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公開番号2025008268
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110273
出願日2023-07-04
発明の名称力率改善回路
出願人株式会社高砂製作所
代理人個人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250109BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回路部品を小型化し回路面積の削減すると共に、ノイズを低減する力率改善回路を提供する。
【解決手段】本発明の力率改善回路1は、高周波スイッチ素子10と、低周波スイッチ素子11と、を有する低周波スイッチ素子11においてトーテムポール回路を構成するトランジスタのゲートとコレクタ(或いはドレイン)間に、トランジスタのゲートコレクタ間寄生容量とは異なる外付けコンデンサCgc1、Cgc2を設ける。
。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
交流信号の正極側信号が伝達される正極側入力ラインと、
前記交流信号の負極側信号が伝達される負極側入力ラインと、
前記正極側入力ライン上に設けられるリアクトルと、
前記交流信号の入力端と、前記リアクトルの間の位置において、前記正極側入力ラインと前記負極側入力ラインとの間に直列に接続される第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、
出力信号の一方が伝達される正極側出力ラインと、
前記出力信号の他方が伝達される負極側出力ラインと、
第１の端子が前記正極側出力ラインに接続され、第２の端子が前記正極側入力ラインに接続される第１のトランジスタと、
第１の端子が前記正極側入力ラインに接続され、第２の端子が前記負極側出力ラインに接続される第２のトランジスタと、
第１の端子が前記正極側出力ラインに接続され、第２の端子が前記負極側入力ラインに接続される第３のトランジスタと、
第１の端子が前記負極側入力ラインに接続され、第２の端子が前記負極側出力ラインに接続される第４のトランジスタと、
前記第１のトランジスタから第４のトランジスタにそれぞれ並列に接続され、前記第１の端子にカソードが接続され、前記第２の端子にアノードが接続されるダイオードと、
前記交流信号に基づきトランジスタのオンオフの切り替えを制御する駆動信号を前記第１のトランジスタから前記第４のトランジスタのゲートに与える駆動信号生成部と、
前記第３のトランジスタの第１の端子と制御端子との間に接続される第３のコンデンサと、
前記第４のトランジスタの第１の端子と制御端子との間に接続される第４のコンデンサと、を有する力率改善回路。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記第３のコンデンサは、前記第３のトランジスタの第１の端子とゲートとの間の寄生容量の１倍より大きく、かつ、４０倍以下の容量値を有し、
前記第４のコンデンサは、前記第４のトランジスタの第１の端子とゲートとの間の寄生容量の１倍より大きく、かつ、４０倍以下の容量値を有する請求項１に記載の力率改善回路。
【請求項３】
前記第３のコンデンサに直列に接続される第１の抵抗と、前記第４のコンデンサに直列に接続される第２の抵抗と、をさらに有する請求項１に記載の力率改善回路。
【請求項４】
前記交流信号の前記入力端と、前記第１、第２のコンデンサとの間に設けられる付加回路をさらに有し、
前記付加回路は、ノイズフィルタ回路、インピーダンス調整回路の少なくとも一方である請求項１に記載の力率改善回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は力率改善回路に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源では、力率を改善することを目的として力率改善回路が用いられている。力率改善回路は、大電力を扱うものが多く、ノイズの発生を抑制することが求められている。例えば、特許文献１に記載のブリッジレス力率改善コンバータでは、力率改善回路におけるノイズ対策が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－１９２５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のブリッジレス力率改善コンバータでは、直列ダイオードに並列接続される別体の並列コンデンサを設けることで、ノイズ発生の抑制効果は得られる。しかしながら、トランジスタのコレクタエミッタ（ドレインソース）間に外付けコンデンサを接続すると、該外付けコンデンサにはスイッチング時のサージ電流が流れるため、高い許容電流値の並列コンデンサが必要となり、回路部品が大型化すると共に回路面積が増大し、改善の余地がある。そこで、本開示は回路部品を小型化し回路面積の削減を可能とする力率改善回路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】
【０００５】
本開示にかかる力率改善回路の一態様は、交流信号の正極側信号が伝達される正極側入力ラインと、前記交流信号の負極側信号が伝達される負極側入力ラインと、前記正極側入力ライン上に設けられるリアクトルと、前記交流信号の入力端と、前記リアクトルの間の位置において、前記正極側入力ラインと前記負極側入力ラインとの間に直列に接続される第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、出力信号の一方が伝達される正極側出力ラインと、前記出力信号の他方が伝達される負極側出力ラインと、第１の端子が前記正極側出力ラインに接続され、第２の端子が前記正極側入力ラインに接続される第１のトランジスタと、第１の端子が前記正極側入力ラインに接続され、第２の端子が前記負極側出力ラインに接続される第２のトランジスタと、第１の端子が前記正極側出力ラインに接続され、第２の端子が前記負極側入力ラインに接続される第３のトランジスタと、第１の端子が前記負極側入力ラインに接続され、第２の端子が前記負極側出力ラインに接続される第４のトランジスタと、前記第１のトランジスタから第４のトランジスタにそれぞれ並列に接続され、前記第１の端子にカソードが接続され、前記第２の端子にアノードが接続されるダイオードと、前記交流信号に基づきトランジスタのオンオフの切り替えを制御する駆動信号を前記第１のトランジスタから前記第４のトランジスタのゲートに与える駆動信号生成部と、前記第３のトランジスタの第１の端子とゲートとの間に接続される第３のコンデンサと、前記第４のトランジスタの第１の端子とゲートとの間に接続される第４のコンデンサと、を有する。
【０００６】
上記態様にかかる力率改善回路によれば、外付けコンデンサを小型化し回路面積を削減すると共に、ノイズを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、回路部品を小型化し回路面積の削減を可能とする力率改善回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１にかかる力率改善回路の回路図である。
実施の形態１にかかる力率改善回路の外付けコンデンサを設けない例（比較例）の動作を説明するタイミングチャートである。
実施の形態１にかかる力率改善回路の動作を説明するタイミングチャートである。
実施の形態１にかかる力率改善回路の第３のトランジスタの電圧変化に起因して流れるノイズ電流を説明する回路図である。
実施の形態１にかかる力率改善回路の第３のトランジスタの電圧変化に起因して流れるノイズ電流の経路を説明する等価回路である。
実施の形態１にかかる力率改善回路の第４のトランジスタの電圧変化に起因して流れるノイズ電流を説明する回路図である。
実施の形態１にかかる力率改善回路の第４のトランジスタの電圧変化に起因して流れるノイズ電流の経路を説明する等価回路である。
実施の形態１にかかる力率改善回路の外付けコンデンサの等価直列抵抗ＥＳＲと損失との関係を説明するグラフである。
実施の形態２にかかる力率改善回路の回路図である。
実施の形態３にかかる力率改善回路の第１の例の回路図である。
実施の形態３にかかる力率改善回路の第２の例の回路図である。
実施の形態４にかかる力率改善回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１に実施の形態１にかかる力率改善回路１の回路図を示す。実施の形態１にかかる力率改善回路１は、高周波スイッチ素子１０、低周波スイッチ素子１１、駆動信号生成部１２を有する。実施の形態１にかかる力率改善回路１は、駆動信号生成部１２により高周波スイッチ素子１０及び低周波スイッチ素子１１においてトーテムポール回路を構成するトランジスタを制御することで、電力源１３が交流信号で供給する電力を直流電圧に変換して出力する。実施の形態１にかかる力率改善回路１は、出力ラインとして、正極側出力ラインＮＬＰと負極側出力ラインＮＬＮとを有し、正極側出力ラインＮＬＰと負極側出力ラインＮＬＮとの間の電圧差が出力電圧となる。また、実施の形態１では、交流信号を電力源１３から高周波スイッチ素子１０及び低周波スイッチ素子１１に伝達する入力線にリアクトルＬｄ、第１のコンデンサ（例えば、コンデンサＣｙ１）及び第２のコンデンサ（例えば、コンデンサＣｙ２）が設けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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