(57)【要約】【課題】損失の少ない高効率な交流直流変換装置並びにこの交流直流変換装置を備えた機器を得る。【解決手段】交流直流変換装置は、交流電源１にリアクタ５を介して接続される整流器２と、整流器２の出力端子間に直列に接続された２つのコンデンサー６、７と、寄生ダイオードを内蔵するスーパージャンクション構造ＭＯＳＦＥＴ（以下、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴと呼ぶ）３ａ、４ａと、上記の寄生ダイオードに電流を通流させないよう電流を遮断するダイオード整流器３ｂ、４ｂと、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａ、４ａと整流器３ｂ、４ｂとで構成された２組の双方向スイッチ３，４と、制御手段２０と、を備える。制御手段２０は交流電源１からの入力電流から無効電流を抽出し、この無効電流が零となるように２組の双方向スイッチ３，４を動作させる。少なくとも一方のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴがオフする際、入力電流はこのオフするＳＪ−ＭＯＳＦＥＴから整流器２へ転流する。【選択図】図１
2011041388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源にリアクタを介して接続される整流器と、
この整流器の出力端子間に直列に接続された２つのコンデンサーと、
第１のダイオードを内部に有するＦＥＴと、前記第１のダイオードに電流を通流させないよう電流を遮断する第２のダイオードとで構成された２組の双方向スイッチと、
制御手段と、を備え、
前記２組の双方向スイッチのそれぞれに設けられた整流器の入力端子同士を接続することで前記２組の双方向スイッチを直列接続し、前記２組の双方向スイッチの接続点と前記２つのコンデンサーの接続点とを接続し、
前記制御手段は、前記交流電源から流れる電流から無効電流を抽出し、前記無効電流が零となるように前記２組の双方向スイッチを動作させ、少なくとも一方のＦＥＴがオフする際、前記オフするＦＥＴから前記整流器に前記交流電源から流れる電流が転流することを特徴とする交流直流変換装置。
【請求項２】
交流電源にリアクタを介して接続される整流器と、
この整流器の出力端子間に直列に接続された２つのコンデンサーと、
第１のダイオードを内部に有する２つのＦＥＴと、
前記第１のダイオードに電流を通流させないよう電流を遮断するダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジの２つの出力同士を接続することで前記２つのＦＥＴを直列に接続して構成されたスイッチ手段と、
制御手段と、を備え、
前記スイッチ手段を構成する前記ダイオードブリッジの入力端子と前記整流器の入力端子とを接続し、前記２つのＦＥＴの接続点と前記２つのコンデンサーの接続点とを接続し、
前記制御手段は、前記交流電源から流れる電流から無効電流を抽出し、前記無効電流が零となるように前記スイッチ手段を動作させ、少なくとも一方のＦＥＴがオフする際、前記オフするＦＥＴから前記整流器に交流電源から流れる電流が転流することを特徴とする交流直流変換装置。
【請求項３】
交流電源にリアクタを介して接続される整流器と、
この整流器の出力端子間に直列に接続された２つのコンデンサーと、
第１のダイオードを内部に有するＦＥＴと、前記第１のダイオードに電流を通流させないよう電流を遮断する第２のダイオードとを直列接続し、前記直列回路を逆並列に接続して構成された２組の双方向スイッチと、
制御手段と、を備え、
前記２組の双方向スイッチを直列接続し、前記直列接続した２組の双方向スイッチを前記整流器の入力端子間に接続し、前記２組の双方向スイッチの接続点と前記２つのコンデンサーの接続点とを接続し、
前記制御手段は、前記交流電源から流れる電流から無効電流を抽出し、前記無効電流が零となるように前記２組の双方向スイッチを動作させ、少なくとも一方のＦＥＴがオフする際、前記オフするＦＥＴから前記整流器に交流電源から流れる電流が転流することを特徴とする交流直流変換装置。
【請求項４】
前記ＦＥＴのスイッチング周波数を１０ｋＨｚ以下にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の交流直流変換装置。
【請求項５】
前記ＦＥＴはスーパージャンクション構造を有する素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の交流直流変換装置。
【請求項６】
前記第１のダイオードは寄生ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の交流直流変換装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の交流直流変換装置を備えたことを特徴とする機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源からの入力電流に含まれる高調波電流を抑制し、直流電圧を制御する交流直流変換装置並びにこの交流直流変換装置を備えた機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の交流直流変換装置として、２つのスイッチング素子を設け、同時に２つのスイッチング素子を低周波のＰＷＭ動作させることで入力電流を略正弦波状に制御して高調波電流を抑制し、直流電圧の電圧値をフィードバック制御により任意の値に制御して力率改善を図るものが知られている。この従来例では、５ｋＨｚ以下の低周波のＰＷＭにてスイッチング素子を動作させて入力電流を略正弦波化させることで力率改善を図る。出力する直流電圧を任意の値に制御し、入力電流を略正弦波にするため、基準電圧と検出した電圧との制御値で直流電圧制御を行い、この制御を元に正弦波波形のコンバータ電圧指令を生成して、電源電圧との電圧差に基づいて入力電流を制御する。これにより、高調波電流を激減させるとともに力率改善を図ることができる。また、出力される直流電圧をフィードバック制御によって任意の電圧値に制御できるので、高周波ＰＷＭ制御より安価で、電源半周期に１回または数回のスイッチ制御よりもリアクタを小型化することが出来る（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、スイッチング素子にスーパージャンクション構造のＭＯＳＦＥＴを用いて、スイッチング素子と並列にコンデンサーを接続したソフトスイッチングを行うものも知られている。この従来例は、スーパージャンクションＭＯＳＦＥＴ（以下、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴと称する）と呼ばれる素子を用いることで通電損失を低減する技術であり、ＭＯＳＦＥＴの端子間の浮遊容量が大きい特徴を有するスーパージャンクション構造を利用して、ソフトスイッチングに用いるコンデンサーをこの浮遊容量に代替えさせるようにしたものである。これにより、コンデンサーを省略することができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、高効率・小型・低ノイズとなる電源を実現可能となるように、パワーＭＯＳＦＥＴをスーパージャンクション構造にすると共に、スーパージャンクション構造の欠点である内蔵ダイオードのリカバリー特性が悪く、リカバリー損失が大きい点を改善するため、ユニポーラ素子であるショットキーバリアダイオードを並列化することでリカバリーの低損失化を図るものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／０２８０５３号（第３頁〜第１３頁、第１図、第３図〜第８図）
【特許文献２】特開２０００−１５６９７８号公報（第２頁〜第３頁、第１図〜第２図）
【特許文献３】特開２００６−２４６９０号公報（第３頁〜第５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された従来例では、低周波のＰＷＭではあるものの、常時ＰＷＭ動作するため、高周波ＰＷＭ制御方式よりは損失が少ないが、電源半周期に１回または数回のスイッチ動作する交流直流変換装置よりも損失が大きいといった課題があった。
【０００７】
また、スーパージャンクションは、その構造によりオン抵抗が低いため、導通損失低減が実現できる一方、ＭＯＳＦＥＴの端子間の浮遊容量が大きいため、リカバリー特性が悪い点に課題がある。
しかしながら、特許文献２に記載の従来例では、その浮遊容量を利用することでリカバリー特性の改善を図ることについては配慮されていない。
【０００８】
また、特許文献３に記載の従来例は、ショットキーバリアダイオードをＳＪ−ＭＯＳＦＥＴに並列接続することでリカバリー特性を改善しようとするものであるが、内蔵ダイオードとショットキーバリアダイオードが並列接続されているだけであり、ＭＯＳＦＥＴ半導体自体としては改善が図られている訳ではない。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は損失の少ない高効率な交流直流変換装置並びにこの交流直流変換装置を備えた機器を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る交流直流変換装置は、交流電源にリアクタを介して接続される整流器と、整流器の出力端子間に直列に接続された２つのコンデンサーと、第１のダイオードを内部に有するＦＥＴと第１のダイオードに電流を通流させないよう電流を遮断する第２のダイオードとで構成された２組の双方向スイッチと、制御手段と、を備え、２組の双方向スイッチのそれぞれに設けられた整流器の入力端子同士を接続することで２組の双方向スイッチを直列接続し、２組の双方向スイッチの接続点と２つのコンデンサーの接続点とを接続し、制御手段は、交流電源から流れる電流から無効電流を抽出し、無効電流が零となるように２組の双方向スイッチを動作させ、少なくとも一方のＦＥＴがオフする際、オフするＦＥＴから整流器に交流電源から流れる電流が転流するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、交流直流変換装置は、交流電源にリアクタを介して接続される整流器と、整流器の出力端子間に直列に接続された２つのコンデンサーと、第１のダイオードを内部に有するＦＥＴと第１のダイオードに電流を通流させないよう電流を遮断する第２のダイオードとで構成された２組の双方向スイッチと、制御手段と、を備え、２組の双方向スイッチのそれぞれに設けられた整流器の入力端子同士を接続することで２組の双方向スイッチを直列接続し、２組の双方向スイッチの接続点と２つのコンデンサーの接続点とを接続し、制御手段は、交流電源から流れる電流から無効電流を抽出し、無効電流が零となるように２組の双方向スイッチを動作させ、少なくとも一方のＦＥＴがオフする際、オフするＦＥＴから整流器に交流電源から流れる電流が転流するので、ＦＥＴの欠点であるリカバリー特性を必要としない、言い換えるとＦＥＴが内蔵する第１のダイオード（寄生ダイオード）へ電流が流れないので、ＦＥＴ（ＳＪ-ＭＯＳＦＥＴ）の有する低オン抵抗のメリットのみ享受でき、デメリットが無い好適な回路構成を構築できる。従って、半導体素子が通流時に発生する通流損を上記ＦＥＴの低オン抵抗特性を利用することで低減するため、高効率な交流直流変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る交流直流変換装置の実施の形態１を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における交流直流変換装置の動作原理を説明するための理想状態での回路図である。
【図３】本発明に係る交流直流変換装置の実施の形態１における制御手段の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る交流直流変換装置の実施の形態１における他の制御手段の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る交流直流変換装置の実施の形態２を示す回路ブロック図である。
【図６】本発明に係る交流直流変換装置の実施の形態３を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る交流直流変換装置の実施の形態１を示す回路ブロック図である。図１に示すように、交流直流変換装置は、交流電源１、整流器２、第１のスイッチ手段３、第２のスイッチ手段４、リアクタ５、第１のコンデンサー６、第２のコンデンサー７、直流負荷８から構成されている。
整流器２は交流電源１の交流を整流するためのものである。第１のスイッチ手段３は整流器２の入力端子に一方が接続されるものである。第２のスイッチ手段４は整流器２の他方の入力端子に一方が接続されるものである。リアクタ５は交流電源１と第１のスイッチ手段３または第２のスイッチ手段４の間に挿入されるものである。第１のコンデンサー６は整流器２の出力端子に一方が接続されるものである。第２のコンデンサー７は整流器２の他方の出力端子に一方が接続されるものである。直流負荷８は整流器２の出力に接続されるものであり、第１のスイッチ手段３、第２のスイッチ手段４、第１のコンデンサー６、第２のコンデンサー７、これらの各々の他端は共に接続されている。
【００１４】
また、第１のスイッチ手段３及び第２のスイッチ手段４を動作させる制御手段２０が具備されており、制御手段２０は、直流電圧検出器２１および入力電流検出器２２の検出値（直流電圧Ｖｄｃ、入力電流Ｉｓ）、電源ゼロクロス検出器２３からの電源位相信号θを元に第１のスイッチ手段３および第２のスイッチ手段４を動作させる。
【００１５】
また、第１のコンデンサー６と並列に、ダイオード１０と抵抗１２が、第２のコンデンサー７と並列にダイオード１１と抵抗１３が接続され、ダイオード１０およびダイオード１１は第１のコンデンサー６と第２のコンデンサー７と極性が逆極性となっている。
ダイオード１０及びダイオード１１はコンデンサー６の電圧と、コンデンサー７の電圧が逆極性になるのを防止するために設けられており、抵抗１２及び抵抗１３はコンデンサー６の電圧と、コンデンサー７の電圧とのアンバランスを抑制するために設けられている。
【００１６】
さらに、第１のスイッチ手段３は、ＳＪ―ＭＯＳＦＥＴ３ａとダイオード整流器３ｂから構成される双方向スイッチ手段であり、第２のスイッチ手段４もＳＪ―ＭＯＳＦＥＴ４ａとダイオード整流器４ｂから構成される双方向スイッチ手段である。尚、ＳＪ―ＭＯＳＦＥＴのスーパージャンクション構造とは、通常のＭＯＳＦＥＴよりも深いＰ層を持つ構造であることが、特許文献３の図１にも開示され、深いＰ層がｎ層と広く接することで低オン抵抗でありながら高い電圧耐力を有することが知られている。
なお、請求項との対応付けを行うために、ＳＪ―ＭＯＳＦＥＴはＦＥＴを構成し、ＳＪ―ＭＯＳＦＥＴの構造から内蔵する寄生ダイオードは第１のダイオードを構成し、ダイオード整流器は第２のダイオードを構成する。
【００１７】
図２は本発明の実施の形態１における交流直流変換装置の動作原理を説明するための理想状態での回路構成図である。
次に、本実施の形態１における交流直流変換装置の動作原理について、図１及び図２を用いて説明する。図１において、交流電源１の両端電圧をＶｓ、リアクタ５に流れる電流をＩとする。図２における交流電源１およびリアクタ５は図１に示すものと同様であり、交流直流変換装置を仮想交流電源９とする。２つのスイッチ手段３および４を相補的に動作させることで図２に示すような仮想交流電源９が実現される。ここで、仮想交流電源９の両端電圧をＶｃ*とする
【００１８】
交流電源１の電圧と仮想交流電源９の電圧との差電圧によって、リアクタ５に流れる電流Ｉが決まる。仮想交流電源９より出力される電圧Ｖｃ*が、正弦波状に出力されれば、リアクタ５に流れる電流、言い換えると入力電流は正弦波化された電流が流れ、高調波電流が抑制される。また、入力電流と交流電源１との位相差がゼロとなると、電源力率は１００％となることから、仮想交流電源９における振幅|Ｖｃ*|と交流電源１との位相差φを適切に制御して正弦波電圧を出力すれば、入力電流の高調波を抑制し、力率向上を実現できる。
【００１９】
整流器２の出力端子間である直流電圧を任意の指令値に制御することができ、さらに前記仮想交流電源９の電圧Ｖｃ*を制御することができる制御ブロックの一例を図３に示す。
【００２０】
図３は本発明の実施の形態１における制御手段２０の構成を示すブロック図である。
次に、制御手段２０の内部構成について図３を用いて説明する。直流電圧検出器２１によって検出された直流電圧Ｖｄｃを予め設定された所定値である直流電圧指令値Ｖｄｃ*に制御するため、直流電圧の検出値と指令値の差分をＰＩ制御器３０に入力する。ＰＩ制御器３０は、直流電圧を所定値に制御するべく、電流指令値Ｉｐ*を出力する。
【００２１】
入力電流検出器２２にて検出した入力電流の瞬時値Ｉｓと電源ゼロクロス検出器２３にて検出した電源位相θをＰＱ変換器３１へ入力する。ＰＱ変換器３１は、入力電流の有効電力成分（Ｐ軸成分）と入力電流の無効電力成分（Ｑ軸成分）とに分離し、電源力率が１００％となるように無効電力成分Ｉｑは０となるようにＰＩ制御器３３で制御すると共に、有効電力成分Ｉｐは、ＰＩ制御器３０の出力値Ｉｐ*となるようにＰＩ制御器３４で制御する。
【００２２】
ＰＩ制御器３３の出力Ｖｐ*とＰＩ制御器３４の出力Ｖｑ*を電源位相θで逆ＰＱ変換器３５にて逆変換する。この結果、電源力率が１００％、換言すると電流の無効電力成分が０、および、予め設定された直流電圧となる仮想交流電源９の両端電圧の指令値Ｖｃ*が得られる。
【００２３】
また、図４に制御手段２０の他の実施の構成の一例を示す。図４は特許文献１に記載の力率＝１００％の時に電圧電流のベクトル関係が直交する性質を利用したものであり、詳細説明は特許文献１に記載されている。
なお、図４で示されるｗは角速度を表す。
【００２４】
このように図３、図４の構成にて図１に示す交流直流変換装置を動作させることは可能である。このとき、低周波のＰＷＭにて常時スイッチング動作していることとなるため、スイッチングに伴う導通損失およびスイッチング損失が発生する。従って、オン時の抵抗が低いＳＪ−ＭＯＳＦＥＴを適用することで導通損失を低減できる。更に言えば、低周波のＰＷＭであるため、例えば１０ｋＨｚ以下などであれば、導通損失の方がスイッチング損失よりも支配的になる。よって、低周波のＰＷＭが実現出来る制御構成であるため、ＳＪ−ＭＯＳＥＦＴの利点である低オン抵抗を最大限有効に利用することができる。
【００２５】
ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴは、オン抵抗が低い代償としてリカバリー特性が悪いといった欠点を有するため、広く実用化されていない。本発明は、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの特性を最大限利用可能な回路構成を得るものである。
【００２６】
ＭＯＳＦＥＴは、その構造上、形成される寄生ダイオードが存在するが、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの場合、その寄生ダイオードのリカバリーが遅いことがその欠点の原因である。寄生ダイオードのリカバリーが遅いというのは、寄生ダイオードに順方向の電流が流れている状態において、ＭＯＳＦＥＴのオンによりＭＯＳＦＥＴのトランジスタ側に電流が流れるべき時に、寄生ダイオードにも逆方向の電流が流れるということを表している。
【００２７】
理想的なダイオードは、逆方向の電流を瞬時に遮断するが、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードは逆方向の電流を遮断するまでの時間が遅い。だが一方、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードはリカバリーが遅いと言ってもダイオード特性が無い訳ではない。ダイオード特性が発揮されている、言いかえると、逆方向の電流を遮断している状態であれば、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードは悪影響を与えないことを示している。
【００２８】
従って、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに電流を流さなければ、リカバリーの発生も無く、リカバリーの遅いことによる悪影響を排除することができる。ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに電流が流れる状態は、所謂、還流と呼ばれる現象であり、誘導性負荷などによる位相遅れやトランジスタのＯＦＦ時の電流経路として電流が流れてしまうので、還流電流が流れない回路を構成すれば良い。
【００２９】
そこで、図１の回路構成にて説明する。第１のスイッチ手段３および第２のスイッチ手段４は、双方向スイッチ手段であるが、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａとＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ４ａは、逆方向の電流を遮断するダイオード整流器３ｂと４ｂを介して接続されている。このダイオード整流器３ｂと４ｂは、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａとＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ４ａの寄生ダイオードに電流が流れることを遮断する機能を有する。
【００３０】
さらに、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａもしくはＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ４ａがオフした場合、誘導性要素であるリアクタ５に流れる電流が流れ続けようとする場合、整流器２がオンするため、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａもしくはＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ４ａの寄生ダイオードに電流が流れ無くとも、電流経路が確保され、整流器２に転流する。
【００３１】
以上より、本実施の形態１によれば、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの欠点ともいうべき寄生ダイオードへ電流が流れないので、ＳＪ-ＭＯＳＦＥＴの有する低オン抵抗のメリットのみ享受でき、デメリットが無いと好適な回路構成を構築し、半導体素子が通流時に発生する通流損を低減し、高効率な交流直流変換装置を得ることができる。また、本発明の交流直流変換装置は、低周波のＰＷＭにて動作するため、ＰＷＭスイッチングによるスイッチング損失よりも半導体がオンしているときの導通損失が支配的であり、本発明の交流直流変換装置の制御構成にも好適であり、高効率な交流直流変換装置を得ることが出来る。
【００３２】
実施の形態２． 
実施の形態１では、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードへの電流を遮断するダイオード整流器を第１のスイッチ手段と第２のスイッチ手段のそれぞれに設けたが、これを１つだけ設けて、第１のスイッチ手段と第２のスイッチ手段が共用するように構成してもよい。本実施の形態２ではこのような形態について説明する。
図２〜図４は本実施の形態２でも用いられる。
図５は、本発明に係る交流直流変換装置の実施の形態２を示す回路ブロック図である。
図５において、図１の第１のスイッチ手段３、第２のスイッチ手段４をそれぞれ第１のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３１ａ、第２のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ４１ａに置き換え、これらに１つのダイオード整流器１４を接続させている以外は図１の構成と同じである。
【００３３】
図５の基本回路は、双方向スイッチ手段３、４ではなくなるが、スイッチ素子であるＳＪ-ＭＯＳＦＥＴ３ａ、４ａの動作は図１と図５では変わらなく、ダイオード整流器１４が単方向通流スイッチ素子のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａ、４ａを等価的に双方向スイッチ手段に変換していることから、上述と同等効果を有することは言うまでも無い。
【００３４】
図５において、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａと４ａの寄生ダイオードに電流が流れる経路に、ダイオード整流器１４を配置している。そのため、寄生ダイオードに電流が流れない構成であることがいえる。さらに、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａと４ａがオフする際、誘導性要素のリアクタ５の電流が流れ続ける電流経路として整流器２がオンすることでリアクタの電流経路が確保され、整流器２に転流する。
【００３５】
以上のように、本実施の形態２によれば、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードに電流が流れる経路を持たないよう寄生ダイオード電流遮断要素および誘導性要素に流れる電流経路を確保する転流要素を持つことで、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの低オン抵抗の利点のみ享受することができる。
【００３６】
また、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａ、４ａのオン動作時に、電流が流れる経路のダイオードの数が、図１の半分となり、ダイオードの通流損失が図１の回路構成に対して、１／２に低減できる。これにより、交流直流変換装置の変換効率を向上できる効果を有する。
【００３７】
実施の形態３．
図２〜図４は本実施の形態３でも用いられる。
図６は、本発明に係る交流直流変換装置の実施の形態３を示す回路ブロック図である。
図６において、図１の第１のスイッチ手段３、第２のスイッチ手段４をそれぞれ第１のスイッチ手段３２、第２のスイッチ手段４２に置き換えている以外は図１の構成と同じである。
第１のスイッチ手段３２は、第１のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３２ａと第２のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３２ｃを逆並列に接続し、第１のブロッキングダイオード３２ｂを第１のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３２ａと直列接続するとともに、第２のブロッキングダイオード３２ｄを第２のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３２ｃと直列接続することで双方向スイッチを構成する。
第２のスイッチ手段４２の構成についても同様であり、第３のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ４２ａと第４のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ４２ｃを逆並列に接続し、第３のブロッキングダイオード４２ｂを第３のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ４２ａと直列接続するとともに、第４のブロッキングダイオード４２ｄを第４のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ４２ｃと直列接続することで双方向スイッチを構成する。
このようにＳＪ−ＭＯＳＦＥＴとダイオード整流器から構成される双方向スイッチ手段ではなく、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ２つを逆並列に接続し、ブロッキングダイオードをＳＪ−ＭＯＳＦＥＴと直列接続するような双方向スイッチを構成することで、寄生ダイオードに流れる電流を遮断可能となり、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの低オン抵抗という利点のみを享受することが出来る。
【００３８】
また、図６にはＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃのソース端子にダイオード３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄのアノード端子が接続するように記載しているが、ドレイン端子にカソード端子が接続するような構成であっても同等にＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの利点のみを享受する効果を得られることは言うまでも無い。
更に言えば、図示していないが、２個のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴのソース側を接続し、ＳＪ-ＭＯＳＦＥＴと並列にダイオードを接続する双方向スイッチを構成しても同等効果を有することは言うまでも無い。
またさらに、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの低オン抵抗の特性を利用して、逆方向（換言すると、寄生ダイオードに電流が流れる方向）に電流が流れる際、ＳＪ−ＭＯＳＦＥＴがオンするようＰＷＭ信号をゲートソース間に入力すると、寄生ダイオードではなくＦＥＴ側を逆方向の電流が流れる特性（一般的には同期整流特性と称す）を利用して寄生ダイオードに電流を流さないようにＰＷＭ制御を構成しても同等の効果を奏することは言うまでもない。
【００３９】
尚、図１、図５、図６ではＮ型チャネルとして記載しているが、Ｐ型チャネルで構成しても何らＳＪ−ＭＯＳＦＥＴの効果を損ねるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の活用例として、直流で電力消費を行う負荷向けの電源装置に利用可能である。特に、直流交流変換装置であるインバータの電源装置として利用でき、永久磁石電動機を駆動するインバータに適用することによる省エネの実現、安価でノイズの少ない交流直流変換装置の構成などから、空気調和機や冷凍機、洗濯乾燥機のほか、冷蔵庫、除湿器、ヒートポンプ式給湯機、ショーケース、掃除機など家電製品全般に適用可能であり、ファンモータや換気扇、手乾燥機などへの適用も可能である。
以上の製品を総称して機器と呼ぶ。
【符号の説明】
【００４１】
１  交流電源、２  整流器、３  第１のスイッチ手段、３ａ  第１のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ、３ｂ  第１のダイオード整流器、４  第２のスイッチ手段、４ａ  第２のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ、４ｂ  第２のダイオード整流器、５  リアクタ、６  第１のコンデンサー、７  第２のコンデンサー、８  負荷、１４  ダイオード整流器、２０  制御手段、３１ａ  第１のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ、３２  第１のスイッチ手段、３２ａ  第１のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ、３２ｂ  第１のブロッキングダイオード、３２ｃ  第２のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ、３２ｄ  第２のブロッキングダイオード、４１ａ  第２のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ、４２  第２のスイッチ手段、４２ａ  第３のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ、４２ｂ  第３のブロッキングダイオード、４２ｃ  第４のＳＪ−ＭＯＳＦＥＴ、４２ｄ  第４のブロッキングダイオード。
【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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