JP2002262563A - Power-factor improving converter - Google Patents

Power-factor improving converter

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JP2002262563A
JP2002262563A JP2001056271A JP2001056271A JP2002262563A JP 2002262563 A JP2002262563 A JP 2002262563A JP 2001056271 A JP2001056271 A JP 2001056271A JP 2001056271 A JP2001056271 A JP 2001056271A JP 2002262563 A JP2002262563 A JP 2002262563A
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Japan
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signal
output
power factor
unit
slope
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JP2001056271A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Usui
浩 臼井
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Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a power factor without the use of a multiplier for a reduction in price. SOLUTION: A trigger signal having a constant period is outputted from a control circuit 42 to an OR gate 43, and thus the switching period of a transistor Q1 is fixed. A differential amplified signal is outputted from an operational amplifier OP1, and is inputted to the negative terminal of a comparator COMP1. The drain current ID of the transistor Q1 is detected by a resistor R1. A signal V6 obtained by adding a slope compensation signal (V5) to a drain current detection signal (V4) is inputted to the positive terminal of the comparator COMP1, and the duty of the transistor Q1 is determined with a timing with which a signal V7 outputted from the comparator COMP1 is brought to high.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、力率改善コンバー
タに関し、特に小型化、高効率化を図ることが可能な力
率改善コンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power factor correction converter, and more particularly, to a power factor correction converter capable of achieving miniaturization and high efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】力率は、電力/(電流×電圧)によって
表され、交流回路の電流と電圧の位相差ともいわれてい
る。コンバータ、特にコンデンサインプット型コンバー
タにおいては、この位相差はほどんどないものの、入力
電流に高調波成分が含まれている場合がある。
2. Description of the Related Art A power factor is represented by power / (current × voltage), and is also called a phase difference between a current and a voltage of an AC circuit. In a converter, particularly a capacitor input type converter, although this phase difference is negligible, a harmonic component may be included in the input current in some cases.

【0003】図9は、コンデンサインプット型コンバー
タの入力波形を示す説明図である。コンデンサインプッ
ト型コンバータでは、交流を整流する整流部の後段にコ
ンデンサが挿入されているために、この図9に示すよう
に、整流部によって整流された脈流Iは、本来、電圧V
の波形と同じ波形になるところ、脈流Iの導通角が狭く
なり、高調波成分が多く含まれてしまう。この高調波成
分が力率を低下させる原因となる。この高調波成分は雑
音障害となって現れるため、コンバータにおいては、こ
の高調波成分を取り除いて力率を改善することが重要な
課題となっている。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing input waveforms of a capacitor input type converter. In the capacitor input type converter, since a capacitor is inserted after the rectifying unit for rectifying the AC, as shown in FIG. 9, the pulsating current I rectified by the rectifying unit is originally a voltage V
When the waveform becomes the same as the waveform of (1), the conduction angle of the pulsating flow I becomes narrow, and many harmonic components are included. This harmonic component causes a reduction in the power factor. Since these harmonic components appear as noise disturbances, it is important to remove the harmonic components and improve the power factor in the converter.

【0004】力率を改善するため、従来、電圧制御型の
ものとして、電圧制御の下でフィードバック応答のスピ
ードを入力商用周波数より十分に遅くして、なおかつイ
ンダクタが臨界モードとなるように、インダクタから出
力されるスイッチング電流を制御する力率改善コンバー
タがある。また、電流制御型のものとしては、スイッチ
ング電流の制御に乗算器を用い、スイッチング電流が臨
界モードとなるようにスイッチング電流を制御する力率
改善コンバータがある。
[0004] In order to improve the power factor, conventionally, as a voltage control type, the speed of the feedback response under the voltage control is sufficiently lower than the input commercial frequency, and the inductor is operated in the critical mode. There is a power factor correction converter that controls a switching current output from a power supply. Further, as a current control type converter, there is a power factor improving converter that uses a multiplier for controlling a switching current and controls the switching current so that the switching current is in a critical mode.

【0005】図10は、従来の電流制御型の力率改善コ
ンバータの構成を示す回路図である。この力率改善コン
バータでは、フィルタ52を介して交流電源51から出
力された交流がブリッジ整流回路53によって整流さ
れ、フィルタ54を介してインダクタL51に入力され
る。そして、トランジスタQ51がオンすることによっ
てインダクタL51にエネルギが蓄積され、オフするこ
とによってインダクタL51からエネルギが放出され
る。このエネルギ放出によりダイオードD51を介して
コンデンサC51に電流が流れてコンデンサC51が充
電され、電流が平滑化されて直流が出力される。トラン
ジスタQ51をオン、オフするためのパルスは、オペア
ンプOP51(コンパレータ動作)、コンパレータCO
MP51及びフリップフロップ55によって生成され
る。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional current control type power factor correction converter. In this power factor correction converter, the AC output from the AC power supply 51 via the filter 52 is rectified by the bridge rectifier circuit 53 and input to the inductor L51 via the filter 54. When the transistor Q51 is turned on, energy is accumulated in the inductor L51, and when the transistor Q51 is turned off, energy is released from the inductor L51. Due to this energy release, a current flows to the capacitor C51 via the diode D51, and the capacitor C51 is charged. The current is smoothed and DC is output. A pulse for turning on / off the transistor Q51 is supplied to the operational amplifier OP51 (comparator operation) and the comparator CO
It is generated by the MP 51 and the flip-flop 55.

【0006】インダクタL51の電圧及びその方向は、
検知コイルL52によって検知される。検知された電圧
は、抵抗R54を介してオペアンプOP51に入力さ
れ、基準電圧Vref51と比較される。この比較結果とし
てオペアンプOP51から差動増幅信号が出力され、こ
の差動増幅信号が遅延回路56によって遅延され、遅延
回路56から出力された遅延信号によってフリップフロ
ップ55がセットされる。
The voltage of the inductor L51 and its direction are
It is detected by the detection coil L52. The detected voltage is input to the operational amplifier OP51 via the resistor R54, and is compared with the reference voltage Vref51. As a result of the comparison, a differential amplified signal is output from the operational amplifier OP51, the differential amplified signal is delayed by the delay circuit 56, and the flip-flop 55 is set by the delayed signal output from the delay circuit 56.

【0007】また、出力電圧は、オペアンプOP52に
よって基準電圧Vref52と比較され、比較の結果、差動
増幅信号が出力され、この差動増幅信号が乗算器57に
入力される。
The output voltage is compared with a reference voltage Vref 52 by an operational amplifier OP 52. As a result of the comparison, a differential amplified signal is output, and the differential amplified signal is input to a multiplier 57.

【0008】インダクタL51の入力電圧は、抵抗R5
5,R56によって分圧されて乗算器57に入力され
る。入力された信号は、オペアンプOP52から出力さ
れた差動増幅信号と乗算される。これにより、入力電圧
と出力電圧の誤差とが乗算される。尚、オペアンプOP
52のゲインは比較的小さく設定されているので、出力
電圧の変動に対応して、乗算器57からは、入力電圧に
比例した信号が出力され、この出力信号の値がオペアン
プ52の出力によって決定される。
The input voltage of the inductor L51 is equal to the resistance of the resistor R5.
5, divided by R56 and input to the multiplier 57. The input signal is multiplied by the differential amplified signal output from the operational amplifier OP52. Thereby, the error between the input voltage and the output voltage is multiplied. In addition, the operational amplifier OP
Since the gain of 52 is set relatively small, a signal proportional to the input voltage is output from multiplier 57 in response to the fluctuation of the output voltage, and the value of this output signal is determined by the output of operational amplifier 52. Is done.

【0009】一方、ドレイン電流Iは、抵抗R51に
よって検出され、電圧変換される。検出された信号は、
コンパレータCOMP51によって、乗算器57から出
力された信号と比較される。
On the other hand, the drain current ID is detected by a resistor R51 and converted into a voltage. The detected signal is
The comparator COMP51 compares the signal with the signal output from the multiplier 57.

【0010】トランジスタQ51は、オペアンプOP5
1から出力された信号によってオンし、コンパレータC
OMP51から出力された信号によってオフする。
The transistor Q51 is connected to an operational amplifier OP5
It is turned on by the signal output from 1 and the comparator C
The signal is turned off by a signal output from the OMP 51.

【0011】このような力率改善コンバータでは、検出
された出力電圧が基準電圧Vref52によって規定される
所定値以下のときは、乗算器57からは、出力電圧に応
じ、さらに入力電圧に比例した信号が出力される。
In such a power factor improving converter, when the detected output voltage is equal to or lower than a predetermined value defined by the reference voltage Vref52, the multiplier 57 outputs a signal proportional to the input voltage in accordance with the output voltage. Is output.

【0012】従って、出力電圧が所定値以上のときは、
コンパレータCOMP51の逆相入力には、より小さな
信号が入力され、小さな入力電流となるようにフリップ
フロップ55にコンパレータCOMP51からリセット
信号が出力される。出力電圧が所定値以下の場合、大き
な入力電流となるようにフリップフロップ55に、コン
パレータCOMP51からリセット信号が出力される。
Therefore, when the output voltage is higher than a predetermined value,
A smaller signal is input to the negative-phase input of the comparator COMP51, and a reset signal is output from the comparator COMP51 to the flip-flop 55 so that the input current becomes smaller. When the output voltage is equal to or lower than the predetermined value, a reset signal is output from the comparator COMP51 to the flip-flop 55 so as to have a large input current.

【0013】そして、インダクタL51のエネルギの放
出が終了したとき、即ち、インダクタL51の電圧が反
転したとき、コンパレータOP51からセット信号が出
力され、トランジスタQ51はオンする。このような動
作により、入力電流波形を入力電圧波形に近づけて力率
を改善するようにしている。
When the release of the energy of the inductor L51 is completed, that is, when the voltage of the inductor L51 is inverted, a set signal is output from the comparator OP51, and the transistor Q51 is turned on. With such an operation, the input current waveform is made closer to the input voltage waveform to improve the power factor.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の力率
改善コンバータでは、スイッチング電流が臨界モードで
動作するので、スイッチング電流のピーク値が高くな
り、スイッチング損失が大きくなる。このため、このス
イッチング損失が効率の低下を招き、インダクタL51
が大きくなる原因ともなっている。また、この種の乗算
器57は、一般に高価であり、これがコンバータの価格
が高くなる原因ともなっている。
By the way, in the conventional power factor improving converter, the switching current operates in the critical mode, so that the peak value of the switching current increases and the switching loss increases. For this reason, this switching loss causes a decrease in efficiency, and the inductor L51
It is also the cause of the increase. Also, this type of multiplier 57 is generally expensive, which also causes the converter price to increase.

【0015】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたもので、電流制御型のコンバータにおいて、小
型化、高効率化を図ることができるような力率改善コン
バータを提供することを目的とする。また、本発明は、
安価な力率改善コンバータを提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a conventional problem, and it is an object of the present invention to provide a current control type converter having a power factor improving converter capable of achieving downsizing and high efficiency. Aim. Also, the present invention
An object is to provide an inexpensive power factor correction converter.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の第1の観点に係る力率改善コンバータは、
交流を整流して脈流を生成する整流部と、該整流部によ
って整流された脈流を入力するインダクタと、所定のパ
ルス信号に基づいてオン、オフすることにより、該イン
ダクタに流れる電流を変化させるスイッチング素子と、
該スイッチング素子をオン、オフさせるためのパルス信
号を生成するパルス信号生成部と、前記インダクタに蓄
積されたエネルギに基づいてインダクタから出力された
電流を平滑化し、平滑化された電流及び電圧を直流とし
て出力する直流出力部と、前記スイッチング素子に流れ
る素子電流を検出し、素子電流検出信号を出力する素子
電流検出部と、所定の傾斜を有するスロープ信号を生成
するスロープ信号生成部と、前記素子電流検出部から出
力された素子電流検出信号に、前記スロープ信号生成部
によって生成されたスロープ信号を加算し、スロープ加
算信号を出力するスロープ加算部と、該スロープ加算部
から出力されたスロープ加算信号を所定基準レベルと比
較し、比較結果を出力する比較部と、該比較部から出力
された比較結果に基づいて、パルス信号生成部によって
生成されたパルス信号のデューティを設定するデューテ
ィ設定部と、を備えるようにしたものである。
To achieve this object, a power factor improving converter according to a first aspect of the present invention comprises:
A rectifying unit that rectifies an alternating current to generate a pulsating current, an inductor that inputs the pulsating current rectified by the rectifying unit, and turns on and off based on a predetermined pulse signal to change a current flowing through the inductor. A switching element to be
A pulse signal generation unit that generates a pulse signal for turning on and off the switching element, and smoothes a current output from the inductor based on energy stored in the inductor, and converts the smoothed current and voltage to DC. A DC output unit, a device current detection unit that detects an element current flowing through the switching element and outputs an element current detection signal, a slope signal generation unit that generates a slope signal having a predetermined slope, and the element A slope addition unit that adds a slope signal generated by the slope signal generation unit to the element current detection signal output from the current detection unit, and outputs a slope addition signal; and a slope addition signal output from the slope addition unit. Is compared with a predetermined reference level, and a comparison unit that outputs a comparison result, and a comparison result output from the comparison unit Zui it is obtained by the so comprises a duty setting portion, a for setting the duty of the pulse signal generated by the pulse signal generating unit.

【0017】かかる構成によれば、スイッチング素子に
流れる素子電流には、インダクタにより傾きがつく。こ
の傾きは整流部によって整流された整流電圧に応じて変
化する。整流電圧が高いときは、素子電流の傾きは急峻
となり、整流電圧が低いときは、素子電流の傾きは緩や
かとなる。さらに、素子電流は、素子電流検出信号にス
ロープ信号を加算することにより、加算したスロープ加
算信号を所定基準レベルと比較することができる。した
がって、整流電圧が高いときは、素子電流の傾きが急峻
であるため、パルス信号が狭く、整流電圧が低いとき
は、素子電流の傾きは緩やかで、パルス信号が広くな
る。この比較結果に基づいてパルス信号のデューティを
設定することにより、インダクタの電流波形は、整流電
圧の波形に対応した波形となり、力率が改善される。
According to this configuration, the element current flowing through the switching element has a gradient due to the inductor. This slope changes according to the rectified voltage rectified by the rectifier. When the rectified voltage is high, the slope of the element current becomes steep, and when the rectified voltage is low, the slope of the element current becomes gentle. Further, the element current can be compared with a predetermined reference level by adding the slope signal to the element current detection signal. Therefore, when the rectified voltage is high, the slope of the element current is steep, so that the pulse signal is narrow. When the rectified voltage is low, the slope of the element current is gentle and the pulse signal is wide. By setting the duty of the pulse signal based on the comparison result, the current waveform of the inductor becomes a waveform corresponding to the waveform of the rectified voltage, and the power factor is improved.

【0018】前記スロープ加算部は、抵抗及びコンデン
サを直列に接続した回路によって構成されたものでもよ
いし、バッファによって構成されたものでもよい。所定
の信号を差動増幅することによりレベル調整された差動
増幅信号を所定目標値として比較部に出力する差動増幅
器を備えてもよい。
The slope adder may be constituted by a circuit in which a resistor and a capacitor are connected in series, or may be constituted by a buffer. A differential amplifier may be provided that outputs a differentially amplified signal whose level has been adjusted by differentially amplifying a predetermined signal as a predetermined target value to the comparison unit.

【0019】また、前記直流出力部の出力電圧を検出
し、出力電圧検出信号を出力する出力電圧検出部と、前
記出力電圧検出部から出力された出力電圧検出信号を前
記比較部にフィードバックするフィードバック部と、を
備えるようにしてもよく、前記フィードバック部は、出
力電圧検出信号を素子電流検出信号に重畳させる検出電
圧重畳回路によって構成されたものでもよい。
Also, an output voltage detection unit for detecting an output voltage of the DC output unit and outputting an output voltage detection signal, and a feedback for feeding back the output voltage detection signal output from the output voltage detection unit to the comparison unit And the feedback section may be configured by a detection voltage superimposing circuit that superimposes an output voltage detection signal on an element current detection signal.

【0020】また、前記出力電圧検出部が、検出された
出力電圧に応じた発光量で発光し、当該光信号を出力電
圧検出信号として出力する発光素子によって構成され、
前記検出電圧重畳回路が、該発光素子からの光を光信号
として受光し、受光量に基づいて流れる信号を素子電流
検出信号に重畳させる受光素子によって構成してもよ
い。
Further, the output voltage detecting section is constituted by a light emitting element which emits light in an amount of light emission according to the detected output voltage and outputs the optical signal as an output voltage detection signal;
The detection voltage superimposing circuit may be configured by a light receiving element that receives light from the light emitting element as an optical signal and superimposes a signal flowing based on the amount of received light on an element current detection signal.

【0021】また、前記素子電流検出部は、スイッチン
グ素子の素子電流を電圧変換する抵抗によって構成され
たものでもよい。前記インダクタを一次側コイルで形成
し、一次側コイルと二次側コイルとを絶縁して所定の巻
数比で巻くことによりトランスを構成し、前記直流出力
部を二次側コイルに接続してもよい。
The element current detecting section may be constituted by a resistor for converting the element current of the switching element into a voltage. The inductor is formed of a primary coil, a primary coil and a secondary coil are insulated and wound at a predetermined winding ratio to form a transformer, and the DC output unit is connected to the secondary coil. Good.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
力率改善コンバータを図面を参照して説明する。まず、
第1の実施の形態に係る力率改善コンバータについて説
明する。第1の実施の形態に係る力率改善コンバータ
は、出力電圧を基準電圧としてトランジスタに流れる電
流を検出した検出信号にスロープ補償信号を加算した値
を比較することにより、スイッチングトランジスタのデ
ューティを設定し、力率を改善するようにしたものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A power factor improving converter according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First,
The power factor improving converter according to the first embodiment will be described. The power factor correction converter according to the first embodiment sets the duty of the switching transistor by comparing a value obtained by adding a slope compensation signal to a detection signal obtained by detecting a current flowing through the transistor using the output voltage as a reference voltage. , To improve the power factor.

【0023】図1は、第1の実施の形態に係る力率改善
コンバータの構成を示す回路図である。第1の実施の形
態に係る力率改善コンバータは、メイン回路1と、電流
検出部2と、出力電圧検出部3と、制御部4と、を備え
て構成されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of the power factor correction converter according to the first embodiment. The power factor correction converter according to the first embodiment includes a main circuit 1, a current detection unit 2, an output voltage detection unit 3, and a control unit 4.

【0024】メイン回路1は、交流電源11と、フィル
タ12と、ブリッジ整流回路13と、フィルタ14と、
インダクタLと、トランジスタQ1と、ダイオードD5
と、コンデンサC1と、を備えて構成されている。電流
検出部2は、抵抗R1によって構成されている。出力電
圧検出部3は、抵抗R2,R3を備えて構成されてい
る。制御部4は、フリップフロップ41と、制御回路4
2と、ORゲート43と、オペアンプOP1と、コンパ
レータCOMP1と、ダイオードD6,D7と、ツェナ
ーダイオードD8と、コンデンサC2,C3と、抵抗R
4〜R9と、を備えて構成されている。メイン回路1に
おいて、フィルタ12は、交流(AC)電源11の電源
ノイズを除去するためのものであり、交流電源11に接
続されている。
The main circuit 1 includes an AC power supply 11, a filter 12, a bridge rectifier circuit 13, a filter 14,
Inductor L, transistor Q1, and diode D5
And a capacitor C1. The current detection unit 2 is configured by a resistor R1. The output voltage detection unit 3 includes resistors R2 and R3. The control unit 4 includes a flip-flop 41 and a control circuit 4
2, an OR gate 43, an operational amplifier OP1, a comparator COMP1, diodes D6 and D7, a Zener diode D8, capacitors C2 and C3, and a resistor R
4 to R9. In the main circuit 1, the filter 12 is for removing power supply noise of an alternating current (AC) power supply 11 and is connected to the AC power supply 11.

【0025】図2は、このフィルタ12の構成の一例を
示す回路図である。この図2に示すように、フィルタ1
2は、図2(a)又は(b)に示すようなノーマルモー
ドフィルタ、あるいは図2(c)に示すようなコモンモ
ードフィルタによって構成されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the filter 12. As shown in FIG.
Reference numeral 2 denotes a normal mode filter as shown in FIG. 2A or 2B or a common mode filter as shown in FIG. 2C.

【0026】ブリッジ整流回路13は、交流を整流する
ためのものであり、4つのダイオードD1〜D4によっ
て構成されている。フィルタ14は、電源ノイズを除去
するためのフィルタであり、フィルタ12と同じように
構成され、ブリッジ整流回路13に接続されている。イ
ンダクタLは、ブリッジ整流回路13によって整流され
て生成された脈流をフィルタ14を介して入力し、所定
のインダクタンスを有することにより、電流の変化に応
じてエネルギを蓄積し、起電力を発生させるものであ
る。このインダクタLは、チョークコイルによって形成
され、フィルタ14の正極に接続されている。
The bridge rectifier circuit 13 is for rectifying alternating current and is composed of four diodes D1 to D4. The filter 14 is a filter for removing power supply noise, has the same configuration as the filter 12, and is connected to the bridge rectifier circuit 13. The inductor L inputs a pulsating current rectified by the bridge rectifying circuit 13 through the filter 14 and has a predetermined inductance, thereby accumulating energy according to a change in current and generating an electromotive force. Things. This inductor L is formed by a choke coil, and is connected to the positive electrode of the filter 14.

【0027】トランジスタQ1は、Nチャンネルの電界
効果トランジスタ(FET)によって構成され、オン、
オフすることによってインダクタLに流れる電流を変化
させ、インダクタLに起電力を励起させるものであり、
そのドレインは、インダクタLの出力端に接続され、そ
のソースは、抵抗R1を介してフィルタ14の負極側に
接続されている。
The transistor Q1 is constituted by an N-channel field effect transistor (FET).
By turning off, the current flowing through the inductor L is changed to excite electromotive force in the inductor L,
The drain is connected to the output terminal of the inductor L, and the source is connected to the negative electrode side of the filter 14 via the resistor R1.

【0028】ダイオードD5は、トランジスタQ1がオ
ンしたときに、コンデンサC1に蓄積された電流が逆流
するのを防止するためのダイオードであり、そのアノー
ドは、インダクタLに接続されている。
The diode D5 is a diode for preventing the current stored in the capacitor C1 from flowing backward when the transistor Q1 is turned on, and has an anode connected to the inductor L.

【0029】コンデンサC1は、ダイオードD5を介し
てインダクタLから入力された電流を平滑化するもので
あり、出力端子Pout1とPout2間に接続されている。
尚、出力端子Pout2、フィルタ14の負極側及びコンデ
ンサの−端子は接地されている。
The capacitor C1 smoothes the current input from the inductor L via the diode D5, and is connected between the output terminals Pout1 and Pout2.
The output terminal Pout2, the negative electrode of the filter 14, and the negative terminal of the capacitor are grounded.

【0030】電流検出部2において、抵抗R1は、トラ
ンジスタQ1に流れるドレイン(スイッチング)電流を
電圧変換してドレイン電流を検出するための抵抗であ
り、トランジスタQ1のソースと接地間に接続されてい
る。出力電圧検出部3において、抵抗R2、R3は、出
力電圧を検出するための分圧抵抗であり、コンデンサの
正極端子(以後、「+端子」と記す。)と接地間に直列
接続されている。
In the current detector 2, the resistor R1 is a resistor for converting the drain (switching) current flowing through the transistor Q1 into a voltage to detect the drain current, and is connected between the source of the transistor Q1 and the ground. . In the output voltage detector 3, the resistors R2 and R3 are voltage-dividing resistors for detecting the output voltage, and are connected in series between the positive terminal of the capacitor (hereinafter referred to as "+ terminal") and the ground. .

【0031】制御部4において、オペアンプOP1は、
分圧抵抗R2、R3によって分圧された出力電圧を基準
電圧Vref1と比較し、その差動増幅信号を出力するア
ンプであり、その反転入力端子(以後、「−端子」と記
す。)は、抵抗R2、R3との接続点に接続され、非反
転入力端子(以後、「+端子」と記す。)に基準電圧V
ref1が入力される。
In the control unit 4, the operational amplifier OP1 includes:
An amplifier that compares the output voltage divided by the voltage dividing resistors R2 and R3 with a reference voltage Vref1 and outputs a differential amplified signal, and has an inverting input terminal (hereinafter referred to as a “− terminal”). The reference voltage V is connected to a connection point between the resistors R2 and R3, and is applied to a non-inverting input terminal (hereinafter, referred to as a “+ terminal”).
ref1 is input.

【0032】ダイオードD6、D7は、同じ向きに直列
接続された電圧降下用のダイオードであり、ダイオード
D6のアノードは、オペアンプOP1の出力端に接続さ
れている。
The diodes D6 and D7 are voltage drop diodes connected in series in the same direction, and the anode of the diode D6 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP1.

【0033】コンパレータCOMP1は、オペアンプO
P1から出力された差動増幅信号及びトランジスタQ1
に流れるドレイン電流に基づいてフリップフロップ41
をリセットするためのものであり、その−端子は、抵抗
R4を介してダイオードD7のカソードに接続され、抵
抗5を介して接地されている。
The comparator COMP1 has an operational amplifier O
Differential amplified signal output from P1 and transistor Q1
Flip-flop 41 based on the drain current flowing through
Is connected to the cathode of a diode D7 via a resistor R4 and grounded via a resistor 5.

【0034】抵抗R4、R5は、ダイオードD6、D7
によって電圧降下した差動増幅信号を分圧するための抵
抗である。ツェナーダイオードD8は、過電流保護用の
ダイオードであり、そのカソードは、コンパレータCO
MP1の−端子に接続され、そのアノードは接地されて
いる。抵抗R6は、レベル調整用の抵抗であり、トラン
ジスタQ1のソースとコンパレータCOMP1の+端子
との間に直列接続されている。
The resistors R4 and R5 are connected to diodes D6 and D7.
This is a resistor for dividing the differential amplified signal whose voltage has dropped due to the above. The Zener diode D8 is a diode for overcurrent protection, and its cathode is connected to the comparator CO2.
It is connected to the-terminal of MP1 and its anode is grounded. The resistor R6 is a resistor for level adjustment, and is connected in series between the source of the transistor Q1 and the + terminal of the comparator COMP1.

【0035】制御回路42は、スイッチング周期を設定
するためのトリガ信号を発生させ、このトリガ信号を端
子P1から出力するとともに、スロープ補償信号を生成
し、このスロープ補償信号を端子P2から出力するもの
である。このスロープ補償信号は、トランジスタのドレ
イン電流に所定のスロープを付加するための信号であ
り、鋸波状の波形を有する信号である。
The control circuit 42 generates a trigger signal for setting a switching cycle, outputs the trigger signal from a terminal P1, generates a slope compensation signal, and outputs the slope compensation signal from a terminal P2. It is. This slope compensation signal is a signal for adding a predetermined slope to the drain current of the transistor, and is a signal having a sawtooth waveform.

【0036】フリップフロップ41は、トランジスタQ
1をオン、オフするためのパルス信号を生成するための
R−Sフリップフロップであり、そのセット(S)端子
は、制御回路42の端子P1に接続され、制御回路42
から出力されたトリガ信号をセット信号として入力す
る。また、フリップフロップ41のリセット(R)端子
は、コンパレータCOMP1の出力端に接続され、フリ
ップフロップ41は、コンパレータCOMP1から出力
された信号に基づいてパルス信号をリセットし、生成し
たパルス信号のオン、オフ比、即ち、デューティを設定
する。
The flip-flop 41 includes a transistor Q
1 is an RS flip-flop for generating a pulse signal for turning on and off the control circuit 42, and its set (S) terminal is connected to the terminal P1 of the control circuit 42;
Is input as a set signal. The reset (R) terminal of the flip-flop 41 is connected to the output terminal of the comparator COMP1, and the flip-flop 41 resets the pulse signal based on the signal output from the comparator COMP1, and turns on and off the generated pulse signal. The off ratio, that is, the duty is set.

【0037】ORゲート43は、制御回路42の端子P
1から出力されたトリガ信号とフリップフロップ41の
Q端子から出力されたパルス信号とのOR演算を行い、
OR演算されたパルス信号をトランジスタQ1のゲート
に出力するものであり、制御回路42の端子P1とフリ
ップフロップ41のQ端子とに接続されている。
The OR gate 43 is connected to the terminal P of the control circuit 42.
OR operation of the trigger signal output from 1 and the pulse signal output from the Q terminal of the flip-flop 41 is performed,
The OR-operated pulse signal is output to the gate of the transistor Q1 and is connected to the terminal P1 of the control circuit 42 and the Q terminal of the flip-flop 41.

【0038】制御回路42の端子P2は、抵抗R8とコ
ンデンサC2との接続点に接続され、コンデンサC2は
接地され、抵抗R8には、基準電圧Vref2を有する直流
電源が接続されている。
The terminal P2 of the control circuit 42 is connected to a connection point between the resistor R8 and the capacitor C2, the capacitor C2 is grounded, and a DC power supply having a reference voltage Vref2 is connected to the resistor R8.

【0039】また、制御回路42の端子P2は、直列に
接続された抵抗R9及びコンデンサC3を介して、抵抗
R6、R7との接続点に接続されている。この抵抗R9
及びコンデンサC3は、スロープ補償信号を、トランジ
スタQ1のドレイン電流の検出信号に重畳させるための
回路である。
The terminal P2 of the control circuit 42 is connected to a connection point between the resistors R6 and R7 via a resistor R9 and a capacitor C3 connected in series. This resistor R9
The capacitor C3 is a circuit for superimposing the slope compensation signal on the detection signal of the drain current of the transistor Q1.

【0040】次に、第1の実施の形態に係る力率改善コ
ンバータの動作を説明する。交流電源11で発生した交
流は、フィルタ12を介してブリッジ整流回路13によ
って整流される。
Next, the operation of the power factor improving converter according to the first embodiment will be described. The AC generated by the AC power supply 11 is rectified by the bridge rectifier circuit 13 via the filter 12.

【0041】図3はブリッジ整流回路13によって整流
された整流電圧の波形図である。尚、整流電圧の周期
は、交流電源11の電圧の周期の1/2となる。この整
流電圧は、フィルタ14を介してインダクタLに入力さ
れる。
FIG. 3 is a waveform diagram of the rectified voltage rectified by the bridge rectifier circuit 13. The cycle of the rectified voltage is 1 / of the cycle of the voltage of the AC power supply 11. This rectified voltage is input to the inductor L via the filter 14.

【0042】トランジスタQ1がオンすることによって
インダクタLにエネルギが蓄積され、オフすることによ
ってエネルギが放出される。トランジスタQ1をオン、
オフさせるためのパルス信号は、制御回路42、フリッ
プフロップ41、ORゲート43によって生成される。
When the transistor Q1 turns on, energy is stored in the inductor L, and when the transistor Q1 turns off, energy is released. Turn on transistor Q1,
The pulse signal for turning off is generated by the control circuit 42, the flip-flop 41, and the OR gate 43.

【0043】図4は、制御部4の動作を示す信号波形図
である。図4(a)は、ブリッジ整流回路13から出力
された整流電圧の一部(電圧上昇時)を示す。制御回路
42の端子P1からは、図4(b)に示すように、トリ
ガ信号V1が出力される。このトリガ信号V1は、OR
ゲート43に入力される。トランジスタQ1のスイッチ
ング周期は、このトリガ信号V1の周期によって設定さ
れる。
FIG. 4 is a signal waveform diagram showing the operation of control unit 4. FIG. 4A shows a part of the rectified voltage output from the bridge rectifier circuit 13 (when the voltage rises). A trigger signal V1 is output from the terminal P1 of the control circuit 42, as shown in FIG. This trigger signal V1 is OR
Input to the gate 43. The switching cycle of the transistor Q1 is set by the cycle of the trigger signal V1.

【0044】一方、出力電圧Voutは、抵抗R2,R3
によって分圧される。分圧された信号V2が出力電圧検
出信号であり、信号V2はオペアンプOP1の−端子に
入力される。そして、図4(c)に示すように、この信
号V2の信号レベルがオペアンプOP1によって基準電
圧Vref1と比較され、比較結果として、差動増幅信号が
出力される。尚、オペアンプOP1の増幅度は、この差
動増幅信号のリップルが出力電圧Voutに対するリップ
ルよりも非常に小さくなるように設定されているので、
差動増幅信号は、ほぼ直流レベルとなる。
On the other hand, the output voltage Vout is equal to the resistances R2 and R3.
Is divided by The divided signal V2 is an output voltage detection signal, and the signal V2 is input to the negative terminal of the operational amplifier OP1. Then, as shown in FIG. 4C, the signal level of the signal V2 is compared with the reference voltage Vref1 by the operational amplifier OP1, and as a result of the comparison, a differential amplified signal is output. The amplification degree of the operational amplifier OP1 is set such that the ripple of the differential amplified signal is much smaller than the ripple with respect to the output voltage Vout.
The differential amplified signal is almost at the DC level.

【0045】この差動増幅信号は、ダイオードD6,D
7によって電圧降下し、抵抗R4、R5によって分圧さ
れ、図4(d)に示すような分圧された信号V3がコン
パレータCOMP1の−端子に入力される。この信号V
3が図4(g)に示す信号V6の基準レベルとなる。
This differential amplified signal is supplied to diodes D6 and D6.
7, the voltage V3 is divided by the resistors R4 and R5, and the divided signal V3 as shown in FIG. 4D is input to the minus terminal of the comparator COMP1. This signal V
3 becomes the reference level of the signal V6 shown in FIG.

【0046】また、トランジスタQ1のドレイン電流I
は、抵抗R1によって電圧変換され、図4(e)に示
すような信号V4が生成される。この信号V4はドレイ
ン電流検出信号となり、ドレイン電流Iと同じ波形を
有することになる。
The drain current I of the transistor Q1 is
D is voltage-converted by the resistor R1 to generate a signal V4 as shown in FIG. This signal V4 becomes a drain current detection signal, and has the same waveform as the drain current ID .

【0047】一方、制御回路42の端子P2からは、図
4(f)に示すようなスロープ補償信号である信号V5
が出力される。この信号V5は、抵抗R9及びコンデン
サC3を介して信号V4に加算され、図4(g)に示す
ような信号V6が生成される。
On the other hand, from the terminal P2 of the control circuit 42, a signal V5 which is a slope compensation signal as shown in FIG.
Is output. This signal V5 is added to the signal V4 via the resistor R9 and the capacitor C3 to generate a signal V6 as shown in FIG.

【0048】ここで、整流電圧が低い場合(時刻t1〜
t2)と高い場合(時刻t3〜t4)とで比較すると、
整流電圧が低い場合、ドレイン電流検出信号(V4)の
スロープは、図4(e)に示すように緩やかとなる。こ
の場合、トランジスタQ1がオフするまでの時間は長く
なり、ドレイン電流検出信号に加算されるスロープ補償
信号(V5)のレベルは大きくなる。
Here, when the rectified voltage is low (from time t1 to time t1).
t2) and a high case (time t3 to t4),
When the rectified voltage is low, the slope of the drain current detection signal (V4) becomes gentle as shown in FIG. In this case, the time until the transistor Q1 is turned off increases, and the level of the slope compensation signal (V5) added to the drain current detection signal increases.

【0049】その一方、整流電圧が高い場合は、ドレイ
ン電流検出信号(V4)のスロープは急になり、トラン
ジスタQ1がオフするまでの時間は短くなる。この場
合、ドレイン電流検出信号に加算されるスロープ補償信
号のレベルは小さくなる。このように、ドレイン電流検
出信号にスロープ補償信号を加算することにより、信号
V6のレベルが調整される。
On the other hand, when the rectified voltage is high, the slope of the drain current detection signal (V4) becomes steep, and the time until the transistor Q1 turns off becomes short. In this case, the level of the slope compensation signal added to the drain current detection signal decreases. As described above, the level of the signal V6 is adjusted by adding the slope compensation signal to the drain current detection signal.

【0050】生成された信号V6は、コンパレータCO
MP1の+端子に入力され、−端子に入力された信号V
3と比較される。信号V6が信号V3の信号レベルに達
したとき、コンパレータCOMP1から出力された信号
V7は、図4(h)に示すように、ハイレベルとなり、
フリップフロップ41はリセットされる。従って、フリ
ップフロップ41から、図4(i)に示すような信号V
8が出力される。
The generated signal V6 is supplied to the comparator CO
The signal V input to the + terminal of MP1 and input to the-terminal
Compared to 3. When the signal V6 reaches the signal level of the signal V3, the signal V7 output from the comparator COMP1 becomes a high level as shown in FIG.
The flip-flop 41 is reset. Therefore, the signal V shown in FIG.
8 is output.

【0051】そして、ORゲート43によってOR演算
が行われ、この演算結果として、信号V8と同じような
パルス信号がトランジスタQ1のゲートに入力される。
このパルス信号がトランジスタQ1のゲート信号とな
り、ゲート信号がハイレベルのとき、トランジスタQ1
はオンし、ゲート信号がローレベルのとき、トランジス
タはオフする。
Then, an OR operation is performed by the OR gate 43, and as a result of the operation, a pulse signal similar to the signal V8 is input to the gate of the transistor Q1.
This pulse signal becomes a gate signal of the transistor Q1, and when the gate signal is at a high level, the transistor Q1
Turns on, and when the gate signal is at a low level, the transistor turns off.

【0052】図4(j)に示す例では、時刻t1〜t2
では、時刻t1から時刻t11までの期間が、この期間
におけるトランジスタQ1のオン期間tonとなり、時刻
t11から時刻t2までの期間が、この期間におけるト
ランジスタQ1のオフ期間toffとなり、この比がデュ
ーティとなる。
In the example shown in FIG. 4 (j), times t1 to t2
Then, the period from time t1 to time t11 is the on-period ton of the transistor Q1 in this period, the period from time t11 to time t2 is the off-period toff of the transistor Q1 in this period, and this ratio is the duty. .

【0053】オン期間tonでは、ドレイン電流Iがト
ランジスタQ1を流れ、オフ期間toffでは、電流Icが
ダイオードD5を介してコンデンサC1に流れる。
During the on-period ton, the drain current ID flows through the transistor Q1, and during the off-period toff, the current Ic flows through the diode C5 to the capacitor C1.

【0054】インダクタLの出力端における電圧がコン
デンサC1の端子電圧よりも高いときは、ダイオードD
5が導通してコンデンサC1は充電され、出力端電圧が
コンデンサC1の端子電圧よりも低くなったときは、ダ
イオードD5によって電流の逆流が阻止される。このよ
うにして、インダクタLから出力された電流Ic及び出
力電圧Voutは、平滑化され、直流の出力電圧Voutが端
子Pout1及びPout2から出力される。
When the voltage at the output terminal of the inductor L is higher than the terminal voltage of the capacitor C1, the diode D
5 conducts, the capacitor C1 is charged, and when the output terminal voltage becomes lower than the terminal voltage of the capacitor C1, the reverse current of the current is prevented by the diode D5. Thus, the current Ic and the output voltage Vout output from the inductor L are smoothed, and the DC output voltage Vout is output from the terminals Pout1 and Pout2.

【0055】また、時刻t1において、トランジスタQ
1がオンしたとき、ドレイン電流I は徐々に増え、時
刻t11において、トランジスタQ1がオフしたとき、
ドレイン電流Iは遮断され、電流Icがそのときの電
流量でコンデンサC1に流れ始める。
At time t1, the transistor Q
1 turns on, the drain current I DGradually increases and time
At time t11, when the transistor Q1 is turned off,
Drain current IDIs cut off and the current Ic is
It starts to flow to the condenser C1 at the flow rate.

【0056】インダクタLに蓄積されたエネルギは時間
の経過に伴って減少するので、電流Icは徐々に低下す
る。時刻t2では、電流Icが0になる前にトランジス
タQ1が再びオンするので、トランジスタQ1には、電
流Icが加算されたドレイン電流Iが流れる。電流I
が、このように0になることなく流れ続けたとき、い
わゆる非臨界モード(あるいは連続モード)となる。
Since the energy stored in the inductor L decreases with the passage of time, the current Ic gradually decreases. At time t2, the transistor Q1 turns on again before the current Ic becomes 0, so that the drain current ID to which the current Ic is added flows through the transistor Q1. Current I
When L continues to flow without becoming zero as described above, a so-called non-critical mode (or continuous mode) is obtained.

【0057】また、整流電圧の周期は50〜60Hz程度
であり、トランジスタQ1のスイッチング周期は、数1
0kHzである。このように整流電圧の周期よりも短い周
期でトランジスタQ1をオン、オフし、さらに、ドレイ
ン電流検出信号にスロープ補償信号を加算することによ
り、電流Iの波形は整流電圧に対応した波形となり、
力率は改善される。
The cycle of the rectified voltage is about 50 to 60 Hz, and the switching cycle of the transistor Q1 is
0 kHz. Thus rectified voltage on the transistor Q1 in a shorter period than the period of, off, further, by adding the slope compensation signal to the drain current detection signal, the waveform of the current I L a waveform corresponding to the rectified voltage,
Power factor is improved.

【0058】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、ドレイン電流検出信号にスロープ補償信号を加算
し、加算した信号を、出力電圧検出信号に基づく直流レ
ベルの信号と比較し、デューティを設定するようにした
ので、力率をうまく改善することができる。また、乗算
器を用いないので力率改善コンバータを安価にすること
ができる。
As described above, according to the present embodiment, the slope compensation signal is added to the drain current detection signal, the added signal is compared with the DC level signal based on the output voltage detection signal, and the duty is reduced. Because it is set, the power factor can be improved well. Further, since no multiplier is used, the power factor improving converter can be made inexpensive.

【0059】また、スロープ補償信号をドレイン電流検
出信号に加算する加算回路として、抵抗R9及びコンデ
ンサC3を用いるようにしたので、簡易な構成でスロー
プ補償信号をドレイン電流検出信号に加算することがで
きる。
Since the resistor R9 and the capacitor C3 are used as an adding circuit for adding the slope compensation signal to the drain current detection signal, the slope compensation signal can be added to the drain current detection signal with a simple configuration. .

【0060】尚、上記実施の形態では、ブリッジ整流回
路13を用いて交流を整流するようにしたが、整流する
ものとしては、このブリッジ整流回路に限られるもので
はなく、単相半波整流回路、単相センタータップ整流回
路、単相倍電圧整流回路等を用いることもできる。
In the above embodiment, the AC is rectified using the bridge rectifier circuit 13. However, the rectifier is not limited to the bridge rectifier circuit, but may be a single-phase half-wave rectifier circuit. Alternatively, a single-phase center tap rectifier circuit, a single-phase voltage doubler rectifier circuit or the like may be used.

【0061】また、スイッチング素子としてNチャンネ
ルのFETを用いたが、これに限られるものではなく、
PチャンネルのFET、NPN型のバイポーラトランジ
スタ、PNP型のトランジスタ、あるいはサイリスタ等
を用いることができる。
Although an N-channel FET is used as a switching element, it is not limited to this.
A P-channel FET, an NPN-type bipolar transistor, a PNP-type transistor, a thyristor, or the like can be used.

【0062】また、パルス信号の生成についても、フリ
ップフロップ41、制御回路42及びORゲート43を
用いずに、例えば、三角波を出力する発振器、出力され
た三角波を所定の基準レベルと比較することにより、パ
ルス信号を生成する回路を備えるようにしてもよい。ま
た、スロープ補償についても、制御回路42を用いず
に、鋸波を生成する発振器を用いることもできる。
For generating a pulse signal, an oscillator for outputting a triangular wave, for example, by comparing the output triangular wave with a predetermined reference level without using the flip-flop 41, the control circuit 42 and the OR gate 43. , A circuit for generating a pulse signal. Also, for slope compensation, an oscillator that generates a sawtooth wave can be used without using the control circuit 42.

【0063】次に、第2の実施の形態に係る力率改善コ
ンバータについて説明する。第2の実施の形態に係る力
率改善コンバータは、出力電圧のフィードバックにフォ
トカプラを用い、出力電圧検出信号をドレイン電流検出
信号に重畳させて一定の基準レベルと比較してデューテ
ィを設定することにより、電流とともに出力電圧を制御
するようにしたものである。
Next, a power factor improving converter according to a second embodiment will be described. The power factor improving converter according to the second embodiment uses a photocoupler for output voltage feedback, superimposes an output voltage detection signal on a drain current detection signal, compares the output voltage detection signal with a fixed reference level, and sets a duty. Thus, the output voltage is controlled together with the current.

【0064】図5は、第2の実施の形態に係る力率改善
コンバータの構成を示す回路図である。図5において、
出力電圧検出部3は、フォトカプラ31の発光部として
のフォトダイオード31aと、トランジスタQ2と、抵
抗R2,R3、R11と、ツェナーダイオードD11
と、を備えて構成され、制御部4には、フォトカプラ3
1の受光部としてのフォトトランジスタ31bが備えら
れている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a power factor correction converter according to the second embodiment. In FIG.
The output voltage detector 3 includes a photodiode 31a as a light emitting unit of the photocoupler 31, a transistor Q2, resistors R2, R3, R11, and a Zener diode D11.
And the control unit 4 includes the photocoupler 3
A phototransistor 31b is provided as one light receiving unit.

【0065】フォトカプラ31は、出力電圧Voutを検
出し、検出した出力電圧Voutをドレイン電流検出信号
に重畳させるためのものである。フォトダイオード31
aは導通して、流れた電流量に応じた発光量で発光する
ものであり、そのアノードは、出力端子Pout1に接続さ
れている。
The photocoupler 31 is for detecting the output voltage Vout and superimposing the detected output voltage Vout on the drain current detection signal. Photodiode 31
“a” conducts and emits light at a light emission amount corresponding to the amount of current flowing, and the anode thereof is connected to the output terminal Pout1.

【0066】トランジスタQ2は、出力電圧Voutに応
じた電流量でフォトダイオード31aを導通させるため
のNPN型バイポーラトランジスタであり、そのコレク
タは抵抗R11を介してフォトダイオード31aのカソ
ードに接続され、ベースは、抵抗R2,R3の接続点に
接続されている。尚、抵抗R2,R3の抵抗値は、出力
電圧Voutを制御する範囲内でトランジスタQ2がオン
するように設定されている。
The transistor Q2 is an NPN-type bipolar transistor for conducting the photodiode 31a with a current amount corresponding to the output voltage Vout. The collector of the transistor Q2 is connected to the cathode of the photodiode 31a via a resistor R11. , Resistors R2 and R3. Note that the resistance values of the resistors R2 and R3 are set so that the transistor Q2 is turned on within a range for controlling the output voltage Vout.

【0067】ツェナーダイオードD11は、トランジス
タQ1のベース−エミッタ間電圧V BEと組み合わせて比
較のための基準電圧を設定するためのものであり、その
カソードは、トランジスタQ2のエミッタに接続され、
アノードは接地されている。
The Zener diode D11 is connected to a transistor
Base-emitter voltage V BECombined with
For setting the reference voltage for comparison.
The cathode is connected to the emitter of the transistor Q2,
The anode is grounded.

【0068】フォトトランジスタ31bのコレクタは、
基準電圧Vref2の直流電源に接続され、エミッタは、コ
ンデンサC3と、抵抗R6,R7との接続点に接続さ
れ、これにより、出力電圧検出信号がドレイン電流検出
信号に重畳される。
The collector of the phototransistor 31b is
The emitter is connected to the DC power supply of the reference voltage Vref2, and the emitter is connected to the connection point between the capacitor C3 and the resistors R6 and R7, whereby the output voltage detection signal is superimposed on the drain current detection signal.

【0069】第2の実施の形態では、オペアンプOP1
の−端子は、接地され、出力される差動増幅電圧は一定
値となる。コンパレータCOMP1では、+端子に入力
された信号の信号レベルがこの差動増幅電圧と比較され
るようになっている。尚、図1と同一要素については同
一符号を付して説明は省略する。
In the second embodiment, the operational amplifier OP1
-Terminal is grounded, and the output differential amplified voltage has a constant value. In the comparator COMP1, the signal level of the signal input to the + terminal is compared with the differential amplified voltage. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0070】次に、第2の実施の形態に係る力率改善コ
ンバータの動作を説明する。出力電圧Voutが所定の上
限値を越えたとき、トランジスタQ2は、ベース電圧が
印加されてオンする。
Next, the operation of the power factor correction converter according to the second embodiment will be described. When the output voltage Vout exceeds a predetermined upper limit, the transistor Q2 is turned on by application of the base voltage.

【0071】トランジスタQ2がオンすることによりフ
ォトダイオード31aに電流が流れ、フォトダイオード
31aは、電流量に応じて発光する。電流量は出力電圧
Voutに応じた量となる。
When the transistor Q2 is turned on, a current flows through the photodiode 31a, and the photodiode 31a emits light according to the amount of current. The amount of current is an amount corresponding to the output voltage Vout.

【0072】フォトダイオード31aが発光したときの
光は、フォトトランジスタ31bによって受光され、フ
ォトトランジスタ31aに流れる電流量は、受光量によ
って制御される。フォトトランジスタ31bのエミッタ
は、抵抗R6,R7の接続点に接続されているので、出
力電圧検出信号はドレイン電流検出信号に重畳される。
The light when the photodiode 31a emits light is received by the phototransistor 31b, and the amount of current flowing through the phototransistor 31a is controlled by the amount of light received. Since the emitter of the phototransistor 31b is connected to the connection point between the resistors R6 and R7, the output voltage detection signal is superimposed on the drain current detection signal.

【0073】一方、オペアンプOP1の−端子は接地さ
れ、コンパレータCOMP1の−端子に入力される差動
増幅電圧は一定となる。この電圧が基準レベルとなり、
出力電圧検出信号が重畳したドレイン電流検出信号の信
号レベルがこの基準レベルと比較される。
On the other hand, the negative terminal of the operational amplifier OP1 is grounded, and the differential amplified voltage input to the negative terminal of the comparator COMP1 is constant. This voltage becomes the reference level,
The signal level of the drain current detection signal on which the output voltage detection signal is superimposed is compared with this reference level.

【0074】以上、本実施の形態によれば、フォトカプ
ラ31を用いて出力電圧Voutの検出信号をドレイン電
流検出信号に重畳させることができ、入力側と出力側と
を絶縁することができる。
As described above, according to the present embodiment, the detection signal of the output voltage Vout can be superimposed on the drain current detection signal using the photocoupler 31, and the input side and the output side can be insulated.

【0075】次に、第3の実施の形態に係る力率改善コ
ンバータについて説明する。第3の実施の形態に係る力
率改善コンバータは、制御回路のスロープ補償信号を出
力する出力端にバッファを接続するようにしたものであ
る。
Next, a power factor improving converter according to a third embodiment will be described. The power factor improving converter according to the third embodiment is configured such that a buffer is connected to an output terminal of the control circuit that outputs a slope compensation signal.

【0076】図6は、第3の実施の形態に係る力率改善
コンバータの構成を示す回路図である。図6に示すよう
に、NPN型のバイポーラトランジスタQ3は、バッフ
ァとしての機能を有するものであり、そのベースは制御
回路42の端子P2に接続され、コレクタは、基準電圧
Vref2の直流電源に接続され、エミッタは、抵抗R12
を介して、抵抗R6,抵抗R7との接続点に接続されて
いる。尚、図1、図5と同一要素については同一符号を
付して説明を省略する。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a power factor correction converter according to the third embodiment. As shown in FIG. 6, the NPN-type bipolar transistor Q3 has a function as a buffer, its base is connected to the terminal P2 of the control circuit 42, and its collector is connected to the DC power supply of the reference voltage Vref2. , The emitter is a resistor R12
Is connected to a connection point between the resistor R6 and the resistor R7. The same elements as those in FIGS. 1 and 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0077】次に、第3の実施の形態に係る力率改善コ
ンバータの動作を説明する。制御回路42の端子P2か
ら出力されたスロープ補償信号は、トランジスタQ3の
ベースに出力され、トランジスタQ3は、スロープ補償
信号の信号レベルに応じてオンする。
Next, the operation of the power factor correction converter according to the third embodiment will be described. The slope compensation signal output from the terminal P2 of the control circuit 42 is output to the base of the transistor Q3, and the transistor Q3 turns on according to the signal level of the slope compensation signal.

【0078】以上、本実施の形態によれば、制御回路4
2のスロープ補償信号を出力する端子P2にトランジス
タQ3によって構成されたバッファを接続するようにし
たので、制御回路42の出力インピーダンスを低下させ
ることができる。尚、本実施の形態では、バッファにN
PN型のバイポーラトランジスタをもちいたが、これに
限られるものではなく、例えば、PNP型のバイポーラ
トランジスタ、オペアンプ等を用いることができる。
As described above, according to the present embodiment, the control circuit 4
Since the buffer constituted by the transistor Q3 is connected to the terminal P2 for outputting the second slope compensation signal, the output impedance of the control circuit 42 can be reduced. In the present embodiment, N is stored in the buffer.
Although a PN-type bipolar transistor was used, the present invention is not limited to this. For example, a PNP-type bipolar transistor, an operational amplifier, or the like can be used.

【0079】次に、第4の実施の形態に係る力率改善コ
ンバータについて説明する。第4の実施の形態に係る力
率改善コンバータは、インダクタを一次側コイルとして
トランスを構成するようにしたものである。
Next, a power factor improving converter according to a fourth embodiment will be described. In the power factor correction converter according to the fourth embodiment, a transformer is configured with an inductor as a primary side coil.

【0080】図7は、第4の実施の形態に係る力率改善
コンバータの構成を示す回路図である。図7に示すよう
に、第1の実施の形態のインダクタLは、トランスTの
一次側コイルとなり、トランスTは、一次側コイルと二
次側コイルとが絶縁されて所定の巻数比で巻かれること
により構成されている。そして、トランスTの2次側コ
イルの一端は、ダイオードD5のアノードに接続され、
もう一端は、コンデンサC1の負極側に接続されてい
る。尚、図1と同一要素については同一符号を付して説
明を省略する。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a power factor correction converter according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 7, the inductor L of the first embodiment is a primary coil of a transformer T, and the transformer T is wound at a predetermined turn ratio while the primary coil and the secondary coil are insulated. It is constituted by. One end of the secondary coil of the transformer T is connected to the anode of the diode D5,
The other end is connected to the negative electrode side of the capacitor C1. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0081】次に、第4の実施の形態に係る力率改善コ
ンバータの動作を説明する。ブリッジ整流回路13によ
って整流された脈流は、フィルタ14を介してトランス
Tの一次側コイルに入力される。そして、トランジスタ
Q1がオンしたとき、トランスTの一次側コイルにエネ
ルギが蓄積され、オフしたとき、エネルギが放出され、
このエネルギ放出により、電流IcがダイオードD5を
介してコンデンサC1に流れ、コンデンサC1は充電さ
れる。
Next, the operation of the power factor correction converter according to the fourth embodiment will be described. The pulsating flow rectified by the bridge rectifier circuit 13 is input to the primary coil of the transformer T via the filter 14. When the transistor Q1 is turned on, energy is accumulated in the primary coil of the transformer T. When the transistor Q1 is turned off, energy is released.
Due to this energy release, the current Ic flows to the capacitor C1 via the diode D5, and the capacitor C1 is charged.

【0082】出力電圧Voutは、第1の実施の形態と同
様に、抵抗R2,R3によって分圧され、ドレイン電流
検出信号にスロープ補償信号が加算された信号は、オペ
アンプOP1から出力された差動増幅信号に基づく直流
レベルの信号と比較される。
As in the first embodiment, the output voltage Vout is divided by the resistors R2 and R3, and the signal obtained by adding the slope compensation signal to the drain current detection signal is the differential signal output from the operational amplifier OP1. It is compared with a DC level signal based on the amplified signal.

【0083】以上、本実施の形態によれば、トランスT
を構成するようにしたので、一次側と二次側とを絶縁す
ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the transformer T
, The primary side and the secondary side can be insulated from each other.

【0084】次に、第5の実施の形態に係る力率改善コ
ンバータについて説明する。第5の実施の形態に係る力
率改善コンバータは、トランス及びフォトカプラを用い
ることにより、一次側と二次側とを完全に絶縁するよう
にしたものである。
Next, a power factor improving converter according to a fifth embodiment will be described. The power factor improving converter according to the fifth embodiment uses a transformer and a photocoupler to completely insulate the primary side from the secondary side.

【0085】図8は、第5の実施の形態に係る力率改善
コンバータの構成を示す回路図である。第5の実施の形
態に係る力率改善コンバータでは、第4の実施の形態の
ものと同様に、トランスTが用いられ、第2の実施の形
態と同様にフォトカプラ31のフォトダイオード31a
によって出力電圧Voutを検出し、検出した出力電圧Vo
utをフォトトランジスタ31bにより一次側へフィード
バックするように構成されている。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a power factor correction converter according to the fifth embodiment. The power factor improving converter according to the fifth embodiment uses a transformer T as in the fourth embodiment, and the photodiode 31a of the photocoupler 31 as in the second embodiment.
The output voltage Vout is detected based on the detected output voltage Vo.
ut is fed back to the primary side by the phototransistor 31b.

【0086】尚、第5の実施の形態に係る力率改善コン
バータでは、オペアンプOP1を用いずに、コンパレー
タCOMP1の−端子に基準電圧Vref1が入力され、ト
ランジスタQ1のドレイン電流Iの検出信号を基準電
圧Vref1と比較してコンパレータCOMP1からリセッ
ト信号が出力されるように構成されている。また、図
1,5,7と同一要素については同一符号を付して説明
を省略する。
In the power factor improving converter according to the fifth embodiment, the reference voltage Vref1 is input to the minus terminal of the comparator COMP1 without using the operational amplifier OP1, and the detection signal of the drain current ID of the transistor Q1 is output. The comparator COMP1 is configured to output a reset signal as compared with the reference voltage Vref1. The same elements as those in FIGS. 1, 5, and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0087】次に、第5の実施の形態に係る力率改善コ
ンバータの動作を説明する。第4の実施の形態と同様
に、トランジスタQ1がオンしたとき、トランスTの一
次側コイルにエネルギが蓄積され、オフしたときにエネ
ルギが放出され、このエネルギ放出により、電流がダイ
オードD5を介してコンデンサC1に流れ、コンデンサ
C1は充電される。
Next, the operation of the power factor improving converter according to the fifth embodiment will be described. As in the fourth embodiment, when the transistor Q1 is turned on, energy is accumulated in the primary coil of the transformer T, and when the transistor Q1 is turned off, energy is released. Due to this energy release, current flows through the diode D5. The current flows to the capacitor C1, and the capacitor C1 is charged.

【0088】また、ドレイン電流検出信号には、出力電
圧の検出信号及びスロープ補償信号が重畳される。そし
て、コンパレータCOMP1の+端子には、抵抗R7を
介してこれらの信号が入力される。コンパレータCOM
P1では、コンパレータCOMP1の+端子に入力され
た信号が基準電圧Vref1と比較され、パルス信号のデュ
ーティが決定される。
The output voltage detection signal and the slope compensation signal are superimposed on the drain current detection signal. Then, these signals are input to the + terminal of the comparator COMP1 via the resistor R7. Comparator COM
At P1, the signal input to the + terminal of the comparator COMP1 is compared with the reference voltage Vref1, and the duty of the pulse signal is determined.

【0089】以上、本実施の形態によれば、トランスT
及びフォトカプラ31を用いることにより、一次側と二
次側とを完全に絶縁することができる。
As described above, according to the present embodiment, the transformer T
In addition, by using the photocoupler 31, the primary side and the secondary side can be completely insulated.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る力率
改善コンバータによれば、力率を改善することができ、
しかも安価にすることができる。
As described above, according to the power factor improving converter according to the present invention, the power factor can be improved.
Moreover, the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る力率改善コン
バータの構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power factor correction converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のフィルタの構成の一例を示す回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a configuration of the filter of FIG.

【図3】図1のブリッジ整流回路によって整流された脈
流の波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram of a pulsating flow rectified by the bridge rectifier circuit of FIG. 1;

【図4】図1の制御部の動作を示す信号波形図である。FIG. 4 is a signal waveform diagram illustrating an operation of a control unit in FIG. 1;

【図5】本発明の第2の実施の形態に係る力率改善コン
バータの構成を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a power factor correction converter according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施の形態に係る力率改善コン
バータの構成を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a power factor correction converter according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施の形態に係る力率改善コン
バータの構成を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a power factor correction converter according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施の形態に係る力率改善コン
バータの構成を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a power factor correction converter according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】コンデンサインプット型コンバータの入力波形
を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an input waveform of a capacitor input type converter.

【図10】従来の力率改善コンバータの構成を示す回路
図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power factor correction converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 交流電源 13 ブリッジ整流回路 41 フリップフロップ 42 制御回路 Q1 トランジスタ(FET) L インダクタ D1〜D4 ダイオード(ブリッジ整流回路用) D5 ダイオード(逆流防止用) Reference Signs List 11 AC power supply 13 Bridge rectifier circuit 41 Flip-flop 42 Control circuit Q1 Transistor (FET) L Inductor D1 to D4 Diode (for bridge rectifier circuit) D5 Diode (for backflow prevention)

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交流を整流して脈流を生成する整流部と、 該整流部によって整流された脈流を入力するインダクタ
と、 所定のパルス信号に基づいてオン、オフすることによ
り、該インダクタに流れる電流を変化させるスイッチン
グ素子と、 該スイッチング素子をオン、オフさせるためのパルス信
号を生成するパルス信号生成部と、 前記インダクタに蓄積されたエネルギに基づいてインダ
クタから出力された電流を平滑化し、平滑化された電流
及び電圧を直流として出力する直流出力部と、 前記スイッチング素子に流れる素子電流を検出し、素子
電流検出信号を出力する素子電流検出部と、 所定の傾斜を有するスロープ信号を生成するスロープ信
号生成部と、 前記素子電流検出部から出力された素子電流検出信号
に、前記スロープ信号生成部によって生成されたスロー
プ信号を加算し、スロープ加算信号を出力するスロープ
加算部と、 該スロープ加算部から出力されたスロープ加算信号を所
定基準レベルと比較し、比較結果を出力する比較部と、 該比較部から出力された比較結果に基づいて、パルス信
号生成部によって生成されたパルス信号のデューティを
設定するデューティ設定部と、を備えたことを特徴とす
る力率改善コンバータ。
1. A rectifying unit for rectifying an alternating current to generate a pulsating flow, an inductor for inputting a pulsating current rectified by the rectifying unit, A switching element that changes a current flowing through the switching element; a pulse signal generation unit that generates a pulse signal for turning on and off the switching element; and smoothing a current output from the inductor based on energy stored in the inductor. A DC output unit that outputs the smoothed current and voltage as DC, an element current detection unit that detects an element current flowing through the switching element, and outputs an element current detection signal, and a slope signal having a predetermined slope. A slope signal generation unit to generate, and an element current detection signal output from the element current detection unit, the slope signal generation unit A slope addition unit that adds the slope signals generated by the above, and outputs a slope addition signal; a comparison unit that compares the slope addition signal output from the slope addition unit with a predetermined reference level, and outputs a comparison result; A power factor improving converter comprising: a duty setting unit that sets a duty of a pulse signal generated by a pulse signal generation unit based on a comparison result output from a comparison unit.
【請求項2】前記スロープ加算部は、抵抗及びコンデン
サを直列に接続した回路によって構成されたことを特徴
とする請求項1に記載の力率改善コンバータ。
2. The power factor improving converter according to claim 1, wherein said slope adding section is constituted by a circuit in which a resistor and a capacitor are connected in series.
【請求項3】前記スロープ加算部は、バッファによって
構成されたことを特徴とする請求項1に記載の力率改善
コンバータ。
3. The power factor improving converter according to claim 1, wherein said slope adding section is constituted by a buffer.
【請求項4】所定の信号を差動増幅することによりレベ
ル調整された差動増幅信号を所定目標値として比較部に
出力する差動増幅器を備えたことを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか1項に記載の力率改善コンバータ。
4. A differential amplifier for differentially amplifying a predetermined signal to output a differentially amplified signal whose level has been adjusted as a predetermined target value to a comparing section.
The power factor improving converter according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】前記直流出力部の出力電圧を検出し、出力
電圧検出信号を出力する出力電圧検出部と、 前記出力電圧検出部から出力された出力電圧検出信号を
前記比較部にフィードバックするフィードバック部と、
を備えたこと特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項
に記載の力率改善コンバータ。
5. An output voltage detection unit for detecting an output voltage of the DC output unit and outputting an output voltage detection signal, and a feedback for feeding back an output voltage detection signal output from the output voltage detection unit to the comparison unit. Department and
The power factor improving converter according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
【請求項6】前記フィードバック部は、出力電圧検出信
号を素子電流検出信号に重畳させる検出電圧重畳回路に
よって構成されたことを特徴とする請求項5に記載の力
率改善コンバータ。
6. The power factor improving converter according to claim 5, wherein said feedback section is constituted by a detection voltage superimposing circuit for superimposing an output voltage detection signal on an element current detection signal.
【請求項7】前記出力電圧検出部は、検出された出力電
圧に応じた発光量で発光し、当該光信号を出力電圧検出
信号として出力する発光素子によって構成され、前記検
出電圧重畳回路は、該発光素子からの光を光信号として
受光し、受光量に基づいて流れる信号を素子電流検出信
号に重畳させる受光素子によって構成されたことを特徴
とする請求項6に記載の力率改善コンバータ。
7. The output voltage detecting section is constituted by a light emitting element which emits light with a light emission amount according to the detected output voltage and outputs the light signal as an output voltage detection signal. The power factor improving converter according to claim 6, comprising a light receiving element that receives light from the light emitting element as an optical signal and superimposes a signal flowing based on the amount of received light on an element current detection signal.
【請求項8】前記素子電流検出部は、スイッチング素子
の素子電流を電圧変換する抵抗によって構成されたもの
であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項
に記載の力率改善コンバータ。
8. The power factor improving device according to claim 1, wherein said element current detecting section is constituted by a resistor for converting an element current of said switching element into a voltage. converter.
【請求項9】前記インダクタを一次側コイルで形成し、
一次側コイルと二次側コイルとを絶縁して所定の巻数比
で巻くことによりトランスを構成し、前記直流出力部を
二次側コイルに接続したことを特徴とする請求項1乃至
8のいずれか1項に記載の力率改善コンバータ。
9. The method according to claim 9, wherein the inductor is formed of a primary coil.
9. The transformer according to claim 1, wherein the primary coil and the secondary coil are insulated and wound at a predetermined winding ratio to form a transformer, and the DC output unit is connected to the secondary coil. 2. The power factor improving converter according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009011147A (en) * 2007-05-29 2009-01-15 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Switching power supply

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