JP2005287257A - コンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フィルタ4の出力端子と平滑コンデンサ5との間に、コイル60及びダイオード61を直列に接続し、コイル60とダイオード61との接続点とリーケージインダクタ7との間にコンデンサ62を接続することにより、コンデンサ62がコンデンサ5の昇圧手段として動作すると共に、コンバータの入力電圧の波形に入力電流の波形を近づけるように機能する。これにより、簡単な素子の追加で、力率を改善できる。
【選択図】 図1
Description
このコンバータは、特許文献1のコンバータと同様に、共振を利用して電力損失を低減するコンバータであり、交流電源1にフィルタ2及び整流回路3を介して接続されたフィルタ4を備えている。フィルタ4の出力端子4aとグランド端子4bとの間に、平滑コンデンサ5が接続されている。フィルタ4の出力端子4aには、電流共振用のコンデンサ6の一方の電極が接続され、そのコンデンサ6の他方の電極が、リーケージインダクタ7を介してトランス8の一次巻線8aの一端に接続されている。
次に、このコンバータの動作を、図15を参照しつつ説明する。
図15は、図14のコンバータの動作を説明するための波形図である。
交流電源1が発生する交流電圧がフィルタ2で濾波されて、整流回路3に入力される。整流回路3は交流電圧の全波整流を行い、脈動する電圧を出力する。フィルタ4が整流回路3の出力電圧の濾波を行い、コンデンサ5が整流回路3の出力電圧の充電放電を行い、平滑化した直流電圧を生成する。
高調波電流を減ずるためには、入力電流波形を正弦波に近づけることが重要で、一般には力率改善をすることにより、これを行っている。
図17は、従来の他のコンバータを示す回路図である。
これに対し、図16のコンバータでは、チョークコイル30を商用周波数(50/60Hz)に対応させると、チョークコイル30が大きくかつ重くなるという欠点があった。
また、図17のコンバータでは、アクティブフィルタ40におけるスイッチング周波数は、数10KHzと高く、かつ、アクティブフィルタ40に、チョークコイル41、チョークコイル41に電磁結合するコイル42、スイッチング素子43、電圧検出用の抵抗44〜48、コンパレータ49,51、オペアンプ50,乗算回路52、フリップフロップ53等が必要になる。チョークコイル41は、図16のチョークコイル30よりも小型でよいが、他を構成する部品数が増加するとともに、スイッチングロスの増加や、スイッチングノイズの増加があった。
前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第1のコイル及び前記第1の整流素子の接続点に接続された第2のコンデンサと、前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第2のコイル及び前記第2の整流素子の接続点に接続された第3のコンデンサと、
前記第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子をオン、オフして前記一次巻線に電流を流すスイッチング制御部と、前記電流に対応するエネルギーを二次巻線から負荷に供給する出力手段と、を備えてもよい。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図14中の要素と共通の要素には共通の符号を付している。図2は、図1中の制御部14の要部を示す構成図である。
交流電源1には、フィルタ2が接続され、フィルタ2に整流回路3を介してフィルタ4が接続されている。
発光ダイオード24aは、電圧検出回路23で検出する電圧に応じて発光し、フォトトランジスタ24bはその光を受信して対応する信号を制御部14のフィードバック端子FBに帰還する。
図3は、図1のコンバータの動作を説明するための波形図である。
図4は、スイッチング周波数と出力電力の関係を示す説明図である。
図5は、入力電流波形を示す説明図である。
図6は、本発明の第2の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号を付してる。
図7は、本発明の第3の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図6中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
図8は、本発明の第4の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図1,図6中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
このコンバータの第1の実施形態のコンバータと異なる点は、コイル70、ダイオード71及コンデンサ72を設けたことであり、他の構成は、第1の実施形態のコンバータと同様である。
図9は、本発明の第5の実施形態に係るコンバータを示す構成図である。
このコンバータには、第1の実施形態のコイル60とダイオード61とコンデンサ62とがなく、コイル60及びダイオード61の代わりのコイル70及びダイオード71を備えている。コイル70の一端は、フィルタ4の正極出力端子4aに接続され、コイル70の他端が、ダイオード71のアノードに接続されている。ダイオード71のカソードが平滑コンデンサ5の正極に接続されている。そして、第1の実施形態では、リーケージインダクタ7とコンデンサ5の負極との間に接続されいたコンデンサ6が、リーケージインダクタ7とダイオード71のアノードとの間に接続されている。他の構成は、第1の実施形態と同様である。
図10は、本発明の第6の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
図11は、本発明の第7の実施形態に係るコンバータを示す構成図であり、図1中の要素と共通する要素には、共通の符号が付されている。
図12(a)〜(e)は、図11の各部の波形を示す図である。図13は、NMOS9のオンデューティ比と出力電圧の関係を示す特性図である。
その変形例は、例えば、電圧疑似共振用のコンデンサ10をNMOS9のドレイン・ソース間に接続してもよいし、NMOS11のドレイン・ソースに接続してもよいし、両方のNMOS9,11のドレイン・ソース間にそれぞれ接続されてもよい。さらに、NMOS9,11の寄生容量を利用することにより、省略することも可能である。
3 整流回路
5 平滑コンデンサ
6 電流共振用コンデンサ
7 リーケージインダクタ
8 トランス
9,11 NMOS
10 電圧疑似共振用コンデンサ
14 制御部
60 コイル
61 整流素子としてのダイオード
62,72 コンデンサ
Claims (9)
- 交流電圧を整流する整流回路と、
第1のコンデンサと、
前記整流回路と前記第1のコンデンサとの間に接続されたコイル及び整流素子の直列回路と、
一次巻線及び二次巻線を有する変圧器と、
前記第1のコンデンサの一方の電極と前記一次巻線の一端との間に接続された第1のスイッチング素子と、
前記第1のコンデンサの他方の電極と前記一次巻線の一端との間に接続された第2のスイッチング素子と、
前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記コイル及び整流素子の接続点に接続された第2のコンデンサと、
前記第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子をオン、オフして前記一次巻線に電流を流すスイッチング制御部と、
前記電流に対応するエネルギーを二次巻線から負荷に供給する出力手段と、
を備えることを特徴とするコンバータ。 - 前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第1のコンデンサの一方の電極或いは該第1のコンデンサの他方の電極に接続された第3のコンデンサを備えることを特徴とする請求項1に記載のコンバータ。
- 交流電圧を整流する整流回路と、
第1のコンデンサと、
前記整流回路と前記第1のコンデンサの一方の電極との間に接続された第1のコイル及び第1の整流素子の直列回路と、
前記整流回路と前記第1のコンデンサの他方の電極との間に接続された第2のコイル及び第2の整流素子の直列回路と、
一次巻線及び二次巻線を有する変圧器と、
前記第1のコンデンサの一方の電極と前記一次巻線の一端との間に接続された第1のスイッチング素子と、
前記第1のコンデンサの他方の電極と前記一次巻線の一端との間に接続された第2のスイッチング素子と、
前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第1のコイル及び前記第1の整流素子の接続点に接続された第2のコンデンサと、
前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第2のコイル及び前記第2の整流素子の接続点に接続された第3のコンデンサと、
前記第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子をオン、オフして前記一次巻線に電流を流すスイッチング制御部と、
前記電流に対応するエネルギーを二次巻線から負荷に供給する出力手段と、
を備えることを特徴とするコンバータ。 - 前記一次巻線の他端に一方の電極が接続され、他方の電極が前記第1のコンデンサの一方の電極或いは該第1のコンデンサの他方の電極に接続された第4のコンデンサを備えることを特徴とする請求項3に記載のコンバータ。
- 前記出力手段は、前記二次巻線に接続された全波整流回路と、前記全波整流回路に接続された平滑コンデンサとを備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコンバータ。
- 前記二次巻線は、中間タップを備え、
前記出力手段は、前記二次巻線の両端に接続された両波整流回路と、前記両波整流回路及び前記中間タップ間に接続された平滑コンデンサとを、備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコンバータ。 - 前記出力手段は、前記二次巻線に接続された半波整流回路と、前記半波整流回路に接続された平滑コンデンサとを備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコンバータ。
- 前記スイッチング制御部は、前記第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子をオン、オフするスイッチング周波数を変化させて前記一次巻線に流れる電流を制御することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のコンバータ。
- 前記スイッチング制御部は、前記第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子のオン期間またはオフ期間を変化させて前記一次巻線に流れる電流を制御することを特徴とする請求項7に記載のコンバータ。
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JP2007189027A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Mirai Kankyo Kaihatsu Kenkyusho Kk | 発光ダイオード定電流駆動回路 |
JP2007195287A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 共振コンバータにおける電流検出方式 |
JP2012039794A (ja) * | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Sanken Electric Co Ltd | コンバータ |
JP2012039792A (ja) * | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Sanken Electric Co Ltd | コンバータ |
US8817494B2 (en) | 2010-08-09 | 2014-08-26 | Sanken Electric Co., Ltd. | PFC AC/DC converter reducing harmonics, switching loss, and switching noise |
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