JPH06233536A - 整流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧の０Ｖ付近で入力電流を正弦波に近
づけ、入力電流の高調波成分の低減と力率の改善を図
る。 【構成】 倍電圧整流回路を構成する整流ダイオード１
に並列接続されたスイッチ手段１１と、単相交流電源５
からの入力電流を検出する電流検出手段８により検出さ
れた入力電流と上記単相交流電源５の正弦波状の参照電
圧とを比較して、上記スイッチ手段１１のオン，オフの
タイミング信号を出力する比較手段９とを設け、駆動手
段１０に、該比較手段９からのタイミング信号にもとづ
き上記スイッチ手段１１をオン，オフ駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、交流を直流に変換
し、入力電流の高調波成分を低減し、力率を改善する整
流装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は例えば特公昭６２−４５７９４
号公報に示された従来の整流装置を示す回路であり、図
において、１は整流ダイオード、２は平滑コンデンサ、
３は誘導性要素としての平滑リアクトルであり、これら
は倍電圧整流回路を構成している。

【０００３】また、４は負荷、５は単相交流電源、６は
平滑コンデンサ２の放電防止用ダイオード、７はトラン
ジスタ、８は入力電流を検出する電流検出手段としての
電流検出器、９はヒステリシス付の比較手段としての比
較回路、１０はトランジスタ７の駆動手段としての駆動
回路である。

【０００４】また、図１４は図１３の整流装置の入力電
源電圧と入力電流の関係を示したタイミングチャートで
ある。ａは正弦波状の参照電圧上限電圧（参照電圧＋ヒ
ステリシス電圧）、ｂは正弦波状の参照電圧下限電圧
（参照電圧−ヒステリシス電圧）、ｃは入力電流、ｄは
電源電圧、ｅはトランジスタ７の駆動信号である。

【０００５】次に動作について説明する。単相交流電源
５の半波期間で、一方の整流ダイオード１の働きによ
り、平滑リアクトル３を介して、一方の平滑コンデンサ
２を充電し、次の半波期間で、他方の整流ダイオード１
の働きにより、平滑リアクトル３を介して、他方の平滑
コンデンサ２を充電する。

【０００６】２つの平滑コンデンサ２は互いに直列に接
続されているため、負荷４には、一方の平滑コンデンサ
２に充電されている電源電圧のピーク分の２倍の直流電
圧が印加されることになる。

【０００７】この回路は、平滑コンデンサ２が完全に放
電しないため、直流電圧いわゆる残留電圧が残り、充電
電流は電源電圧がこの残留電圧より高い期間、即ち電源
電圧のピーク部分に近い期間しか流れない。

【０００８】そこで、平滑コンデンサ２の充電電流が流
れない期間、言い換えれば電源電圧が低くなった期間
に、平滑リアクトル３を介して電源を短絡することによ
り電流を流し、入力電流の高調波成分を低減し、力率を
改善する。

【０００９】この電源短絡回路は、平滑リアクトル３，
整流ダイオード１，トランジスタ７，電流検出器８によ
り構成される。トランジスタ７，平滑リアクトル３，整
流ダイオード１，放電防止用ダイオード６，平滑コンデ
ンサ２はそれぞれ２個ずつ設けられて、以下、回路図の
上側に位置するものを＋側とし、下側に位置するものを
−側とする。

【００１０】図１４で電気角０〜πの期間では＋側の短
絡回路が、電気角π〜２πでは−側の短絡回路がそれぞ
れ働いている。駆動信号ｅはトランジスタ７の駆動信号
であるが、＋側のトランジスタ７の駆動回路、−側のト
ランジスタ７の駆動回路が互いに相対的に構成されてい
るため、単一信号で２つのトランジスタ７を制御してい
る。

【００１１】即ち、駆動信号ｅで＋側になっている期間
が＋側のトランジスタ７のオンの信号、−側になってい
る期間が−側のトランジスタ７のオンの信号になってい
る。また、この信号は、比較回路９の出力信号と全く同
じである。

【００１２】電気角０〜πの期間では、＋側のトランジ
スタ７は順方向電圧が印加されているため、電気角０°
より＋側のトランジスタ７がオンする。そして、入力電
流ｃが参照電圧上限ａに達すると、比較回路９の出力が
−Ｖ_ssに落ち、＋側のトランジスタ７がオフする。入力
電流ｃが参照電圧下限電圧ｂまで減衰すると、＋側のト
ランジスタ７は再びオンする。

【００１３】このようにして、オン，オフを繰り返す
が、π／２の付近に近づくと、＋側のコンデンサ２の充
電電流が急激に増加していくため、＋側のトランジスタ
７のオフ期間が大幅に伸びる。π／２の点を越えると、
＋側のコンデンサ２の充電電流が減衰して、＋側のトラ
ンジスタ７が再度、オン，オフ発振を開始する。

【００１４】０〜πの期間に、−側のトランジスタ７の
オン信号も与えられることになるが、このとき、−側の
トランジスタ７には順方向電圧が印加されていないた
め、オンすることはない。以上述べたのと全く同様にし
て、電気角π〜２πの期間には−側のトランジスタ７が
動作する。通電電流は、入力電流ｃの波形のように正弦
波に近づき、電源電圧ｄ波形との力率も極めて向上す
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の整流装置は以上
のように構成されているので、電源電圧が０Ｖ付近で
は、平滑リアクトル３，整流ダイオード１，トランジス
タ７，電流検出器８により構成される電源短絡回路にお
いて電流がほとんど流れず、このため、入力電流ｃが電
源電圧の０Ｖ付近で歪み、入力電流ｃの高調波成分の低
減効果に限界が生じ、また入力力率も限界が生じるなど
問題点があった。

【００１６】請求項１の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたものであり、電源電圧の０Ｖ付近
で入力電流を正弦波に近づけ、入力電流の高調波成分を
低減し、力率を改善することができ、さらに、電力利用
環境の悪化を防止できるとともに、高調波障害を防止で
きる整流装置を得ることを目的とする。

【００１７】請求項２の発明は負荷の大小に応じて入力
電流の高調波成分を低減できるとともに、力率を改善す
ることができる整流装置を得ることを目的とする。

【００１８】請求項３の発明は絶縁ゲート形電界効果ト
ランジスタにより集積逆方向ＰＮ接合整流素子を同期整
流器として働かせて、電力変換効率を向上できる整流装
置を得ることを目的とする。

【００１９】請求項４の発明は絶縁ゲート形電界効果ト
ランジスタの集積逆方向ＰＮ接合整流素子が導通するす
べての期間で、同期整流器として働かせることができる
整流装置を得ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る整
流装置は、倍電圧整流回路を構成する整流ダイオードに
並列接続されたスイッチ手段と、単相交流電源からの入
力電流を検出する電流検出手段により検出された入力電
流と上記単相交流電源の正弦波状の参照電圧とを比較し
て上記スイッチ手段のオン，オフのタイミング信号を出
力する比較手段とを設け、駆動手段に、該比較手段から
のタイミング信号にもとづき上記スイッチ手段をオン，
オフ駆動させるようにしたものである。

【００２１】請求項２の発明に係る整流装置は、倍電圧
整流回路を構成する整流ダイオードに並列接続されたス
イッチ手段と、単相交流電源からの入力電流を検出する
電流検出手段と、上記倍電圧整流回路の負荷の大小に応
じて上記単相交流電源の正弦波状の参照電圧のレベルを
調節する参照電圧調節手段とを設け、比較手段に、電流
検出手段により検出された入力電流と上記正弦波状の参
照電圧とを比較させて、上記スイッチ手段のオン，オフ
のタイミング信号を出力させるようにしたものである。

【００２２】請求項３の発明に係る整流装置は、スイッ
チ手段を第１電極、第２電極およびゲート電極を有する
絶縁ゲート形電界効果トランジスタとし、整流ダイオー
ドを上記第１電極と第２電極の間に寄生し、所望の整流
方向に接続した集積逆方向ＰＮ接合整流素子として、単
相交流電源の電圧が上記倍電圧整流回路に設けられた上
記スイッチ手段に接続されている平滑コンデンサの電圧
より高い期間に、駆動手段により上記ゲート電極のゲー
ト信号をオン状態に保つように駆動するようにしたもの
である。

【００２３】請求項４の発明に係る整流装置は、２つの
スイッチ手段をそれぞれ第１電極、第２電極およびゲー
ト電極を有する絶縁ゲート形電界効果トランジスタと
し、２つの整流ダイオードを上記各スイッチ手段の第１
電極と第２電極の間に寄生し、所望の整流方向に接続し
た集積逆方向ＰＮ接合整流素子として、上記２つのスイ
ッチ手段のゲート信号のオン，オフを、駆動手段により
互いに反転するように駆動するようにしたものである。

【００２４】

【作用】請求項１の発明における整流装置は、従来の整
流装置で平滑リアクトル，整流ダイオード，トランジス
タ，電流検出器により構成される電源短絡回路において
電流がほとんど流れない電源電圧が０Ｖ付近の期間に、
整流ダイオードと並列に設けられたスイッチ手段により
誘導性要素と、単相交流電源と倍電圧整流回路に設けら
れた平滑コンデンサとの閉回路を形成することにより、
平滑コンデンサの充電電圧によって、電源電圧が０Ｖ付
近の時でも、入力電流を流すことができ、電源電圧の０
Ｖ付近で入力電流を正弦波に近づけ、入力電流の高調波
成分を低減し、力率を改善する。

【００２５】請求項２の発明における整流装置は、参照
電圧調節手段により正弦波状の参照電圧のレベルを負荷
の大小に応じて調節し、これにより、負荷の変化に応じ
て最適に入力電流の高調波成分を低減し、力率を改善す
る。

【００２６】請求項３の発明における整流装置は、絶縁
ゲート形電界効果トランジスタの寄生ダイオード、即
ち、第１電極と第２電極の間に寄生する集積逆方向ＰＮ
接合整流素子を同期整流器として動作させることによ
り、電力変換効率を良くする。

【００２７】請求項４の発明における整流装置は、２つ
のスイッチ手段のゲート信号を互いに反転するようにオ
ン，オフさせることで、集積逆方向ＰＮ接合整流素子が
導通するすべての期間で同期整流器として機能させる。

【００２８】

【実施例】実施例１．以下、請求項１の発明の実施例を
図について説明する。図１において、１〜５および８〜
１０は図１３に示す従来の整流装置の構成部分と同一ま
たは相当する部分であるので、ここではその重複する説
明を省略する。１１は各整流ダイオード１と並列に接続
されたスイッチ手段としての絶縁ゲート形バイポーラト
ランジスタや接合形トランジスタなどのトランジスタ
（スイッチ手段）、１２は負荷４に並列に入れた平滑コ
ンデンサ、１３は電源電圧の電圧極性判別回路である。

【００２９】また、図２は図１の整流装置の入力電源電
圧と入力電流の関係を示したものである。ａは正弦波状
の参照電圧上限電圧（参照電圧＋ヒステリシス電圧）、
ｂは正弦波状の参照電圧下限電圧（参照電圧−ヒステリ
シス電圧）、ｃは入力電流、ｄは電源電圧、ｅおよびｆ
は各トランジスタ１１の駆動信号である。

【００３０】次に、動作について説明する。整流方法
は、上記従来の整流装置と全く同じなので省略する。ま
ず、入力電流の電流検出器（電流検出手段）８の検出値
と、正弦波状の参照電圧とを比較回路（比較手段）９で
比較する。

【００３１】この比較回路９はヒステリシスを持ってお
り、正弦波状の参照電圧上限電圧（参照電圧＋ヒステリ
シス電圧）と正弦波状の参照電圧下限電圧（参照電圧−
ヒステリシス電圧）をつくる。

【００３２】電気角０〜πの期間では−側の閉回路（短
絡回路）が、電気角π〜２πの期間では＋側の閉回路
（短絡回路）が働いている。これらは、電圧極性判別回
路１３で選択する。電気角０〜πの期間では電気角０°
より−側のトランジスタ１１がオンする。

【００３３】入力電流ｃが参照電圧上限値ａに達すると
比較回路９の出力が従来例の図１４と同様に−Ｖ_ssに落
ち、比較回路９の出力がトランジスタ１１の駆動回路１
０に入力され、−側のトランジスタ１１がオフする。入
力電流ｃが参照電圧下限電圧ｂまで減衰すると、−側の
トランジスタは再びオンする。

【００３４】このようにして、オン，オフを繰り返す
が、π／２の付近に近づくと、＋側の整流ダイオード１
が導通し、＋側のコンデンサ２の充電電流が急激に増加
してゆくため、−側のトランジスタ１１のオフ期間が大
幅に延びる。

【００３５】π／２の点を越えると、＋側のコンデンサ
２の充電電流が減衰して、−側のトランジスタ１１が再
度、オン，オフ発振を開始する。以上述べたのと全く同
様にして、電気角π〜２πの期間には＋側トランジスタ
が動作する。

【００３６】上記のように、各平滑コンデンサ２の充電
電流が流れない期間、言い換えれば電源電圧が低くなっ
た期間に、平滑コンデンサ２，平滑リアクトル３，交流
電源５，電流検出器８およびトランジスタ１１からなる
閉回路を形成する。

【００３７】この閉回路は、上記従来の整流装置の平滑
リアクトル３，整流ダイオード１，トランジスタ７，電
流検出器８により構成される電源短絡回路と同様に、平
滑コンデンサ２の充電電流が流れない期間に、電源から
入力電流を流す働きをする。

【００３８】すなわち、従来の整流装置では、電源電圧
が０Ｖからの入力電流ｉ_inは、ｉ_in＝（Ｖ_in／ωＬ）
（１−ｃｏｓωｔ）で与えられるように変化する。但
し、Ｖ_inは単相交流電源５のピーク電圧、ωは角周波
数、Ｌは電源短絡回路のリアクタンスである。しかし、
この実施例の閉回路では、電源電圧が０Ｖからの入力電
流ｉ _inは、ｉ_in＝（Ｖ_in／ωＬ_c ）（１−ｃｏｓωｔ）
＋（Ｖ_c ／Ｌ_c ）ｔで与えられるように変化する。但
し、Ｖ_c は平滑コンデンサ２の充電電圧、Ｌ_c は平滑リ
アクトルのリアクタンス値、ｔは時間である。

【００３９】図３は電源電圧が０Ｖ付近、即ち、電気角
０〜π／１０の期間の入力電流ｉ_inの波形の一例を示し
ている。図中のａ，ｂは上記同様に正弦波状の参照電圧
上限電圧（参照電圧＋ヒステリシス電圧）と正弦波状の
参照電圧下限電圧（参照電圧−ヒステリシス電圧）をそ
れぞれ示している。

【００４０】また、ｃは従来例の入力電流、ｃ₁ はこの
実施例の入力電流波形、ｇはこの実施例のトランジスタ
１１の駆動信号、ｈは従来例のトランジスタ７の駆動信
号である。

【００４１】従来例の入力電流は、単相交流電源５を各
平滑リアクトル３を介して短絡して電流を流すため、電
源電圧が０Ｖ近傍で流れにくく、正弦波状の参照電圧に
応じて入力電流を正弦波に近づけることができない。

【００４２】一方、この実施例の入力電流は、単相交流
電源５と平滑コンデンサ２の充電電圧との和の電圧を平
滑リアクトル３を介して短絡して電流を流すので、電源
電圧が０Ｖ近傍でも、平滑コンデンサ２の充電電圧とト
ランジスタ１１のオン時間に比例した電流分Ｖ_c ｔ／Ｌ
だけ、従来例より多く流すことがてきるため、図３の入
力電圧波形に示すように正弦波状の参照電圧に応じて入
力電流を正弦波に近づけることができる。

【００４３】なお、図２では電気角０〜πの期間に一側
のトランジスタ１１が動作し、電気角π〜２πの期間に
は＋側のトランジスタ１１が動作するものを示したが、
図４に示すように駆動信号ｉ，ｊのオン，オフが互いに
交互になるものであってもよい。

【００４４】また、図２，図３および図４ではヒステリ
シス電圧が変わるものを示したが、図５に示すように、
ヒステリシス電圧が固定であってもよい。図５におい
て、ａは正弦波状の参照電圧上限電圧（参照電圧＋ヒス
テリシス電圧）、ｂは正弦波状の参照電圧下限電圧（参
照電圧−ヒステリシス電圧）、ｃは従来の入力電流波
形、ｃ₂ はこの実施例の入力電流波形、ｋはこの実施例
のトランジスタ１１の駆動信号、ｌは従来例のトランジ
スタ７の駆動信号、ｍは電源電圧である。

【００４５】実施例２．なお、上記実施例では参照電圧
が固定のものについて示したが、負荷の大小に応じて参
照電圧を調節するものであってもよく、これにより負荷
の変化に応じて最適に入力電流の高調波成分を低減し、
力率を改善することができる。

【００４６】図６はこの実施例を示す回路図で、１〜５
および８〜１３は図１の実施例における整流装置の構成
部分と同一または相当する部分であるので、ここではそ
の重複する説明を省略する。１４は負荷の大小に応じて
参照電圧を調節する参照電圧調節回路（参照電圧調節手
段）であり、１５は基準電圧源、１６は負荷に印加され
る電圧を検出するための抵抗である。

【００４７】また、１７は基準電圧源１５と負荷に印加
される電圧との誤差を検出する誤差増幅器、１８は誤差
増幅器１７の出力と電源電圧波形とから参照電圧を出力
する乗算器である。

【００４８】この実施例の動作は、図２または図４の実
施例の動作とほぼ同じであり、同一動作についてはその
重複する説明を省略する。負荷の大小に応じて参照電圧
を調節する参照電圧調節回路１４は、予め設定された基
準電圧源１５の電圧と２つの抵抗１６によって分圧され
た出力電圧とを比較し、その誤差を誤差増幅器１７で増
幅する。

【００４９】負荷が大きくなると出力電圧が低くなって
くるので、誤差増幅器１７の出力が大きくなり、逆に、
負荷が小さい時には、誤差増幅器１７の出力も小さくな
る。この誤差増幅器１７の出力は電源電圧波形と乗算器
１８で乗算され負荷の大小に応じた参照電圧を作る。

【００５０】このように、負荷の大小に応じて正弦波状
の参照電圧を変化させるので、負荷変動に応じて最適に
入力電流の高調波成分を低減し、力率を改善することが
できる。

【００５１】実施例３．図６の実施例では負荷の大小を
負荷に印加される電圧、即ち、出力電圧で検出し、参照
電圧を調節するものについて示したが、負荷の大小を負
荷電流で検出することにより、参照電圧を調節するもの
とすることもできる。

【００５２】図７はこの場合の実施例を示す回路図で、
１〜５，８〜１４および１７，１８は図６の実施例の構
成部分と同一または相当する部分であるので、ここでは
その重複する説明を省略する。そして、１９は負荷電流
を検出する電流検出器である。負荷の大小に応じて参照
電圧を調節する参照電圧調節回路１４は、負荷電流を検
出する電流検出器１９の検出値を誤差増幅器１７で増幅
する。

【００５３】ここで、負荷が大きくなると負荷電流が大
きくなるので、誤差増幅器１７の出力が大きくなり、逆
に、負荷が小さい時には負荷電流が小さいので、誤差増
幅器１７の出力も小さくなる。この誤差増幅器１７の出
力は電源電圧波形と乗算器１８で乗算され、負荷の大小
に応じた参照電圧を作って、比較回路９に入力する。

【００５４】実施例４．なお、図１，図６および図７の
各実施例では、ヒステリシス付の比較回路９を用いて正
弦波状の参照電圧上限電圧（参照電圧＋ヒステリシス電
圧）と正弦波状の参照電圧下限電圧（参照電圧−ヒステ
リシス電圧）をつくるものについて示したが、２つの正
弦波状の参照電圧を別々につくるものであってもよい。

【００５５】図８はこの場合の実施例を示す回路図で、
１〜５，８〜１０および１３は上記各実施例の構成部分
と同一または相当する部分であるので、ここではその重
複する説明を省略する。２０ａ，２０ｂは比較回路、２
１は増幅器である。

【００５６】これによれば、入力電流の電流検出器８の
検出値と正弦波状の参照電圧下限電圧を比較回路２０ａ
で比較して、トランジスタ１１のオフ信号を作り、入力
電流の電流検出器８の検出値と電源電圧を増幅器２１で
増幅して得る正弦波状の参照電圧上限電圧を比較回路２
０ｂで比較して、トランジスタ１１のオン信号を作る。
他の動作は、図１の実施例と同様である。

【００５７】実施例５．また、図１，図６，図７および
図８の各実施例では、スイッチ手段としてのトランジス
タ１１として接合形トランジスタ、あるいは絶縁ゲート
形バイポーラトランジスタを用いたものを示したが、絶
縁ゲート形電界効果トランジスタ（スイッチ手段）を用
いてもよい。また、整流ダイオード１に絶縁ゲート電界
効果トランジスタの寄生ダイオード、即ち集積逆方向Ｐ
Ｎ接合整流素子を用いてもよい。

【００５８】図９はこの場合の実施例を示し、図６に示
したものと同一の部分または相当する部分には同一符号
を付して、その重複する説明を省略してある。２２は第
１電極２３，第２電極２４およびゲート電極２５を有す
るスイッチ手段としての絶縁ゲート形電界効果トランジ
スタであり、第１電極２３と第２電極２４との間に寄生
する整流ダイオードとしての集積逆方向ＰＮ接合整流素
子１を所望の整流方向に接続している。

【００５９】また、２６は電源電圧を全波整流するため
のダイオードブリッジ、２７は＋側の平滑コンデンサ２
の電圧を検出するための分圧用の抵抗、２８は上記＋側
の平滑コンデンサ２の電圧と電源電圧とを比較する比較
器、２９は−側の平滑コンデンサ２の電圧を検出するた
めの抵抗、３０は上記−側の平滑コンデンサ２の電圧と
電源電圧を比較する比較器である。

【００６０】次に、動作について説明する。図１０は絶
縁ゲート形電界効果トランジスタ２２に寄生する集積逆
方向ＰＮ接合整流素子１の特性を示す特性図である。横
軸は順方向電圧、縦軸は整流素子に流れる電流を示し、
ｎは従来の整流ダイオード、ｏは絶縁ゲート形電界効果
トランジスタ２２に寄生する集積逆方向ＰＮ接合整流素
子の特性を示している。

【００６１】集積逆方向ＰＮ接合整流素子に電流が流れ
ている期間にゲート電極２５をオン状態にすると同期整
流器として働き、同じ電流を流した時に順方向電圧が低
くなるため損失が少なくなる。特に、図１１に示すよう
に、電源電圧ｄが抵抗２７または２９で検出したコンデ
ンサ電圧より高くなった期間では、上記集積逆方向ＰＮ
接合整流素子に大きな電流が流れるため有効に働く。

【００６２】図１１は図１の実施例の整流装置の入力電
源電圧と入力電流の関係を示した図２と同一または相当
する波形を同一記号で示したものであり、ｐは＋側のコ
ンデンサ電圧である。

【００６３】電源電圧ｄが＋側のコンデンサ電圧ｐより
高くなると、絶縁ゲート形電界効果トランジスタ２２の
ゲート電極２５を図１１（ｂ）のようにオン状態にして
同期整流器として働かせる。

【００６４】また、同様に、−側のコンデンサ電圧もダ
イオードブリッジ２６の出力と比較して、電源電圧の絶
対値が−側のコンデンサ電圧よりも負の方向に高くなっ
た時、絶縁ゲート形電界効果トランジスタ２２のゲート
電極２５を図１１（ｃ）のようにオン状態にして、同期
整流器として働かせる。他の動作は、上記第１の実施例
と同様である。

【００６５】実施例６．また、図９の実施例では、電源
電圧がコンデンサ電圧より高くなった時のみ同期整流器
として働かせ、絶縁ゲート形電界効果トランジスタ２２
のゲート電極２５をオン状態にするものについて示した
が、２つのスイッチ手段のゲート信号のオン，オフが互
いに反転するように駆動して、絶縁ゲート形電界効果ト
ランジスタの集積逆方向ＰＮ接合整流素子が導通するす
べての期間で、同期整流器として働かせるようにしても
よい。

【００６６】図１２はこの場合の実施例を示し、図６の
実施例のスイッチ手段としてのトランジスタ１１と整流
ダイオード１とを第１電極２３，第２電極２４およびゲ
ート電極２５を有する絶縁ゲート形電界効果トランジス
タ２２に置き換えたものである。

【００６７】これによれば、図４の（ｂ），（ｃ）のよ
うにゲート信号のオン，オフが互いに反転するように各
絶縁ゲート形電界効果トランジスタ２２が駆動されて、
これらの絶縁ゲート形電界効果トランジスタ２２の集積
逆方向ＰＮ接合整流素子１が導通するすべての期間で、
図１０の電流電圧特性をもつ同期整流器として働かせ
て、電力変換損失を少なくすることもできる。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、倍電圧整流回路を構成する整流ダイオードに並列接
続されたスイッチ手段と、単相交流電源からの入力電流
を検出する電流検出手段により検出された入力電流と上
記単相交流電源の正弦波状の参照電圧とを比較して上記
スイッチ手段のオン，オフのタイミング信号を出力する
比較手段とを設け、駆動手段に、該比較手段からのタイ
ミング信号にもとづき上記スイッチ手段をオン，オフ駆
動させるように構成したので、交流電源と平滑コンデン
サの充電電圧との和の電圧を平滑リアクトルを介して短
絡して電流を流すことができ、これにより電源電圧が０
Ｖ付近でも正弦波状の参照電圧に応じた入力電流を流す
ことができ、入力力率を改善できるとともに、入力電流
の高調波成分を低減して電力利用環境の悪化を防ぎ、高
調波障害を防止できるものが得られる効果がある。

【００６９】請求項２の発明によれば、倍電圧整流回路
を構成する整流ダイオードに並列接続されたスイッチ手
段と、単相交流電源からの入力電流を検出する電流検出
手段と、上記倍電圧整流回路の負荷の大小に応じて上記
単相交流電源の正弦波状の参照電圧のレベルを調節する
参照電圧調節手段とを設け、比較手段に、電流検出手段
により検出された入力電流と上記正弦波状の参照電圧と
を比較させて、上記スイッチ手段のオン，オフのタイミ
ング信号を出力させるように構成したので、参照電圧調
節手段により、負荷が変化しても、最適に入力力率を改
善できるとともに、入力電流の高調波成分を最適に低減
して、直流出力電圧をほぼ一定に保持できるものが得ら
れる効果がある。

【００７０】請求項３の発明によれば、スイッチ手段を
第１電極、第２電極およびゲート電極を有する絶縁ゲー
ト形電界効果トランジスタとし、整流ダイオードを上記
第１電極と第２電極の間に寄生し、所望の整流方向に接
続した集積逆方向ＰＮ接合整流素子として、単相交流電
源の電圧が上記倍電圧整流回路に設けられた上記スイッ
チ手段に接続されている平滑コンデンサの電圧より高い
期間に、駆動手段により上記ゲート電極のゲート信号を
オン状態に保つように駆動するように構成したので、集
積逆方向ＰＮ接合整流素子を同期整流器として使用する
ことで、電力変換効率を向上できるものが得られる効果
がある。

【００７１】請求項４の発明によれば、２つのスイッチ
手段をそれぞれ第１電極、第２電極およびゲート電極を
有する絶縁ゲート形電界効果トランジスタとし、２つの
整流ダイオードを上記各スイッチ手段の第１電極と第２
電極の間に寄生し、所望の整流方向に接続した集積逆方
向ＰＮ接合整流素子として、上記２つのスイッチ手段の
ゲート信号のオン，オフを、駆動手段により互いに反転
するように駆動するように構成したので、集積逆方向Ｐ
Ｎ接合整流素子が導通するすべての期間で、同期整流動
作させて、電力変換損失を少なくできるものが得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例による整流装置を示す
回路図である。

【図２】図１の回路各部の信号を示すタイミングチャー
トである。

【図３】図２に示す信号の電源電圧零付近での信号波形
を拡大して示すタイミングチャートである。

【図４】請求項１の発明の他の実施例による回路各部の
信号を示すタイミングチャートである。

【図５】請求項１の発明の他の実施例による回路各部の
信号波形を拡大して示すタイミングチャートである。

【図６】請求項２の発明の実施例による整流装置を示す
回路図である。

【図７】請求項２の発明の他の実施例による整流装置を
示す回路図である。

【図８】請求項１および請求項２の発明の他の実施例に
よる整流装置を示す回路図である。

【図９】請求項３の発明の実施例による整流装置を示す
回路図である。

【図１０】図９における絶縁ゲート形電界効果形トラン
ジスタの集積逆方向ＰＮ接合整流素子の順方向電圧に対
する電流特性を示す電圧電流特性図である。

【図１１】図９の回路各部の信号を示すタイミングチャ
ートである。

【図１２】請求項４の発明の実施例による整流装置を示
す回路図である。

【図１３】従来の整流装置を示す回路図である。

【図１４】図１３の回路各部の信号を示すタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 整流ダイオード ２ 平滑コンデンサ ３ 平滑リアクトル（誘導性要素） ４ 負荷 ５ 単相交流電源 ８ 電流検出器（電流検出手段） ９ 比較回路（比較手段） １０ 駆動回路(駆動手段） １１ トランジスタ（スイッチ手段） １４ 参照電圧調節回路（参照電圧調節手段） ２２ 絶縁ゲート形電界効果トランジスタ（スイッチ手
段） ２３ 第１電極 ２４ 第２電極 ２５ ゲート電極

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る整
流装置は、倍電圧整流回路を構成する整流ダイオードに
並列接続されたスイッチ手段と、単相交流電源からの入
力電流を検出する電流検出手段により検出された入力電
流と正弦波状の参照電圧とを比較して上記スイッチ手段
のオン，オフのタイミング信号を出力する比較手段とを
設け、駆動手段に、該比較手段からのタイミング信号に
もとづき上記スイッチ手段をオン，オフ駆動させるよう
にしたものである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】
請求項２の発明に係る整流装置は、
倍電圧整流回路を構成する整流ダイオードに並列接続さ
れたスイッチ手段と、単相交流電源からの入力電流を検
出する電流検出手段と、上記倍電圧整流回路の負荷の大
小に応じて正弦波状の参照電圧のレベルを調節する参照
電圧調節手段とを設け、比較手段に、電流検出手段によ
り検出された入力電流と上記正弦波状の参照電圧とを比
較させて、上記スイッチ手段のオン，オフのタイミング
信号を出力させるようにしたものである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】図８はこの場合の実施例を示す回路図で、
１〜５，８，１０および１３は上記各実施例の構成部分
と同一または相当する部分であるので、ここではその重
複する説明を省略する。２０ａ，２０ｂは比較回路、２
１は増幅器である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単相交流電源に誘導性要素を介して接続
   されて、平滑コンデンサとともに倍電圧整流回路を構成
   する整流ダイオードと、該整流ダイオードに並列接続さ
   れたスイッチ手段と、上記単相交流電源からの入力電流
   を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出
   された入力電流と上記単相交流電源の正弦波状の参照電
   圧とを比較して上記スイッチ手段のオン，オフのタイミ
   ング信号を出力する比較手段と、該比較手段からのタイ
   ミング信号にもとづき上記スイッチ手段をオン，オフ駆
   動する駆動手段とを備えた整流装置。
2. 【請求項２】 単相交流電源に誘導性要素を介して接続
   されて、平滑コンデンサとともに倍電圧整流回路を構成
   する整流ダイオードと、該整流ダイオードに並列接続さ
   れたスイッチ手段と、上記単相交流電源からの入力電流
   を検出する電流検出手段と、上記倍電圧整流回路の負荷
   の大小に応じて上記単相交流電源の正弦波状の参照電圧
   のレベルを調節する参照電圧調節手段と、上記電流検出
   手段により検出された入力電流と上記正弦波状の参照電
   圧とを比較して上記スイッチ手段のオン，オフのタイミ
   ング信号を出力する比較手段と、該比較手段からのタイ
   ミング信号にもとづき上記スイッチ手段をオン，オフ駆
   動する駆動手段とを備えた整流装置。
3. 【請求項３】 スイッチ手段が第１電極、第２電極およ
   びゲート電極を有する絶縁ゲート形電界効果トランジス
   タで構成され、整流ダイオードが上記第１電極と第２電
   極の間に寄生し、所望の整流方向に接続した集積逆方向
   ＰＮ接合整流素子で構成され、単相交流電源の電圧が上
   記倍電圧整流回路に設けられた上記スイッチ手段に接続
   されている平滑コンデンサの電圧より高い期間に、駆動
   手段により上記ゲート電極のゲート信号をオン状態に保
   つように駆動する請求項１または請求項２に記載の整流
   装置。
4. 【請求項４】 ２つのスイッチ手段がそれぞれ第１電
   極、第２電極およびゲート電極を有する絶縁ゲート形電
   界効果トランジスタで構成され、２つの整流ダイオード
   が上記各スイッチ手段の第１電極と第２電極の間に寄生
   し、所望の整流方向に接続した集積逆方向ＰＮ接合整流
   素子で構成され、上記２つのスイッチ手段のゲート信号
   のオン，オフを、駆動手段により互いに反転するように
   駆動する請求項１または請求項２に記載の整流装置。