(57)【要約】【課題】整流回路部の還流ダイオードを流れる逆回復電流に起因するノイズを抑制又は防止する。【解決手段】電源装置は整流回路部、切替部、及び制御部を有する整流装置と該整流装置の出力電圧を平滑する平滑部とを備える。整流回路部は、リアクタが接続された第１通電路を介して電源から供給される交流電力を整流して第２通電路に出力する。一対の第１通電路のうちの一方の第１線路の電位が他方の第２線路よりも高い第１期間において、第１スイッチング素子がＯＦＦとされ、第２スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦが繰り返し切り替えられる。制御部は、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、第２スイッチング素子がＯＦＦからＯＮに切り替えられた第１時点から所定時間が経過した第２時点までの第２期間にて、切替部により電源及び整流回路部間を電気的に遮断する第１制御モードを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクタが接続された一対の第１通電路を介して電源から供給される交流電力を整流して一対の第２通電路に出力する整流回路部と、前記第１通電路に設けられて前記電源及び前記整流回路部間の電気的な接続及び遮断のうちのいずれかを切替可能に行う切替部と、前記整流回路部及び前記切替部を制御する制御部と、を備え、
前記整流回路部は、第１スイッチング素子に第１還流素子が並列に接続された第１スイッチ部と、第２スイッチング素子に第２還流素子が並列に接続された第２スイッチ部と、第１整流部と、第２整流部と、を有し、前記第１通電路のうちの一方の第１線路が前記第１還流素子の入力端と前記第２還流素子の出力端との間に接続されて、前記第１通電路のうちの他方の第２線路が前記第１整流部の入力端と前記第２整流部の出力端との間に接続され、前記第２通電路のうちの一方の第３線路が前記第１還流素子の出力端と前記第１整流部の出力端との間に接続されて、前記第２通電路のうちの他方の第４線路が前記第２還流素子の入力端と前記第２整流部の入力端との間に接続され、
前記制御部は、前記第１線路の電位が前記第２線路の電位よりも高い第１期間において、前記第１スイッチング素子をＯＦＦとし、前記第２スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し切り替え、
前記制御部は、前記第１期間において前記第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、前記第２スイッチング素子がＯＦＦからＯＮに切り替えられた第１時点から所定時間が経過した第２時点までの第２期間にて、前記切替部によって前記電源と前記整流回路部との間を電気的に遮断する第１制御モードを有する整流装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１制御モードにおいて、前記第１期間にて前記第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、前記第１時点よりも前、且つ、前記第２スイッチング素子がＯＦＦとされる最近の期間内の第３時点にて、前記切替部によって前記電源と前記整流回路部との間を電気的な接続から遮断に切り替える請求項１に記載の整流装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１制御モードにおいて、前記第１期間において前記第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、前記第１時点にて、前記切替部によって前記電源と前記整流回路部との間を電気的な接続から遮断に切り替える請求項１に記載の整流装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１期間において前記第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、前記第２期間にて前記電源と前記整流回路部との間を前記切替部によって電気的に接続する第２制御モードをさらに有し、
前記第１通電路を流れる電流の実効値又は瞬時値の時間平均値と、前記整流装置が出力する電力とのうちの少なくともいずれかに基づいて、前記第１期間において前記第２スイッチング素子がＯＮとされる際に前記第２制御モードで前記切替部を制御する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の整流装置。
【請求項５】
電力異常を検出する電力異常検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記電力異常検出部が電力異常を検出した場合に前記電源と前記整流回路部との間を前記切替部によって電気的に遮断する第３制御モードをさらに有する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の整流装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の整流装置と、
該整流装置の出力電圧を平滑する平滑部と、を備える電源装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の整流装置の制御方法であって、
リアクタが接続された一対の第１通電路を介して電源から供給される交流電力を整流回路部が整流して一対の第２通電路に出力するステップと、
前記電源及び前記整流回路部間の電気的な接続及び遮断のうちのいずれかを切替部が切替可能に行うステップと、
制御部が前記整流回路部及び前記切替部を制御するステップと、を備え、
前記制御するステップは、
前記第１通電路のうちの一方の第１線路の電位が他方の第２線路の電位よりも高い第１期間において、前記第１スイッチング素子がＯＦＦとされ、前記第２スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦが繰り返し切り替えられるステップと、
前記第１期間において前記第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、前記第２スイッチング素子がＯＦＦからＯＮに切り替えられた第１時点から所定時間が経過した第２時点までの第２期間にて、第１制御モードにより、前記電源と前記整流回路部との間が電気的に遮断されるステップと、
を含む整流装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流装置、電源装置、及び、整流装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＯＳＦＥＴを用いて構成された整流回路（特許文献１参照）が知られている。たとえば、図９Ａ及び図９Ｂに示す電源装置５００の整流回路５０１は、２個のＭＯＳＦＥＴ５１１、５２１と２個のダイオードＤ３、Ｄ４とで構成されている。ＭＯＳＦＥＴ５１１のソースとＭＯＳＦＥＴ５２１のドレインとの間はリアクタ５０２及び一方の入力端を介して交流電源に接続されている。ダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４のカソードとの間は他方の入力端を介して交流電源に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ５１１のドレインとダイオードＤ３のカソードとの間は一方の出力端及びキャパシタ５０３の一方端に接続され、ＭＯＳＦＥＴ５２１のソースとダイオードＤ４のアノードとの間は他方の出力端及びキャパシタ５０３の他方端に接続されている。また、図９Ａ及び図９Ｂでは、各ＭＯＳＦＥＴ５１１、５２１の各寄生ダイオードが、各ＭＯＳＦＥＴ５１１、５２１に並列接続された還流ダイオードＤ１、Ｄ２として機能している。
【０００３】
特許文献１では、交流電源に繋がる一方の入力端の電位が他方の入力端の電位よりも高い期間において、ＭＯＳＦＥＴ５１１がＯＦＦとされ、ＭＯＳＦＥＴ５２１のスイッチングがＰＷＭ制御されてそのＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。ＭＯＳＦＥＴ５２１がＯＮである場合、図９Ａでの実線の矢印のように、交流電源に繋がる一方の入力端、リアクタ５０２、ＭＯＳＦＥＴ５２１、ダイオードＤ４を経由して交流電源に繋がる他方の入力端に交流電流ｉａが流れる。ＭＯＳＦＥＴ５２１がＯＦＦである場合、図９Ｂでの実線の矢印のように、交流電源から一方の入力端、リアクタ５０２、及び還流ダイオードＤ１を経由して一方の出力端及びキャパシタ５０３の一方端に電流ｉａが流れ、他方の出力端及びキャパシタ５０３の他方端からダイオードＤ４を経由して交流電源に繋がる他方の入力端に電流ｉａが流れる。このように、ＭＯＳＦＥＴ５２１のＯＮ／ＯＦＦに応じて、整流回路５０１を流れる電流ｉａの通電経路が切り換わる。なお、交流電源に繋がる一方の入力端の電位が他方の入力端の電位よりも低い期間では、ＭＯＳＦＥＴ５２１がＯＦＦとされ、ＭＯＳＦＥＴ５１１のスイッチングがＰＷＭ制御されてそのＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。そして、ＭＯＳＦＥＴ５１１のＯＮ／ＯＦＦに応じて、整流回路５０１を流れる電流ｉａの通電経路が切り換わる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７７１０７第号公報
【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、図９Ａ及び図９Ｂに示す整流回路５０１では、ＡＣ入力の電圧が正である上記の期間において、ＭＯＳＦＥＴ５２１をＯＦＦからＯＮに切り替えたとき、順方向に通電中の還流ダイオードＤ１に逆方向の電圧が印加される。そのため、ＭＯＳＦＥＴ５２１をＯＮに切り替えた時点から還流ダイオードＤ１の逆回復時間ｔｒｒの間に、還流ダイオードＤ１のカソードからアノードに、逆方向の逆回復電流ｉｒが流れてしまう。この逆回復電流ｉｒは、還流ダイオードＤ１からＭＯＳＦＥＴ５２１を経由して他方の出力端及びキャパシタ５０３の他方端に流れる。つまり、整流回路５０１には、電源の入力端に通じる図９Ａの実線の矢印に示す電流ｉａに加えて、図９Ａの破線の矢印に示す逆回復電流ｉｒが流れる。発明者の鋭意検討の結果、逆回復時間ｔｒｒの間に上述の様な２種類の電流ｉａ、ｉｒが流れた場合、電流ｉｒに起因して交流電源側に生じるノイズの原因となる。通常、交流電源は整流回路５０１以外の回路、装置、デバイスなどにも交流電力を供給する。そのため、このようなノイズの発生は他の回路、装置、デバイスでの誤作動などの原因となる。この点に関して、特許文献１は何ら言及していない。
【０００６】
本発明は、上記の状況を鑑みて、整流回路部の還流ダイオードを流れる逆回復電流に起因するノイズを抑制又は防止する技術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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の一の態様による整流装置は、リアクタが接続された一対の第１通電路を介して電源から供給される交流電力を整流して一対の第２通電路に出力する整流回路部と、第１通電路に設けられて電源及び整流回路部間の電気的な接続及び遮断のうちのいずれかを切替可能に行う切替部と、整流回路部及び切替部を制御する制御部と、を備え、整流回路部は、第１スイッチング素子に第１還流素子が並列に接続された第１スイッチ部と、第２スイッチング素子に第２還流素子が並列に接続された第２スイッチ部と、第１整流部と、第２整流部と、を有し、第１通電路のうちの一方の第１線路が第１還流素子の入力端と第２還流素子の出力端との間に接続されて、第１通電路のうちの他方の第２線路が第１整流部の入力端と第２整流部の出力端との間に接続され、第２通電路のうちの一方の第３線路が第１還流素子の出力端と第１整流部の出力端との間に接続されて、第２通電路のうちの他方の第４線路が第２還流素子の入力端と第２整流部の入力端との間に接続され、制御部は、第１線路の電位が第２線路の電位よりも高い第１期間において、第１スイッチング素子をＯＦＦとし、第２スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し切り替え、制御部は、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、第２スイッチング素子がＯＦＦからＯＮに切り替えられた第１時点から所定時間が経過した第２時点までの第２期間にて、切替部によって電源と整流回路部との間を電気的に遮断する第１制御モードを有する構成（第１の構成）とされる。なお、該第１の構成において、上記の所定時間は、たとえば、第１還流素子が還流方向とは逆方向に通電する逆回復時間を含む。
【０００８】
上記第１の構成の整流装置は、制御部は、第１制御モードにおいて、第１期間にて第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、第１時点よりも前、且つ、第２スイッチング素子がＯＦＦとされる最近の期間内の第３時点にて、切替部によって電源と整流回路部との間を電気的な接続から遮断に切り替える構成（第２の構成）とされてもよい。
【０００９】
上記第１又は上記第２の構成の整流装置は、制御部は、第１制御モードにおいて、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、第１時点にて、切替部によって電源と整流回路部との間を電気的な接続から遮断に切り替える構成（第３の構成）とされてもよい。
【００１０】
上記第１〜第３のいずれかの構成の整流装置は、制御部は、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、第２期間にて電源と整流回路部との間を切替部によって電気的に接続する第２制御モードをさらに有し、第１通電路を流れる電流の実効値又は瞬時値の時間平均値と整流装置が出力する電力とのうちの少なくともいずれかに基づいて、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる際に第２制御モードで切替部を制御する構成（第４の構成）とされてもよい。
【００１１】
たとえば、第４の構成において、制御部は、第１通電路を流れる電流の実効値又は瞬時値の時間平均値が電流閾値未満であれば、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる際に第２制御モードで切替部を制御してもよい。一方、制御部は、第１通電路を流れる電流の実効値又は瞬時値の時間平均値が電流閾値以上であれば、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる際に第１制御モードで切替部を制御してもよい。
【００１２】
及び／又は、第４の構成において、制御部は、整流装置が出力する電力が電力閾値未満であれば、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる際に第２制御モードで切替部を制御してもよい。一方、制御部は、整流装置が出力する電力が電力閾値以上であれば、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる際に第１制御モードで切替部を制御してもよい。
【００１３】
上記第１〜第４のいずれかの構成の整流装置は、電力異常を検出する電力異常検出部をさらに備え、制御部は、電力異常検出部が電力異常を検出した場合に電源と整流回路部との間を切替部によって電気的に遮断する第３制御モードをさらに有する構成（第５の構成）とされてもよい。なお、第５の構成において、電力異常はたとえば、第１通電路における過電圧、第１通電路における過電流、及び電源の瞬時停電のうちの少なくともいずれかであってもよい。
【００１４】
また、上記目的を達成するために本発明の一の態様による電源装置は、上記第１〜第５のいずれかの構成の整流装置と、該整流装置の出力電圧を平滑する平滑部と、を備える構成（第６の構成）とされる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために本発明の一の態様による整流装置の制御方法は、上記第１〜第５のいずれかの構成の整流装置の制御方法であって、リアクタが接続された一対の第１通電路を介して電源から供給される交流電力を整流回路部が整流して一対の第２通電路に出力するステップと、電源及び整流回路部間の電気的な接続及び遮断のうちのいずれかを切替部が切替可能に行うステップと、制御部が整流回路部及び切替部を制御するステップと、を備え、制御するステップは、第１通電路のうちの一方の第１線路の電位が他方の第２線路の電位よりも高い第１期間において、第１スイッチング素子がＯＦＦとされ、第２スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦが繰り返し切り替えられるステップと、第１期間において第２スイッチング素子がＯＮとされる毎に、第２スイッチング素子がＯＦＦからＯＮに切り替えられた第１時点から所定時間が経過した第２時点までの第２期間にて、第１制御モードにより、電源と整流回路部との間が電気的に遮断されるステップと、を含む構成（第７の構成）とされる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、整流回路部の還流ダイオードを流れる逆回復電流に起因するノイズを抑制又は防止する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路図である。
【図２Ａ】正期間における整流回路部のスイッチング状態を示す表である。
【図２Ｂ】正期間において下スイッチング素子がＯＮとされる第１区間のうちの逆回復時間における電源装置内の通電経路を示す図である。
【図２Ｃ】正期間において下スイッチング素子がＯＮとされる第１区間のうちの逆回復時間以外における電源装置内の通電経路を示す図である。
【図２Ｄ】正期間のうちの下スイッチング素子がＯＦＦとされる第２区間における電源装置内の通電経路を示す図である。
【図３Ａ】負期間における整流回路部のスイッチング状態を示す表である。
【図３Ｂ】負期間のうちの上スイッチング素子がＯＮとされる第３区間における電源装置内の通電経路を示す図である。
【図３Ｃ】負期間のうちの上スイッチング素子がＯＦＦとされる第４区間における電源装置内の通電経路を示す図である。
【図４】第１実施形態の変形例に係る電源装置の構成例を示す回路図である。
【図５】第２実施形態において切替部をＯＦＦ制御モードで制御するか否かを判定する処理例を説明するためのフローチャートである。
【図６】第２実施形態の変形例に係る電源装置の構成例を示す回路図である。
【図７】第２実施形態の変形例において切替部をＯＦＦ制御モードで制御するか否かを判定する処理例を説明するためのフローチャートである。
【図８】第３実施形態に係る電源装置の構成例を示す回路図である。
【図９Ａ】交流電源に繋がる一方の入力端の電位が他方の入力端よりも高い期間でのＯＮデューティにおける背景技術の電源装置内の通電経路を示す図である。
【図９Ｂ】交流電源に繋がる一方の入力端の電位が他方の入力端よりも高い期間でのＯＦＦデューティにおける背景技術の電源装置内の通電経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る電源装置１００の構成例を示す回路図である。電源装置１００は、たとえば、空気調和機（不図示）又は冷蔵庫（不図示）などに搭載される。電源装置１００は、交流電源２００から一対の入力端１００ａ、１００ｂに交流電力Ｗａの供給を受け、一対の出力端１００ｃ、１００ｄに接続されたコンプレッサ３００などに直流の出力電力Ｗｄを供給する。
【００２０】
電源装置１００は、図１に示すように、整流装置１と、リアクタ２と、キャパシタ３と、電圧計４と、電流計５と、を備える。なお、リアクタ２は整流装置１に備えられていてもよい。
【００２１】
整流装置１は、上スイッチ部１１と、下スイッチ部１２と、上ダイオード１３と、下ダイオード１４と、切替部１５と、マイクロコンピュータ１６と、を有する。なお、以下では、マイクロコンピュータ１６をマイコン１６と呼ぶ。また、上スイッチ部１１、下スイッチ部１２、上ダイオード１３、及び下ダイオード１４は整流装置１の整流回路部１ａを構成する。
【００２２】
整流回路部１ａは、所謂トーテムポール型のブリッジレスＰＦＣ（power factor correction）回路である。整流回路部１ａは、リアクタ２が接続された一対の交流通電路Ｌａを介して交流電源２００から供給される交流電力Ｗａを整流して一対の直流通電路Ｌｄに出力する。また、整流回路部１ａは、上スイッチング素子１１１及び下スイッチング素子１２１の各スイッチングをＰＷＭ制御することにより、交流電力Ｗａの力率を改善する。なお、上スイッチング素子１１１及び下スイッチング素子１２１の各スイッチング制御は後に説明する。
【００２３】
上スイッチ部１１は、上スイッチング素子１１１と、該上スイッチング素子１１１に並列接続された上還流ダイオード１１２と、を含んで構成されている。下スイッチ部１２は、下スイッチング素子１２１と、該下スイッチング素子１２１に並列接続された下還流ダイオード１２２と、を含んで構成されている。本実施形態では、上スイッチング素子１１１及び下スイッチング素子１２１にはそれぞれＭＯＳＦＥＴが用いられている。上還流ダイオード１１２及び下還流ダイオード１２２はそれぞれＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードである。上還流ダイオード１１２及び下還流ダイオード１２２において、アノードはＭＯＳＦＥＴのソースに接続され、カソードはＭＯＳＦＥＴのドレインに接続されている。
【００２４】
なお、上スイッチング素子１１１、下スイッチング素子１２１、上還流ダイオード１１２、及び下還流ダイオード１２２はこの例示に限定されない。上スイッチング素子１１１及び下スイッチング素子１２１はたとえばＭＯＳＦＥＴ以外であってもよい。また、上スイッチング素子１１１及び下スイッチング素子１２１にはそれぞれ、上還流ダイオード１１２及び下還流ダイオード１２２としてダイオード素子などの整流素子が接続されていてもよい。
【００２５】
上スイッチング素子１１１及び下スイッチング素子１２１にはそれぞれ、マイコン１６から出力された制御信号Ｓ１、Ｓ２が入力される。上スイッチング素子１１１及び下スイッチング素子１２１はそれぞれ、制御信号Ｓ１、Ｓ２に基づいてソース及びドレイン間に電流を双方向に流す。上ダイオード１３及び下ダイオード１４は、アノード（入力端）からカソード（出力端）に通電可能な整流部の一例である。
【００２６】
上スイッチ部１１の一端は下スイッチ部１２の一端と接続されている。より具体的には、上スイッチング素子１１１のソースは下スイッチング素子１２１のドレインと接続されている。さらに、上スイッチ部１１の一端と下スイッチ部１２の一端との間は、一対の交流通電路Ｌａのうちの一方の線路Ｌａ１、リアクタ２、切替部１５、及び一方の入力端１００ａを介して交流電源２００に接続されている。
【００２７】
上スイッチ部１１の他端（より具体的には、上スイッチング素子１１１のドレイン）は、上ダイオード１３のカソードと接続されている。さらに、上スイッチ部１１の他端は、一対の直流通電路Ｌｄのうちの一方の線路Ｌｄ１を介して、電源装置１００の一方の出力端１００ｃとキャパシタ３の一方端とに接続されている。
【００２８】
下スイッチ部１２の他端（より具体的には、下スイッチング素子１２１のソース）は、下ダイオード１４のアノードに接続されている。さらに、下スイッチ部１２の他端は、一対の直流通電路Ｌｄのうちの他方の線路Ｌｄ２を介して、電源装置１００の他方の出力端１００ｄとキャパシタ３の他方端とに接続されている。
【００２９】
下ダイオード１４のカソードは上ダイオード１３のアノードと接続されている。さらに、下ダイオード１４のカソードと上ダイオード１３のアノードとの間は、一対の交流通電路Ｌａのうちの他方の線路Ｌａ２と他方の入力端１００ｂとを介して、交流電源２００に接続されている。
【００３０】
切替部１５は、交流通電路Ｌａに設けられ、マイコン１６から出力された制御信号Ｓｒに基づいて、交流電源２００及び整流回路部１ａ間の電気的な接続及び遮断のうちのいずれかを切替可能に行う。なお、切替部１５は、一対の交流通電路Ｌａのうちの一方の線路Ｌａ１の交流電源２００とリアクタ２との間、及び／又は、他方の線路Ｌａ２に設けられていてもよいが、好ましくは、図１のように一方の線路Ｌａ１においてリアクタ２と整流回路部１ａとの間に設けられる。こうすれば、リアクタ２に生じる起電力が整流回路部１ａに及ぼす影響をより確実に防止できる。また、切替部１５は、さらに好ましくは、一方の線路Ｌａ１において交流電源２００及びリアクタ２間とリアクタ２及び整流回路部１ａ間との両方に設けられる。さらに、切替部１５は、他方の線路Ｌａ２上にも設けられてもよい。こうすれば、電流Ｉａの遮断とリアクタ２の起電力が及ぼす影響の防止とを確実に行うことができる。
【００３１】
また、切替部１５は、特に限定しないが、たとえばメカニカルリレーを用いてもよい。或いは、切替部１５にＳＳＲ（solid state relay）、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体リレーを用いると、ノイズが発生し難い点でより好ましい。
【００３２】
リアクタ２は、交流通電路Ｌａにおいて電源装置１００の入力端１００ａと整流装置１の入力端との間に接続されている。なお、リアクタ２は、図１では線路Ｌａ１上に設けられているが、この例示に限定されず、線路Ｌａ２上に設けられていてもよい。
【００３３】
キャパシタ３は、一対の直流通電路Ｌｄ間に設けられる平滑部であり、整流装置１の出力電圧を平滑する。
【００３４】
電圧計４は、交流通電路Ｌａを流れる交流電力Ｗａの極性（正又は負）と電圧値とを検出する電圧検出部である。電流計５は、交流通電路Ｌａを流れる電流Ｉａを検出する電流検出部である。電圧計４及び電流計５の各検出結果はマイコン１６に出力される。
【００３５】
マイコン１６は、電源装置１００の制御部であり、非一過性の記憶媒体であるメモリ（不図示）に格納された情報及びプログラムを用いて電源装置１００の各構成部を制御する。マイコン１６は、上スイッチ部１１、下スイッチ部１２、及び切替部１５に各制御信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓｒを出力することによって整流装置１を制御し、特に整流回路部１ａ及び切替部１５を制御する。また、マイコン１６は、たとえば、一対の交流通電路Ｌａのうちの一方の線路Ｌａ１の電位が他方の線路Ｌａ２の電位より高い正期間において、制御信号Ｓ１の出力により上スイッチ部１１の上スイッチング素子１１１をＯＦＦとし、下スイッチ部１２にＰＷＭ制御信号Ｓ２を出力して下スイッチング素子１２１のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し交互に切り替える。
【００３６】
また、マイコン１６は、切替部１５の制御モードとして、ＯＦＦ制御モードを有する。マイコン１６は、ＯＦＦ制御モードにおいて、正期間にて下スイッチング素子１２１がＯＮとされる毎に、制御信号Ｓｒの出力により、下スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられた時点から所定時間が経過した時点までの期間にて、切替部１５をＯＦＦにする。この制御により、マイコン１６は、切替部１５によって交流電源２００と整流回路部１ａとの間を電気的に遮断する。なお、上記の所定時間は、少なくとも上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む。この逆回復時間ｔｒｒでは、上還流ダイオード１１２が還流方向とは逆方向（すなわちカソードからアノード）に通電する。
【００３７】
また、ＯＦＦ制御モードにおいて、上記の所定時間の開始時点、すなわち、下スイッチング素子１２１がＯＮとされる際に、切替部１５によって交流電源２００と整流回路部１ａとの間が電気的な接続から遮断に切り替えられるタイミングは、下還流ダイオード１２２の逆回復時間ｔｒｒの開始時点以前であればよい。たとえば、切替部１５がＯＮからＯＦＦに切り替えられるタイミングは、下スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられるタイミングと同じであってもよい。こうすれば、制御信号Ｓ２と同じＰＷＭ信号を制御信号Ｓｒとして切替部１５に出力することにより、逆回復時間ｔｒｒの開始時点に切替部１５をＯＦＦにできる。
【００３８】
或いは、切替部１５がＯＮからＯＦＦに切り替えられるタイミングは、下スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられた最近のタイミングよりも前、且つ、下スイッチング素子１２１がＯＦＦとされる最近の期間内の時点であってもよい。こうすれば、下スイッチング素子１２１がＯＮとされる毎に、逆回復時間ｔｒｒの開始前に切替部１５がＯＦＦとされる。従って、逆回復時間ｔｒｒにおいて、交流電源２００に電流Ｉａが流れなくできる。よって、上還流ダイオード１１２を流れる逆回復電流Ｉｒに起因して交流電源２００側に生じるノイズを抑制又は防止できる。なお、以下では、このノイズを「電源ノイズ」と呼ぶ。
【００３９】
また、ＯＦＦ制御モードにおいて、所定時間の終了時点、すなわち、マイコン１６が切替部１５をＯＦＦからＯＮに切り替えるタイミングは、逆回復時間ｔｒｒを経過した時点以後、且つ、下スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられる次の時点よりも前であればよい。
【００４０】
また、マイコン１６は、一対の交流通電路Ｌａのうちの一方の線路Ｌａ１の電位が他方の線路Ｌａ２の電位より低い負期間において、上スイッチ部１１にＰＷＭ制御信号Ｓ１を出力して上スイッチング素子１１１のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し交互に切り替え、制御信号Ｓ２の出力により下スイッチ部１２の下スイッチング素子１２１をＯＦＦとする。
【００４１】
また、マイコン１６は、電圧計４の検出結果に基づいて、現時点が正期間及び負期間のどちらに属しているのかを判断する。すなわち、経路Ｌａ１の電位が経路Ｌａ２の電位よりも高ければ、現時点は電源電圧Ｖａが正である正期間であると判断する。また、経路Ｌａ１の電位が経路Ｌａ２の電位よりも低ければ、現時点は電源電圧Ｖａが負である負期間であると判断する。なお、線路Ｌａ１及び線路Ｌａ２間の電位差がゼロとなるタイミングも存在するが、そのタイミングについては無視する。或いは、そのタイミングは正期間又は負期間に属すると考えても良い。電源電圧Ｖａは、交流電力Ｗａの半周期で、交互に正又は負となる。よって、入力端１００ａ、１００ｂに供給される交流電力Ｗａの半周期に応じて正期間と負期間が交互に訪れる。
【００４２】
（電源装置の動作例）
次に、電源装置１００の動作例を説明する。まず、正期間での電源装置１００の動作について説明する。正期間では、下スイッチ部１２のスイッチングがＰＷＭ制御される。また、上スイッチ部１１はＯＦＦにされる。図２Ａ〜図２Ｄは、正期間における電源装置１００の動作例を示す。図２Ａは、正期間における整流回路部１ａのスイッチング状態を示す表である。図２Ｂは、正期間において下スイッチング素子１２１がＯＮとされる第１区間のうちの逆回復時間ｔｒｒにおける電源装置１００内の通電経路を示す図である。図２Ｃは、正期間において下スイッチング素子１２１がＯＮとされる第１区間のうちの逆回復時間ｔｒｒ以外における電源装置１００内の通電経路を示す図である。図２Ｄは、正期間のうちの下スイッチング素子１２１がＯＦＦとされる第２区間における電源装置１００内の通電経路を示す図である。なお、図２Ｂの破線の矢印は、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒにおいて流れる逆回復電流Ｉｒの通電経路を示す。図２Ｃ及び図２Ｄにおいて、実線の矢印は、切替部１５がＯＮである場合に、線路Ｌａ１から入力されて線路Ｌａ２に出力される電流Ｉａの通電経路を示す。
【００４３】
正期間では、交流通電路Ｌａのうちの一方の線路Ｌａ１の電位が他方の線路Ｌａ２の電位よりも高くなっている。この場合、上スイッチング素子１１１が制御信号Ｓ１に基づいてＯＦＦとされ、下スイッチング素子１２１のＯＮ／ＯＦＦがＰＷＭ制御信号Ｓ２に基づいて繰り返し交互に切り替えられる。電源装置１００内の通電経路は、ＰＷＭ制御のＯＮデューティである第１区間における図２Ｂ及び図２Ｃの通電経路と、ＰＷＭ制御のＯＦＦデューティである第２区間における図２Ｄの通電経路と、に繰り返し交互に切り換わる。
【００４４】
下スイッチング素子１２１がＯＮとされる第１区間において、第１区間の開始時点から上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒが経過する時点までの期間では、逆回復電流Ｉｒに起因する電源ノイズの発生を防止するために、ＯＦＦ制御モードにより、切替部１５がＯＦＦとされる。そのため、電流Ｉａは流れず、図２Ｂの破線の矢印に示す逆回復電流Ｉｒが流れる。この逆回復電流Ｉｒは、一方の出力端１００ｃから線路Ｌｄ１、上還流ダイオード１１２、下スイッチング素子１２１、及び線路Ｌｄ２を経由して他方の出力端１００ｄに流れる。
【００４５】
そして、第１区間において逆回復時間ｔｒｒが経過した時点以後では、逆回復電流Ｉｒが流れないため、切替部１５がＯＮとされる。従って、この期間では、図２Ｃの実線の矢印に示す電流Ｉａが流れる。この電流Ｉａは、交流電源２００から一方の入力端１００ａ、線路Ｌａ１、リアクタ２、切替部１５、下スイッチング素子１２１、下ダイオード１４、線路Ｌａ２、及び他方の入力端１００ｂを経由して交流電源２００に流れる。
【００４６】
次に、下スイッチング素子１２１がＯＦＦとされる第２区間では、リアクタ２で発生する起電力によって図２Ｄの実線の矢印に示す電流Ｉａが流れる。この電流Ｉａは、交流電源２００から一方の入力端１００ａ、線路Ｌａ１及びリアクタ２、切替部１５、上還流ダイオード１１２、及び線路Ｌｄ１を経由して一方の出力端１００ｃ及びキャパシタ３の一方端に流れる。また、電流Ｉａは、他方の出力端１００ｄ及びキャパシタ３の一方端から、線路Ｌｄ２、下ダイオード１４、線路Ｌａ２、及び他方の入力端１００ｂを経由して交流電源２００に流れる。
【００４７】
なお、正期間における切替部１５のＯＮ／ＯＦＦ制御は、図２Ａ〜図２Ｄの例示に限定されない。正期間において、切替部１５は、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを少なくとも含む所定時間でＯＦＦとされていればよい。
【００４８】
次に、負期間での電源装置１００の動作について説明する。負期間では、上スイッチ部１１のスイッチングがＰＷＭ制御される。また、下スイッチ部１２はＯＦＦにされ、切替部１５はＯＮとされる。図３Ａ〜図３Ｃは、負期間における電源装置１００の動作例を示す。図３Ａは、負期間における整流回路部１ａのスイッチング状態を示す表である。図３Ｂは、負期間のうちの上スイッチング素子１１１がＯＮとされる第３区間における電源装置１００内の通電経路を示す図である。図３Ｃは、負期間のうちの上スイッチング素子１１１がＯＦＦとされる第４区間における電源装置１００内の通電経路を示す図である。なお、図３Ｂ及び図３Ｃにおいて、実線の矢印は、切替部１５がＯＮ状態である場合に、線路Ｌａ１から入力されて線路Ｌａ２に出力される電流Ｉａの通電経路を示す。
【００４９】
負期間では、交流通電路Ｌａのうちの一方の線路Ｌａ１の電位が他方の線路Ｌａ２の電位よりも低くなっている。この場合、上スイッチング素子１１１のＯＮ／ＯＦＦがＰＷＭ制御信号Ｓ１に基づいて繰り返し交互に切り替えられ、下スイッチング素子１２１が制御信号Ｓ２に基づいてＯＦＦとされる。電源装置１００内の通電経路は、ＰＷＭ制御のＯＮデューティである第３区間における図３Ｂの通電経路と、ＰＷＭ制御のＯＦＦデューティである第４区間における図３Ｃの通電経路と、に繰り返し交互に切り換わる。
【００５０】
上スイッチング素子１１１がＯＮとされる第３区間において、図３Ｂの実線の矢印に示す電流Ｉａが流れる。この電流Ｉａは、交流電源２００から他方の入力端１００ｂ、線路Ｌａ２、上ダイオード１３、上スイッチング素子１１１、切替部１５、リアクタ２、線路Ｌａ１、及び一方の入力端１００ａを経由して交流電源２００に流れる。
【００５１】
上スイッチング素子１１１がＯＦＦとされる第４区間では、リアクタ２で発生する起電力によって図３Ｃの実線の矢印に示す電流Ｉａが流れる。この電流Ｉａは、交流電源２００から他方の入力端１００ｂ、線路Ｌａ２、上ダイオード１３、及び線路Ｌｄ１を経由して、一方の出力端１００ｃ及びキャパシタ３の一方端に流れる。また、電流Ｉａは、他方の出力端１００ｄ及びキャパシタ３の他方端から、線路Ｌｄ２、下還流ダイオード１２２、切替部１５、リアクタ２、線路Ｌａ１、及び一方の入力端１００ａを経由して交流電源２００に流れる。
【００５２】
正期間及び負期間において以上の動作を繰り返すことにより、電源装置１００は、整流される交流電力Ｗａの力率を改善するとともに、交流電力Ｗａを整流した直流電力Ｗｄを直流通電路Ｌｄに出力する。
【００５３】
＜第１実施形態の変形例＞
上ダイオード１３及び下ダイオード１４には、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子が並列接続されていてもよい。図４は、第１実施形態の変形例に係る電源装置１００の構成例を示す回路図である。図４に示すように、整流装置１の整流回路部１ａはＭＯＳＦＥＴ１７ａ、１７ｂをさらに含んで構成される。ＭＯＳＦＥＴ１７ａ、１７ｂはそれぞれ、マイコン１６から出力される制御信号Ｓ３、Ｓ４によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＭＯＳＦＥＴ１７ａのソース、ドレインはそれぞれ上ダイオード１３のアノード、カソードに接続され、ＭＯＳＦＥＴ１７ｂのソース、ドレインはそれぞれ下ダイオード１４のアノード、カソードに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１７ａは、上ダイオード１３に電流が流れる期間にＯＮとされる。ＭＯＳＦＥＴ１７ｂは、下ダイオード１４に電流が流れる期間にＯＮとされる。
【００５４】
このようにしても、図４の電源装置１００を図１と同様に動作させることができる。さらに、ＭＯＳＦＥＴ１７ａ、１７ｂのソース−ドレイン間のインピーダンスは上ダイオード１３及び下ダイオード１４よりも低い。従って、ＭＯＳＦＥＴ１７ａ、１７ｂに電流Ｉａを優先的に流すことにより、上ダイオード１３及び下ダイオード１４でのスイッチング損失を低減することができる。なお、ＭＯＳＦＥＴ１７ａ、１７ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御は、交流電力Ｗａと同程度に低い周波数（たとえば５０又は６０［Ｈｚ］）で切り替えられるが、比較的に切替頻度が少ない。そのため、ＭＯＳＦＥＴ１７ａ、１７ｂでのスイッチング損失は十分に小さく無視できる。
【００５５】
なお、図４では、ＭＯＳＦＥＴ１７ａ、１７ｂがそれぞれ上ダイオード１３、下ダイオード１４に並列接続された構成を例示したが、この例示に限定されず、上ダイオード１３及び下ダイオード１４の一方にスイッチング素子（たとえばＭＯＳＦＥＴ）が並列接続されてもよい。こうすれば、図４の構成よりも効果は弱くなるが、上ダイオード１３又は下ダイオード１４でのスイッチング損失を低減することはできる。
【００５６】
以上、本実施形態によれば、電源装置１００は、整流装置１と、該整流装置１の出力電圧を平滑する平滑部３と、を備える。
【００５７】
また、整流装置１は、リアクタ２が接続された一対の第１通電路Ｌａを介して電源２００から供給される交流電力Ｗａを整流して一対の第２通電路Ｌｄに出力する整流回路部１ａと、第１通電路Ｌａに設けられて電源２００及び整流回路部１ａ間の電気的な接続及び遮断のうちのいずれかを切替可能に行う切替部１５と、整流回路部１ａ及び切替部１５を制御する制御部１６と、を備える。整流回路部１ａは、第１スイッチング素子１１１に第１還流素子１１２が並列に接続された第１スイッチ部１１と、第２スイッチング素子１２１に第２還流素子１２２が並列に接続された第２スイッチ部１２と、第１整流部１３と、第２整流部１４と、を有する。第１通電路Ｌａのうちの一方の第１線路Ｌａ１が第１還流素子１１２の入力端（アノード）と第２還流素子１２２の出力端（カソード）との間に接続される。第１通電路Ｌａのうちの他方の第２線路Ｌａ２が第１整流部１３の入力端（アノード）と第２整流部１４の出力端（カソード）との間に接続される。第２通電路Ｌｄのうちの一方の第３線路Ｌｄ１が第１還流素子１１２の出力端（カソード）と第１整流部１３の出力端（カソード）との間に接続される。第２通電路Ｌｄのうちの他方の第４線路Ｌｄ２が第２還流素子１２２の入力端（アノード）と第２整流部１４の入力端（アノード）との間に接続される。制御部１６は、第１線路Ｌａ１の電位が第２線路Ｌａ２の電位よりも高い第１期間（正期間）において、第１スイッチング素子１１１をＯＦＦとし、第２スイッチング素子１２１のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し切り替える。制御部１６は、第１期間において第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる毎に、第２スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられた第１時点から所定時間が経過した第２時点までの第２期間にて、切替部１５によって電源２００と整流回路部１ａとの間を電気的に遮断する第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）を有する。なお、上述の所定時間は、第１還流素子１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む。逆回復時間ｔｒｒは、第１還流素子１１２が還流方向とは逆方向（つまりカソードからアノード）に逆回復電流Ｉｒを通電する時間である。
【００５８】
また、上述の整流装置１の制御方法は、リアクタ２が接続された一対の第１通電路Ｌａを介して電源２００から供給される交流電力Ｗａを整流回路部１ａが整流して一対の第２通電路Ｌｄに出力するステップと、電源２００及び整流回路部１ａ間の電気的な接続及び遮断のうちのいずれかを切替部が切替可能に行うステップと、制御部１６が整流回路部１ａ及び切替部１５を制御するステップと、を備える。上記の制御するステップは、第１通電路Ｌａのうちの一方の第１線路Ｌａ１の電位が他方の第２線路Ｌａ２の電位よりも高い第１期間（正期間）において、第１スイッチング素子１１１がＯＦＦとされ、第２スイッチング素子１２１のＯＮ／ＯＦＦが繰り返し切り替えられるステップと、第１期間（正期間）において第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる毎に、第２スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられた第１時点から所定時間（たとえば逆回復時間ｔｒｒ）が経過した第２時点までの第２期間にて、第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）により、電源２００と整流回路部１ａとの間が電気的に遮断されるステップと、を含む。
【００５９】
こうすれば、第１期間（正期間）において第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる毎に、第１還流素子１１２の出力端から第１還流素子１１２の入力端を経由して第２スイッチング素子１２１に向かう逆回復電流Ｉｒが流れ始めた時点で、第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）により、電源２００と整流回路部１ａとの間を電気的に遮断できる。そのため、整流回路部１ａから電源２００に電流Ｉａが流れ込まないようにできる。よって、整流回路部１ａの第１還流素子１１２を流れる逆回復電流Ｉｒに起因する電源ノイズを抑制又は防止することができる。
【００６０】
さらに、交流電源２００で発生する電源ノイズに起因して、整流装置１を備える電源装置１００を搭載する機器（たとえば空気調和機）に生じる誤動作などを抑制又は防止することもできる。
【００６１】
また、制御部１６は、第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）において、第１期間（正期間）にて第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる毎に、第１時点よりも前、且つ、第２スイッチング素子１２１がＯＦＦとされる最近の期間（最近の第２区間）内の第３時点にて、切替部１５によって電源２００と整流回路部１ａとの間を電気的な接続から遮断に切り替える。
【００６２】
こうすれば、第１期間（正期間）にて第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる際、逆回復電流Ｉｒが流れ始めた時点よりも前に、電源２００と整流回路部１ａとの間を第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）により電気的に遮断できる。従って、より確実に、整流回路部１ａから電源２００に電流Ｉａが流れ込まないようにできる。
【００６３】
また、制御部１６は、第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）において、第１期間（正期間）にて第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる毎に、第１時点にて、切替部１５によって電源２００と整流回路部１ａとの間を電気的な接続から遮断に切り替える。
【００６４】
こうすれば、第１期間（正期間）にて第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる第１時点と同じ時点で、電源２００と整流回路部１ａとの間を第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）により電気的な接続から遮断に切り替えることができる。従って、たとえば、第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）において、第１期間（正期間）にて第２スイッチング素子１２１をＯＮにする制御信号Ｓ２と同じ信号を切替部１５の制御信号Ｓｒとすることにより、逆回復電流Ｉｒが流れ始める時点で電源２００と整流回路部１ａとの間を電気的に遮断できる。
【００６５】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間において切替部１５をＯＦＦ制御モードで制御するかが、電流Ｉａに応じて決定される。以下では、第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００６６】
切替部１５をＯＮにした場合に、上還流ダイオード１１２から下スイッチング素子１２１に逆回復電流Ｉｒが流れる毎に交流電源２００に現れる電源ノイズは、交流電源２００から供給される電流Ｉａに応じて大きくなる。すなわち、電流Ｉａが増加すると、電源ノイズも大きくなる。一方、電流Ｉａが低減されると、該電源ノイズも低減される。そのため、電流Ｉａが比較的に小さい場合には、切替部１５のＯＮ／ＯＦＦ動作に起因するノイズ（以下、切替ノイズ）の方が電源ノイズよりも大きくなる場合がある。このような場合には、逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間において切替部１５をＯＦＦにしなくてもよい。そのため、マイコン１６は、切替部１５の制御モードとして、ＯＮ制御モードを有する。マイコン１６は、逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間において切替部１５をＯＦＦにしなくてもよいと判定した場合には切替部１５をＯＮ制御モードで制御する。
【００６７】
具体的には、マイコン１６は、ＯＮ制御モードにおいて、正期間にて下スイッチング素子１２１がＯＮとされる毎に、制御信号Ｓｒの出力により、下スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられた時点から所定時間が経過した時点までの期間にて、切替部１５により交流電源２００と整流回路部１ａとの間を電気的に接続する。すなわち、この制御により、マイコン１６は、ＯＮ制御モードによって切替部１５のＯＮを維持する。
【００６８】
図５は、第２実施形態において切替部１５をＯＦＦ制御モードで制御するか否かを判定する処理例を説明するためのフローチャートである。なお、図５の処理が実施されるタイミングは特に限定されない。図５の処理は、たとえば、工場出荷時又は電源装置１００の使用前などに予め設定されていてもよいし、交流の電源電圧Ｖａが正となる正期間毎に実施されてもよい。
【００６９】
まず、電流計５により交流通電路Ｌａを流れる電流Ｉａを検出する（ステップＳ１０１）。マイコン１６は、電流計５の検出結果に基づいて、電流Ｉａの実効値又は瞬時値の時間平均値が電流閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。なお、この電流閾値は、切替部１５の切替ノイズ、及び、電流Ｉａに対する電源ノイズを考慮して決定される。たとえば、切替ノイズが電源ノイズと同じになる場合の電流Ｉａの電流値が電流閾値に設定される。
【００７０】
電流閾値以上であれば（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、マイコン１６は、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間におけるＯＦＦ制御モードの実施を設定して、マイコン１６が有する非一過性のメモリ（不図示）に記憶させる（ステップＳ１０３）。この設定によって、正期間において下スイッチング素子１２１がＯＮとされる際、下スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられた時点から上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間が経過した時点までの期間において、切替部１５がＯＦＦ制御モードで制御され、切替部１５により交流電源２００と整流回路部１ａとの間が電気的に遮断される。そして、図５の処理は終了する。
【００７１】
一方、電流閾値未満であれば（ステップＳ１０２でＮＯ）、マイコン１６は、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間におけるＯＦＦ制御モードの停止を設定して、上記メモリ（不図示）に記憶させる（ステップＳ１０４）。この設定によって、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間におけるＯＮ制御モードの実施が設定される。従って、正期間において下スイッチング素子１２１がＯＮとされる際、下スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられた時点から上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間が経過した時点までの期間において、切替部１５がＯＮ制御モードで制御され、切替部１５により交流電源２００と整流回路部１ａとの間が電気的に接続される。そして、図５の処理は終了する。
【００７２】
＜第２実施形態の変形例＞
電源ノイズは、電源装置１００の出力電力Ｗｄの増加にも応じて増加する。従って、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間において切替部１５をＯＦＦとする制御を行うか否かが、電源装置１００の出力電力Ｗｄに応じて決定されてもよい。
【００７３】
図６は、第２実施形態の変形例に係る電源装置１００の構成例を示す回路図である。図６に示すように、電源装置１００は電力計７をさらに有する。電力計７は、電源装置１００が出力端１００ｃ、１００ｄから出力する出力電力Ｗｄを検出する電力検出部である。なお、電力計７の検出結果はマイコン１６に出力される。
【００７４】
切替部１５をＯＮにした場合に、上還流ダイオード１１２から下スイッチング素子１２１に逆回復電流Ｉｒが流れる毎に交流電源２００に現れる電源ノイズは、交流電源２００から供給される電流Ｉａに応じて大きくなる。すなわち、電流Ｉａが増加すると、該電源ノイズも大きくなる。一方、電流Ｉａが低減されると、該電源ノイズも低減される。そのため、電流Ｉａが比較的に小さい場合には、電源ノイズが無視できる程度に小さくなる。また、切替部１５のＯＮ／ＯＦＦ切替に起因する切替ノイズの方が大きくなる場合もある。このような場合、逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間において切替部１５をＯＦＦにしなくてもよい。マイコン１６は、逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間において切替部１５をＯＦＦにしなくてもよいと判定した場合には切替部１５をＯＮ制御モードで制御する。
【００７５】
図７は、第２実施形態の変形例において切替部１５をＯＦＦ制御モードで制御するか否かを判定する処理例を説明するためのフローチャートである。なお、図７の処理が実施されるタイミングも特に限定されない。図７の処理は、たとえば、工場出荷時又は電源装置１００の使用前などに予め設定されていてもよいし、交流の電源電圧Ｖａが正となる正期間毎に実施されてもよい。また、図７では、図５と同じ処理には同じ符号を付している。
【００７６】
まず、電力計７により出力電力Ｗｄを検出する（ステップＳ２０１）。マイコン１６は、電力計７の検出結果に基づいて、出力電力Ｗｄが電力閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。なお、この電力閾値は、切替部１５の切替ノイズ、及び、電流Ｉａに対する電源ノイズを考慮して決定される。たとえば、切替ノイズが電源ノイズと同じになる場合の出力電力Ｗｄの値が電力閾値に設定される。
【００７７】
電力閾値以上であれば（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、マイコン１６は、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間におけるＯＦＦ制御モードの実施を設定して、マイコン１６が有する非一過性のメモリ（不図示）に記憶させる（ステップＳ１０３）。この設定によって、正期間において下スイッチング素子１２１がＯＮとされる際、下スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられた時点から上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間が経過した時点までの期間において、ＯＦＦ制御モードが実施され、切替部１５により交流電源２００と整流回路部１ａとの間が電気的に遮断される。そして、図７の処理は終了する。
【００７８】
一方、電力閾値未満であれば（ステップＳ２０２でＮＯ）、マイコン１６は、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間におけるＯＦＦ制御モードの停止を設定して、上記メモリ（不図示）に記憶させる（ステップＳ１０４）。この設定によって、上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間におけるＯＮ制御モードの実施が設定される。従って、正期間において下スイッチング素子１２１がＯＮとされる際、下スイッチング素子１２１がＯＦＦからＯＮに切り替えられた時点から上還流ダイオード１１２の逆回復時間ｔｒｒを含む所定時間が経過した時点までの期間において、ＯＮ制御モードが実施され、切替部１５により交流電源２００と整流回路部１ａとの間が電気的に接続される。そして、図７の処理は終了する。
【００７９】
なお、切替部１５をＯＦＦ制御モードで制御するか否かを判定する処理は、図５では電流Ｉａの実効値又は瞬時値の時間平均値に基づいて判定し、図７では出力電力Ｗｄに基づいて判定しているが、これらの例示には限定されない。たとえば、図５のＳ１０１（又は図７のＳ２０１）において電流Ｉａの実効値又は瞬時値の時間平均値、及び出力電力Ｗｄを検出する。そして、図５のＳ１０２（又は図７のＳ２０２）において電流Ｉａの実効値又は瞬時値の時間平均値が電流閾値以上、及び／又は、出力電力Ｗｄの値が電力閾値以上である場合にＳ１０３にてＯＦＦ制御モードの実施が設定される処理が実施されてもよい。また、図５のＳ１０２（又は図７のＳ２０２）において電流Ｉａの実効値又は瞬時値の時間平均値が電流閾値未満、且つ、出力電力Ｗｄの値が電力閾値未満である場合にＳ１０４にてＯＦＦ制御モードの停止（すなわちＯＮ制御モードの実施）が設定される処理が実施されてもよい。
【００８０】
以上、本実施形態によれば、制御部１６は、第１期間において第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる毎に、第２期間にて電源２００と整流回路部１ａとの間を切替部１５によって電気的に接続する第２制御モード（ＯＮ制御モード）をさらに有する。制御部１６は、第１通電路Ｌａを流れる電流Ｉａの実効値又は瞬時値の時間平均値と、整流装置１が出力する電力Ｗｄとのうちの少なくともいずれかに基づいて、第１期間（正期間）において第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる際に第２制御モード（ＯＮ制御モード）で切替部１５を制御する。
【００８１】
具体的には、制御部１６は、第１通電路Ｌａを流れる電流Ｉａの実効値又は瞬時値の時間平均値が電流閾値未満であれば、第１期間（正期間）において第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる際に第２制御モード（ＯＮ制御モード）で切替部１５を制御する。一方、制御部１６は、第１通電路Ｌａを流れる電流Ｉａの実効値又は瞬時値の時間平均値が電流閾値以上であれば、第１期間（正期間）において第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる際に第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）で切替部１５を制御する。
【００８２】
逆回復電流Ｉｒに起因する電源ノイズの大きさは電源２００から供給される電流Ｉａによって変化する。そのため、電流Ｉａが比較的に小さくなると、切替部１５の動作制御に起因する切替ノイズが逆回復電流Ｉｒに起因する電源ノイズよりも大きくなる場合がある。従って、この場合の電流Ｉａの実効値又は瞬時値の時間平均値を電流閾値として予め設定して上述のような制御動作を行うことにより、結果的に、整流装置１の動作に起因するノイズの総量を低減することができる。
【００８３】
及び／又は、制御部１６は、整流装置１が出力する電力Ｗｄが電力閾値未満であれば、第１期間（正期間）において第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる際に第２制御モード（ＯＮ制御モード）で切替部１５を制御する。一方、制御部１６は、整流装置１が出力する電力Ｗｄが電力閾値以上であれば、第１期間（正期間）において第２スイッチング素子１２１がＯＮとされる際に第１制御モード（ＯＦＦ制御モード）で切替部１５を制御する。
【００８４】
逆回復電流Ｉｒに起因する電源ノイズの大きさは整流装置１が出力する電力Ｗｄによっても変化する。そのため、電力Ｗｄが比較的に小さくなると、切替部１５の動作制御に起因する切替ノイズが逆回復電流Ｉｒに起因する電源ノイズよりも大きくなる場合がある。従って、この場合の出力電力Ｗｄの値を電力閾値として予め設定して上述のような制御動作を行うことにより、結果的に、整流装置１の動作に起因するノイズの総量を低減することができる。
【００８５】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、マイコン１６は、整流装置１の動作中に、瞬時停電、雷サージなどに起因する過電圧及び過電流などの電力異常が検出された場合、電源装置１００の動作を停止し、さらに切替部１５をＯＦＦにする。以下では、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。また、第１及び第２実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００８６】
図８は、第３実施形態に係る電源装置１００の構成例を示す回路図である。図８に示すように、電源装置１００は、電源装置１００内の電力異常を検出する電力異常検出部１８をさらに有する。電力異常検出部１８には、電圧計４、電流計５、及び電力計７の検出結果を示す信号が入力される。たとえば、電力異常検出部１８は、電圧計４、電流計５、及び電力計７などの各検出結果に基づいて、交流電源２００の瞬時停電、過電圧及び過電流などの電力異常を検出する。電力異常検出部１８の検出結果はマイコン１６に出力される。なお、電力異常検出部１８は、図８の例示に限定されず、マイコン１６の機能的な構成要素であってもよい。
【００８７】
マイコン１６は、電力異常検出部１８が電力異常を検出した場合に交流電源２００と整流回路部１ａとの間を切替部１５によって電気的に遮断する遮断制御モードをさらに有する。マイコン１６は、瞬時停電、過電圧又は過電流などの電源装置１００内の電力異常が検出された場合、遮断制御モードにより、整流装置１の整流回路部１ａにおける交流電力Ｗａの整流処理を停止させる。さらに、マイコン１６は、遮断制御モードにより、切替部１５をＯＦＦにして、交流電源２００と整流回路部１ａとの間を切替部１５によって電気的に遮断する。これらの処理により、整流装置１、及び、電源装置１００の出力端１００ｃ、１００ｄに接続された機器（たとえばコンプレッサ３００）の破壊又は損傷を抑制又は防止できる。
【００８８】
なお、整流回路部１ａでの整流処理の再開するタイミング、及び、切替部１５をＯＮにするタイミングは特に限定しない。たとえば、電力異常が検出されている間では、整流処理の停止及び切替部１５のＯＦＦが維持され、電力異常が検出されなくなった時点或いは検出時から所定の時間が経過した時点で整流処理の再開及び切替部１５のＯＮが実施されてもよい。或いは、図示しない入力部にて、整流処理の再開及び切替部１５のＯＮを実施する旨の操作入力が受け付けられた場合に、整流処理の再開及び切替部１５のＯＮが実施されてもよい。
【００８９】
以上、本実施形態によれば、電力異常を検出する電力異常検出部１８をさらに備える。制御部１６は、電力異常検出部１８が電力異常を検出した場合に電源２００と整流回路部１ａとの間を切替部１５によって電気的に遮断する第３制御モード（遮断制御モード）をさらに有する。電力異常はたとえば、第１通電路Ｌａにおける過電圧、第１通電路Ｌａにおける過電流、及び電源２００の瞬時停電のうちの少なくともいずれかである。
【００９０】
こうすれば、切替部１５が第３制御モード（遮断制御モード）で制御されることにより、過電圧、過電流、及び電源２００の瞬時停電などの電力異常が整流装置１、及び、電源装置１００の出力端１００ｃ、１００ｄに接続された機器に及ぼす悪影響（たとえば破壊、損傷など）を抑制又は防止できる。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素及び各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、交流電力Ｗａを直流電力Ｗｄに変換し、該直流電力Ｗｄを出力する装置、デバイスなどに有用である。
【符号の説明】
【００９３】
１００、５００      電源装置
１００ａ、１００ｂ    入力端
１００ｃ、１００ｄ    出力端
１、５０１            整流装置
１ａ                    整流回路部
１１                      上スイッチ部
１１１、５１１              上スイッチング素子
１１２、Ｄ１                上還流ダイオード
１２                      下スイッチ部
１２１、５２１              下スイッチング素子
１２２、Ｄ２                下還流ダイオード
１３、Ｄ３                上ダイオード
１４、Ｄ４                下ダイオード
１５                    切替部
１６                    マイコン
１７ａ、１７ｂ          ＭＯＳＦＥＴ
１８                    電力異常検出部
２、５０２            リアクタ
３、５０３            キャパシタ
４                    電圧計
５                    電流計
７                    電力計
２００              交流電源
３００              コンプレッサ
Ｌａ                交流通電路
Ｌａ１、Ｌａ２        線路
Ｗａ                交流電力
Ｌｄ                直流通電路
Ｌｄ１、Ｌｄ２        線路
Ｗｄ                直流電力
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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