特許 5920701 ＡＣ／ＤＣ変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5920701

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】ＡＣ／ＤＣ変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20160428BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/12 F

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-3261(P2012-3261)

(22)【出願日】2012年1月11日

(65)【公開番号】特開2013-143857(P2013-143857A)

(43)【公開日】2013年7月22日

【審査請求日】2014年10月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004606

【氏名又は名称】ニチコン株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504145364

【氏名又は名称】国立大学法人群馬大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】特許業務法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲けい▼ 林

(72)【発明者】

【氏名】高 虹

(72)【発明者】

【氏名】小堀 康功

(72)【発明者】

【氏名】小林 春夫

(72)【発明者】

【氏名】志々目 卓治

(72)【発明者】

【氏名】大島 正樹

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２７５６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２５１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３１８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１６１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−００８１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３９５４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１入力端および第２入力端からなる入力端子対に入力される交流入力電圧を所望の目標電圧値を有する直流出力電圧に変換して第１出力端および第２出力端からなる出力端子対から出力させるＡＣ／ＤＣ変換装置において、
コイル、コンデンサ、ダイオードブリッジおよびスイッチング素子を有するチョッパ部と、
前記交流入力電圧の電圧値を検知する入力電圧検知部と、
前記直流出力電圧の電圧値を検知する出力電圧検知部と、
前記入力電圧検知部および前記出力電圧検知部が検知した電圧値に基づいて、前記直流出力電圧の電圧値が前記目標電圧値となるように前記チョッパ部の前記スイッチング素子をオン／オフ制御する制御部と
を備え、
前記第１入力端と前記第２入力端との間に前記ダイオードブリッジおよび前記スイッチング素子からなる直列回路が接続され、
前記ダイオードブリッジの入力側にある一対の対角頂点部の一方と、前記第１入力端および前記第２入力端の少なくとも一方との間に前記スイッチング素子が接続され、
前記ダイオードブリッジの出力側にある一対の対角頂点部の一方に前記コイルの一端が接続され、前記コイルの他端が前記第１出力端に接続され、
前記ダイオードブリッジの出力側にある一対の対角頂点部の他方と前記第２出力端とが接続され、
前記コンデンサが、前記第１出力端と前記第２出力端との間に接続され、
前記制御部は、前記交流入力電圧の電圧値および前記目標電圧値に応じて、前記スイッチング素子をオン／オフ制御して、前記交流入力電圧を前記目標電圧値を有する直流出力電圧に変換し、
前記制御部は、
前記交流入力電圧の電圧値が正であって、かつ、該電圧値が前記目標電圧値以上である場合には、前記チョッパ部を正の降圧チョッパ動作状態にし、
前記交流入力電圧の電圧値が負であって、かつ、該電圧値の絶対値が前記目標電圧値以上である場合には、前記チョッパ部を負の降圧チョッパ動作状態にし、
前記交流入力電圧の電圧値の絶対値が前記目標電圧値未満である場合には、前記スイッチング素子をオフ状態に維持して前記チョッパ部をチョッパ動作停止状態にする
ことを特徴とするＡＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項2】

前記交流入力電圧の入力が開始されてから所定の時間が経過するまでの間および／または前記直流出力電圧の電圧値が所定の電圧値に到達するまでの間、前記制御部は、前記正の降圧チョッパ動作状態において、前記スイッチング素子のオン時間を短くすることにより、デューティを低く設定することを特徴とする請求項１に記載のＡＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項3】

前記交流入力電圧の入力が開始されてから所定の時間が経過するまでの間および／または前記直流出力電圧の電圧値が所定の電圧値に到達するまでの間、前記制御部は、前記負の降圧チョッパ動作状態において、前記スイッチング素子のオン時間を短くすることにより、デューティを低く設定することを特徴とする請求項１または２に記載のＡＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項4】

前記スイッチング素子は、互いに逆直列接続された一対のＭＯＳＦＥＴからなり、
前記一対のＭＯＳＦＥＴの各ゲートが前記制御部に共通接続され、ソース同士が接続され、一方のドレインが前記第１入力端および前記第２入力端のいずれか一方に接続され、他方のドレインが前記ダイオードブリッジの入力側にある一対の対角頂点部の一方に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＡＣ／ＤＣ変換装置。

【請求項5】

前記ダイオードブリッジを構成するダイオードは、ＳｉＣ、ＧａＮまたはダイヤモンドのワイドギャップ半導体からなるショットキーバリアダイオードからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＡＣ／ＤＣ変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流入力電圧を所望の目標電圧値を有する直流出力電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のＡＣ／ＤＣ変換装置として、例えば特許文献１には図７に示すＡＣ／ＤＣ変換装置１０が開示されている。同図に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換装置１０は、交流入力電圧Ｖａｃを所望の目標電圧値を有する直流出力電圧Ｖｄｃに変換するものであって、ダイオードブリッジ回路１１と、高周波フィルタ回路１２と、昇圧チョッパ回路からなる力率改善回路１３と、降圧チョッパ回路からなるＤＣ−ＤＣ変換回路１４とを備えている。

【0003】

このＡＣ／ＤＣ変換装置１０は、昇圧チョッパ回路および降圧チョッパ回路の両方を備えているので、上記目標電圧値を交流入力電圧Ｖａｃの電圧値よりも低い電圧値に設定することも、高い電圧値に設定することもできる。

【0004】

また、従来の別のＡＣ／ＤＣ変換装置として、例えば非特許文献１には図８に示すＡＣ／ＤＣ変換装置２０が開示されている。同図に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換装置２０は、交流入力電圧Ｖａｃを所望の目標電圧値（ただし、交流入力電圧Ｖａｃの電圧値以上）を有する直流出力電圧Ｖｄｃに変換するものであって、ノイズフィルタ回路２１と、突入防止回路２２と、ダイオードブリッジ回路２３と、スイッチング素子ＳＷ等からなるチョッパ回路と、直流出力電圧Ｖｄｃの電圧値および各部の電流値に基づいてスイッチング素子ＳＷを制御する制御部２４とを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−８６７３７号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】山崎浩、「アクティブフィルタの特徴と開発・応用現状」、電子技術、日刊工業新聞社、平成２年３月発行、第３２巻、第３号、ｐ．７６（図９）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記ＡＣ／ＤＣ変換装置１０、２０は、ダイオードブリッジ回路１１、２３に常に入力電流が流れるため、出力電力が増加して入力電流が増加すると、それに応じてダイオードブリッジ回路１１、２３で発生する損失が増加し、効率が悪化するという問題があった。そして、ＡＣ／ＤＣ変換装置２０については、突入防止回路２２にも常に入力電流が流れるため、当該回路においても損失が発生していた。

【0008】

また、目標電圧値を広い範囲で設定できるＡＣ／ＤＣ変換装置１０の効率は、直列接続された力率改善回路（昇圧チョッパ回路）１３およびＤＣ−ＤＣ変換回路（降圧チョッパ回路）１４の効率の積となるので、一般的に低く、改善の余地は限定的であった。そして、上記の通り、ＡＣ／ＤＣ変換装置２０は、目標電圧値を交流入力電圧Ｖａｃよりも低く設定することができない。

【0009】

また、特に上記ＡＣ／ＤＣ変換装置１０では、昇圧チョッパ動作および降圧チョッパ動作が行われるので、安定化された直流出力電圧Ｖｄｃを得るための制御が複雑化していた。

【0010】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、従来のものよりも効率に優れ、かつ、簡単な構成で安定化された直流出力電圧を得ることができるＡＣ／ＤＣ変換装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置は、第１入力端および第２入力端からなる入力端子対に入力される交流入力電圧を所望の目標電圧値を有する直流出力電圧に変換して第１出力端および第２出力端からなる出力端子対から出力させるＡＣ／ＤＣ変換装置において、コイル、コンデンサ、ダイオードブリッジおよびスイッチング素子を有するチョッパ部と、交流入力電圧の電圧値を検知する入力電圧検知部と、直流出力電圧の電圧値を検知する出力電圧検知部と、入力電圧検知部および出力電圧検知部が検知した電圧値に基づいて、直流出力電圧の電圧値が目標電圧値となるようにチョッパ部のスイッチング素子をオン／オフ制御する制御部とを備え、第１入力端と第２入力端との間にダイオードブリッジおよびスイッチング素子からなる直列回路が接続され、ダイオードブリッジの入力側にある一対の対角頂点部の一方と、第１入力端および第２入力端の少なくとも一方との間にスイッチング素子が接続され、ダイオードブリッジの出力側にある一対の対角頂点部の一方にコイルの一端が接続され、コイルの他端が第１出力端に接続され、ダイオードブリッジの出力側にある一対の対角頂点部の他方と第２出力端とが接続され、コンデンサが、第１出力端と第２出力端との間に接続され、制御部は、交流入力電圧の電圧値および目標電圧値に応じて、スイッチング素子をオン／オフ制御して、交流入力電圧を目標電圧値を有する直流出力電圧に変換し、制御部は、交流入力電圧の電圧値が正であって、かつ、該電圧値が目標電圧値以上である場合には、チョッパ部を正の降圧チョッパ動作状態にし、交流入力電圧の電圧値が負であって、かつ、該電圧値の絶対値が目標電圧値以上である場合には、チョッパ部を負の降圧チョッパ動作状態にし、交流入力電圧の電圧値の絶対値が目標電圧値未満である場合には、スイッチング素子をオフ状態に維持してチョッパ部をチョッパ動作停止状態にすることを特徴としている。

【0012】

この構成によれば、交流入力電圧の電圧値および目標電圧値に応じてスイッチング素子がオン／オフ制御されることにより、交流入力電圧が直接スイッチングされるので、常に交流入力電圧を整流するダイオードブリッジ回路を不要とすることができ、該回路による損失の発生を防ぐことができる。また、この構成によれば、２以上のチョッパ回路を直列接続する必要がないので、効率が悪化するのを防ぐことができる。さらに、この構成によれば、チョッパ部が降圧チョッパ動作を行うのみであるため、制御部が簡単な構成となるＡＣ／ＤＣ変換装置を提供することができる。

【0015】

また、上記ＡＣ／ＤＣ変換装置の制御部は、交流入力電圧の入力が開始されてから所定の時間が経過するまでの間および／または直流出力電圧の電圧値が所定の電圧値に到達するまでの間、正の降圧チョッパ動作状態において、スイッチング素子のオン時間を短くすることにより、デューティを低く設定することが好ましい。

【0016】

この構成によれば、正の降圧チョッパ動作状態におけるデューティを変えるだけでソフトスタート機能を実現することができるので、突入防止回路を不要とすることができ、該回路による損失の発生を防ぐことができる。

【0017】

また、上記ＡＣ／ＤＣ変換装置の制御部は、交流入力電圧の入力が開始されてから所定の時間が経過するまでの間および／または直流出力電圧の電圧値が所定の電圧値に到達するまでの間、負の降圧チョッパ動作状態において、スイッチング素子のオン時間を短くすることにより、デューティを低く設定することが好ましい。

【0018】

この構成によれば、負の降圧チョッパ動作状態におけるデューティを変えるだけでソフトスタート機能を実現することができるので、突入防止回路を不要とすることができ、該回路による損失の発生を防ぐことができる。

【0019】

また、上記ＡＣ／ＤＣ変換装置のスイッチング素子は、互いに逆直列接続された一対のＭＯＳＦＥＴからなり、一対のＭＯＳＦＥＴの各ゲートが制御部に共通接続され、ソース同士が接続され、一方のドレインが第１入力端および第２入力端のいずれか一方に接続され、他方のドレインがダイオードブリッジの入力側にある一対の対角頂点部の一方に接続されていることが好ましい。

【0020】

この構成によれば、互いに逆直列接続された一対のＭＯＳＦＥＴはスイッチング素子の中でも動作効率が特に良好なため、より効率に優れたＡＣ／ＤＣ変換装置を実現できる。

【0021】

また、上記ＡＣ／ＤＣ変換装置のダイオードブリッジを構成するダイオードは、ＳｉＣ、ＧａＮまたはダイヤモンドのワイドギャップ半導体からなるショットキーバリアダイオードからなることが好ましい。

【0022】

この構成によれば、ＳｉＣ、ＧａＮまたはダイヤモンドのワイドギャップ半導体からなるショットキーバリアダイオードはダイオードの中でも特に低損失であるため、より低損失で低ノイズのＡＣ／ＤＣ変換装置を実現できる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、従来のものよりも効率に優れ、かつ、簡単な構成で安定化された直流出力電圧を得ることができるＡＣ／ＤＣ変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置の概略構成図である。

【図2】（Ａ）は、交流入力電圧と直流出力電圧の対応関係を示す時間波形であり、（Ｂ）は、交流入力電流を示す時間波形である。

【図3】本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置の正の降圧チョッパ動作状態の等価回路図である。

【図4】本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置の負の降圧チョッパ動作状態の等価回路図である。

【図5】本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置のチョッパ動作停止状態の等価回路図である。

【図6】本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置の変形例を示す概略構成図である。

【図7】従来のＡＣ／ＤＣ変換装置の概略構成図である。

【図8】従来のＡＣ／ＤＣ変換装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、添付図面を参照して、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置の好ましい実施形態について説明する。

【0026】

図１は、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置１の概略構成図である。同図に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換装置１は、第１入力端６ａおよび第２入力端６ｂからなる入力端子対に入力された交流入力電圧Ｖａｃを所望の目標電圧値Ｖｔを有する直流出力電圧Ｖｄｃに変換し、該直流出力電圧Ｖｄｃを第１出力端７ａおよび第２出力端７ｂからなる出力端子対から負荷ＲＬに出力するものであって、チョッパ部２と、交流入力電圧Ｖａｃの電圧値を検知する入力電圧検知部３と、直流出力電圧Ｖｄｃの電圧値を検知する出力電圧検知部４と、入力電圧検知部３および出力電圧検知部４が検知した電圧値に基づいて、直流出力電圧Ｖｄｃの電圧値が目標電圧値Ｖｔとなるようにチョッパ部２を制御する制御部５とを備えている。

【0027】

チョッパ部２は、第１入力端６ａと第２入力端６ｂとの間に接続されたダイオードブリッジＤＢおよびスイッチング素子ＳＷの直列回路と、コイルＬと、コンデンサＣｏとを有する。

【0028】

ダイオードブリッジＤＢは、第１〜第４ダイオードＤ１〜Ｄ４から構成され、入力側にある一対の対角頂点部ａ、ｃと、出力側にある一対の対角頂点部ｂ、ｄとを有する。
ダイオードブリッジＤＢの入力側にある対角頂点部ａには、第１ダイオードＤ１のアノードおよび第４ダイオードＤ４のカソードが接続され、ダイオードブリッジＤＢの入力側にある対角頂点部ｃには、第２ダイオードＤ２のアノードおよび第３ダイオードＤ３のカソードが接続されている。
一方、ダイオードブリッジＤＢの出力側にある対角頂点部ｂには、第１ダイオードＤ１のカソードおよび第２ダイオードＤ２のカソードが接続され、ダイオードブリッジＤＢの出力側にある対角頂点部ｄには、第３ダイオードＤ３のアノードおよび第４ダイオードＤ４のアノードが接続されている。
また、ダイオードブリッジＤＢの入力側にある対角頂点部ａと第１入力端６ａとが接続され、ダイオードブリッジＤＢの出力側にある対角頂点部ｄと第２出力端７ｂとが接続されている。

【0029】

スイッチング素子ＳＷは、制御部５によりオン／オフ制御されるものであって、ダイオードブリッジＤＢの入力側にある対角頂点部ｃと第２入力端６ｂとの間に接続されている。なお、スイッチング素子ＳＷは、対角頂点部ａと第１入力端６ａとの間に接続されていてもよい。また、制御を容易にするために、対角頂点部ａと第１入力端６ａとの間および対角頂点部ｃと第２入力端６ｂとの間の両方にスイッチング素子ＳＷを挿入するようにしてもよい。

【0030】

コイルＬの一端は、ダイオードブリッジＤＢの出力側にある対角頂点部ｂに接続され、コイルＬの他端は、第１出力端７ａに接続されている。
コンデンサＣｏは、第１出力端７ａと第２出力端７ｂとの間に接続されている。

【0031】

なお、チョッパ部２は、第１入力端６ａと第２入力端６ｂとの間に接続されたコンデンサＣｉも備えているが、該コンデンサＣｉはコンデンサＣｏに比べて容量が非常に小さく、チョッパ部２の動作状態にはほとんど影響を与えないので、以下では、説明を簡単化するためにコンデンサＣｉを無視する。

【0032】

図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、本発明では、交流入力電圧Ｖａｃ（第２入力端６ｂを基準とした場合の第１入力端６ａの電位）の電圧値と目標電圧値Ｖｔ（負荷ＲＬに出力すべき直流出力電圧Ｖｄｃの電圧値）とに応じて制御部５がスイッチング素子ＳＷの制御を変更する。言い換えると、本発明では、交流入力電圧Ｖａｃの電圧値および目標電圧値Ｖｔに応じてチョッパ部２のチョッパ動作状態が変更される。

【0033】

具体的には、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置１のチョッパ部２は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、（１）交流入力電圧Ｖａｃの電圧値が正であって、かつ、該電圧値が目標電圧値Ｖｔ以上である場合には、入力電圧が正である場合における降圧チョッパ動作状態（以下「正の降圧チョッパ動作状態」という）になり、（２）交流入力電圧Ｖａｃの電圧値が負であって、かつ、該電圧値の絶対値が目標電圧値Ｖｔ以上である場合には、入力電圧が負である場合における降圧チョッパ動作状態（以下「負の降圧チョッパ動作状態」という）になり、（３）交流入力電圧Ｖａｃの電圧値の絶対値が目標電圧値Ｖｔ未満である場合には、チョッパ動作停止状態になる。これらの動作状態により、直流出力電圧Ｖｄｃの電圧値は、目標電圧値Ｖｔに維持（安定化）される。なお、図２（Ａ）は、上記の制御により直流出力電圧Ｖｄｃの電圧値が目標電圧値Ｖｔとなった状態を示している。

【0034】

次に、チョッパ部２の３つの動作状態のうち、まず正の降圧チョッパ動作状態について説明する。本動作状態におけるＡＣ／ＤＣ変換装置１は、図３（Ａ）および（Ｂ）に示す簡素な等価回路で表現される。なお、図３（Ａ）においては、スイッチング素子ＳＷがオン状態になっており、図３（Ｂ）においては、スイッチング素子ＳＷがオフ状態になっている。

【0035】

図３（Ａ）に示すように、スイッチング素子ＳＷがオン状態とされると、ダイオードブリッジＤＢを構成する第１〜第４ダイオードＤ１〜Ｄ４のうち、第１および第３ダイオードＤ１、Ｄ３が導通状態となり、コイルＬにエネルギーが蓄えられる。一方、図３（Ｂ）に示すように、スイッチング素子ＳＷがオフ状態とされると、第１〜第４ダイオードＤ１〜Ｄ４が導通状態となり、コイルＬに蓄えられたエネルギーが放出される。

【0036】

この正の降圧チョッパ動作状態において、１スイッチング周期Ｔにおけるスイッチング素子ＳＷのオン時間をＴｏｎとすると、スイッチング素子ＳＷのデューティα（＝Ｔｏｎ／Ｔ）は次式で求めることができる。

デューティα＝Ｖｄｃの電圧値／Ｖａｃの電圧値

【0037】

したがって、この正の降圧チョッパ動作状態において、適切なデューティαでスイッチング素子ＳＷをオン状態またはオフ状態にして、交流入力電圧Ｖａｃを降圧することによって、電圧値が目標電圧値Ｖｔである直流出力電圧Ｖｄｃを得、該直流出力電圧Ｖｄｃを負荷ＲＬに供給することができる。

【0038】

次に、負の降圧チョッパ動作状態について説明する。本動作状態におけるＡＣ／ＤＣ変換装置１は、図４（Ａ）および（Ｂ）に示す簡素な等価回路で表現される。なお、図４（Ａ）においては、スイッチング素子ＳＷがオン状態になっており、図４（Ｂ）においては、スイッチング素子ＳＷがオフ状態になっている。また、図４（Ｂ）は、図３（Ｂ）と同じ等価回路を示している。

【0039】

図４（Ａ）に示すように、スイッチング素子ＳＷがオン状態とされると、第２および第４ダイオードＤ２、Ｄ４が導通状態となり、コイルＬにエネルギーが蓄えられる。一方、図４（Ｂ）に示すように、スイッチング素子ＳＷがオフ状態とされると、図３（Ｂ）と同様、第１〜第４ダイオードＤ１〜Ｄ４が導通状態となり、コイルＬに蓄えられたエネルギーが放出される。

【0040】

また、この負の降圧チョッパ動作において、１スイッチング周期Ｔにおけるスイッチング素子ＳＷのオン時間をＴｏｎとすると、スイッチング素子ＳＷのデューティα（＝Ｔｏｎ／Ｔ）は次式で求めることができる。

デューティα＝Ｖｄｃの電圧値／Ｖａｃの電圧値の絶対値

【0041】

したがって、この負の降圧チョッパ動作状態においても、適切なデューティαでスイッチング素子ＳＷをオン状態またはオフ状態にして、交流入力電圧Ｖａｃを降圧することによって、電圧値が目標電圧値Ｖｔである直流出力電圧Ｖｄｃを得、該直流出力電圧Ｖｄｃを負荷ＲＬに供給することができる。

【0042】

最後に、チョッパ動作停止状態におけるＡＣ／ＤＣ変換装置１は、図５に示す簡素な等価回路で表現される。
交流入力電圧Ｖａｃの電圧値の絶対値が目標電圧値Ｖt未満である場合には、チョッパ部２の降圧チョッパ動作によって目標電圧値Ｖｔである直流出力電圧Ｖｄｃを得ることはできないため、このチョッパ動作停止状態においては、スイッチング素子ＳＷがオフ状態に維持されて、チョッパ部２のチョッパ動作が停止される。

【0043】

以上のように、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置１では、制御部５が、（１）交流入力電圧Ｖａｃの電圧値が正であって、かつ、該電圧値が目標電圧値Ｖｔ以上である場合には、チョッパ部２を正の降圧チョッパ動作状態にし、（２）交流入力電圧Ｖａｃの電圧値が負であって、かつ、該電圧値の絶対値が目標電圧値Ｖｔ以上である場合には、チョッパ部２を負の降圧チョッパ動作状態にし、（３）交流入力電圧Ｖａｃの電圧値の絶対値が目標電圧値Ｖｔ未満である場合には、チョッパ部２をチョッパ動作停止状態にする。
したがって、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置１によれば、交流入力電圧Ｖａｃの電圧値および目標電圧値Ｖｔに応じてスイッチング素子ＳＷがオン／オフ制御されることにより、交流入力電圧Ｖａｃが直接スイッチングされるので、従来技術のような常に交流入力電圧を整流するダイオードブリッジ回路（図７の符号１１、図８の符号２３）を不要とすることができるので、該回路による損失の発生を防ぐことができ、効率を改善することができる。

【0044】

また、図１および図３〜図５から明らかなように、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置１は、２つ以上のチョッパ回路を直列接続した構成とはなっていない。したがって、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置１によれば、２つ以上のチョッパ回路のそれぞれが効率を悪化させることによる装置全体の効率の悪化を防ぐことができる。

【0045】

さらに、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置１によれば、チョッパ部２は降圧チョッパ動作を行うのみであるため、制御部５が簡単な構成となる。

【0046】

なお、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換装置１は上記構成に限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。

【0047】

（変形例１）
上記ＡＣ／ＤＣ変換装置１のスイッチング素子ＳＷは、例えば、図６に示すような、互いに逆直列接続された一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴＱ１およびＱ２からなり、一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴＱ１およびＱ２は、各ゲートが制御部５に共通接続され、ソース同士が接続され、一方のドレインが第２入力端６ｂに接続され、他方のドレインが対角頂点部ｃに接続されていることが好ましい。

【0048】

この構成によれば、互いに逆直列接続された一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴＱ１およびＱ２はスイッチング素子の中でも動作効率が特に良好なため、より効率に優れたＡＣ／ＤＣ変換装置１を実現できる。なお、効率が許容できれば、制御の容易さからＮチャネルＭＯＳＦＥＴに代えてＰチャネルＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。

【0049】

（変形例２）
また、上記ＡＣ／ＤＣ変換装置１のダイオードブリッジＤＢを構成する各ダイオードＤ１〜Ｄ４は、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）またはダイヤモンドのワイドギャップ半導体からなるショットキーバリアダイオードからなることが好ましい。

【0050】

この構成によれば、ＳｉＣ、ＧａＮまたはダイヤモンドのワイドギャップ半導体からなるショットキーバリアダイオードはダイオードの中でも特に低損失であるため、より低損失で低ノイズのＡＣ／ＤＣ変換装置１を実現できる。

【0051】

（変形例３）
また、効率をさらに改善するためには、交流入力電圧Ｖａｃの入力が開始されてから所定の時間が経過するまでの間および／または直流出力電圧Ｖｄｃの電圧値が所定の電圧値（例えば、目標電圧値Ｖｔの約９５％）に到達するまでの間、各チョッパ動作状態におけるデューティを通常時とは異なったデューティとすることが好ましい。

【0052】

例えば、正の降圧チョッパ動作状態においては、スイッチング素子ＳＷがオフ状態に切り替えられたときに、コイルＬに蓄積されていたエネルギーがコンデンサＣｏに供給され、また、負の降圧チョッパ動作状態においても、スイッチング素子ＳＷがオフ状態に切り替えられたときに、コイルＬに蓄積されていたエネルギーがコンデンサＣｏに供給されるので、通常時よりもデューディα（＝Ｔｏｎ／Ｔ）を低めに設定してスイッチング素子ＳＷのオン時間Ｔｏｎを短くし、コイルＬに蓄積されるエネルギーを減らすことで、突入電流の量を制限することができる。

【0053】

したがって、この構成によれば、突入防止回路（図８の符号２２）がなくても突入電流の量を制限することができるので、該回路による損失の発生を防ぐことができる。

【0054】

（変形例４）
さらに、図示しない入力電流検出回路を設けて、制御部５が、入力電流波形を入力電圧波形に近づけるようにスイッチング素子ＳＷの制御を行うように構成されてもよい。
この構成によれば、高調波電流が抑制され、力率が改善され、より安定化された直流出力電圧Ｖｄｃを得ることのできるＡＣ／ＤＣ変換装置１が実現できる。

【符号の説明】

【0055】

１ ＡＣ／ＤＣ変換装置
２ チョッパ部
３ 入力電圧検知部
４ 出力電圧検知部
５ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】