(57)【要約】【課題】ゼロクロスのタイミングを検知する際の誤差、をある程度許容しながらも、力率特性を低下させることのないスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】スイッチング電源装置１０の制御部１１０は、入力部２０に入力される交流電圧の方向が第１方向である、と判定部１３０によって判定されている第１期間のうち少なくとも一部の期間においては、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３のそれぞれに開閉動作を行わせ、入力部２０に入力される交流電圧の方向が第２方向である、と判定部１３０によって判定されている第２期間のうち少なくとも一部の期間においては、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４のそれぞれに開閉動作を行わせる。【選択図】図１
2018153063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から交流電力が入力される入力部（２０）と、
交流電力を直流電力に変換する変換部（４０）と、
直流電力を外部に出力する出力部（３０）と、
前記入力部に入力される交流電圧の方向を判定する判定部（１３０）と、
前記判定部によって判定された交流電圧の方向に基づいて、前記変換部の動作を制御する制御部（１１０）と、を備え、
前記変換部は、
前記入力部に入力される交流電圧（ＶAC）の方向が第１方向となっているときに開閉動作を行えば、前記出力部から直流電力を出力することのできる位置、に配置された第１スイッチング素子（Ｑ１）と、
前記入力部に入力される交流電圧の方向が、前記第１方向とは反対の第２方向となっているときに開閉動作を行えば、前記出力部から直流電力を出力することのできる位置、に配置された第２スイッチング素子（Ｑ２）と、
前記入力部に入力される交流電圧の方向が前記第２方向となっており、且つ前記第２スイッチング素子が動作を停止しているとき、に開閉動作を行えば、前記出力部から直流電力を出力することのできる位置、に配置された第３スイッチング素子（Ｑ３）と、
前記入力部に入力される交流電圧の方向が前記第１方向となっており、且つ前記第１スイッチング素子が動作を停止しているとき、に開閉動作を行えば、前記出力部から直流電力を出力することのできる位置、に配置された第４スイッチング素子（Ｑ４）と、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間を繋ぐ線の途中の点（Ｐ１）と、前記入力部と、の間に配置されたコイル（Ｌ１）と、を有しており、
前記制御部は、
前記入力部に入力される交流電圧の方向が前記第１方向である、と前記判定部によって判定されている第１期間のうち少なくとも一部の期間においては、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子のそれぞれに開閉動作を行わせ、
前記入力部に入力される交流電圧の方向が前記第２方向である、と前記判定部によって判定されている第２期間のうち少なくとも一部の期間においては、前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子のそれぞれに開閉動作を行わせるように構成されているスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記入力部の一方の端子である第１入力端子（２１）は、互いに直列となるように配置された前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間となる位置、に接続されており、
前記入力部の他方の端子である第２入力端子（２２）は、互いに直列となるように配置された前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との間となる位置、に接続されており、
前記判定部は、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との間となる位置の電位に基づいて、前記入力部に入力される交流電圧の方向を判定する、請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記変換部は、
前記第３スイッチング素子に対して並列となるように配置された第１コンデンサ（Ｃ３）と、
前記第４スイッチング素子に対して並列となるように配置された第２コンデンサ（Ｃ４）と、
を更に有する、請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１期間のうち所定タイミングよりも前の期間においては、
前記第１スイッチング素子が開状態であるときには前記第２スイッチング素子を閉状態とし、前記第１スイッチング素子が閉状態であるときには前記第２スイッチング素子を開状態とする相補制御を行う、請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第１期間のうち前記所定タイミングよりも前の期間においては、
前記第３スイッチング素子を閉状態に維持した状態で前記相補制御を行う、請求項４に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第２期間のうち所定タイミングよりも前の期間においては、
前記第２スイッチング素子が開状態であるときには前記第１スイッチング素子を閉状態とし、前記第２スイッチング素子が閉状態であるときには前記第１スイッチング素子を開状態とする相補制御を行う、請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第２期間のうち前記所定タイミングよりも前の期間においては、
前記第４スイッチング素子を閉状態に維持した状態で前記相補制御を行う、請求項６に記載のスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電力を直流電力に変換して出力するスイッチング電源装置は、例えば電気自動車用の充電装置等、様々な分野において用いられている。このようなスイッチング電源装置の一例として、下記特許文献１には、ブリッジレスＰＦＣ回路（力率改善回路）を備えた構成のスイッチング電源装置が記載されている。
【０００３】
ブリッジレスＰＦＣ回路では、入力される交流電圧の正負に応じてスイッチング素子の動作状態が切り換えられる。このため、交流電圧の方向が切り換わるタイミング、すなわちゼロクロスのタイミングを正確に検知する必要がある。
【０００４】
しかしながら、交流電圧の波形にオフセットが生じたり、ＰＦＣ回路を構成する部品の特性が温度に応じて変化したりすることにより、ゼロクロスのタイミングを正確に検知することは難しいことが多い。そこで、下記特許文献１に記載のスイッチング電源装置では、交流電力が入力される前の遮断時において電圧の検出レベルを予め測定しておき、当該検出レベルに基づいてゼロクロス点を正確に検知する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２４７７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載のスイッチング電源装置は、ゼロクロスのタイミングを正確に検知するための専用の追加回路を設けた構成となっている。このような構成では、部品コスト及び体格の面で不利となってしまう。
【０００７】
ゼロクロスのタイミングを正確に検知できないことのデメリットを抑制するためには、ゼロクロスのタイミングを含む短い期間において、スイッチング素子の開閉動作を一時的に停止させることも考えられる。しかしながら、そのような構成においては所謂「空白期間」が生じてしまうことにより、スイッチング電源装置の力率特性が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本開示は、ゼロクロスのタイミングを検知する際の誤差、をある程度許容しながらも、力率特性を低下させることのないスイッチング電源装置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】
【０００９】
本開示に係るスイッチング電源装置は、外部から交流電力が入力される入力部（２０）と、交流電力を直流電力に変換する変換部（４０）と、直流電力を外部に出力する出力部と、入力部に入力される交流電圧の方向を判定する判定部（１３０）と、判定部によって判定された交流電圧の方向に基づいて、変換部の動作を制御する制御部（１１０）と、を備える。変換部は、入力部に入力される交流電圧（ＶAC）の方向が第１方向となっているときに開閉動作を行えば、出力部から直流電力を出力することのできる位置、に配置された第１スイッチング素子（Ｑ１）と、入力部に入力される交流電圧の方向が、第１方向とは反対の第２方向となっているときに開閉動作を行えば、出力部から直流電力を出力することのできる位置、に配置された第２スイッチング素子（Ｑ２）と、入力部に入力される交流電圧の方向が第２方向となっており、且つ第２スイッチング素子が動作を停止しているとき、に開閉動作を行えば、出力部から直流電力を出力することのできる位置、に配置された第３スイッチング素子（Ｑ３）と、入力部に入力される交流電圧の方向が第１方向となっており、且つ第１スイッチング素子が動作を停止しているとき、に開閉動作を行えば、出力部から直流電力を出力することのできる位置、に配置された第４スイッチング素子（Ｑ４）と、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間を繋ぐ線の途中の点（Ｐ１）と、入力部と、の間に配置されたコイル（Ｌ１）と、を有している。制御部は、入力部に入力される交流電圧の方向が第１方向である、と判定部によって判定されている第１期間のうち少なくとも一部の期間においては、第１スイッチング素子及び第３スイッチング素子のそれぞれに開閉動作を行わせ、入力部に入力される交流電圧の方向が第２方向である、と判定部によって判定されている第２期間のうち少なくとも一部の期間においては、第２スイッチング素子及び第４スイッチング素子のそれぞれに開閉動作を行わせるように構成されている。
【００１０】
このような構成のスイッチング電源装置においては、入力部に入力される交流電圧の方向が第１方向となっているときには、第１スイッチング素子と第３スイッチング素子のそれぞれが開閉動作を行う。このとき、第１スイッチング素子の開閉動作は電力変換に寄与する一方で、第３スイッチング素子の開閉動作は電力変換に寄与しない。
【００１１】
第１スイッチング素子と第３スイッチング素子のそれぞれが開閉動作を行っている上記状態は、入力される交流電圧の方向が第１方向から第２方向に変化したことが、判定部によって判定されるまで（つまりゼロクロス点が検知されるまで）継続される。しかしながら、交流電圧の方向が第２方向に変化したと判定部が判定するタイミングは、交流電圧の方向が実際に第２方向に変化するタイミング（つまり真のゼロクロス点）よりも遅れることが多い。
【００１２】
つまり、交流電圧の実際の方向が第２方向となってからもしばらくの間は、第１スイッチング素子と第３スイッチング素子のそれぞれが開閉動作を行うこととなる。ただし、その際には第１スイッチング素子の開閉動作は電力変換に寄与しないのであるが、第３スイッチング素子の開閉動作が電力変換に寄与することとなる。
【００１３】
また、入力部に入力される交流電圧の方向が第２方向となっているときには、第２スイッチング素子と第４スイッチング素子のそれぞれが開閉動作を行う。このとき、第２スイッチング素子の開閉動作は電力変換に寄与する一方で、第４スイッチング素子の開閉動作は電力変換に寄与しない。
【００１４】
第２スイッチング素子と第４スイッチング素子のそれぞれが開閉動作を行っている上記状態は、入力される交流電圧の方向が第２方向から第１方向に変化したことが、判定部によって判定されるまで（つまりゼロクロス点が検知されるまで）継続される。しかしながら、交流電圧の実際の方向が第１方向に変化したと判定部が判定するタイミングは、交流電圧の方向が実際に第１方向に変化するタイミング（つまり真のゼロクロス点）よりも遅れることがある。
【００１５】
つまり、交流電圧の方向が第１方向となってからもしばらくの間は、第２スイッチング素子と第４スイッチング素子のそれぞれが開閉動作を行うこととなる。ただし、その際には第２スイッチング素子の開閉動作は電力変換に寄与しないのであるが、第４スイッチング素子の開閉動作が電力変換に寄与することとなる。
【００１６】
このように、上記構成のスイッチング電源装置では、基本的には第１スイッチング素子又は第２スイッチング素子の開閉動作によって電力変換が行われる。ただし、入力される交流電圧の方向が切り換わる期間においては、一時的に、第３スイッチング素子又は第４スイッチング素子の開閉動作によって電力変換が行われる。このため、交流電圧の方向の変化が判定部によって判定されるタイミング、に誤差が生じても、不適切なスイッチング動作により力率特性が低下することがない。また、変換部による電力変換は常に行われるので、制御の空白期間が生じることもない。
【発明の効果】
【００１７】
本開示によれば、ゼロクロスのタイミングを検知する際の誤差、をある程度許容しながらも、力率特性を低下させることのないスイッチング電源装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、スイッチング電源装置において電流が流れる経路を示す図である。
【図３】図３は、スイッチング電源装置において電流が流れる経路を示す図である。
【図４】図４は、入力される交流電力の変化と、特定部分における電位の変化とを示す図である。
【図５】図５は、スイッチング素子の開閉動作について説明するための図である。
【図６】図６は、スイッチング電源装置において電流が流れる経路を示す図である。
【図７】図７は、スイッチング素子の開閉動作について説明するための図である。
【図８】図８は、スイッチング電源装置において電流が流れる経路を示す図である。
【図９】図９は、制御部によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係るスイッチング電源装置の、スイッチング素子の開閉動作について説明するための図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係るスイッチング電源装置の、スイッチング素子の開閉動作について説明するための図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係るスイッチング電源装置の、制御部によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２０】
第１実施形態に係るスイッチング電源装置１０の構成について、図１を参照しながら説明する。スイッチング電源装置１０は、外部から入力される交流電力を、直流電力に変換して出力する電力変換器である。スイッチング電源装置１０は、入力部２０と、出力部３０と、変換部４０と、制御装置１００と、を備えている。
【００２１】
入力部２０は、外部から交流電力が入力される部分である。入力部２０は、第１入力端子２１と第２入力端子２２とを有している。図１には、交流電力の発生源である電源１１が、第１入力端子２１及び第２入力端子２２に接続された状態が示されている。電源１１から入力部２０に入力された交流電力は、後述の変換部４０によって直流電力に変換される。
【００２２】
出力部３０は、変換部４０による変換で得られた直流電力を外部に出力する部分である。出力部３０は、第１出力端子３１と第２出力端子３２とを有している。これらのうち第１出力端子３１は高電圧側の端子となっており、第２出力端子３２は低電圧側の端子となっている。第２出力端子３２は接地されている。図１には、直流電力の供給先である負荷１２が、第１出力端子３１及び第２出力端子３２に接続された状態が示されている。変換部４０における電力変換で得られた直流電力は、出力部３０から負荷１２へと供給される。
【００２３】
変換部４０は、入力部２０に入力された交流電力を直流電力に変換する部分である。変換部は、第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、及び第４スイッチング素子Ｑ４を有している。これら４つのスイッチング素子はいずれも電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であって、それぞれの開閉動作は後述の制御装置１００によって制御される。尚、第１スイッチング素子Ｑ１等としては、電界効果トランジスタ以外の半導体スイッチ素子（例えばＩＧＢＴ等）が用いられてもよい。
【００２４】
第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２は、第１出力端子３１に繋がる線と第２出力端子３２に繋がる線との間において、互いに直列となるように配置されている。第１スイッチング素子Ｑ１は第１出力端子３１側に配置されており、第２スイッチング素子Ｑ２は第２出力端子３２側に配置されている。
【００２５】
同様に、第３スイッチング素子Ｑ３及び第４スイッチング素子Ｑ４も、第１出力端子３１に繋がる線と第２出力端子３２に繋がる線との間において、互いに直列となるように配置されている。第３スイッチング素子Ｑ３は第１出力端子３１側に配置されており、第４スイッチング素子Ｑ４は第２出力端子３２側に配置されている。
【００２６】
第１スイッチング素子Ｑ１の近傍には、これと並列に並ぶようにダイオードＤ１が配置されている。ダイオードＤ１は、第２出力端子３２側から第１出力端子３１側に向かって電流が流れることを許容する一方で、第１出力端子３１側から第２出力端子３２側に向かって電流が流れることを禁止するように配置されている。
【００２７】
上記と同様に、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、及び第４スイッチング素子Ｑ４のそれぞれの近傍には、これらと並列に並ぶようにダイオードＤ２、Ｄ３、Ｄ４が配置されている。ダイオードＤ２、Ｄ３、Ｄ４はいずれも、第２出力端子３２側から第１出力端子３１側に向かって電流が流れることを許容する一方で、第１出力端子３１側から第２出力端子３２側に向かって電流が流れることを禁止するように配置されている。
【００２８】
図１では、第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２とを繋ぐ線の途中となる位置の点が、点Ｐ１として示されている。第１入力端子２１は点Ｐ１に繋がっており、第１入力端子２１と点Ｐ１との間を繋ぐ線の途中にはコイルＬ１が配置されている。
【００２９】
また、図１では、第３スイッチング素子Ｑ３と第４スイッチング素子Ｑ４とを繋ぐ線の途中となる位置の点が、点Ｐ２として示されている。第２入力端子２２は点Ｐ２に繋がっている。
【００３０】
変換部４０のうち、第１出力端子３１に繋がる線と第２出力端子３２に繋がる線との間には、コンデンサＣ１が配置されている。コンデンサＣ１は、先に説明した第１スイッチング素子Ｑ１や第２スイッチング素子Ｑ２等に対して並列となるように配置されている。コンデンサＣ１は、出力部３０から出力される直流電流を平滑化するためのものである。
【００３１】
制御装置１００は、スイッチング電源装置１０の全体の動作を制御するための装置であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１００には、点Ｐ１の電位と点Ｐ２の電位とがそれぞれ入力されている。また、第１出力端子３１に繋がる線の途中となる位置の点、である点Ｐ３の電位（つまり第１出力端子３１の電位である）も制御装置１００に入力されている。制御装置１００は、入力されるそれぞれの電位に基づいて変換部４０の動作（具体的には第１スイッチング素子Ｑ１等の動作）を制御する。
【００３２】
制御装置１００は、機能的な制御ブロックとして、判定部１３０と、制御部１１０と、ＰＷＭ割振機１２０とを有している。
【００３３】
判定部１３０は、入力部２０に入力される交流電圧の方向を判定する部分である。入力部２０に入力される交流電圧のことを、以下では「交流電圧ＶAC」とも称する。また、第２入力端子２２の電位が第１入力端子２１の電位よりも高くなっているときの交流電圧ＶACの方向を、以下では「第１方向」とも称する。更に、第１入力端子２１の電位が第２入力端子２２の電位よりも高くなっているときの交流電圧ＶACの方向（つまり、第１方向とは反対の方向）を、以下では「第２方向」とも称する。
【００３４】
判定部１３０は、入力部２０に入力される交流電圧ＶACの方向が、第１方向と第２方向のいずれになっているかを、点Ｐ２の電位に基づいて判定する。その判定方法については後述する。
【００３５】
制御部１１０は、判定部１３０によって判定された交流電圧ＶACの方向に基づいて、変換部の動作を制御する部分である。制御部１１０は、第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、及び第４スイッチング素子Ｑ４のそれぞれに開閉動作を行わせるためのＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は、第１スイッチング素子Ｑ１等のそれぞれのゲート電極に印加される電圧の波形を示す信号である。
【００３６】
ＰＷＭ割振機１２０は、制御部１１０で生成されたＰＷＭ信号を、第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、及び第４スイッチング素子Ｑ４のそれぞれのゲート電極に割り振る部分である。これにより、第１スイッチング素子Ｑ１等のそれぞれの開閉動作が個別に制御されることとなる。
【００３７】
スイッチング電源装置１０の動作について説明する。交流電圧ＶACの方向が第１方向となっている期間においては、制御部１１０は、第１スイッチング素子Ｑ１が閉じられている状態（ＯＮ）と、第１スイッチング素子Ｑ１が開かれている状態（ＯＦＦ）とを繰り返すように、第１スイッチング素子Ｑ１に開閉動作を行わせる。図２（Ａ）には、前者の状態における電流の流れが点線の矢印で示されている。図２（Ｂ）には、後者の状態における電流の流れが点線の矢印で示されている。
【００３８】
図２（Ａ）のように、第１スイッチング素子Ｑ１が閉じられているときには、電流は、第２入力端子２２、点Ｐ２、ダイオードＤ３、第１スイッチング素子Ｑ１、点Ｐ１、コイルＬ１、及び第１入力端子２１を順に通る経路で流れる。このとき、コイルＬ１にはエネルギーが蓄積されて行く。
【００３９】
続いて、図２（Ｂ）のように、第１スイッチング素子Ｑ１が開かれているときには、電源１１から供給された電流及びコイルＬ１からの電流が、第２入力端子２２、点Ｐ２、ダイオードＤ３、点Ｐ３、第１出力端子３１、負荷１２、第２出力端子３２、ダイオードＤ２、点Ｐ１、コイルＬ１、及び第１入力端子２１を順に通る経路で流れる。このように、図２（Ｂ）の状態では負荷１２に向けて直流電力が出力される。
【００４０】
交流電圧ＶACの方向が第１方向となっている期間においては、制御部１１０は、図２（Ａ）の状態と図２（Ｂ）の状態とが交互に繰り返されるように、第１スイッチング素子Ｑ１に開閉動作を行わせる。その開閉のタイミング、すなわち第１スイッチング素子Ｑ１に送信されるＰＷＭ信号のデューティは、入力部２０に供給される交流電流の力率が１に近づくように調整される。換言すれば、入力部２０に供給される交流電流の波形が概ね正弦波状となるように、制御部１１０によって第１スイッチング素子Ｑ１の開閉動作が制御される。
【００４１】
変換部４０の回路上において第１スイッチング素子Ｑ１が配置されている位置は、入力部２０に入力される交流電圧ＶACの方向が第１方向となっているときに開閉動作を行えば、出力部３０から直流電力を出力することのできる位置、ということができる。
【００４２】
尚、交流電圧ＶACの方向が第１方向となっている期間においては、制御部１１０は、上記のように第１スイッチング素子Ｑ１に開閉動作を行わせるのみならず、第３スイッチング素子Ｑ３にも開閉動作を行わせる。その目的については後述する。
【００４３】
交流電圧ＶACの方向が上記とは逆の第２方向となっている期間においては、制御部１１０は、第２スイッチング素子Ｑ２が閉じられている状態（ＯＮ）と、第２スイッチング素子Ｑ２が開かれている状態（ＯＦＦ）とを繰り返すように、第２スイッチング素子Ｑ２に開閉動作を行わせる。図３（Ａ）には、前者の状態における電流の流れが点線の矢印で示されている。図３（Ｂ）には、後者の状態における電流の流れが点線の矢印で示されている。
【００４４】
図３（Ａ）のように、第２スイッチング素子Ｑ２が閉じられているときには、電流は、第１入力端子２１、コイルＬ１、点Ｐ１、第２スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ４、点Ｐ２、及び第２入力端子２２を順に通る経路で流れる。このとき、コイルＬ１にはエネルギーが蓄積されて行く。
【００４５】
続いて、図３（Ｂ）のように、第２スイッチング素子Ｑ２が開かれているときには、電源１１から供給された電流及びコイルＬ１からの電流が、第１入力端子２１、コイルＬ１、点Ｐ１、ダイオードＤ１、点Ｐ３、第１出力端子３１、負荷１２、第２出力端子３２、ダイオードＤ４、点Ｐ２、及び第２入力端子２２を順に通る経路で流れる。このように、図３（Ｂ）の状態では負荷１２に向けて直流電力が出力される。
【００４６】
交流電圧ＶACの方向が第２方向となっている期間においては、制御部１１０は、図３（Ａ）の状態と図３（Ｂ）の状態とが交互に繰り返されるように、第２スイッチング素子Ｑ２に開閉動作を行わせる。その開閉のタイミング、すなわち第２スイッチング素子Ｑ２に送信されるＰＷＭ信号のデューティは、入力部２０に供給される交流電流の力率が１に近づくように調整される。換言すれば、入力部２０に供給される交流電流の波形が概ね正弦波状となるように、制御部１１０によって第２スイッチング素子Ｑ２の開閉動作が制御される。
【００４７】
変換部４０の回路上において第２スイッチング素子Ｑ２が配置されている位置は、入力部２０に入力される交流電圧ＶACの方向が第２方向となっているときに開閉動作を行えば、出力部３０から直流電力を出力することのできる位置、ということができる。
【００４８】
尚、交流電圧ＶACの方向が第２方向となっている期間においては、制御部１１０は、上記のように第２スイッチング素子Ｑ２に開閉動作を行わせるのみならず、第４スイッチング素子Ｑ４にも開閉動作を行わせる。その目的については後述する。
【００４９】
判定部１３０によって行われる処理について、図４を主に参照しながら説明する。図４（Ａ）に示されるのは、入力部２０に入力される交流電圧ＶACの波形である。ここでは、第１入力端子２１の電位が第２入力端子２２の電位よりも高くなっているときの、交流電圧ＶACの符号を正としている。つまり、図４（Ａ）の例では、時刻ｔ１０までの期間においては交流電圧ＶACの方向が第２方向となっており、時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの期間においては交流電圧ＶACの方向が第１方向となっている。
【００５０】
図４（Ｂ）に示されるのは、第４スイッチング素子Ｑ４のドレイン−ソース間にかかっている電圧（以下では「電圧ＶN」とも称する）の時間変化を示す波形である。この電圧ＶNは、点Ｐ２における電位に等しい。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、交流電圧ＶACの方向が第２方向となっているときには、点Ｐ２における電位は、接地されている第２出力端子３２の電位と等しくなっている。このため、図４（Ｂ）のうち時刻ｔ１０までの期間では、電圧ＶNは概ね０Ｖとなっている。
【００５１】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、交流電圧ＶACの方向が第１方向となっているときには、点Ｐ２における電位は、第１出力端子３１の電位と等しくなっている。このため、図４（Ｂ）のうち時刻ｔ１０から時刻ｔ２０までの期間では、電圧ＶNは、出力部３０から出力される直流電圧（以下では「出力電圧ＶOUT」とも称する）に概ね等しくなっている。
【００５２】
本実施形態では、０Ｖよりも僅かに大きな電圧値として、閾電圧ＶTHが設定されている。判定部１３０は、電圧ＶNが大きくなり「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値を超えた際に、交流電圧ＶACの方向が第２方向から第１方向になったと判定する。また、判定部１３０は、電圧ＶNが小さくなり、閾電圧ＶTHの値よりも小さくなった際に、交流電圧ＶACの方向が第１方向から第２方向になったと判定する。このように、判定部１３０は、第３スイッチング素子Ｑ３と第４スイッチング素子Ｑ４との間となる位置（点Ｐ２）の電位（つまり電圧ＶN）に基づいて、入力部２０に入力される交流電圧ＶACの方向を判定する。
【００５３】
第１スイッチング素子Ｑ１等の開閉動作について、図５を主に参照しながら更に具体的に説明する。図５（Ａ）に示されるのは、入力部２０に入力される交流電圧ＶACの時間変化である。図５（Ｂ）に示されるのは、電圧ＶNの時間変化である。図５（Ｃ）に示されるのは、第１スイッチング素子Ｑ１のゲート電極に入力されるＰＷＭ信号の時間変化である。図５（Ｄ）に示されるのは、第２スイッチング素子Ｑ２のゲート電極に入力されるＰＷＭ信号の時間変化である。図５（Ｅ）に示されるのは、第３スイッチング素子Ｑ３のゲート電極に入力されるＰＷＭ信号の時間変化である。図５（Ｆ）に示されるのは、第４スイッチング素子Ｑ４のゲート電極に入力されるＰＷＭ信号の時間変化である。
【００５４】
図５の例では、交流電圧ＶACの方向が第１方向から第２方向に切り換わる際の、交流電圧ＶACの時間変化等が示されている。図５（Ａ）に示されるように、実際の交流電圧ＶACの方向は、時刻ｔ２０において第１方向から第２方向に切り換わっている。ただし、第２方向に切り換わったとの判定が判定部１３０によって行われるのは、時刻ｔ２０よりも僅かに後の時刻ｔ２１においてである。時刻ｔ２１は、電圧ＶNが閾電圧ＶTHを下回った時刻である（図５（Ｂ））。
【００５５】
このため、第１スイッチング素子Ｑ１が開閉動作を行っている図２の状態から、第２スイッチング素子Ｑ２が開閉動作を行っている図３の状態に切り換わる時刻は、時刻ｔ２０ではなく時刻ｔ２１となっている。その結果、時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間は、実際には交流電圧ＶACの方向が第２方向になっているにも拘らず、第２スイッチング素子Ｑ２における開閉動作が行われないこととなる。このため、上記の期間においては電力変換が適切に行われず、スイッチング電源装置１０の力率特性が低下してしまうようにも思われる。
【００５６】
しかしながら、本実施形態に係るスイッチング電源装置１０では、第１スイッチング素子Ｑ１と同様に第３スイッチング素子Ｑ３についても開閉動作を行わせることにより、上記の問題を解決している。
【００５７】
図５（Ｅ）に示されるように、交流電圧ＶACの方向が第１方向であると判定部１３０によって判定されている期間、すなわち時刻ｔ２１までの期間においては、制御部１１０は、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３のそれぞれに開閉動作を行わせる。上記の期間は、本実施形態における「第１期間」に該当する。尚、第１期間においては、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４はいずれも動作を停止しており、且つ開かれた状態となっている。
【００５８】
図２に示されるように、交流電圧ＶACの方向が実際に第１方向となっている期間（時刻ｔ２０までの期間）では、ダイオードＤ３を電流が通過している。このため、当該期間において第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作が行われていても、出力部３０から出力される直流電力に対する影響は無い。
【００５９】
時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間では、実際の交流電圧ＶACの方向が第２方向となっている状態で、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作が行われることとなる。このときに電流が流れる経路について、図６を参照しながら説明する。図６（Ａ）には、実際の交流電圧ＶACの方向が第２方向となっており、且つ第３スイッチング素子Ｑ３が閉じられているとき、における電流の流れが点線の矢印で示されている。図６（Ｂ）には、実際の交流電圧ＶACの方向が第２方向となっており、且つ第３スイッチング素子Ｑ３が開かれているとき、における電流の流れが点線の矢印で示されている。
【００６０】
図６（Ａ）のように、第３スイッチング素子Ｑ３が閉じられているときには、電流は、第１入力端子２１、コイルＬ１、点Ｐ１、ダイオードＤ１、第３スイッチング素子Ｑ３、点Ｐ２、及び第２入力端子２２を順に通る経路で流れる。このとき、コイルＬ１にはエネルギーが蓄積されて行く。
【００６１】
続いて、図６（Ｂ）のように、第３スイッチング素子Ｑ３が開かれているときには、電源１１から供給された電流及びコイルＬ１からの電流が、第１入力端子２１、コイルＬ１、点Ｐ１、ダイオードＤ１、点Ｐ３、第１出力端子３１、負荷１２、第２出力端子３２、ダイオードＤ４、点Ｐ２、及び第２入力端子２２を順に通る経路で流れる。このように、図６（Ｂ）の状態では負荷１２に向けて直流電力が出力される。
【００６２】
第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作が上記のように行われるので、図５の時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間においては、図６（Ａ）の状態と図６（Ｂ）の状態とが交互に繰り返されることとなる。このため、交流電圧ＶACの方向が第２方向になったと判定部１３０により判定される時刻ｔ２１、よりも前の期間でも、負荷１２に向けて直流電力が出力される。
【００６３】
変換部４０の回路上において第３スイッチング素子Ｑ３が配置されている位置は、入力部２０に入力される交流電圧ＶACの方向が第２方向となっており、且つ第２スイッチング素子Ｑ２が動作を停止しているとき、に開閉動作を行えば、出力部３０から直流電力を出力することのできる位置、ということができる。
【００６４】
図６に示されるように、交流電圧ＶACの方向が実際に第２方向となっている期間（時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間）では、ダイオードＤ１を電流が通過している。このため、当該期間において第１スイッチング素子Ｑ１の開閉動作が行われていても、出力部３０から出力される直流電力に対する影響は無い。
【００６５】
時刻ｔ２１までの第１期間においては、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３の両方において開閉動作が行われている。ただし、上記期間のうち時刻ｔ２０までの期間においては、第１スイッチング素子Ｑ１の開閉動作のみが電力変換に寄与しており、第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作は電力変換に寄与していない。一方、時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間においては、逆に第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作のみが電力変換に寄与しており、第１スイッチング素子Ｑ１の開閉動作は電力変換に寄与していない。図５では、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）のそれぞれに示されるＰＷＭ信号の波形のうち、電力変換に寄与する開閉動作を示す波形に対して、ハッチングが施されている。
【００６６】
本実施形態では、第１スイッチング素子Ｑ１の開閉動作が電力変換に寄与している状態と、第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作電力変換に寄与している状態とが、ゼロクロスのタイミングである時刻ｔ２０において自動的に切り換わることとなる。このため、交流電圧ＶACの方向が第２方向に切り換わったとの判定が、実際に切り換わったタイミングよりも遅いタイミングで行われても、力率を高く維持した状態のままで出力部３０から直流電力を出力することが可能となっている。
【００６７】
つまり、本実施形態に係るスイッチング電源装置１０では、交流電圧ＶACの方向が第１方向から第２方向に切り換わるタイミング、すなわちゼロクロスのタイミングを検知する際の誤差をある程度許容しながらも、その力率特性を低下させることが無い。
【００６８】
交流電圧ＶACの方向が第２方向から第１方向に切り換わる際における、第１スイッチング素子Ｑ１等の開閉動作について、図７を主に参照しながら説明する。尚、図７（Ａ）から図７（Ｆ）までのそれぞれが示している対象は、図５（Ａ）から図５（Ｆ）までのそれぞれが示している対象と同じである。
【００６９】
図７の例では、交流電圧ＶACの方向が第２方向から第１方向に切り換わる際の、交流電圧ＶACの時間変化等が示されている。図７（Ａ）に示されるように、実際の交流電圧ＶACの方向は、時刻ｔ１０において第２方向から第１方向に切り換わっている。ただし、第１方向に切り換わったとの判定が判定部１３０によって行われるのは、時刻ｔ１０よりも僅かに後の時刻ｔ１１においてである。時刻ｔ１１は、電圧ＶNが「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値を上回った時刻である（図７（Ｂ））。
【００７０】
このため、第２スイッチング素子Ｑ２が開閉動作を行っている図３の状態から、第１スイッチング素子Ｑ１が開閉動作を行っている図２の状態に切り換わる時刻は、時刻ｔ１０ではなく時刻ｔ１１となっている。その結果、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間は、実際には交流電圧ＶACの方向が第１方向になっているにも拘らず、第１スイッチング素子Ｑ１における開閉動作が行われないこととなる。このため、上記の期間においては電力変換が適切に行われず、スイッチング電源装置１０の力率特性が低下してしまうようにも思われる。
【００７１】
しかしながら、本実施形態に係るスイッチング電源装置１０では、第２スイッチング素子Ｑ２と同様に第４スイッチング素子Ｑ４についても開閉動作を行わせることにより、上記の問題を解決している。
【００７２】
図７（Ｆ）に示されるように、交流電圧ＶACの方向が第２方向であると判定部１３０によって判定されている期間、すなわち時刻ｔ１１までの期間においては、制御部１１０は、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４のそれぞれに開閉動作を行わせる。上記の期間は、本実施形態における「第２期間」に該当する。尚、第２期間においては、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３はいずれも動作を停止しており、且つ開かれた状態となっている。
【００７３】
図３に示されるように、交流電圧ＶACの方向が実際に第２方向となっている期間（時刻ｔ１０までの期間）では、ダイオードＤ４を電流が通過している。このため、当該期間において第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作が行われていても、出力部３０から出力される直流電力に対する影響は無い。
【００７４】
時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間では、実際の交流電圧ＶACの方向が第１方向となっている状態で、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作が行われることとなる。このときに電流が流れる経路について、図８を参照しながら説明する。図８（Ａ）には、実際の交流電圧ＶACの方向が第１方向となっており、且つ第４スイッチング素子Ｑ４が閉じられているとき、における電流の流れが点線の矢印で示されている。図８（Ｂ）には、実際の交流電圧ＶACの方向が第１方向となっており、且つ第４スイッチング素子Ｑ４が開かれているとき、における電流の流れが点線の矢印で示されている。
【００７５】
図８（Ａ）のように、第４スイッチング素子Ｑ４が閉じられているときには、電流は、第２入力端子２２、点Ｐ２、第４スイッチング素子Ｑ４、ダイオードＤ２、点Ｐ１、コイルＬ１、第１入力端子２１を順に通る経路で流れる。このとき、コイルＬ１にはエネルギーが蓄積されて行く。
【００７６】
続いて、図８（Ｂ）のように、第４スイッチング素子Ｑ４が開かれているときには、電源１１から供給された電流及びコイルＬ１からの電流が、第２入力端子２２、点Ｐ２、ダイオードＤ３、点Ｐ３、第１出力端子３１、負荷１２、第２出力端子３２、ダイオードＤ２、点Ｐ１、コイルＬ１、第１入力端子２１を順に通る経路で流れる。このように、図８（Ｂ）の状態では負荷１２に向けて直流電力が出力される。
【００７７】
第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作が上記のように行われるので、図７の時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間においては、図８（Ａ）の状態と図８（Ｂ）の状態とが交互に繰り返されることとなる。このため、交流電圧ＶACの方向が第１方向になったと判定部１３０により判定される時刻ｔ１１、よりも前の期間でも、負荷１２に向けて直流電力が出力される。
【００７８】
変換部４０の回路上において第４スイッチング素子Ｑ４が配置されている位置は、入力部２０に入力される交流電圧ＶACの方向が第１方向となっており、且つ第１スイッチング素子Ｑ１が動作を停止しているとき、に開閉動作を行えば、出力部３０から直流電力を出力することのできる位置、ということができる。
【００７９】
図８に示されるように、交流電圧ＶACの方向が実際に第１方向となっている期間（時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間）では、ダイオードＤ２を電流が通過している。このため、当該期間において第２スイッチング素子Ｑ２の開閉動作が行われていても、出力部３０から出力される直流電力に対する影響は無い。
【００８０】
時刻ｔ１１までの第２期間においては、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４の両方において開閉動作が行われている。ただし、上記期間のうち時刻ｔ１０までの期間においては、第２スイッチング素子Ｑ２の開閉動作のみが電力変換に寄与しており、第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作は電力変換に寄与していない。一方、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間においては、逆に第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作のみが電力変換に寄与しており、第２スイッチング素子Ｑ２の開閉動作は電力変換に寄与していない。図７では、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）のそれぞれに示されるＰＷＭ信号の波形のうち、電力変換に寄与する開閉動作を示す波形に対して、ハッチングが施されている。
【００８１】
本実施形態では、第２スイッチング素子Ｑ２の開閉動作が電力変換に寄与している状態と、第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作電力変換に寄与している状態とが、ゼロクロスのタイミングである時刻ｔ１０において自動的に切り換わることとなる。このため、交流電圧ＶACの方向が第１方向に切り換わったとの判定が、実際に切り換わったタイミングよりも遅いタイミングで行われても、力率を高く維持した状態のままで出力部３０から直流電力を出力することが可能となっている。
【００８２】
つまり、本実施形態に係るスイッチング電源装置１０では、交流電圧ＶACの方向が第２方向から第１方向に切り換わるタイミング、すなわちゼロクロスのタイミングを検知する際の誤差をある程度供しながらも、その力率特性を低下させることが無い。
【００８３】
ところで、図５に示される例では、時刻ｔ２１の後の第２期間において、引き続き第２スイッチング素子Ｑ２を開状態としたまま、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作を継続させても、負荷１２に直流電流を供給することができる。しかしながら、そのような制御を行った場合には、スイッチング電源装置１０から生じるノイズが大きくなってしまい、周辺の回路の動作に影響を及ぼしてしまう可能性がある。その理由は、第１出力端子３１の電位が、コイルＬ１の近傍である点Ｐ１の電位に常に等しくなってしまうことにより（図６を参照）、コイルＬ１で生じたノイズが外部に漏出してしまうからである。
【００８４】
このようなノイズを防止するには、図６の状態となっている期間（図５の時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間）は短い方が好ましい。ただし、上記期間を短くし過ぎると、電圧ＶNの変化が急峻なものとなり過ぎてしまうことによるノイズが生じてしまう。このため、上記期間の長さは、図５（Ｅ）に示されるように、第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作が１回だけ行われるような長さであることが好ましい。
【００８５】
上記と同様に、図７に示される例では、時刻ｔ１１の後の第１期間において、引き続き第１スイッチング素子Ｑ１を開状態としたまま、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作を継続させても、負荷１２に直流電流を供給することができる。しかしながら、ノイズを防止するには、図８の状態となっている期間（図７の時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間）は短い方が好ましい。上記期間を短くし過ぎると、電圧ＶNの変化が急峻なものとなり過ぎてしまうことによるノイズが生じてしまう。このため、上記期間の長さは、図７（Ｆ）に示されるように、第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作が１回だけ行われるような長さであることが好ましい。
【００８６】
以上に説明したような制御を実現するために、制御装置１００によって実行される処理の流れについて、図９を参照しながら説明する。図９に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置１００によって繰り返し実行されるものである。
【００８７】
最初のステップＳ０１では、電圧ＶNが「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値よりも大きいか否かが、判定部１３０によって判定される。電圧ＶNが「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値よりも大きい場合、すなわち交流電圧ＶACの方向が第１方向であると判定された場合には、ステップＳ０２に移行する。それ以外の場合、すなわち交流電圧ＶACの方向が第２方向であると判定された場合には、後述のステップＳ０４に移行する。
【００８８】
ステップＳ０２では、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作を開始させる処理が、制御部１１０によって行われる。
【００８９】
ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、電圧ＶNが閾電圧ＶTHよりも小さいか否かが、判定部１３０によって判定される。電圧ＶNが閾電圧ＶTH以上であった場合には、交流電圧ＶACの方向が引き続き第１方向となっているということである。このため、ステップＳ０２の処理が再度実行される。
【００９０】
ステップＳ０３において、電圧ＶNが閾電圧ＶTHよりも小さい場合、すなわち交流電圧ＶACの方向が第２方向であると判定された場合には、ステップＳ０４に移行する。ステップＳ０４では、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作を開始させる処理が、制御部１１０によって行われる。
【００９１】
ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、電圧ＶNが「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値よりも大きいか否かが、判定部１３０によって判定される。電圧ＶNが「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値以下である場合には、交流電圧ＶACの方向が引き続き第２方向となっているということである。このため、ステップＳ０４の処理が再度実行される。それ以外の場合には、図９に示される一連の処理を終了する。その後、次の制御周期においてステップＳ０１以降の処理が再度実行される。以上のような処理を制御装置１００が実行することにより、図５や図７等を参照しながら説明した制御が実現される。
【００９２】
第２実施形態について、図１０を参照しながら説明する。本実施形態では、変換部４０に第１コンデンサＣ３と第２コンデンサＣ４とが設けられている点において第１実施形態と異なっている。その他の点においては第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【００９３】
第１コンデンサＣ３は、ダイオードＤ３と共に、第３スイッチング素子Ｑ３に対して並列となるように設けられている。第２コンデンサＣ４は、ダイオードＤ４と共に、第４スイッチング素子Ｑ４に対して並列となるように設けられている。
【００９４】
交流電圧ＶACの方向が第２方向に切り換わった時点から、切り換わったことが判定部１３０によって判定される時点までの期間（図５の時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの期間）の長さは、既に述べたように、第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作が１回だけ行われるような長さであることが好ましい。
【００９５】
そこで、本実施形態では、第３スイッチング素子Ｑ３に対して並列となるように設けられた第１コンデンサＣ３の容量を適切な値とすることで、図５（Ｂ）に示される電圧ＶNの変化速度を調整し、上記期間の長さを適切な長さとしている。
【００９６】
同様に、交流電圧ＶACの方向が第１方向に切り換わった時点から、切り換わったことが判定部１３０によって判定される時点までの期間（図７の時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間）の長さは、既に述べたように、第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作が１回だけ行われるような長さであることが好ましい。
【００９７】
そこで、本実施形態では、第４スイッチング素子Ｑ４に対して並列となるように設けられた第２コンデンサＣ４の容量を適切な値とすることで、図７（Ｂ）に示される電圧ＶNの変化速度を調整し、上記期間の長さを適切な長さとしている。以上のような態様の本実施形態でも、第１実施形態において説明したものと同様の効果を奏する。
【００９８】
第３実施形態について説明する。本実施形態では、第２スイッチング素子Ｑ２等の開閉動作の態様において第１実施形態と異なっている。その他の点においては第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【００９９】
交流電圧ＶACの方向が第１方向から第２方向に切り換わる際には、本実施形態では図１１に示される態様で第１スイッチング素子Ｑ１等の開閉制御が行われる。尚、図１１（Ａ）から図１１（Ｆ）までのそれぞれが示している対象は、図５（Ａ）から図５（Ｆ）までのそれぞれが示している対象と同じである。
【０１００】
本実施形態では図１１（Ｄ）に示されるように、時刻ｔ２１よりも前の第１期間のうち時刻ｔ１９よりも前の期間においては、制御部１１０が第２スイッチング素子Ｑ２にも開閉動作を行わせている。具体的には、第１スイッチング素子Ｑ１が開状態であるときには第２スイッチング素子Ｑ２が閉状態となり、第１スイッチング素子Ｑ１が閉状態であるときには第２スイッチング素子Ｑ２が開状態となるように、制御部１１０が第２スイッチング素子Ｑ２の開閉動作を制御している。制御部１１０が行うこのような制御は、第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２とを相補的に動作させるものであり、「相補制御」といえるものである。この相補制御が終了する所定タイミング（つまり時刻ｔ１９）のことを、以下では「第１タイミング」とも称する。
【０１０１】
第１期間において第１スイッチング素子Ｑ１が開状態となっているときには、図２（Ｂ）を参照しながら説明したように、第１実施形態ではダイオードＤ２を電流が流れていた。これに対し本実施形態では、上記のように第２スイッチング素子Ｑ２が閉状態とされるので、電流はダイオードＤ２ではなく（又はダイオードＤ２と共に）第２スイッチング素子Ｑ２を流れることとなる。その結果、図２（Ｂ）の状態において流れる電流に対する抵抗が抑制されるので、スイッチング電源装置１０の動作中における損失を小さくすることができる。
【０１０２】
尚、スイッチング電源装置１０の動作中における損失を更に小さくするために、上記のような相補制御を時刻ｔ１９から時刻ｔ２０までの期間においても行うことが考えられる。しかしながらその場合には、交流電圧ＶACの実際の方向が第２方向に切り換わった後（時刻ｔ２０の後）に、誤って第２スイッチング素子Ｑ２が開状態とされてしまい、図６に示されるような電流の流れが形成されなくなってしまう可能性がある。このため、本実施形態では、時刻ｔ２０よりも少し前の時刻ｔ１９において相補制御を終了させ、上記のような現象の発生を防止している。
【０１０３】
尚、時刻ｔ１９は、交流電圧ＶACの実際の方向が第１方向になったことが判定部１３０により判定された時点（つまり第１期間が始まった時点）から、予め設定された所定期間が経過した時点として設定されている。
【０１０４】
図１１（Ｅ）に示されるように、上記の相補制御が行われる期間（時刻ｔ１９よりも前の期間）では、制御部１１０が第３スイッチング素子Ｑ３を閉状態に維持している。図２に示されるように、当該期間においてはダイオードＤ３を常に電流が流れていたのであるから、このように第３スイッチング素子Ｑ３が閉状態に維持されていても特に問題は無い。それどころか、図２の状態で流れる電流に対する抵抗が抑制されるので、スイッチング電源装置１０の動作中における損失を更に小さくすることができる、という利点が得られる。
【０１０５】
このように、本実施形態における制御部１１０は、交流電圧ＶACの方向が第１方向である、と判定部１３０によって判定されている第１期間のうち一部の期間においてのみ、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３のそれぞれに開閉動作を行わせる。
【０１０６】
交流電圧ＶACの方向が、上記とは逆に第２方向から第１方向に切り換わる際には、本実施形態では図１２に示される態様で第１スイッチング素子Ｑ１等の開閉制御が行われる。尚、図１２（Ａ）から図１２（Ｆ）までのそれぞれが示している対象は、図５（Ａ）から図５（Ｆ）までのそれぞれが示している対象と同じである。
【０１０７】
本実施形態では図１２（Ｃ）に示されるように、時刻ｔ１１よりも前の第２期間のうち時刻ｔ０９よりも前の期間においては、制御部１１０が第１スイッチング素子Ｑ１にも開閉動作を行わせている。具体的には、第２スイッチング素子Ｑ２が開状態であるときには第１スイッチング素子Ｑ１が閉状態となり、第２スイッチング素子Ｑ２が閉状態であるときには第１スイッチング素子Ｑ１が開状態となるように、制御部１１０が第１スイッチング素子Ｑ１の開閉動作を制御している。制御部１１０が行うこのような制御も、やはり第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２とを相補的に動作させるものであり、「相補制御」といえるものである。この相補制御が終了する所定タイミング（つまり時刻ｔ０９）のことを、以下では「第２タイミング」とも称する。
【０１０８】
第２期間において第２スイッチング素子Ｑ２が開状態となっているときには、図３（Ｂ）を参照しながら説明したように、第１実施形態ではダイオードＤ１を電流が流れていた。これに対し本実施形態では、上記のように第１スイッチング素子Ｑ１が閉状態とされるので、電流はダイオードＤ１ではなく（又はダイオードＤ１と共に）第１スイッチング素子Ｑ１を流れることとなる。その結果、図３（Ｂ）の状態において流れる電流に対する抵抗が抑制されるので、スイッチング電源装置１０の動作中における損失を小さくすることができる。
【０１０９】
尚、スイッチング電源装置１０の動作中における損失を更に小さくするために、上記のような相補制御を時刻ｔ０９から時刻ｔ１０までの期間においても行うことが考えられる。しかしながらその場合には、交流電圧ＶACの実際の方向が第１方向に切り換わった後（時刻ｔ１０の後）に、誤って第１スイッチング素子Ｑ１が開状態とされてしまい、図８に示されるような電流の流れが形成されなくなってしまう可能性がある。このため、本実施形態では、時刻ｔ１０よりも少し前の時刻ｔ０９において相補制御を終了させ、上記のような現象の発生を防止している。
【０１１０】
尚、時刻ｔ０９は、交流電圧ＶACの実際の方向が第２方向になったことが判定部１３０により判定された時点（つまり第２期間が始まった時点）から、予め設定された所定期間が経過した時点として設定されている。
【０１１１】
図１１（Ｆ）に示されるように、上記の相補制御が行われる期間（時刻ｔ０９よりも前の期間）では、制御部１１０が第４スイッチング素子Ｑ４を閉状態に維持している。図３に示されるように、当該期間においてはダイオードＤ４を常に電流が流れていたのであるから、このように第４スイッチング素子Ｑ４が閉状態に維持されていても特に問題は無い。それどころか、図３の状態で流れる電流に対する抵抗が抑制されるので、スイッチング電源装置１０の動作中における損失を更に小さくすることができる、という利点が得られる。
【０１１２】
このように、本実施形態における制御部１１０は、交流電圧ＶACの方向が第２方向である、と判定部１３０によって判定されている第２期間のうち一部の期間においてのみ、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４のそれぞれに開閉動作を行わせる。
【０１１３】
以上に説明したような制御を実現するために、制御装置１００によって実行される処理の流れについて、図１３を参照しながら説明する。図１３に示される一連の処理は、図９に示される一連の処理に換えて、所定の制御周期が経過する毎に繰り返し実行されるものである。
【０１１４】
最初のステップＳ１１では、電圧ＶNが「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値よりも大きいか否かが、判定部１３０によって判定される。電圧ＶNが「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値よりも大きい場合、すなわち交流電圧ＶACの方向が第１方向であると判定された場合には、ステップＳ１２に移行する。それ以外の場合、すなわち交流電圧ＶACの方向が第２方向であると判定された場合には、後述のステップＳ１６に移行する。
【０１１５】
ステップＳ１２では、現在の時刻が第１タイミング（図１１の時刻ｔ１９）よりも前であるか否かが判定される。現在の時刻が第１タイミングよりも前であれば、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、制御部１１０が、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２を相補的に動作させ始める。つまり、図１１を参照しながら説明した相補制御を制御部１１０が開始する。同時に、制御部１１０は第３スイッチング素子Ｑ３を閉状態とする。
【０１１６】
ステップＳ１２において、現在の時刻が第１タイミング以降であった場合には、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３の開閉動作を開始させる処理が、制御部１１０によって行われる。また、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４はいずれも開状態とされる。
【０１１７】
ステップＳ１３及びステップＳ１４に続くステップＳ１５では、電圧ＶNが閾電圧ＶTHよりも小さいか否かが、判定部１３０によって判定される。電圧ＶNが閾電圧ＶTH以上であった場合には、交流電圧ＶACの方向が引き続き第１方向となっているということである。このため、ステップＳ１２以降の処理が再度実行される。
【０１１８】
ステップＳ１５において、電圧ＶNが閾電圧ＶTHよりも小さい場合、すなわち交流電圧ＶACの方向が第２方向であると判定された場合には、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、現在の時刻が第２タイミング（図１２の時刻ｔ０９）よりも前であるか否かが判定される。現在の時刻が第２タイミングよりも前であれば、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では、制御部１１０が、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２を相補的に動作させ始める。つまり、図１２を参照しながら説明した相補制御を制御部１１０が開始する。同時に、制御部１１０は第４スイッチング素子Ｑ４を閉状態とする。
【０１１９】
ステップＳ１６において、現在の時刻が第２タイミング以降であった場合には、ステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８では、第２スイッチング素子Ｑ２及び第４スイッチング素子Ｑ４の開閉動作を開始させる処理が、制御部１１０によって行われる。また、第１スイッチング素子Ｑ１及び第３スイッチング素子Ｑ３はいずれも開状態とされる。
【０１２０】
ステップＳ１７及びステップＳ１８に続くステップＳ１９では、電圧ＶNが「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値よりも大よりも大きいか否かが、判定部１３０によって判定される。電圧ＶNが「出力電圧ＶOUT−閾電圧ＶTH」の値以下である場合には、交流電圧ＶACの方向が引き続き第２方向となっているということである。このため、ステップＳ１６の処理が再度実行される。それ以外の場合には、図１３に示される一連の処理を終了する。その後、次の制御周期においてステップＳ１１以降の処理が再度実行される。以上のような処理を制御装置１００が実行することにより、図１１や図１２等を参照しながら説明した制御が実現される。
【０１２１】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０：スイッチング電源装置
２０：入力部
３０：出力部
４０：変換部
１１０：制御部
１３０：判定部
Ｑ１：第１スイッチング素子
Ｑ２：第２スイッチング素子
Ｑ３：第３スイッチング素子
Ｑ４：第４スイッチング素子
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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