直流电源装置和安装了该直流电源装置的空调机制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种直流电源装置和安装了该直流电源装置的空调机，其改善了交流电源的功率因数，以较少的部件数量实现得到直流输出电源的高直流电压的直流电源，另外空调机的效率高。具备：桥接整流电路，其具备第一MOSFET、第二MOSFET、第一二极管、第二二极管；电抗器；平滑电容器；控制电路，其多次重复进行导通/关断动作，以便向上述MOSFET中的任意一方通电，上述MOSFET具有在半导体的漂移区域中交替地配置了p型半导体层和n型半导体层的超结构造，并且具有将栅极信号持续保持为关断信号时的逆向恢复时间比在施加电压从逆方向电压切换为正向电压时将栅极信号从导通信号切换为关断信号时的逆向恢复时间短的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将交流电源的交流电压变换为直流电压而输出的直流电源装置和安装了该直流电源装置的空调机。
技术介绍
存在以下的被称为同步整流的方式，即关于交流电源在由4个二极管构成的桥接整流电路的连接电抗器的一侧取代二极管，或者并联地使用MOSFET(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)来进行预定的控制，提高整流电路的效率。另外，存在与MOSFET并联连接的二极管是MOSFET的寄生二极管的方法(专利文献1)。但是，专利文献1所公开的同步整流的整流电路将MOSFET与二极管并联连接，虽然能够提高电路效率，但由于并联地构成部件，因此存在电路部件数量增加而无法小型化的问题。另外，在交流电源的半周期期间进行一次MOSFET的导通/关断动作的方式下进行控制，存在可升压的输出电压范围有限而无法实现得到直流输出电源的高输出电压的整流电路的问题。另外，交流电源电流包含中的高次谐波电流成分也高，因此存在输入电源的功率因数低的问题。另外，还公开了使用MOSFET的寄生二极管作为与MOSFET并联连接的二极管的方法，但一般寄生二极管的开关速度慢，因此存在以下的问题，即在进行使各个MOSFET导通/关断的开关动作时，产生MOSFET短路而流过直流输出电源的过电流。因此存在以下的问题，即在交流电源的半周期的期间进行多次开关动作的情况或者在超过可听频率的例如15kHz以上重复进行开关动作的情况下，开关损失增大，整流电路的电路效率低下。进而，在交流电源的半周期的期间进行多次的开关动作的情况下，在2个MOSFET中的任意一个MOSFET中流过电流，与另外并联连接二极管的方式相比，存在MOSFET的发热量大的问题。另外，没有考虑到当在寄生二极管中流过电流时施加栅极信号从而流过沟道电流时，作为二极管的功能消失这一点，相比于连接与MOSFET并联连接的二极管的情况，存在以下的问题，即逆向恢复时间增大从而将直流电源短路的短路电流增大，并且短路时间增大，有可能损坏元件。专利文献1：日本专利第4984751号说明书
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种电路效率高的直流电源装置，其抑制交流电源的高次谐波电流成分来改善功率因数，以较少的部件数量实现得到高的直流输出电源的直流电压的直流电源。另外，目的在于提供一种安装了上述直流电源装置的效率高的空调机。为了解决上述问题来达成本专利技术的目的，如以下那样构成。即，本专利技术的直流电源装置的特征在于，具备：桥接整流电路，其具备串联连接在直流输出电源的正极端子和负极端子之间的第一MOSFET、第二MOSFET以及串联连接在上述正极端子和负极端子之间的第一二极管、第二二极管；电抗器，其连接在交流电源的一端和上述第一MOSFET、第二MOSFET的串联连接点之间；平滑电容器，其连接在上述直流输出电源的正极端子和负极端子之间；控制电路，其在上述交流电源的半周期内，使上述第一MOSFET、第二MOSFET导通/关断，以便多次重复进行将流过上述电抗器的电流对上述第一MOSFET、第二MOSFET中的任意一方进行通电的动作，上述交流电源的另一端与上述第一二极管、第二二极管的串联连接点连接，各个上述第一MOSFET、第二MOSFET具有在半导体的漂移区域中交替地配置了p型半导体层和n型半导体层的超结构造，并且具有将栅极信号持续保持为关断信号时的逆向恢复时间比在施加电压从逆向电压切换为正向电压时将栅极信号从导通信号切换为关断信号时的逆向恢复时间短的特性。另外，本专利技术的空调机的特征为具备上述直流电源装置。另外，在用于实施专利技术的方式中说明其他的单元。根据本专利技术，可提供一种电路效率高的直流电源装置，其抑制交流电源的高次谐波电流成分来改善功率因数，并以较少的部件数量实现用于得到高的直流输出电源的直流电压的直流电源。另外，可提供一种安装了上述直流电源装置的效率高的空调机。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的直流电源装置的结构例子的图，(a)表示直流电源装置的结构、交流电源和负载之间的连接关系，(b)表示MOSFET和寄生二极管的关联。图2是表示在图1中使用的MOSFET的截面的构造例子的图，(a)表示MOSFET的截面构造，(b)放大地表示MOSFET的源极和栅极附近的构造。图3是表示本专利技术的第一实施方式的测定MOSFET的栅极电压施加时的逆向恢复时间的测定电路的图，(a)表示测定同时切换栅极信号时的逆向恢复时间的电路例子，(b)表示测定逆向恢复时间时的栅极信号1、2、逆向电流的波形。图4是表示本专利技术的第一实施方式的测定MOSFET的栅极电压关断时的逆向恢复时间的测定电路的图，(a)表示测定Q1的栅极信号关断时的逆向恢复时间的电路，(b)表示测定逆向恢复时间时的栅极信号1、2、逆向电流的波形。图5是表示图1所示的直流电源装置的电压、电流波形、控制信号的图。图6是表示本专利技术的第一实施方式的每个动作模式的电流通电路径的图，(a)表示与电抗器连接一侧的交流电源的电压高的情况下的电流路径，(b)表示MOSFET都关断时的电流路径，(c)表示将MOSFET从导通置为关断时的电流路径，(d)表示在使Q1关断的状态下使Q2导通时的电流路径。图7是表示本专利技术的第二实施方式的直流电源装置的结构例子的图，(a)表示直流电源装置的结构、交流电源和负载之间的连接关系，(b)表示MOSFET的控制信号和关联的各信号。图8是表示本专利技术的第三实施方式的空调机的结构例子的图。具体实施方式以下，适当地参照附图说明用于实施本专利技术的方式(以下记载为“实施方式”)。<第一实施方式>参照附图说明本专利技术的第一实施方式的直流电源装置。图1是表示本专利技术的第一实施方式的直流电源装置的结构例子的图，(a)表示直流电源装置的结构、交流电源和负载之间的连接关系，(b)表示MOSFET(Q1、Q2)和寄生二极管的关联。<直流电源装置的结构和动作：之一>在图1(a)中，直流电源装置100由n型的MOSFET(Q1：第一MOSFET)、n型的MOSFET(Q2：第二MOSFET)、二极管D1(第一二极管)、二极管D2(第二二极管)、电抗器12、平滑电容器13、交流电源电压检测电路11、直流输出电压检测电路15、电流检测电路14、控制电路16构成。直流电源装置100的功能、动作的概要如下。直流电源装置100通过由上述MOSFET(Q1、Q2)和二极管D1、D2构成的桥接整流电路将交流电压(电力)整流为直流电压(电力)，并通过平滑电容器13输出平滑、稳定的直流电压(电力)。另外，根据电抗器12、交流电源电压检测电路11、直流输出电压检测电路15、电流检测电路14得到的电压、电流的信号，通过控制电路16对MOSFET(Q1、Q2)进行预定的控制，由此直流电源装置100进行升压动作，并且进行确保预定的功率因数的动作。接着，详细说明直流电源装置100的各部的结构和动作。将MOSFET(Q1)的源极和MOSFET(Q2)的漏极连接，MOSFET(Q1)的漏极与直流输出电源的正极端子Ep连接，MOSFET(Q2)的源极与直流输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电源装置，其特征在于，具备：桥接整流电路，其具备串联连接在直流输出电源的正极端子和负极端子之间的第一MOSFET、第二MOSFET以及串联连接在上述正极端子和负极端子之间的第一二极管、第二二极管；电抗器，其连接在上述第一MOSFET、第二MOSFET的串联连接点与交流电源的一端之间；平滑电容器，其连接在上述直流输出电源的正极端子和负极端子之间；控制电路，其在上述交流电源的半周期内，使上述第一MOSFET、第二MOSFET导通/关断，以便多次重复进行将流过上述电抗器的电流对上述第一MOSFET、第二MOSFET中的任意一方进行通电的动作，上述交流电源的另一端与上述第一二极管、第二二极管的串联连接点连接，各个上述第一MOSFET、第二MOSFET具有在半导体的漂移区域中交替地配置了p型半导体层和n型半导体层的超结构造，并且具有将栅极信号持续保持为关断信号时的逆向恢复时间比在施加电压从逆向电压切换为正向电压时将栅极信号从导通信号切换为关断信号时的逆向恢复时间短的特性。

【技术特征摘要】
2015.09.07 JP 2015-1753081.一种直流电源装置，其特征在于，具备：桥接整流电路，其具备串联连接在直流输出电源的正极端子和负极端子之间的第一MOSFET、第二MOSFET以及串联连接在上述正极端子和负极端子之间的第一二极管、第二二极管；电抗器，其连接在上述第一MOSFET、第二MOSFET的串联连接点与交流电源的一端之间；平滑电容器，其连接在上述直流输出电源的正极端子和负极端子之间；控制电路，其在上述交流电源的半周期内，使上述第一MOSFET、第二MOSFET导通/关断，以便多次重复进行将流过上述电抗器的电流对上述第一MOSFET、第二MOSFET中的任意一方进行通电的动作，上述交流电源的另一端与上述第一二极管、第二二极管的串联连接点连接，各个上述第一MOSFET、第二MOSFET具有在半导体的漂移区域中交替地配置了p型半导体层和n型半导体层的超结构造，并且具有将栅极信号持续保持为关断信号时的逆向恢复时间比在施加电压从逆向电压切换为正向电压时将栅极信号从导通信号切换为关断信号时的逆向恢复时间短的特性。2.根据权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于，上述控制电路在上述交流电源的半周期内，多次重复进行以下动作：关断上述第一MOSFET、第二MOSFET中的经过上述电抗器和二极管将上述交流电源短路一侧的MOSFET，并在经过预定时间后，将用于使电流流通上述平滑电容器一侧的MOSFET导通，在将由上述电抗器经过二极管将交流电源短路一侧的MOSFET导通的预定时间之前，关断用于使电流流通上述平滑电容器一侧的MOSFET。3.根据权利要求2所述的直流电源装置，其特征在于，对经过上述电抗器和二极管将上述交流电源短路一侧的MOSFET的驱动信号的脉冲宽度进行调制，使得流过上述电抗器的电流和电压的功率因数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：北山亨，奥山敦，黑川勉，田村建司，田村正博，
申请(专利权)人：江森自控日立空调技术香港有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81