から順にＵ相端子電圧ＶＵ（実線Ｌ１１）、Ｖ相端子電圧ＶＶ（実線Ｌ１２）、Ｗ相端子電圧ＶＷ（実線Ｌ１３）を示している。図中のＵ相端子電圧ＶＵにおいて、期間Ｔ２および期間Ｔ３に発生している矩形波の繰り返しは、ＰＷＭ制御による通電時間帯を示し、期間Ｔ５および期間Ｔ６は、ゼロ電圧に拘束された通電時間帯を示している。また、Ｕ相端子電圧ＶＵにおいて、期間Ｔ１に発生している増加する電圧波形および期間Ｔ４に発生している減少する電圧波形は、非通電時間帯の誘起電圧ＶＵｉを示している。図中のＶ相端子電圧ＶＶおよびＷ相端子電圧ＶＷについても、期間Ｔ１〜Ｔ６が異なることを除いて同様である。
【００３９】
また、各相端子電圧ＶＵ、ＶＶ、ＶＷには、各スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ、４３Ｕ〜４３Ｗの開閉による逆起電力Ｚが発生しており、各期間Ｔ１〜Ｔ６の境界に重畳されている。図中で逆起電力Ｚは所定の時間幅をもって記載しているが、実際には瞬間的な波形である。したがって、逆起電力Ｚにより、通電時間帯および非通電時間帯の始点および終点を検知することができる。
【００４０】
検出回路５Ａの合成点５３には、各相の誘起電圧ＶＵｉ、ＶＶｉ、ＶＷｉを合成した合成電圧が発生する。合成電圧は、各相の誘起電圧ＶＵｉ、ＶＶｉ、ＶＷｉが増加および減少する波形に、逆起電力Ｚが重畳した波形となる。図３に示す波形例では、合成電圧は、期間Ｔ１のＵ相誘起電圧ＶＵｉの増加、期間Ｔ２のＷ相誘起電圧ＶＷｉの減少、期間Ｔ３のＶ相誘起電圧ＶＶｉの増加、期間Ｔ４のＵ相誘起電圧ＶＵｉの減少、期間Ｔ５のＷ相誘起電圧ＶＷｉの増加および期間Ｔ６のＶ相誘起電圧ＶＶｉの減少が連なり、各期間Ｔ１〜Ｔ６の境界に逆起電力Ｚが重畳した波形となる。
【００４１】
合成電圧は、検出回路５Ａの比較器５２の正側入力端子（＋）に入力される。比較器５２の出力端子５４では、合成電圧の波形が中間レベル値と交差するタイミングで、ロータ位置信号のローレベルＬとハイレベルＨが切り替わる。位置検出部７１Ａは、ローレベルＬとハイレベルＨが切り替わるタイミング、すなわち、図３で誘起電圧ＶＵｉ〜ＶＷｉの波形が中間レベル値と交差する点Ｐ１〜Ｐ６で、ロータの基準回転位置を検出する。点Ｐ１〜Ｐ６は、順に、電気角の３０°、９０°、１５０°２１０°、２７０°および３３０°である。なお、点Ｐ１〜Ｐ６の発生時間間隔からロータの回転速度を検出することができる。
【００４２】
（発電動作）
交流機２Ａの発電電圧が直流電源３に給電可能な電圧になると、ブリッジ回路４Ａは、交流機２Ａの発電電力を整流して直流電源３に給電する。ステータ２１の各相端子２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗには、図３に示す電圧波形と同様に変化する誘起電圧ＶＵｉ〜ＶＷｉが発生し、位置検出部７１Ａによってロータの基準回転位置、回転速度が検出されてロータ位置を検出することができる。
【００４３】
制御装置７のスイッチング素子駆動部７３は、電源側のスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗのうち、誘起電圧ＶＵｉ〜ＶＷｉが直流電源３の電源電圧Ｖｃｃと比べて大きいスイッチング素子を導通状態にし、接地側のスイッチング素子４３Ｕ〜４３Ｗのうち、誘起電圧ＶＵｉ〜ＶＷｉが直流電源３の接地電圧（接地端子４Ｅの電圧）と比べて小さいスイッチング素子を導通状態にする。本実施形態では、電源側のスイッチング素子４２Ｕ〜４２ＷでＰＷＭ制御を行い、接地側のスイッチング素子４３Ｕ〜４３Ｗで同期整流を行うが、電源側のスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗで同期整流を行い、接地側のスイッチング素子４３Ｕ〜４３ＷでＰＷＭ制御を行うこともできる。
【００４４】
本実施形態では、制御装置７のスイッチング素子駆動部７３は、通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の１周期中において、同期整流時にスイッチング素子４３Ｕ〜４３Ｗの制御電極４７Ｕ〜４７Ｗに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の切り替え時と比べて急峻にする。
【００４５】
具体的には、スイッチング素子駆動部７３は、通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の１周期中（交流機２Ａの電気角１周期中）において、同期整流時に第１抵抗器６１を介してスイッチング素子４３Ｕ〜４３Ｗの制御電極４７Ｕ〜４７Ｗに制御電圧を印加し、通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の切り替え時（交流機２Ａの相切り替え時）に第２抵抗器６２を介してスイッチング素子４３Ｕ〜４３Ｗの制御電極４７Ｕ〜４７Ｗに制御電圧を印加すると好適である。図４は、第１抵抗器６１および第２抵抗器６２を選択する手順の一例を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、スイッチング素子駆動部７３は、同期整流時であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。同期整流時の場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０２に進み、同期整流時でない場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０２では、スイッチング素子駆動部７３は、第１抵抗器６１および第２抵抗器６２のうち、抵抗値の小さい第１抵抗器６１を選択する。一方、ステップＳ１０３では、スイッチング素子駆動部７３は、第１抵抗器６１および第２抵抗器６２のうち、抵抗値の大きい第２抵抗器６２を選択する。そして、一旦、本ルーチンを終了する。なお、第１抵抗器６１および第２抵抗器６２の選択は、発電動作時に所定間隔で繰り返し実行される。
【００４７】
例えば、Ｕ相接地側のスイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに制御電圧を印加する場合を考える。ステップＳ１０２では、第１抵抗器６１が選択されるので、スイッチング素子駆動部７３は、第１抵抗器６１が設けられているＵ相接地側第１ポート６４Ｕ１に所定電圧を出力する。これにより、制御装置７は、第１抵抗器６１を介して、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに制御電圧を印加することができる。一方、ステップＳ１０３では、第２抵抗器６２が選択されるので、スイッチング素子駆動部７３は、第２抵抗器６２が設けられているＵ相接地側第２ポート６４Ｕ２に所定電圧を出力する。これにより、制御装置７は、第２抵抗器６２を介して、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに制御電圧を印加することができる。
【００４８】
第１抵抗器６１は、第２抵抗器６２と比べて抵抗値が小さいので、第１抵抗器６１を介してスイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに制御電圧を印加すると、第２抵抗器６２を介して制御電圧を印加する場合と比べて、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを急峻にすることができる。これは、第１抵抗器６１と、スイッチング素子４３Ｕの寄生容量とによりローパスフィルタが構成されることによる。第２抵抗器６２についても同様である。
【００４９】
同期整流時にスイッチング素子４３Ｕに印加される電圧は、スイッチング素子４３Ｕに並列接続されるダイオード４５Ｕの順方向電圧相当である。そのため、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを急峻にしても、スイッチング素子４３Ｕのスイッチングによるノイズの影響は少ない。また、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを急峻にすることにより、スイッチング素子４３Ｕにおける損失および発熱を低減させることができるので、同期整流時の効率を向上させることができる。
【００５０】
一方、第２抵抗器６２を介してスイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに制御電圧を印加すると、第１抵抗器６１を介して制御電圧を印加する場合と比べて、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを緩やかにすることができる。通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の切り替え時（交流機２Ａの相切り替え時）にスイッチング素子４３Ｕに印加される電圧は、同期整流時と比べてはるかに大きくなる。そのため、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、同期整流時と比べて緩やかにすることにより、スイッチング素子４３Ｕのスイッチングノイズを低減させることができる。以上のことは、他のスイッチング素子４３Ｖ、４３Ｗについても同様であり、電源側のスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗにおいて同期整流を行う場合についても同様である。
【００５１】
また、スイッチング素子駆動部７３は、同期整流を行わない側のスイッチング素子（本実施形態では、電源側のスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗ）の制御電極４６Ｕ〜４６Ｗに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、同期整流時と比べて緩やかにすると好適である。具体的には、同期整流を行わない側のスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗの制御電極４６Ｕ〜４６Ｗには、第２抵抗器６２を介して制御電圧を印加すると好ましい。
【００５２】
例えば、Ｕ相電源側のスイッチング素子４２Ｕの制御電極４６Ｕに制御電圧を印加する場合を考える。この場合、スイッチング素子駆動部７３は、第２抵抗器６２が設けられているＵ相電源側第２ポート６３Ｕ２に所定電圧を出力する。これにより、制御装置７は、第２抵抗器６２を介して、スイッチング素子４２Ｕの制御電極４６Ｕに制御電圧を印加することができる。
【００５３】
同期整流を行わない側のスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗは、通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の切り替え（交流機２Ａの相切り替え）のみである。そのため、同期整流を行わない側のスイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗの制御電極４６Ｕ〜４６Ｗに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、同期整流時と比べて緩やかにすることにより、スイッチング素子４２Ｕ〜４２Ｗのスイッチングノイズを低減させることができる。
【００５４】
図５は、発電動作時にスイッチング素子４２Ｕ、４３Ｕの制御電極４６Ｕ、４７Ｕに印加される制御電圧とＵ相端子２２Ｕに発生する電圧波形の一例を示す波形図である。同図の横軸は時間軸であり、波形は、上から順にＵ相電源側スイッチング信号（実線Ｌ２１）、Ｕ相接地側スイッチング信号（実線Ｌ２２）、スイッチング素子４２Ｕの制御電極４６Ｕに印加される制御電圧（実線Ｌ２３）、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに印加される制御電圧（実線Ｌ２４）およびＵ相端子電圧ＶＵ（実線Ｌ２５）を示している。また、同図では、破線Ｌ２０で囲まれる部分を拡大した各波形（実線Ｌ２６〜Ｌ３０）を併せて図示している。実線Ｌ２６〜Ｌ３０は、順に実線Ｌ２１〜Ｌ２５に対応している。
【００５５】
時刻ｔ１０において、Ｕ相接地側スイッチング信号は導通状態から遮断状態に遷移し（実線Ｌ２２）、これに伴ってスイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに印加される制御電圧は、ハイレベルＨからローレベルＬに遷移している（実線Ｌ２４）。このとき、Ｕ相端子電圧ＶＵには、逆起電力Ｚが発生している（実線Ｌ２５）。通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の切り替え時（交流機２Ａの相切り替え時）には、スイッチング素子駆動部７３は、第１抵抗器６１および第２抵抗器６２のうち、抵抗値が大きい第２抵抗器６２を介して制御電圧を印加する。そのため、第１抵抗器６１を介して制御電圧を印加する場合と比べて、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを緩やかにすることができる。よって、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに印加される制御電圧は同期整流時と比べて緩やかに変化し、スイッチング素子４３Ｕのスイッチングノイズを低減させることができる。
【００５６】
時刻ｔ２０〜時刻ｔ４０までの期間は、Ｕ相電源側のスイッチング素子４２ＵはＰＷＭ制御を行い、Ｕ相接地側のスイッチング素子４３Ｕは同期整流を行う。時刻ｔ２１でＵ相電源側のスイッチング素子４２Ｕが導通状態から遮断状態に遷移すると（実線Ｌ２６）、図１に示すＵ相電源側のスイッチング素子４２Ｕ、Ｕ相端子２２Ｕ、Ｕ相Ｖ相間の電機子巻線２１１、Ｖ相接地側のスイッチング素子４３ＶおよびＵ相接地側のスイッチング素子４３Ｕを経路とする還流電流が発生する。このとき、Ｕ相接地側のスイッチング素子４３Ｕが遮断状態であると、還流電流は、ダイオード４５Ｕを介して流れる。そのため、ダイオード４５Ｕの順方向電圧と還流電流との乗算値が電力損失となり、発熱および効率低下の要因になる。
【００５７】
そこで、時刻ｔ２２において、Ｕ相接地側のスイッチング素子４３Ｕを遮断状態から導通状態にする（実線Ｌ２７）。スイッチング素子の導通状態における抵抗は、一般に、数ｍΩ〜十数ｍΩであり、電力損失は少ない。さらに、スイッチング素子駆動部７３は、同期整流時に、第１抵抗器６１および第２抵抗器６２のうち、抵抗値が小さい第１抵抗器６１を介して制御電圧を印加する。そのため、第２抵抗器６２を介して制御電圧を印加する場合と比べて、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを急峻にすることができる。よって、スイッチング素子４３Ｕにおける損失および発熱を低減させることができ、同期整流時の効率を向上させることができる。
【００５８】
なお、同期整流を行わないスイッチング素子４２Ｕに対しては、スイッチング素子駆動部７３は、第１抵抗器６１および第２抵抗器６２のうち、抵抗値が大きい第２抵抗器６２を介して制御電圧を印加する。そのため、第１抵抗器６１を介して制御電圧を印加する場合と比べて、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを緩やかにすることができる。実際、図５に示すように、スイッチング素子４２Ｕの制御電極４６Ｕに印加される制御電圧は、スイッチング素子４３Ｕの制御電極４７Ｕに印加される制御電圧と比べて、制御電圧の立ち上がりは緩やかになっている（実線Ｌ２８、Ｌ２９）。なお、時刻ｔ２３〜ｔ２４における制御電圧の立ち下りについても同様であり、時刻ｔ２５〜ｔ２８および時刻ｔ２９〜ｔ３２において、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りが繰り返されている。また、図５では、Ｕ相を例に説明したが、Ｖ相およびＷ相についても同様である。
【００５９】
本実施形態では、制御装置７のスイッチング素子駆動部７３は、通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の１周期中において、同期整流時に第１抵抗器６１を介してスイッチング素子４３Ｕ〜４３Ｗの制御電極４７Ｕ〜４７Ｗに制御電圧を印加し、通電パターンＷＰ１１〜ＷＰ１６の切り替え時に第１抵抗器６１と比べて抵抗値の大きい第２抵抗器６２を介してスイッチング素子４３Ｕ〜４３Ｗの制御電極４７Ｕ〜４７Ｗに制御電圧を印加する。そのため、スイッチング素子駆動部７３は、第１抵抗器６１および第２抵抗器６２を切り替えることにより、制御電圧の急峻化および緩慢化を容易に行うことができ、回路構成を簡素化することができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図６は、同期整流器制御装置１Ｂの構成を模式的に示す構成図である。本実施形態は、第１実施形態と比べて、交流機２Ａ、ブリッジ回路４Ａおよび検出回路５Ａが異なる。また、ブリッジ回路４Ａの構成が異なるので、スイッチング素子駆動回路６Ａの第１抵抗器６１、第２抵抗器６２の数および接続状態が異なる。さらに、検出回路５Ａの構成が異なるので、制御装置７は、位置検出部７１Ａの代わりに電流検出部７１Ｂを備えている。
【００６１】
本実施形態では、誘導性負荷は公知のソレノイド２Ｂであり、ブリッジ回路４Ａの代わりに、ブリッジ回路４Ｂを備えている。ブリッジ回路４Ｂは、ブリッジ接続された４つのスイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂと、スイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂにそれぞれ並列接続された整流動作を行う４つのダイオード４４Ｆ、４４Ｂ、４５Ｆ、４５Ｂとを有している。
【００６２】
第１実施形態と同様に、ダイオード４４Ｆ、４４Ｂ、４５Ｆ、４５Ｂは、スイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂのボディダイオード（寄生ダイオード）を用いている。なお、ダイオード４４Ｆ、４４Ｂ、４５Ｆ、４５Ｂは、整流動作を行うダイオードを別途設けて、スイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂにそれぞれ並列接続することもできる。
【００６３】
同図に示すように、ブリッジ回路４Ｂは、入力端子４１と接地端子４Ｅとの間に、正方向電源側のスイッチング素子４２Ｆと逆方向接地側のスイッチング素子４３Ｂとが直列接続され、スイッチング素子４２Ｆ、４３Ｂの間に正方向端子４８Ｆが設けられている。また、逆方向電源側のスイッチング素子４２Ｂと正方向接地側のスイッチング素子４３Ｆとが直列接続され、スイッチング素子４２Ｂ、４３Ｆの間に逆方向端子４８Ｂが設けられている。スイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂは、スイッチング素子駆動回路６Ｂにより導通状態または遮断状態に切り替えられる。また、ソレノイド２Ｂの一端側は電力線４９Ｆにより正方向端子４８Ｆに接続され、ソレノイド２Ｂの他端側は電力線４９Ｂにより逆方向端子４８Ｂに接続されている。
【００６４】
正方向電源側のスイッチング素子４２Ｆおよび正方向接地側のスイッチング素子４３Ｆを導通状態にすると、ソレノイド２Ｂには、正方向端子４８Ｆから逆方向端子４８Ｂの方向に駆動電流（正方向の駆動電流という。）が流れる。一方、逆方向電源側のスイッチング素子４２Ｂおよび逆方向接地側のスイッチング素子４３Ｂを導通状態にすると、ソレノイド２Ｂには、逆方向端子４８Ｂから正方向端子４８Ｆの方向に駆動電流（逆方向の駆動電流という。）が流れる。よって、駆動電流の流れる方向によって、ソレノイド２Ｂの駆動方向を制御することができる。
【００６５】
また、例えば、正方向電源側のスイッチング素子４２ＦをＰＷＭ制御して、正方向接地側のスイッチング素子４３Ｆを導通状態にすることにより、駆動電流の供給量を制御することができる。なお、正方向接地側のスイッチング素子４３ＦでＰＷＭ制御をすることもでき、逆方向電源側のスイッチング素子４２Ｂおよび逆方向接地側のスイッチング素子４３Ｂについても同様にＰＷＭ制御をすることができる。
【００６６】
本実施形態では、検出回路５Ａの代わりに検出回路５Ｂを備えており、検出回路５Ｂは、電流検出用の抵抗器５１Ｂを有している。抵抗器５１Ｂのブリッジ回路４Ｂ側の端子５４Ｂは、スイッチング素子４３Ｆ、４３Ｂに接続されており、抵抗器５１Ｂの他端側は接地されている。検出回路５Ｂは、抵抗器５１Ｂの端子５４Ｂ側電圧を検出する。端子５４Ｂは、制御装置７に接続されており、制御装置７の電流検出部７１Ｂに抵抗器５１Ｂの端子５４Ｂ側電圧が入力される。電流検出部７１Ｂは、抵抗器５１Ｂの端子５４Ｂ側電圧に基づいて、ソレノイド２Ｂに流れる電流を算出することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、スイッチング素子駆動回路６Ａの代わりにスイッチング素子駆動回路６Ｂを備えている。スイッチング素子駆動回路６Ｂは、スイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂを駆動させる駆動回路であり、スイッチング素子駆動回路６Ｂは、スイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂの制御電極（順に、制御電極４６Ｆ、４６Ｂ、４７Ｆ、４７Ｂとする。）と制御装置７との間に配置されている。
【００６８】
スイッチング素子駆動回路６Ｂは、所定抵抗値を有する第１抵抗器６１と、第１抵抗器６１と比べて抵抗値の大きい第２抵抗器６２とを有しており、第１抵抗器６１または第２抵抗器６２を介して、スイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂの制御電極４６Ｆ、４６Ｂ、４７Ｆ、４７Ｂに制御電圧を印加することができる。第１抵抗器６１および第２抵抗器６２の抵抗値は、第１実施形態と同様に設定することができる。
【００６９】
制御装置７の正方向電源側第１ポート６３Ｆ１と、スイッチング素子４２Ｆの制御電極４６Ｆとの間には、第１抵抗器６１が設けられており、制御装置７の正方向電源側第２ポート６３Ｆ２と、スイッチング素子４２Ｆの制御電極４６Ｆとの間には、第２抵抗器６２が設けられている。制御装置７は、正方向電源側第１ポート６３Ｆ１または正方向電源側第２ポート６３Ｆ２のいずれか一方に所定電圧を出力し、他方をハイインピーダンス状態にすることにより、所定電圧を出力した側の抵抗器を介して、スイッチング素子４２Ｆの制御電極４６Ｆに制御電圧を印加することができる。
【００７０】
制御装置７の正方向接地側第１ポート６４Ｆ１と、スイッチング素子４３Ｆの制御電極４７Ｆとの間には、第１抵抗器６１が設けられており、制御装置７の正方向接地側第２ポート６４Ｆ２と、スイッチング素子４３Ｆの制御電極４７Ｆとの間には、第２抵抗器６２が設けられている。正方向電源側のスイッチング素子４２Ｆの場合と同様にして、制御装置７は、所定電圧を出力した側の抵抗器を介して、スイッチング素子４３Ｆの制御電極４７Ｆに制御電圧を印加することができる。なお、逆方向電源側のスイッチング素子４２Ｂおよび逆方向接地側のスイッチング素子４３Ｂについても同様である。
【００７１】
制御装置７は、スイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂの制御電極４６Ｆ、４６Ｂ、４７Ｆ、４７Ｂに制御電圧を印加してスイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂの導通状態および遮断状態を制御する。制御装置７は、制御ブロックとして捉えると、電流検出部７１Ｂ、ＰＷＭ生成部７２およびスイッチング素子駆動部７３を有している。
【００７２】
電流検出部７１Ｂは、検出回路５Ｂの抵抗器５１Ｂの端子５４Ｂ側電圧に基づいて、ソレノイド２Ｂに流れる電流を算出する。抵抗器５１Ｂの端子５４Ｂ側電圧とソレノイド２Ｂに流れる電流値との関係は、予めマップ、テーブル、関係式などによって、制御装置７のメモリに記憶しておくことができる。また、ＰＷＭ生成部７２は、第１実施形態と同様にして、矩形波のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成する。ＰＷＭ信号は、スイッチング素子駆動部７３に送出される。
【００７３】
スイッチング素子駆動部７３は、電流検出部７１Ｂで算出したソレノイド２Ｂに流れる電流値を取得し、ＰＷＭ生成部７２からＰＷＭ信号を取得する。そして、スイッチング素子駆動部７３は、取得した情報に基づいて、スイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂの制御電極４６Ｆ、４６Ｂ、４７Ｆ、４７Ｂに制御電圧を印加してスイッチング素子４２Ｆ、４２Ｂ、４３Ｆ、４３Ｂの導通状態および遮断状態を制御する。
【００７４】
スイッチング素子駆動部７３が正方向電源側のスイッチング素子４２ＦをＰＷＭ制御し、正方向接地側のスイッチング素子４３Ｆを導通状態にすると、ソレノイド２Ｂには、正方向の駆動電流が流れる。この状態を通電パターンＷＰ２１とする。次に、スイッチング素子駆動部７３が正方向電源側のスイッチング素子４２Ｆおよび正方向接地側のスイッチング素子４３Ｆを遮断状態にすると、ソレノイド２Ｂには正方向の還流電流が流れる。
【００７５】
還流電流は、逆方向接地側のスイッチング素子４３Ｂおよび逆方向電源側のスイッチング素子４２Ｂが遮断状態であると、スイッチング素子４３Ｂに並列接続されるダイオード４５Ｂと、スイッチング素子４２Ｂに並列接続されるダイオード４４Ｂとを介して直流電源３に還流される。還流電流がダイオード４５Ｂ、４４Ｂを介して流れると、電力損失が大きくなり、発熱および効率低下の要因になる。そこで、第１実施形態と同様に、逆方向電源側のスイッチング素子４２ＢでＰＷＭ制御を行い、逆方向接地側のスイッチング素子４３Ｂで同期整流を行う。この状態を通電パターンＷＰ２２とする。
【００７６】
本実施形態では、制御装置７のスイッチング素子駆動部７３は、通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４（通電パターンＷＰ２３、ＷＰ２４については後述する）の１周期中において、同期整流時にスイッチング素子４３Ｂの制御電極４７Ｂに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４の切り替え時と比べて急峻にする。具体的には、スイッチング素子駆動部７３は、通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４の１周期中において、同期整流時に第１抵抗器６１を介してスイッチング素子４３Ｂの制御電極４７Ｂに制御電圧を印加し、通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４の切り替え時に第１抵抗器６１と比べて抵抗値の大きい第２抵抗器６２を介してスイッチング素子４３Ｂの制御電極４７Ｂに制御電圧を印加すると好適である。これにより、第１実施形態で既述の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
スイッチング素子駆動部７３は、第１抵抗器６１が設けられている逆方向接地側第１ポート６４Ｂ１に所定電圧を出力する。これにより、制御装置７は、第１抵抗器６１を介して、スイッチング素子４３Ｂの制御電極４７Ｂに制御電圧を印加することができ、第２抵抗器６２を介して制御電圧を印加する場合と比べて、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを急峻にすることができる。よって、スイッチング素子４３Ｂにおける損失および発熱を低減させることができ、同期整流時の効率を向上させることができる。
【００７８】
また、スイッチング素子駆動部７３は、同期整流を行わない側のスイッチング素子４２Ｂの制御電極４６Ｂに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、同期整流時と比べて緩やかにすると好適である。具体的には、同期整流を行わない側のスイッチング素子４２Ｂの制御電極４６Ｂには、第２抵抗器６２を介して制御電圧を印加すると好ましい。この場合、スイッチング素子駆動部７３は、第２抵抗器６２が設けられている逆方向電源側第２ポート６３Ｂ２に所定電圧を出力する。これにより、制御装置７は、第２抵抗器６２を介して、スイッチング素子４２Ｂの制御電極４６Ｂに制御電圧を印加することができる。
【００７９】
同期整流を行わないスイッチング素子４２Ｂは、通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４の切り替えのみである。そのため、同期整流を行わないスイッチング素子４２Ｂの制御電極４６Ｂに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、同期整流時と比べて緩やかにすることにより、スイッチング素子４２Ｂのスイッチングノイズを低減させることができる。
【００８０】
次に、スイッチング素子駆動部７３が逆方向電源側のスイッチング素子４２ＢをＰＷＭ制御し、逆方向接地側のスイッチング素子４３Ｂを導通状態にすると、ソレノイド２Ｂには、逆方向の駆動電流が流れる。この状態を通電パターンＷＰ２３とする。そして、スイッチング素子駆動部７３が逆方向電源側のスイッチング素子４２Ｂおよび逆方向接地側のスイッチング素子４３Ｂを遮断状態にすると、ソレノイド２Ｂには逆方向の還流電流が流れる。このとき、通電パターンＷＰ２２の場合と同様にして、正方向電源側のスイッチング素子４２ＦでＰＷＭ制御を行い、正方向接地側のスイッチング素子４３Ｆで同期整流を行う。この状態を通電パターンＷＰ２４とする。
【００８１】
本実施形態では、通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４の制御状態が繰り返される。スイッチング素子駆動部７３は、通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４の１周期中において、通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４の切り替え時にスイッチング素子４３Ｆ、４３Ｂの制御電極４７Ｆ、４７Ｂに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、同期整流時と比べて緩やかにする。通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４の切り替えは、例えば、電流検出部７１Ｂによって算出されたソレノイド２Ｂに流れる電流値に基づいて行うことができる。
【００８２】
通電パターンＷＰ２１〜ＷＰ２４の切り替え時にスイッチング素子４３Ｆ、４３Ｂに印加される電圧は、同期整流時と比べてはるかに大きくなる。そのため、スイッチング素子４３Ｆ、４３Ｂの制御電極４７Ｆ、４７Ｂに印加する制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを、同期整流時と比べて緩やかにすることにより、スイッチング素子４３Ｆ、４３Ｂのスイッチングノイズを低減させることができる。
【００８３】
＜その他＞
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、本実施形態では、スイッチング素子駆動部７３は、抵抗値の異なる２つの抵抗器を切り替えることにより、制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを急峻化または緩慢化しているが、制御電圧を急峻化または緩慢化させる方法は、限定されない。
【００８４】
例えば、電圧の異なる２つの定電圧源を設けて、トランジスタ等により制御電極に印加する電圧を切り替えることもできる。この場合、定電圧源は、例えば、電源電圧Ｖｃｃを抵抗器等で分圧することにより簡単に生成することができる。また、抵抗値の異なる２つの抵抗器を切り替えることは、制御電極に流入出する電流を切り替えることでもある。つまり、スイッチング素子駆動部７３は、スイッチング素子の制御電極に印加する電圧、制御電極に流入出する電流および制御電極の入力抵抗のうちのいずれかを切り替えることにより、制御電極に印加される制御電圧の立ち上がり及び立ち下りを急峻化または緩慢化することができる。
【００８５】
なお、誘導性負荷は、交流機２Ａやソレノイド２Ｂに限定されるものではなく、リアクトルやトランスをはじめとした種々の誘導性負荷に適用することができる。また、本発明の同期整流器制御装置は、同期整流を行う交流機駆動装置、ソレノイド駆動装置、スイッチング電源装置をはじめとした種々の同期整流器の制御装置として用いることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１Ａ，１Ｂ：同期整流器制御装置、
２Ａ：交流機（誘導性負荷）、２Ｂ：ソレノイド（誘導性負荷）、
３：直流電源、
４２Ｕ〜４２Ｗ，４３Ｕ〜４３Ｗ，４２Ｆ，４２Ｂ，４３Ｆ，４３Ｂ：スイッチング素子、
４４Ｕ〜４４Ｗ，４５Ｕ〜４５Ｗ，４４Ｆ，４４Ｂ，４５Ｆ，４５Ｂ：ダイオード、
４６Ｕ〜４６Ｗ，４７Ｕ〜４７Ｗ，４６Ｆ，４６Ｂ，４７Ｆ，４７Ｂ：制御電極、
６１：第１抵抗器、６２：第２抵抗器、
７：制御装置
【図１】
2014176130.tif 000003
【図２】
2014176130.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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