JP2003284349A - Power unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の電源装置の回路図を図34に示
す。この電源装置は、商用電源ACの交流電圧を全波整
流するダイオードブリッジのような整流回路DBを有
し、整流回路DBの直流出力端子間にインダクタL1
1、ダイオードD11、スイッチング素子Q12、イン
ダクタL12および負荷回路LDからなる直列回路を接
続するとともに、インダクタL11及びダイオードD1
1の接続点と整流回路DBの低圧側の出力端子との間に
スイッチング素子Q11を接続し、ダイオードD11及
びスイッチング素子Q12の接続点と整流回路DBの低
圧側の出力端子との間に平滑コンデンサC11を接続
し、さらにスイッチング素子Q12及びインダクタL1
2の接続点と整流回路DBの低圧側の出力端子との間に
ダイオードD12を接続して構成される。2. Description of the Related Art A circuit diagram of a conventional power supply device is shown in FIG. This power supply device has a rectifier circuit DB such as a diode bridge for full-wave rectifying the AC voltage of the commercial power supply AC, and an inductor L1 is provided between the DC output terminals of the rectifier circuit DB.
1, a diode D11, a switching element Q12, an inductor L12, and a load circuit LD are connected in series, and an inductor L11 and a diode D1 are connected.
A switching element Q11 is connected between the connection point of 1 and the low-voltage side output terminal of the rectifier circuit DB, and a smoothing capacitor is provided between the connection point of the diode D11 and the switching element Q12 and the low-voltage side output terminal of the rectifier circuit DB. C11 is connected to the switching element Q12 and inductor L1.
A diode D12 is connected between the connection point 2 and the low-voltage side output terminal of the rectifier circuit DB.
【0003】ここに、インダクタL11とスイッチング
素子Q11とダイオードD11とでブーストコンバータ
を構成し、インダクタL12とスイッチング素子Q12
とダイオードD12とでバックコンバータを構成してお
り、スイッチング素子Q11,Q12は制御回路1から
入力される制御信号a,bによって電源周波数に比べて
十分高い周波数でスイッチングされる。Here, the inductor L11, the switching element Q11, and the diode D11 constitute a boost converter, and the inductor L12 and the switching element Q12.
The diode D12 constitutes a buck converter, and the switching elements Q11 and Q12 are switched by the control signals a and b input from the control circuit 1 at a frequency sufficiently higher than the power supply frequency.
【0004】図35はスイッチング素子Q11,Q12
を制御する制御信号a,bと、インダクタL11,L1
2に流れるチョーク電流IL11,IL12の波形図を
示しており、スイッチング素子Q11,Q12は制御信
号a,bの信号レベルがHレベルになるとオンになる。
ここに、本回路ではスイッチング素子Q11,Q12が
共にオンする期間と、共にオフする期間とを交互に設け
ている。FIG. 35 shows switching elements Q11 and Q12.
Control signals a and b, and inductors L11 and L1
2 is a waveform diagram of choke currents IL11 and IL12 flowing in No. 2, and the switching elements Q11 and Q12 are turned on when the signal levels of the control signals a and b become H level.
In this circuit, a period in which both the switching elements Q11 and Q12 are turned on and a period in which both of them are turned off are alternately provided.
【0005】スイッチング素子Q11,Q12が共にオ
ンする期間では、図36(a)に示すように、商用電源
AC→整流回路DB→インダクタL11→スイッチング
素子Q11→整流回路DB→商用電源ACの経路でチョ
ーク電流IL11が流れるとともに、平滑コンデンサC
11を電源として平滑コンデンサC11→インダクタL
12→負荷回路LD→平滑コンデンサC11の経路でチ
ョーク電流IL12が流れ、インダクタL11,L12
にエネルギが蓄積されるとともに、負荷回路LDにエネ
ルギが供給される。During a period in which both switching elements Q11 and Q12 are turned on, as shown in FIG. 36 (a), commercial power supply AC → rectifier circuit DB → inductor L11 → switching element Q11 → rectifier circuit DB → commercial power supply AC As the choke current IL11 flows, the smoothing capacitor C
11 as a power source, smoothing capacitor C11 → inductor L
12 → load circuit LD → smoothing capacitor C11 causes choke current IL12 to flow, and inductors L11 and L12
Energy is stored in the load circuit LD and energy is supplied to the load circuit LD.
【0006】また、スイッチング素子Q11,Q12が
共にオフする期間では、図36(b)に示すように、オ
ン期間にインダクタL11,L12に蓄積されたエネル
ギが放出され、インダクタL11→ダイオードD11→
平滑コンデンサC11→整流回路DB→商用電源AC→
整流回路DB→インダクタL11の経路でチョーク電流
IL11が流れて、平滑コンデンサC11を充電すると
ともに、インダクタL12→負荷回路LD→ダイオード
D12→インダクタL12の経路でチョーク電流IL1
2が流れて、負荷回路LDにエネルギが供給される。Further, in a period in which both the switching elements Q11 and Q12 are turned off, energy accumulated in the inductors L11 and L12 is released during the on period, as shown in FIG. 36 (b), and the inductor L11 → diode D11 →
Smoothing capacitor C11 → rectifier circuit DB → commercial power supply AC →
The choke current IL11 flows through the path of the rectifier circuit DB → the inductor L11 to charge the smoothing capacitor C11, and the choke current IL1 flows through the path of the inductor L12 → the load circuit LD → the diode D12 → the inductor L12.
2 flows and energy is supplied to the load circuit LD.
【0007】このように、ブーストコンバータでは、ス
イッチング素子Q11がオン・オフを繰り返すことで、
入力電流歪を抑制しつつ、平滑コンデンサC11を充電
し、バックコンバータでは、スイッチング素子Q12が
オン・オフを繰り返すことで、平滑コンデンサC11を
電源として負荷回路LDに所望の電流を供給している。As described above, in the boost converter, the switching element Q11 is repeatedly turned on and off,
The smoothing capacitor C11 is charged while suppressing the input current distortion, and in the buck converter, the switching element Q12 is repeatedly turned on and off to supply a desired current to the load circuit LD using the smoothing capacitor C11 as a power source.
【0008】ところで、この電源装置では、高調波歪改
善機能を有するブーストコンバータと限流機能を有する
バックコンバータとが直列に接続されて、2段の電力変
換を行っているため、回路効率が低下し、またブースト
コンバータのインダクタL21とバックコンバータのイ
ンダクタL22とを別々に設けており、比較的大型の部
品であるインダクタを2つ備えているので、電源装置が
大型化するという問題もあった。By the way, in this power supply device, since the boost converter having the harmonic distortion improving function and the buck converter having the current limiting function are connected in series to perform the two-stage power conversion, the circuit efficiency is lowered. Moreover, since the inductor L21 of the boost converter and the inductor L22 of the buck converter are separately provided and two inductors which are relatively large parts are provided, there is a problem that the power supply device becomes large.
【0009】そこで、図37に示すように、ブーストコ
ンバータとバックコンバータとでインダクタを共用して
回路構成を簡単にした電源装置が従来より提案されてい
る。この電源装置は、商用電源ACの交流電圧を全波整
流するダイオードブリッジのような整流回路DBを有
し、整流回路DBの直流出力端子間にスイッチング素子
Q21、インダクタL21、ダイオードD22および平
滑コンデンサC21からなる直列回路を接続するととも
に、スイッチング素子Q21及びインダクタL21の接
続点とダイオードD22及び平滑コンデンサC21の接
続点との間にスイッチング素子Q22を接続し、スイッ
チング素子Q21及びインダクタL21の接続点と整流
回路DBの低圧側の出力端子との間にダイオードD21
を接続し、さらにインダクタL21及びダイオードD2
2の接続点と整流回路DBの低圧側の出力端子との間
に、スイッチング素子Q24及び負荷回路LDの直列回
路と、スイッチング素子Q23とを接続して構成され
る。Therefore, as shown in FIG. 37, there has conventionally been proposed a power supply device in which a boost converter and a buck converter share an inductor to simplify the circuit configuration. This power supply device has a rectifier circuit DB such as a diode bridge for full-wave rectifying the AC voltage of the commercial power supply AC, and a switching element Q21, an inductor L21, a diode D22 and a smoothing capacitor C21 are provided between the DC output terminals of the rectifier circuit DB. And connecting a switching element Q22 between the connection point of the switching element Q21 and the inductor L21 and the connection point of the diode D22 and the smoothing capacitor C21, and rectifying the connection point of the switching element Q21 and the inductor L21. A diode D21 is provided between the low-voltage side output terminal of the circuit DB and
, Inductor L21 and diode D2
A series circuit of a switching element Q24 and a load circuit LD and a switching element Q23 are connected between the connection point of 2 and the low-voltage side output terminal of the rectifier circuit DB.
【0010】ここで、スイッチング素子Q21〜Q24
は例えばトランジスタからなり、制御回路1より入力さ
れる制御信号a〜dによってオン・オフが制御される。
図38はインダクタL21に流れるチョーク電流IL2
1とスイッチング素子Q21〜Q24のオン・オフを制
御する制御信号a〜dの波形図を示しており、スイッチ
ング素子Q21,Q23がオン、スイッチング素子Q2
2,Q24がオフになる期間T1と、スイッチング素子
Q21がオン、スイッチング素子Q22〜Q24がオフ
になる期間T2と、スイッチング素子Q21,Q23が
オフ、スイッチング素子Q22,Q24がオンになる期
間T3と、スイッチング素子Q24がオン、スイッチン
グ素子Q21〜Q23がオフになる期間T4を順次繰り
返している。Here, the switching elements Q21 to Q24
Is a transistor, for example, whose on / off is controlled by control signals a to d input from the control circuit 1.
FIG. 38 shows the choke current IL2 flowing through the inductor L21.
1 and a waveform diagram of control signals a to d for controlling on / off of the switching elements Q21 to Q24, in which the switching elements Q21 and Q23 are turned on and the switching element Q2 is turned on.
2, a period T1 in which Q24 is off, a period T2 in which the switching element Q21 is on and the switching elements Q22 to Q24 are off, and a period T3 in which the switching elements Q21 and Q23 are off and the switching elements Q22 and Q24 are on. The period T4 in which the switching element Q24 is turned on and the switching elements Q21 to Q23 are turned off is sequentially repeated.
【0011】先ず、期間T1においてスイッチング素子
Q21,Q23がオン、スイッチング素子Q22,Q2
4がオフになると、図39(a)に示すように、商用電
源AC→整流回路DB→スイッチング素子Q21→イン
ダクタL21→スイッチング素子Q23→整流回路DB
→商用電源ACの経路で入力電流が引き込まれて、チョ
ーク電流IL21が流れ、インダクタL21にエネルギ
が蓄積される。First, in the period T1, the switching elements Q21 and Q23 are turned on, and the switching elements Q22 and Q2.
When 4 is turned off, as shown in FIG. 39 (a), commercial power supply AC → rectifier circuit DB → switching element Q21 → inductor L21 → switching element Q23 → rectifier circuit DB.
→ The input current is drawn in the path of the commercial power supply AC, the choke current IL21 flows, and energy is stored in the inductor L21.
【0012】その後、期間T2においてスイッチング素
子Q21がオン、スイッチング素子Q22〜Q24がオ
フになると、期間T1においてインダクタL21に蓄積
されたエネルギが放出され、図39(b)に示すよう
に、インダクタL21→ダイオードD22→平滑コンデ
ンサC21→整流回路DB→商用電源AC→整流回路D
B→スイッチング素子Q21→インダクタL21の経路
でチョーク電流IL21が流れて、平滑コンデンサC2
1が充電される。After that, when the switching element Q21 is turned on and the switching elements Q22 to Q24 are turned off in the period T2, the energy accumulated in the inductor L21 is released in the period T1 and, as shown in FIG. 39 (b), the inductor L21. → diode D22 → smoothing capacitor C21 → rectifier circuit DB → commercial power supply AC → rectifier circuit D
The choke current IL21 flows through the path of B → switching element Q21 → inductor L21, and smoothing capacitor C2
1 is charged.
【0013】次に、期間T3においてスイッチング素子
Q22,Q24がオン、スイッチング素子Q21,Q2
3がオフになると、図39(c)に示すように、平滑コ
ンデンサC21を電源として、平滑コンデンサC21→
スイッチング素子Q22→インダクタL21→スイッチ
ング素子Q24→負荷回路LD→平滑コンデンサC21
の経路で電流が流れて、負荷回路LDに負荷電流が供給
されるとともに、インダクタL21にエネルギが蓄積さ
れる。Next, in the period T3, the switching elements Q22 and Q24 are turned on, and the switching elements Q21 and Q2.
When 3 is turned off, the smoothing capacitor C21 is used as a power source and the smoothing capacitor C21 →
Switching element Q22 → inductor L21 → switching element Q24 → load circuit LD → smoothing capacitor C21
A current flows through the path of, the load current is supplied to the load circuit LD, and energy is stored in the inductor L21.
【0014】そして、期間T4においてスイッチング素
子Q24がオン、スイッチング素子Q21〜Q23がオ
フになると、図39(d)に示すように、期間T3にお
いてインダクタL21に蓄積されたエネルギが放出さ
れ、インダクタL21→スイッチング素子Q24→負荷
回路LD→ダイオードD21→インダクタL21の経路
で電流が流れて、負荷回路LDに負荷電流が供給され
る。When the switching element Q24 is turned on and the switching elements Q21 to Q23 are turned off in the period T4, as shown in FIG. 39 (d), the energy accumulated in the inductor L21 is released in the period T3 and the inductor L21 is released. → Current flows through the path of switching element Q24 → load circuit LD → diode D21 → inductor L21, and the load current is supplied to the load circuit LD.
【0015】制御回路1は、期間T1〜T4の繰り返し
周波数が電源周波数よりも十分高い周波数となるよう
に、スイッチング素子Q21〜Q24のオン・オフを制
御しており、上述した図34に示す電源装置と同様に、
入力電流歪を抑制しつつ、平滑コンデンサC21を充電
し、この平滑コンデンサC21を電源として負荷回路L
Dに所望の電流を供給することができる。The control circuit 1 controls on / off of the switching elements Q21 to Q24 so that the repetition frequency of the periods T1 to T4 becomes sufficiently higher than the power supply frequency, and the power supply shown in FIG. 34 described above. Like the device,
While suppressing the input current distortion, the smoothing capacitor C21 is charged, and the smoothing capacitor C21 is used as a power source for the load circuit L.
A desired current can be supplied to D.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】上述した2種類の電源
装置では、電源から入力されたエネルギが、ブーストコ
ンバータを介して平滑コンデンサC11,C21に全て
蓄積され、その後、平滑コンデンサC11,C21を電
源としてバックコンバータが負荷回路LDにエネルギを
供給しており、ブーストコンバータとバックコンバータ
のそれぞれが入出力電力に相当する電力変換を行ってい
るので、実際の出力電力に対してブーストコンバータと
バックコンバータの両方で約2倍の電力の電力変換を行
っていることになる。一般に、電力変換により発生する
回路損失は、変換する電力が増大するにつれて増加する
ため、従来の電源装置では電力変換動作を2回行うこと
で、回路損失が増加して回路効率が低下し、その結果、
定格値の大きい大型の素子を使用しなければならず、電
源装置が大型化するという問題があった。In the above-mentioned two types of power supply devices, all the energy input from the power supply is stored in the smoothing capacitors C11 and C21 via the boost converter, and then the smoothing capacitors C11 and C21 are supplied to the power supplies. Since the buck converter supplies energy to the load circuit LD and each of the boost converter and the buck converter performs power conversion corresponding to the input / output power, the actual output power of the boost converter and the buck converter is reduced. This means that power conversion of about twice the power is being performed by both. Generally, the circuit loss generated by power conversion increases as the power to be converted increases. Therefore, by performing the power conversion operation twice in the conventional power supply device, the circuit loss increases and the circuit efficiency decreases. result,
There is a problem in that a large-sized element having a large rated value must be used, and the power supply device becomes large.
【0017】また、上述した後者の電源装置では、部品
数を削減するためにブーストコンバータのインダクタと
バックコンバータのインダクタとを1個のインダクタL
21で兼用しており、このような兼用型のコンバータで
は、各々のコンバータの挙動が他方のコンバータの挙動
に影響を与える虞があり、入力電圧の瞬時的な変動によ
って出力電流が変動したり、負荷インピーダンスの急変
に伴って入力電流歪が増加するなど、入出力間の干渉が
発生するという問題があった。Further, in the latter power supply device described above, the inductor of the boost converter and the inductor of the buck converter are integrated into one inductor L in order to reduce the number of parts.
In such a dual-purpose converter, the behavior of each converter may affect the behavior of the other converter, and the output current fluctuates due to an instantaneous fluctuation of the input voltage, There is a problem that interference between input and output occurs, such as an increase in input current distortion due to a sudden change in load impedance.
【0018】また更に、上述した後者の電源装置では、
ブーストコンバータとバックコンバータとで1個のイン
ダクタL21を共用することで、前者の電源装置に比べ
てインダクタL21の数を少なくできるが、ブースト動
作を行う期間Ta(=T1,T2)と、バック動作を行
う期間Tb(=T3,T4)とが交互に繰り返すため、
前者の電源装置と略同じ出力とするためには、インダク
タL21に流れるチョーク電流IL21のピーク値が、
前者の電源装置のインダクタL11,L12に流れるチ
ョーク電流IL11,IL12のピーク値に比べて大幅
に増大する。例えば、図40に示すように、前者の電源
装置のインダクタL11,L12に流れるチョーク電流
IL11,IL12のピーク値が共にIpであれば、イ
ンダクタL21に流れるチョーク電流IL21のピーク
値は2×Ipとなる。そのため、インダクタL21に定
格電流の大きな素子を用いる必要があり、その結果イン
ダクタL21が大型化し、電源装置の小型化が難しいと
いう問題があった。Furthermore, in the latter power supply device described above,
By sharing one inductor L21 between the boost converter and the buck converter, the number of inductors L21 can be reduced compared to the former power supply device, but the period Ta (= T1, T2) for performing the boost operation and the buck operation Since the period Tb (= T3, T4) for performing
In order to make the output substantially the same as that of the former power supply device, the peak value of the choke current IL21 flowing in the inductor L21 becomes
The peak values of the choke currents IL11, IL12 flowing in the inductors L11, L12 of the former power supply device increase significantly. For example, as shown in FIG. 40, if the peak values of the choke currents IL11 and IL12 flowing in the inductors L11 and L12 of the former power supply device are both Ip, the peak value of the choke current IL21 flowing in the inductor L21 is 2 × Ip. Become. Therefore, it is necessary to use an element having a large rated current for the inductor L21, and as a result, the inductor L21 becomes large and it is difficult to downsize the power supply device.
【0019】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、入出力間の干渉を抑
制した小型で高効率の電源装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a small-sized and highly efficient power supply device in which interference between input and output is suppressed.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明では、商用電源からの入力電流に含
まれる高調波歪を改善する高調波歪改善機能と、負荷回
路に供給する電流を所望の値に限流するための限流機能
とを有する電源装置において、平滑コンデンサを有し、
入力電源からの入力電流を高周波でスイッチングするこ
とによって平滑コンデンサの両端間に所望のレベルの直
流電圧を生成する変換手段と、変換手段の出力又は入力
電源の何れかから負荷回路への供給電流を限流する限流
手段と、変換手段及び限流手段を構成するスイッチング
素子のオン・オフを制御する制御手段とを備え、変換手
段を構成するインダクタと限流手段を構成するインダク
タとを同一のインダクタで兼用してなり、制御手段は、
スイッチングの1周期内に、少なくともインダクタ及び
平滑コンデンサを含み、且つ、入力電源及び負荷回路を
含まない電流ループを形成する期間と、少なくともイン
ダクタ、入力電源及び負荷回路を含む電流ループを形成
する期間とを設けるようにスイッチング素子のオン・オ
フを制御することを特徴とする。In order to achieve the above object, according to the invention of claim 1, a harmonic distortion improving function for improving harmonic distortion contained in an input current from a commercial power supply and a load circuit are provided. In a power supply device having a current limiting function for limiting a current to a desired value, a smoothing capacitor is provided,
Converting the input current from the input power supply at high frequency to generate a DC voltage of a desired level across the smoothing capacitor, and the output of the conversion means or the current supplied to the load circuit from the input power supply. The current limiting means for limiting the current and the control means for controlling ON / OFF of the switching means and the switching element forming the current limiting means are provided, and the inductor forming the converting means and the inductor forming the current limiting means are the same. It is also used as an inductor, and the control means is
A period of forming a current loop including at least an inductor and a smoothing capacitor and not including an input power supply and a load circuit, and a period of forming a current loop including at least an inductor, an input power supply and a load circuit within one cycle of switching. It is characterized in that the switching element is controlled to be turned on / off so as to be provided with.
【0021】請求項2の発明では、請求項1の発明にお
いて、制御手段は、スイッチングの1周期内に少なくと
も、インダクタに正の電圧が印加される第1の期間と、
インダクタに負の電圧が印加される第3の期間と、イン
ダクタの印加電圧が第1の期間よりも低く且つ第3の期
間よりも高い、第1の期間と第3の期間との間に設定さ
れる第2の期間とを少なくとも設定するように、スイッ
チング素子のオン・オフを制御することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control means includes at least a first period in which a positive voltage is applied to the inductor within one switching cycle,
Set between a third period in which a negative voltage is applied to the inductor and a first period and a third period in which the voltage applied to the inductor is lower than the first period and higher than the third period. ON / OFF of the switching element is controlled so as to set at least the second period.
【0022】請求項3の発明では、請求項2の発明にお
いて、制御手段は、インダクタが、少なくとも平滑コン
デンサから放電電流が流れる第1の電流ループ、平滑コ
ンデンサに電流が流れない第2の電流ループ、平滑コン
デンサに充電電流が流れる第3の電流ループ、の順番で
各電流ループに含まれるように、スイッチング素子のオ
ン・オフを制御することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the control means according to the second aspect, the inductor has a first current loop in which a discharge current flows from at least the smoothing capacitor, and a second current loop in which no current flows in the smoothing capacitor. On / off of the switching element is controlled so that each current loop is included in the order of the third current loop in which the charging current flows through the smoothing capacitor.
【0023】請求項4の発明では、請求項1乃至3の何
れか一つの発明において、変換手段は、交流電源を全波
整流する整流回路の高圧側の出力端子に第1のスイッチ
ング素子を介して第1のダイオードのカソードとインダ
クタの一端とを接続するとともに、低圧側の出力端子に
第2のスイッチング素子の一端と第1のダイオードのア
ノードと第2のダイオードのカソードとを接続し、第2
のスイッチング素子の他端に第3のダイオードのカソー
ドと平滑コンデンサの一端とを接続し、第3のダイオー
ドのアノードに第3及び第4のスイッチング素子の一端
を接続し、インダクタの他端に第3のスイッチング素子
の他端と第4のダイオードのアノードとを接続し、第4
のダイオードのカソードと第3のダイオードのアノード
との間に負荷回路を接続し、第2のダイオードのアノー
ドに平滑コンデンサの他端及び第4のスイッチング素子
の他端を接続して構成されることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the converting means includes a first switching element at an output terminal on a high voltage side of a rectifying circuit for full-wave rectifying the AC power source. Connect the cathode of the first diode to one end of the inductor, and connect one end of the second switching element, the anode of the first diode, and the cathode of the second diode to the output terminal on the low voltage side. Two
To the other end of the switching element, the cathode of the third diode and one end of the smoothing capacitor are connected, the anode of the third diode is connected to one end of the third and fourth switching elements, and the other end of the inductor to the other end. The other end of the switching element 3 is connected to the anode of the fourth diode,
A load circuit is connected between the cathode of the diode and the anode of the third diode, and the other end of the smoothing capacitor and the other end of the fourth switching element are connected to the anode of the second diode. Is characterized by.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】(実施形態1)本実施形態の電源
装置の回路図を図1に示す。この電源装置は、商用電源
ACの交流電圧を全波整流するダイオードブリッジのよ
うな整流回路DBを有し、整流回路DBの高圧側の出力
端子にスイッチング素子Q1(第1のスイッチング素
子)を介してダイオードD1(第1のダイオード)のカ
ソードとインダクタL1の一端とを接続するとともに、
低圧側の出力端子にスイッチング素子Q2(第2のスイ
ッチング素子)の一端とダイオードD1のアノードとダ
イオードD2(第2のダイオード)のカソードとを接続
し、スイッチング素子Q2の他端にダイオードD3(第
3のダイオード)のカソードと平滑コンデンサC1の一
端とを接続し、ダイオードD3のアノードにスイッチン
グ素子Q3,Q4(第3及び第4のスイッチング素子)
の一端を接続し、インダクタL1の他端にスイッチング
素子Q3の他端とダイオードD4(第4のダイオード)
のアノードとを接続し、ダイオードD4のカソードとダ
イオードD3のアノードとの間に負荷回路LDを接続
し、ダイオードD2のアノードに平滑コンデンサC1の
他端及びスイッチング素子Q4の他端を接続して構成さ
れる。尚、負荷回路LDとしては例えば放電灯を含む負
荷回路が用いられる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 shows a circuit diagram of a power supply device of this embodiment. This power supply device has a rectifier circuit DB such as a diode bridge for full-wave rectifying the AC voltage of the commercial power supply AC, and a switching element Q1 (first switching element) is provided at the high-voltage side output terminal of the rectifier circuit DB. Connect the cathode of the diode D1 (first diode) to one end of the inductor L1, and
The output terminal on the low voltage side is connected to one end of the switching element Q2 (second switching element), the anode of the diode D1 and the cathode of the diode D2 (second diode), and the other end of the switching element Q2 is connected to the diode D3 (second (The diode of 3) and one end of the smoothing capacitor C1 are connected, and switching elements Q3 and Q4 (third and fourth switching elements) are connected to the anode of the diode D3.
Is connected to one end of the inductor L1, and the other end of the inductor L1 is connected to the other end of the switching element Q3 and the diode D4 (fourth diode).
The load circuit LD is connected between the cathode of the diode D4 and the anode of the diode D3, and the other end of the smoothing capacitor C1 and the other end of the switching element Q4 are connected to the anode of the diode D2. To be done. A load circuit including a discharge lamp is used as the load circuit LD.
【0025】スイッチング素子Q1〜Q4は例えばトラ
ンジスタからなり、制御回路1より入力される制御信号
a〜dによってオン・オフが制御される。図2はスイッ
チング素子Q1〜Q4のオン・オフを制御する制御信号
a〜dのタイムチャートを示しており、スイッチング素
子Q2〜Q4がオン、スイッチング素子Q1がオフにな
る期間T1と、スイッチング素子Q1,Q4がオン、ス
イッチング素子Q2,Q3がオフになる期間T2と、全
てのスイッチング素子Q1〜Q4がオフになる期間T3
を、期間T1,T2,T3の順番で順次繰り返してい
る。なお、制御回路1では、期間T1〜T3の繰り返し
周波数が電源周波数よりも十分高い周波数となるよう
に、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを制御し
ている。The switching elements Q1 to Q4 are composed of, for example, transistors, and ON / OFF is controlled by control signals a to d input from the control circuit 1. FIG. 2 is a time chart of control signals a to d for controlling on / off of the switching elements Q1 to Q4. The period T1 in which the switching elements Q2 to Q4 are on and the switching element Q1 is off, and the switching element Q1 are shown. , Q4 is on and switching elements Q2 and Q3 are off, and period T2 is that all switching elements Q1 to Q4 are off.
Is sequentially repeated in the order of periods T1, T2, T3. The control circuit 1 controls on / off of the switching elements Q1 to Q4 so that the repetition frequency of the periods T1 to T3 becomes sufficiently higher than the power supply frequency.
【0026】ここで、各期間T1〜T3における本回路
の動作を図3及び図4を参照して説明する。尚、図3
(a)〜(c)はそれぞれ期間T1〜T3における電流
経路の説明図であり、電流の流れる経路を点線で示して
いる。Here, the operation of this circuit in each of the periods T1 to T3 will be described with reference to FIGS. Incidentally, FIG.
(A)-(c) is explanatory drawing of the current path in period T1-T3, respectively, and the path through which a current flows is shown by the dotted line.
【0027】期間T1においてスイッチング素子Q2〜
Q4がオン、スイッチング素子Q1がオフになると、図
3(a)に示すように、期間T3において電解コンデン
サよりなる平滑コンデンサC1に充電された電荷が放出
され、平滑コンデンサC1→スイッチング素子Q2→ダ
イオードD1→インダクタL1→スイッチング素子Q3
→スイッチング素子Q4→平滑コンデンサC1の経路で
電流が流れ、インダクタL1にエネルギが蓄積される。
図4(a)は期間T1における本回路の等価回路であ
り、平滑コンデンサC1の両端間にインダクタL1が接
続されたような回路になる。In the period T1, the switching elements Q2-
When Q4 is turned on and the switching element Q1 is turned off, as shown in FIG. 3A, in the period T3, the electric charge charged in the smoothing capacitor C1 which is an electrolytic capacitor is discharged, and the smoothing capacitor C1 → the switching element Q2 → the diode. D1 → inductor L1 → switching element Q3
→ Current flows through the path of switching element Q4 → smoothing capacitor C1, and energy is stored in inductor L1.
FIG. 4A is an equivalent circuit of this circuit in the period T1, which is a circuit in which the inductor L1 is connected across the smoothing capacitor C1.
【0028】次に、期間T2においてスイッチング素子
Q1,Q4がオン、スイッチング素子Q2,Q3がオフ
になると、図3(b)に示すように、商用電源ACから
入力電流が引き込まれ、商用電源AC→整流回路DB→
スイッチング素子Q1→インダクタL1→ダイオードD
4→負荷回路LD→スイッチング素子Q4→ダイオード
D2→整流回路DB→商用電源ACの経路で電流が流
れ、インダクタL1にエネルギが蓄積されるとともに、
負荷回路LDに負荷電流が供給される。図4(b)は期
間T2における本回路の等価回路であり、商用電源AC
及び整流回路DBからなる直流電源Eの両端間にインダ
クタL1と負荷回路LDの直列回路が接続されたような
回路になる。Next, when the switching elements Q1 and Q4 are turned on and the switching elements Q2 and Q3 are turned off in the period T2, the input current is drawn from the commercial power source AC as shown in FIG. → Rectifier circuit DB →
Switching element Q1 → inductor L1 → diode D
4 → load circuit LD → switching element Q4 → diode D2 → rectifier circuit DB → current flows through the path of commercial power source AC, energy is accumulated in inductor L1, and
A load current is supplied to the load circuit LD. FIG. 4 (b) is an equivalent circuit of this circuit in the period T2, and the commercial power supply AC
And a series circuit of an inductor L1 and a load circuit LD is connected between both ends of a DC power source E composed of a rectifier circuit DB.
【0029】その後、期間T3において全てのスイッチ
ング素子Q1〜Q4がオフになると、図3(c)に示す
ように、期間T1,T2にインダクタL1に蓄積された
エネルギが放出され、インダクタL1→ダイオードD4
→負荷回路LD→ダイオードD3→平滑コンデンサC1
→ダイオードD2→ダイオードD1→インダクタL1の
経路で電流が流れ、負荷回路LDに負荷電流が供給され
るとともに、平滑コンデンサC1が充電される。図4
(c)は期間T3における本回路の等価回路であり、イ
ンダクタL1の両端間に負荷回路LDと平滑コンデンサ
C1との直列回路が接続されたような回路になる。After that, when all the switching elements Q1 to Q4 are turned off in the period T3, the energy stored in the inductor L1 is released in the periods T1 and T2 as shown in FIG. D4
→ load circuit LD → diode D3 → smoothing capacitor C1
The current flows through the path of the diode D2, the diode D1, and the inductor L1, the load current is supplied to the load circuit LD, and the smoothing capacitor C1 is charged. Figure 4
(C) is an equivalent circuit of this circuit in the period T3, and is a circuit in which a series circuit of the load circuit LD and the smoothing capacitor C1 is connected across the inductor L1.
【0030】このように本回路では1個のインダクタL
1で、高調波歪改善機能を有するブーストコンバータの
チョークと、出力電流制限機能を有するバックコンバー
タのチョークを兼用しているので、従来例で説明した図
34の電源装置に比べて部品点数を少なくできる。Thus, in this circuit, one inductor L
Since the choke of the boost converter having the harmonic distortion improving function and the choke of the buck converter having the output current limiting function are also used in 1, the number of components is smaller than that of the power supply device of FIG. 34 described in the conventional example. it can.
【0031】また、図5はインダクタL1に流れるチョ
ーク電流ILの波形図を示しており、チョーク電流IL
の電流波形は、期間T1,T2では徐々に増加し、期間
T3では徐々に減少するような台形状の波形となる。な
お、チョーク電流ILの内、入力電流に寄与する部分は
期間T2に流れる電流(図5中のA1部)であり、出力
電流に寄与する部分は期間T2及びT3に流れる電流
(図5中のA2部)である。FIG. 5 shows a waveform diagram of the choke current IL flowing in the inductor L1.
The current waveform has a trapezoidal waveform that gradually increases in the periods T1 and T2 and gradually decreases in the period T3. The portion of the choke current IL that contributes to the input current is the current that flows in the period T2 (A1 portion in FIG. 5), and the portion that contributes to the output current is the current that flows in the periods T2 and T3 (the portion of FIG. 5). A2 part).
【0032】ここで、平滑コンデンサC1の両端電圧を
VC1、入力電圧(整流回路DBの出力電圧)をVin、負
荷回路LDの印加電圧をVLDとすると、期間T1におけ
るチョーク電圧VLT1はVLT1=VC1、期間T2におけ
るチョーク電圧VLT2はVL T2=Vin−VLD、期間T3
におけるチョーク電圧VLT3はVLT3=−VLD−VC1<
0となる。変換手段としての動作により平滑コンデンサ
C1の両端電圧VC1は入力電圧Vinよりも常に高くなる
ので(VC1>Vin)、VLT1>VLT2>VLT3という関
係が常に成立する。ここに、各期間T1〜T3における
チョーク電流ILの傾き(変化率)ΔILT1〜ΔILT3
は、その期間におけるチョーク電圧VL T1〜VLT3の電
圧値によって決まるので、第1の期間T1における傾き
ΔILT1は正の値、第3の期間T3における傾きΔIL
T3は負の値となる。また第1の期間T1と第3の期間T
3との間に設けた第2の期間T2におけるチョーク電流
ILの傾きΔILT2は、期間T1中の傾きΔILT1より
も小さく、且つ、期間T3中の傾きΔILT3よりも大き
い正の値となるので、チョーク電流ILの傾きは期間T
1、T2、T3の順番で徐々に小さくなり(ΔILT1>
ΔILT2>ΔILT3)、その波形は図5に示すような台
形状の波形となる。Here, the voltage across the smoothing capacitor C1 is
VC1, input voltage (output voltage of rectifier circuit DB) Vin, negative
If the applied voltage of the load circuit LD is VLD
Choke voltage VLT1Is VLT1= VC1, in period T2
Choke voltage VLT2Is VL T2= Vin-VLD, period T3
Voltage VL atT3Is VLT3= -VLD-VC1 <
It becomes 0. Smoothing capacitor by operation as conversion means
The voltage VC1 across C1 is always higher than the input voltage Vin.
Because (VC1> Vin), VLT1> VLT2> VLT3Seki
The clerk is always established. Here, in each period T1 to T3
Slope (rate of change) ΔIL of choke current ILT1~ ΔILT3
Is the choke voltage VL during that period. T1~ VLT3Electric power
Since it depends on the pressure value, the slope in the first period T1
ΔILT1Is a positive value, the slope ΔIL in the third period T3
T3Is a negative value. In addition, the first period T1 and the third period T
Choke current in the second period T2 provided between
Slope of IL ΔILT2Is the slope ΔIL during the period T1T1Than
Is also small, and the slope ΔIL during the period T3T3Greater than
Since it has a positive value, the slope of the choke current IL is
It gradually decreases in the order of 1, T2, T3 (ΔILT1>
ΔILT2> ΔILT3), The waveform is as shown in FIG.
The waveform becomes a shape.
【0033】ところで、入出力電圧に対する電力変換量
は、インダクタL1に流れるチョーク電流ILの平均値
に比例して増減するのであるが、従来技術で説明した図
37の電源装置ではチョーク電流ILの電流波形が三角
波形となっているのに対して、本実施形態ではチョーク
電流ILの電流波形を台形波形としているので、平均電
流値及びスイッチングの周期が同じ値であれば、電流波
形が三角波形の場合に比べてチョーク電流ILのピーク
値を低減することができる。したがって、インダクタL
1に定格電流が小さい小型のものを用いることができ、
電源装置の小型化が図れる。By the way, the power conversion amount with respect to the input / output voltage increases or decreases in proportion to the average value of the choke current IL flowing through the inductor L1, but in the power supply device of FIG. In contrast to the triangular waveform, the current waveform of the choke current IL is a trapezoidal waveform in this embodiment. The peak value of the choke current IL can be reduced as compared with the case. Therefore, the inductor L
1 can be a small one with a small rated current,
The power supply device can be downsized.
【0034】また、従来技術で説明した電源装置では、
電源から入力されたエネルギが、ブーストコンバータを
介して平滑コンデンサC21に全て蓄積され、その後、
平滑コンデンサを電源としてバックコンバータが負荷回
路LDにエネルギを供給しており、ブーストコンバータ
とバックコンバータのそれぞれが入出力電力に相当する
電力変換を行っているので、実際の出力電力に対して約
2倍の電力の電力変換を行っていることになる。一般
に、電力変換により発生する回路損失は、変換する電力
が増大するにつれて増加するため、従来の電源装置では
電力変換動作を2回行うことで、回路損失が増加して回
路効率が低下し、その結果、定格値の大きい大型の素子
を使用しなければならなかった。In the power supply device described in the prior art,
All the energy input from the power supply is stored in the smoothing capacitor C21 via the boost converter, and then,
The buck converter supplies energy to the load circuit LD using the smoothing capacitor as a power source, and each of the boost converter and the buck converter performs power conversion corresponding to input / output power. It means that the power conversion of double power is being performed. Generally, the circuit loss generated by power conversion increases as the power to be converted increases. Therefore, by performing the power conversion operation twice in the conventional power supply device, the circuit loss increases and the circuit efficiency decreases. As a result, it was necessary to use a large element having a large rated value.
【0035】ここで、本回路に求められる機能として
は、負荷回路LDに負荷電流を安定して供給することで
あり、この機能が確保できるのであれば、入力電源を負
荷回路LDに直接供給するようにしても良く、本回路で
は入力電流がインダクタL1を介して負荷回路LDに直
接流入する期間T2を設けている。この期間では入力と
出力との間の電力変換動作が1回だけで済むので、従来
の電源装置に比べてブーストコンバータで電力変換した
電力をさらにバックコンバータで電力変換するといった
重複した電力変換動作を少なくすることができ、電力変
換回路の回路損失を低減できる。その結果、電力変換回
路の回路部品に定格値の小さい小型の部品を使用するこ
とができる。Here, the function required for this circuit is to stably supply the load current to the load circuit LD. If this function can be ensured, the input power source is directly supplied to the load circuit LD. Alternatively, this circuit is provided with a period T2 in which the input current directly flows into the load circuit LD via the inductor L1. In this period, since the power conversion operation between the input and the output is only required once, the redundant power conversion operation in which the power converted by the boost converter is further converted by the buck converter as compared with the conventional power supply device. It is possible to reduce the amount, and it is possible to reduce the circuit loss of the power conversion circuit. As a result, it is possible to use a small component having a small rated value as a circuit component of the power conversion circuit.
【0036】また、本回路ではインダクタL1と平滑コ
ンデンサC1のみからなる閉ループを形成して、インダ
クタL1と平滑コンデンサC1との間でエネルギを授受
する期間T1を設けている。1個のインダクタL1でブ
ーストコンバータのインダクタとバックコンバータのイ
ンダクタを兼用するような兼用型のコンバータでは、各
々のコンバータの挙動が、他方のコンバータの挙動に影
響を与えやすいが、期間T1においてインダクタL1と
平滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成し、入
力側および負荷側と無関係な動作をさせることで、期間
T2の初期電流を安定させることができる。したがっ
て、入力電源が変動したり、負荷変動が発生したとして
も、入出力間の干渉を抑制でき、その結果入力電源又は
負荷が不安定な場合でも使用可能な小型で高効率の電源
装置を実現できる。Further, in this circuit, a closed loop consisting only of the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is formed, and a period T1 in which energy is transferred between the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is provided. In a dual-purpose converter in which one inductor L1 also serves as the inductor of the boost converter and the inductor of the buck converter, the behavior of each converter easily influences the behavior of the other converter, but the inductor L1 does not operate during the period T1. By forming a closed loop consisting only of the smoothing capacitor C1 and the operation independent of the input side and the load side, the initial current in the period T2 can be stabilized. Therefore, even if the input power supply fluctuates or the load fluctuates, interference between input and output can be suppressed, and as a result, a compact and highly efficient power supply device that can be used even when the input power supply or load is unstable is realized. it can.
【0037】(実施形態2)本発明の実施形態2を図6
乃至図9を参照して説明する。尚、電源装置の回路構成
は実施形態1と同一であるので、その説明は省略し、本
実施形態の特徴である回路動作のみを以下に説明する。(Embodiment 2) FIG. 6 shows Embodiment 2 of the present invention.
It will be described with reference to FIGS. Since the circuit configuration of the power supply device is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted, and only the circuit operation which is the feature of this embodiment will be described below.
【0038】図6はスイッチング素子Q1〜Q4のオン
・オフを制御する制御信号a〜dのタイムチャートを示
しており、スイッチング素子Q2〜Q4がオン、スイッ
チング素子Q1がオフになる期間T1と、スイッチング
素子Q4がオン、スイッチング素子Q1〜Q3がオフに
なる期間T2と、スイッチング素子Q1がオン、スイッ
チング素子Q2〜Q4がオフになる期間T3を、期間T
1,T2,T3の順番で順次繰り返している。なお、制
御回路1では、期間T1〜T3の繰り返し周波数が電源
周波数よりも十分高い周波数となるように、スイッチン
グ素子Q1〜Q4のオン・オフを制御している。FIG. 6 is a time chart of the control signals a to d for controlling the on / off of the switching elements Q1 to Q4. The period T1 in which the switching elements Q2 to Q4 are on and the switching element Q1 is off, A period T2 in which the switching element Q4 is on and the switching elements Q1 to Q3 are off, and a period T3 in which the switching element Q1 is on and the switching elements Q2 to Q4 are off are
It repeats in order of 1, T2, T3. The control circuit 1 controls on / off of the switching elements Q1 to Q4 so that the repetition frequency of the periods T1 to T3 becomes sufficiently higher than the power supply frequency.
【0039】ここで、各期間T1〜T3における本回路
の動作を図7及び図8を参照して説明する。尚、図7
(a)〜(c)はそれぞれ期間T1〜T3における電流
経路の説明図であり、電流の流れる経路を点線で示して
いる。The operation of this circuit in each of the periods T1 to T3 will be described with reference to FIGS. Incidentally, FIG.
(A)-(c) is explanatory drawing of the current path in period T1-T3, respectively, and the path through which a current flows is shown by the dotted line.
【0040】期間T1においてスイッチング素子Q2〜
Q4がオン、スイッチング素子Q1がオフになると、図
7(a)に示すように、期間T3において平滑コンデン
サC1に充電された電荷が放出されて、平滑コンデンサ
C1→スイッチング素子Q2→ダイオードD1→インダ
クタL1→スイッチング素子Q3→スイッチング素子Q
4→平滑コンデンサC1の経路で電流が流れ、インダク
タL1にエネルギが蓄積される。図8(a)は期間T1
における本回路の等価回路であり、平滑コンデンサC1
の両端間にインダクタL1が接続されたような回路にな
る。In the period T1, the switching elements Q2-
When Q4 is turned on and the switching element Q1 is turned off, as shown in FIG. 7 (a), the electric charge charged in the smoothing capacitor C1 is released during the period T3, and the smoothing capacitor C1 → the switching element Q2 → the diode D1 → the inductor. L1 → switching element Q3 → switching element Q
4 → Current flows through the path of the smoothing capacitor C1 and energy is stored in the inductor L1. FIG. 8A shows a period T1.
Is an equivalent circuit of this circuit in, and smoothing capacitor C1
The circuit is such that the inductor L1 is connected between both ends of the.
【0041】次に、期間T2においてスイッチング素子
Q4がオン、スイッチング素子Q1〜Q3がオフになる
と、図7(b)に示すように、期間T1でインダクタL
1に蓄積されたエネルギが放出され、インダクタL1→
ダイオードD4→負荷回路LD→スイッチング素子Q4
→ダイオードD2→ダイオードD1→インダクタL1の
経路で電流が流れ、負荷回路LDに負荷電流が供給され
る。図8(b)は期間T2における本回路の等価回路で
あり、インダクタL1の両端間に負荷回路LDが接続さ
れたような回路になる。Next, when the switching element Q4 is turned on and the switching elements Q1 to Q3 are turned off in the period T2, as shown in FIG. 7B, the inductor L is fed in the period T1.
The energy stored in 1 is released, and the inductor L1 →
Diode D4 → load circuit LD → switching element Q4
The current flows through the path of the diode D2, the diode D1, and the inductor L1, and the load current is supplied to the load circuit LD. FIG. 8B is an equivalent circuit of this circuit in the period T2, which is a circuit in which the load circuit LD is connected across the inductor L1.
【0042】その後、期間T3においてスイッチング素
子Q1がオン、スイッチング素子Q2〜Q4がオフにな
ると、図7(c)に示すように、商用電源ACから入力
電流が引き込まれて、商用電源AC→整流回路DB→ス
イッチング素子Q1→インダクタL1→ダイオードD4
→負荷回路LD→ダイオードD3→平滑コンデンサC1
→ダイオードD2→整流回路DB→商用電源ACの経路
で電流が流れ、負荷回路LDに負荷電流が供給されると
ともに、平滑コンデンサC1が充電される。図8(c)
は期間T3における本回路の等価回路であり、商用電源
AC及び整流回路DBからなる直流電源Eの両端間にイ
ンダクタL1と負荷回路LDと平滑コンデンサC1との
直列回路が接続されたような回路になる。Thereafter, when the switching element Q1 is turned on and the switching elements Q2 to Q4 are turned off in the period T3, the input current is drawn from the commercial power source AC as shown in FIG. Circuit DB → switching element Q1 → inductor L1 → diode D4
→ load circuit LD → diode D3 → smoothing capacitor C1
→ Diode D2 → Rectifier circuit DB → Current flows through the path of commercial power supply AC, the load current is supplied to the load circuit LD, and the smoothing capacitor C1 is charged. Figure 8 (c)
Is an equivalent circuit of this circuit in the period T3, and is a circuit in which a series circuit including an inductor L1, a load circuit LD, and a smoothing capacitor C1 is connected between both ends of a DC power source E including a commercial power source AC and a rectifier circuit DB. Become.
【0043】このように本回路では1個のインダクタL
1で、高調波歪改善機能を有するブーストコンバータの
チョークと、出力電流制限機能を有するバックコンバー
タのチョークを兼用しているので、従来例で説明した図
34の電源装置に比べて部品点数を少なくできる。Thus, in this circuit, one inductor L
Since the choke of the boost converter having the harmonic distortion improving function and the choke of the buck converter having the output current limiting function are also used in 1, the number of components is smaller than that of the power supply device of FIG. 34 described in the conventional example. it can.
【0044】また、図9はインダクタL1に流れるチョ
ーク電流ILの波形図を示しており、チョーク電流IL
の電流波形は、期間T1では徐々に増加し、期間T2,
T3では徐々に減少するような台形状の波形となってい
る。なお、チョーク電流ILの内、入力電流に寄与する
部分は期間T2に流れる電流(図9中のA1部)であ
り、出力電流に寄与する部分は期間T2及びT3に流れ
る電流(図9中のA2部)である。FIG. 9 shows a waveform diagram of the choke current IL flowing through the inductor L1.
The current waveform of gradually increases in the period T1, and the current waveform of
At T3, the waveform is a trapezoid that gradually decreases. The portion of the choke current IL that contributes to the input current is the current that flows in the period T2 (A1 portion in FIG. 9), and the portion that contributes to the output current is the current that flows in the periods T2 and T3 (the portion of FIG. 9). A2 part).
【0045】ここで、期間T1におけるチョーク電圧V
LT1はVLT1=VC1、期間T2におけるチョーク電圧V
LT2はVLT2=−VLD、期間T3におけるチョーク電圧
VL T3はVLT3=Vin−VLD−VC1となる。変換手段と
しての動作により平滑コンデンサC1の両端電圧VC1は
入力電圧Vinよりも常に高くなるので(VC1>Vin)、
VLT1>VLT2>VLT3という関係が常に成立する。こ
こに、各期間T1〜T3におけるチョーク電流ILの傾
き(変化率)ΔILT1〜ΔILT3は、その期間における
チョーク電圧VLT1〜VLT3の電圧値によって決まるの
で、第1の期間T1における傾きΔILT1は正の値、第
3の期間T3における傾きΔILT3は負の値となる。ま
た第1の期間T1と第3の期間T3との間に設けた第2
の期間T2におけるチョーク電流ILの傾きΔIL
T2は、期間T1中の傾きΔILT1よりも小さく、且つ、
期間T3中の傾きΔILT3よりも大きい負の値となるの
で、チョーク電流ILの傾きは期間T1、T2、T3の
順番で徐々に小さくなり(ΔILT1>ΔILT2>ΔIL
T3)、その波形は図9に示すような台形状の波形とな
る。Here, the choke voltage V in the period T1
LT1Is VLT1= VC1, choke voltage V in period T2
LT2Is VLT2= -VLD, choke voltage in period T3
VL T3Is VLT3= Vin-VLD-VC1. With conversion means
The voltage VC1 across the smoothing capacitor C1 is
Since it is always higher than the input voltage Vin (VC1> Vin),
VLT1> VLT2> VLT3The relationship always holds. This
Here, the slope of the choke current IL in each period T1 to T3
(Change rate) ΔILT1~ ΔILT3In that period
Choke voltage VLT1~ VLT3Depends on the voltage value of
Then, the slope ΔIL in the first period T1T1Is a positive value,
Slope ΔIL in period T3 of 3T3Is a negative value. Well
The second period provided between the first period T1 and the third period T3
Slope IL of choke current IL in period T2 of
T2Is the slope ΔIL during the period T1T1Less than, and
Slope ΔIL during period T3T3Will be a negative value greater than
Therefore, the slope of the choke current IL varies in the periods T1, T2, and T3.
Gradually decreases in order (ΔILT1> ΔILT2> ΔIL
T3), The waveform is a trapezoidal waveform as shown in FIG.
It
【0046】上述のように本回路においても、実施形態
1と同様に、チョーク電流ILの電流波形が台形波形と
なるよう、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを
制御しているので、チョーク電流の平均電流値及びスイ
ッチングの周期が同じ値であれば、電流波形が三角波形
の場合に比べてチョーク電流ILのピーク値を低減する
ことができる。したがって、インダクタL1に定格電流
が小さい小型のものを用いることができ、電源装置の小
型化が図れる。As described above, also in the present circuit, as in the first embodiment, since the switching elements Q1 to Q4 are controlled to be turned on and off so that the choke current IL has a trapezoidal waveform, the choke current is controlled. If the average current value and the switching cycle are the same, the peak value of the choke current IL can be reduced as compared with the case where the current waveform is a triangular waveform. Therefore, a small inductor having a small rated current can be used as the inductor L1, and the power supply device can be downsized.
【0047】また、本回路では入力電流がインダクタL
1を介して負荷回路LDに直接流入する期間T3を設け
ており、この期間では入力と出力との間の電力変換動作
が1回だけで済むので、従来の電源装置に比べてブース
トコンバータで電力変換した電力をさらにバックコンバ
ータで電力変換するといった重複した電力変換動作を少
なくすることができ、電力変換回路の回路損失を低減で
きる。その結果、電力変換回路の回路部品に定格値の小
さい小型の部品を使用することができる。In this circuit, the input current is the inductor L
The period T3 in which the current directly flows into the load circuit LD via 1 is provided. In this period, since the power conversion operation between the input and the output is only required once, the power consumption by the boost converter is higher than that of the conventional power supply device. It is possible to reduce redundant power conversion operations in which the converted power is further converted by the buck converter, and it is possible to reduce the circuit loss of the power conversion circuit. As a result, it is possible to use a small component having a small rated value as a circuit component of the power conversion circuit.
【0048】さらに、本回路では、インダクタL1と平
滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成して、イ
ンダクタL1と平滑コンデンサC1との間でエネルギを
授受する期間T1を設けている。1個のインダクタL1
でブーストコンバータのチョークとバックコンバータの
チョークを兼用するような兼用型のコンバータでは、各
々のコンバータの挙動が、他方のコンバータの挙動に影
響を与えやすいが、期間T1においてインダクタL1と
平滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成し、入
力側および負荷側と無関係な動作をさせることで、期間
T2の初期電流を安定させることができる。したがっ
て、入力電源が変動したり、負荷変動が発生したとして
も、入出力間の干渉を抑制でき、その結果入力電源又は
負荷が不安定な場合でも使用可能な小型で高効率の電源
装置を実現できる。Further, in this circuit, a closed loop consisting only of the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is formed, and a period T1 for transferring energy between the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is provided. One inductor L1
In a dual-purpose converter that doubles as the choke of the boost converter and the choke of the buck converter, the behavior of each converter easily influences the behavior of the other converter, but only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 are included in the period T1. By forming a closed loop consisting of and performing an operation independent of the input side and the load side, the initial current in the period T2 can be stabilized. Therefore, even if the input power supply fluctuates or the load fluctuates, interference between input and output can be suppressed, and as a result, a compact and highly efficient power supply device that can be used even when the input power supply or load is unstable is realized. it can.
【0049】(実施形態3)本発明の実施形態3を図1
0乃至図13を参照して説明する。尚、電源装置の回路
構成は実施形態1と同一であるので、その説明は省略
し、本実施形態の特徴である回路動作のみを以下に説明
する。(Embodiment 3) Embodiment 3 of the present invention is shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. Since the circuit configuration of the power supply device is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted, and only the circuit operation which is the feature of this embodiment will be described below.
【0050】図10はスイッチング素子Q1〜Q4のオ
ン・オフを制御する制御信号a〜dのタイムチャートを
示しており、スイッチング素子Q1,Q2,Q4がオ
ン、スイッチング素子Q3がオフになる期間T1と、ス
イッチング素子Q4がオン、スイッチング素子Q1〜Q
3がオフになる期間T2と、スイッチング素子Q3がオ
ン、スイッチング素子Q1,Q2,Q4がオフになる期
間T3を、期間T1,T2,T3の順番で順次繰り返し
ている。なお、制御回路1では、期間T1〜T3の繰り
返し周波数が電源周波数よりも十分高い周波数となるよ
うに、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを制御
している。FIG. 10 is a time chart of the control signals a to d for controlling the on / off of the switching elements Q1 to Q4. The period T1 in which the switching elements Q1, Q2 and Q4 are on and the switching element Q3 is off. And the switching element Q4 is turned on, and the switching elements Q1 to Q
The period T2 in which 3 is off and the period T3 in which the switching element Q3 is on and the switching elements Q1, Q2, Q4 are off are sequentially repeated in the order of periods T1, T2, T3. The control circuit 1 controls on / off of the switching elements Q1 to Q4 so that the repetition frequency of the periods T1 to T3 becomes sufficiently higher than the power supply frequency.
【0051】ここで、各期間T1〜T3における本回路
の動作を図11及び図12を参照して説明する。尚、図
11(a)〜(c)はそれぞれ期間T1〜T3における
電流経路の説明図であり、電流の流れる経路を点線で示
している。Here, the operation of this circuit in each period T1 to T3 will be described with reference to FIGS. 11A to 11C are explanatory diagrams of the current paths in the periods T1 to T3, respectively, and the paths through which the current flows are indicated by dotted lines.
【0052】期間T1においてスイッチング素子Q1,
Q2,Q4がオン、スイッチング素子Q3がオフになる
と、図11(a)に示すように、商用電源ACから入力
電流が引き込まれるとともに、期間T3において平滑コ
ンデンサC1に充電された電荷が放出されて、商用電源
AC→整流回路DB→スイッチング素子Q1→インダク
タL1→ダイオードD4→負荷回路LD→スイッチング
素子Q4→平滑コンデンサC1→スイッチング素子Q2
→整流回路DB→商用電源ACの経路で電流が流れる。
この期間では、インダクタL1にエネルギが蓄積される
とともに、負荷回路LDに負荷電流が供給される。図1
2(a)は期間T1における本回路の等価回路であり、
直流電源Eと平滑コンデンサC1との直列回路の両端間
に、インダクタL1と負荷回路LDとの直列回路を接続
したような回路になる。In the period T1, the switching elements Q1,
When Q2 and Q4 are turned on and the switching element Q3 is turned off, as shown in FIG. 11 (a), the input current is drawn from the commercial power source AC, and the electric charge charged in the smoothing capacitor C1 is released during the period T3. , Commercial power supply AC → rectifier circuit DB → switching element Q1 → inductor L1 → diode D4 → load circuit LD → switching element Q4 → smoothing capacitor C1 → switching element Q2
→ Rectifier circuit DB → Current flows through the path of commercial power supply AC.
During this period, energy is accumulated in the inductor L1 and the load current is supplied to the load circuit LD. Figure 1
2 (a) is an equivalent circuit of this circuit in the period T1,
The circuit is such that a series circuit of the inductor L1 and the load circuit LD is connected across the series circuit of the DC power source E and the smoothing capacitor C1.
【0053】次に、期間T2においてスイッチング素子
Q4がオン、スイッチング素子Q1〜Q3がオフになる
と、図11(b)に示すように、期間T1でインダクタ
L1に蓄積されたエネルギが放出され、インダクタL1
→ダイオードD4→負荷回路LD→スイッチング素子Q
4→ダイオードD2→ダイオードD1→インダクタL1
の経路で電流が流れ、負荷回路LDに負荷電流が供給さ
れる。図12(b)は期間T2における本回路の等価回
路であり、インダクタL1の両端間に負荷回路LDが接
続されたような回路になる。Next, when the switching element Q4 is turned on and the switching elements Q1 to Q3 are turned off in the period T2, the energy accumulated in the inductor L1 is released in the period T1 as shown in FIG. L1
→ diode D4 → load circuit LD → switching element Q
4 → Diode D2 → Diode D1 → Inductor L1
The current flows through the path of, and the load current is supplied to the load circuit LD. FIG. 12B is an equivalent circuit of this circuit in the period T2, which is a circuit in which the load circuit LD is connected across the inductor L1.
【0054】その後、期間T3においてスイッチング素
子Q3がオン、スイッチング素子Q1,Q2,Q4がオ
フになると、図11(c)に示すように、期間T2から
引き続きインダクタL1に蓄積されたエネルギが放出さ
れて、インダクタL1→スイッチング素子Q3→ダイオ
ードD3→平滑コンデンサC1→ダイオードD2→ダイ
オードD1→インダクタL1の経路で電流が流れ、平滑
コンデンサC1が充電される。図12(c)は期間T3
における本回路の等価回路であり、インダクタL1の両
端間に平滑コンデンサC1が期間T1と逆向きに接続さ
れたような回路になる。Thereafter, when the switching element Q3 is turned on and the switching elements Q1, Q2 and Q4 are turned off in the period T3, the energy accumulated in the inductor L1 is continuously released from the period T2 as shown in FIG. 11 (c). Then, a current flows through the path of inductor L1 → switching element Q3 → diode D3 → smoothing capacitor C1 → diode D2 → diode D1 → inductor L1 to charge smoothing capacitor C1. FIG. 12C shows a period T3.
Is an equivalent circuit of the present circuit, and the smoothing capacitor C1 is connected across the inductor L1 in the opposite direction to the period T1.
【0055】このように本回路では1個のインダクタL
1で、高調波歪改善機能を有するブーストコンバータの
チョークと、出力電流制限機能を有するバックコンバー
タのチョークを兼用しているので、従来例で説明した図
34の電源装置に比べて部品点数を少なくできる。Thus, in this circuit, one inductor L
Since the choke of the boost converter having the harmonic distortion improving function and the choke of the buck converter having the output current limiting function are also used in 1, the number of components is smaller than that of the power supply device of FIG. 34 described in the conventional example. it can.
【0056】また、図13はインダクタL1に流れるチ
ョーク電流ILの波形図を示し、チョーク電流ILの電
流波形は、期間T1では徐々に増加し、期間T2,T3
では徐々に減少するような台形状の波形となっている。
なお、チョーク電流ILの内、入力電流に寄与する部分
は期間T1に流れる電流(図13中のA1部)であり、
出力電流に寄与する部分は期間T1及びT2に流れる電
流(図13中のA2部)である。FIG. 13 shows a waveform diagram of the choke current IL flowing in the inductor L1. The current waveform of the choke current IL gradually increases in the period T1, and the period T2, T3.
Shows a trapezoidal waveform that gradually decreases.
The portion of the choke current IL that contributes to the input current is the current flowing in the period T1 (A1 portion in FIG. 13),
The portion that contributes to the output current is the current that flows in the periods T1 and T2 (A2 portion in FIG. 13).
【0057】ここで、期間T1におけるチョーク電圧V
LT1はVLT1=Vin+VC1−VLD、期間T2におけるチ
ョーク電圧VLT2はVLT2=−VLD、期間T3における
チョーク電圧VLT3はVLT3=−VC1となる。変換手段
としての動作により平滑コンデンサC1の両端電圧VC1
は入力電圧Vinよりも常に高くなるので(VC1>Vi
n)、VLT1>VLT2>VLT3という関係が常に成立す
る。ここに、各期間T1〜T3におけるチョーク電流I
Lの傾き(変化率)ΔILT1〜ΔILT3は、その期間に
おけるチョーク電圧VLT1〜VLT3の電圧値によって決
まるので、第1の期間T1における傾きΔILT1は正の
値、第3の期間T3における傾きΔILT3は負の値とな
る。また第1の期間T1と第3の期間T3との間に設け
た第2の期間T2におけるチョーク電流ILの傾きΔI
LT2は、期間T1中の傾きΔILT1よりも小さく、且
つ、期間T3中の傾きΔILT3よりも大きい負の値とな
るので、チョーク電流ILの傾きは期間T1、T2、T
3の順番で徐々に小さくなり(ΔILT1>ΔILT2>Δ
ILT3)、その波形は図13に示すような台形状の波形
となる。Here, the choke voltage V in the period T1
L T1 is VL T1 = Vin + VC1-VLD , choke voltage VL T2 in the period T2 choke voltage VL T3 in VL T2 = -VLD, period T3 becomes VL T3 = -VC1. By the operation as the conversion means, the voltage VC1 across the smoothing capacitor C1
Is always higher than the input voltage Vin (VC1> Vi
n), the relationship of VL T1 > VL T2 > VL T3 always holds. Here, the choke current I in each period T1 to T3
L gradient (rate of change) ΔIL T1 ~ΔIL T3 of, so determined by the voltage value of the choke voltage VL T1 ~VL T3 in the period, the inclination AIL T1 in the first period T1 positive value, the third period T3 The slope ΔIL T3 at is a negative value. In addition, the slope ΔI of the choke current IL in the second period T2 provided between the first period T1 and the third period T3.
L T2 is smaller than the slope AIL T1 during the period T1, and, since a negative value greater than the slope AIL T3 during the period T3, the slope of the choke current IL periods T1, T2, T
It becomes smaller gradually in the order of 3 (ΔIL T1 > ΔIL T2 > Δ
IL T3 ), and its waveform becomes a trapezoidal waveform as shown in FIG.
【0058】上述のように本回路においても、実施形態
1と同様に、チョーク電流ILの電流波形が台形波形と
なるよう、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを
制御しているので、チョーク電流の平均電流値及びスイ
ッチングの周期が同じ値であれば、電流波形が三角波形
の場合に比べてチョーク電流ILのピーク値を低減する
ことができる。したがって、インダクタL1に定格電流
が小さい小型のものを用いることができ、電源装置の小
型化が図れる。As described above, also in this circuit, as in the first embodiment, since the switching elements Q1 to Q4 are controlled to be turned on / off so that the current waveform of the choke current IL becomes a trapezoidal waveform, the choke current is controlled. If the average current value and the switching cycle are the same, the peak value of the choke current IL can be reduced as compared with the case where the current waveform is a triangular waveform. Therefore, a small inductor having a small rated current can be used as the inductor L1, and the power supply device can be downsized.
【0059】また、本回路では入力電流がインダクタL
1を介して負荷回路LDに直接流入する期間T1を設け
ており、この期間では入力と出力との間の電力変換動作
が1回だけで済む。したがって、従来の電源装置のよう
にブーストコンバータで電力変換した電力をさらにバッ
クコンバータで電力変換するといった重複した電力変換
動作を少なくすることができ、電力変換回路の回路損失
を低減できるから、電力変換回路の回路部品に定格値の
小さい小型の部品を使用することができる。In this circuit, the input current is the inductor L.
The period T1 in which the current directly flows into the load circuit LD via 1 is provided, and in this period, the power conversion operation between the input and the output is performed only once. Therefore, it is possible to reduce the redundant power conversion operation such as the power conversion by the boost converter and the power conversion by the buck converter as in the conventional power supply device, and it is possible to reduce the circuit loss of the power conversion circuit. It is possible to use small parts with small rated values as circuit parts of the circuit.
【0060】さらに、本回路では、インダクタL1と平
滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成して、イ
ンダクタL1と平滑コンデンサC1との間でエネルギを
授受する期間T3を設けている。1個のインダクタL1
でブーストコンバータのチョークとバックコンバータの
チョークを兼用するような兼用型のコンバータでは、各
々のコンバータの挙動が、他方のコンバータの挙動に影
響を与えやすいが、期間T3においてインダクタL1と
平滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成し、入
力側および負荷側と無関係な動作をさせることで、期間
T1の初期電流を安定させることができる。したがっ
て、入力電源が変動したり、負荷変動が発生したとして
も、入出力間の干渉を抑制でき、その結果入力電源又は
負荷が不安定な場合でも使用可能な小型で高効率の電源
装置を実現できる。Further, in the present circuit, a closed loop consisting of only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is formed, and a period T3 in which energy is transferred between the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is provided. One inductor L1
In a dual-purpose converter that doubles as the choke of the boost converter and the choke of the buck converter, the behavior of each converter easily affects the behavior of the other converter, but only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 are included in the period T3. By forming a closed loop consisting of and performing an operation independent of the input side and the load side, the initial current in the period T1 can be stabilized. Therefore, even if the input power supply fluctuates or the load fluctuates, interference between input and output can be suppressed, and as a result, a compact and highly efficient power supply device that can be used even when the input power supply or load is unstable is realized. it can.
【0061】(実施形態4)本発明の実施形態4を図1
4乃至図17を参照して説明する。尚、電源装置の回路
構成は実施形態1と同一であるので、その説明は省略
し、本実施形態の特徴である回路動作のみを以下に説明
する。(Embodiment 4) FIG. 1 shows Embodiment 4 of the present invention.
This will be described with reference to FIGS. Since the circuit configuration of the power supply device is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted, and only the circuit operation which is the feature of this embodiment will be described below.
【0062】図14はスイッチング素子Q1〜Q4のオ
ン・オフを制御する制御信号a〜dのタイムチャートを
示しており、スイッチング素子Q2,Q4がオン、スイ
ッチング素子Q1,Q3がオフになる期間T1と、スイ
ッチング素子Q1,Q4がオン、スイッチング素子Q
2,Q3がオフになる期間T2と、スイッチング素子Q
3がオン、スイッチング素子Q1,Q2,Q4がオフに
なる期間T3を、期間T1,T2,T3の順番で順次繰
り返している。なお、制御回路1では、期間T1〜T3
の繰り返し周波数が電源周波数よりも十分高い周波数と
なるように、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフ
を制御している。FIG. 14 shows a time chart of the control signals a to d for controlling the on / off of the switching elements Q1 to Q4. The period T1 in which the switching elements Q2 and Q4 are on and the switching elements Q1 and Q3 are off. And the switching elements Q1 and Q4 are turned on, and the switching element Q
2, the period T2 in which Q3 is off and the switching element Q
The period T3 in which 3 is on and the switching elements Q1, Q2, Q4 are off is sequentially repeated in the order of periods T1, T2, T3. In the control circuit 1, the periods T1 to T3 are set.
ON / OFF of the switching elements Q1 to Q4 is controlled so that the repetition frequency of is a frequency sufficiently higher than the power supply frequency.
【0063】ここで、各期間T1〜T3における本回路
の動作を図15及び図16を参照して説明する。尚、図
15(a)〜(c)はそれぞれ期間T1〜T3における
電流経路の説明図であり、電流の流れる経路を点線で示
している。Here, the operation of this circuit in each of the periods T1 to T3 will be described with reference to FIGS. 15A to 15C are explanatory diagrams of the current paths in the periods T1 to T3, respectively, and the paths through which the current flows are indicated by dotted lines.
【0064】期間T1においてスイッチング素子Q2,
Q4がオン、スイッチング素子Q1,Q3がオフになる
と、図15(a)に示すように、期間T3において平滑
コンデンサC1に充電された電荷が放出されて、平滑コ
ンデンサC1→スイッチング素子Q2→ダイオードD1
→インダクタL1→ダイオードD4→負荷回路LD→ス
イッチング素子Q4→平滑コンデンサC1の経路で電流
が流れ、インダクタL1にエネルギが蓄積されるととも
に、負荷回路LDに負荷電流が供給される。図16
(a)は期間T1における本回路の等価回路であり、平
滑コンデンサC1の両端間にインダクタL1と負荷回路
LDとの直列回路を接続したような回路になる。In the period T1, the switching element Q2,
When Q4 is turned on and the switching elements Q1 and Q3 are turned off, as shown in FIG. 15A, the electric charge charged in the smoothing capacitor C1 is discharged during the period T3, and the smoothing capacitor C1 → the switching element Q2 → the diode D1.
→ Inductor L1 → Diode D4 → Load circuit LD → Switching element Q4 → Current flows through the path of smoothing capacitor C1, energy is accumulated in inductor L1, and load current is supplied to load circuit LD. FIG.
(A) is an equivalent circuit of this circuit in the period T1, and is a circuit in which a series circuit of the inductor L1 and the load circuit LD is connected across the smoothing capacitor C1.
【0065】次に、期間T2においてスイッチング素子
Q1,Q4がオン、スイッチング素子Q2,Q3がオフ
になると、図15(b)に示すように、商用電源ACか
ら入力電流が引き込まれ、商用電源AC→整流回路DB
→スイッチング素子Q1→インダクタL1→ダイオード
D4→負荷回路LD→スイッチング素子Q4→ダイオー
ドD2→整流回路DB→商用電源ACの経路で電流が流
れ、インダクタL1にエネルギが蓄積されるとともに、
負荷回路LDに負荷電流が供給される。図16(b)は
期間T2における本回路の等価回路であり、直流電源E
の両端間にインダクタL1と負荷回路LDの直列回路が
接続されたような回路になる。Next, when the switching elements Q1 and Q4 are turned on and the switching elements Q2 and Q3 are turned off in the period T2, the input current is drawn from the commercial power source AC as shown in FIG. → Rectifier circuit DB
→ Switching element Q1 → Inductor L1 → Diode D4 → Load circuit LD → Switching element Q4 → Diode D2 → Rectifier circuit DB → Current flows through the path of commercial power supply AC, and energy is stored in inductor L1,
A load current is supplied to the load circuit LD. FIG. 16B is an equivalent circuit of this circuit in the period T2, and the DC power source E
Is a circuit in which a series circuit of the inductor L1 and the load circuit LD is connected between both ends of.
【0066】その後、期間T3においてスイッチング素
子Q3がオン、スイッチング素子Q1,Q2,Q4がオ
フになると、図15(c)に示すように、インダクタL
1に蓄積されたエネルギが放出されて、インダクタL1
→スイッチング素子Q3→ダイオードD3→平滑コンデ
ンサC1→ダイオードD2→ダイオードD1→インダク
タL1の経路で電流が流れ、平滑コンデンサC1が充電
される。図16(c)は期間T3における本回路の等価
回路であり、インダクタL1の両端間に平滑コンデンサ
C1が期間T1と逆向きに接続されたような回路にな
る。After that, when the switching element Q3 is turned on and the switching elements Q1, Q2 and Q4 are turned off in the period T3, as shown in FIG.
The energy stored in 1 is released and the inductor L1
→ Switching element Q3 → diode D3 → smoothing capacitor C1 → diode D2 → diode D1 → inductor L1 causes current to flow and smoothing capacitor C1 is charged. FIG. 16C is an equivalent circuit of this circuit in the period T3, which is a circuit in which the smoothing capacitor C1 is connected across the inductor L1 in the opposite direction to the period T1.
【0067】このように本回路では1個のインダクタL
1で、高調波歪改善機能を有するブーストコンバータの
チョークと、出力電流制限機能を有するバックコンバー
タのチョークを兼用しているので、従来例で説明した図
34の電源装置に比べて部品点数を少なくできる。Thus, in this circuit, one inductor L
Since the choke of the boost converter having the harmonic distortion improving function and the choke of the buck converter having the output current limiting function are also used in 1, the number of components is smaller than that of the power supply device of FIG. 34 described in the conventional example. it can.
【0068】また、図17はインダクタL1に流れるチ
ョーク電流ILの波形図を示し、チョーク電流ILの電
流波形は、期間T1,T2では徐々に増加し、期間T3
では徐々に減少するような台形状の波形となっている。
なお、チョーク電流ILの内、入力電流に寄与する部分
は期間T2に流れる電流(図17中のA1部分)であ
り、出力電流に寄与する部分は期間T1及びT2に流れ
る電流(図17中のA2部分)である。FIG. 17 shows a waveform diagram of the choke current IL flowing in the inductor L1. The current waveform of the choke current IL gradually increases in the periods T1 and T2, and the period T3.
Shows a trapezoidal waveform that gradually decreases.
The portion of the choke current IL that contributes to the input current is the current that flows in the period T2 (A1 portion in FIG. 17), and the portion that contributes to the output current is the current that flows in the periods T1 and T2 (the portion of FIG. 17). A2 part).
【0069】ここで、期間T1におけるチョーク電圧V
LT1はVLT1=VC1−VLD、期間T2におけるチョーク
電圧VLT2はVLT2=Vin−VLD、期間T3におけるチ
ョーク電圧VLT3はVLT3=−VC1となる。変換手段と
しての動作により平滑コンデンサC1の両端電圧VC1は
入力電圧Vinよりも常に高くなるので(VC1>Vin)、
VLT1>VLT2>VLT3という関係が常に成立する。こ
こに、各期間T1〜T3におけるチョーク電流ILの傾
き(変化率)ΔILT1〜ΔILT3は、その期間における
チョーク電圧VLT1〜VLT3の電圧値によって決まるの
で、第1の期間T1における傾きΔILT1は正の値、第
3の期間T3における傾きΔILT3は負の値となる。ま
た第1の期間T1と第3の期間T3との間に設けた第2
の期間T2におけるチョーク電流ILの傾きΔIL
T2は、期間T1中の傾きΔILT1よりも小さく、且つ、
期間T3中の傾きΔILT3よりも大きい正の値となるの
で、チョーク電流ILの傾きは期間T1、T2、T3の
順番で徐々に小さくなり(ΔILT1>ΔILT2>ΔIL
T3)、その波形は図17に示すような台形状の波形とな
る。Here, the choke voltage V in the period T1
L T1 is VL T1 = VC1-VLD, the period T2 choke voltage VL T2 in the VL T2 = Vin-VLD, choke voltage VL T3 in the period T3 becomes VL T3 = -VC1. Since the voltage VC1 across the smoothing capacitor C1 is always higher than the input voltage Vin due to the operation as the conversion means (VC1> Vin),
The relationship of VL T1 > VL T2 > VL T3 always holds. Here, the slope (rate of change) ΔIL T1 ~ΔIL T3 of the choke current IL in each period T1~T3 because determined by the voltage value of the choke voltage VL T1 ~VL T3 in the period, the inclination AIL in the first period T1 T1 has a positive value, and the slope ΔIL T3 in the third period T3 has a negative value. In addition, the second period provided between the first period T1 and the third period T3.
Slope IL of choke current IL in period T2 of
T2 is smaller than the slope AIL T1 during the period T1, and,
Since a positive value greater than the slope AIL T3 during the period T3, the slope of the choke current IL gradually decreases in the order of the period T1, T2, T3 (ΔIL T1 > ΔIL T2> ΔIL
T3 ), and its waveform becomes a trapezoidal waveform as shown in FIG.
【0070】上述のように本回路においても、実施形態
1と同様に、チョーク電流ILの電流波形が台形波形と
なるよう、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを
制御しているので、チョーク電流の平均電流値及びスイ
ッチングの周期が同じ値であれば、電流波形が三角波形
の場合に比べてチョーク電流ILのピーク値を低減する
ことができる。したがって、インダクタL1に定格電流
が小さい小型のものを用いることができ、電源装置の小
型化が図れる。As described above, also in this circuit, as in the first embodiment, since the switching elements Q1 to Q4 are controlled to be turned on and off so that the current waveform of the choke current IL becomes a trapezoidal waveform, the choke current is controlled. If the average current value and the switching cycle are the same, the peak value of the choke current IL can be reduced as compared with the case where the current waveform is a triangular waveform. Therefore, a small inductor having a small rated current can be used as the inductor L1, and the power supply device can be downsized.
【0071】また、本回路では入力電流がインダクタL
1を介して負荷回路LDに直接流入する期間T2を設け
ており、この期間では入力と出力との間の電力変換動作
が1回だけで済む。したがって、従来の電源装置のよう
にブーストコンバータで電力変換した電力をさらにバッ
クコンバータで電力変換するといった重複した電力変換
動作を少なくすることができ、電力変換回路の回路損失
を低減できるから、電力変換回路の回路部品に定格値の
小さい小型の部品を使用することができる。In this circuit, the input current is the inductor L
The period T2 in which the current directly flows into the load circuit LD via 1 is provided, and in this period, the power conversion operation between the input and the output is required only once. Therefore, it is possible to reduce the redundant power conversion operation such as the power conversion by the boost converter and the power conversion by the buck converter as in the conventional power supply device, and it is possible to reduce the circuit loss of the power conversion circuit. It is possible to use small parts with small rated values as circuit parts of the circuit.
【0072】さらに、本回路では、インダクタL1と平
滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成して、イ
ンダクタL1と平滑コンデンサC1との間でエネルギを
授受する期間T3を設けている。1個のインダクタL1
でブーストコンバータのチョークとバックコンバータの
チョークを兼用するような兼用型のコンバータでは、各
々のコンバータの挙動が、他方のコンバータの挙動に影
響を与えやすいが、期間T3においてインダクタL1と
平滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成し、入
力側および負荷側と無関係な動作をさせることで、期間
T1の初期電流を安定させることができる。したがっ
て、入力電源が変動したり、負荷変動が発生したとして
も、入出力間の干渉を抑制でき、その結果入力電源又は
負荷が不安定な場合でも使用可能な小型で高効率の電源
装置を実現できる。Further, in this circuit, a closed loop consisting of only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is formed, and a period T3 in which energy is transferred between the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is provided. One inductor L1
In a dual-purpose converter that doubles as the choke of the boost converter and the choke of the buck converter, the behavior of each converter easily affects the behavior of the other converter, but only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 are included in the period T3. By forming a closed loop consisting of and performing an operation independent of the input side and the load side, the initial current in the period T1 can be stabilized. Therefore, even if the input power supply fluctuates or the load fluctuates, interference between input and output can be suppressed, and as a result, a compact and highly efficient power supply device that can be used even when the input power supply or load is unstable is realized. it can.
【0073】(実施形態5)本発明の実施形態5を図1
8乃至図21を参照して説明する。尚、電源装置の回路
構成は実施形態1と同一であるので、その説明は省略
し、本実施形態の特徴である回路動作のみを以下に説明
する。(Fifth Embodiment) FIG. 1 shows a fifth embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIGS. Since the circuit configuration of the power supply device is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted, and only the circuit operation which is the feature of this embodiment will be described below.
【0074】図18はスイッチング素子Q1〜Q4のオ
ン・オフを制御する制御信号a〜dのタイムチャートを
示しており、スイッチング素子Q2〜Q4がオン、スイ
ッチング素子Q1がオフになる期間T1と、スイッチン
グ素子Q1,Q4がオン、スイッチング素子Q2,Q3
がオフになる期間T2と、スイッチング素子Q1,Q3
がオン、スイッチング素子Q2,Q4がオフになる期間
T3を、期間T1,T2,T3の順番で順次繰り返して
いる。なお、制御回路1では、期間T1〜T3の繰り返
し周波数が電源周波数よりも十分高い周波数となるよう
に、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを制御し
ている。FIG. 18 is a time chart of the control signals a to d for controlling the on / off of the switching elements Q1 to Q4. The period T1 in which the switching elements Q2 to Q4 are on and the switching element Q1 is off, Switching elements Q1, Q4 are on, switching elements Q2, Q3
Is turned off during the period T2 and the switching elements Q1 and Q3.
Is on and the switching elements Q2 and Q4 are off, and the period T3 is sequentially repeated in the order of periods T1, T2 and T3. The control circuit 1 controls on / off of the switching elements Q1 to Q4 so that the repetition frequency of the periods T1 to T3 becomes sufficiently higher than the power supply frequency.
【0075】ここで、各期間T1〜T3における本回路
の動作を図19及び図20を参照して説明する。尚、図
19(a)〜(c)はそれぞれ期間T1〜T3における
電流経路の説明図であり、電流の流れる経路を点線で示
している。Here, the operation of this circuit in each period T1 to T3 will be described with reference to FIGS. 19A to 19C are explanatory diagrams of the current paths in the periods T1 to T3, respectively, and the paths through which the current flows are indicated by dotted lines.
【0076】期間T1においてスイッチング素子Q2〜
Q4がオン、スイッチング素子Q1がオフになると、図
19(a)に示すように、期間T3において平滑コンデ
ンサC1に充電された電荷が放出されて、平滑コンデン
サC1→スイッチング素子Q2→ダイオードD1→イン
ダクタL1→スイッチング素子Q3→スイッチング素子
Q4→平滑コンデンサC1の経路で電流が流れ、インダ
クタL1にエネルギが蓄積される。図20(a)は期間
T1における本回路の等価回路であり、平滑コンデンサ
C1の両端間にインダクタL1が接続されたような回路
になる。In the period T1, the switching elements Q2-
When Q4 is turned on and the switching element Q1 is turned off, as shown in FIG. 19A, the electric charge charged in the smoothing capacitor C1 is discharged during the period T3, and the smoothing capacitor C1 → the switching element Q2 → the diode D1 → the inductor. A current flows through the path of L1 → switching element Q3 → switching element Q4 → smoothing capacitor C1, and energy is accumulated in the inductor L1. FIG. 20A is an equivalent circuit of the present circuit in the period T1, which is a circuit in which the inductor L1 is connected between both ends of the smoothing capacitor C1.
【0077】次に、期間T2においてスイッチング素子
Q1,Q4がオン、スイッチング素子Q2,Q3がオフ
になると、図19(b)に示すように、商用電源ACか
ら入力電流が引き込まれ、商用電源AC→整流回路DB
→スイッチング素子Q1→インダクタL1→ダイオード
D4→負荷回路LD→スイッチング素子Q4→ダイオー
ドD2→整流回路DB→商用電源ACの経路で電流が流
れ、インダクタL1にエネルギが蓄積されるとともに、
負荷回路LDに負荷電流が供給される。図20(b)は
期間T2における本回路の等価回路であり、直流電源E
の両端間にインダクタL1と負荷回路LDの直列回路が
接続されたような回路になる。Next, when the switching elements Q1 and Q4 are turned on and the switching elements Q2 and Q3 are turned off in the period T2, the input current is drawn from the commercial power source AC as shown in FIG. → Rectifier circuit DB
→ Switching element Q1 → Inductor L1 → Diode D4 → Load circuit LD → Switching element Q4 → Diode D2 → Rectifier circuit DB → Current flows through the path of commercial power supply AC, and energy is stored in inductor L1,
A load current is supplied to the load circuit LD. FIG. 20B shows an equivalent circuit of this circuit in the period T2, and the direct current power source E
Is a circuit in which a series circuit of the inductor L1 and the load circuit LD is connected between both ends of.
【0078】その後、期間T3においてスイッチング素
子Q1,Q3がオン、スイッチング素子Q2,Q4がオ
フになると、図19(c)に示すように、インダクタL
1に蓄積されたエネルギが放出されるとともに、商用電
源ACから入力電流が引き込まれ、商用電源AC→整流
回路DB→スイッチング素子Q1→インダクタL1→ス
イッチング素子Q3→ダイオードD3→平滑コンデンサ
C1→ダイオードD2→整流回路DB→商用電源ACの
経路で電流が流れて、平滑コンデンサC1が充電され
る。図20(c)は期間T3における本回路の等価回路
であり、直流電源Eの両端間にインダクタL1と平滑コ
ンデンサC1との直列回路が接続されたような回路にな
る。After that, when the switching elements Q1 and Q3 are turned on and the switching elements Q2 and Q4 are turned off in the period T3, as shown in FIG.
1 is discharged and an input current is drawn from the commercial power supply AC, and the commercial power supply AC → rectifier circuit DB → switching element Q1 → inductor L1 → switching element Q3 → diode D3 → smoothing capacitor C1 → diode D2. → Rectifier circuit DB → Current flows through the path of the commercial power source AC, and the smoothing capacitor C1 is charged. FIG. 20C shows an equivalent circuit of this circuit in the period T3, which is a circuit in which a series circuit of the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is connected across the DC power source E.
【0079】このように本回路では1個のインダクタL
1で、高調波歪改善機能を有するブーストコンバータの
チョークと、出力電流制限機能を有するバックコンバー
タのチョークを兼用しているので、従来例で説明した図
34の電源装置に比べて部品点数を少なくできる。Thus, in this circuit, one inductor L
Since the choke of the boost converter having the harmonic distortion improving function and the choke of the buck converter having the output current limiting function are also used in 1, the number of components is smaller than that of the power supply device of FIG. 34 described in the conventional example. it can.
【0080】また、図21はインダクタL1に流れるチ
ョーク電流ILの波形図を示し、チョーク電流ILの電
流波形は、期間T1,T2では徐々に増加し、期間T3
では徐々に減少するような台形状の波形となっている。
なお、チョーク電流ILの内、入力電流に寄与する部分
は期間T2及びT3に流れる電流(図21中のA1部
分)であり、出力電流に寄与する部分は期間T2に流れ
る電流(図21中のA2部分)である。FIG. 21 shows a waveform diagram of the choke current IL flowing in the inductor L1. The current waveform of the choke current IL gradually increases in the periods T1 and T2, and then the period T3.
Shows a trapezoidal waveform that gradually decreases.
Of the choke current IL, the portion contributing to the input current is the current flowing in the periods T2 and T3 (A1 portion in FIG. 21), and the portion contributing to the output current is the current flowing in the period T2 (in FIG. 21). A2 part).
【0081】ここで、期間T1におけるチョーク電圧V
LT1はVLT1=VC1、期間T2におけるチョーク電圧V
LT2はVLT2=Vin−VLD、期間T3におけるチョーク
電圧VLT3はVLT3=Vin−VC1となる。変換手段とし
ての動作により平滑コンデンサC1の両端電圧VC1は入
力電圧Vinよりも常に高くなるので(VC1>Vin)、V
LT1>VLT2>VLT3という関係が常に成立する。ここ
に、各期間T1〜T3におけるチョーク電流ILの傾き
(変化率)ΔILT1〜ΔILT3は、その期間におけるチ
ョーク電圧VLT1〜VLT3の電圧値によって決まるの
で、第1の期間T1における傾きΔILT1は正の値、第
3の期間T3における傾きΔILT3は負の値となる。ま
た第1の期間T1と第3の期間T3との間に設けた第2
の期間T2におけるチョーク電流ILの傾きΔIL
T2は、期間T1中の傾きΔILT1よりも小さく、且つ、
期間T3中の傾きΔILT3よりも大きい正の値となるの
で、チョーク電流ILの傾きは期間T1、T2、T3の
順番で徐々に小さくなり(ΔIL T1>ΔILT2>ΔIL
T3)、その波形は図21に示すような台形状の波形とな
る。Here, the choke voltage V in the period T1
LT1Is VLT1= VC1, choke voltage V in period T2
LT2Is VLT2= Vin-VLD, choke in period T3
Voltage VLT3Is VLT3= Vin-VC1. As a conversion means
As a result, the voltage VC1 across the smoothing capacitor C1 is turned on.
Since it is always higher than the output voltage Vin (VC1> Vin), V
LT1> VLT2> VLT3The relationship always holds. here
And the slope of the choke current IL in each period T1 to T3
(Rate of change) ΔILT1~ ΔILT3Is the
Voltage VLT1~ VLT3Depends on the voltage value of
Then, the slope ΔIL in the first period T1T1Is a positive value,
Slope ΔIL in period T3 of 3T3Is a negative value. Well
The second period provided between the first period T1 and the third period T3
Slope IL of choke current IL in period T2 of
T2Is the slope ΔIL during the period T1T1Less than, and
Slope ΔIL during period T3T3Is a positive value greater than
Therefore, the slope of the choke current IL varies in the periods T1, T2, and T3.
Gradually decreases in order (ΔIL T1> ΔILT2> ΔIL
T3), The waveform is a trapezoidal waveform as shown in FIG.
It
【0082】上述のように本回路においても、実施形態
1と同様に、チョーク電流ILの電流波形が台形波形と
なるよう、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを
制御しているので、チョーク電流の平均電流値及びスイ
ッチングの周期が同じ値であれば、電流波形が三角波形
の場合に比べてチョーク電流ILのピーク値を低減する
ことができる。したがって、インダクタL1に定格電流
が小さい小型のものを用いることができ、電源装置の小
型化が図れる。As described above, also in the present circuit, as in the first embodiment, since the switching elements Q1 to Q4 are controlled to be turned on and off so that the current waveform of the choke current IL becomes a trapezoidal waveform, the choke current is controlled. If the average current value and the switching cycle are the same, the peak value of the choke current IL can be reduced as compared with the case where the current waveform is a triangular waveform. Therefore, a small inductor having a small rated current can be used as the inductor L1, and the power supply device can be downsized.
【0083】また、本回路では入力電流がインダクタL
1を介して負荷回路LDに直接流入する期間T2を設け
ており、この期間では入力と出力との間の電力変換動作
が1回だけで済む。したがって、従来の電源装置のよう
にブーストコンバータで電力変換した電力をさらにバッ
クコンバータで電力変換するといった重複した電力変換
動作を少なくすることができ、電力変換回路の回路損失
を低減できるから、電力変換回路の回路部品に定格値の
小さい小型の部品を使用することができる。In this circuit, the input current is the inductor L
The period T2 in which the current directly flows into the load circuit LD via 1 is provided, and in this period, the power conversion operation between the input and the output is required only once. Therefore, it is possible to reduce the redundant power conversion operation such as the power conversion by the boost converter and the power conversion by the buck converter as in the conventional power supply device, and it is possible to reduce the circuit loss of the power conversion circuit. It is possible to use small parts with small rated values as circuit parts of the circuit.
【0084】さらに、本回路では、インダクタL1と平
滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成して、イ
ンダクタL1と平滑コンデンサC1との間でエネルギを
授受する期間T1を設けている。1個のインダクタL1
でブーストコンバータのチョークとバックコンバータの
チョークを兼用するような兼用型のコンバータでは、各
々のコンバータの挙動が、他方のコンバータの挙動に影
響を与えやすいが、期間T1においてインダクタL1と
平滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成し、入
力側および負荷側と無関係な動作をさせることで、期間
T2の初期電流を安定させることができる。したがっ
て、入力電源が変動したり、負荷変動が発生したとして
も、入出力間の干渉を抑制でき、その結果入力電源又は
負荷が不安定な場合でも使用可能な小型で高効率の電源
装置を実現できる。Furthermore, in this circuit, a closed loop consisting of only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is formed, and a period T1 for transferring energy between the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is provided. One inductor L1
In a dual-purpose converter that doubles as the choke of the boost converter and the choke of the buck converter, the behavior of each converter easily influences the behavior of the other converter, but only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 are included in the period T1. By forming a closed loop consisting of and performing an operation independent of the input side and the load side, the initial current in the period T2 can be stabilized. Therefore, even if the input power supply fluctuates or the load fluctuates, interference between input and output can be suppressed, and as a result, a compact and highly efficient power supply device that can be used even when the input power supply or load is unstable is realized. it can.
【0085】(実施形態6)本発明の実施形態6を図2
2乃至図25を参照して説明する。尚、電源装置の回路
構成は実施形態1と同一であるので、その説明は省略
し、本実施形態の特徴である回路動作のみを以下に説明
する。Embodiment 6 FIG. 2 shows Embodiment 6 of the present invention.
It will be described with reference to FIGS. Since the circuit configuration of the power supply device is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted, and only the circuit operation which is the feature of this embodiment will be described below.
【0086】図22はスイッチング素子Q1〜Q4のオ
ン・オフを制御する制御信号a〜dのタイムチャートを
示しており、スイッチング素子Q2〜Q4がオン、スイ
ッチング素子Q1がオフになる期間T1と、スイッチン
グ素子Q1,Q3,Q4がオン、スイッチング素子Q2
がオフになる期間T2と、スイッチング素子Q1がオ
ン、スイッチング素子Q2〜Q4がオフになる期間T3
を、期間T1,T2,T3の順番で順次繰り返してい
る。なお、制御回路1では、期間T1〜T3の繰り返し
周波数が電源周波数よりも十分高い周波数となるよう
に、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを制御し
ている。FIG. 22 is a time chart of the control signals a to d for controlling the on / off of the switching elements Q1 to Q4. The period T1 in which the switching elements Q2 to Q4 are on and the switching element Q1 is off, Switching elements Q1, Q3, Q4 are on, switching element Q2
Is turned off, and a period T3 when the switching element Q1 is turned on and the switching elements Q2 to Q4 are turned off.
Is sequentially repeated in the order of periods T1, T2, T3. The control circuit 1 controls on / off of the switching elements Q1 to Q4 so that the repetition frequency of the periods T1 to T3 becomes sufficiently higher than the power supply frequency.
【0087】ここで、各期間T1〜T3における本回路
の動作を図23及び図24を参照して説明する。尚、図
23(a)〜(c)はそれぞれ期間T1〜T3における
電流経路の説明図であり、電流の流れる経路を点線で示
している。Here, the operation of this circuit in each of the periods T1 to T3 will be described with reference to FIGS. 23 (a) to 23 (c) are explanatory diagrams of the current paths in the periods T1 to T3, respectively, and the paths through which the current flows are indicated by dotted lines.
【0088】期間T1においてスイッチング素子Q2〜
Q4がオン、スイッチング素子Q1がオフになると、図
23(a)に示すように、期間T3において平滑コンデ
ンサC1に充電された電荷が放出されて、平滑コンデン
サC1→スイッチング素子Q2→ダイオードD1→イン
ダクタL1→スイッチング素子Q3→スイッチング素子
Q4→平滑コンデンサC1の経路で電流が流れ、インダ
クタL1にエネルギが蓄積される。図24(a)は期間
T1における本回路の等価回路であり、平滑コンデンサ
C1の両端間にインダクタL1が接続されたような回路
になる。In the period T1, the switching elements Q2-
When Q4 is turned on and the switching element Q1 is turned off, as shown in FIG. 23 (a), the electric charge charged in the smoothing capacitor C1 is discharged during the period T3, and the smoothing capacitor C1 → the switching element Q2 → the diode D1 → the inductor. A current flows through the path of L1 → switching element Q3 → switching element Q4 → smoothing capacitor C1, and energy is accumulated in the inductor L1. FIG. 24A is an equivalent circuit of the present circuit in the period T1, which is a circuit in which the inductor L1 is connected between both ends of the smoothing capacitor C1.
【0089】次に、期間T2においてスイッチング素子
Q1,Q3,Q4がオン、スイッチング素子Q2がオフ
になると、図23(b)に示すように、商用電源ACか
ら入力電流が引き込まれ、商用電源AC→整流回路DB
→スイッチング素子Q1→インダクタL1→スイッチン
グ素子Q3→スイッチング素子Q4→ダイオードD2→
整流回路DB→商用電源ACの経路で電流が流れ、イン
ダクタL1にエネルギが蓄積される。図24(b)は期
間T2における本回路の等価回路であり、直流電源Eの
両端間にインダクタL1が接続されたような回路にな
る。Next, when the switching elements Q1, Q3 and Q4 are turned on and the switching element Q2 is turned off in the period T2, the input current is drawn from the commercial power source AC as shown in FIG. → Rectifier circuit DB
→ switching element Q1 → inductor L1 → switching element Q3 → switching element Q4 → diode D2 →
A current flows through the path from the rectifier circuit DB to the commercial power supply AC, and energy is stored in the inductor L1. FIG. 24B is an equivalent circuit of this circuit in the period T2, which is a circuit in which the inductor L1 is connected across the DC power source E.
【0090】その後、期間T3においてスイッチング素
子Q1がオン、スイッチング素子Q2〜Q4がオフにな
ると、図23(c)に示すように、商用電源ACから入
力電流が引き込まれて、商用電源AC→整流回路DB→
スイッチング素子Q1→インダクタL1→ダイオードD
4→負荷回路LD→ダイオードD3→平滑コンデンサC
1→ダイオードD2→整流回路DB→商用電源ACの経
路で電流が流れ、負荷回路LDに負荷電流が供給される
とともに、平滑コンデンサC1が充電される。図24
(c)は期間T3における本回路の等価回路であり、商
用電源AC及び整流回路DBからなる直流電源Eの両端
間にインダクタL1と負荷回路LDと平滑コンデンサC
1との直列回路が接続されたような回路になる。After that, when the switching element Q1 is turned on and the switching elements Q2 to Q4 are turned off in the period T3, the input current is drawn from the commercial power source AC as shown in FIG. Circuit DB →
Switching element Q1 → inductor L1 → diode D
4 → load circuit LD → diode D3 → smoothing capacitor C
A current flows through the path of 1 → diode D2 → rectifier circuit DB → commercial power supply AC, the load current is supplied to the load circuit LD, and the smoothing capacitor C1 is charged. Figure 24
(C) is an equivalent circuit of this circuit in the period T3, and the inductor L1, the load circuit LD, and the smoothing capacitor C are provided between both ends of the DC power source E including the commercial power source AC and the rectifier circuit DB.
It becomes a circuit in which a series circuit with 1 is connected.
【0091】このように本回路では1個のインダクタL
1で、高調波歪改善機能を有するブーストコンバータの
チョークと、出力電流制限機能を有するバックコンバー
タのチョークを兼用しているので、従来例で説明した図
34の電源装置に比べて部品点数を少なくできる。Thus, in this circuit, one inductor L
Since the choke of the boost converter having the harmonic distortion improving function and the choke of the buck converter having the output current limiting function are also used in 1, the number of components is smaller than that of the power supply device of FIG. 34 described in the conventional example. it can.
【0092】また、図25はインダクタL1に流れるチ
ョーク電流ILの波形図を示し、チョーク電流ILの電
流波形は、期間T1,T2では徐々に増加し、期間T3
では徐々に減少するような台形状の波形となっている。
なお、チョーク電流ILの内、入力電流に寄与する部分
は期間T2及びT3に流れる電流(図25中のA1部
分)であり、出力電流に寄与する部分は期間T3に流れ
る電流(図25中のA2部分)である。FIG. 25 shows a waveform diagram of the choke current IL flowing in the inductor L1. The current waveform of the choke current IL gradually increases in the periods T1 and T2, and the period T3.
Shows a trapezoidal waveform that gradually decreases.
The portion of the choke current IL that contributes to the input current is the current flowing in the periods T2 and T3 (A1 portion in FIG. 25), and the portion that contributes to the output current is the current flowing in the period T3 (see FIG. 25). A2 part).
【0093】ここで、期間T1におけるチョーク電圧V
LT1はVLT1=VC1、期間T2におけるチョーク電圧V
LT2はVLT2=Vin、期間T3におけるチョーク電圧V
LT3はVLT3=Vin−VLD−VC1となる。変換手段とし
ての動作により平滑コンデンサC1の両端電圧VC1は入
力電圧Vinよりも常に高くなるので(VC1>Vin)、V
LT1>VLT2>VLT3という関係が常に成立する。ここ
に、各期間T1〜T3におけるチョーク電流ILの傾き
(変化率)ΔILT1〜ΔILT3は、その期間におけるチ
ョーク電圧VLT1〜VLT3の電圧値によって決まるの
で、第1の期間T1における傾きΔILT1は正の値、第
3の期間T3における傾きΔILT3は負の値となる。ま
た第1の期間T1と第3の期間T3との間に設けた第2
の期間T2におけるチョーク電流ILの傾きΔIL
T2は、期間T1中の傾きΔILT1よりも小さく、且つ、
期間T3中の傾きΔILT3よりも大きい正の値となるの
で、チョーク電流ILの傾きは期間T1、T2、T3の
順番で徐々に小さくなり(ΔIL T1>ΔILT2>ΔIL
T3)、その波形は図25に示すような台形状の波形とな
る。Here, the choke voltage V in the period T1
LT1Is VLT1= VC1, choke voltage V in period T2
LT2Is VLT2= Vin, choke voltage V in period T3
LT3Is VLT3= Vin-VLD-VC1. As a conversion means
As a result, the voltage VC1 across the smoothing capacitor C1 is turned on.
Since it is always higher than the output voltage Vin (VC1> Vin), V
LT1> VLT2> VLT3The relationship always holds. here
And the slope of the choke current IL in each period T1 to T3
(Rate of change) ΔILT1~ ΔILT3Is the
Voltage VLT1~ VLT3Depends on the voltage value of
Then, the slope ΔIL in the first period T1T1Is a positive value,
Slope ΔIL in period T3 of 3T3Is a negative value. Well
The second period provided between the first period T1 and the third period T3
Slope IL of choke current IL in period T2 of
T2Is the slope ΔIL during the period T1T1Less than, and
Slope ΔIL during period T3T3Is a positive value greater than
Therefore, the slope of the choke current IL varies in the periods T1, T2, and T3.
Gradually decreases in order (ΔIL T1> ΔILT2> ΔIL
T3), The waveform is a trapezoidal waveform as shown in FIG.
It
【0094】上述のように本回路においても、実施形態
1と同様に、チョーク電流ILの電流波形が台形波形と
なるよう、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを
制御しているので、チョーク電流の平均電流値及びスイ
ッチングの周期が同じ値であれば、電流波形が三角波形
の場合に比べてチョーク電流ILのピーク値を低減する
ことができる。したがって、インダクタL1に定格電流
が小さい小型のものを用いることができ、電源装置の小
型化が図れる。As described above, also in the present circuit, as in the first embodiment, since the switching elements Q1 to Q4 are controlled to be turned on / off so that the current waveform of the choke current IL becomes a trapezoidal waveform, the choke current is controlled. If the average current value and the switching cycle are the same, the peak value of the choke current IL can be reduced as compared with the case where the current waveform is a triangular waveform. Therefore, a small inductor having a small rated current can be used as the inductor L1, and the power supply device can be downsized.
【0095】また、本回路では入力電流がインダクタL
1を介して負荷回路LDに直接流入する期間T3を設け
ており、この期間では入力と出力との間の電力変換動作
が1回だけで済む。したがって、従来の電源装置のよう
にブーストコンバータで電力変換した電力をさらにバッ
クコンバータで電力変換するといった重複した電力変換
動作を少なくすることができ、電力変換回路の回路損失
を低減できるから、電力変換回路の回路部品に定格値の
小さい小型の部品を使用することができる。In this circuit, the input current is the inductor L
The period T3 in which the current directly flows into the load circuit LD via 1 is provided, and in this period, the power conversion operation between the input and the output is required only once. Therefore, it is possible to reduce the redundant power conversion operation such as the power conversion by the boost converter and the power conversion by the buck converter as in the conventional power supply device, and it is possible to reduce the circuit loss of the power conversion circuit. It is possible to use small parts with small rated values as circuit parts of the circuit.
【0096】さらに、本回路では、インダクタL1と平
滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成して、イ
ンダクタL1と平滑コンデンサC1との間でエネルギを
授受する期間T1を設けている。1個のインダクタL1
でブーストコンバータのチョークとバックコンバータの
チョークを兼用するような兼用型のコンバータでは、各
々のコンバータの挙動が、他方のコンバータの挙動に影
響を与えやすいが、期間T1においてインダクタL1と
平滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成し、入
力側および負荷側と無関係な動作をさせることで、期間
T2の初期電流を安定させることができる。したがっ
て、入力電源が変動したり、負荷変動が発生したとして
も、入出力間の干渉を抑制でき、その結果入力電源又は
負荷が不安定な場合でも使用可能な小型で高効率の電源
装置を実現できる。Further, in this circuit, a closed loop consisting only of the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is formed to provide a period T1 for transferring energy between the inductor L1 and the smoothing capacitor C1. One inductor L1
In a dual-purpose converter that doubles as the choke of the boost converter and the choke of the buck converter, the behavior of each converter easily influences the behavior of the other converter, but only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 are included in the period T1. By forming a closed loop consisting of and performing an operation independent of the input side and the load side, the initial current in the period T2 can be stabilized. Therefore, even if the input power supply fluctuates or the load fluctuates, interference between input and output can be suppressed, and as a result, a compact and highly efficient power supply device that can be used even when the input power supply or load is unstable is realized. it can.
【0097】(実施形態7)本発明の実施形態7を図2
6乃至図29を参照して説明する。尚、電源装置の回路
構成は実施形態1と同一であるので、その説明は省略
し、本実施形態の特徴である回路動作のみを以下に説明
する。Embodiment 7 FIG. 2 shows Embodiment 7 of the present invention.
6 to 29, a description will be given. Since the circuit configuration of the power supply device is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted, and only the circuit operation which is the feature of this embodiment will be described below.
【0098】図26はスイッチング素子Q1〜Q4のオ
ン・オフを制御する制御信号a〜dのタイムチャートを
示しており、スイッチング素子Q1,Q2,Q4がオ
ン、スイッチング素子Q3がオフになる期間T1と、ス
イッチング素子Q1,Q3,Q4がオン、スイッチング
素子Q2がオフになる期間T2と、スイッチング素子Q
3がオン、スイッチング素子Q1,Q2,Q4がオフに
なる期間T3を、期間T1,T2,T3の順番で順次繰
り返している。なお、制御回路1では、期間T1〜T3
の繰り返し周波数が電源周波数よりも十分高い周波数と
なるように、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフ
を制御している。FIG. 26 is a time chart of the control signals a to d for controlling the on / off of the switching elements Q1 to Q4. The period T1 in which the switching elements Q1, Q2 and Q4 are on and the switching element Q3 is off. A period T2 in which the switching elements Q1, Q3, Q4 are on and the switching element Q2 is off, and the switching element Q
The period T3 in which 3 is on and the switching elements Q1, Q2, Q4 are off is sequentially repeated in the order of periods T1, T2, T3. In the control circuit 1, the periods T1 to T3 are set.
ON / OFF of the switching elements Q1 to Q4 is controlled so that the repetition frequency of is a frequency sufficiently higher than the power supply frequency.
【0099】ここで、各期間T1〜T3における本回路
の動作を図27及び図28を参照して説明する。尚、図
27(a)〜(c)はそれぞれ期間T1〜T3における
電流経路の説明図であり、電流の流れる経路を点線で示
している。Here, the operation of this circuit in each period T1 to T3 will be described with reference to FIGS. 27A to 27C are explanatory diagrams of the current paths in the periods T1 to T3, respectively, and the paths through which the current flows are indicated by dotted lines.
【0100】期間T1においてスイッチング素子Q1,
Q2,Q4がオン、スイッチング素子Q3がオフになる
と、図27(a)に示すように、商用電源ACから入力
電流が引き込まれるとともに、期間T3において平滑コ
ンデンサC1に充電された電荷が放出されて、商用電源
AC→整流回路DB→スイッチング素子Q1→インダク
タL1→ダイオードD4→負荷回路LD→スイッチング
素子Q4→平滑コンデンサC1→スイッチング素子Q2
→整流回路DB→商用電源ACの経路で電流が流れる。
この期間では、インダクタL1にエネルギが蓄積される
とともに、負荷回路LDに負荷電流が供給される。図2
8(a)は期間T1における本回路の等価回路であり、
直流電源Eと平滑コンデンサC1との直列回路の両端間
に、インダクタL1と負荷回路LDとの直列回路を接続
したような回路になる。In period T1, switching element Q1,
When Q2 and Q4 are turned on and the switching element Q3 is turned off, as shown in FIG. 27 (a), the input current is drawn from the commercial power source AC and the electric charge charged in the smoothing capacitor C1 is discharged during the period T3. , Commercial power supply AC → rectifier circuit DB → switching element Q1 → inductor L1 → diode D4 → load circuit LD → switching element Q4 → smoothing capacitor C1 → switching element Q2
→ Rectifier circuit DB → Current flows through the path of commercial power supply AC.
During this period, energy is accumulated in the inductor L1 and the load current is supplied to the load circuit LD. Figure 2
8 (a) is an equivalent circuit of this circuit in the period T1,
The circuit is such that a series circuit of the inductor L1 and the load circuit LD is connected across the series circuit of the DC power source E and the smoothing capacitor C1.
【0101】次に、期間T2においてスイッチング素子
Q1,Q3,Q4がオン、スイッチング素子Q2がオフ
になると、図27(b)に示すように、商用電源ACか
ら入力電流が引き込まれ、商用電源AC→整流回路DB
→スイッチング素子Q1→インダクタL1→スイッチン
グ素子Q3→スイッチング素子Q4→ダイオードD2→
整流回路DB→商用電源ACの経路で電流が流れ、イン
ダクタL1にエネルギが蓄積される。図28(b)は期
間T2における本回路の等価回路であり、直流電源Eの
両端間にインダクタL1が接続されたような回路にな
る。Next, when the switching elements Q1, Q3 and Q4 are turned on and the switching element Q2 is turned off in the period T2, the input current is drawn from the commercial power source AC as shown in FIG. → Rectifier circuit DB
→ switching element Q1 → inductor L1 → switching element Q3 → switching element Q4 → diode D2 →
A current flows through the path from the rectifier circuit DB to the commercial power supply AC, and energy is stored in the inductor L1. FIG. 28B is an equivalent circuit of this circuit in the period T2, which is a circuit in which the inductor L1 is connected across the DC power source E.
【0102】その後、期間T3においてスイッチング素
子Q3がオン、スイッチング素子Q1,Q2,Q4がオ
フになると、図27(c)に示すように、インダクタL
1に蓄積されたエネルギが放出されて、インダクタL1
→スイッチング素子Q3→ダイオードD3→平滑コンデ
ンサC1→ダイオードD2→ダイオードD1→インダク
タL1の経路で電流が流れ、平滑コンデンサC1が充電
される。図28(c)は期間T3における本回路の等価
回路であり、インダクタL1の両端間に平滑コンデンサ
C1が期間T1と逆向きに接続されたような回路にな
る。Thereafter, when the switching element Q3 is turned on and the switching elements Q1, Q2 and Q4 are turned off in the period T3, as shown in FIG. 27 (c), the inductor L
The energy stored in 1 is released and the inductor L1
→ Switching element Q3 → diode D3 → smoothing capacitor C1 → diode D2 → diode D1 → inductor L1 causes current to flow and smoothing capacitor C1 is charged. FIG. 28C is an equivalent circuit of this circuit in the period T3, which is a circuit in which the smoothing capacitor C1 is connected across the inductor L1 in the opposite direction to the period T1.
【0103】このように本回路では1個のインダクタL
1で、高調波歪改善機能を有するブーストコンバータの
チョークと、出力電流制限機能を有するバックコンバー
タのチョークを兼用しているので、従来例で説明した図
34の電源装置に比べて部品点数を少なくできる。Thus, in this circuit, one inductor L
Since the choke of the boost converter having the harmonic distortion improving function and the choke of the buck converter having the output current limiting function are also used in 1, the number of components is smaller than that of the power supply device of FIG. 34 described in the conventional example. it can.
【0104】また、図29はインダクタL1に流れるチ
ョーク電流ILの波形図を示し、チョーク電流ILの電
流波形は、期間T1,T2では徐々に増加し、期間T3
では徐々に減少するような台形状の波形となっている。
なお、チョーク電流ILの内、入力電流に寄与する部分
は期間T1及びT2に流れる電流(図29中のA1部
分)であり、出力電流に寄与する部分は期間T1に流れ
る電流(図29中のA2部分)である。FIG. 29 shows a waveform diagram of the choke current IL flowing in the inductor L1. The current waveform of the choke current IL gradually increases in the periods T1 and T2, and the period T3.
Shows a trapezoidal waveform that gradually decreases.
The portion of the choke current IL that contributes to the input current is the current that flows in the periods T1 and T2 (the portion A1 in FIG. 29), and the portion that contributes to the output current is the current that flows in the period T1 (the portion of FIG. 29). A2 part).
【0105】ここで、期間T1におけるチョーク電圧V
LT1はVLT1=Vin+VC1−VLD、期間T2におけるチ
ョーク電圧VLT2はVLT2=Vin、期間T3におけるチ
ョーク電圧VLT3はVLT3=−VC1となり、負荷電圧V
LDに比べて平滑コンデンサC1の両端電圧VC1は十分高
いので、VLT1>VLT2>VLT3という関係が常に成立
する。ここに、各期間T1〜T3におけるチョーク電流
ILの傾き(変化率)ΔILT1〜ΔILT3は、その期間
におけるチョーク電圧VLT1〜VLT3の電圧値によって
決まるので、第1の期間T1における傾きΔILT1は正
の値、第3の期間T3における傾きΔILT3は負の値と
なる。また第1の期間T1と第3の期間T3との間に設
けた第2の期間T2におけるチョーク電流ILの傾きΔ
ILT2は、期間T1中の傾きΔILT1よりも小さく、且
つ、期間T3中の傾きΔILT3よりも大きい正の値とな
るので、チョーク電流ILの傾きは期間T1、T2、T
3の順番で徐々に小さくなり(ΔILT1>ΔILT2>Δ
ILT3)、その波形は図29に示すような台形状の波形
となる。Here, the choke voltage V in the period T1
L T1 is VL T1 = Vin + VC1-VLD , choke voltage VL T3 in the choke voltage VL T2 is VL T2 = Vin, the period T3 in the period T2 VL T3 = -VC1 next, the load voltage V
Since the voltage VC1 across the smoothing capacitor C1 is sufficiently higher than that of the LD, the relationship VL T1 > VL T2 > VL T3 always holds. Here, the slope (rate of change) ΔIL T1 ~ΔIL T3 of the choke current IL in each period T1~T3 because determined by the voltage value of the choke voltage VL T1 ~VL T3 in the period, the inclination AIL in the first period T1 T1 has a positive value, and the slope ΔIL T3 in the third period T3 has a negative value. Further, the slope Δ of the choke current IL in the second period T2 provided between the first period T1 and the third period T3.
IL T2 is smaller than the slope AIL T1 during the period T1, and, since a positive value greater than the slope AIL T3 during the period T3, the slope of the choke current IL periods T1, T2, T
It becomes smaller gradually in the order of 3 (ΔIL T1 > ΔIL T2 > Δ
IL T3 ), and its waveform becomes a trapezoidal waveform as shown in FIG.
【0106】上述のように本回路においても、実施形態
1と同様に、チョーク電流ILの電流波形が台形波形と
なるよう、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを
制御しているので、チョーク電流の平均電流値及びスイ
ッチングの周期が同じ値であれば、電流波形が三角波形
の場合に比べてチョーク電流ILのピーク値を低減する
ことができる。したがって、インダクタL1に定格電流
が小さい小型のものを用いることができ、電源装置の小
型化が図れる。As described above, also in this circuit, as in the first embodiment, since the switching elements Q1 to Q4 are controlled to be turned on / off so that the current waveform of the choke current IL becomes a trapezoidal waveform, the choke current is controlled. If the average current value and the switching cycle are the same, the peak value of the choke current IL can be reduced as compared with the case where the current waveform is a triangular waveform. Therefore, a small inductor having a small rated current can be used as the inductor L1, and the power supply device can be downsized.
【0107】また、本回路では入力電流がインダクタL
1を介して負荷回路LDに直接流入する期間T1を設け
ており、この期間では入力と出力との間の電力変換動作
が1回だけで済む。したがって、従来の電源装置のよう
にブーストコンバータで電力変換した電力をさらにバッ
クコンバータで電力変換するといった重複した電力変換
動作を少なくすることができ、電力変換回路の回路損失
を低減できるから、電力変換回路の回路部品に定格値の
小さい小型の部品を使用することができる。In this circuit, the input current is the inductor L
The period T1 in which the current directly flows into the load circuit LD via 1 is provided, and in this period, the power conversion operation between the input and the output is performed only once. Therefore, it is possible to reduce the redundant power conversion operation such as the power conversion by the boost converter and the power conversion by the buck converter as in the conventional power supply device, and it is possible to reduce the circuit loss of the power conversion circuit. It is possible to use small parts with small rated values as circuit parts of the circuit.
【0108】さらに、本回路では、インダクタL1と平
滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成して、イ
ンダクタL1と平滑コンデンサC1との間でエネルギを
授受する期間T3を設けている。1個のインダクタL1
でブーストコンバータのチョークとバックコンバータの
チョークを兼用するような兼用型のコンバータでは、各
々のコンバータの挙動が、他方のコンバータの挙動に影
響を与えやすいが、期間T3においてインダクタL1と
平滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成し、入
力側および負荷側と無関係な動作をさせることで、期間
T1の初期電流を安定させることができる。したがっ
て、入力電源が変動したり、負荷変動が発生したとして
も、入出力間の干渉を抑制でき、その結果入力電源又は
負荷が不安定な場合でも使用可能な小型で高効率の電源
装置を実現できる。Further, in this circuit, a closed loop consisting of only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is formed, and a period T3 for providing energy between the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is provided. One inductor L1
In a dual-purpose converter that doubles as the choke of the boost converter and the choke of the buck converter, the behavior of each converter easily affects the behavior of the other converter, but only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 are included in the period T3. By forming a closed loop consisting of and performing an operation independent of the input side and the load side, the initial current in the period T1 can be stabilized. Therefore, even if the input power supply fluctuates or the load fluctuates, interference between input and output can be suppressed, and as a result, a compact and highly efficient power supply device that can be used even when the input power supply or load is unstable is realized. it can.
【0109】(実施形態8)本発明の実施形態8を図3
0乃至図33を参照して説明する。尚、電源装置の回路
構成は実施形態1と同一であるので、その説明は省略
し、本実施形態の特徴である回路動作のみを以下に説明
する。(Embodiment 8) FIG. 3 shows Embodiment 8 of the present invention.
This will be described with reference to FIGS. Since the circuit configuration of the power supply device is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted, and only the circuit operation which is the feature of this embodiment will be described below.
【0110】図30はスイッチング素子Q1〜Q4のオ
ン・オフを制御する制御信号a〜dのタイムチャートを
示しており、スイッチング素子Q1〜Q4が全てオンに
なる期間T1と、スイッチング素子Q1,Q4がオン、
スイッチング素子Q2,Q3がオフになる期間T2と、
スイッチング素子Q3がオン、スイッチング素子Q1,
Q2,Q4がオフになる期間T3を、期間T1,T2,
T3の順番で順次繰り返している。なお、制御回路1で
は、期間T1〜T3の繰り返し周波数が電源周波数より
も十分高い周波数となるように、スイッチング素子Q1
〜Q4のオン・オフを制御している。FIG. 30 is a time chart of the control signals a to d for controlling the on / off of the switching elements Q1 to Q4. The period T1 in which all the switching elements Q1 to Q4 are on and the switching elements Q1 and Q4 are shown. Is on,
A period T2 in which the switching elements Q2 and Q3 are off,
Switching element Q3 is on, switching element Q1,
The period T3 in which Q2 and Q4 are turned off is the period T1, T2,
It repeats in order of T3. In the control circuit 1, the switching element Q1 is set so that the repetition frequency of the periods T1 to T3 becomes a frequency sufficiently higher than the power supply frequency.
The on / off of Q4 is controlled.
【0111】ここで、各期間T1〜T3における本回路
の動作を図31及び図32を参照して説明する。尚、図
31(a)〜(c)はそれぞれ期間T1〜T3における
電流経路の説明図であり、電流の流れる経路を点線で示
している。Here, the operation of this circuit in each of the periods T1 to T3 will be described with reference to FIGS. 31 and 32. 31A to 31C are explanatory diagrams of the current paths in the periods T1 to T3, respectively, and the paths through which the current flows are indicated by dotted lines.
【0112】期間T1においてスイッチング素子Q1〜
Q4が全てオンになると、図31(a)に示すように、
商用電源ACから入力電流が引き込まれるとともに、期
間T3において平滑コンデンサC1に充電された電荷が
放出されて、商用電源AC→整流回路DB→スイッチン
グ素子Q1→インダクタL1→スイッチング素子Q3→
スイッチング素子Q4→平滑コンデンサC1→スイッチ
ング素子Q2→整流回路DB→商用電源ACの経路で電
流が流れ、インダクタL1にエネルギが蓄積される。図
32(a)は期間T1における本回路の等価回路であ
り、直流電源Eと平滑コンデンサC1との直列回路の両
端間にインダクタL1を接続したような回路になる。In the period T1, the switching elements Q1.about.
When all Q4 are turned on, as shown in FIG.
While the input current is drawn from the commercial power supply AC, the electric charge charged in the smoothing capacitor C1 is released during the period T3, and the commercial power supply AC → rectifier circuit DB → switching element Q1 → inductor L1 → switching element Q3 →
Current flows through the path of switching element Q4 → smoothing capacitor C1 → switching element Q2 → rectifier circuit DB → commercial power supply AC, and energy is stored in inductor L1. FIG. 32A is an equivalent circuit of this circuit in the period T1, which is a circuit in which an inductor L1 is connected between both ends of a series circuit of the DC power source E and the smoothing capacitor C1.
【0113】次に、期間T2においてスイッチング素子
Q1,Q4がオン、スイッチング素子Q2,Q3がオフ
になると、図31(b)に示すように、商用電源ACか
ら入力電流が引き込まれ、商用電源AC→整流回路DB
→スイッチング素子Q1→インダクタL1→ダイオード
D4→負荷回路LD→スイッチング素子Q4→ダイオー
ドD2→整流回路DB→商用電源ACの経路で電流が流
れ、インダクタL1にエネルギが蓄積されるとともに、
負荷回路LDに負荷電流が供給される。図32(b)は
期間T2における本回路の等価回路であり、直流電源E
の両端間にインダクタL1と負荷回路LDの直列回路が
接続されたような回路になる。Next, when the switching elements Q1 and Q4 are turned on and the switching elements Q2 and Q3 are turned off in the period T2, as shown in FIG. 31 (b), the input current is drawn from the commercial power source AC and the commercial power source AC. → Rectifier circuit DB
→ Switching element Q1 → Inductor L1 → Diode D4 → Load circuit LD → Switching element Q4 → Diode D2 → Rectifier circuit DB → Current flows through the path of commercial power supply AC, and energy is stored in inductor L1,
A load current is supplied to the load circuit LD. FIG. 32 (b) is an equivalent circuit of this circuit in the period T2.
Is a circuit in which a series circuit of the inductor L1 and the load circuit LD is connected between both ends of.
【0114】その後、期間T3においてスイッチング素
子Q3がオン、スイッチング素子Q1,Q2,Q4がオ
フになると、図31(c)に示すように、インダクタL
1に蓄積されたエネルギが放出されて、インダクタL1
→スイッチング素子Q3→ダイオードD3→平滑コンデ
ンサC1→ダイオードD2→ダイオードD1→インダク
タL1の経路で電流が流れ、平滑コンデンサC1が充電
される。図32(c)は期間T3における本回路の等価
回路であり、インダクタL1の両端間に平滑コンデンサ
C1が逆向きに接続されたような回路になる。Thereafter, when the switching element Q3 is turned on and the switching elements Q1, Q2 and Q4 are turned off in the period T3, as shown in FIG. 31 (c), the inductor L
The energy stored in 1 is released and the inductor L1
→ Switching element Q3 → diode D3 → smoothing capacitor C1 → diode D2 → diode D1 → inductor L1 causes current to flow and smoothing capacitor C1 is charged. FIG. 32C shows an equivalent circuit of this circuit in the period T3, which is a circuit in which the smoothing capacitor C1 is reversely connected between both ends of the inductor L1.
【0115】このように本回路では1個のインダクタL
1で、高調波歪改善機能を有するブーストコンバータの
チョークと、出力電流制限機能を有するバックコンバー
タのチョークを兼用しているので、従来例で説明した図
34の電源装置に比べて部品点数を少なくできる。Thus, in this circuit, one inductor L
Since the choke of the boost converter having the harmonic distortion improving function and the choke of the buck converter having the output current limiting function are also used in 1, the number of components is smaller than that of the power supply device of FIG. 34 described in the conventional example. it can.
【0116】また、図33はインダクタL1に流れるチ
ョーク電流ILの波形図を示し、チョーク電流ILの電
流波形は、期間T1,T2では徐々に増加し、期間T3
では徐々に減少するような台形状の波形となっている。
なお、チョーク電流ILの内、入力電流に寄与する部分
は期間T1及びT2に流れる電流(図33中のA1部
分)であり、出力電流に寄与する部分は期間T2に流れ
る電流(図33中のA2部分)である。FIG. 33 shows a waveform diagram of the choke current IL flowing in the inductor L1. The current waveform of the choke current IL gradually increases in the periods T1 and T2, and the period T3.
Shows a trapezoidal waveform that gradually decreases.
Of the choke current IL, the portion contributing to the input current is the current flowing in the periods T1 and T2 (A1 portion in FIG. 33), and the portion contributing to the output current is the current flowing in the period T2 (in FIG. 33). A2 part).
【0117】ここで、期間T1におけるチョーク電圧V
LT1はVLT1=Vin+VC1、期間T2におけるチョーク
電圧VLT2はVLT2=Vin−VLD、期間T3におけるチ
ョーク電圧VLT3はVLT3=−VC1となり、負荷電圧V
LDに比べて平滑コンデンサC1の両端電圧VC1は十分高
いので、VLT1>VLT2>VLT3という関係が常に成立
する。ここに、各期間T1〜T3におけるチョーク電流
ILの傾き(変化率)ΔILT1〜ΔILT3は、その期間
におけるチョーク電圧VLT1〜VLT3の電圧値によって
決まるので、第1の期間T1における傾きΔILT1は正
の値、第3の期間T3における傾きΔILT3は負の値と
なる。また第1の期間T1と第3の期間T3との間に設
けた第2の期間T2におけるチョーク電流ILの傾きΔ
ILT2は、期間T1中の傾きΔILT1よりも小さく、且
つ、期間T3中の傾きΔILT3よりも大きい正の値とな
るので、チョーク電流ILの傾きは期間T1、T2、T
3の順番で徐々に小さくなり(ΔILT1>ΔILT2>Δ
ILT3)、その波形は図33に示すような台形状の波形
となる。Here, the choke voltage V in the period T1
L T1 is VL T1 = Vin + VC1, choke voltage VL T3 in the choke voltage VL T2 is VL T2 = Vin-VLD, the period T3 in the period T2 VL T3 = -VC1 next, the load voltage V
Since the voltage VC1 across the smoothing capacitor C1 is sufficiently higher than that of the LD, the relationship VL T1 > VL T2 > VL T3 always holds. Here, the slope (rate of change) ΔIL T1 ~ΔIL T3 of the choke current IL in each period T1~T3 because determined by the voltage value of the choke voltage VL T1 ~VL T3 in the period, the inclination AIL in the first period T1 T1 has a positive value, and the slope ΔIL T3 in the third period T3 has a negative value. Further, the slope Δ of the choke current IL in the second period T2 provided between the first period T1 and the third period T3.
IL T2 is smaller than the slope AIL T1 during the period T1, and, since a positive value greater than the slope AIL T3 during the period T3, the slope of the choke current IL periods T1, T2, T
It becomes smaller gradually in the order of 3 (ΔIL T1 > ΔIL T2 > Δ
IL T3 ), and its waveform becomes a trapezoidal waveform as shown in FIG.
【0118】上述のように本回路においても、実施形態
1と同様に、チョーク電流ILの電流波形が台形波形と
なるよう、スイッチング素子Q1〜Q4のオン・オフを
制御しているので、チョーク電流の平均電流値及びスイ
ッチングの周期が同じ値であれば、電流波形が三角波形
の場合に比べてチョーク電流ILのピーク値を低減する
ことができる。したがって、インダクタL1に定格電流
が小さい小型のものを用いることができ、電源装置の小
型化が図れる。As described above, also in the present circuit, as in the first embodiment, since the switching elements Q1 to Q4 are controlled to be turned on / off so that the current waveform of the choke current IL becomes a trapezoidal waveform, the choke current is controlled. If the average current value and the switching cycle are the same, the peak value of the choke current IL can be reduced as compared with the case where the current waveform is a triangular waveform. Therefore, a small inductor having a small rated current can be used as the inductor L1, and the power supply device can be downsized.
【0119】また、本回路では入力電流がインダクタL
1を介して負荷回路LDに直接流入する期間T2を設け
ており、この期間では入力と出力との間の電力変換動作
が1回だけで済む。したがって、従来の電源装置のよう
にブーストコンバータで電力変換した電力をさらにバッ
クコンバータで電力変換するといった重複した電力変換
動作を少なくすることができ、電力変換回路の回路損失
を低減できるから、電力変換回路の回路部品に定格値の
小さい小型の部品を使用することができる。In this circuit, the input current is the inductor L
The period T2 in which the current directly flows into the load circuit LD via 1 is provided, and in this period, the power conversion operation between the input and the output is required only once. Therefore, it is possible to reduce the redundant power conversion operation such as the power conversion by the boost converter and the power conversion by the buck converter as in the conventional power supply device, and it is possible to reduce the circuit loss of the power conversion circuit. It is possible to use small parts with small rated values as circuit parts of the circuit.
【0120】さらに、本回路では、インダクタL1と平
滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成して、イ
ンダクタL1と平滑コンデンサC1との間でエネルギを
授受する期間T3を設けている。1個のインダクタL1
でブーストコンバータのチョークとバックコンバータの
チョークを兼用するような兼用型のコンバータでは、各
々のコンバータの挙動が、他方のコンバータの挙動に影
響を与えやすいが、期間T3においてインダクタL1と
平滑コンデンサC1のみからなる閉ループを形成し、入
力側および負荷側と無関係な動作をさせることで、期間
T1の初期電流を安定させることができる。したがっ
て、入力電源が変動したり、負荷変動が発生したとして
も、入出力間の干渉を抑制でき、その結果入力電源又は
負荷が不安定な場合でも使用可能な小型で高効率の電源
装置を実現できる。Further, in the present circuit, a closed loop consisting of only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is formed, and a period T3 in which energy is transferred between the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 is provided. One inductor L1
In a dual-purpose converter that doubles as the choke of the boost converter and the choke of the buck converter, the behavior of each converter easily affects the behavior of the other converter, but only the inductor L1 and the smoothing capacitor C1 are included in the period T3. By forming a closed loop consisting of and performing an operation independent of the input side and the load side, the initial current in the period T1 can be stabilized. Therefore, even if the input power supply fluctuates or the load fluctuates, interference between input and output can be suppressed, and as a result, a compact and highly efficient power supply device that can be used even when the input power supply or load is unstable is realized. it can.
【0121】[0121]
【発明の効果】上述のように、請求項1の発明は、商用
電源からの入力電流に含まれる高調波歪を改善する高調
波歪改善機能と、負荷回路に供給する電流を所望の値に
限流するための限流機能とを有する電源装置において、
平滑コンデンサを有し、入力電源からの入力電流を高周
波でスイッチングすることによって平滑コンデンサの両
端間に所望のレベルの直流電圧を生成する変換手段と、
変換手段の出力又は入力電源の何れかから負荷回路への
供給電流を限流する限流手段と、変換手段及び限流手段
を構成するスイッチング素子のオン・オフを制御する制
御手段とを備え、変換手段を構成するインダクタと限流
手段を構成するインダクタとを同一のインダクタで兼用
してなり、制御手段は、スイッチングの1周期内に、少
なくともインダクタ及び平滑コンデンサを含み、且つ、
入力電源及び負荷回路を含まない電流ループを形成する
期間と、少なくともインダクタ、入力電源及び負荷回路
を含む電流ループを形成する期間とを設けるようにスイ
ッチング素子のオン・オフを制御することを特徴とし、
制御手段は、少なくともインダクタ、入力電源及び負荷
回路を含む電流ループを形成する期間を設けることで、
入力電源から限流要素として機能するインダクタを介し
て負荷回路に直接電流を供給することができ、この期間
では変換手段による電力変換を行っていないので、電力
変換の段数を少なくして回路の損失を低減でき、その結
果回路を構成する部品に定格の小さい小型の部品を用い
ることができ、電源装置の小型化が図れるという効果が
ある。また、部品数の削減を目的として変換手段を構成
するインダクタと限流手段を構成するインダクタとを同
一のインダクタで兼用しているために、変換手段および
限流手段のそれぞれの動作が他方に影響を与える虞があ
るが、制御手段は、少なくともインダクタ及び平滑コン
デンサを含み、且つ、入力電源及び負荷回路を含まない
電流ループを形成する期間を設けており、この期間では
入力電源及び負荷回路に関係なく、インダクタと平滑コ
ンデンサとの間でエネルギーの授受を行っているので、
限流手段としての動作が変換手段の動作に与える影響を
少なくでき、入力電源や負荷回路の動作が不安定な場合
でも変換手段の動作を安定させることができるという効
果がある。As described above, according to the first aspect of the invention, the harmonic distortion improving function for improving the harmonic distortion contained in the input current from the commercial power source and the current supplied to the load circuit are set to desired values. In a power supply device having a current limiting function for limiting current,
A conversion unit that has a smoothing capacitor and that generates a DC voltage of a desired level across the smoothing capacitor by switching the input current from the input power supply at a high frequency,
A current limiting means for limiting a current supplied to the load circuit from either the output of the converting means or an input power source; and a control means for controlling on / off of a switching element forming the converting means and the current limiting means, The same inductor serves as the inductor that constitutes the conversion means and the inductor that constitutes the current limiting means, and the control means includes at least an inductor and a smoothing capacitor within one cycle of switching, and
On / off of the switching element is controlled so that a period for forming a current loop that does not include the input power supply and the load circuit and a period for forming a current loop that includes at least the inductor, the input power supply, and the load circuit are provided. ,
The control means provides a period for forming a current loop including at least the inductor, the input power supply and the load circuit,
Current can be supplied directly from the input power source to the load circuit via the inductor that functions as a current limiting element. During this period, power conversion is not performed by the conversion means, so the number of power conversion stages is reduced and circuit loss is reduced. As a result, it is possible to use a small component having a small rating as a component of the circuit, and thus it is possible to miniaturize the power supply device. Further, since the same inductor is used for both the inductor forming the conversion means and the inductor forming the current limiting means for the purpose of reducing the number of parts, each operation of the conversion means and the current limiting means affects the other. However, the control means includes a period for forming a current loop that includes at least the inductor and the smoothing capacitor and does not include the input power supply and the load circuit. In this period, the control circuit is related to the input power supply and the load circuit. Instead, since energy is transferred between the inductor and the smoothing capacitor,
The effect of the operation as the current limiting means on the operation of the converting means can be reduced, and the operation of the converting means can be stabilized even when the operation of the input power supply or the load circuit is unstable.
【0122】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、制御手段は、スイッチングの1周期内に少なくと
も、インダクタに正の電圧が印加される第1の期間と、
インダクタに負の電圧が印加される第3の期間と、イン
ダクタの印加電圧が第1の期間よりも低く且つ第3の期
間よりも高い、第1の期間と第3の期間との間に設定さ
れる第2の期間とを少なくとも設定するように、スイッ
チング素子のオン・オフを制御することを特徴とし、イ
ンダクタに流れる電流の変化率はインダクタに印加され
る電圧の値に比例するので、インダクタに流れる電流の
変化率を第1の期間では正、第3の期間では負、第1の
期間と第3の期間の間の期間では第1の期間よりも低く
且つ第3の期間よりも高い値に設定して、インダクタに
流れる電流の波形を台形状とすることができる。その結
果、インダクタに流れる電流の平均値が同じであれば、
ピーク電流を小さくでき、インダクタに定格の小さい小
型の部品を使用することができるから、電源装置の小型
化が図れるという効果がある。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control means includes at least a first period in which a positive voltage is applied to the inductor within one cycle of switching,
Set between a third period in which a negative voltage is applied to the inductor and a first period and a third period in which the voltage applied to the inductor is lower than the first period and higher than the third period. The switching element is controlled to be turned on and off so as to set at least the second period. The rate of change of the current flowing through the inductor is proportional to the value of the voltage applied to the inductor. The rate of change of the current flowing through is positive in the first period, negative in the third period, lower than the first period and higher than the third period in the period between the first period and the third period. By setting it to a value, the waveform of the current flowing through the inductor can be made trapezoidal. As a result, if the average value of the current flowing through the inductor is the same,
Since the peak current can be reduced and a small component with a small rating can be used for the inductor, there is an effect that the power supply device can be downsized.
【0123】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、制御手段は、インダクタが、少なくとも平滑コンデ
ンサから放電電流が流れる第1の電流ループ、平滑コン
デンサに電流が流れない第2の電流ループ、平滑コンデ
ンサに充電電流が流れる第3の電流ループ、の順番で各
電流ループに含まれるように、スイッチング素子のオン
・オフを制御することを特徴とし、請求項2の発明と同
様の効果を奏する。According to a third aspect of the present invention, in the control means according to the second aspect, the inductor has a first current loop in which a discharge current flows from at least the smoothing capacitor, and a second current loop in which no current flows in the smoothing capacitor. And a third current loop through which a charging current flows through the smoothing capacitor, the on / off of the switching element is controlled so as to be included in each current loop, and the same effect as the invention of claim 2 is obtained. Play.
【0124】請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れ
か一つの発明において、変換手段は、交流電源を全波整
流する整流回路の高圧側の出力端子に第1のスイッチン
グ素子を介して第1のダイオードのカソードとインダク
タの一端とを接続するとともに、低圧側の出力端子に第
2のスイッチング素子の一端と第1のダイオードのアノ
ードと第2のダイオードのカソードとを接続し、第2の
スイッチング素子の他端に第3のダイオードのカソード
と平滑コンデンサの一端とを接続し、第3のダイオード
のアノードに第3及び第4のスイッチング素子の一端を
接続し、インダクタの他端に第3のスイッチング素子の
他端と第4のダイオードのアノードとを接続し、第4の
ダイオードのカソードと第3のダイオードのアノードと
の間に負荷回路を接続し、第2のダイオードのアノード
に平滑コンデンサの他端及び第4のスイッチング素子の
他端を接続して構成されることを特徴とし、請求項1乃
至3の発明と同様の効果を奏する。According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the converting means includes a first switching element at an output terminal on a high voltage side of a rectifying circuit for full-wave rectifying the AC power source. Connect the cathode of the first diode to one end of the inductor, and connect one end of the second switching element, the anode of the first diode and the cathode of the second diode to the output terminal on the low voltage side. The other end of the second switching element is connected to the cathode of the third diode and one end of the smoothing capacitor, the anode of the third diode is connected to one end of the third and fourth switching elements, and the other end of the inductor is connected. The other end of the third switching element is connected to the anode of the fourth diode, and a load circuit is connected between the cathode of the fourth diode and the anode of the third diode. Continue, and by connecting the other ends of and fourth switching elements of the smoothing capacitor to the anode of the second diode is characterized in that it is configured, the same effects as the invention of claims 1 to 3.
【図1】実施形態1の電源装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device according to a first embodiment.
【図2】同上に用いるスイッチング素子の動作を説明す
るタイミングチャートであるFIG. 2 is a timing chart explaining the operation of the switching element used in the above.
【図3】(a)〜(c)は期間T1〜T3における電流
経路の説明図である。3A to 3C are explanatory diagrams of current paths in periods T1 to T3.
【図4】(a)〜(c)は期間T1〜T3における本回
路の等価回路図である。4A to 4C are equivalent circuit diagrams of the present circuit in periods T1 to T3.
【図5】同上のインダクタに流れるチョーク電流の波形
図である。FIG. 5 is a waveform diagram of a choke current flowing in the above inductor.
【図6】実施形態2の電源装置に用いるスイッチング素
子の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart illustrating an operation of a switching element used in the power supply device according to the second embodiment.
【図7】(a)〜(c)は期間T1〜T3における電流
経路の説明図である。7A to 7C are explanatory diagrams of current paths in periods T1 to T3.
【図8】(a)〜(c)は期間T1〜T3における本回
路の等価回路図である。8A to 8C are equivalent circuit diagrams of this circuit in periods T1 to T3.
【図9】同上のインダクタに流れるチョーク電流の波形
図である。FIG. 9 is a waveform diagram of a choke current flowing in the above inductor.
【図10】実施形態3の電源装置に用いるスイッチング
素子の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 10 is a timing chart illustrating an operation of a switching element used in the power supply device according to the third embodiment.
【図11】(a)〜(c)は期間T1〜T3における電
流経路の説明図である。11A to 11C are explanatory diagrams of current paths in periods T1 to T3.
【図12】(a)〜(c)は期間T1〜T3における本
回路の等価回路図である。12A to 12C are equivalent circuit diagrams of this circuit in periods T1 to T3.
【図13】同上のインダクタに流れるチョーク電流の波
形図である。FIG. 13 is a waveform diagram of a choke current flowing in the above inductor.
【図14】実施形態4の電源装置に用いるスイッチング
素子の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 14 is a timing chart illustrating an operation of a switching element used in the power supply device according to the fourth embodiment.
【図15】(a)〜(c)は期間T1〜T3における電
流経路の説明図である。15A to 15C are explanatory diagrams of current paths in periods T1 to T3.
【図16】(a)〜(c)は期間T1〜T3における本
回路の等価回路図である。16A to 16C are equivalent circuit diagrams of this circuit in periods T1 to T3.
【図17】同上のインダクタに流れるチョーク電流の波
形図である。FIG. 17 is a waveform diagram of a choke current flowing through the inductor of the above.
【図18】実施形態5の電源装置に用いるスイッチング
素子の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 18 is a timing chart illustrating the operation of the switching element used in the power supply device according to the fifth embodiment.
【図19】(a)〜(c)は期間T1〜T3における電
流経路の説明図である。19A to 19C are explanatory diagrams of current paths in periods T1 to T3.
【図20】(a)〜(c)は期間T1〜T3における本
回路の等価回路図である。20A to 20C are equivalent circuit diagrams of this circuit in periods T1 to T3.
【図21】同上のインダクタに流れるチョーク電流の波
形図である。FIG. 21 is a waveform diagram of a choke current flowing through the inductor of the above.
【図22】実施形態6の電源装置に用いるスイッチング
素子の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 22 is a timing chart illustrating the operation of the switching element used in the power supply device according to the sixth embodiment.
【図23】(a)〜(c)は期間T1〜T3における電
流経路の説明図である。23 (a) to 23 (c) are explanatory diagrams of current paths in periods T1 to T3.
【図24】(a)〜(c)は期間T1〜T3における本
回路の等価回路図である。24 (a) to (c) are equivalent circuit diagrams of the present circuit in periods T1 to T3.
【図25】同上のインダクタに流れるチョーク電流の波
形図である。FIG. 25 is a waveform diagram of a choke current flowing in the above inductor.
【図26】実施形態7の電源装置に用いるスイッチング
素子の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 26 is a timing chart illustrating the operation of the switching element used in the power supply device according to the seventh embodiment.
【図27】(a)〜(c)は期間T1〜T3における電
流経路の説明図である。27A to 27C are explanatory diagrams of current paths in periods T1 to T3.
【図28】(a)〜(c)は期間T1〜T3における本
回路の等価回路図である。28A to 28C are equivalent circuit diagrams of this circuit in periods T1 to T3.
【図29】同上のインダクタに流れるチョーク電流の波
形図である。FIG. 29 is a waveform diagram of a choke current flowing through the inductor of the above.
【図30】実施形態8の電源装置に用いるスイッチング
素子の動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 30 is a timing chart illustrating the operation of the switching element used in the power supply device according to the eighth embodiment.
【図31】(a)〜(c)は期間T1〜T3における電
流経路の説明図である。31A to 31C are explanatory diagrams of current paths in periods T1 to T3.
【図32】(a)〜(c)は期間T1〜T3における本
回路の等価回路図である。32A to 32C are equivalent circuit diagrams of this circuit in periods T1 to T3.
【図33】同上のインダクタに流れるチョーク電流の波
形図である。FIG. 33 is a waveform diagram of a choke current flowing in the above inductor.
【図34】従来の電源装置の回路図である。FIG. 34 is a circuit diagram of a conventional power supply device.
【図35】同上の各部の波形図である。FIG. 35 is a waveform chart of each part of the above.
【図36】同上を示し、(a)はスイッチング素子Q1
1,Q12のオン時における電流経路の説明図、(b)
はスイッチング素子Q11,Q12のオフ時における電
流経路の説明図である。FIG. 36 shows the same as above, (a) shows a switching element Q1.
1, an explanatory view of a current path when Q12 is on, (b)
FIG. 6 is an explanatory diagram of a current path when the switching elements Q11 and Q12 are off.
【図37】従来の別の電源装置の回路図である。FIG. 37 is a circuit diagram of another conventional power supply device.
【図38】同上の各部の波形図である。FIG. 38 is a waveform chart of each part of the above.
【図39】同上を示し、(a)〜(d)はそれぞれ期間
T1〜T4における電流経路の説明図である。FIG. 39 shows the same as above, and (a) to (d) are explanatory diagrams of current paths in periods T1 to T4, respectively.
【図40】従来の2種類の電源装置のインダクタに流れ
る電流の波形図である。FIG. 40 is a waveform diagram of currents flowing in inductors of two types of conventional power supply devices.
1 制御回路 AC 商用電源 C1 平滑コンデンサ L1 インダクタ LD 負荷回路 Q1〜Q4 スイッチング素子 1 control circuit AC commercial power supply C1 smoothing capacitor L1 inductor LD load circuit Q1-Q4 switching elements
Claims (4)
歪を改善する高調波歪改善機能と、負荷回路に供給する
電流を所望の値に限流するための限流機能とを有する電
源装置において、 平滑コンデンサを有し、入力電源からの入力電流を高周
波でスイッチングすることによって平滑コンデンサの両
端間に所望のレベルの直流電圧を生成する変換手段と、
変換手段の出力又は入力電源の何れかから負荷回路への
供給電流を限流する限流手段と、変換手段及び限流手段
を構成するスイッチング素子のオン・オフを制御する制
御手段とを備え、変換手段を構成するインダクタと限流
手段を構成するインダクタとを同一のインダクタで兼用
してなり、 前記制御手段は、スイッチングの1周期内に、少なくと
もインダクタ及び平滑コンデンサを含み、且つ、入力電
源及び負荷回路を含まない電流ループを形成する期間
と、少なくともインダクタ、入力電源及び負荷回路を含
む電流ループを形成する期間とを設けるようにスイッチ
ング素子のオン・オフを制御することを特徴とする電源
装置。1. A power supply having a harmonic distortion improving function for improving harmonic distortion contained in an input current from a commercial power supply and a current limiting function for limiting a current supplied to a load circuit to a desired value. In the device, there is a smoothing capacitor, a conversion means for generating a DC voltage of a desired level across the smoothing capacitor by switching the input current from the input power supply at a high frequency,
A current limiting means for limiting a current supplied to the load circuit from either the output of the converting means or an input power source; and a control means for controlling on / off of a switching element forming the converting means and the current limiting means, The same inductor serves as the inductor that constitutes the conversion means and the inductor that constitutes the current limiting means, and the control means includes at least an inductor and a smoothing capacitor within one cycle of switching, and the input power supply and the A power supply device controlling ON / OFF of a switching element so as to provide a period for forming a current loop that does not include a load circuit and a period for forming a current loop that includes at least an inductor, an input power supply, and a load circuit. ..
に少なくとも、前記インダクタに正の電圧が印加される
第1の期間と、前記インダクタに負の電圧が印加される
第3の期間と、前記インダクタの印加電圧が第1の期間
よりも低く且つ第3の期間よりも高い、第1の期間と第
3の期間との間に設定される第2の期間とを少なくとも
設定するように、前記スイッチング素子のオン・オフを
制御することを特徴とする請求項1記載の電源装置。2. The control means comprises at least a first period in which a positive voltage is applied to the inductor and a third period in which a negative voltage is applied to the inductor within one switching cycle. At least a second period set between the first period and the third period, in which the voltage applied to the inductor is lower than the first period and higher than the third period, is set, The power supply device according to claim 1, wherein ON / OFF of the switching element is controlled.
くとも平滑コンデンサから放電電流が流れる第1の電流
ループ、平滑コンデンサに電流が流れない第2の電流ル
ープ、平滑コンデンサに充電電流が流れる第3の電流ル
ープ、の順番で各電流ループに含まれるように、前記ス
イッチング素子のオン・オフを制御することを特徴とす
る請求項2記載の電源装置。3. The control means comprises: a first current loop through which a discharging current flows from at least a smoothing capacitor, a second current loop through which a current does not flow through the smoothing capacitor, and a third current through which a charging current flows through the smoothing capacitor. 3. The power supply device according to claim 2, wherein on / off of the switching element is controlled so as to be included in each current loop in the order of.
整流回路の高圧側の出力端子に第1のスイッチング素子
を介して第1のダイオードのカソードとインダクタの一
端とを接続するとともに、低圧側の出力端子に第2のス
イッチング素子の一端と第1のダイオードのアノードと
第2のダイオードのカソードとを接続し、第2のスイッ
チング素子の他端に第3のダイオードのカソードと平滑
コンデンサの一端とを接続し、第3のダイオードのアノ
ードに第3及び第4のスイッチング素子の一端を接続
し、インダクタの他端に第3のスイッチング素子の他端
と第4のダイオードのアノードとを接続し、第4のダイ
オードのカソードと第3のダイオードのアノードとの間
に負荷回路を接続し、第2のダイオードのアノードに平
滑コンデンサの他端及び第4のスイッチング素子の他端
を接続して構成されることを特徴とする請求項1乃至3
の何れか一つに記載の電源装置。4. The converting means connects a cathode of a first diode and one end of an inductor to a high-voltage side output terminal of a rectifying circuit for full-wave rectifying an AC power source via a first switching element, One end of the second switching element, the anode of the first diode and the cathode of the second diode are connected to the output terminal on the low voltage side, and the other end of the second switching element is connected to the cathode of the third diode and the smoothing capacitor. To the anode of the third diode, the ends of the third and fourth switching elements are connected to the anode of the third diode, and the other end of the inductor is connected to the other end of the third switching element and the anode of the fourth diode. Connect a load circuit between the cathode of the fourth diode and the anode of the third diode, and connect the other end of the smoothing capacitor to the anode of the second diode. Claims 1 to 3, characterized in that it is constituted by connecting a beauty other end of the fourth switching element
The power supply device according to any one of 1.
Priority Applications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |