(57)【要約】【課題】力率を改善可能な、小型で低損失な整流回路を提供することである。【解決手段】交流電源ＡＣから出力される電力を、オンのスイッチＳＷ１（又はＳＷ２）を介してインダクタＬ１及びＬ２に磁気エネルギーとして蓄積させる。スイッチＳＷ１（又はＳＷ２）がオフになると、この磁気エネルギーがコンデンサＣＭに静電エネルギーとして蓄積される。コンデンサＣＭの静電エネルギーは、負荷に放電され、放電が終了すると、スイッチＳＷ１（又はＳＷ２）は再びオンになる。このスイッチのオン／オフの周波数・オン時間は一定で、電流センサレスでかつ理想的なＰＦＣが実現される。【選択図】図１
2014036573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オン・オフを制御する信号を入力される制御端を備え、オフ時には一端から他端の電流を遮断しかつ前記他端から前記一端への電流を導通し、オン時には前記一端から前記他端及び前記他端から前記一端の両方向の電流を導通する第１及び第２のスイッチ部と、
交流電源の一端に一端を接続され、前記第１のスイッチ部の一端に他端を接続されるインダクタと、
前記インダクタの他端及び前記第１のスイッチ部の一端にアノードを接続される第１のダイオードと、
前記交流電源の他端及び前記第２のスイッチ部の一端にアノードを接続される第２のダイオードと、
前記第１のダイオードのカソードと前記第２のダイオードのカソードとに一端を接続され、前記第１のスイッチ部の他端と前記第２のスイッチ部の他端とに他端を接続されるコンデンサと、
前記第１及び第２のスイッチ部の前記制御端に、前記オン・オフを制御する信号を供給することで前記第１及び第２のスイッチ部のオン・オフを制御する制御部と、
を備え、  
前記制御部は、前記第１及び第２のスイッチ部のオン・オフを前記交流電源の出力周波数より高い周波数で周期的に制御し、
前記コンデンサは、前記交流電源の１周期に少なくとも１度電圧が実質的に０になる期間がある直流電圧を発生する、  
ことを特徴とする整流回路。
【請求項２】
前記コンデンサの電圧は、少なくとも前記交流電源の出力電圧が０付近で０電圧である期間がある、
ことを特徴とする請求項１に記載の整流回路。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１及び第２のスイッチ部のオン・オフを実質的に同時に切り替える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の整流回路。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１及び第２のスイッチ部のオン時間を前記交流電源の１周期間において実質的に一定に保持する、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の整流回路。
【請求項５】
前記制御部は、前記コンデンサの電圧が略０になった後に前記第１及び第２のスイッチ部をオフに切り替え、前記第１及び第２のスイッチ部に流れる電流が略０になった後に前記第１及び第２のスイッチ部をオンに切り替える、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の整流回路。
【請求項６】
オン・オフを制御する信号を入力される制御端を備え、オフ時には一端から他端の電流を遮断しかつ前記他端から前記一端への電流を導通し、オン時には前記一端から前記他端及び前記他端から前記一端の両方向の電流を導通し、一端を前記コンデンサの一端に接続される第３のスイッチ部と、
アノードを前記コンデンサの他端に接続され、カソードを前記第３のスイッチ部の他端に接続される第３のダイオードと、
一端を前記第３のダイオードの他端に接続される第２のインダクタと、
を更に備え、
負荷の一端を前記第２のインダクタの他端に接続され、前記負荷の他端を前記第３のダイオードのアノードに接続され、
前記制御部は、前記第１及び第２のスイッチ部と同時に前記第３のスイッチ部のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の整流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
高力率で交流を整流する回路としてブリッジレスＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路が知られている。これに昇圧回路や降圧回路を組み合わせることで、交流電圧を様々な電圧の直流電圧に変換することができる。
【０００３】
昇圧回路として例えば特許文献１に、直流または交流電圧を低損失で昇圧が可能なパルス電源装置が記載されている。このパルス電源装置は、片方向ＭＥＲＳ（磁気エネルギー回生スイッチ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｗｉｔｃｈ）に電源を直列に接続する構成をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３８２６６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のパルス電源装置に交流電源を用いる場合、整流やＰＦＣのために更にその他回路を用いると、装置全体が大型になってしまったり損失が増えてしまったりする問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、力率を改善可能な、小型で低損失な整流回路を提供することを目的とする。また、昇降圧を連続に制御可能な整流回路を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の観点に係る整流回路は、
オン・オフを制御する信号を入力される制御端を備え、オフ時には一端から他端の電流を遮断しかつ前記他端から前記一端への電流を導通し、オン時には前記一端から前記他端及び前記他端から前記一端の両方向の電流を導通する第１及び第２のスイッチ部と、
交流電源の一端に一端を接続され、前記第１のスイッチ部の一端に他端を接続されるインダクタと、
前記インダクタの他端及び前記第１のスイッチ部の一端にアノードを接続される第１のダイオードと、
前記交流電源の他端及び前記第２のスイッチ部の一端にアノードを接続される第２のダイオードと、
前記第１のダイオードのカソードと前記第２のダイオードのカソードとに一端を接続され、前記第１のスイッチ部の他端と前記第２のスイッチ部の他端とに他端を接続されるコンデンサと、
前記第１及び第２のスイッチ部の前記制御端に、前記オン・オフを制御する信号を供給することで前記第１及び第２のスイッチ部のオン・オフを制御する制御部と、
を備え、  
前記制御部は、前記第１及び第２のスイッチ部のオン・オフを前記交流電源の出力周波数より高い周波数で周期的に制御し、
前記コンデンサは、前記交流電源の１周期に少なくとも１度電圧が実質的に０になる期間がある直流電圧を発生する、  
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、力率を改善可能な、小型で低損失な整流回路を提供することが可能である。また、昇降圧を連続に制御可能な整流回路を提供することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る整流回路の構成を示す回路図である。
【図２Ａ】図１に示す整流回路のオン期間の動作を説明するための図である。
【図２Ｂ】図１に示す整流回路のオフ期間の動作を説明するための図である。
【図３】図１に示す整流回路の各部の電流・電圧を示した波形図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る整流回路の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る整流回路の構成を示す回路図である。
【図６】図１の整流回路の応用回路を示す回路図である。
【図７】図１の整流回路の基本部分を示す回路図である。
【図８】コンデンサ電圧と、電源電圧・電流と、の関係を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態：構成）
本発明の実施の形態に係る整流回路１００は、交流電源ＡＣと、負荷ＬＤと、の間に接続されている。整流回路１００は、インダクタＬ１，Ｌ２並びにＬ３、ダイオードＤ１，Ｄ２並びにＤ３、スイッチＳＷ１，ＳＷ２並びにＳＷ３、コンデンサＣＭ並びにコンデンサＣｓ、及び、制御部１５０から構成されている。
【００１２】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、オン／オフの制御をするためのゲートＧ１乃至〜Ｇ３を備えている。
ゲートＧ１〜Ｇ３にオフ信号が入力されると、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は一端から他端への電流を遮断するが、他端から一端への電流は内部ダイオードによって導通する。ゲートＧ１〜Ｇ３にオン信号が入力されると、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は両方向の電流を導通する。
以下では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、寄生ダイオードを備えたｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるものとする。
【００１３】
交流電源ＡＣの一端はインダクタＬ１の一端に接続される。交流電源ＡＣの他端は、インダクタＬ２の一端に接続されている。交流電源ＡＣは、１００Ｖ、５０Ｈｚの交流電圧を出力する。
【００１４】
インダクタＬ１の他端は、ダイオードＤ１のアノードと、スイッチＳＷの一端に接続されている。インダクタＬ２の他端は、ダイオードＤ２のアノードと、スイッチＳＷの一端に接続されている。
インダクタＬ１及びＬ２は、２．５ｍＨのコイルである。
【００１５】
ダイオードＤ１及びＤ２は、ともにカソードがコンデンサＣＭの一端（正極）に接続されている。
【００１６】
スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、ともに他端がコンデンサＣＭの他端（負極）に接続されている。
【００１７】
コンデンサＣＭの一端はスイッチＳＷ３の一端に接続され、他端はダイオードＤ３のアノードに接続されている。コンデンサＣＭは、１２ｎＦの容量を持った、例えばフィルムコンデンサである。
【００１８】
スイッチＳＷ３の他端とダイオードＤ３のカソードとは、インダクタＬ３の一端に接続されている。
【００１９】
インダクタＬ３の他端は、負荷ＬＤの一端に接続されており、負荷ＬＤの他端は、ダイオードＤ３のアノードに接続されている。また、コンデンサＣｓは負荷ＬＤに並列に接続されている。インダクタＬ３及びコンデンサＣｓはローパスフィルタとして機能する。
負荷ＬＤは、例えば、発光ダイオードである。この場合、一端がアノードに対応し、他端がカソードに対応する。
【００２０】
制御部１５０は、制御信号ＳＧ１，ＳＧ２及びＳＧ３をスイッチＳＷ１，ＳＷ２及びＳＷ３のゲートＧ１，Ｇ２及びＧ３に供給する。
制御信号ＳＧ１〜ＳＧ３はオン信号・オフ信号から構成される同一の信号である。制御信号ＳＧ１〜ＳＧ３の周波数・デューティーを変化されることによって、整流回路１００は後述の動作を行い、負荷ＬＤへ供給する電圧を調整する。
本実施形態では、制御信号ＳＧ１〜ＳＧ３の初期状態は、１０ｋＨｚで、オン期間（１周期の間にオン信号を供給する時間）が４０マイクロ秒（デューティでいうと２５％）である、として説明する。
【００２１】
（動作）
以下、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、整流回路１００の動作を説明する。図２Ａ及び２Ｂにおいて、矢印は電流の流れる向きを示し、ＯＮまたはＯＦＦの文字はそのスイッチのＯＮ／ＯＦＦの状態を示す。
初期状態は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３はオフで、コンデンサＣＭには電荷が溜まっている状態であるとする。
なお、理解を容易にするため、以下では交流電源ＡＣの出力電圧は正である（他端に対して一端の電圧が高い）ものとして説明する。また、図１と同一の符号などは省略している
【００２２】
「オン期間」
制御部１５０が制御信号ＳＧ１〜ＳＧ３をオン信号として出力すると、全てのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３はオフからオンに切り替わり、一端から他端及び他端から一端への向きへの両方向の電流を導通するようになる。
【００２３】
すると、図２Ａに示すように、交流電源ＡＣの一端から流れる電流は、スイッチＳＷ１の一端から他端、スイッチＳＷ２の他端から一端を通り、交流電源ＡＣの他端へ流れる。
【００２４】
他方、コンデンサＣＭに蓄積された電荷が放電され、スイッチＳＷ３の一端から他端、インダクタＬ３、及び、負荷ＬＤを通り電流が流れる。
【００２５】
このオン期間では、オン期間の長さとその期間の交流電源ＡＣの電圧Ｖｓとの両方に比例した電流がインダクタＬ１及びＬ２に流れる。電流が流れることにより、インダクタＬ１及びＬ２には磁気エネルギーが蓄積される。
他方、コンデンサＣＭが放電することにより、コンデンサＣＭに蓄積されていた静電エネルギーが放出され、インダクタＬ３及び負荷ＬＤに電力が供給される。本実施形態の場合、コンデンサＣＭは放電を完了する。放電が完了後は、インダクタＬ３に蓄積された磁気エネルギーが負荷ＬＤに供給されることになる。電流は、インダクタＬ３の他端から負荷ＬＤ及びダイオードＤ３を通ってインダクタＬ３の一端へ流れる。コンデンサＣＭが放電を完了し、その電圧が０になるため、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３に印加される電圧は略０になる。
【００２６】
「オフ期間」
前述のオン期間が満了すると、制御部１５０が制御信号ＳＧ１〜ＳＧ３をオン信号からオフ信号に切り替える。すると、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３はオンからオフへ切り替わり、一端から他端への向きへ電流を遮断する。
前述の「オン期間」において、コンデンサＣＭが放電を完了し、その電圧が０になるため、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３に印加される電圧は略０になる。すなわち、このスイッチングは、ゼロ電圧スイッチである。
【００２７】
すると、図２Ｂに示すように、交流電源ＡＣの一端から流れる電流は、ダイオードＤ１のアノードからカソードを通りコンデンサＣＭの一端に流れ込む。流れこむエネルギーは、前述の「オン期間」にインダクタＬ１及びＬ２に蓄積された磁気エネルギーを含む。
コンデンサＣＭの他端からは流れる電流は、スイッチＳＷ２の他端から一端を通り、交流電源ＡＣの他端へ流れる。
コンデンサＣＭの電圧が交流電源ＡＣの出力電圧以上になり、かつ、インダクタＬ１及びＬ２の磁気エネルギーがなくなると、この電流は流れなくなる。
【００２８】
他方、インダクタＬ３に蓄積された磁気エネルギーは、負荷ＬＤ及びダイオードＤ３を継続的に流れ続ける。なお、磁気エネルギーが無くなりしだいこの電流は流れなくなる。
【００２９】
次のスイッチング周期に入ると、制御部１５０が制御信号ＳＧ１〜ＳＧ３をオフ信号からオン信号に切り替え、回路は再び前述の「オン期間」になる。「オフ期間」において、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３に流れる電流がなくなるため、このスイッチングはゼロ電流スイッチングとなる。
【００３０】
以降、整流回路１００は、制御部１５０の設定されたスイッチング周波数で上述の「オン期間」「オフ期間」を繰り返す。これにより、「オン期間」にインダクタＬ１及びＬ２に、その時点での交流電源ＡＣの出力する電圧Ｖｓに比例する磁気エネルギーが蓄積されることと、「オフ期間」にコンデンサＣＭに回収され静電エネルギーとして蓄積されることと、を交互に繰り返す。また、コンデンサＣＭに蓄積された静電エネルギーは、「オン期間」にインダクタＬ３及び負荷ＬＤに供給され、「オフ期間」になった後も、インダクタＬ３に残った磁気エネルギーよって電流は保持される。
【００３１】
なお、交流電源ＡＣの電圧の正負が逆転したとしても動作は実質的に同様である。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とが入れ替わるだけである。
【００３２】
このように、スイッチをオフすることによりインダクタに蓄積された磁気エネルギーをコンデンサに回収し静電エネルギーとして蓄積し、スイッチをオンにすることによりコンデンサに蓄積された静電エネルギーを負荷に供給する。そのため、この回路は、特許文献１等に記載のＭＥＲＳと同じような原理であると言える。
【００３３】
これにより、交流電源ＡＣを流れる電流のピークは、交流電源ＡＣの出力する電圧ＶＳに比例する（電圧ＶＳが正であっても負であっても）。よって電流の波形は、電源電圧と同位相の正弦波になり、理想的なＰＦＣが実現できる。
【００３４】
また、コンデンサＣＭのピーク時の静電エネルギーの量は、少なくとも回収したインダクタＬ１及びＬ２に蓄積された磁気エネルギーの量に相当する。また、実質的な整流回路を含むため、コンデンサＣＭの電圧のピークは、交流電源ＡＣの出力する電圧Ｖｓのピーク以上のものになる。
また、スイッチＳＷ３，インダクタＬ３，及び，ダイオードＤ３は、一般的な降圧チョッパ回路と同様の構成をする。そのため、負荷ＬＤに供給される電圧は、コンデンサＣＭより降圧される。（交流電源ＡＣより降圧されるとは限らない。）
【００３５】
回路構成は、特許文献１のパルス電源に比べると、ダイオードとスイッチが一つずつ増えているだけである。
また、従来のブリッジレスＰＦＣに比べると、容量のより小さいコンデンサを利用する。そのため、コンデンサ電圧が０、あるいは、従来のブリッジレスＰＦＣ回路のコンデンサに発生する電圧より低い電圧でスイッチングが可能である（ソフトスイッチング）。すなわち、スイッチング損失が低く抑えられる。
【００３６】
本実施例では、図３に示すように、交流電源ＡＣの出力電圧が１００Ｖａｃであるのに対して、コンデンサＣＭの電圧のピークは、３６０Ｖを超える。負荷ＬＤの電圧は２〜１３Ｖほどになっている。
また、コンデンサＣＭに流れる電流が略０であるタイミングでスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３はオンされており、コンデンサＣＭの電圧が略０であるタイミングでスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３はオフされている、いわゆるソフトスイッチングが実現されている。
なお、回路定数やオン時間などを調整することによって、完全にソフトスイッチングでなくても本回路を動作可能であり、負荷ＬＤの電圧を交流電源ＡＣの電圧以上にすることも可能である。
なお、オン時間を短くすればするほど蓄積される磁気エネルギーの量が減るため、コンデンサＣＭの電圧は小さくなる。ただし、オン時間が短過ぎると、コンデンサＣＭが完全に放電できず、ハードスイッチングになる可能性がある。そのため、スイッチング周波数を落として、時間当たりの磁気エネルギーの量を減らすことによって負荷ＬＤの電圧を落としてもよい。
【００３７】
また、整流回路１００は、従来のＰＦＣ回路では必要な電流センサーなどを用いずにＰＦＣを実現している。また、ソフトスイッチングが可能であるため、高周波化が簡単である、よって、小型化が可能である。
【００３８】
（まとめ）
以上説明したように、本発明に係る整流回路１００によれば、コンデンサＣＭに流れる電流が略０であるタイミングでスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３はオンし、コンデンサＣＭの電圧が略０であるタイミングでスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３はオフすることによりソフトスイッチングが実現されている。また、これによりコンデンサＣＭの電圧が電源電圧より昇圧される。また、これを、スイッチＳＷ３，ダイオードＤ３及びインダクタＬ３を介することにより、電源電圧より、昇圧または降圧した電圧を負荷ＬＤに供給可能である。
また、この構成でデューティーを一定にすることにより、センサレスであっても電流波形が正弦波である理想的なＰＦＣが実現される。もちろん、デューティーを変調させて電流波形が正弦波ではないＰＦＣをすることなどの応用も可能である。またソフトスイッチングが可能で、部品点数も少ない。
すなわち、本発明によって、部品点数も多くなく、小型でスイッチング損失も比較的少ない昇降圧可能な理想的なＰＦＣ機能付きの整流回路が提供可能である。
【００３９】
（第２の実施の形態）
以上説明した第１の実施の形態の整流回路１００では、負荷ＬＤの電圧は１２０Ｈｚの周期で２Ｖ〜１３Ｖの間を脈動していた。これは特に負荷ＬＤが照明である場合に好ましくない。また、非絶縁が求められる場合もある。
以下、絶縁で、負荷電圧脈動の少ない構成を有する、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００４０】
第２の実施の形態に係る整流回路２００は、図４に示すように、第１の実施の形態の整流回路１００のインダクタＬ３をトランス２１０に置き換え、更に負荷ＬＤの前に整流器２２０とフィルタ２３０を備えたものである。
【００４１】
整流回路２００は、整流回路１００のインダクタＬ３の代わりに、トランス２１０の一次側が接続される。トランス２１０の二次側は、整流器２２０及びフィルタ２３０を経由して負荷ＬＤに接続される。
【００４２】
整流器２２０は交流入力及び直流出力を備える。交流入力はトランス２１０の二次側に接続され、直流出力は、フィルタ２３０に接続される。整流器２２０は、交流入力から入力された電力を整流して直流出力から出力する。本実施形態では、整流器２２０は全波整流回路である。
【００４３】
フィルタ２３０は、負荷電流・負荷電圧を平滑するものである。本実施例では、直列に接続されたインダクタ２３１と並列に接続されるコンデンサ２３２とから構成されている。インダクタ２３１の一端は、整流器２２０の直流出力のプラス側に接続され、他端はコンデンサ２３２の一端及び負荷ＬＤの一端に接続される。コンデンサ２３２の他端は、負荷ＬＤの他端及び整流器２２０の直流出力のマイナス側に接続される。
【００４４】
負荷ＬＤは、本実施形態においては、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）照明である。一端から他端へ流れる電力を光に変換し出力する。
【００４５】
フィルタ２３０により、負荷ＬＤを流れる電流の脈動が小さくなる。これにより、負荷ＬＤはフリッカの少ない光を出力することが可能になる。
また、トランス２１０によって絶縁されているため安全性も高い。
【００４６】
（第３の実施の形態）
上述の整流回路１００及び２００のダイオードＤ１乃至Ｄ３をスイッチにして、同期整流を行なってもよい。以下、各ダイオードをスイッチに置き換えた損失のより少ない本発明の第３の実施の形態を、図５を参照して説明する。
【００４７】
第３の実施の形態に係る整流回路３００は、図５に示すように、整流回路１００のダイオードＤ１をスイッチ３１０に、ダイオードＤ２をスイッチ３２０に、ダイオードＤ３をスイッチ３３０に置き換えたものである。
【００４８】
スイッチ３１０，３２０及び３３０の構成は、それぞれ、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３と同等である。
【００４９】
それぞれ他端から一端へ電流が流れるタイミングでスイッチをオンにすればよい。例えば、スイッチ３１０及び３２０に関しては、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がオンの期間で、コンデンサＣＭの放電が完了した後である。
また、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３がオンの時、スイッチ３１０乃至３３０をオンにしてもよい。
【００５０】
以上、本発明の第１乃至第３の実施の形態を説明したが、本発明の実施の形態は上述のものに限られない。  図７に示す基本的な構成を持てば本発明の本質的な効果を得られる。
図７の整流回路５００は、図１の整流回路１００のダイオードＤ１並びにＤ２、スイッチＳＷ１並びにＳＷ２、インダクタＬ１並びにＬ２、コンデンサＣＭ、及び、制御部１５０の部分を抜粋したものである。
負荷は、コンデンサＣＭの両端に接続してもよいし、交流電源ＡＣとインダクタＬ１の間に接続してもよい。例えば、整流回路１００のように、コンデンサＣＭの両端に他の回路を介して間接的に接続してもよい（他の回路を含めて負荷をみなしてもよい）し、交流電源ＡＣとインダクタＬ１の間に整流器を介して負荷を接続してもよい（整流器には交流電力が供給されるため、回路全体で整流回路とは言えないが、コンデンサＣＭには直流電圧が発生しているので、この部分では整流回路であるといえる）。
【００５１】
（コンデンサ容量と理想的なＰＦＣとの関係）
また、上述の説明では、各スイッチが完全にソフトスイッチングである場合を例にして説明したが、理想的なＰＦＣを実現することが目的であれば、ソフトスイッチングでなくてもよい。
【００５２】
電流をフィードバックしかつデューティーを変調して理想的なＰＦＣを再現することはもちろん可能である。しかし、少なくとも電源電圧が０付近で、整流回路５００におけるコンデンサＣＭの電圧が０になるような容量のコンデンサＣＭを選ぶことにより、理想的なＰＦＣが簡単に得られる。
【００５３】
図８は、それぞれ、整流回路５００が以下の回路定数を持つ場合の、Ｐ１．コンデンサＣＭの電圧が全く０にならない場合（０電圧にならない場合）、Ｐ２．コンデンサＣＭの電圧がほとんど０にまでおちる場合（実質的に０電圧になる場合）、Ｐ３．交流電源ＡＣの電圧が０付近で、コンデンサＣＭの電圧が一度だけ０になる場合（一度０電圧になる場合）、Ｐ４．コンデンサＣＭがスイッチングの度に０電圧まで落ちる場合（ソフトスイッチングの場合）、の交流電源ＡＣの電圧・電流、コンデンサＣＭの電圧を示したものである。
インダクタＬ１及びＬ２：２．５ｍＨ
交流電源ＡＣ：１００Ｖａｃ，５０Ｈｚ
コンデンサＣＭ；Ｐ１：１２．０μＦ，Ｐ２：４．０μＦ，Ｐ３：１．２μＦ，Ｐ４：１２．０ｎＦ
【００５４】
図８を見てもわかるように、Ｐ１の０電圧にならない場合では、理想的なＰＦＣにはなっていない。他方、少なくとも１度は実質的に０電圧になるＰ２乃至Ｐ４ではほぼ理想的なＰＦＣが再現されている。
また、Ｐ３の電圧が一度だけ０になる場合も、Ｐ４のソフトスイッチングの場合も、ともにソフトスイッチングが実現できていることがわかる。
すなわち、交流電源ＡＣの出力電圧の０付近で実質的にコンデンサＣＭの電圧が０になる（電源周期の１周期中少なくとも１度実質的にコンデンサＣＭの電圧が０になる）ことによって、簡単な制御で理想的なＰＦＣが実現できる。なお、交流電源ＡＣの出力電圧が０になるタイミングは１周期に２度あるため、少なくともその両方でコンデンサＣＭの電圧が０になる（１周期に２度以上でコンデンサＣＭの電圧が実質的に０になる）ことが好ましい。
【００５５】
また、Ｐ３およびＰ４の波形では、コンデンサ電圧が正弦波を整流した波形になっていることもわかる。
【００５６】
（その他の応用）
例えば、コンデンサＣＭの電圧を直流電圧源として電力を取り出してもよい。なお、コンデンサＣＭのピーク電圧は、交流電源ＡＣの電圧より高い電圧である（昇圧されている）。
【００５７】
また、コンデンサＣＭの両端電圧をインバータで交流にして出力してもよい。図６の整流回路４００は、整流回路２００のトランス２１０の一次側に、中点接地インバータ４１０を介してコンデンサＣＭを接続し、更に、負荷ＬＤの代わりにインダクタ４２０及びダイオード４３０並びに４４０を接続し、ダイオード４３０及び４４０のカソードをそれぞれインダクタＬ１及びＬ２の他端に接続したものである。
インバータ４１０によりコンデンサＣＭの直流電圧が交流に変換され、インダクタ４２０，ダイオード４３０並びに４４０によって、コンデンサＣＭの電圧脈動は滑らかになる。
コンデンサＣＭを直流電圧源と利用する場合は、交流電源ＡＣの出力電圧より高い電圧を負荷に提供できるため、大電力で利用する場合に適している。
【００５８】
また、上述の各スイッチは、内部ダイオードを備えたものとして説明したが、更に並列にダイオードを備えても良いし、内部ダイオードがないスイッチにダイオードを並列に備えたものを用いて同等機能を持つスイッチ部分を構成しても良い。
【００５９】
また、上記説明では、交流電源ＡＣを２つのインダクタＬ１及びＬ２を介してスイッチＳＷ１及びＳＷ２に接続していたが、インダクタは片方だけであってもよい。その場合、２つのインダクタのインダクタンスの合計のインダクタンスをもつインダクタを持てばよい。
【００６０】
また、上述したオン時間は、一周期で一定であれば理想的なＰＦＣが実現できるので、周期毎にオン時間を調整しても理想的なＰＦＣが実現できる。また、この調整により負荷に供給する電力を調整することもできる。
逆に言えば、所望のＰＦＣが実現できるレベルであれば、オン時間をより細かく調整すればより細かい制御が可能である。
【００６１】
また、上記実施形態はそれぞれ電源を単相交流として説明したが、３相であってもよい。この場合、ダイオードとスイッチのペア（例えばダイオードＤ１とスイッチＳＷ１のペアと同じ構成のもの）を増やし、更にコンデンサＣＭの両端に接続すればよい。なお、この構成であってもある程度理想的なＰＦＣは実現できるが、上述の単相交流に比べると波形が正弦波から離れている。より理想的なＰＦＣが必要であれば電流をフィードバックするなどしてデューティーを調整するのが好ましい。
【００６２】
一方、上記各実施の形態における制御部１５０の構成は、通常のコンピュータシステムを用いても実現することができる。
例えば、制御部１５０が行う上述の処理を実行させるためのプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）あるいはその他のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、このプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の制御部１５０を構成することができる。
【００６３】
また、プログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するようにしてもよい。更に、通信ネットワークを介してプログラムを転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。
また、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等してもよい。
【００６４】
本出願は、２００８年１０月２７日に出願された２０１２年８月７日に出願されたＵＳ６１／６８０，６８０に基づく。本明細書中にＵＳ６１／６８０，６８０の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【符号の説明】
【００６５】
１００，２００，３００，４００，５００  整流回路
ＡＣ  交流電源
Ｌ１〜Ｌ３  インダクタ
Ｄ１〜Ｄ３  ダイオード
ＳＷ１〜ＳＷ３  スイッチ
３１０，３２０，３３０  スイッチ
ＣＭ  コンデンサ
ＬＤ  負荷
１５０  制御部
【図１】
2014036573.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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