(57)【要約】【課題】コモンモードノイズを低減することができる電力変換装置を得ること。【解決手段】電力変換装置１０は、昇圧用インダクタ１０３とスイッチング素子１０４とダイオード素子１０５とを備え、昇圧用インダクタ１０３の一端は直流電源１０１の負極側に接続され、他端はスイッチング素子１０４と電気負荷１０８との接続点に接続され、ダイオード素子１０５の一端は直流電源１０１とスイッチング素子１０４との接続点に接続され、他端は電気負荷１０８に接続され、昇圧用インダクタ１０３の一端とフレームグラウンド１００１との間に形成された電気容量の容量値が、スイッチング素子１０４のダイオード素子１０５側の端子とフレームグラウンド１００２との間に形成される浮遊容量の容量値より大きく、かつダイオード素子１０５の電気負荷１０８側の端子とフレームグラウンド１００３との間に形成される浮遊容量の容量値より大きい。【選択図】図１
2018046623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と電気負荷との間に直列接続されたインダクタと、
前記電気負荷に並列接続されたスイッチング素子と、
前記電気負荷側から前記直流電源側へ電流が流れることを制限するダイオード素子とを備え、
前記スイッチング素子による高速スイッチング動作により、前記直流電源から供給される電力の電圧を昇圧して前記電気負荷に印加する電力変換装置であって、
前記インダクタの一端は前記直流電源の負極側に接続され、前記インダクタの他端は前記スイッチング素子と前記電気負荷との接続点に接続され、
前記ダイオード素子の一端は前記直流電源と前記スイッチング素子との接続点に接続され、前記ダイオード素子の他端は前記電気負荷に接続され、
前記インダクタの一端とグラウンドとの間に電気容量を形成し、当該電気容量の容量値が、前記スイッチング素子の前記ダイオード素子側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値より大きく、かつ前記ダイオード素子の前記電気負荷側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値より大きい
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記電気容量は前記直流電源の負極側とグラウンドとの間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電気容量は前記直流電源の正極側とグラウンドとの間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記インダクタの一端とグラウンドとの間にコンデンサを配置または寄生コンデンサを形成することにより前記電気容量の形成を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子および前記ダイオード素子をディスクリート素子で構成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子および前記ダイオード素子をパワーモジュールで構成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記スイッチング素子の前記インダクタ側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値が、前記スイッチング素子の前記ダイオード素子側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値より小さく、かつ前記ダイオード素子の前記電気負荷側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値より小さいことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記インダクタの前記直流電源側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値が、前記スイッチング素子の前記ダイオード素子側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値より大きく、かつ前記スイッチング素子の前記インダクタ側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値より大きく、かつ前記ダイオード素子の前記電気負荷側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値より大きいことを特徴とする請求項６または７に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧型チョッパ回路を備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の昇圧型チョッパ回路を備える電力変換装置では、直流電源の正極側に昇圧用インダクタの一端を接続し、直流電源の負極側に逆流用インダクタの一端を接続している。スイッチング素子の端子には上記昇圧用インダクタの他端が接続される。スイッチング素子の上記昇圧用インダクタの他端が接続される側の端子をＰ側端子という。スイッチング素子のＰ側端子に対して反対側の端子には上記逆流用インダクタの他端が接続される。スイッチング素子の上記逆流用インダクタの他端が接続される側の端子をＮ側端子という。昇圧用インダクタとスイッチング素子のＰ側端子との接続点と、ヒートシンクとの間には寄生コンデンサが形成される。逆流用インダクタとスイッチング素子のＮ側端子との接続点と、ヒートシンクとの間にも寄生コンデンサが形成される。上記電力変換装置では、各寄生コンデンサにそれぞれ印加される電圧の変動が相補的になるように工夫して、コモンモード電流を低減し、コモンモードノイズの低減を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７２４６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置では、直流電源の正極側または負極側がアースまたはフレームグラウンドに接続されていないため、直流電源の正極側および負極側の電圧はアースまたはフレームグラウンドに対して不定となっている。このため、スイッチング素子のＰ側端子側に形成される寄生コンデンサ、およびスイッチング素子のＮ側端子側に形成される寄生コンデンサにそれぞれ印加される電圧にノイズが生じる場合があった。たとえばスイッチング素子のＮ側端子側に形成される寄生コンデンサがスイッチング素子のＰ側端子側に形成される寄生コンデンサに対して支配的である場合は、Ｎ側端子側に形成される寄生コンデンサには電流が流れずに、Ｐ側端子側に形成される寄生コンデンサには電流が流れて、コモンモード電流が発生し、コモンモードノイズを低減することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コモンモードノイズを低減することができる電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電力変換装置は、直流電源と電気負荷との間に直列接続されたインダクタを備える。電力変換装置は、電気負荷に並列接続されたスイッチング素子を備える。電力変換装置は、電気負荷側から直流電源側へ電流が流れることを制限するダイオード素子を備える。電力変換装置は、スイッチング素子による高速スイッチング動作により、直流電源から供給される電力の電圧を昇圧して電気負荷に印加する。インダクタの一端は直流電源の負極側に接続され、インダクタの他端はスイッチング素子と電気負荷との接続点に接続される。ダイオード素子の一端は直流電源とスイッチング素子との接続点に接続され、ダイオード素子の他端は電気負荷に接続される。インダクタの一端とグラウンドとの間に電気容量を形成し、当該電気容量の容量値が、スイッチング素子のダイオード素子側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値より大きく、かつダイオード素子の電気負荷側の端子とグラウンドとの間に形成される浮遊容量の容量値より大きい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コモンモードノイズを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置を説明するための回路図
【図２】電気負荷とフレームグラウンドとの間に形成される寄生コンデンサを説明するための回路図
【図３】本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置を説明するための回路図
【図４】本発明の実施の形態３にかかる電力変換装置を説明するための回路図
【図５】直流電源の正極側とフレームグラウンドとの間に形成される寄生コンデンサを説明するための回路図
【図６】本発明の実施の形態４にかかる電力変換装置を説明するための回路図
【図７】本発明の実施の形態５にかかる電力変換装置を説明するための回路図
【図８】本発明の実施の形態６にかかる電力変換装置を説明するための回路図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態にかかる電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置を説明するための回路図である。
【００１１】
図１において、電力変換装置１０は、スイッチング素子１０４による高速スイッチング動作により、直流電源１０１から供給される電力の電圧を昇圧して、昇圧した電力を電気負荷１０８に印加する。電力変換装置１０による電圧の昇圧動作の詳細については後述する。電力変換装置１０は、コンデンサ１０２と、昇圧用インダクタ１０３と、スイッチング素子１０４と、ダイオード素子１０５とを備える。昇圧用インダクタ１０３と、スイッチング素子１０４と、ダイオード素子１０５とは、昇圧型チョッパ回路を構成する。
【００１２】
コンデンサ１０２の一端は、直流電源１０１の負極側および昇圧用インダクタ１０３の一端に接続されている。コンデンサ１０２の他端は、フレームグラウンド１００１に接地されている。昇圧用インダクタ１０３の一端は、直流電源１０１の負極側およびコンデンサ１０２の一端に接続されている。昇圧用インダクタ１０３の他端は、スイッチング素子１０４のソース端子および電気負荷１０８の一端に接続されている。
【００１３】
スイッチング素子１０４は、直流電源１０１および電気負荷１０８と並列に接続されている。スイッチング素子１０４のドレイン端子には、直流電源１０１の正極側およびダイオード素子１０５のアノード側が接続されている。スイッチング素子１０４のソース端子には、昇圧用インダクタ１０３の他端および電気負荷１０８の一端が接続されている。ダイオード素子１０５のアノード側は、直流電源１０１の正極側およびスイッチング素子１０４のドレイン端子に接続されている。ダイオード素子１０５のカソード側は、電気負荷１０８の他端に接続されている。ダイオード素子１０５は電気負荷１０８側から直流電源１０１側へ電流が流れることを制限する。
【００１４】
次に、電力変換装置１０による電圧の昇圧動作について説明する。図１において、スイッチング素子１０４のオン期間では、直流電源１０１→スイッチング素子１０４→昇圧用インダクタ１０３の経路で電流が流れて、昇圧用インダクタ１０３にはエネルギが蓄積される。そして、スイッチング素子１０４のオフ期間では、直流電源１０１→ダイオード素子１０５→電気負荷１０８→昇圧用インダクタ１０３の経路で電流が流れる。このとき、昇圧用インダクタ１０３に蓄積されたエネルギが放出される。これにより、電気負荷１０８には、直流電源１０１の電圧よりも昇圧された電圧が印加され、電力変換装置１０による電圧の昇圧動作が実現される。
【００１５】
本実施の形態では、図１に示すように、スイッチング素子１０４のドレイン端子と、フレームグラウンド１００２との間に寄生コンデンサ１０６が形成される。ダイオード素子１０５のカソード側と、フレームグラウンド１００３との間に寄生コンデンサ１０７が形成される。たとえば、スイッチング素子１０４はドレイン端子が暴露されたディスクリート素子で構成され、ダイオード素子１０５はカソード側が暴露されたディスクリート素子で構成される。スイッチング素子１０４を上述したディスクリート素子で構成した場合、スイッチング素子１０４のドレイン端子側にフレームグラウンド１００２であるたとえば図示しない冷却器が近接されるため、スイッチング素子１０４のドレイン端子と、フレームグラウンド１００２との間に寄生コンデンサ１０６が形成される。冷却器はフレームグラウンド１００２の一例であり、フレームグラウンド１００２は冷却器に限られない。寄生コンデンサ１０６の電気容量である浮遊容量は、たとえば１０ｐＦ程度である。ダイオード素子１０５を上述したディスクリート素子で構成した場合、ダイオード素子１０５のカソード側にフレームグラウンド１００３であるたとえば図示しない冷却器が近接されるため、ダイオード素子１０５のカソード側と、フレームグラウンド１００３との間に寄生コンデンサ１０７が形成される。冷却器はフレームグラウンド１００３の一例であり、フレームグラウンド１００３は冷却器に限られない。寄生コンデンサ１０７の電気容量である浮遊容量は、たとえば１０ｐＦ程度である。
【００１６】
本実施の形態では、寄生コンデンサ１０６の浮遊容量の容量値よりコンデンサ１０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくし、寄生コンデンサ１０７の浮遊容量の容量値よりコンデンサ１０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくする。たとえば、寄生コンデンサ１０６の浮遊容量および寄生コンデンサ１０７の浮遊容量がそれぞれ１０ｐＦ程度である場合は、コンデンサ１０２の電気容量である静電容量を２００ｐＦ以上とする。
【００１７】
本実施の形態によれば、直流電源１０１の負極側とフレームグラウンド１００１との間に配置されたコンデンサ１０２の静電容量の容量値が、他のコンデンサ、すなわち寄生コンデンサ１０６および寄生コンデンサ１０７の浮遊容量の容量値より大きい。このため、直流電源１０１の負極側は、スイッチング素子１０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合は、フレームグラウンド１００１に接地された状態となる。一方、直流電源１０１の正極側およびダイオード素子１０５のカソード側は、スイッチング素子１０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合においても、フレームグラウンド１００２およびフレームグラウンド１００３に接地された状態とはならない。その結果、図１の電力変換装置１０では、スイッチング素子１０４による高速スイッチング動作により、直流電源１０１の負極側はコンデンサ１０２を介して接地された状態となるため、昇圧用インダクタ１０３の電気負荷１０８側の電圧がフレームグラウンド１００１に対して変動することになる。昇圧用インダクタ１０３の電気負荷１０８側には寄生コンデンサが存在しないため、上述した電圧の変動によるコモンモード電流の発生が抑制され、コモンモードノイズを低減することができる。
【００１８】
本実施の形態では、コンデンサ１０２以外の他のコンデンサとして寄生コンデンサ１０６および寄生コンデンサ１０７を例示した。たとえば、図２に示すように、電気負荷１０８のダイオード素子１０５側とフレームグラウンド１００４との間に寄生コンデンサ１０９が形成され、電気負荷１０８の昇圧用インダクタ１０３側とフレームグラウンド１００５との間に寄生コンデンサ１１０が形成される場合も考えられるが、寄生コンデンサ１０９の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ１０２の静電容量の容量値を大きく、かつ寄生コンデンサ１１０の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ１０２の静電容量の容量値を大きくすることにより、上述した効果と同様の効果を奏することができる。寄生コンデンサ１０９または寄生コンデンサ１１０のいずれか一方が形成される場合も考えられるが、形成された寄生コンデンサ１１９または寄生コンデンサ１１０のいずれか一方の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ１０２の静電容量の容量値を大きくすることにより、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００１９】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置について説明する。図３は、本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置を説明するための回路図である。
【００２０】
図３において、電力変換装置２０は、スイッチング素子１０４による高速スイッチング動作により、直流電源２０１から供給される電力の電圧を昇圧して、昇圧した電力を電気負荷１０８に印加する。電力変換装置２０による電圧の昇圧動作については、上述した実施の形態１の電力変換装置１０による電圧の昇圧動作と同様であるため、その説明は省略する。電力変換装置２０は、昇圧用インダクタ２０３と、スイッチング素子１０４と、ダイオード素子１０５とを備える。昇圧用インダクタ２０３と、スイッチング素子１０４と、ダイオード素子１０５とは、昇圧型チョッパ回路を構成する。
【００２１】
昇圧用インダクタ２０３の一端は、直流電源２０１の負極側に接続されている。昇圧用インダクタ２０３の他端は、スイッチング素子１０４のソース端子および電気負荷１０８の一端に接続されている。
【００２２】
本実施の形態では、図３に示すように、直流電源２０１の負極側と、フレームグラウンド２００１との間に寄生コンデンサ２０２が形成される。寄生コンデンサ１０６の浮遊容量の容量値より寄生コンデンサ２０２の電気容量である浮遊容量の容量値を大きくし、寄生コンデンサ１０７の浮遊容量の容量値より寄生コンデンサ２０２の電気容量である浮遊容量の容量値を大きくする。寄生コンデンサ２０２の浮遊容量は、たとえば２００ｐＦ以上とする。寄生コンデンサ２０２は、たとえば昇圧用インダクタ２０３の電気伝導体の巻線をフレームグラウンド２００１であるたとえば図示しない冷却器に近接させることにより形成される。寄生コンデンサ２０２の浮遊容量は、たとえば図示しない冷却器との近接の度合い、すなわち冷却器との距離により調整される。
【００２３】
本実施の形態によれば、直流電源２０１の負極側とフレームグラウンド２００１との間に形成された寄生コンデンサ２０２の浮遊容量の容量値が、他のコンデンサ、すなわち寄生コンデンサ１０６および寄生コンデンサ１０７の浮遊容量の容量値より大きいため、上述した実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００２４】
本実施の形態によれば、上述した実施の形態１と比較して、コンデンサ１０２を追加する必要がないため、電力変換装置２０の部品を削減することができる。その結果、電力変換装置２０の生産コストを削減することができる。
【００２５】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３にかかる電力変換装置について説明する。図４は、本発明の実施の形態３にかかる電力変換装置を説明するための回路図である。
【００２６】
図４において、電力変換装置３０は、スイッチング素子１０４による高速スイッチング動作により、直流電源３０１から供給される電力の電圧を昇圧して、昇圧した電力を電気負荷１０８に印加する。電力変換装置３０による電圧の昇圧動作については、上述した実施の形態１の電力変換装置１０による電圧の昇圧動作と同様であるため、その説明は省略する。電力変換装置３０は、コンデンサ３０２と、昇圧用インダクタ３０３と、スイッチング素子１０４と、ダイオード素子１０５とを備える。昇圧用インダクタ３０３と、スイッチング素子１０４と、ダイオード素子１０５とは、昇圧型チョッパ回路を構成する。
【００２７】
コンデンサ３０２の一端は、直流電源３０１の正極側、スイッチング素子１０４のドレイン端子およびダイオード素子１０５のアノード側に接続されている。コンデンサ３０２の他端は、フレームグラウンド３００１に接地されている。昇圧用インダクタ３０３の一端は、直流電源３０１の負極側に接続されている。昇圧用インダクタ３０３の他端は、スイッチング素子１０４のソース端子および電気負荷１０８の一端に接続されている。
【００２８】
本実施の形態では、寄生コンデンサ１０６の浮遊容量の容量値よりコンデンサ３０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくし、寄生コンデンサ１０７の浮遊容量の容量値よりコンデンサ３０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくする。たとえば、寄生コンデンサ１０６の浮遊容量および寄生コンデンサ１０７の浮遊容量がそれぞれ１０ｐＦ程度である場合は、コンデンサ３０２の静電容量を２００ｐＦ以上とする。
【００２９】
本実施の形態によれば、直流電源３０１の正極側とフレームグラウンド３００１との間に配置されたコンデンサ３０２の静電容量の容量値が、他のコンデンサ、すなわち寄生コンデンサ１０６および寄生コンデンサ１０７の浮遊容量の容量値より大きい。このため、直流電源３０１の正極側は、スイッチング素子１０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合は、フレームグラウンド３００１に接地された状態となる。一方、ダイオード素子１０５のカソード側は、スイッチング素子１０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合においても、フレームグラウンド１００３に接地された状態とはならない。その結果、図４の電力変換装置３０では、スイッチング素子１０４による高速スイッチング動作により、直流電源３０１の正極側はコンデンサ３０２を介して接地された状態となるため、昇圧用インダクタ３０３の電気負荷１０８側の電圧がフレームグラウンド３００１に対して変動することになる。昇圧用インダクタ３０３の電気負荷１０８側には寄生コンデンサが存在しないため、上述した電圧の変動によるコモンモード電流の発生が抑制され、コモンモードノイズを低減することができる。
【００３０】
本実施の形態では、コンデンサ３０２以外の他のコンデンサとして寄生コンデンサ１０６および寄生コンデンサ１０７を例示した。たとえば、図２に示すように、電気負荷１０８のダイオード素子１０５側とフレームグラウンド１００４との間に寄生コンデンサ１０９が形成され、電気負荷１０８の昇圧用インダクタ１０３側とフレームグラウンド１００５との間に寄生コンデンサ１１０が形成される場合も考えられるが、寄生コンデンサ１０９の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ３０２の静電容量の容量値を大きく、かつ寄生コンデンサ１１０の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ３０２の静電容量の容量値を大きくすることにより、上述した効果と同様の効果を奏することができる。寄生コンデンサ１０９または寄生コンデンサ１１０のいずれか一方が形成される場合も考えられるが、形成された寄生コンデンサ１１９または寄生コンデンサ１１０のいずれか一方の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ３０２の静電容量の容量値を大きくすることにより、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
本実施の形態では、直流電源３０１の正極側とフレームグラウンド３００１との間にコンデンサ３０２を配置したが、図５に示すように、コンデンサ３０２の代わりに、直流電源３０１の正極側とフレームグラウンド３００２との間に形成される寄生コンデンサ３０４を用いてもよい。寄生コンデンサ１０６の浮遊容量の容量値より寄生コンデンサ３０４の電気容量である浮遊容量の容量値を大きくし、寄生コンデンサ１０７の浮遊容量の容量値より寄生コンデンサ３０４の電気容量である浮遊容量の容量値を大きくする。寄生コンデンサ３０４の浮遊容量は、たとえば２００ｐＦ以上とする。この場合、直流電源３０１の正極側とフレームグラウンド３００２との間に形成される寄生コンデンサ３０４の浮遊容量の容量値が、他のコンデンサ、すなわち寄生コンデンサ１０６および寄生コンデンサ１０７の浮遊容量の容量値より大きいため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。さらに、コンデンサ３０２を追加する必要がないため、電力変換装置３０の部品を削減することができる。その結果、電力変換装置３０の生産コストを削減することができる。
【００３２】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４にかかる電力変換装置について説明する。図６は、本発明の実施の形態４にかかる電力変換装置を説明するための回路図である。
【００３３】
図６において、電力変換装置４０は、スイッチング素子４０４による高速スイッチング動作により、直流電源４０１から供給される電力の電圧を昇圧して、昇圧した電力を電気負荷４０９に印加する。電力変換装置４０による電圧の昇圧動作については、上述した実施の形態１の電力変換装置１０による電圧の昇圧動作と同様であるため、その説明は省略する。電力変換装置４０は、コンデンサ４０２と、昇圧用インダクタ４０３と、スイッチング素子４０４と、ダイオード素子４０５とを備える。昇圧用インダクタ４０３と、スイッチング素子４０４と、ダイオード素子４０５とは、昇圧型チョッパ回路を構成する。
【００３４】
コンデンサ４０２の一端は、直流電源４０１の負極側および昇圧用インダクタ４０３の一端に接続されている。コンデンサ４０２の他端は、フレームグラウンド４００１に接地されている。昇圧用インダクタ４０３の一端は、直流電源４０１の負極側およびコンデンサ４０２の一端に接続されている。昇圧用インダクタ４０３の他端は、スイッチング素子４０４のソース端子および電気負荷４０９の一端に接続されている。
【００３５】
スイッチング素子４０４は、直流電源４０１および電気負荷４０９と並列に接続されている。スイッチング素子４０４のドレイン端子には、直流電源４０１の正極側およびダイオード素子４０５のアノード側が接続されている。スイッチング素子４０４のソース端子には、昇圧用インダクタ４０３の他端および電気負荷４０９の一端が接続されている。ダイオード素子４０５のアノード側は、直流電源４０１の正極側およびスイッチング素子４０４のドレイン端子に接続されている。ダイオード素子４０５のカソード側は、電気負荷４０９の他端に接続されている。
【００３６】
本実施の形態では、図６に示すように、スイッチング素子４０４のドレイン端子と、フレームグラウンド４００２との間に寄生コンデンサ４０６が形成され、スイッチング素子４０４のソース端子と、フレームグラウンド４００３との間に寄生コンデンサ４０７が形成される。ダイオード素子４０５のカソード側と、フレームグラウンド４００４との間に寄生コンデンサ４０８が形成される。たとえば、スイッチング素子４０４はドレイン端子の電極パターンおよびソース端子の電極パターンが暴露するパワーモジュールで構成され、ダイオード素子４０５はカソード側が暴露するパワーモジュールで構成される。パワーモジュールは、複数個のパワー半導体チップで構成された集積形半導体デバイスである。スイッチング素子４０４を上述したパワーモジュールで構成した場合、スイッチング素子４０４のドレイン端子側にフレームグラウンド４００２であるたとえば図示しない冷却器が近接され、スイッチング素子４０４のソース端子側にフレームグラウンド４００３であるたとえば図示しない冷却器が近接される。このため、スイッチング素子４０４のドレイン端子と、フレームグラウンド４００２との間に寄生コンデンサ４０６が形成され、スイッチング素子４０４のソース端子と、フレームグラウンド４００３との間に寄生コンデンサ４０７が形成される。冷却器はフレームグラウンド４００２，４００３の一例であり、フレームグラウンド４００２，４００３は冷却器に限られない。寄生コンデンサ４０６の浮遊容量は、たとえば５００ｐＦ程度であり、寄生コンデンサ４０７の浮遊容量は、たとえば２５０ｐＦ程度である。ダイオード素子４０５を上述したパワーモジュールで構成した場合、ダイオード素子４０５のカソード側にフレームグラウンド４００４であるたとえば図示しない冷却器が近接されるため、ダイオード素子４０５のカソード側と、フレームグラウンド４００４との間に寄生コンデンサ４０８が形成される。冷却器はフレームグラウンド４００４の一例であり、フレームグラウンド４００４は冷却器に限られない。寄生コンデンサ４０８の浮遊容量は、たとえば５００ｐＦ程度である。
【００３７】
本実施の形態では、寄生コンデンサ４０６の浮遊容量の容量値よりコンデンサ４０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくし、寄生コンデンサ４０７の浮遊容量の容量値よりコンデンサ４０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくし、さらに寄生コンデンサ４０８の浮遊容量の容量値よりコンデンサ４０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくする。たとえば、寄生コンデンサ４０６の浮遊容量が５００ｐＦ程度、寄生コンデンサ４０７の浮遊容量が２５０ｐＦ程度、および寄生コンデンサ４０８の浮遊容量が５００ｐＦ程度である場合は、コンデンサ４０２の静電容量を１０ｎＦ以上とする。
【００３８】
本実施の形態によれば、直流電源４０１の負極側とフレームグラウンド４００１との間に配置されたコンデンサ４０２の静電容量の容量値が、他のコンデンサ、すなわち寄生コンデンサ４０６、寄生コンデンサ４０７および寄生コンデンサ４０８の浮遊容量の容量値より大きい。このため、直流電源４０１の負極側は、スイッチング素子４０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合は、フレームグラウンド４００１に接地された状態となる。一方、直流電源４０１の正極側、ダイオード素子４０５のカソード側および昇圧用インダクタ４０３の電気負荷４０９側は、スイッチング素子４０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合においても、フレームグラウンド４００２、フレームグラウンド４００４およびフレームグラウンド４００３に接地された状態とはならない。その結果、図６の電力変換装置４０では、スイッチング素子４０４による高速スイッチング動作により、直流電源４０１の負極側はコンデンサ４０２を介して接地された状態となるため、昇圧用インダクタ４０３の電気負荷４０９側の電圧がフレームグラウンド４００１に対して変動することになる。昇圧用インダクタ４０３の電気負荷４０９側には寄生コンデンサ４０７が存在しているものの、寄生コンデンサ４０７の浮遊容量の容量値は、他のコンデンサ、すなわち寄生コンデンサ４０６および寄生コンデンサ４０８の浮遊容量の容量値より小さいため、上述した電圧の変動によって発生するコモンモード電流を低減することができ、コモンモードノイズを低減することができる。
【００３９】
本実施の形態では、コンデンサ４０２以外の他のコンデンサとして寄生コンデンサ４０６、寄生コンデンサ４０７および寄生コンデンサ４０８を例示した。たとえば、図２に示すように、電気負荷４０９のダイオード素子４０５側とフレームグラウンド４００５との間に寄生コンデンサ４１０が形成され、電気負荷４０９の昇圧用インダクタ４０３側とフレームグラウンド４００６との間に寄生コンデンサ４１１が形成される場合も考えられるが、寄生コンデンサ４１０の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ４０２の静電容量の容量値を大きく、かつ寄生コンデンサ４１１の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ４０２の静電容量の容量値を大きくすることにより、上述した効果と同様の効果を奏することができる。寄生コンデンサ４１０または寄生コンデンサ４１１のいずれか一方が形成される場合も考えられるが、形成された寄生コンデンサ４１０または寄生コンデンサ４１１のいずれか一方の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ４０２の静電容量の容量値を大きくすることにより、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
本実施の形態では、スイッチング素子４０４およびダイオード素子４０５をそれぞれパワーモジュールで構成したため、それらをディスクリート素子で構成した場合と比較して、スイッチング素子４０４周辺の実装を詳細に設計する必要をなくすことができる。
【００４１】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５にかかる電力変換装置について説明する。図７は、本発明の実施の形態５にかかる電力変換装置を説明するための回路図である。
【００４２】
図７において、電力変換装置５０は、スイッチング素子４０４による高速スイッチング動作により、直流電源５０１から供給される電力の電圧を昇圧して、昇圧した電力を電気負荷４０９に印加する。電力変換装置５０による電圧の昇圧動作については、上述した実施の形態１の電力変換装置１０による電圧の昇圧動作と同様であるため、その説明は省略する。電力変換装置５０は、コンデンサ５０２と、昇圧用インダクタ５０３と、スイッチング素子４０４と、ダイオード素子４０５とを備える。昇圧用インダクタ５０３と、スイッチング素子４０４と、ダイオード素子４０５とは、昇圧型チョッパ回路を構成する。
【００４３】
コンデンサ５０２の一端は、直流電源５０１の正極側、スイッチング素子４０４のドレイン端子およびダイオード素子４０５のアノード側に接続されている。コンデンサ５０２の他端は、フレームグラウンド５００１に接地されている。昇圧用インダクタ５０３の一端は、直流電源５０１の負極側に接続されている。昇圧用インダクタ５０３の他端は、スイッチング素子４０４のソース端子および電気負荷４０９の一端に接続されている。
【００４４】
本実施の形態では、寄生コンデンサ４０６の浮遊容量の容量値よりコンデンサ５０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくし、寄生コンデンサ４０７の浮遊容量の容量値よりコンデンサ５０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくし、さらに寄生コンデンサ４０８の浮遊容量の容量値よりコンデンサ５０２の電気容量である静電容量の容量値を大きくする。たとえば、寄生コンデンサ４０６の浮遊容量が５００ｐＦ程度、寄生コンデンサ４０７の浮遊容量が２５０ｐＦ程度、および寄生コンデンサ４０８の浮遊容量が５００ｐＦ程度である場合は、コンデンサ５０２の静電容量を１０ｎＦ以上とする。
【００４５】
本実施の形態によれば、直流電源５０１の正極側とフレームグラウンド５００１との間に配置されたコンデンサ５０２の静電容量の容量値が、他のコンデンサ、すなわち寄生コンデンサ４０６、寄生コンデンサ４０７および寄生コンデンサ４０８の浮遊容量の容量値より大きい。このため、直流電源５０１の正極側は、スイッチング素子４０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合は、フレームグラウンド５００１に接地された状態となる。一方、ダイオード素子４０５のカソード側および昇圧用インダクタ５０３の電気負荷４０９側は、スイッチング素子４０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合においても、フレームグラウンド４００４およびフレームグラウンド４００３に接地された状態とはならない。その結果、図７の電力変換装置５０では、スイッチング素子４０４による高速スイッチング動作により、直流電源５０１の正極側はコンデンサ５０２を介して接地された状態となるため、昇圧用インダクタ５０３の電気負荷４０９側の電圧がフレームグラウンド５００１に対して変動することになる。昇圧用インダクタ５０３の電気負荷４０９側には寄生コンデンサ４０７が存在しているものの、寄生コンデンサ４０７の浮遊容量の容量値は、他のコンデンサ、すなわち寄生コンデンサ４０６および寄生コンデンサ４０８の浮遊容量の容量値より小さいため、上述した電圧の変動によって発生するコモンモード電流を低減することができ、コモンモードノイズを低減することができる。
【００４６】
本実施の形態によれば、コンデンサ５０２の一端が直流電源５０１の正極側に接続され、コンデンサ５０２の他端がフレームグラウンド５００１に接続されるとともに、寄生コンデンサ４０６の一端が直流電源５０１の正極側に接続され、寄生コンデンサ４０６の他端がフレームグラウンド４００２に接続される。このため、直流電源５０１の正極側は、コンデンサ５０２の静電容量の容量値と寄生コンデンサ４０６の浮遊容量の容量値とを合算した容量値の静電容量のコンデンサを介してフレームグラウンドに接地された状態となる。その結果、直流電源５０１の正極側にスイッチング素子４０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合において、直流電源５０１の正極側をさらに低い値のインピーダンスでフレームグラウンドに接地された状態とすることができる。
【００４７】
本実施の形態では、コンデンサ５０２以外の他のコンデンサとして寄生コンデンサ４０６、寄生コンデンサ４０７および寄生コンデンサ４０８を例示した。たとえば、図２に示すように、電気負荷４０９のダイオード素子４０５側とフレームグラウンド４００５との間に寄生コンデンサ４１０が形成され、電気負荷４０９の昇圧用インダクタ５０３側とフレームグラウンド４００６との間に寄生コンデンサ４１１が形成される場合も考えられるが、寄生コンデンサ４１０の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ５０２の静電容量の容量値を大きく、かつ寄生コンデンサ４１１の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ５０２の静電容量の容量値を大きくすることにより、上述した効果と同様の効果を奏することができる。寄生コンデンサ４１０または寄生コンデンサ４１１のいずれか一方が形成される場合も考えられるが、形成された寄生コンデンサ４１０または寄生コンデンサ４１１のいずれか一方の浮遊容量の容量値よりもコンデンサ５０２の静電容量の容量値を大きくすることにより、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
本実施の形態では、直流電源５０１の正極側とフレームグラウンド５００１との間にコンデンサ５０２を配置したが、図５に示すように、コンデンサ５０２の代わりに、直流電源５０１の正極側とフレームグラウンド５００２との間に形成される寄生コンデンサ５０４を用いてもよい。寄生コンデンサ４０６の浮遊容量の容量値より寄生コンデンサ５０４の電気容量である浮遊容量の容量値を大きくし、寄生コンデンサ４０７の浮遊容量の容量値より寄生コンデンサ５０４の電気容量である浮遊容量の容量値を大きくし、さらに寄生コンデンサ４０８の浮遊容量の容量値より寄生コンデンサ５０４の電気容量である浮遊容量の容量値を大きくする。寄生コンデンサ５０４の浮遊容量は、たとえば１０ｎＦ以上とする。寄生コンデンサ５０４は、たとえば直流電源５０１の正極側の端子をフレームグラウンド５００２である図示しない冷却器に近接させることにより形成される。この場合、直流電源５０１の正極側とフレームグラウンド５００２との間に形成される寄生コンデンサ５０４の浮遊容量の容量値が、他のコンデンサ、すなわち寄生コンデンサ４０６、寄生コンデンサ４０７および寄生コンデンサ４０８の浮遊容量の容量値より大きいため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。さらに、コンデンサ５０２を追加する必要がないため、電力変換装置５０の部品を削減することができる。その結果、電力変換装置５０の生産コストを削減することができる。
【００４９】
実施の形態６．
次に、本発明の実施の形態６にかかる電力変換装置について説明する。図８は、本発明の実施の形態６にかかる電力変換装置を説明するための回路図である。本発明の実施の形態６にかかる電力変換装置６０は、昇圧用インダクタ６０３の直流電源６０１側の端子と、フレームグラウンド６００５との間に寄生コンデンサ６１０が形成される点が、上述した実施の形態４と異なるのみであるので、重複した構成および作用については説明を省略し、以下に異なる構成および作用についての説明を行う。
【００５０】
本実施の形態では、寄生コンデンサ６１０の浮遊容量の値を、他の寄生コンデンサ、すなわち寄生コンデンサ４０６、寄生コンデンサ４０７および寄生コンデンサ４０８の浮遊容量の値よりも大きな値とする。
【００５１】
本実施の形態によれば、コンデンサ６０２の一端が直流電源６０１の負極側に接続され、コンデンサ６０２の他端がフレームグラウンド６００１に接続されるとともに、寄生コンデンサ６１０の一端が直流電源６０１の負極側に接続され、寄生コンデンサ６１０の他端がフレームグラウンド６００５に接続される。このため、直流電源６０１の負極側は、コンデンサ６０２の静電容量の容量値と寄生コンデンサ６１０の浮遊容量の容量値とを合算した容量値の静電容量のコンデンサを介してフレームグラウンドに接地された状態となる。その結果、直流電源６０１の負極側にスイッチング素子４０４の高速スイッチング動作に起因する高い周波数の交流電流が流れる場合において、直流電源６０１の負極側をさらに低い値のインピーダンスでフレームグラウンドに接地された状態とすることができる。
【００５２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略または変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０，２０，３０，４０，５０，６０  電力変換装置、１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１  直流電源、１０２，３０２，４０２，５０２，６０２  コンデンサ、１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３  昇圧用インダクタ、１０４，４０４  スイッチング素子、１０５，４０５  ダイオード素子、１０６，１０７，１０９，１１０，２０２，３０４，４０６，４０７，４０８，４１０，４１１，５０４，６１０  寄生コンデンサ、１０８，４０９  電気負荷、１００１，１００２，１００３，１００４，１００５，２００１，３００１，３００２，４００１，４００２，４００３，４００４，４００５，４００６，５００１，５００２，６００１，６００５  フレームグラウンド。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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