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AC/DC変換装置

国内特許コード P130009734
整理番号 S2012-0308-N0
掲載日 2013年7月31日
出願番号 特願2012-003261
公開番号 特開2013-143857
登録番号 特許第5920701号
出願日 平成24年1月11日(2012.1.11)
公開日 平成25年7月22日(2013.7.22)
登録日 平成28年4月22日(2016.4.22)
発明者
  • ▲けい▼ 林
  • 高 虹
  • 小堀 康功
  • 小林 春夫
  • 志々目 卓治
  • 大島 正樹
出願人
  • ニチコン株式会社
  • 国立大学法人群馬大学
発明の名称 AC/DC変換装置
発明の概要 【課題】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。
【解決手段】チョッパ部2と、入力電圧検知部3と、出力電圧検知部4と、制御部5とが備えられ、第1入力端6aと第2入力端6bの間にダイオードブリッジDBとスイッチング素子SWが直列接続され、ダイオードブリッジの対角頂点部cと第2入力端6b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対角頂点部bと第1出力端7aとの間にコイルLが接続され、ダイオードブリッジの対角頂点部dと第2出力端7bとが接続され、コンデンサCoが第1出力端と第2出力端との間に接続され、制御部は、スイッチング素子をオン/オフ制御して、交流入力電圧Vacを目標電圧値を有する直流出力電圧Vdcに変換する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


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。



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。



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。

産業上の利用分野


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。

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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012003261thum.jpg
出願権利状態 登録
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