(57)【要約】【課題】低廉かつ簡易な回路構成により、高効率及び高力率を達成することが可能な負荷駆動装置を提供する。【解決手段】負荷駆動装置１は、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２からなる第１直列回路と、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４からなる第２直列回路と、第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２からなる第３直列回路とが互いに並列に接続され、第１直列回路の中間点と第３直列回路の中間点との間に直列接続された交流電源Ｖａｃ及び昇圧インダクタＬと、第２直列回路の中間点と第２直列回路の第４スイッチ素子Ｑ４側の一端との間に接続された高周波トランスＴと、前記第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動制御する制御手段とを備え、第１直列回路と第３直列回路と昇圧インダクタＬとが、整流手段と昇圧手段の両方を兼ねて構成し、第２直列回路がインバータ回路を構成する。【選択図】図１
2012060704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
寄生ダイオードまたは外付けのダイオードを有する第１、第２スイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２）からなる第１直列回路と、第３、第４スイッチ素子（Ｑ３、Ｑ４）からなり、前記第１直列回路と並列接続された第２直列回路と、第１、第２コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）からなり、前記第１、第２直列回路と並列接続された第３直列回路と、前記第１直列回路の中間接続点と前記第３直列回路の中間接続点との間に直列接続された交流電源（Ｖａｃ）及び昇圧インダクタ（Ｌ）と、前記第２直列回路の中間接続点と前記第２直列回路の前記第４スイッチ素子（Ｑ４）側の一端との間に接続された高周波トランス（Ｔ）と、前記第１〜第４スイッチ素子（Ｑ１〜Ｑ４）を駆動制御する制御手段とを備え、
前記高周波トランス（Ｔ）の一次側回路は、共振インダクタ（Ｌｓ）、前記高周波トランス（Ｔ）の励磁インダクタンス（Ｌｍ）、及び共振コンデンサ（Ｃｒ）を含むＬＬＣ共振回路を有し、前記高周波トランス（Ｔ）の二次側回路に負荷が接続される負荷駆動装置であって、
前記第１直列回路と前記第３直列回路と前記昇圧インダクタ（Ｌ）とが、交流電源（Ｖａｃ）の交流電圧を整流する整流手段と力率改善動作を行うとともに直流バス電圧を出力する昇圧手段の両方を兼ねて構成し、前記第２直列回路が、前記直流バス電圧を交流に変換して前記高周波トランス（Ｔ）の一次側に印加するインバータ回路を構成することを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項２】
前記交流電源（Ｖａｃ）の交流電圧を検出する交流電圧検出回路と、前記直流バス電圧を検出する直流バス電圧検出回路とをさらに備え、
前記制御手段は、前記交流電圧検出回路の出力信号に基づいて、前記第１、第２スイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２）のそれぞれの動作期間を前記交流電圧の半周期毎に切替えるとともに、前記第１、第２スイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２）の、それぞれの前記動作期間におけるオン／オフ動作のオンデューティを、前記直流バス電圧検出回路の出力信号に基づいて可変制御し、かつ、前記第３、第４スイッチ素子（Ｑ３、Ｑ４）を、それぞれ５０％のオンデューティを有するように交互にオン／オフ動作させることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動装置。
【請求項３】
前記高周波トランス（Ｔ）の二次側の出力電圧を検出する出力電圧検出回路をさらに備え、前記制御手段は、前記第３、第４スイッチ素子（Ｑ３、Ｑ４）のオン／オフ動作の周波数を、前記出力電圧検出回路の出力信号に基づいて可変制御することを特徴とする請求項２に記載の負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷駆動装置に関し、特に、整流手段と力率改善手段を有するＡＣ／ＤＣコンバータを備えた負荷駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノートパソコン、液晶テレビ、プラズマテレビ、ゲーム機等のデジタル機器や家庭用娯楽機器用として、整流手段と力率改善手段を有するＡＣ／ＤＣコンバータを備えた負荷駆動装置（例えば、スイッチング電源装置）が広く利用されている。このようなＡＣ／ＤＣコンバータにおいて、整流手段及び力率改善手段は、一般に、４個のダイオードから構成される全波整流ブリッジと、昇圧コンバータ回路からなる力率改善（ＰＦＣ）回路により、２段で構成されている（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】特開２００８−９９４３９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、上述したようなＡＣ／ＤＣコンバータ回路には、４個のダイオードからなる全波整流ブリッジを使用することから、ダイオードの電圧ドロップ分の損失があり、効率が低いという問題があった。さらに、全波整流ブリッジとＰＦＣ回路とを２段で構成するため、部品点数が増大し、ひいては、コストの増大及び信頼性の低下が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低廉かつ簡易な回路構成により、高効率及び高力率を達成することが可能な負荷駆動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】
【０００６】
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００７】
（１）寄生ダイオードまたは外付けのダイオードを有する第１、第２スイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２）からなる第１直列回路と、第３、第４スイッチ素子（Ｑ３、Ｑ４）からなり、前記第１直列回路と並列接続された第２直列回路と、第１、第２コンデンサ（Ｃ１、Ｃ２）からなり、前記第１、第２直列回路と並列接続された第３直列回路と、前記第１直列回路の中間接続点と前記第３直列回路の中間接続点との間に直列接続された交流電源（Ｖａｃ）及び昇圧インダクタ（Ｌ）と、前記第２直列回路の中間接続点と前記第２直列回路の前記第４スイッチ素子（Ｑ４）側の一端との間に接続された高周波トランス（Ｔ）と、前記第１〜第４スイッチ素子（Ｑ１〜Ｑ４）を駆動制御する制御手段とを備え、前記高周波トランス（Ｔ）の一次側回路は、共振インダクタ（Ｌｓ）、前記高周波トランス（Ｔ）の励磁インダクタンス（Ｌｍ）、及び共振コンデンサ（Ｃｒ）を含むＬＬＣ共振回路を有し、前記高周波トランス（Ｔ）の二次側回路に負荷が接続される負荷駆動装置であって、前記第１直列回路と前記第３直列回路と前記昇圧インダクタ（Ｌ）とが、交流電源（Ｖａｃ）の交流電圧を整流する整流手段と力率改善動作を行うとともに直流バス電圧を出力する昇圧手段の両方を兼ねて構成し、前記第２直列回路が、前記直流バス電圧を交流に変換して前記高周波トランス（Ｔ）の一次側に印加するインバータ回路を構成することを特徴とする負荷駆動装置（請求項１）。
【０００８】
（２）（１）項に記載の負荷駆動装置において、前記交流電源（Ｖａｃ）の交流電圧を検出する交流電圧検出回路と、前記直流バス電圧を検出する直流バス電圧検出回路とをさらに備え、前記制御手段は、前記交流電圧検出回路の出力信号に基づいて、前記第１、第２スイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２）のそれぞれの動作期間を前記交流電圧の半周期毎に切替えるとともに、前記第１、第２スイッチ素子（Ｑ１、Ｑ２）の、それぞれの前記動作期間におけるオン／オフ動作のオンデューティを、前記直流バス電圧検出回路の出力信号に基づいて可変制御し、かつ、前記第３、第４スイッチ素子（Ｑ３、Ｑ４）を、それぞれ５０％のオンデューティを有するように交互にオン／オフ動作させることを特徴とする負荷駆動装置（請求項２）。
【０００９】
（３）（２）項に記載の負荷駆動装置において、前記高周波トランス（Ｔ）の二次側の出力電圧を検出する出力電圧検出回路をさらに備え、前記制御手段は、前記第３、第４スイッチ素子（Ｑ３、Ｑ４）のオン／オフ動作の周波数を、前記出力電圧検出回路の出力信号に基づいて可変制御することを特徴とする負荷駆動装置（請求項３）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る負荷駆動装置は、入力段の整流兼昇圧手段を、第１直列回路と第３直列回路と昇圧インダクタとで構成し、４個のダイオードから構成される全波整流ブリッジが不要な簡易な回路構成となるため、負荷駆動装置のコストの低減及び信頼性の向上を実現することが可能となるとともに、ダイオードによるドロップ損失が無くなり、負荷駆動装置の高効率化かつ高力率化を達成することができる。
【００１１】
また、本発明に係る負荷駆動装置は、出力段のインバータ回路を第２直列回路で構成したため、このインバータ回路を、入力段の整流兼昇圧手段とは分離して設計することが可能となり、これによって、整流兼昇圧手段が出力する直流バス電圧（インバータ回路の入力電圧）が安定化された電圧となり、低廉かつ簡易に構成された整流兼昇圧手段の特徴を最大限に活用しつつ、負荷駆動装置の更なる高効率化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における負荷駆動装置を示す回路構成図である。
【図２】図１に示す負荷駆動装置において、各スイッチ素子に印加されるゲート駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図３】図１に示す負荷駆動装置の昇圧コンバータ回路としての機能を示す等価回路図であり、（ａ）は、入力電圧の正の半周期を示す図、（ｂ）は入力電圧の負の半周期を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態における負荷駆動装置を示す回路構成図である。
図１に示す負荷駆動装置１は、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２からなる第１直列回路と、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４からなり、第１直列回路と並列接続された第２直列回路と、第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２からなり、第１、第２直列回路と並列に接続された第３直列回路とを備えている。また、第１直列回路の中間接続点（第１スイッチ素子Ｑ１と第２スイッチ素子Ｑ２の接続点）と、第３直列回路の中間接続点（第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２の接続点）との間には、交流電源Ｖａｃ及び昇圧インダクタＬが直列に接続され、第２直列回路の中間接続点（第３スイッチ素子Ｑ３と第４スイッチ素子Ｑ４の接続点）と、第２直列回路の第４スイッチ素子Ｑ４側の一端との間には、高周波トランスＴが接続されている。
【００１４】
高周波トランスＴの一次側巻線の一端は、共振コンデンサＣｒを介して、第２直列回路の第４スイッチ素子Ｑ４の側の一端に接続されており、高周波トランスＴの一次側回路には、共振インダクタＬｓ、高周波トランスＴの励磁インダクタンスＬｍ、及び共振コンデンサＣｒを含むＬＬＣ共振回路が構成されている。また、高周波トランスＴの二次側回路には、第１、第２ダイオードＤ８、Ｄ９と出力コンデンサＣ４とから整流平滑化回路が構成され、この二次側回路に、出力コンデンサＣ４と並列に負荷が接続される。
【００１５】
ここで、ＬＬＣ共振回路に含まれる共振インダクタＬｓは、高周波トランスＴのリーケージインダクタンスからなるものであってもよい。また、本実施形態において、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４はＭＯＳＦＥＴからなり、それぞれ、内蔵された寄生ダイオードＤ１〜Ｄ４を有している。
【００１６】
負荷駆動装置１では、第１直列回路（Ｑ１、Ｑ２）と第３直列回路(Ｃ１、Ｃ２)と昇圧インダクＬとから、整流手段と昇圧手段の両方を兼ねる入力段が構成される（以下、この入力段を、整流兼昇圧手段ともいう）。また、第２直列回路（Ｑ３、Ｑ４）は、直流バス電圧を交流に変換して高周波トランスＴの一次側に印加するインバータ回路を構成し、このインバータ回路と、高周波トランスＴ並びにその一次側回路及び二次側回路とから構成される電力変換手段が、負荷駆動装置１の出力段を構成する。
【００１７】
負荷駆動装置１において、入力段の整流兼昇圧手段では、制御手段２により第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン／オフ動作を制御することによって、交流電源Ｖａｃの交流電圧を整流し、かつ、力率改善動作を行って直流バス電圧を出力し、出力段の電力変換手段では、制御手段２により第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４のオン／オフ動作を制御することによって、インバータ回路が、直流バス電圧を交流に変換して高周波トランスＴの一次側回路に印加するものである。
【００１８】
尚、負荷駆動装置１では、昇圧インダクタＬの一端と交流電源Ｖａｃの一端が接続されて、第１直列回路（Ｑ１、Ｑ２）の中間接続点には昇圧インダクタＬの他端が接続され、第３直列回路(Ｃ１、Ｃ２)の中間接続点には交流電源Ｖａｃの他端が接続されているが、昇圧インダクタＬの他端を第３直列回路(Ｃ１、Ｃ２)の中間接続点に接続し、交流電源Ｖａｃの他端を第１直列回路（Ｑ１、Ｑ２）の中間接続点に接続するものであってもよい。
【００１９】
負荷駆動装置１は、さらに、直流バス電圧ＶＢＵＳ（第３直列回路（Ｃ１、Ｃ３）の両端間電圧）を検出する直流バス電圧検出回路３と、交流電源Ｖａｃの交流電圧（負荷駆動装置１への入力電圧）を検出する交流電圧検出回路４と、負荷に印加される出力電圧Ｖｏ（出力コンデンサＣ４の両端間電圧）を検出する出力電圧検出回路５とを備えている。
【００２０】
制御手段２は、これらの検出回路３〜５からの入力に基づいて、第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に対して駆動信号（ゲート駆動信号）を出力し、そのオン／オフ動作を制御するものであり、次に、図２及び図３を参照して、制御手段２による第１〜第４スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフ動作制御について説明する。
【００２１】
ここで、図２は、負荷駆動装置１において、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に印加されるゲート駆動信号を示すタイミングチャートである。尚、図２では、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート駆動信号の周波数について、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に対して第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４の周波数を高く設定した場合を例示しているが、周波数の大小関係は、本例と反対、あるいは同一であっても問題ない。また、本明細書において、交流電源Ｖａｃの極性が、図１に示す（＋）側が正（（−）側が負）である半周期を、交流電圧の正の半周期、図１に示す（−）側が正（（＋）側が負）である半周期を、交流電圧の負の半周期という。また、図３は、負荷駆動装置１の昇圧手段としての機能を示す等価回路図であり、（ａ）は交流電圧の正の半周期を示す図、（ｂ）は交流電圧の負の半周期を示す図である。
【００２２】
まず、負荷駆動装置１の入力段を構成する整流兼昇圧手段の動作に着目し、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン／オフ動作について説明する。
図２に示すように、制御手段２は、交流電圧（図２のＡＣ入力電圧）の正の半周期を第２スイッチ素子Ｑ２の動作期間として、交流電圧の正の半周期中、第２スイッチ素子Ｑ２に対してゲート駆動信号を出力して第２スイッチ素子Ｑ２をオン／オフ動作させ、一方、第１スイッチ素子Ｑ１に対するゲート駆動信号の出力は停止し、第１スイッチ素子Ｑ１のオン／オフ動作を（オフ状態で）休止させる。また、制御手段２は、交流電圧の負の半周期を第１スイッチ素子Ｑ１の動作期間として、交流電圧の負の半周期中、第１スイッチ素子Ｑ１に対してゲート駆動信号を出力して第１スイッチ素子Ｑ１をオン／オフ動作させ、一方、第２スイッチ素子Ｑ２に対するゲート駆動信号の出力は停止し、第２スイッチ素子Ｑ２のオン／オフ動作を（オフ状態で）休止させる。
制御手段２において、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のそれぞれの動作期間の切替えは、交流電圧検出回路４の出力信号に基づいて、そのゼロクロス点を判別することにより実施される。
【００２３】
これによって、負荷駆動装置１の入力段は、交流電圧の正の半周期では、図３（ａ）に示すように、第２スイッチ素子Ｑ２を主スイッチ素子とし、第１スイッチ素子Ｑ１の寄生ダイオードＤ１を整流素子とする昇圧コンバータ回路を構成し、第２スイッチ素子Ｑ２のオン時に昇圧インダクタＬに蓄積されたエネルギーが、第２スイッチ素子Ｑ２のオフ時に第１コンデンサＣ１に移送される。一方、負荷駆動装置１の入力段は、交流電圧の負の半周期では、図３（ｂ）に示すように、第１スイッチ素子Ｑ１を主スイッチ素子とし、第２スイッチ素子Ｑ２の寄生ダイオードＤ２を整流素子とする昇圧コンバータ回路を構成し、第１スイッチ素子Ｑ１のオン時に昇圧インダクタＬに蓄積されたエネルギーが、第１スイッチ素子Ｑ１のオフ時に第２コンデンサＣ２に移送される。
【００２４】
負荷駆動装置１では、このように第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン／オフ動作を制御することによって、入力段の整流兼昇圧手段において、交流電源Ｖａｃの交流電圧が整流されるとともに力率改善動作が実施され、そして、第１、第２コンデンサＣ１、Ｃ２からなる第３直列回路の両端間に、交流電圧の全周期にわたって、昇圧された直流電圧である直流バス電圧ＶＢＵＳが出力される。
【００２５】
さらに、負荷駆動装置１において、制御手段２は、直流バス電圧検出回路３で検出された直流バス電圧ＶＢＵＳに基づいて、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のそれぞれの動作期間におけるオン／オフ動作のオンデューティを可変制御することにより、直流バス電圧ＶＢＵＳをパルス幅変調（ＰＷＭ）制御し、所望の直流バス電圧ＶＢＵＳを達成するものである。
【００２６】
ここで、本発明は、直流バス電圧ＶＢＵＳのＰＷＭ制御を達成するための制御手段２の具体的構成によるものではないが、例えば、制御手段２は、直流バス電圧検出回路３の出力信号と目標直流バス電圧に対応する基準信号とを入力して第１誤差信号を出力する第１誤差増幅器と、所定の周波数の三角波または鋸歯状波等からなるキャリア信号を出力する第１発振器と、第１誤差信号とキャリア信号とを比較することにより、第１誤差信号をキャリア信号でパルス幅変調したパルス信号を生成するＰＷＭ比較器とを有するものであってもよい。この場合、制御手段２は、生成されたパルス信号のパルス幅及び周波数に相当する（典型的には、同一の）パルス幅及び周波数を有するゲート駆動信号を、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に対して、それぞれの動作期間中、出力する。
【００２７】
あるいは、制御手段２を、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等のプログラマブルデバイスを用いて構成し、制御手段２に実装されたプログラムによって、直流バス電圧検出回路３の出力信号から、目標直流バス電圧に対して適切なオンデューティを演算により決定し、制御手段２は、決定されたオンデューティに対応するパルス幅及び周波数を有するゲート駆動信号を、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に対して、それぞれの動作期間中、出力するものであってもよい。
【００２８】
次に、負荷駆動装置１の出力段の動作に着目し、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４のオン／オフ動作について説明する。負荷駆動装置１において、制御手段２は、図２のゲート駆動信号に示されるように、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４を、交流電圧の全周期を通じて、交互にオン／オフ動作させるものである。このとき、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４は、それぞれ５０％のオンデューティを有するように、典型的には第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の駆動周波数よりも高い駆動周波数で駆動される。
【００２９】
尚、通常、第３スイッチ素子Ｑ３のオン時間と、第４スイッチＱ４素子のオン時間との間には、これらの２つのスイッチ素子が同時にオン状態になることを回避するため、短いデッドタイムが設けられる。本明細書にいうオンデューティ「５０％」は、このようなデッドタイムが存在する場合、オン時間中のデッドタイム分は無視していうものである。
【００３０】
負荷駆動装置１では、このように第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４を制御することによって、出力段の電力変換手段において、そのインバータ回路が、直流バス電圧ＶＢＵＳを交流電圧に変換して高周波トランスＴの一次側に印加することになり、それによって、高周波トランスＴの二次側に接続された負荷に電力が供給される。
【００３１】
この際、負荷駆動装置１では、高周波トランスＴの一次側回路に形成されたＬＬＣ共振回路により、電流共振動作と電圧擬似共振動作の複合共振にてソフトスイッチング動作が実現される。共振インダクタンス（例えば、リーケージインダクタンス）Ｌｓ、励磁インダクタンスＬｍ、共振コンデンサＣｒを含むこのＬＬＣ共振回路は、ＳＭＺ共振回路とも称され、スイッチング動作に関しては、ターンオン時に、（１）ゼロ電流スイッチング、（２）ゼロ電圧スイッチング、（３）電圧擬似共振動作が実現するものである。
そして、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４は、通常、ＬＬＣ共振回路が有する２つの共振周波数（第１の共振周波数と第２の共振周波数）の間の周波数領域で駆動され、この周波領域では、第３、第４のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４から見た負荷が誘導インピーダンスとなり、上述したソフトスイッチングが適切に実行される。
【００３２】
さらに、制御手段２は、出力電圧検出回路５で検出された出力電圧Ｖｏに基づいて、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４のオン／オフ動作の周波数を可変制御することにより、出力電圧ＶＯをパルス周波数変調（ＰＦＭ）制御し、所望の出力電圧Ｖｏを達成するものである。例えば、ＬＬＣ共振回路は、上述した第１の共振周波数と第２の共振周波数の間の周波数領域では、駆動周波数（第３、第４スイッチ素子のオン／オフ動作の周波数）の増大に伴って、出力電圧が減少するゲイン特性を有することが知られており、この周波数領域では、第３、第４スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のオン／オフ動作の周波数を下げることで出力電圧を上昇させ、オン／オフ動作の周波数の上げることで出力電圧を下げるように、出力電圧を制御できる。
【００３３】
ここで、本発明は、出力電圧ＶｏのＰＦＭ制御を達成するための制御手段２の具体的構成によるものではないが、例えば、制御手段２は、出力電圧検出回路５の出力信号と目標出力電圧に対応する基準信号とを入力して第２誤差信号を出力する第２誤差増幅器と、第２誤差信号に応じた周波数で発振する出力信号を出力する第２発振器とを有し、第２発振器の出力信号の周波数及びその周波数に対してオンデューティ５０％を実現するパルス幅を有するゲート駆動信号を、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４に対して、これらのスイッチ素子が交互にオン／オフ動作するように、出力するものであってもよい。
【００３４】
あるいは、制御手段２を、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ等のプログラマブルデバイスを用いて構成した場合には、制御手段２に実装されたプログラムによって、出力電圧検出回路５の出力信号から、目標出力電圧に対して適切な周波数を演算により決定し、制御手段２は、決定された周波数及びその周波数に対してオンデューティ５０％を実現するパルス幅を有するゲート駆動信号を、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４に対して、これらのスイッチ素子が交互にオン／オフ動作するように、出力するものであってもよい。
【００３５】
本実施形態における負荷駆動装置１によれば、その入力段において、４個のダイオードから構成される全波整流ブリッジが不要な簡易な回路構成により、交流電源Ｖａｃの交流電圧を整流し、かつ、力率改善動作を実施しつつ昇圧して出力することができ、これによって、負荷駆動装置１のコストの低減及び信頼性の向上を実現することが可能となるとともに、ダイオードによるドロップ損失が無くなり、負荷駆動装置の高効率化かつ高力率化を達成することができる。
【００３６】
また、ＬＬＣ共振回路は入力電圧（直流バス電圧ＶＢＵＳ）が高いほど効率が高くなるという特徴を有する。この観点から、負荷駆動装置１は、入力段の整流兼昇圧手段により交流電圧の正及び負の半周期で昇圧動作を行うことで、出力段の電力変換手段に含まれるＬＬＣ共振回路に適した高い値の直流バス電圧ＶＢＵＳを得ることができる点で有利である。さらに、負荷駆動装置１の整流兼昇圧手段では、一般的な力率改善回路で行われているような、入力電圧波形に電流波形を追従させる制御を特に実施することなく、高い力率を実現することができる。
【００３７】
さらに、負荷駆動装置１では、入力段の整流兼昇圧手段と、出力段の電力変換手段におけるインバータ回路とを分離して設計することが可能であり、ＬＬＣ共振回路の入力電圧である直流バス電圧ＶＢＵＳが、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２によってＰＷＭ制御された安定化した電圧となるため、容易に高効率の設計をすることが可能となる。
【００３８】
以上、本発明を好ましい実施形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、ＭＯＳＦＥＴに限定されるものではなく、寄生ダイオードを有する他のスイッチ素子、例えば、ＩＧＢＴなどであってもよい。あるいは、ダイオードＤ１、Ｄ２として、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のソース−ドレイン間に付加した外付けのダイオードを用いるものであってもよい。この構成によれば、コストは上昇するものの、例えば、ダイオードＤ１、Ｄ２として、回復時間の早いファーストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）を用いることにより、応答性が向上する。また、ダイオードＤ１、Ｄ２として、Ｖｆ（順方向電圧）の小さいショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）を用いることにより、効率及びノイズの改善が図れる。勿論、外付けのダイオードを用いる場合、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、寄生ダイオードを有しないスイッチ素子（例えば、バイポーラトランジスタなど）であってもよい。
【００３９】
また、ＬＬＣ共振回路におけるソフトスイッチング動作を適切に実施するためには、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４も、それぞれダイオードＤ３、Ｄ４を有することが好ましいが、その場合も、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４を寄生ダイオードを有する他のスイッチ素子とするか、または、ダイオードＤ３、Ｄ４として外付けのダイオードを使用し、第３、第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４を寄生ダイオードを有しないスイッチ素子としてもよいことは、第１、第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と同様である。
【符号の説明】
【００４０】
１：負荷駆動装置、２：制御手段、３：直流バス電圧検出回路、４：交流電圧検出回路、５：出力電圧検出回路、Ｃ１：第１コンデンサ、Ｃ２：第２コンデンサ、Ｃ４:出力コンデンサ、Ｃｒ:共振コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２,Ｄ３,Ｄ４：寄生ダイオード、Ｄ８:第１ダイオード、Ｄ９：第２ダイオード、Ｌ：昇圧インダクタ、Ｑ１:第１スイッチ素子、Ｑ２:第２スイッチ素子、Ｑ３:第３スイッチ素子、Ｑ４:第４スイッチ素子、Ｖａｃ：交流電源、ＶＢＵＳ：直流バス電圧、Ｖｏ：出力電圧、Ｔ：高周波トランス
【図１】
2012060704.tif 000003
【図２】
2012060704.tif 000004
【図３】
2012060704.tif 000005