特許 6972931 スイッチング電源

(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】6972931

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】スイッチング電源

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20211111BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/155 A

   H02M7/12 Q

   H02M3/155 F

【請求項の数】12

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-212056(P2017-212056)

(22)【出願日】2017年11月1日

(65)【公開番号】特開2019-88038(P2019-88038A)

(43)【公開日】2019年6月6日

【審査請求日】2020年8月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112689

【弁理士】

【氏名又は名称】佐原 雅史

(74)【代理人】

【識別番号】100128934

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 一樹

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 友一

【審査官】 土井 悠生

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０１９５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０６１３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２０５７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００３７４４４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ １／００−７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力電源として直流電源又は交流電源が接続される電源入力端子と、
出力電力が出力される電源出力端子と、
前記電源出力端子間に接続される平滑コンデンサと、
前記電源出力端子間に接続される第一非絶縁チョッパ回路と、
前記電源出力端子間に接続される第二非絶縁チョッパ回路と、
前記第一非絶縁チョッパ回路及び前記第二非絶縁チョッパ回路と、前記電源入力端子との間の接続回路を切り替える切り替え回路と、
を備え、
前記第一非絶縁チョッパ回路は、第一入力側接続点、前記電源出力端子の正極側に接続される第一正極側接続点、前記電源出力端子の負極側に接続される第一負極側接続点、を有し、
前記第二非絶縁チョッパ回路は、第二入力側接続点、前記電源出力端子の正極側に接続される第二正極側接続点、前記電源出力端子の負極側に接続される第二負極側接続点、を有し、
前記切り替え回路は、
前記電源入力端子の一端に前記第一入力側接続点が接続されると共に、前記電源入力端子の他端に前記第二入力側接続点が接続される第一接続態様と、
前記電源入力端子の一端に前記第一入力側接続点及び第二入力側接続点が接続されると共に、前記電源入力端子の他端に前記第一負極側接続点及び前記第二負極側接続点が接続される第二接続態様と、
を切り替え、
前記切り替え回路は、
前記電源入力端子の一端と前記第一入力側接続点の間に設けられる第一接点部と、
前記電源入力端子の他端と前記第二入力側接続点の間において、前記電源入力端子の他端側に設けられる第二接点部と、
前記電源入力端子の他端と前記第二入力側接続点の間において、前記第二接点部よりも前記第二入力側接続点側に設けられる第三接点部と、
前記平滑コンデンサの負極に接続される第四接点部と、
を備え、
第三逆流防止素子と第四逆流防止素子が直列接続される第三直列回路と、
第五逆流防止素子と第六逆流防止素子が直列接続される第四直列回路と、を備え、
前記第三直列回路の一端と前記第四直列回路の一端は、前記平滑コンデンサの正極に接続され、
前記第四直列回路における前記第五逆流防止素子と前記第六逆流防止素子の間に、前記切り替え回路の前記第一接点部及び前記第一非絶縁チョッパ回路が接続され、
前記第三直列回路の他端と前記第四直列回路の他端は、前記平滑コンデンサの負極に接続され、
前記第三直列回路における前記第三逆流防止素子と前記第四逆流防止素子の間に、前記切り替え回路の前記第三接点部及び前記第二非絶縁チョッパ回路が接続されることを特徴とするスイッチング電源。

【請求項2】

前記第三乃至前記第六逆流防止素子は、整流ブリッジを構成し、
前記整流ブリッジにおいて、
前記第四直列回路における前記第五逆流防止素子と前記第六逆流防止素子の間、及び、前記第三直列回路における前記第三逆流防止素子と前記第四逆流防止素子の間が、ブリッジ入力端子となり、
前記第三直列回路の一端と前記第四直列回路の一端の間、及び、前記第三直列回路の他端と前記第四直列回路の他端の間が、ブリッジ出力端子となることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。

【請求項3】

前記入力電源が直流電源となる場合に、前記整流ブリッジを、前記電源出力端子及び前記電源入力端子から切り離すことを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源。

【請求項4】

前記電源入力端子は、整流ブリッジのブリッジ入力端子に接続され、
前記第一非絶縁チョッパ回路は、
第一入力側接続点と、
前記電源出力端子の正極側に接続される第一正極側接続点と、
前記電源出力端子の負極側に接続される第一負極側接続点と
を有し、
前記第二非絶縁チョッパ回路は、
第二入力側接続点と、
前記電源出力端子の正極側に接続される第二正極側接続点と、
前記電源出力端子の負極側に接続される第二負極側接続点と
を有し、
前記切り替え回路は、
前記電源入力端子の一端と前記第一入力側接続点の間において、前記電源入力端子の一端側に設けられる第五接点部と、
前記電源入力端子の一端と前記第一入力側接続点の間において、前記第一入力側接続点側に設けられる第六接点部と、
前記電源入力端子の他端と前記第二入力側接続点の間において、前記電源入力端子の他端側に設けられる第七接点部と、
前記電源入力端子の他端と前記第二入力側接続点の間において、前記第七接点部よりも前記第二入力側接続点側に設けられる第八接点部と、
前記整流ブリッジのブリッジ出力端子の一端に設けられる第九接点部と、
前記整流ブリッジの前記ブリッジ出力端子の他端及び前記平滑コンデンサの負極に接続される第十接点部と
を備え、
前記入力電源が交流電源である場合には、前記第五接点部と前記第六接点部を接続するとともに前記七接点部と前記第八接点部を接続し、
前記入力電源が直流電源である場合には、前記第五接点部と前記第六接点部を接続するとともに前記第六接点部と前記第八接点部を接続し、且つ、前記第七接点部と前記第十接点部を接続し、
前記入力電源が交流電源または直流電源のいずれの場合にも対応する場合には、前記第六接点部と前記第九接点部を接続するとともに前記六接点部と前記第八接点部を接続することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。

【請求項5】

前記切り替え回路は、
前記交流電源が前記電源入力端子に接続される際に、前記第一接続態様とし、
前記直流電源が前記電源入力端子に接続される際に、前記第二接続態様とすることを特徴とする請求項１から４のうちのずれか一項に記載のスイッチング電源。

【請求項6】

前記第一非絶縁チョッパ回路は、第一スイッチ素子と、第一逆流防止素子と、第一リアクトルを含む回路であり、
前記第二非絶縁チョッパ回路は、第二スイッチ素子と、第二逆流防止素子と、第二リアクトルを含む回路である
ことを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載のスイッチング電源。

【請求項7】

前記第一非絶縁チョッパ回路は、
前記第一スイッチ素子と前記第一逆流防止素子が直列接続されることで第一直列回路を構成し、前記第一スイッチ素子と前記第一逆流防止素子の間に、前記第一リアクトルが接続されることを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源。

【請求項8】

前記第二非絶縁チョッパ回路は、
前記第二スイッチ素子と前記第二逆流防止素子が直列接続されることで第二直列回路を構成し、前記第二スイッチ素子と前記第二逆流防止素子の間に、前記第二リアクトルが接続されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のスイッチング電源。

【請求項9】

前記切り替え回路は、前記入力電源が交流電源である場合に、前記第二接点部と前記第三接点部を接続し、前記入力電源が直流電源である場合に、前記第一接点部と前記第三接点部を接続し、前記第二接点部と前記第四接点部を接続することを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一項に記載のスイッチング電源。

【請求項10】

前記入力電源が交流電源であるか直流電源であるかを検出する検出部と、
前記検出部の検出信号に基づいて、前記第一接続態様または前記第二接続態様に応じた制御をする制御部と、
を有することを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか一項に記載のスイッチング電源。

【請求項11】

前記切り替え回路における回路の切り替えは、導体部材によっておこなわれることを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか一項に記載のスイッチング電源。

【請求項12】

前記切り替え回路は、
前記電源入力端子と前記第一非絶縁チョッパ回路、及び、前記第二非絶縁チョッパ回路の接続について、
デュアルブースト方式とするＡＣＤＣコンバータ態様、
又は、
昇圧方式がインターリーブ方式とするＤＣＤＣコンバータ態様
に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＡＣＤＣコンバータ機能とＤＣＤＣコンバータ機能とを切り替えることが可能なスイッチング電源に関する。

【背景技術】

【0002】

交流電源から定電圧の直流出力を得る、いわゆる交流−直流変換機能（ＡＣＤＣコンバータ機能）を備えたスイッチング電源は、極めて多くの電子機器に用いられている。また回路内で適切な直流出力電圧を生成するために昇圧、または降圧をする直流−直流変換機能（ＤＣＤＣコンバータ機能）を備えたスイッチング電源も多く存在する。

【0003】

交流電源を利用する電子機器では、高調波電流を規定値以下に抑えることが義務づけられており、スイッチング電源に力率改善回路（ＰＦＣ回路(Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ回路）)を備える技術が従来開示されている（例えば特許文献１を参照）。また、直流電源を利用する電子機器では、インターリーブ方式の昇圧回路を備えるスイッチング電源が従来開示されている（例えば特許文献２を参照）。

【0004】

図７（Ａ）は、いわゆるデュアルブースト方式と呼ばれる高効率のＰＦＣ回路を備えるスイッチング電源２００の回路図である。スイッチング電源２００は、入力電源として交流電源２１０が接続され、電源出力端子２２０から定電圧の直流電圧が出力される。交流電源２１０の出力端と電源出力端子２２０の間には、リアクトルと、ダイオード（逆流防止素子等）と、スイッチ素子からなる昇圧回路と、スイッチ素子を制御する制御部（図示省略）と、ノイズ抑制のためのダイオード等が備えられており、高調波電流を抑制し力率を改善している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１７７９３５号公報

【特許文献2】特開２０１３−９９２０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし入力電源を図７（Ｂ）のように直流電源２３０に変えて、デュアル方式の昇圧回路と組み合わせると、導通損が大きくなってしまうという問題がある。この問題は昇圧回路だけではなく降圧回路の場合でも同様である。

【0007】

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、回路の一部を変更することで、直流電源を接続した場合にも導通損が少ない構成とすることが可能なスイッチング電源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】

【0008】

本発明では、例えば導体部材（ジャンパ部材）を用いて接続を切り替える切り替え回路を設けることで、入力電源が交流電源の場合に高効率の力率改善回路として利用するデュアル方式の回路を、入力電源が直流電源の場合には、導通損が少ないインターリーブ方式の回路に切り替えることができる。

【0009】

（１）本発明は、入力電源として直流電源又は交流電源が接続される電源入力端子と、出力電力が出力される電源出力端子と、前記電源出力端子間に接続される平滑コンデンサと、前記電源出力端子間に接続される第一非絶縁チョッパ回路と、前記電源出力端子間に接続される第二非絶縁チョッパ回路と、前記第一非絶縁チョッパ回路及び前記第二非絶縁チョッパ回路と、前記電源入力端子との間の接続回路を切り替える切り替え回路とを備えることを特徴とするスイッチング電源を提供する。

【0010】

上記（１）に記載する発明によれば、入力電源の種類に基づいて、電源入力端子と、第一非絶縁チョッパ回路及び第二非絶縁チョッパ回路との間の回路を切り替える切り替え回路を設けることで、入力電源が交流電源の場合におけるデュアル方式の力率改善回路による高調波電流抑制と、入力電源が直流電源の場合のインターリーブ方式回路を、同一基板上で切り替えて実現できるという優れた効果を奏する。すなわち直流電源に対しては、デュアル方式は一つの回路しか動作しないため、交流電源時の定格出力電力を出力しようとすると非絶縁チョッパ回路の導通損が増えてしまい、直流電源時の定格出力電力を低減させる必要があったが、本発明によりインターリーブ方式、すなわち直流電源について並列な回路に変更することで、非絶縁チョッパ回路の導通損を低減させて、直流電源でも交流電源時の定格出力電力が出力可能になるという効果を奏する。

【0011】

（２）本発明は、前記第一非絶縁チョッパ回路が、第一入力側接続点、前記電源出力端子の正極側に接続される第一正極側接続点、前記電源出力端子の負極側に接続される第一負極側接続点、を有し、前記第二非絶縁チョッパ回路は、第二入力側接続点、前記電源出力端子の正極側に接続される第二正極側接続点、前記電源出力端子の負極側に接続される第二負極側接続点、を有し、前記切り替え回路は、前記電源入力端子の一端に前記第一入力側接続点が接続されると共に、前記電源入力端子の他端に前記第二入力側接続点が接続される第一接続態様と、前記電源入力端子の一端に前記第一入力側接続点及び第二入力側接続点が接続されると共に、前記電源入力端子の他端に前記第一負極側接続点及び前記第二負極側接続点が接続される第二接続態様とを切り替えることを特徴とする上記（１）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0012】

上記（２）に記載する発明によれば、入力電源の種類に基づいて、電源入力端子と、第一非絶縁チョッパ回路及び第二非絶縁チョッパ回路との間の回路を切り替える切り替え回路を設けて、第一接続態様と第二接続態様という二つの接続態様を設けることで、入力電源が交流電源の場合におけるデュアル方式の力率改善回路による高調波電流抑制と、入力電源が直流電源の場合のインターリーブ方式回路を、同一基板上で切り替えて実現できるという優れた効果を奏する。すなわち直流電源に対しては、デュアル方式は一つの回路しか動作しないため、交流電源時の定格出力電力を出力しようとすると非絶縁チョッパ回路の導通損が増えてしまい、直流電源時の定格出力電力を低減させる必要があったが、本発明によりインターリーブ方式、すなわち直流電源について並列な回路に変更することで、非絶縁チョッパ回路の導通損を低減させて、直流電源でも交流電源時の定格出力電力が出力可能になるという効果を奏する。

【0013】

（３）本発明は、前記切り替え回路が、前記交流電源が前記電源入力端子に接続される際に、前記第一接続態様とし、前記直流電源が前記電源入力端子に接続される際に、前記第二接続態様とすることを特徴とする上記（２）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0014】

上記（３）に記載する発明によれば、入力電源の種類に基づいて、電源入力端子と、第一非絶縁チョッパ回路及び第二非絶縁チョッパ回路との間の回路を切り替える切り替え回路を設けて、入力電源が交流電源の際に適用する第一接続態様と、入力電源が直流電源の際に適用する第二接続態様という二つの接続態様を設けることで、入力電源が交流電源の場合におけるデュアル方式の力率改善回路による高調波電流抑制と、入力電源が直流電源の場合のインターリーブ方式回路とを、同一基板上で切り替えて実現できるという優れた効果を奏する。すなわち直流電源に対しては、デュアル方式は一つの回路しか動作しないため、交流電源時の定格出力電力を出力しようとすると非絶縁チョッパ回路の導通損が増えてしまい、直流電源時の定格出力電力を低減させる必要があったが、本発明によりインターリーブ方式、すなわち直流電源について並列な回路に変更することで、非絶縁チョッパ回路の導通損を低減させて、直流電源でも交流電源時の定格出力電力が出力可能になるという効果を奏する。

【0015】

（４）本発明は、前記第一非絶縁チョッパ回路が、第一スイッチ素子と、第一逆流防止素子と、第一リアクトルを含む回路であり、前記第二非絶縁チョッパ回路は、第二スイッチ素子と、第二逆流防止素子と、第二リアクトルを含む回路であることを特徴とする上記（２）又は上記（３）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0016】

上記（４）に記載の発明によれば第一非絶縁チョッパ回路及び第二非絶縁チョッパ回路として、いわゆるチョッパ型の高効率コンバータを設けることで、極めて少ない部品数で力率改善回路による高調波電流抑制が可能になるという優れた効果を奏する。

【0017】

（５）本発明は、前記第一非絶縁チョッパ回路が、前記第一スイッチ素子と前記第一逆流防止素子が直列接続されることで第一直列回路を構成し、前記第一スイッチ素子と前記第一逆流防止素子の間に、前記第一リアクトルが接続されることを特徴とする上記（４）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0018】

上記（５）に記載の発明によれば第一非絶縁チョッパ回路としていわゆる昇圧チョッパ型の高効率コンバータを設けることで、極めて少ない部品数で力率改善回路による高調波電流抑制が可能になるという優れた効果を奏する。

【0019】

（６）本発明は、前記第二非絶縁チョッパ回路が、前記第二スイッチ素子と前記第二逆流防止素子が直列接続されることで第二直列回路を構成し、前記第二スイッチ素子と前記第二逆流防止素子の間に、前記第二リアクトルが接続されることを特徴とする上記（４）又は上記（５）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0020】

上記（６）に記載の発明によれば、第二非絶縁チョッパ回路としていわゆる昇圧チョッパ型の高効率コンバータを設けることで、極めて少ない部品数で力率改善回路による高調波電流抑制が可能になるという優れた効果を奏する。

【0021】

（７）本発明は、前記切り替え回路が、前記電源入力端子の一端と前記第一入力側接続点の間に設けられる第一接点部と、前記電源入力端子の他端と前記第二入力側接続点の間において、前記電源入力端子の他端側に設けられる第二接点部と、前記電源入力端子の他端と前記第二入力側接続点の間において、前記第二接点部よりも前記第二入力側接続点側に設けられる第三接点部と、前記平滑コンデンサの負極に接続される第四接点部とを備えることを特徴とする上記（２）乃至上記（６）のうちのいずれかに記載のスイッチング電源を提供する。

【0022】

上記（７）に記載の発明によれば、接続を切り替えうる接点部を有するので、接続を切り替えることで、交流又は直流の入力電源に対しても、ＡＣＤＣコンバータ機能とＤＣＤＣコンバータ機能とを切り替えることが可能なスイッチング電源を実現し得るという優れた効果を奏する。

【0023】

（８）本発明は、前記切り替え回路が、前記入力電源が交流電源である場合に、前記第二接点部と前記第三接点部を接続し、前記入力電源が直流電源である場合に、前記第一接点部と前記第三接点部を接続し、前記第二接点部と前記第四接点部を接続することを特徴とする上記（７）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0024】

上記（８）に記載の発明によれば、入力電源が交流電源である場合に、デュアル方式の力率改善回路に変更することで、高調波電流抑制が可能になり、入力電源が直流電源である場合には、導通損が少ないインターリーブ方式の回路構成に変更できるという優れた効果を奏する。

【0025】

（９）本発明は、第三逆流防止素子と第四逆流防止素子が直列接続される第三直列回路と、第五逆流防止素子と第六逆流防止素子が直列接続される第四直列回路と、を備え、前記第三直列回路の一端と前記第四直列回路の一端は、前記平滑コンデンサの正極に接続され、前記第四直列回路における前記第五逆流防止素子と前記第六逆流防止素子の間に、前記切り替え回路の前記第一接点部及び前記第一非絶縁チョッパ回路が接続され、前記第三直列回路の他端と前記第四直列回路の他端は、前記平滑コンデンサの負極に接続され、前記第三直列回路における前記第三逆流防止素子と前記第四逆流防止素子の間に、前記切り替え回路の前記第三接点部及び前記第二非絶縁チョッパ回路が接続されることを特徴とする上記（７）又は上記（８）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0026】

上記（９）に記載の発明によれば、ダイオードが平滑コンデンサの負極側と入力電源の間に備えられるので、入力電源が交流電源である場合に、ノイズを抑制でき、また入力電源とリアクトルの間にバイパスダイオードを備えることになるので、リアクトルを急激な電圧上昇から保護することが可能になるという優れた効果を奏する。

【0027】

（１０）本発明は、前記第三乃至前記第六逆流防止素子が、整流ブリッジを構成し、前記整流ブリッジにおいて、前記第四直列回路における前記第五逆流防止素子と前記第六逆流防止素子の間、及び、前記第三直列回路における前記第三逆流防止素子と前記第四逆流防止素子の間が、ブリッジ入力端子となり、前記第三直列回路の一端と前記第四直列回路の一端の間、及び、前記第三直列回路の他端と前記第四直列回路の他端の間が、ブリッジ出力端子となることを特徴とする上記（９）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0028】

上記（１０）に記載の発明によれば、ノイズ防止とリアクトル保護をおこなうダイオード回路を、一つの整流ブリッジ回路という少ない部品点数で実現できるという優れた効果を奏する。

【0029】

（１１）本発明は、前記入力電源が直流電源となる場合に、前記整流ブリッジを、前記電源出力端子及び前記電源入力端子から切り離すことを特徴とする上記（１０）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0030】

上記（１１）に記載の発明によれば、入力電源が直流電源である場合には整流ブリッジ回路を切り離すことで、電力消費を抑えうるというという優れた効果を奏する。

【0031】

（１２）本発明は、前記電源入力端子が、整流ブリッジのブリッジ入力端子に接続され、前記第一非絶縁チョッパ回路は、第一入力側接続点と、前記電源出力端子の正極側に接続される第一正極側接続点と、前記電源出力端子の負極側に接続される第一負極側接続点とを有し、前記第二非絶縁チョッパ回路は、第二入力側接続点と、前記電源出力端子の正極側に接続される第二正極側接続点と、前記電源出力端子の負極側に接続される第二負極側接続点とを有し、前記切り替え回路は、前記電源入力端子の一端と前記第一入力側接続点の間において、前記電源入力端子の一端側に設けられる第五接点部と、前記電源入力端子の一端と前記第一入力側接続点の間において、前記第一入力側接続点側に設けられる第六接点部と、前記電源入力端子の他端と前記第二入力側接続点の間において、前記電源入力端子の他端側に設けられる第七接点部と、前記電源入力端子の他端と前記第二入力側接続点の間において、前記第七接点部よりも前記第二入力側接続点側に設けられる第八接点部と、前記整流ブリッジのブリッジ出力端子の一端に設けられる第九接点部と、前記整流ブリッジの前記ブリッジ出力端子の他端及び前記平滑コンデンサの負極に接続される第十接点部とを備え、前記入力電源が交流電源である場合には、前記第五接点部と前記第六接点部を接続するとともに前記七接点部と前記第八接点部を接続し、前記入力電源が直流電源である場合には、前記第五接点部と前記第六接点部を接続するとともに前記第六接点部と前記第八接点部を接続し、且つ、前記第七接点部と前記第十接点部を接続し、前記入力電源が交流電源または直流電源のいずれの場合にも対応する場合には、前記第六接点部と前記第九接点部を接続するとともに前記六接点部と前記第八接点部を接続することを特徴とする上記（１）に記載のスイッチング電源を提供する。

【0032】

上記（１２）に記載の発明によれば、入力電源の種類に基づいて、電源入力端子と、第一非絶縁チョッパ回路及び第二非絶縁チョッパ回路との間の回路を切り替える切り替え回路を設けることで、入力電源が交流電源の場合におけるデュアル方式の力率改善回路による高調波電流抑制と、入力電源が直流電源の場合のインターリーブ方式回路を、同一基板上で切り替えて実現できるという優れた効果を奏する。すなわち直流電源に対しては、デュアル方式は一つの回路しか動作しないため、交流電源時の定格出力電力を出力しようとすると非絶縁チョッパ回路の導通損が増えてしまい、直流電源時の定格出力電力を低減させる必要があったが、本発明によりインターリーブ方式、すなわち直流電源について並列な回路に変更することで、非絶縁チョッパ回路の導通損を低減させて、直流電源でも交流電源時の定格出力電力が出力可能になるという効果を奏する。またノイズ防止とリアクトル保護をおこなうダイオード回路を、一つの整流ブリッジ回路という少ない部品点数を備えることで実現できるという優れた効果を奏する。また、この切り替え回路によって、入力電源が交流電源でもインターリーブ方式を採用することができる方式にも切り替えることができる優れた効果も奏する。

【0033】

（１３）本発明は、前記入力電源が交流電源であるか直流電源であるかを検出する検出部と、前記検出部の検出信号に基づいて、前記第一接続態様または前記第二接続態様に応じた制御をする制御部と、を有することを特徴とする上記（１）乃至上記（１２）のうちのいずれかに記載のスイッチング電源を提供する。

【0034】

上記（１３）に記載の発明によれば、入力電源が交流電源であるか、直流電源であるかを検出する検出部を備えるので、入力電源の種類を把握して切り替え回路を適切に切り替えることが可能であるという優れた効果を奏する。

【0035】

（１４）本発明は、前記切り替え回路における回路の切り替えが、導体部材によっておこなわれることを特徴とする上記（１）乃至上記（１３）のうちのいずれかに記載のスイッチング電源を提供する。

【0036】

上記（１４）に記載の発明によれば、導体部材の接続配置を変えることで、入力電源が交流電源の場合のデュアル方式の力率改善回路による高調波電流抑制と、入力電源が直流電源の場合のインターリーブ方式昇圧回路を同一基板上で切り替えて実現できるという著しく優れた効果を奏する。

【0037】

（１５）本発明は、直流電源又は交流電源が接続される電源入力端子と、出力電力が出力される電源出力端子と、前記電源出力端子間に接続される平滑コンデンサと、前記電源出力端子間に接続される第一非絶縁チョッパ回路と、前記電源出力端子間に接続される第二非絶縁チョッパ回路と、前記第一非絶縁チョッパ回路及び前記第二非絶縁チョッパ回路と、前記電源入力端子との間の接続回路を導体部材で切り替える切り替え回路とを備え、前記切り替え回路は、前記電源入力端子と前記第一非絶縁チョッパ回路、及び、前記第二非絶縁チョッパ回路の接続について、デュアルブースト方式とするＡＣＤＣコンバータ態様、又は、昇圧方式がインターリーブ方式とするＤＣＤＣコンバータ態様に切り替えることを特徴とするスイッチング電源を提供する。

【0038】

上記（１５）に記載の発明によれば、導体部材による接続回路の変更という手段で、入力電源が交流電源の場合に高効率の力率改善回路として利用するデュアル方式の回路を、入力電源が直流電源の場合には、導通損が少ないインターリーブ方式の回路に変更することができるという優れた効果を奏する。

【発明の効果】

【0039】

本発明の請求項１〜１５記載のスイッチング電源によれば、入力電源が交流電源の場合に高効率の力率改善回路として利用するデュアル方式の回路を、入力電源が直流電源の場合において、導通損が少ないインターリーブ方式の回路に変更することができる電源を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源のブロック図である。

【図2】（Ａ）昇圧回路の回路図である。（Ｂ）降圧回路の回路図である。

【図3】（Ａ）入力電源が交流電源である場合に、デュアルブースト方式の力率改善回路を実現するように切り替え回路が接続されたスイッチング電源の回路図である。（Ｂ）入力電源が直流電源である場合に、インターリーブ方式の昇圧回路が実現されるように切り替え回路が接続されたスイッチング電源の回路図である。

【図4】本発明の第二実施形態に係るスイッチング電源のブロック図である。

【図5】（Ａ）入力電源が交流電源である場合におけるデュアルブースト方式で、ダイオード回路を整流ブリッジ回路に置き換えた場合の回路図である。（Ｂ）入力電源が直流電源である場合におけるインターリーブ方式で、ダイオード回路を整流ブリッジ回路に置き換えた場合の回路図である。

【図6】（Ａ）入力電源が交流電源である場合におけるデュアルブースト方式の回路図である。（Ｂ）入力電源が交流電源である場合における整流ブリッジを介したインターリーブ方式の回路図である。（Ｃ）入力電源が直流電源である場合におけるインターリーブ方式の回路図である。

【図7】（Ａ）高効率のＰＦＣ回路であるデュアルブースト回路を備えるスイッチング電源の回路図である。（Ｂ）デュアルブースト回路に入力電源として直流電源をつないだ場合の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

【0042】

図１〜図６は発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わす。なお、各図において一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、部材の大きさ、形状、厚みなどを適宜誇張して表現する。

【0043】

図１は、本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源１のブロック図である。スイッチング電源１は、交流電源又は直流電源である入力電源１０と、入力電源１０が接続される一対の電源入力端子１１と、出力電力が出力される電源出力端子４５と、電源出力端子４５の間に接続される平滑コンデンサ３５を備える。

【0044】

またスイッチング電源１は、入力電源１０が交流電源である場合に、電源入力端子１１に接続されて整流をおこない、また、後述するリアクトルが飽和した際の電流を回避する機能や、ノイズ防止機能、及び、バイパスダイオードとしての保護機能を有する緩衝回路２０が電源出力端子４５の間に接続される。緩衝回路２０は、平滑コンデンサ３５に対して並列接続されることが好ましい。緩衝回路２０は、例えば、電源入力端子１１に接続される一対の入力端、電源出力端子４５に接続される一対の出力端を有した複数のダイオードによる整流ブリッジ回路で構成することが好ましいが、他の構成を採用しても良い。緩衝回路２０と平滑コンデンサ３５には、第一非絶縁チョッパ回路２５と、第二非絶縁チョッパ回路３０が設けられる。

【0045】

入力電源１０と緩衝回路２０の間には、切り替え回路１５が設けられる。この切り替え回路１５は、入力電源１０が直流電源又は交流電源に基づいて、第一非絶縁チョッパ回路２５及び第二非絶縁チョッパ回路３０と、入力電源１０の両端子との接続回路を切り替える。切り替え回路１５は、いわゆるショートピース、ジャンパ、ジャンパ素子等と呼ばれる導体部材を、回路基板の基板穴に接続又は取り外すことで、電気の導通を機械的に切り替える回路である。なお、この切り替え回路１５は、外部から導通を制御できるリレーであっても良い。

【0046】

第一非絶縁チョッパ回路２５は、トランス等の絶縁構造部品を有しない、昇圧チョッパ又は降圧チョッパ等の所謂チョッパ回路であり、ここでは、第一スイッチ素子と、第一逆流防止素子（第一ダイオード）と、第一リアクトルを含む回路となっており、電源出力端子４５間に接続される。第二非絶縁チョッパ回路３０は、第二スイッチ素子と、第二逆流防止素子（第二ダイオード）と、第二リアクトルを含み、電源出力端子４５間に接続される。なお、第二非絶縁チョッパ回路３０は、第一非絶縁チョッパ回路２５と同じ構成を有する回路となる。

【0047】

なお、第一逆流防止素子と第二逆流防止素子は、一方向の電流を流し且つ逆方向の電流を阻止する機能を有すれば良い。ダイオードが代表的であるが、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を用いて同様の機能を発揮させるようにしても良い。

【0048】

なお第一非絶縁チョッパ回路２５が備える第一スイッチ素子（例えば後述する図３（Ａ）の第一スイッチ素子９２を参照）と、第二非絶縁チョッパ回路３０が備える第二スイッチ素子（例えば後述する図３（Ａ）の第二スイッチ素子９４を参照）は、制御部４０により制御されてスイッチング動作をおこなう。

【0049】

第一スイッチ素子と第二スイッチ素子は、例えばＦＥＴである。もちろん一般のバイポーラトランジスタであっても、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。

【0050】

なお制御部４０はＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから構成され、各種制御を実行する。ＣＰＵはいわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて様々な機能を実現する。ＲＡＭはＣＰＵの作業領域、記憶領域として使用され、ＲＯＭはＣＰＵで実行されるオペレーティングシステムやプログラムを記憶する。もちろん制御部４０は、もっと機能を絞ったもので、入力電源１０の電圧を検出して、第一スイッチ素子と第二スイッチ素子を適切にスイッチング動作させることで、第一非絶縁チョッパ回路と第二非絶縁チョッパ回路を、例えば昇圧回路、降圧回路、又は昇降圧回路として動作させる電子回路であっても良い。

【0051】

第一非絶縁チョッパ回路２５は、切り替え回路１５に接続される第一入力側端子（接続点）２５Ａと、平滑コンデンサ３５（電源出力端子４５）の正極側に接続される第一正極側端子（接続点）２５Ｂと、平滑コンデンサ３５（電源出力端子４５）の負極側に接続される第一負極側端子（接続点）２５Ｃを有する。なお、第一非絶縁チョッパ回路２５の内部において、第一入力側端子２５Ａは、第一スイッチ素子と第一逆流防止素子の間に配設され、第一正極側端子２５Ｂは、第一逆流防止素子のカソード側に配設され、第一負極側端子２５Ｃは、第一スイッチ素子側に配設される。

【0052】

第二非絶縁チョッパ回路３０は、切り替え回路１５に接続される第二入力側端子（接続点）３０Ａと、平滑コンデンサ３５（電源出力端子４５）の正極側に接続される第二正極側端子（接続点）３０Ｂと、平滑コンデンサ３５（電源出力端子４５）の負極側に接続される第二負極側端子（接続点）３０Ｃを有する。なお、第二非絶縁チョッパ回路３０の内部において、第二入力側端子３０Ａは、第二スイッチ素子と第二逆流防止素子の間に配設され、第二正極側端子３０Ｂは、第二逆流防止素子のカソード側に配設され、第二負極側端子３０Ｃは、第二スイッチ素子側に配設される。

【0053】

切り替え回路１５は、第一及び第二非絶縁チョッパ回路２５，３０の第一及び第二負極側端子２５Ｃ，３０Ｃに接続される負極側ショートカット回路１５Ｃを有する。

【0054】

入力電源１０が交流電源の場合、切り替え回路１５は、第一入力側端子２５Ａを入力電源１０の一方側、第二入力側端子３０を入力電源１０の他方側に接続し、負極側ショートカット回路１５Ｃを非接続状態とする。この結果、第一及び第二非絶縁チョッパ回路２５，３０は、それぞれ、いわゆるＰＦＣ回路として機能させることができ、結果、デュアルブースト方式のＡＣＤＣ変換回路となる。

【0055】

また、入力電源１０が直流電源の場合、切り替え回路１５は、第一入力側端子２５Ａと第二入力側端子３０Ａの双方を入力電源１０の正極側に接続し、入力電源１０の負極側を第二入力側端子３０Ａと非接続状態にすると共に、負極側ショートカット回路１５Ｃを用いて、第一及び第二負極側端子２５Ｃ，３０Ｃの双方を入力電源１０の負極側に接続する。その結果、第一及び第二非絶縁チョッパ回路２５，３０は、いわゆるインターリーブ方式の昇圧チョッパ回路として機能させることができる。この接続関係の具体例は図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して後述する。

【0056】

すなわち言い換えると、本第一実施形態に係るスイッチング電源１は、第一非絶縁チョッパ回路２５が、入力電源１０の一方側に接続される第一入力側接続点２５Ａ、電源出力端子４５の正極側に接続される第一正極側接続点２５Ｂ、電源出力端子４５の負極側に接続される第一負極側接続点２５Ｃを有し、第二非絶縁チョッパ回路３０が、入力電源１０の他方側に接続される第二入力側接続点３０Ａ、電源出力端子４５の正極側に接続される第二正極側接続点３０Ｂ、電源出力端子４５の負極側に接続される第二負極側接続点３０Ｃを有し、切り替え回路１５が、電源入力端子１１の一端に第一入力側接続点２５Ａが接続されると共に、電源入力端子１１の他端に第二入力側接続点３０Ａが接続される第一接続態様と、電源入力端子１１の一端に第一入力側接続点２５Ａ及び第二入力側接続点３０Ａが接続されると共に、電源入力端子１１の他端に第一負極側接続点２５Ｃ及び第二負極側接続点３０Ｃが接続される第二接続態様とを切り替えることを特徴とする。

【0057】

また本第一実施形態に係るスイッチング電源１における切り替え回路１５は、入力電源１０として交流電源が電源入力端子１１に接続される際に、第一接続態様とし、入力電源１０として直流電源が電源入力端子１１に接続される際に、第二接続態様とすることを特徴とする。

【0058】

以上の通り、本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源１は、入力電源１０が直流電源又は交流電源に基づいて、第一非絶縁チョッパ回路２５及び第二非絶縁チョッパ回路３０と、入力電源１０の間との接続回路を切り替える切り替え回路１５が設けられている。したがって本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源１は、入力電源１０が交流電源の場合におけるデュアルブースト方式の力率改善回路による高調波電流抑制と、入力電源が直流電源の場合のインターリーブ方式昇圧回路を同一基板上で切り替えて実現できるという優れた効果を奏する。すなわち直流電源に対しては、デュアル方式は一つの非絶縁チョッパ回路しか動作しないため、交流電源時の定格出力電力を出力しようとすると非絶縁チョッパ回路の導通損が増えてしまい、直流電源時の定格出力電力を低減させる必要があったが、本発明によりインターリーブ方式、すなわち直流電源の一端について並列に複数の非絶縁チョッパ回路を接続するように切り替えることで、非絶縁チョッパ回路の導通損を低減させて、直流電源でも交流電源時の定格出力電力が出力可能になるという効果を奏する。

【0059】

図２（Ａ）には、第一又は第二非絶縁チョッパ回路２５,３０として望ましい昇圧回路５５の回路図を示す。昇圧回路５５は、リアクトル５７と、スイッチ素子６１と、ダイオード５９を備え、スイッチ素子６１は制御部４０によって昇圧動作をするように制御される。リアクトル５７とダイオード５９は直列に接続される。すなわちリアクトル５７の他端は、ダイオード５９のアノード端子に接続され、その接続点にスイッチ素子６１が接続される。なお、リアクトル５７は第一又は第二入力側端子２５Ａ，３０Ａを有し、ダイオード５９のカソード端子側は第一又は第二正極側端子２５Ｂ，３０Ｂを有し、スイッチ素子６１は第一又は第二負極側端子２５Ｃ，３０Ｃを有する。リアクトル５７の一端（第一又は第二入力側端子２５Ａ，３０Ａ）から電圧が印加されると、スイッチ素子６１のスイッチング動作により昇圧機能を発揮するが、これについては周知技術であるため説明は省略する。

【0060】

図２（Ｂ）には、第一及び第二非絶縁チョッパ回路として望ましい他例となる降圧回路６３の回路図を示す。降圧回路６３はスイッチ素子６５と、リアクトル６７と、ダイオード６９を備え、スイッチ素子６５は制御部４０によって降圧動作をするように制御される。スイッチ素子６５とリアクトル６７は直列に接続される。スイッチ素子６５とリアクトル６７の接続点には、ダイオード６９のカソード側端子が接続される。なお、スイッチ素子６５は第一又は第二入力側端子２５Ａ，３０Ａを有し、リアクトル６７は第一又は第二正極側端子２５Ｂ，３０Ｂを有し、ダイオード６９のアノード端子側は第一又は第二負極側端子２５Ｃ，３０Ｃを有する。スイッチ素子６５の一端（第一又は第二入力側端子２５Ａ，３０Ａ）から電圧が印加されると、スイッチ素子６５のスイッチング動作により降圧機能を発揮するが、これについては周知技術であるため説明は省略する。

【0061】

次に、図３を参照して、第一実施形態に係るスイッチング電源１の詳細な回路構成を示す。

【0062】

図３（Ａ）には、入力電源１０が交流電源７０である場合に、デュアルブースト方式の力率改善回路を実現するように、切り替え回路１５が接続されたスイッチング電源１の回路図を示す。

【0063】

図３（Ａ）は、図１のスイッチング電源１において、入力電源１０として交流電源７０を接続し、第一非絶縁チョッパ回路２５（図３（Ａ）の点線参照）、及び、第二非絶縁チョッパ回路３０（図３（Ａ）の二点鎖線参照）に図２（Ａ）で説明した昇圧回路を適用した構成である。

【0064】

切り替え回路１５（図３（Ａ）の破線参照）は、４つの接点部、すなわち第一接点部７５と、第二接点部７６と、第三接点部７７と、第四接点部７８を備える。第二接点部７６と第三接点部７７は第一接続配線７３によって接続されている。なお第四接点部７８は開放状態である。

【0065】

緩衝回路２０(図３（Ａ）の一点鎖線参照)は、第三ダイオード８０と、第四ダイオード８２と、第五ダイオード８４と、第六ダイオード８６を備える。第六ダイオード８６のアノード端子と第五ダイオード８４のカソード端子が接続されて、その接続点である第四接続点１１６は、交流電源７０の一端と、後述する第一非絶縁チョッパ回路２５の第一リアクトル８８の一端に接続される。第六ダイオード８６のカソード端子は平滑コンデンサ３５の正極側と接続され、第五ダイオード８４のアノード端子は平滑コンデンサ３５の負極側と接続される。第四ダイオード８２と第三ダイオード８０は直列に接続されて、その接続点である第三接続点１１４は、交流電源７０の他端と、後述する第二非絶縁チョッパ回路３０の第二リアクトル９０の一端に接続される。第四ダイオード８２のカソード端子は平滑コンデンサ３５の正極側と接続され、第三ダイオード８０のアノード端子は平滑コンデンサ３５の負極側と接続される。

【0066】

第一非絶縁チョッパ回路２５は、第一リアクトル８８と、第一ダイオード９６と、第一スイッチ素子９２を備える。第一リアクトル８８と第一ダイオード９６のアノード端子が接続され、その接続点である第一接続点１１０は、第一リアクトル８８における交流電源７０側でない他端と接続される。第一スイッチ素子９２の第一接続点１１０側でない一端は、平滑コンデンサ３５の負極側に接続され、第一ダイオード９６のカソード端子は平滑コンデンサ３５の正極側と接続される。第一スイッチ素子９２は、制御部４０（図示省略）により制御されて昇圧回路として機能する。

【0067】

第二非絶縁チョッパ回路３０は、第二リアクトル９０と、第二ダイオード９８と、第二スイッチ素子９４を備える。第二リアクトル９０と第二ダイオード９８のアノード端子が接続され、その接続点である第二接続点１１２は、第二リアクトル９０における交流電源７０側でない他端と接続される。第二スイッチ素子９４の第二接続点１１２側でない一端は、平滑コンデンサ３５の負極側に接続され、第二ダイオード９８のカソード端子は平滑コンデンサ３５の正極側に接続される。第二スイッチ素子９４は、制御部４０（図示省略）により制御されて昇圧回路として機能する。

【0068】

言い換えると、第一非絶縁チョッパ回路２５は、第一スイッチ素子９２と第一逆流防止素子９６が直列接続されることで第一直列回路を構成し、第一直列回路における、第一スイッチ素子９２と第一逆流防止素子９６の間に、第一リアクトル８８の他端が接続されることを特徴とする。第二非絶縁チョッパ回路３０は、第二スイッチ素子９４と第二逆流防止素子９８が直列接続されることで第二直列回路を構成し、第二直列回路における、第二スイッチ素子９４と第二逆流防止素子９８の間に、第二リアクトル９０の他端が接続されることを特徴とする。

【0069】

また切り替え回路１５は、電源入力端子１１の一端と第一非絶縁チョッパ回路２５の間に設けられる第一接点部７５と、電源入力端子１１の他端と第二非絶縁チョッパ回路３０の間において、他端側に設けられる第二接点部７６と、電源入力端子１１の他端と第二非絶縁チョッパ回路３０の間において、第二接点部７６よりも第二非絶縁チョッパ回路３０側に設けられる第三接点部７７と、平滑コンデンサ３５の負極に接続される第四接点部７８とを備えることを特徴とする。

【0070】

第一非絶縁チョッパ回路２５と第二非絶縁チョッパ回路３０は、制御部４０により適切に制御されることで、いわゆるデュアルブースト方式の力率改善回路を構成する。この制御については、周知技術なので説明を省略するが、高調波電流抑制が可能になるという優れた効果を奏する。ここではＰＦＣ回路として、いわゆる昇圧チョッパ型コンバータを用いる例に挙げたが、別のＰＦＣ回路であっても良い。

【0071】

さて次に切り替え回路１５を動作させて、回路を変更させた場合の構成とその効果について図３（Ｂ）を用いて説明する。なお図３（Ｂ）の状態から図３（Ａ）の状態に切り替え回路１５を切り替えることも可能である。

【0072】

図３（Ｂ）には、入力電源１０が直流電源１２０である場合に、インターリーブ方式の昇圧回路を実現するように切り替え回路１５（図３（Ｂ）の破線参照）が接続されたスイッチング電源１の回路図を示す。

【0073】

図３（Ｂ）は、図１のスイッチング電源１において、入力電源１０として直流電源１２０を接続し、第一非絶縁チョッパ回路２５（図３（Ｂ）の点線参照）、及び、第二非絶縁チョッパ回路３０（図３（Ｂ）の二点鎖線参照）に図２（Ａ）で説明した昇圧回路を適用した構成である。

【0074】

切り替え回路１５では、４つの接点部、すなわち第一接点部７５と、第二接点部７６と、第三接点部７７と、第四接点部７８が、図３（Ａ）とは異なる接続をされる。すなわち第二接点部７６と第三接点部７７が未接続となり（すなわち第一接続配線７３が取り外され）、第一接点部７５と第三接点部７７が第二接続配線７４により接続される。また第二接点部７６と第四接点部７８が第三接続配線７９により接続される。

【0075】

図３（Ｂ）は、切り替え回路１５以外の回路については、図３（Ａ）と同一なので構成の説明を省略するが、切り替え回路１５を、上記のような構成にすることで、第一非絶縁チョッパ回路２５と第二非絶縁チョッパ回路３０の入力端が直流電源１２０に対して、並列に配置される。このようなインターリーブ方式、すなわち直流電源の一端について並列となる複数の非絶縁チョッパ回路を有する方式に変更することで、直流電源でも交流電源時の定格出力電力が出力可能になるという効果を奏する。

【0076】

これは、図３（Ａ）において、仮に交流電源７０を図３（Ｂ）の直流電源１２０に置き換えて接続した場合（図７（Ｂ）参照）に、直流電源１２０に対しては、デュアル方式では、基本的に一つの非絶縁チョッパ回路しか動作させられないため、交流電源時の定格出力電力を出力しようとすると非絶縁チョッパ回路の導通損が増えてしまい、直流電源時の定格出力電力を低減させる必要があったが、切り替え回路１５によって図３（Ｂ）のように接続回路を切り替えることで、直流電源１２０の場合でも非絶縁チョッパ回路の導通損を低減させて、直流電源でも交流電源時の定格出力電力が出力可能になる。

【0077】

本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源１によれば、入力電源１０が交流電源であるか、又は、直流電源であるかに基づいて、第一非絶縁チョッパ回路２５及び第二非絶縁チョッパ回路３０と、入力電源１０の間との接続回路を切り替える切り替え回路１５を設けることで、入力電源１０が交流電源７０の場合におけるデュアルブースト方式の力率改善回路による高調波電流抑制と、入力電源が直流電源１２０の場合のインターリーブ方式回路を同一基板上で切り替えて実現できるという優れた効果を奏する。

【0078】

本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源１によれば、第一非絶縁チョッパ回路２５と第二非絶縁チョッパ回路３０において、いわゆる昇圧チョッパ型の高効率コンバータを設けることで、入力電源１０が交流電源７０であるとき、極めて少ない部品数で力率改善回路による高調波電流抑制が可能になるという優れた効果を奏する。

【0079】

本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源１によれば、接続を切り替える接点部である、第一接点部７５と、第二接点部７６と、第三接点部７７と、第四接点部７８を有するので、メカニカルに接続を切り替えることで、大電力の入力電源１０に対しても、ＡＣＤＣコンバータ機能とＤＣＤＣコンバータ機能とを切り替えることが可能なスイッチング電源を実現し得るという優れた効果を奏する。

【0080】

本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源１によれば、ダイオードが平滑コンデンサの負極側と入力電源の間に備えられるので、入力電源１０が交流電源７０である場合に、ノイズを抑制でき、また入力電源１０とリアクトル８８及び第二リアクトル９０の間にバイパスダイオードを備えることになるので、リアクトルを急激な電圧上昇から保護することが可能になるという優れた効果を奏する。

【0081】

以上まとめると、本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源１は、直流電源又は交流電源が接続される電源入力端子１１と、外部負荷に接続される電源出力端子４５と、電源出力端子４５間に接続される平滑コンデンサ３５と、電源出力端子４５間に接続される第一非絶縁チョッパ回路２５と、電源出力端子４５間に接続される第二非絶縁チョッパ回路３０と、第一非絶縁チョッパ回路２５及び第二非絶縁チョッパ回路３０と、電源入力端子１１との間の接続回路を、導体部材で切り替える切り替え回路１５を備え、切り替え回路１５は、電源入力端子１１と第一及び第二非絶縁チョッパ回路の接続を、デュアルブースト方式となるＡＣＤＣコンバータ態様と、昇圧方式がインターリーブ方式となるＤＣＤＣコンバータ態様と、を切り替えることを特徴とするスイッチング電源を提供する。

【0082】

本発明の第一実施形態に係るスイッチング電源１によれば、導体部材による配線の接続を変更することで、入力電源が交流電源の場合に高効率の力率改善回路として利用するデュアル方式の回路を、入力電源が直流電源の場合には、導通損が少ないインターリーブ方式の回路に変更することができるという優れた効果を奏する。

【0083】

図４には、本発明の第二実施形態に係るスイッチング電源のブロック図を示す。スイッチング電源１は、入力電源１０が交流電源７０であるか、直流電源１２０であるかを検出する検出部５０をさらに有する。それ以外の構成については、第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。

【0084】

本発明の第二実施形態に係るスイッチング電源１によれば、入力電源１０が交流電源７０であるか、直流電源１２０であるかを検出する検出部５０を備えるので、入力電源１０の種類を把握して切り替え回路１５を適切に切り替えることが可能であるという優れた効果を奏する。例えば制御部４０は、検出部５０が、入力電源１０が交流電源であるか、又は、直流電源であるかを検出して、制御部４０にその検出した情報を送ることで、切り替え回路１５を自動的に切り替えることが可能である。このとき切り替え回路１５は、制御部４０から制御可能なリレー等を使用することができる。

【0085】

なお、本発明のスイッチング電源は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【0086】

例えば図５（Ａ）で示すように、入力電源１０が交流電源７０である場合におけるデュアルブースト方式で、緩衝回路２０を整流ブリッジ回路１３０（ブリッジダイオード）に置き換えても良い。

【0087】

すなわち言い換えると、第三逆流防止素子８０乃至第六逆流防止素子８６は、整流ブリッジを構成し、整流ブリッジにおいて、第五逆流防止素子８４と第六逆流防止素子８６の間、及び、第三逆流防止素子８０と第四逆流防止素子８２の間が、ブリッジ入力端子となり、第三逆流防止素子８０と第五逆流防止素子８４の間、及び、第四逆流防止素子８２と第六逆流防止素子８６の間が、ブリッジ出力端子となる（以上図３（Ａ）又は図３（Ｂ）を参照）。

【0088】

本質的には図５（Ａ）は、図３（Ａ）と同一の回路であるが、緩衝回路２０を整流ブリッジ回路１３０（ブリッジダイオード）とすることで、部品点数の低減を図ることができる効果を奏する。

【0089】

また図５（Ｂ）は、入力電源１０が直流電源１２０である場合におけるインターリーブ方式で、緩衝回路２０を整流ブリッジ回路１３０に置き換えた場合の回路図である。本質的には図５（Ｂ）は、図３（Ｂ）と同一の回路であるが、緩衝回路２０を整流ブリッジ回路１３０（ブリッジダイオード）とすることで、部品点数の低減を図ることができる効果を奏する。

【0090】

また、直流電源１２０については、整流ブリッジ回路１３０を、回路上から切り離すことも容易である。すなわち、入力電源１０が直流電源１２０である場合には、直流電源１２０の正極側端子と第一リアクトル８８を接続する第六接続点１３４と整流ブリッジ回路１３０とを接続する配線と、直流電源１２０の正極側端子と第二リアクトル９０を接続する第三接点部７７と整流ブリッジ回路１３０を接続する配線と、電源出力端子４５と整流ブリッジ回路１３０を接続する接続部、例えば第五接続点１３２と整流ブリッジ回路１３０の間の配線、及び、第七接続点１３６と整流ブリッジ回路１３０の間の配線を切り離すことで、整流ブリッジ回路１３０を、直流電源の昇圧回路から完全に切り離すことが容易にできる。

【0091】

本実施例によれば、入力電源が直流電源である場合には、整流ブリッジ回路を切り離すことで、電力消費を抑えうるというという優れた効果を奏する。この変形実施例は、例えば図１の第一非絶縁チョッパ回路２５、第二非絶縁チョッパ回路３０について、降圧回路又は昇降圧回路を適用した場合や、図４に示した本発明の第二実施形態においても同様な効果を奏することは言うまでもない。

【0092】

他の変形実施例としては、図６のように、切り替え回路１５（図１参照）を整流ブリッジよりも非絶縁チョッパ回路側に設けることも考えられる。具体的には、電源入力端子は、整流ブリッジ１３０のブリッジ入力端子に接続され、切り替え回路１５は、電源入力端子の一端と第一リアクトル８８の間において、電源入力端子の一端側に設けられる第五接点部１５２と、電源入力端子の一端と第一リアクトル８８の間において、第一リアクトル８８側（第一入力側接続点２５Ａ側（図１参照））に設けられる第六接点部１５４と、電源入力端子の他端と第二リアクトル９０の間において、電源入力端子の他端側に設けられる第七接点部１５６と、電源入力端子の他端と第二リアクトル９０の間において、第七接点部１５６よりも第二リアクトル９０側（第二入力側接続点３０Ａ側（図１参照））に設けられる第八接点部１５８と、整流ブリッジ１３０のブリッジ出力端子の一端に設けられる第九接点部１６０と、整流ブリッジ１３０のブリッジ出力端子の他端及び平滑コンデンサの負極に接続される第十接点部１６２とを備える。

【0093】

図６（Ａ）は、入力電源が交流電源７０である場合におけるデュアルブースト方式の回路図である。第五接点部１５２と第六接点部１５４は第四接続配線１６４により接続され、且つ、第七接点部１５６と第八接点部１５８は第五接続配線１６６により接続される。このように接続することで入力電源が交流電源７０である場合におけるデュアルブースト方式の回路が実現され、高調波電流抑制ができるという効果を奏する。

【0094】

図６（Ｂ）は、入力電源が交流電源７０である場合における整流ブリッジを介したインターリーブ方式の回路を実現した回路図である。具体的には第九接点部１６０と第六接点部１５４を第八接続配線１７２で接続し、第六接点部１５４と第八接点部１５８を第六接続配線１６８で接続する。なおこの回路においては、交流電源７０を直流電源１２０に置き換えても交流電源時の定格出力電力を出力することができる。

【0095】

本変形実施例に係るスイッチング電源によれば、整流ブリッジを介したインターリーブ式方式の回路が構成されるので、入力電源が交流電源の場合には力率改善回路として高調波電流抑制が可能であり、入力電源が直流電源の場合にも交流電源時の定格出力電力を出力することができる。

【0096】

図６（Ｃ）は、入力電源が直流電源１２０である場合におけるインターリーブ方式の回路図である。具体的には、第五接点部１５２と第六接点部１５４は第四接続配線１６４で接続され、第六接点部１５４と第八接点部１５８が第六接続配線１６８で接続され、そして第七接点部１５６と第十接点部１６２は第七接続配線１７０で接続される。このように接続することで、入力電源が直流電源１２０の場合において導通損が少ないインターリーブ方式の回路が実現される。

【0097】

本変形実施例に係るスイッチング電源によれば、接続を切り替えうる接点部を有するので、接続を切り替えることで、交流または直流の入力電源に対しても、ＡＣＤＣコンバータ機能とＤＣＤＣコンバータ機能とを切り替えることが可能なスイッチング電源を実現し得るという優れた効果を奏する。またノイズ防止とリアクトル保護をおこなうダイオード回路を、一つの整流ブリッジ回路という少ない部品点数を備えることで実現できるという優れた効果を奏する。

【0098】

また本変形実施例に係るスイッチング電源によれば、入力電源が交流電源である場合には、デュアル方式の力率改善回路に変更することで、高調波電流抑制が可能になり、また入力電源が直流電源である場合には、導通損が少ないインターリーブ方式の回路構成に変更できるという優れた効果を奏する。

【0099】

本変形実施例に係るスイッチング電源によれば、入力電源の種類に基づいて、電源入力端子と、第一非絶縁チョッパ回路及び第二非絶縁チョッパ回路との間の回路を切り替える切り替え回路を設けることで、入力電源が交流電源の場合におけるデュアル方式の力率改善回路による高調波電流抑制と、入力電源が直流電源の場合のインターリーブ方式回路を、同一基板上で切り替えて実現できるという優れた効果を奏する。

【0100】

すなわち直流電源に対しては、デュアル方式は一つの回路しか動作しないため、交流電源時の定格出力電力を出力しようとすると非絶縁チョッパ回路の導通損が増えてしまい、直流電源時の定格出力電力を低減させる必要があったが、本発明によりインターリーブ方式、すなわち直流電源について並列な回路に変更することで、非絶縁チョッパ回路の導通損を低減させて、直流電源でも交流電源時の定格出力電力が出力可能になるという効果を奏する。

【0101】

また本変形実施例に係るスイッチング電源によれば、ノイズ防止とリアクトル保護をおこなうダイオード回路を、一つの整流ブリッジ回路という少ない部品点数を備えることで実現できるという優れた効果を奏する。また、この切り替え回路によって、入力電源が交流電源でもインターリーブ方式を採用することができる方式にも切り替えることができる優れた効果も奏する。

【符号の説明】

【0102】

１ スイッチング電源
１０ 入力電源
１１ 電源入力端子
１５ 切り替え回路
２０ 緩衝回路
２５ 第一非絶縁チョッパ回路
２５Ａ 第一入力側接続点（端子）
２５Ｂ 第一正極側接続点（端子）
２５Ｃ 第一負極側接続点（端子）
３０ 第二非絶縁チョッパ回路
３０Ａ 第二入力側接続点（端子）
３０Ｂ 第二正極側接続点（端子）
３０Ｃ 第二負極側接続点（端子）
３５ 平滑コンデンサ
４０ 制御部
４５ 電源出力端子
５０ 検出部
５５ 昇圧回路
５７ リアクトル
５９ ダイオード
６１ スイッチ素子
６３ 降圧回路
６５ スイッチ素子
６７ リアクトル
６９ ダイオード
７０ 交流電源
７３ 第一接続配線
７４ 第二接続配線
７５ 第一接点部
７６ 第二接点部
７７ 第三接点部
７８ 第四接点部
７９ 第三接続配線
８０ 第三ダイオード
８２ 第四ダイオード
８４ 第五ダイオード
８６ 第六ダイオード
８８ 第一リアクトル
９０ 第二リアクトル
９２ 第一スイッチ素子
９４ 第二スイッチ素子
９６ 第一ダイオード
９８ 第二ダイオード
１１０ 第一接続点
１１２ 第二接続点
１１４ 第三接続点
１１６ 第四接続点
１２０ 直流電源
１３０ 整流ブリッジ回路
１３２ 第五接続点
１３４ 第六接続点
１３６ 第七接続点
１５２ 第五接点部
１５４ 第六接点部
１５６ 第七接点部
１５８ 第八接点部
１６０ 第九接点部
１６２ 第十接点部
１６４ 第四接続配線
１６６ 第五接続配線
１６８ 第六接続配線
１７０ 第七接続配線
１７２ 第八接続配線
２００ スイッチング電源
２１０ 交流電源
２２０ 電源出力端子
２３０ 直流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】