(57)【要約】【課題】低廉かつ簡易な回路構成により、整流機能と力率改善機能とを兼備しつつ、ＥＭＩノイズを効果的に低減可能な力率改善回路及びそれを用いた負荷駆動装置を提供する。【解決手段】力率改善回路１は、第１の整流素子Ｄ３と第１のスイッチング素子Ｑ１からなる第１の直列回路と、第２の整流素子Ｄ４と第２のスイッチング素子Ｑ２からなり、第１の直列回路に並列接続された第２の直列回路と、第１のリアクトルＬ１及び第２のリアクトルＬ２とを備えており、さらに、交流電源Ｖｉｎと第１のリアクトルＬ１の接続点と平滑コンデンサＣ１の両端との間にそれぞれ接続された第３、第４の整流素子Ｄ５、Ｄ６、及び、交流電源Ｖｉｎと第２のリアクトルＬ２の接続点と平滑コンデンサＣ１の両端との間にそれぞれ接続された第５、第６の整流素子Ｄ９、Ｄ１０を有している。【選択図】図１
2012095454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を整流素子として用いて交流電源(Vin)の交流電圧を整流する整流手段と、前記第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を前記整流手段と共有し、整流素子及びスイッチング素子として用いて力率改善動作を行う昇圧手段とを有する力率改善回路であって、
第１の整流素子(D3)と第１のスイッチング素子(Q1)からなる第１の直列回路と、第２の整流素子(D4)と第２のスイッチング素子(Q2)からなり、前記第１の直列回路に並列接続される第２の直列回路と、前記第１の直列回路に並列接続される平滑コンデンサ(C1)と、前記第１の整流素子(D3)と前記第１のスイッチング素子(Q1)の接続点に一端が接続され、他端が前記交流電源(Vin)の一端に接続される第１のリアクトル(L1)と、前記第２の整流素子(D4)と前記第２のスイッチング素子(Q2)の接続点に一端が接続され、他端が前記交流電源(Vin)の他端に接続される第２のリアクトル(L2)と、前記第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を駆動するスイッチング素子ドライブ回路(2)と、を備えており、
さらに、前記交流電源(Vin)と前記第１のリアクトル(L1)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の一方の接続点との間に接続される第３の整流素子(D5)またはスイッチング素子、前記交流電源(Vin)と前記第１のリアクトル(L1)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の他方の接続点との間に接続される第４の整流素子(D6)またはスイッチング素子、前記交流電源(Vin)と前記第２のリアクトル(L2)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の一方の接続点との間に接続される第５の整流素子(D9)またはスイッチング素子、及び、前記交流電源(Vin)と前記第２のリアクトル(L2)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の他方の接続点との間に接続される第６の整流素子(D10)またはスイッチング素子、を備えることを特徴とする力率改善回路。
【請求項２】
第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を整流素子として用いて交流電源(Vin)の交流電圧を整流する整流手段と、前記第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を前記整流手段と共有し、整流素子及びスイッチング素子として用いて力率改善動作を行う昇圧手段とを有する力率改善回路であって、
第１のスイッチング素子(Q1)と第２のスイッチング素子(Q2)からなる第１の直列回路と、第１の整流素子(D3)と第２の整流素子(D4)からなり、前記第１の直列回路に並列接続される第２の直列回路と、前記第１の直列回路に並列接続される平滑コンデンサ(C1)と、前記第１のスイッチング素子(Q1)と前記第２のスイッチング素子(Q2)の接続点に一端が接続され、他端が前記交流電源(Vin)の一端に接続される第１のリアクトル(L1)と、前記第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を駆動するスイッチング素子ドライブ回路(2)と、を備えており、
さらに、前記交流電源(Vin)と前記第１のリアクトル(L1)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の一方の接続点との間に接続される第３の整流素子(D5)またはスイッチング素子、及び、前記交流電源(Vin)と前記第１のリアクトル(L1)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の他方の接続点との間に接続される第４の整流素子(D6)またはスイッチング素子、を備えることを特徴とする力率改善回路。
【請求項３】
前記第１の整流素子(D3)と前記第２の整流素子(D4)の接続点に一端が接続され、他端が前記交流電源(Vin)の他端に接続される第２のリアクトル(L2)、前記交流電源(Vin)と前記第２のリアクトル(L2)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の一方の接続点との間に接続される第５の整流素子(D9)またはスイッチング素子、及び、前記交流電源(Vin)と前記第２のリアクトル(L2)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の他方の接続点との間に接続される第６の整流素子(D10)またはスイッチング素子、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の力率改善回路。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の力率改善回路とコンバータ部とを備える負荷駆動装置であって、前記コンバータ部は、前記第１の直列回路を前記力率改善回路と共有するとともに、トランスと、前記力率改善回路の直流出力を交流に変換して前記トランスの一次側に印加するインバータ手段とを有しており、前記トランスの二次側に接続された負荷を駆動することを特徴とする負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力率改善回路及びそれを用いた負荷駆動装置に関し、特に、不要輻射（ＥＭＩ：electromagnetic interference）ノイズを効果的に低減することが可能な力率改善回路及びそれを用いた負荷駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電灯または電動機等の負荷を駆動するために、入力交流電源の交流電圧を整流後、所望の交流または直流電圧に変換して負荷に供給する負荷駆動装置が広く用いられている。このような負荷駆動装置には、その力率を改善し、また、装置から発生するＥＭＩノイズを低減するために、力率改善回路を設けることが要求される。そのため、負荷駆動装置の一般的な構成では、その入力段に、ダイオードブリッジからなる整流回路と、昇圧コンバータ回路からなる力率改善回路が実装される。
【０００３】
一方、負荷駆動装置において、昇圧動作による力率改善機能と整流機能を兼備することにより、前段のダイオードブリッジを不要とした力率改善回路も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この力率改善回路は、負荷駆動装置の入力段を簡易な回路により構成し、かつ、ダイオードの導通損失を低減することが可能な点で、整流回路と力率改善回路とを個別に設けた構成よりも有利なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７―５２７６８７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、一般に、力率改善回路は、それが備えるリアクトルのインダクタンス成分と、装置中の何らかの容量成分（例えば、交流電源の周辺に使用されるコンデンサの容量、あるいは、回路の寄生容量など）とのＬＣ共振により、所謂リンギングを起こす場合があり、これがＥＭＩノイズの要因となるという問題がある。特許文献１に記載されたような力率改善回路は、上述したような利点を有するものの、このようなリンギングの抑制について何ら考慮されておらず、ＥＭＩノイズを低減する上で十分なものとは言えない。
【０００６】
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、整流機能と力率改善機能とを兼備しつつ、ＥＭＩノイズを効果的に低減可能な力率改善回路及びそれを用いた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】
【０００７】
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。
【０００８】
（１）第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を整流素子として用いて交流電源(Vin)の交流電圧を整流する整流手段と、前記第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を前記整流手段と共有し、整流素子及びスイッチング素子として用いて力率改善動作を行う昇圧手段とを有する力率改善回路であって、第１の整流素子(D3)と第１のスイッチング素子(Q1)からなる第１の直列回路と、第２の整流素子(D4)と第２のスイッチング素子(Q2)からなり、前記第１の直列回路に並列接続される第２の直列回路と、前記第１の直列回路に並列接続される平滑コンデンサ(C1)と、前記第１の整流素子(D3)と前記第１のスイッチング素子(Q1)の接続点に一端が接続され、他端が前記交流電源(Vin)の一端に接続される第１のリアクトル(L1)と、前記第２の整流素子(D4)と前記第２のスイッチング素子(Q2)の接続点に一端が接続され、他端が前記交流電源(Vin)の他端に接続される第２のリアクトル(L2)と、前記第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を駆動するスイッチング素子ドライブ回路(2)と、を備えており、さらに、前記交流電源(Vin)と前記第１のリアクトル(L1)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の一方の接続点との間に接続される第３の整流素子(D5)またはスイッチング素子、前記交流電源(Vin)と前記第１のリアクトル(L1)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の他方の接続点との間に接続される第４の整流素子(D6)またはスイッチング素子、前記交流電源(Vin)と前記第２のリアクトル(L2)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の一方の接続点との間に接続される第５の整流素子(D9)またはスイッチング素子、及び、前記交流電源(Vin)と前記第２のリアクトル(L2)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の他方の接続点との間に接続される第６の整流素子(D10)またはスイッチング素子、を備えることを特徴とする力率改善回路（請求項１）。
【０００９】
（２）第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を整流素子として用いて交流電源(Vin)の交流電圧を整流する整流手段と、前記第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を前記整流手段と共有し、整流素子及びスイッチング素子として用いて力率改善動作を行う昇圧手段とを有する力率改善回路であって、第１のスイッチング素子(Q1)と第２のスイッチング素子(Q2)からなる第１の直列回路と、第１の整流素子(D3)と第２の整流素子(D4)からなり、前記第１の直列回路に並列接続される第２の直列回路と、前記第１の直列回路に並列接続される平滑コンデンサ(C1)と、前記第１のスイッチング素子(Q1)と前記第２のスイッチング素子(Q2)の接続点に一端が接続され、他端が前記交流電源(Vin)の一端に接続される第１のリアクトル(L1)と、前記第１、第２のスイッチング素子(Q1,Q2)を駆動するスイッチング素子ドライブ回路(2)と、を備えており、さらに、前記交流電源(Vin)と前記第１のリアクトル(L1)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の一方の接続点との間に接続される第３の整流素子(D5)またはスイッチング素子、及び、前記交流電源(Vin)と前記第１のリアクトル(L1)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の他方の接続点との間に接続される第４の整流素子(D6)またはスイッチング素子、を備えることを特徴とする力率改善回路（請求項２）。
【００１０】
（３）（２）項に記載の力率改善回路であって、前記第１の整流素子(D3)と前記第２の整流素子(D4)の接続点に一端が接続され、他端が前記交流電源(Vin)の他端に接続される第２のリアクトル(L2)、前記交流電源(Vin)と前記第２のリアクトル(L2)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の一方の接続点との間に接続される第５の整流素子(D9)またはスイッチング素子、及び、前記交流電源(Vin)と前記第２のリアクトル(L2)の接続点と、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路の他方の接続点との間に接続される第６の整流素子(D10)またはスイッチング素子、をさらに備えることを特徴とする力率改善回路（請求項３）。
【００１１】
（４）（１）〜（３）項のいずれか１項に記載の力率改善回路とコンバータ部とを備える負荷駆動装置であって、前記コンバータ部は、前記第１の直列回路を前記力率改善回路と共有するとともに、トランスと、前記力率改善回路の直流出力を交流に変換して前記トランスの一次側に印加するインバータ手段とを有しており、前記トランスの二次側に接続された負荷を駆動することを特徴とする負荷駆動装置（請求項４）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る力率改善回路は、以上のように構成したため、交流電源の交流電圧を整流する整流手段と、力率改善動作を行う昇圧手段とを兼備する力率改善回路において、リアクトルに発生するリンギングを抑制し、それによって、ＥＭＩノイズを効果的に低減することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る負荷駆動装置は、本発明に係る力率改善回路を用いることにより、整流手段と昇圧手段と独立した個別の回路として構成することなく、部品点数を削減して、低損失の入力段を、低廉かつ簡易に構成することが可能であることに加えて、力率改善回路のリアクトルに発生するリンギングを抑制し、それによって、ＥＭＩノイズを効果的に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における力率改善回路を示す回路構成図である。
【図２】図１に示す力率改善回路を用いた負荷駆動装置の一例を示す回路構成図である。
【図３】（ａ）は、従来の力率改善回路におけるリアクトルの出力電圧波形を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部の部分拡大図である。
【図４】（ａ）は、図１に示す力率改善回路におけるリアクトルの出力電圧波形を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部の部分拡大図である。
【図５】（ａ）は、従来の力率改善回路を用いた負荷駆動装置のＥＭＩノイズの測定結果を示す図であり、（ｂ）は、図２に示す負荷駆動装置のＥＭＩノイズの測定結果を示す図である。
【図６】図１に示す力率改善回路を用いた負荷駆動装置の別の例を示す回路構成図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第２の実施形態における力率改善回路の一例を示す回路構成図である、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態における力率改善回路の別の例を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、本発明の第１の実施形態における力率改善回路１を示す回路構成図である。力率改善回路１は、第１の整流素子Ｄ３と第１のスイッチング素子Ｑ１からなる第１の直列回路と、第２の整流素子Ｄ４と第２のスイッチング素子Ｑ２からなる第２の直列回路とを備えている。力率改善回路１では、第１、第２の整流素子Ｄ３、Ｄ４としてダイオードが用いられ、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２としてＭＯＳ−ＦＥＴが用いられており、第１の直列回路は、第１の整流素子Ｄ３のアノード端子と第１のスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子とを接続してなり、第２の直列回路は、第２の整流素子Ｄ４のアノード端子と第２のスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子とを接続してなる。
【００１６】
第１の直列回路と第２の直列回路は、第１、第２の整流素子Ｄ３、Ｄ４のカソード端子を接続し、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のソース端子を接続して、互いに並列に接続されており、この第１の直列回路（及び第２の直列回路）と並列に平滑コンデンサＣ１が接続されている。ここで、ＭＯＳ―ＦＥＴからなる本実施形態における第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、それぞれ寄生ダイオードＤ１、Ｄ２を有している。
【００１７】
また、力率改善回路１は、第１のリアクトルＬ１と第２のリアクトルＬ２とを備えており、第１のリアクトルＬ１の一端は、第１の整流素子Ｄ３と第１のスイッチング素子Ｑ１の接続点に接続され、他端は、交流電源Ｖｉｎの一端に接続される。第２のリアクトルＬ２の一端は、第２の整流素子Ｄ４と第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点に接続され、他端は、交流電源Ｖｉｎの他端に接続される。
【００１８】
さらに、力率改善回路１は、それぞれダイオードからなる第３〜第６の整流素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０を備えている。ここで、力率改善回路１における第３〜第６の整流素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０の接続態様を詳述すれば、次の通りである。
【００１９】
第３の整流素子Ｄ５は、交流電源Ｖｉｎと第１のリアクトルＬ１の接続点にそのカソード端子が接続され、第１の直列回路と第２の直列回路の一方の（第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のソース端子側の）接続点（すなわち、平滑コンデンサＣ１の一端）にそのアノード端子が接続される。第４の整流素子Ｄ６は、交流電源Ｖｉｎと第１のリアクトルＬ１の接続点にそのアノード端子が接続され、第１の直列回路と第２の直列回路の他方の（第１、第２の整流素子Ｄ３、Ｄ４のカソード端子側の）接続点（すなわち、平滑コンデンサＣ１の他端）にそのカソード端子が接続される。
【００２０】
また、第５の整流素子Ｄ９は、交流電源Ｖｉｎと第２のリアクトルＬ２の接続点にそのカソード端子が接続され、第１の直列回路と第２の直列回路の一方の（第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のソース端子側の）接続点（すなわち、平滑コンデンサＣ１の一端）にそのアノード端子が接続される。第６の整流素子Ｄ１０は、交流電源Ｖｉｎと第２のリアクトルＬ２の接続点にそのアノード端子が接続され、第１の直列回路と第２の直列回路の他方の（第１、第２の整流素子Ｄ３、Ｄ４のカソード端子側の）接続点（すなわち、平滑コンデンサＣ１の他端）にそのカソード端子が接続される。
【００２１】
力率改善回路１は、さらに、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動するスイッチング素子ドライブ回路２を備えており、スイッチング素子ドライブ回路２から出力される駆動信号（ゲート駆動信号）に従って、後述するように第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をオン・オフ動作させることによって、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を共有する整流手段と昇圧手段を備える力率改善回路をとして機能する。このとき、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、整流手段における整流素子として用いられるとともに、昇圧手段における整流素子及びスイッチング素子として用いられるものである。
【００２２】
図２は、図１に示す力率改善回路１を用いた負荷駆動装置１０を示す回路構成図である。負荷駆動装置１０は、図１に示す力率改善回路１とコンバータ部４とを備えている。コンバータ部４は、第１のスイッチング素子Ｑ１と第１の整流素子Ｄ３からなる第１の直列回路を力率改善回路１と共有するものであり、さらに、第３のスイッチング素子Ｑ５と第４のスイッチング素子Ｑ６とを直列に接続してなる第３の直列回路を有している。
【００２３】
本実施形態において、第３、第４のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は、それぞれ寄生ダイオードＤ２１、Ｄ２２を有するＭＯＳ―ＦＥＴからなる。第３の直列回路は、第３のスイッチング素子Ｑ５のドレイン端子と第４のスイッチング素子Ｑ６のソース端子とを接続して構成され、第３のスイッチング素子Ｑ５のソース端子と第１のスイッチング素子Ｑ１のソース端子とを接続し、第４のスイッチング素子Ｑ６のドレイン端子と第１の整流素子Ｄ３のカソード端子とを接続することによって、第１の直列回路と並列に接続されている。
【００２４】
コンバータ部４は、さらに、トランス（例えば、高周波絶縁トランス）Ｔ１を有しており、トランスＴ１の一次側の一端は、第３の直列回路の中間点（第３のスイッチング素子Ｑ５と第４のスイッチング素子Ｑ６の接続点）に接続され、他端は、一次巻線に直列接続された共振コンデンサＣｒ１及び共振インダクタＬｓを含む直列共振回路５を介して、第４のスイッチング素子Ｑ６のドレイン端子に接続される。そして、トランスＴ１の二次側には、ダイオードＤ２３、Ｄ２４及び平滑コンデンサＣｏからなる整流平滑化回路を介して、負荷３が接続される。
【００２５】
負荷駆動装置１０において、スイッチング素子ドライブ回路２は、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２とともに、第３、第４のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のオン・オフ動作を制御する駆動信号（ゲート駆動信号）を出力する。第１直列回路と第３直列回路は、この駆動信号（ゲート駆動信号）に従って、第３、第４のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６がオン・オフ動作することによって、力率改善回路１の直流出力を交流に変換してトランスＴ１の一次側に印加するインバータ手段を構成する。この際、コンバータ部４は、トランスＴ１の一次側に直列共振回路５を含む電流共振コンバータ（ＬＬＣ）部として構成されているため、第３、第４のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は、ソフトスイッチング動作を行うものである。
【００２６】
尚、コンバータ部４において、トランスＴ１の一次側の一端は、第３の直列回路の中間点に直列共振回路５を介して接続され、他端は、（直列共振回路５を介することなく）第１の直列回路の中間点に接続されるものであってもよい。また、共振インダクタンスＬｓは、トランスＴ１の漏れインダクタンスで代替することも可能である。
【００２７】
以上のように構成される負荷駆動装置１０の基本動作を説明すれば、次の通りである。
まず、負荷駆動装置１０の入力段を構成する力率改善回路１において、交流電源Ｖｉｎの第１のリアクトルＬ１が高電圧となる極性を有する半周期（以下、正の半周期ともいう）では、第１のスイッチング素子Ｑ１がターンオンされる間に第１のリアクトルＬ１にエネルギーが蓄積され、第１のスイッチング素子Ｑ１がターンオフされると、第１のリアクトルＬ１に蓄積されたエネルギーが平滑コンデンサＣ１に移送される。このような第１のスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ動作が繰り返されることによって、昇圧（及び力率改善）が達成され、平滑コンデンサＣ１の両端間電圧が、力率改善回路１の出力電圧となる。
【００２８】
また、交流電源Ｖｉｎの第２のリアクトルＬ２が高電圧となる極性を有する半周期（以下、負の半周期ともいう）では、第２のスイッチング素子Ｑ２がターンオンされる間に第２のリアクトルＬ２にエネルギーが蓄積され、第２のスイッチング素子Ｑ２がターンオフされると、第２のリアクトルＬ２に蓄積されたエネルギーが平滑コンデンサＣ１に移送される。このような第２のスイッチング素子Ｑ２のオン・オフ動作が繰り返されることによって、昇圧（及び力率改善）が達成され、平滑コンデンサＣ１の両端間電圧が、力率改善回路１の出力電圧となる。
【００２９】
そして、このように、交流電源Ｖｉｎの正の半周期と負の半周期で、第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の役割を切替えることにより、力率改善回路１は、交流電源Ｖｉｎの交流電圧を、平滑コンデンサＣ１の直流出力電圧に変換する整流手段としても機能する。
【００３０】
一方、負荷駆動装置１０の出力段を構成するコンバータ部４では、第４のスイッチング素子Ｑ６と第３のスイッチング素子Ｑ５とを交互にオン・オフ動作させることによって、力率改善回路１の直流出力電圧を交流に変換してトランスＴ１の一次側に印加する。そして、負荷３には、トランスＴ１の二次側に発生する交流電圧が整流平滑化された直流電圧が印加され、これによって、負荷３が駆動される。
【００３１】
次に、力率改善回路１における第３〜第６の整流素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０の機能について説明する。図３は、比較のために、従来の力率改善回路におけるリアクトルの出力電圧波形を示す図であり、図４は、図１に示す力率改善回路１におけるリアクトル（例えば、第２のリアクトルＬ２）の出力電圧波形を示す図である。ここで、図３に出力電圧波形を示す従来の力率改善回路は、第３〜第６の整流素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０を有しないこと以外は、図１に示す力率改善回路１と同様に構成されており、以下、対応する回路要素については同一の名称及び符号により参照する。また、図３及び図４は、電流不連続モードにおける出力電圧波形であり、いずれの図についても、（ａ）は、交流電源Ｖｉｎの数周期にわたるリアクトルの出力電圧波形の概形を示す図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部付近を時間方向に拡大して示す図である。
【００３２】
また、図３及び図４のいずれについても、（ｂ）には、一方のスイッチング素子（例えば、第２のスイッチング素子Ｑ２）がターンオンし、リアクトルにエネルギーが蓄積されている期間（期間Ｔ１）、そのスイッチング素子がターンオフし、平滑コンデンサＣ１にエネルギーが移送されている期間（期間Ｔ２）、そして、エネルギーの移送の終了後、再度スイッチング素子がターンオンされるまでの不連続期間（期間Ｔ３）の各期間における出力電圧波形の詳細が示されている。
【００３３】
図３（ｂ）に示すように、従来の力率改善回路では、不連続期間（期間Ｔ３）において、リアクトルの出力電圧波形が振動するリンギングが発生している。このリンギングは、リアクトルのインダクタンス成分と、力率改善回路が有する容量成分（この容量成分は、回路の実際の使用条件に応じて様々であるが、例えば、交流電源Ｖｉｎ周辺に使用されるコンデンサの容量成分、回路の寄生容量等が挙げられる）とがＬＣ共振を起こすことにより発生するものであり、ＥＭＩノイズの要因となることが知られている。
【００３４】
一方、本実施形態における力率改善回路１では、第３〜第６の整流素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０を備えることによってＬＣ間の電流のやりとりを抑制するように別の電流経路が形成され、図４（ｂ）に示すように、不連続期間（期間Ｔ３）におけるリンギングの発生が抑制される。尚、図４（ｂ）には、一方のスイッチング素子（例えば、第２のスイッチング素子Ｑ２）のオン・オフ動作に関連して、リアクトル（例えば、第２のリアクトルＬ２）の出力電圧波形が示されているが、第３〜第６の整流素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０を備えた構成により、他方のスイッチング素子（例えば、第１のスイッチング素子Ｑ１）のオン・オフ動作に関連するリアクトル（例えば、第１のリアクトルＬ１）の出力電圧波形についても、同様の作用を有するものである。
【００３５】
ここで、図５は、力率改善回路を有する負荷駆動装置のＥＭＩノイズの測定結果を示す図であり、（ａ）は、比較のために、図３に関連して説明したものと同様の従来の力率改善回路を用いた負荷駆動装置、（ｂ）は、本実施形態における力率改善回路１を用いた負荷駆動装置１０について、それぞれの測定結果示す図である。また、図５（ａ）、（ｂ）のいずれについても、負荷駆動装置の動作周波数が約１００ｋＨｚの場合に、周波数が１５０ｋＨｚ以上のＥＭＩノイズを測定した結果である。
図５の（ａ）と（ｂ）の比較から、本実施形態における負荷駆動装置１０では、従来の負荷駆動装置に比べて、約５ＭＨｚ以下の周波数において、ＥＭＩノイズが顕著に減少していることが分かる。
【００３６】
本実施形態における力率改善回路１を用いた負荷駆動装置は、図２に示す負荷駆動装置１０に限定されるものではなく、力率改善回路１と、第１の直列回路を力率改善回路１と共有し、かつ、トランスと、力率改善回路の直流出力を交流に変換してトランスの一次側に印加するインバータ手段とを有するコンバータ部とを備え、トランスの二次側に接続された負荷を駆動するものである限り、任意の適切な負荷駆動装置とすることができる。例えば、本実施形態における力率改善回路１を用いた負荷駆動装置は、図６に示すような構成を備えるものであってもよい。
【００３７】
図６に示す負荷駆動装置１０ａは、図１に示す力率改善回路１とコンバータ部４ａとを備えている。コンバータ部４ａは、第１のスイッチング素子Ｑ１と第１の整流素子Ｄ３からなる第１の直列回路を力率改善回路１と共有するものである。コンバータ部４ａは、さらに、トランス（例えば、高周波絶縁トランス）Ｔ１を有しており、トランスＴ１の一次側の一端は、第１の整流素子Ｄ３のカソード端子に接続され、他端は、一次巻線に直列接続された共振コンデンサＣｒ１を介して、第１の直列回路の一端に接続されている。そして、高周波トランスＴ１の二次側には、負荷３が接続されている。
【００３８】
ここで、トランスＴ１は、その一次側に、トランスＴ１の一次巻線と直列に形成された漏れインダクタンスＬｓと、トランスＴ１の一次巻線と並列に形成された励磁インダクタンスＬｍを有しており、コンバータ部４ａは、漏れインダクタンスＬｓと、励磁インダクタンスＬｍと、共振コンデンサＣｒ１とによる共振動作を備えた電流共振コンバータ（ＬＬＣ）部をなすものである。また、負荷駆動装置１０ａでは、トランスＴ１の二次側に、整流平滑化回路が設けられておらず、トランスＴ１の二次側に発生する交流電圧により負荷３を駆動する構成となっている。
【００３９】
尚、負荷駆動装置１０ａにおいて、トランスＴ１の一次側の一端を、一次巻線に直列接続された共振コンデンサＣｒ１を介して第１の整流素子Ｄ３のカソード端子に接続し、他端を、（共振コンデンサＣｒ１を介することなく）第１の直列回路の一端に接続するものであってもよい。
【００４０】
負荷駆動装置１０ａでは、第１のスイッチング素子Ｑ１が、スイッチング素子ドライブ回路２からの駆動信号（ゲート駆動信号）に従ってオン・オフ動作することによって、第１の直列回路が、力率改善回路１の直流出力を交流に変換してトランスＴ１の一次側に印加するインバータ手段を構成することを除いて、その基本動作は、負荷駆動装置１０と同様のものであるため、その説明は省略する。勿論、コンバータ部４ａは、電流共振コンバータ（ＬＬＣ）部として構成されているため、第１のスイッチング素子Ｑ１は、ソフトスイッチング動作を行うものである。
【００４１】
そして、図６に示す負荷駆動装置１０ａは、第３〜第６の整流素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０を備えた力率改善回路１を用いることによって、図２に示す負荷駆動装置１０と同様の作用効果を奏するものである。
【００４２】
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態における力率改善回路について説明する。図７（ａ）に示す力率改善回路１ｃは、第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２からなる第１の直列回路と、第１の整流素子Ｄ３と第２の整流素子Ｄ４からなる第２の直列回路とを備えている。力率改善回路１ｃでは、第１、第２の整流素子Ｄ３、Ｄ４としてダイオードが用いられ、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２としてＭＯＳ−ＦＥＴが用いられており、第１の直列回路は、第１のスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子と第２のスイッチング素子Ｑ２のソース端子とを接続してなり、第２の直列回路は、第１の整流素子Ｄ３のカソード端子と第２の整流素子Ｄ４のアノード端子とを接続してなる。
【００４３】
第１の直列回路と第２の直列回路は、第２のスイッチング素子Ｑ２のドレインと第２の整流素子Ｄ４のカソード端子を接続し、第１のスイッチング素子Ｑ１のソース端子と第１の整流素子Ｄ３のアノード端子を接続して、互いに並列に接続されており、この第１の直列回路（及び第２の直列回路）と並列に平滑コンデンサＣ１が接続されている。ここで、ＭＯＳ―ＦＥＴからなる本実施形態における第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、それぞれ寄生ダイオードＤ１、Ｄ２を有している。
【００４４】
また、力率改善回路１ｃは、リアクトルＬ１（第１のリアクトル）を備えており、リアクトルＬ１の一端は、第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点に接続され、他端は、交流電源Ｖｉｎの一端に接続される。尚、リアクトルＬ１は、一端が、第１の整流素子Ｄ３と第２の整流素子Ｄ４の接続点に接続され、他端が、交流電源Ｖｉｎの他端に接続されるものであってもよい。
【００４５】
さらに、力率改善回路１ｃは、それぞれダイオードからなる第３、第４整流素子Ｄ５、Ｄ６を備えている。ここで、力率改善回路１における第３、第４の整流素子Ｄ５、Ｄ６の接続態様を詳述すれば、次の通りである。
【００４６】
第３の整流素子Ｄ５は、交流電源ＶｉｎとリアクトルＬ１の接続点にそのカソード端子が接続され、第１の直列回路と第２の直列回路の一方の（第１のスイッチング素子Ｑ１と第１の整流素子Ｄ３の接続点側の）接続点（すなわち、平滑コンデンサＣ１の一端）にそのアノード端子が接続される。第４の整流素子Ｄ６は、交流電源ＶｉｎとリアクトルＬ１の接続点にそのアノード端子が接続され、第１の直列回路と第２の直列回路の他方の（第２のスイッチング素子Ｑ２と第２の整流素子Ｄ４の接続点側の）接続点（すなわち、平滑コンデンサＣ１の他端）にそのカソード端子が接続される。
【００４７】
力率改善回路１ｃは、さらに、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動するスイッチング素子ドライブ回路２を備えており、スイッチング素子ドライブ回路２から出力される駆動信号（ゲート駆動信号）に従って、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２をオン・オフ動作させることによって、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を共有する整流手段と昇圧手段を備える力率改善回路をとして機能する。このとき、第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、整流手段における整流素子として用いられるとともに、昇圧手段における整流素子及びスイッチング素子として用いられるものである。
【００４８】
力率改善回路１ｃは、第３、第４の整流素子Ｄ５、Ｄ６を備えることによって、図１に示す力率改善回路１と同様に、リアクトルＬ１の出力電圧波形のリンギングを抑制し、ＥＭＩノイズを効果的に低減するものである。
【００４９】
また、図７（ｂ）に示す力率改善回路１ｄは、図７（ａ）に示す力率改善回路１ｃの構成に対して、第１の整流素子Ｄ３と第２の整流素子Ｄ４の接続点に一端が接続され、他端が交流電源Ｖｉｎの他端に接続される第２のリアクトルＬ２が追加され、さらに、第３、第４の整流素子Ｄ５、Ｄ６に加えて、第５、第６の整流素子Ｄ９、Ｄ１０を備えた構成を有している。
【００５０】
ここで、第５の整流素子Ｄ９は、交流電源Ｖｉｎと第２のリアクトルＬ２の接続点にそのカソードが接続され、第１の直列回路と第２の直列回路の一方の（第１のスイッチング素子Ｑ１と第１の整流素子Ｄ３の接続点側の）接続点（すなわち、平滑コンデンサＣ１の一端）にそのアノードが接続されており、第６の整流素子Ｄ１０は、交流電源Ｖｉｎと第２のリアクトルＬ２の接続点にそのアノードが接続され、第１の直列回路と第２の直列回路の他方の（第２のスイッチング素子Ｑ２と第２の整流素子Ｄ４の接続点側の）接続点（すなわち、平滑コンデンサＣ１の他端）にそのカソードが接続されている。
【００５１】
力率改善回路１ｃは、第１、第２のリアクトルＬ１、Ｌ２を備えた力率改回路において、第３〜第６の整流素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０を備えることによって、図１に示す力率改善回路１と同様に、リアクトルＬ１の出力電圧波形のリンギングを抑制し、ＥＭＩノイズを効果的に低減するものである。
【００５２】
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態の回路構成のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図１、図７（ｂ）に示す力率改善回路１、１ｄにおいて、第３〜第６整流素子Ｄ５、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１０のいずれか１つまたは複数、図７（ａ）に示す力率改善回路１ｃの第３、第４の整流素子Ｄ５、Ｄ６のいずれか１つまたは複数を、スイッチング素子に置換えることも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１，１ｃ，１ｄ：力率改善回路、２：スイッチング素子ドライブ回路、３：負荷、４,４ａ：コンバータ部、５：直列共振回路、１０,１０ａ：負荷駆動装置、Ｃｏ,Ｃ１:平滑コンデンサ、Ｃｒ１：共振コンデンサ、Ｄ１,Ｄ２,Ｄ２１,Ｄ２２:寄生ダイオード、Ｄ２３,Ｄ２４:ダイオード、Ｄ３：第１の整流素子、Ｄ４：第２の整流素子、Ｄ５：第３の整流素子、Ｄ６：第４の整流素子、Ｄ９：第５の整流素子、Ｄ１０：第６の整流素子、Ｌ１：第１のリアクトル、Ｌ２：第２のリアクトル、Ｌｓ：共振インダクタ（漏れインダクタンス）、Ｌｍ：励磁インダクタンス、Ｔ１：トランス、Ｑ１:第１のスイッチング素子、Ｑ２:第２のスイッチング素子、Ｑ５:第３のスイッチング素子、Ｑ６:第４のスイッチング素子、Ｖｉｎ：交流電源
【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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