直流电源装置和空调机制造方法及图纸

本发明专利技术揭示一种直流电源装置和空调机，包括在开关元件（６）导通时通过扼流圈（３）将交流电源（２）短路、强制地对扼流圈进行通电的第１二极管桥式电路（４），和在交流电压的各过零点之后规定的短时间内、使开关元件导通的同时，并在第１导通后所规定的延迟期间后在比短期间更加短的期间、使开关元件再次导通的控制手段（７），将第１、第２二极管桥式电路和开关元件整体构成为１个半导体模块。本发明专利技术提供了组装作业性好并且电磁波噪音小的小型轻量的直流电源装置。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将来自交流电源的交流电变换成直流电的直流电源装置。特别涉及在交流电输入侧串联插入扼流圈的直流电源装置。以往，在电容输入型的直流电源装置中，其输入电流仅在输入电压大于电容器电压时流动，另外，因在该时间内没有限制电流的元件，所以输入电流的峰值很大，成为通电宽度狭窄的脉冲状的电流。为了防止这种情况的发生，过去已提议的有在输入电路中插入扼流圈同时改善功率因数和电源高次谐波的方法。但是，为了得到这些效果，扼流圈的电感必须很大，而且，如果增加电感，则由于电流相位滞后导致的直流电压降增大、最大输出功率降低。因此，本申请人为了利用电感小的的扼流圈以改善输入电流波形和输出直流电压，提出在其扼流圈中强制地通电、能同时得到功率因数的改善和高次谐波的降低的直流电源装置，另外还进一步提出了抑制因这种控制发生的扼流圈振动噪音的控制方法。图7表示以往未公开的直流电源装置的一例的电子电路图，在市电电源等的交流电源101的一输出端上串联插入扼流圈102。在扼流圈102的另一端上连接作为短路电路的第1二极管桥式电路103和作为整流电路的第2二极管桥式电路104的一输入端，在这些第1、第2二极管桥式电路103、104的另一输入端上连接交流电源101的另一输出端。在第1二极管桥式电路103的两输出端上连接例如MOSFET等组成的开关元件105，在这种开关元件105上连接例如由微处理器等组成的控制手段106。此外，在图4中，标号107表示倍压电容器，标号108表示滤波电容器，标号109表示负载。而且，借助于将来自控制手段106的规定的功率因数改善脉冲在交流电源各过零点之后规定的时间内提供给开关元件105，对这种开关元件105进行导通／断开控制，通过扼流圈102和第1二极管桥式电路103使交流电源101的输出侧两端短时间短路，强制地使扼流圈102通电，使电源导通角增大。因此，能不增大扼流圈102又同时能得到功率因数的改善和高次谐波的降低。但是，因由于扼流圈102的强制通电和切断的电流急剧变化会在扼流圈102中发生噪音，所以借助于在从控制手段106输出功率因数改善脉冲后设置规定的延迟时间、将规定的噪音降低脉冲提供给开关元件105，也能降低前述扼流圈102的噪音。然而，来自交流电源101的交流电在利用前述功率因数改善脉冲短路的第1二极管桥式电路103中短时间流过后，这种第1二极管桥式电路103一被开路，就将其电流切换到第2二极管桥式电路104侧。此外，在利用噪音降低脉冲再次进行短路时，包含第2二极管桥式电路104的反向恢复电流的不连续电流，流过第1、第2二极管桥式电路103、104。图8表示在这种第1二极管桥式电路103短路和再短路时，包含流过第1、第2二极管桥式电路103、104之间的反向恢复电流的不连续电流，图8(A)是表示在第2二极管桥式电路104侧流过的不连续电流。图8(B)是表示在第1二极管桥式电路103侧流过的不连续电流。图9(A)、图9(B)是表示在开关元件105附近流过的前述不连续电流的放大图。发生前述的不连续电流，可能会破坏桥式电路，可靠性不好。但是，在这种直流电源装置中，因利用独立的半导体模块，分别构成第1、第2二极管桥式电路103、104和开关元件105，所以如图7中小圆圈所示，这些合计的外部端子数，因第1二极管桥式电路103是4个端子，第2二极管桥式电路104是4个端子，开关元件105是3个端子，所以其结果是共计11个端子，因此该装置的问题是，包含外部端子连线的组装作业性差，可靠性低。另外，因这些第1、第2二极管桥式电路103、104及开关元件105根据其电气规格分别设置散热手段，所以很难实现小型化和轻量化。此外，由于开关元件105的开关而导致的不连续电流及由于再短路而产生的尖峰状反向恢复电流所流过的电流路径是第2二极管桥式电路104的第1二极管D1→第1二极管桥式电路103的第5二极管D5→开关元件105→第7二极管D8，因流过3个半导体模块103、104、105之间，所以还存在向外部放射的电磁波噪音也增大的问题。这里，本专利技术考虑到前述情况，其目的在于提供组装作业性好并且电磁波噪音小的小型轻量的直流电源装置。权利要求1所述的直流电源装置，其特征在于，包括将来自交流电源的交流电整流成直流电的整流电路，对来自所述整流电路的直流电进行滤波的电容器，串联插入所述整流电路的交流输入侧的扼流圈，在开关元件导通时通过所述扼流圈将所述交流电源短路，强制地对所述扼流圈进行通电的短路电路，在从所述交流电压的各过零点之后规定的短时间内、使所述开关元件导通，并在所述第1导通后所规定的延迟时间后在比所述短时间更加短的时间内、使所述开关元件再次导通的控制手段；将所述整流电路、短路电路和开关元件整体构成为1个半导体模块。采用本专利技术，则因将整流电路、短路电路和开关元件集中安装在1个外壳中，整体构成1个半导体模块，所以使过去至少要3个半导体模块的外壳减少到1个，能谋得装置整体的小型化轻量化，同时能减少该外壳的端子数。因此，能减少将这些端子与外部元件的连接操作，所以能改善组装的操作性。另外，因将这些整流电路、短路电路和开关元件的外壳合并成1个外壳，所以这些电路能不通过各自的外壳互相靠得很近并连接。因此，能缩小其连接路径的长度和面积，所以能够减少由这些连接路径而产生的寄生电容和电感，并提高可靠性。此外，虽然在整流电路和短路电路中互补的不连续电流和由于再导通(短路)控制而产生的整流二极管的反向恢复电流流动可能会发生高次谐波噪音，但因本专利技术不通过各自的外壳在1个外壳中接近配置并连接整流电路和短路电路，所以能缩小这些电流流过的电流路径的长度和面积。因此，能减少从其内部电流路径向外部发射的高次谐波噪音的发生。权利要求2所述的直流电源装置，其特征在于，半导体模块包括2个交流输入端，2个直流输出端和控制信号输入端。采用本专利技术，则借助于将这些整流电路、短路电路和开关元件的外壳合并成1个外壳并取出必要的最少限度的端子，能节省半导体模块的安装空间、便于进行这些端子和外部元件的连接操作、同时提高作为半导体模块的可靠性。权利要求3所述的直流电源装置，其特征在于，半导体模块也将控制手段整体构成为1个半导体模块。采用本专利技术，则因将控制手段与整流电路、短路电路和开关元件一起整体构成为1个半导体模块，所以也能将控制手段的外壳合并在一起。因此，能谋得装置整体的进一步小型化轻量化。另外，因控制手段和开关元件的连接部分从外壳外的外部连接变换成外壳内的内部连接，所以能提高这些连接部分的可靠性，而且，因能减少控制手段的外部连接点，所以能进一步同时改善组装的操作性和提高可靠性。权利要求4所述的直流电源装置，其特征在于，半导体模块利用光电耦合器电气隔离控制手段的控制信号输入端。采用本专利技术，则因利用光电耦合器电气隔离控制手段的控制输入端，所以能预先防止由于电磁波噪音等使控制手段产生的误动作。权利要求5所述的直流电源装置，其特征在于，半导体模块内装开关元件控制用的电源。采用本专利技术，则因在1个半导体模块内内装开关元件控制用的电源，所以能从外部容易地控制这种开关元件。权利要求6所述的直流电源装置，其特征在于，半导体模块包括用于将来自电源的交流电引导到整流电路中的交流输入端和用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电源装置，其特征在于，包括将来自交流电源的交流电整流成直流电的整流电路，对来自所述整流电路的直流电进行滤波的电容器，串联插入所述整流电路的交流输入侧的扼流圈，在开关元件导通时通过所述扼流圈将所述交流电源短路，强制地对 所述扼流圈进行通电的短路电路，在所述交流电压的各过零点之后规定的短时间内、使所述开关元件导通，并在所述第１导通后所规定的延迟时间后在比所述短时间更加短的时间内、使所述开关元件再次导通的控制手段；将所述整流电路、短路电路和开关元件整体 构成为１个半导体模块。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：植杉通可，蛭間淳之，
申请(专利权)人：东芝株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]