JP2006020467A - Switching power circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the tacking to a wider AC input voltage range and a wide range of load conditions, by achieving the downsizing and the cost reduction of a power circuit which is equipped with a power factor improving function, and the rise of its power conversion. <P>SOLUTION: A voltage resonance type converter is provided with a power regeneration system of power factor improving circuit. As regards a power isolation transformer, the ripple of commercial AC power cycle to be superposed on secondary DC output voltage is reduced by putting it at the low coupling degree by a specified coupling coefficient or under. Moreover, the transmission loss between the primary side and the secondary side caused by putting the power isolation transformer at low coupling degree is compensated for by the resonation of a secondary parallel resonance circuit. Moreover, the power conversion improving circuit is provided with a control transformer PRT using a high frequency inductor as controlled winding. The inductance of the above controlled winding is variable according to the level of rectified smoothed voltage Ei, whereby it controls a power factor to be constant to AC input voltage and load ripple. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、力率改善機能を備えるスイッチング電源回路に関するものである。   The present invention relates to a switching power supply circuit having a power factor correction function.

先に本出願人は、一次側に共振形コンバータを備えた電源回路を各種提案している。また、共振形コンバータに対して力率改善を図るための力率改善回路を備えて構成した電源回路も各種提案している。
上記力率改善回路として、先に本出願人は、共振形コンバータのスイッチング出力を整流電流経路に帰還することで、整流電流経路に流れる整流電流を断続し、これにより交流入力電流の導通角を拡大して力率改善を図る構成を、各種提案している。
しかしながら、このような力率改善回路として、例えば共振形コンバータのスイッチング出力を直接的に整流電流経路に帰還するような構成(例えば特許文献1、図6参照)を採った場合、二次側直流出力電圧の商用電源周期のリップル電圧が力率改善前よりも大幅に増加することが分かっている。
このような力率改善の構成の場合、一次側の共振回路が、商用交流電源の整流電流経路に対して直接的に接続されることになる。このために、上記共振回路のインダクタンスである絶縁コンバータトランスの一次巻線に流れる電流には、商用交流電流周期の電流が重畳する。この重畳分が絶縁コンバータトランスの二次側に伝送された状態で二次側における整流平滑回路が動作する結果、上記のようにして、二次側直流出力電圧の商用電源周期のリップル電圧が増加することになる。例えば、力率PF=0.8程度が得られるように構成した場合には、リップル電圧のレベルは5〜6倍にまで増加する。
The present applicant has previously proposed various power supply circuits including a resonance type converter on the primary side. Various power supply circuits configured with a power factor correction circuit for improving the power factor of the resonant converter have also been proposed.
As the above power factor correction circuit, the applicant of the present invention previously interrupted the rectified current flowing in the rectified current path by feeding back the switching output of the resonant converter to the rectified current path, thereby increasing the conduction angle of the AC input current. Various configurations have been proposed to expand and improve power factor.
However, when such a power factor correction circuit has a configuration in which, for example, the switching output of the resonant converter is directly fed back to the rectified current path (see, for example, Patent Document 1 and FIG. 6), the secondary side DC It has been found that the ripple voltage of the commercial power cycle of the output voltage is significantly increased than before the power factor improvement.
In the case of such a power factor improving configuration, the primary side resonance circuit is directly connected to the rectification current path of the commercial AC power supply. For this reason, a current having a commercial AC current cycle is superimposed on the current flowing through the primary winding of the insulating converter transformer, which is the inductance of the resonance circuit. As a result of the operation of the rectifying / smoothing circuit on the secondary side in a state where this overlap is transmitted to the secondary side of the insulation converter transformer, the ripple voltage of the commercial power cycle of the secondary DC output voltage is increased as described above. Will do. For example, when the power factor PF is set to be about 0.8, the level of the ripple voltage increases to 5 to 6 times.

この対策として、1つには、安定化制御のための制御ゲインを高く設定することが考えられる。しかし、上記のようにして5〜6倍にまでリップル電圧のレベルが増加してしまうと、制御ゲインを限界まで高くしたとしても、リップルを有効に抑制するには不足となる。そこで、上記制御ゲインについてある限度にまで高く設定したうえで、さらに、二次側直流出力電圧平滑用の平滑コンデンサの静電容量を5〜6倍に増加させることが考えられる。しかしながら、このような平滑コンデンサの選定は大幅なコストアップとなり、実用化は現実的ではないものとなる。このような対策が現実的でないことから、例えばリップル電圧を一定以下とすることが厳しく要求されるような機器に採用することが難しい場合がある。   One possible countermeasure is to set a high control gain for stabilization control. However, if the level of the ripple voltage increases to 5 to 6 times as described above, even if the control gain is increased to the limit, it is insufficient to effectively suppress the ripple. Therefore, it is conceivable that the capacitance of the smoothing capacitor for smoothing the secondary side DC output voltage is further increased 5 to 6 times after the control gain is set to a certain limit. However, the selection of such a smoothing capacitor greatly increases the cost, and practical use is not practical. Since such a countermeasure is not practical, it may be difficult to adopt it in a device that strictly requires, for example, a ripple voltage to be below a certain level.

そこで、本出願人は、スイッチング出力を帰還する形式の力率改善回路として、上記したリップル電圧の抑制が図られたものを各種提案している。
図11は、先に本出願人により出願された、リップル電圧低減が図られたスイッチング出力帰還形式の力率改善回路の発明に基づいて構成される、スイッチング電源回路の一例を示す回路図である。この電源回路は、電圧共振形のスイッチングコンバータに対して力率改善回路を設けた構成とされている。
Therefore, the applicant of the present invention has proposed various types of power factor correction circuits that feedback the switching output in which the ripple voltage is suppressed.
FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply circuit that is configured based on the invention of the power factor improvement circuit of the switching output feedback type that has been applied by the present applicant and that has reduced ripple voltage. . This power supply circuit is configured such that a power factor correction circuit is provided for a voltage resonance type switching converter.

この図に示すスイッチング電源回路においては、コモンモードのノイズを除去するノイズフィルタとして、1組のコモンモードチョークコイルCMCと、2本のアクロスコンデンサCLが商用交流電源ACのラインに対して設けられている。   In the switching power supply circuit shown in this figure, as a noise filter for removing common mode noise, a pair of common mode choke coils CMC and two across capacitors CL are provided for the line of the commercial AC power supply AC. Yes.

商用交流電源AC(交流入力電圧VAC)は、4本の低速型の整流ダイオードからなるブリッジ整流回路Diにより整流され、その整流出力は力率改善回路20を介するようにして平滑コンデンサCiに充電される。これにより平滑コンデンサCiの両端電圧として整流平滑電圧Eiが得られる。なお、力率改善回路20の構成及びその動作については後述する。   The commercial AC power supply AC (AC input voltage VAC) is rectified by a bridge rectifier circuit Di composed of four low-speed rectifier diodes, and the rectified output is charged to the smoothing capacitor Ci via the power factor correction circuit 20. The As a result, the rectified and smoothed voltage Ei is obtained as the voltage across the smoothing capacitor Ci. The configuration and operation of the power factor correction circuit 20 will be described later.

この図において、上記整流平滑電圧Eiを直流入力電圧として入力してスイッチング動作を行う電圧共振形スイッチングコンバータは、例えば高耐圧のバイポーラトランジスタとしてのスイッチング素子Q1 を1石備えた構成とされる。つまり、いわゆるシングルエンド方式とされる。   In this figure, a voltage resonance type switching converter that performs a switching operation by inputting the rectified and smoothed voltage Ei as a DC input voltage has, for example, one switching element Q1 as a high breakdown voltage bipolar transistor. That is, a so-called single-end system is used.

このスイッチング素子Q1 のベースには、発振・ドライブ制御回路21から出力されるスイッチング駆動信号が入力されるようになっている。
また、スイッチング素子Q1のコレクタは絶縁コンバータトランスPRTの一次巻線N1を介して平滑コンデンサEiの正極端子と接続される。つまり、一次巻線N1を介して直流入力電圧(Ei)が供給されるようになっている。また、エミッタは接地される。
また、スイッチング素子Q1のベース−エミッタ間にはクランプダイオードDDが接続される。
A switching drive signal output from the oscillation / drive control circuit 21 is input to the base of the switching element Q1.
The collector of switching element Q1 is connected to the positive terminal of smoothing capacitor Ei via primary winding N1 of insulating converter transformer PRT. That is, the DC input voltage (Ei) is supplied through the primary winding N1. The emitter is grounded.
A clamp diode DD is connected between the base and emitter of the switching element Q1.

また、スイッチング素子Q1のコレクタ−エミッタ間に対しては、一次側電圧共振コンデンサCrが接続される。
一次側電圧共振コンデンサCrは、絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1のリーケージインダクタンスL1とによって電圧共振回路(並列共振回路)を形成している。そして、この電圧共振回路の共振作用によって、スイッチング素子Q1のスイッチング動作として電圧共振形の動作が得られるようにされている。このために、スイッチング素子Q1のコレクタ−エミッタ間の両端電圧VQ1としては、スイッチング素子がオフとなる期間において正弦波状のパルス波形が得られる。
A primary side voltage resonance capacitor Cr is connected between the collector and emitter of the switching element Q1.
The primary side voltage resonance capacitor Cr forms a voltage resonance circuit (parallel resonance circuit) with the leakage inductance L1 of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT. A voltage resonance type operation is obtained as the switching operation of the switching element Q1 by the resonance action of the voltage resonance circuit. For this reason, a sinusoidal pulse waveform is obtained as the voltage VQ1 between the collector and emitter of the switching element Q1 during the period when the switching element is turned off.

発振・ドライブ制御回路21は、スイッチング素子Q1をスイッチング駆動するために、スイッチング素子Q1のベースに対して、スイッチング駆動信号としてのベース電流を供給する。これにより、スイッチング素子Q1は、スイッチング駆動信号の周期に応じたスイッチング周波数によりスイッチング動作を行う。また、発振・ドライブ制御回路21は、二次側直流出力電圧の安定化のために、スイッチング素子Q1のスイッチング周波数を可変するようにもされている。   The oscillation / drive control circuit 21 supplies a base current as a switching drive signal to the base of the switching element Q1 in order to drive the switching element Q1. As a result, the switching element Q1 performs a switching operation at a switching frequency corresponding to the period of the switching drive signal. The oscillation / drive control circuit 21 is also configured to vary the switching frequency of the switching element Q1 in order to stabilize the secondary side DC output voltage.

絶縁コンバータトランスPITは、スイッチング素子Q1 のスイッチング出力を二次側に伝送する。
絶縁コンバータトランスPITの構造としては、例えば、フェライト材によるE型コアを組み合わせたEE型コアを備える。そして、一次側と二次側とで巻装部位を分割したうえで、一次巻線N1(及び三次巻線N3)と、二次巻線N2を、EE型コアの中央磁脚に対して巻装している。
そのうえで、絶縁コンバータトランスPITのEE型コアの中央磁脚に対しては1.0mm程度のギャップを形成するようにしており、これによって、一次側と二次側との間で、k=0.80〜0.85程度の結合係数kを得るようにしている。この程度の結合係数kは疎結合としてみてよい結合度であり、その分、飽和状態が得られにくくなる。また、この結合係数kの値が、リーケージインダクタンス(L1)の設定要素となる。
The insulating converter transformer PIT transmits the switching output of the switching element Q1 to the secondary side.
As the structure of the insulating converter transformer PIT, for example, an EE type core in which an E type core made of a ferrite material is combined is provided. Then, after the winding part is divided on the primary side and the secondary side, the primary winding N1 (and tertiary winding N3) and the secondary winding N2 are wound around the central magnetic leg of the EE type core. Disguise.
In addition, a gap of about 1.0 mm is formed with respect to the central magnetic leg of the EE type core of the insulating converter transformer PIT, whereby k = 0.80 between the primary side and the secondary side. A coupling coefficient k of about ˜0.85 is obtained. This degree of coupling coefficient k is a degree of coupling that can be regarded as loose coupling, and accordingly, a saturated state is hardly obtained. Further, the value of the coupling coefficient k becomes a setting element of the leakage inductance (L1).

絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1の一端は、スイッチング素子Q1 のコレクタと接続され、他端側は平滑コンデンサCiの正極(整流平滑電圧Ei)と接続される。   One end of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT is connected to the collector of the switching element Q1, and the other end is connected to the positive electrode (rectified smoothing voltage Ei) of the smoothing capacitor Ci.

絶縁コンバータトランスPITの二次側では、一次巻線N1 により誘起された交番電圧が二次巻線N2に発生する。この場合、二次巻線N2に対しては、二次側並列共振コンデンサC2 が並列に接続されることで、二次巻線N2のリーケージインダクタンスL2と二次側並列共振コンデンサC2のキャパシタンスとによって二次側並列共振回路が形成される。この並列共振回路の共振動作により、二次巻線N2に励起される交番電圧は共振電圧となる。つまり二次側において電圧共振動作が得られる。   On the secondary side of the insulating converter transformer PIT, an alternating voltage induced by the primary winding N1 is generated in the secondary winding N2. In this case, a secondary side parallel resonant capacitor C2 is connected in parallel to the secondary winding N2, so that it depends on the leakage inductance L2 of the secondary winding N2 and the capacitance of the secondary side parallel resonant capacitor C2. A secondary side parallel resonant circuit is formed. By the resonance operation of the parallel resonance circuit, the alternating voltage excited in the secondary winding N2 becomes a resonance voltage. That is, a voltage resonance operation is obtained on the secondary side.

つまり、この電源回路では、一次側にはスイッチング動作を電圧共振形とするための一次側電圧(並列)共振回路が備えられ、二次側にも整流回路系において電圧共振動作を得るための並列共振回路が備えられる。なお、本明細書では、このようにして複数の共振回路が備えられて動作する構成のスイッチングコンバータについては、「複合共振形スイッチングコンバータ」ともいうことにする。   That is, in this power supply circuit, the primary side is provided with a primary side voltage (parallel) resonance circuit for making the switching operation a voltage resonance type, and the secondary side is also provided with a parallel for obtaining a voltage resonance operation in the rectifier circuit system. A resonant circuit is provided. In the present specification, a switching converter configured to operate with a plurality of resonance circuits in this way is also referred to as a “composite resonance switching converter”.

上記のようにして形成される二次側の並列共振回路に対しては、ブリッジ整流回路DBR及び平滑コンデンサCoからなる全波整流回路が接続される。この全波整流回路は、上記した二次側並列共振回路の共振出力としての交番電圧を入力して整流平滑動作を行うことで、平滑コンデンサCoの両端電圧として直流出力電圧Eoを生成する。この直流出力電圧Eoは負荷に供給されると共に、定電圧制御用の検出電圧として、発振・ドライブ制御回路21に入力される。   A full-wave rectifier circuit including a bridge rectifier circuit DBR and a smoothing capacitor Co is connected to the secondary side parallel resonant circuit formed as described above. This full-wave rectifier circuit generates a DC output voltage Eo as a voltage across the smoothing capacitor Co by inputting an alternating voltage as a resonant output of the secondary side parallel resonant circuit and performing a rectifying and smoothing operation. The DC output voltage Eo is supplied to the load and is input to the oscillation / drive control circuit 21 as a detection voltage for constant voltage control.

なお、図11に示す回路において、二次側整流回路について全波整流回路の構成としているのは、負荷電力の広範な変動に対応して、スイッチング素子Q1のゼロ電流スイッチング(ZCS:Zero Current Switching)の動作が確保されるようにするためである。
前述もしたように、図11の電源回路では、絶縁コンバータトランスPITの結合係数kについて0.8以上が得られるようにしている。これは、疎結合ではあるが、ある程度の結合度が維持された状態であるということがいえる。このような結合度の下で、例えば二次側整流回路について半波整流回路とすると、上記したZCSの動作が適正に維持できない状態となる場合がある。
In the circuit shown in FIG. 11, the configuration of the full-wave rectifier circuit for the secondary side rectifier circuit is zero current switching (ZCS: Zero Current Switching) of the switching element Q1 in response to a wide variation in load power. ) Is ensured.
As described above, in the power supply circuit shown in FIG. 11, a coupling coefficient k of the insulating converter transformer PIT is 0.8 or more. Although this is a loose coupling, it can be said that a certain degree of coupling is maintained. Under such a degree of coupling, for example, if the secondary side rectifier circuit is a half-wave rectifier circuit, the above-described ZCS operation may not be properly maintained.

発振・ドライブ制御回路2では、定電圧制御動作として、上記のようにして入力される直流出力電圧Eoのレベルに応じて、スイッチング周波数を可変するのであるが、このスイッチング周波数可変動作としては、スイッチング素子Q1がオフとなる期間は一定としたうえで、オンとなる期間を可変制御する動作となる。つまり、この電源回路では、定電圧制御動作として、スイッチング周波数を可変制御することで、スイッチング出力に対する共振インピーダンス制御を行い、これと同時に、スイッチング周期におけるスイッチング素子の導通角制御(PWM制御)も行っているものと見ることができる。そして、この複合的な制御動作を1組の制御回路系によって実現している。   In the oscillation / drive control circuit 2, as a constant voltage control operation, the switching frequency is varied according to the level of the DC output voltage Eo input as described above. The period during which the element Q1 is off is fixed, and the period during which the element Q1 is on is variably controlled. That is, in this power supply circuit, as the constant voltage control operation, the switching frequency is variably controlled to control the resonance impedance for the switching output, and at the same time, the conduction angle control (PWM control) of the switching element in the switching cycle is also performed. Can be seen. This complex control operation is realized by a set of control circuit systems.

また、力率改善は力率改善回路20により行われる。
この図に示す力率改善回路20は、整流ダイオードD1,D2、フィルタコンデンサCN、インダクタLS、及び三次巻線N3を備えて成るものとされる。整流ダイオードD1は低速型を選定し、整流ダイオードD2には、高速型(高速リカバリ型)のダイオード素子を選定している。
また、三次巻線N3は、絶縁コンバータトランスPITにおいて、一次巻線N1の巻き終わり端部側を巻き上げるようにして形成される。
The power factor improvement is performed by the power factor improvement circuit 20.
The power factor correction circuit 20 shown in this figure includes rectifier diodes D1 and D2, a filter capacitor CN, an inductor LS, and a tertiary winding N3. The rectifier diode D1 is selected as a low speed type, and the rectifier diode D2 is selected as a high speed type (high speed recovery type) diode element.
The tertiary winding N3 is formed so as to wind up the winding end end side of the primary winding N1 in the insulating converter transformer PIT.

整流ダイオードD1は、図示するようにして、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子と平滑コンデンサCiの正極端子間に対して挿入される。また、同じブリッジ整流回路Diの正極出力端子と平滑コンデンサCiの正極端子間に対しては、上記整流ダイオードD1と並列接続の関係により、整流ダイオードD2−インダクタLs−三次巻線N3の直列接続回路が挿入される。
フィルタコンデンサCNは、この場合には、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子と、平滑コンデンサCiの正極端子との間に挿入される。つまり、フィルタコンデンサCNは、整流ダイオードD1と整流ダイオードD2−インダクタLs−三次巻線N3の直列接続回路との両者に対して並列に接続される。
上記のようにして挿入されるフィルタコンデンサCNとインダクタLsとによりノーマルモードのLCローパスフィルタが形成され、スイッチング周期の高周波ノイズが商用交流電源ラインに流入することが阻止される。
As shown in the figure, the rectifier diode D1 is inserted between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci. Further, between the positive output terminal of the same bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci, a series connection circuit of rectifier diode D2-inductor Ls-tertiary winding N3 due to the parallel connection with the rectifier diode D1. Is inserted.
In this case, the filter capacitor CN is inserted between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci. In other words, the filter capacitor CN is connected in parallel to both the rectifier diode D1 and the series connection circuit of the rectifier diode D2, the inductor Ls, and the tertiary winding N3.
The filter capacitor CN and the inductor Ls inserted as described above form a normal mode LC low-pass filter, which prevents high-frequency noise of the switching period from flowing into the commercial AC power supply line.

スイッチング素子Q1のスイッチング動作によっては、スイッチング素子Q1の両端電圧(コレクタ−エミッタ間電圧)VQ1として、オフ期間において正弦波状の共振パルス電圧が得られることになる。この共振パルス電圧による交番電圧は、絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1から力率改善回路20の三次巻線N3に対して伝達(誘起)される。この三次巻線N3に得られた交番電圧は、インダクタLsを介するようにして、整流ダイオードD2に対しても印加される。   Depending on the switching operation of the switching element Q1, a sinusoidal resonance pulse voltage can be obtained as the voltage across the switching element Q1 (collector-emitter voltage) VQ1 during the off period. The alternating voltage due to the resonance pulse voltage is transmitted (induced) from the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT to the tertiary winding N3 of the power factor correction circuit 20. The alternating voltage obtained at the tertiary winding N3 is also applied to the rectifier diode D2 via the inductor Ls.

この場合、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子から流れる整流電流は、整流ダイオードD1(アノード→カソード)を経由して平滑コンデンサCiに流入する経路と、整流ダイオードD2(アノード→カソード)→インダクタLs→三次巻線N3を経由して平滑コンデンサCiに流入する経路とで流れるようにされる。
つまり、交流入力電圧VACがピーク近傍となる期間においては、低速型の整流ダイオードD1が導通するようになっており、ブリッジ整流回路Diからの整流電流は、この整流ダイオードD1を介して平滑コンデンサCiに流入するようになっている。また、交流入力電圧VACが上記ピーク近傍よりも低くなる期間においては、ブリッジ整流回路Diからの整流電流は、整流ダイオードD2−インダクタLs−三次巻線N3の直列接続回路を経由して平滑コンデンサCiに流れるようにされるが、上記のようにして、整流ダイオードD2に対しては交番電圧が印加されていることで、その経路を流れる整流電流についてスイッチングを行って断続する動作が得られることとなる。このようにして、整流電流が2つの整流電流経路において分流するように構成することで、力率改善回路内の整流ダイオードにおける導通損が低減され、その分、電力変換効率を高くすることができる。
なお、上記のようにして、交流入力電圧VACがピーク近傍よりも低い所定レベルとなる期間において整流ダイオードD2のスイッチングを行うという動作は、例えば一次巻線N1に対する三次巻線N3の巻線比を設定することで得られる。
In this case, the rectified current flowing from the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di flows into the smoothing capacitor Ci via the rectifier diode D1 (anode → cathode), the rectifier diode D2 (anode → cathode) → the inductor Ls → It flows through a path flowing into the smoothing capacitor Ci via the tertiary winding N3.
That is, during the period when the AC input voltage VAC is in the vicinity of the peak, the low-speed rectifier diode D1 is turned on, and the rectified current from the bridge rectifier circuit Di is passed through the rectifier diode D1 to the smoothing capacitor Ci. To flow into. Further, during the period in which the AC input voltage VAC is lower than the vicinity of the peak, the rectified current from the bridge rectifier circuit Di passes through the series connection circuit of the rectifier diode D2-inductor Ls-tertiary winding N3 to the smoothing capacitor Ci. However, as described above, an alternating voltage is applied to the rectifier diode D2, so that the rectified current flowing through the path is switched and intermittently operated. Become. In this way, by configuring so that the rectified current is divided in the two rectified current paths, the conduction loss in the rectifier diode in the power factor correction circuit is reduced, and the power conversion efficiency can be increased accordingly. .
As described above, the operation of switching the rectifier diode D2 during the period in which the AC input voltage VAC is at a predetermined level lower than the vicinity of the peak is, for example, the ratio of the winding of the tertiary winding N3 to the primary winding N1. It is obtained by setting.

このようにして、力率改善回路20内の整流電流経路に対しては、三次巻線N3を媒介するようにして、スイッチング素子Q1のスイッチング出力(電圧共振パルス)が電圧として帰還される。そして、この整流電流経路に流れる整流電流がスイッチングされるようにして断続される結果、整流電流の元である交流入力電流IACの導通角は拡大され、力率の改善が図られることとなる。なお、このようにして、スイッチング出力を電圧として帰還して力率改善を図るようにされた力率改善回路の方式を、電圧帰還方式ともいう。   In this manner, the switching output (voltage resonance pulse) of the switching element Q1 is fed back as a voltage to the rectified current path in the power factor correction circuit 20 through the tertiary winding N3. As a result of switching the rectified current flowing through the rectified current path to be switched, the conduction angle of the AC input current IAC that is the source of the rectified current is expanded, and the power factor is improved. The method of the power factor correction circuit configured to feed back the switching output as a voltage and thereby improve the power factor is also referred to as a voltage feedback method.

そして、この図11に示す力率改善回路20の構成によっては、二次側直流出力電圧に重畳する商用交流電源周期のリップル電圧が抑制される。
力率改善回路20においては、三次巻線N3によりスイッチング出力を電圧帰還している。つまり、一次側の電圧共振回路に得られるスイッチング出力を商用交流電源の整流電流経路に帰還するのにあたり、三次巻線N3に励起される交番電圧により間接的に行っているということがいえる。これにより、三次巻線N3から一次巻線N1に対しては、商用交流電源周期のリップル成分が誘起されにくくなる。そのうえで、さらに、三次巻線N3に対してインダクタLsを直列に接続することで、三次巻線とインダクタの合成インダクタンスにより、等価的には、三次巻線が一次巻線に対して低結合度であることになる。これにより、商用交流電源周期のリップル成分は、さらに一次巻線に対して誘起されにくくなる。この結果、二次側直流出力電圧に重畳する商用交流電源周期のリップル電圧は有効に抑制されることになる。
Then, depending on the configuration of the power factor correction circuit 20 shown in FIG. 11, the ripple voltage of the commercial AC power supply cycle superimposed on the secondary side DC output voltage is suppressed.
In the power factor correction circuit 20, the switching output is voltage-feedbacked by the tertiary winding N3. In other words, it can be said that when the switching output obtained in the voltage resonance circuit on the primary side is fed back to the rectification current path of the commercial AC power supply, it is indirectly performed by the alternating voltage excited by the tertiary winding N3. As a result, the ripple component of the commercial AC power supply period is less likely to be induced from the tertiary winding N3 to the primary winding N1. Further, by connecting the inductor Ls in series with the tertiary winding N3, the tertiary winding is equivalent to the primary winding with a low degree of coupling due to the combined inductance of the tertiary winding and the inductor. There will be. As a result, the ripple component of the commercial AC power supply period is further less likely to be induced in the primary winding. As a result, the ripple voltage of the commercial AC power supply period superimposed on the secondary side DC output voltage is effectively suppressed.

図12の回路図は、先に本出願人により出願された発明に基づいて構成されるスイッチング電源回路の他の例を示している。この図に示す電源回路の基本構成としても、図11の電源回路と同様にして、一次側のシングルエンド方式の電圧共振型コンバータと二次側の二次側並列(電圧)共振回路とが組み合わされて成る複合共振型コンバータに対して、電圧帰還方式による力率改善回路を付加したものとされる。また、絶縁コンバータトランスPITとしても、図11と同様にして、結合係数k=0.80〜0,85程度の結合度が得られるようにしている。
なお、この図において、図11と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
The circuit diagram of FIG. 12 shows another example of the switching power supply circuit configured based on the invention previously filed by the present applicant. The basic configuration of the power supply circuit shown in this figure is similar to the power supply circuit of FIG. 11 in that a primary side single-ended voltage resonance converter and a secondary side secondary parallel (voltage) resonance circuit are combined. A power factor correction circuit based on a voltage feedback system is added to the composite resonance type converter. In addition, the insulating converter transformer PIT is configured to obtain a degree of coupling of about a coupling coefficient k = 0.80 to 0.85, as in FIG.
In this figure, the same parts as those in FIG.

この図に示す力率改善回路20Aは、図示するようにして、低速型の整流ダイオードD1と、高速型(高速リカバリ型)の整流ダイオードD2と、フィルタコンデンサCNと、力率改善用の磁気結合トランスMCTを備えて成る。
磁気結合トランスMCTは、一次巻線Npと二次巻線Nsとについて、磁気的に結合されるようにしてコアに巻装した構造を有する。なお、この場合の磁気結合トランスMCTは、分割された巻装位置が形成されているいわゆる分割ボビンを有し、一次巻線Npと二次巻線Nsとを、それぞれ異なる巻装位置に巻回するようにしており、これにより、一次側と二次側の結合度としては、疎結合とされる所定の結合係数が得られるようにされている。
The power factor improvement circuit 20A shown in this figure includes a low speed type rectifier diode D1, a high speed type (high speed recovery type) rectifier diode D2, a filter capacitor CN, and a magnetic coupling for power factor improvement as shown in the figure. It comprises a transformer MCT.
The magnetically coupled transformer MCT has a structure in which a primary winding Np and a secondary winding Ns are wound around a core so as to be magnetically coupled. The magnetically coupled transformer MCT in this case has a so-called divided bobbin in which divided winding positions are formed, and the primary winding Np and the secondary winding Ns are wound around different winding positions. Thus, a predetermined coupling coefficient that is loosely coupled is obtained as the degree of coupling between the primary side and the secondary side.

一次巻線Npの巻始め端部は、絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1の直列接続を介してスイッチング素子Q1のコレクタに対して接続され、巻終わり端部は整流ダイオードD1のカソードと接続される。整流ダイオードD1のアノードは、平滑コンデンサCiの正極端子に対して接続される。
二次巻線Nsの巻終わり端部は整流ダイオードD2のカソードと接続され、巻始め端部は平滑コンデンサCiの正極端子に対して接続される。整流ダイオードD2のアノードはブリッジ整流回路Diの正極出力端子に接続される。
また、フィルタコンデンサCNは、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子と平滑コンデンサCiの正極端子との間に挿入されることで、整流ダイオードD1と、整流ダイオードD2−二次巻線Nsの直列接続回路との両者に対して並列に接続されるものとなる。
The winding start end portion of the primary winding Np is connected to the collector of the switching element Q1 via the serial connection of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT, and the winding end portion is connected to the cathode of the rectifier diode D1. The The anode of the rectifier diode D1 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci.
The winding end end of the secondary winding Ns is connected to the cathode of the rectifier diode D2, and the winding start end is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci. The anode of the rectifier diode D2 is connected to the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di.
Further, the filter capacitor CN is inserted between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci, so that the rectifier diode D1, the rectifier diode D2 and the secondary winding Ns are connected in series. Are connected in parallel to both.

上記接続態様により力率改善回路20Aが形成されることで、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子から出力される整流電流が平滑コンデンサCiに流入する経路は、整流ダイオードD1を経由する経路と、整流ダイオードD2−二次巻線Nsの直列接続回路を経由する経路の2つの経路があるようにされる。つまり、力率改善回路20Aとしても、図11の力率改善回路20と同様にして、整流電流は2つの経路により流れることができるようになっている。
そして、スイッチング素子Q1のスイッチング動作を行うことで、前述もしたように、スイッチング素子Q1の両端電圧VQ1としては、オフ期間において共振パルス電圧が得られるが、力率改善回路20Aにおいては、上記共振パルス電圧による交番電圧は、まず、磁気結合トランスMCTの一次巻線Npに対して伝達され、さらに、磁気結合トランスMCTの磁気結合により、二次巻線Nsに対して伝達される。これにより、整流ダイオードD2には、交番電圧が印加されることとなる。つまり、力率改善回路20Aにおいては、電圧帰還方式として、磁気結合トランスMCTによる磁気結合を介するようにして、整流電流経路に対してスイッチング出力を電圧として帰還する構成を採っている。
ちなみに、力率改善回路20Aにおいては、磁気結合トランスMCTの一次巻線Npが、図11の力率改善回路20における三次巻線N3に相当し、二次巻線Nsが、図11の力率改善回路20におけるインダクタLsに相当する。
By forming the power factor correction circuit 20A according to the above connection mode, the path through which the rectified current output from the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di flows into the smoothing capacitor Ci is the path through the rectifier diode D1, and the rectifier There are two paths through the series connection circuit of the diode D2-secondary winding Ns. That is, also in the power factor correction circuit 20A, the rectified current can flow through two paths in the same manner as the power factor correction circuit 20 in FIG.
Then, by performing the switching operation of the switching element Q1, as described above, as the voltage VQ1 across the switching element Q1, a resonance pulse voltage can be obtained in the off period. However, in the power factor correction circuit 20A, the resonance frequency described above is obtained. The alternating voltage due to the pulse voltage is first transmitted to the primary winding Np of the magnetic coupling transformer MCT, and further transmitted to the secondary winding Ns by the magnetic coupling of the magnetic coupling transformer MCT. As a result, an alternating voltage is applied to the rectifier diode D2. That is, the power factor correction circuit 20A employs a configuration in which the switching output is fed back as a voltage to the rectified current path through the magnetic coupling by the magnetic coupling transformer MCT as a voltage feedback system.
Incidentally, in the power factor correction circuit 20A, the primary winding Np of the magnetic coupling transformer MCT corresponds to the tertiary winding N3 in the power factor improvement circuit 20 of FIG. 11, and the secondary winding Ns is the power factor of FIG. This corresponds to the inductor Ls in the improvement circuit 20.

そして、力率改善回路20Aにおいても、交流入力電圧VACがピーク近傍となる期間においては低速型の整流ダイオードD1が導通し、この整流ダイオードD1を経由して、ブリッジ整流回路Diからの整流電流を平滑コンデンサCiに流すようにされる。また、交流入力電圧VACが上記ピーク近傍よりも低くなる期間においては、ブリッジ整流回路Diからの整流電流を、整流ダイオードD2によりスイッチング(断続)するようにして、整流ダイオードD2−二次巻線Nsの直列接続回路を経由して平滑コンデンサCiに流す。これにより、交流入力電流IACの導通角は拡大され、力率の改善が図られる。   Also in the power factor correction circuit 20A, the low-speed rectifier diode D1 conducts during the period when the AC input voltage VAC is in the vicinity of the peak, and the rectified current from the bridge rectifier circuit Di is passed through the rectifier diode D1. It is made to flow through the smoothing capacitor Ci. Further, during the period in which the AC input voltage VAC is lower than the vicinity of the peak, the rectified current from the bridge rectifier circuit Di is switched (interrupted) by the rectifier diode D2, so that the rectifier diode D2-secondary winding Ns. Is passed through the smoothing capacitor Ci via a series connection circuit. As a result, the conduction angle of the AC input current IAC is expanded, and the power factor is improved.

そして、この図12に示す力率改善回路20Aにおいては、一次側の電圧共振回路に得られるスイッチング出力は、磁気結合トランスMCTの磁気結合を介するようにして整流電流経路に帰還されることになる。この場合において、磁気結合トランスMCTは疎結合に形成されるので、二次巻線Nsから一次巻線Npに誘起される商用交流電源周期のリップル成分が低減されることになる。これにより、図12に示す電源回路としても、二次側直流出力電圧に重畳する商用交流電源周期のリップル電圧の抑制効果が得られることとなる。   In the power factor correction circuit 20A shown in FIG. 12, the switching output obtained in the voltage resonance circuit on the primary side is fed back to the rectification current path through the magnetic coupling of the magnetic coupling transformer MCT. . In this case, since the magnetic coupling transformer MCT is formed loosely coupled, the ripple component of the commercial AC power supply period induced from the secondary winding Ns to the primary winding Np is reduced. Thereby, also in the power supply circuit shown in FIG. 12, the effect of suppressing the ripple voltage of the commercial AC power supply period superimposed on the secondary side DC output voltage is obtained.

図13は、図12に示した電源回路の特性として、負荷電力Po=0W〜200W(最大負荷電力)までの負荷変動に対応する、力率(PF)、整流平滑電圧Ei、AC→DC電力変換効率(ηAC→DC)の変動特性を示す。また、この図においては、比較として、図12に示した回路構成から力率改善回路20Aを省略したことで力率改善機能を有さない電源回路についての特性も示している。図13では、図12に示すままの力率改善回路20Aを備える電源回路の特性を実線により示し、力率改善回路20Aを省略した構成の電源回路の特性を波線により示している。
この図に示されるようにして、力率(PF)については、図12に示すままの電源回路の方が、力率改善回路20Aによる力率改善動作によって、力率改善回路20Aを省略した構成よりも、高くなっていることが分かる。また、この図では、負荷電力Po=50W〜200Wの範囲では、PF=0.8でほぼ一定となる特性が得られていることも示されている。
また、整流平滑電圧Eiは、全体的な負荷範囲における傾向として、図12に示すままの電源回路の方が、力率改善回路20Aを省略した電源回路よりも高いレベルとなっている。これは、力率改善回路20Aにより整流電流経路にスイッチング出力が帰還される状態で、平滑コンデンサCiへの充電が行われることで、その分、平滑コンデンサCiへの充電電流レベルが増加することによる。
また、AC→DC電力変換効率(ηAC→DC)については、負荷変動範囲全般に対する傾向として、図12に示すままの電源回路の方が、力率改善回路20Aを省略した電源回路よりも約1%程度低下している。これは、力率改善回路20Aにおいて整流電流経路にスイッチング出力を帰還するための磁気結合トランスMCTが疎結合であることで、一次巻線Npと二次巻線Nsとの間での電力伝送に損失が生じることに起因する。
FIG. 13 shows, as the characteristics of the power supply circuit shown in FIG. 12, power factor (PF), rectified smoothing voltage Ei, AC → DC power corresponding to load fluctuations from load power Po = 0 to 200 W (maximum load power). The fluctuation characteristics of conversion efficiency (ηAC → DC) are shown. In addition, in this figure, for comparison, characteristics of a power supply circuit that does not have a power factor improvement function by omitting the power factor improvement circuit 20A from the circuit configuration shown in FIG. 12 are also shown. In FIG. 13, the characteristic of the power supply circuit including the power factor correction circuit 20A as shown in FIG. 12 is indicated by a solid line, and the characteristic of the power supply circuit having the configuration in which the power factor improvement circuit 20A is omitted is indicated by a broken line.
As shown in this figure, with regard to the power factor (PF), the power supply circuit as shown in FIG. 12 is configured such that the power factor correction circuit 20A is omitted by the power factor improvement operation by the power factor improvement circuit 20A. You can see that it is higher than This figure also shows that a characteristic that is almost constant at PF = 0.8 is obtained in the range of the load power Po = 50 W to 200 W.
Further, as a tendency in the entire load range, the rectified and smoothed voltage Ei is higher in the power supply circuit as shown in FIG. 12 than in the power supply circuit in which the power factor correction circuit 20A is omitted. This is because the smoothing capacitor Ci is charged while the switching output is fed back to the rectification current path by the power factor correction circuit 20A, and the charging current level to the smoothing capacitor Ci increases accordingly. .
As for the AC → DC power conversion efficiency (ηAC → DC), the power supply circuit as shown in FIG. 12 is about 1 as compared with the power supply circuit omitting the power factor correction circuit 20A as a tendency with respect to the entire load fluctuation range. It has decreased by about%. This is because the magnetic coupling transformer MCT for feeding back the switching output to the rectification current path in the power factor correction circuit 20A is loosely coupled, so that power can be transmitted between the primary winding Np and the secondary winding Ns. This is due to loss.

特開2001−95247号公報JP 2001-95247 A 特開2002−34250号公報JP 2002-34250 A

上記図11及び図12に示すような電源回路では、次のような課題を有している。
まず、図11及び図12により説明しているように、これらの電源回路は、二次側直流出力電圧に重畳する商用交流電源周期のリップルの増加の問題を解消するために、三次巻線N3を追加してインダクタを直列接続した構成、あるいは磁気結合トランスMCTを追加した構成となっている。
このために、スイッチング出力を整流電流に帰還する構成の力率改善回路としては、部品点数が増加し、その分のコストアップ、回路規模の大型化、重量増加を招いている。
The power supply circuit as shown in FIGS. 11 and 12 has the following problems.
First, as described with reference to FIGS. 11 and 12, these power supply circuits are provided with the tertiary winding N3 in order to eliminate the problem of an increase in the ripple of the commercial AC power supply period superimposed on the secondary DC output voltage. Is added and inductors are connected in series, or a magnetic coupling transformer MCT is added.
For this reason, as the power factor improving circuit configured to feed back the switching output to the rectified current, the number of parts increases, resulting in an increase in cost, an increase in circuit scale, and an increase in weight.

また、図13により説明したように、図12に示した電源回路では、力率改善回路20Aを備えない構成と比較して、1%程度のAC→DC電力変換効率(ηAC→DC)の低下を生じている。このような電力変換効率の低下傾向は、図11の電源回路においても、同様にして生じる。図11の電源回路では、三次巻線N3を介して一次巻線N1のスイッチング出力を電圧として帰還する過程において伝送の損失が生じる。
つまり、図11及び図12に示す電源回路のいずれについても、スイッチング出力を電圧として帰還するための付加構成部位において伝送の損失が生じる分、総合的な電力変換効率としては不利になるものであり、この結果として、上記しているように、力率改善回路を備えない構成の電源回路よりも電力変換効率が低下しているものである。
Further, as described with reference to FIG. 13, in the power supply circuit shown in FIG. 12, the AC → DC power conversion efficiency (ηAC → DC) is reduced by about 1% as compared with the configuration without the power factor correction circuit 20A. Has produced. Such a tendency of lowering the power conversion efficiency occurs similarly in the power supply circuit of FIG. In the power supply circuit of FIG. 11, transmission loss occurs in the process of feeding back the switching output of the primary winding N1 as a voltage via the tertiary winding N3.
That is, in any of the power supply circuits shown in FIG. 11 and FIG. 12, transmission loss occurs in an additional component for feeding back the switching output as a voltage, which is disadvantageous as a total power conversion efficiency. As a result, as described above, the power conversion efficiency is lower than that of the power supply circuit having no power factor correction circuit.

そこで本発明は上記した課題を考慮して、スイッチング電源回路として次のように構成することとした。
つまり、商用交流電源を入力して整流平滑電圧を生成する整流平滑手段と、整流平滑電圧を直流入力電圧として入力してスイッチングを行うスイッチング素子を備えて形成したスイッチング手段と、スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチング駆動手段とを備える。
また、少なくとも、スイッチング手段のスイッチング動作により得られるスイッチング出力が供給される一次巻線と、この一次巻線に得られたスイッチング出力により交番電圧が励起される二次巻線とを巻装して形成され、一次側と二次側の結合係数について所定以下となるように設定される絶縁コンバータトランスを備える。
また、少なくとも、上記絶縁コンバータトランスの一次巻線を含む漏洩インダクタンス成分と一次側電圧共振コンデンサのキャパシタンスとによって形成されて、上記スイッチング手段の動作を電圧共振形とする一次側電圧共振回路を備える。
また、絶縁コンバータトランスの二次巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続して形成される二次側並列共振回路と、絶縁コンバータトランスの二次巻線に励起される交番電圧を入力して整流動作を行って、二次側直流出力電圧を生成するように構成された二次側直流出力電圧生成手段とを備える。
また、力率改善手段を備える。
そして、上記力率改善手段は、力率改善用スイッチング素子と高周波インダクタから成る直列接続回路であって、整流平滑手段が形成する整流電流経路に対して直列に挿入される力率改善用直列接続回路と、高周波インダクタとされる被制御巻線と制御巻線とが巻装され、この制御巻線に流す直流電流である制御電流のレベルに応じて被制御巻線のインダクタンスを可変するように動作する制御トランスと、整流平滑電圧レベルのレベルに応じて制御電流のレベルを可変するように動作する制御電流可変制御手段とを備えると共に、力率改善用スイッチング素子と高周波インダクタの接続点に対して一次側電圧共振回路の端部を接続して形成することとした。
In view of the above-described problems, the present invention is configured as a switching power supply circuit as follows.
That is, a rectifying / smoothing means that generates a rectified and smoothed voltage by inputting a commercial AC power supply, a switching means that includes a switching element that performs switching by inputting the rectified and smoothed voltage as a DC input voltage, and a switching drive for the switching element. Switching driving means.
At least a primary winding to which a switching output obtained by the switching operation of the switching means is supplied and a secondary winding in which an alternating voltage is excited by the switching output obtained in the primary winding are wound. An insulating converter transformer is formed and is set so that the coupling coefficient between the primary side and the secondary side is not more than a predetermined value.
Further, a primary side voltage resonance circuit which is formed by at least a leakage inductance component including the primary winding of the insulating converter transformer and a capacitance of the primary side voltage resonance capacitor and which makes the operation of the switching means a voltage resonance type is provided.
Also, a secondary parallel resonant circuit formed by connecting a secondary side parallel resonant capacitor in parallel to the secondary winding of the insulating converter transformer, and an alternating voltage excited by the secondary winding of the insulating converter transformer And a secondary side DC output voltage generation unit configured to generate a secondary side DC output voltage by performing a rectification operation.
Moreover, a power factor improvement means is provided.
The power factor improving means is a series connection circuit comprising a power factor improving switching element and a high frequency inductor, and the power factor improving series connection inserted in series with respect to the rectified current path formed by the rectifying and smoothing means. A circuit, a controlled winding that is a high-frequency inductor, and a control winding are wound, and the inductance of the controlled winding is made variable according to the level of the control current that is a direct current flowing through the control winding. A control transformer that operates, and control current variable control means that operates so as to vary the level of the control current according to the level of the rectified smoothing voltage level, and for the connection point between the power factor improving switching element and the high-frequency inductor. Thus, the end of the primary side voltage resonance circuit is connected.

上記構成によれば、本発明のスイッチング電源回路としては、一次側スイッチングコンバータとして電圧共振形コンバータを備えることになる。また、力率改善は、電力回生方式により行う構成を採ることとしている。
電力回生方式の力率改善回路は、その基本的な回路構成上、スイッチング出力に重畳する商用交流電源周期のリップルが大幅に増加するので、これに伴って二次側直流出力電圧に重畳する商用交流電源周期のリップルも大幅に増加する傾向を有する。
しかしながら、本発明では、上記のようにして絶縁コンバータトランスの磁束密度が所定以下となるようにして一次側と二次側との結合度を弱めることで、二次側直流出力電圧に現れる上記リップルを充分に抑制することが可能とされている。
また、絶縁コンバータトランスの結合度を弱めれば、一次側と二次側との間での伝送損失が増加することになるが、本発明では、二次側において二次巻線と二次側並列共振コンデンサとから成る二次側並列共振回路を設けることで、二次側で共振動作が得られるようにしている。この共振動作により、一次側と二次側との間での伝送損失が補償されるようなかたちで、一次側から二次側への電力伝送が行われる。
そのうえで、力率改善手段においては、高周波インダクタを被制御巻線とする制御トランスが備えられ、整流平滑電圧レベルに応じて、高周波インダクタ(被制御巻線)のインダクタンスが可変されるようになっている。
このようにして力率改善手段において高周波インダクタ(被制御巻線)のインダクタンスが可変されることは、直流入力電圧変動に応じて、力率改善手段において得られるスイッチング出力の帰還量が制御されることを意味するが、この結果、力率改善手段により改善される力率値を、整流平滑電圧の変動に対して一定となるように制御することが可能になる。整流平滑電圧のレベルは、商用交流電源レベルに対応して変動するとともに、負荷変動にも対応して変動する。従って、本発明によっては、商用交流電源のレベル変動及び負荷変動の両者に対して、力率が一定となるように制御されることになる。
According to the above configuration, the switching power supply circuit of the present invention includes the voltage resonance type converter as the primary side switching converter. In addition, the power factor is improved using a power regeneration system.
The power regeneration type power factor correction circuit has a fundamental circuit configuration that greatly increases the ripple of the commercial AC power supply cycle superimposed on the switching output, and as a result, commercial power superimposed on the secondary DC output voltage. The ripple of the AC power supply cycle also tends to increase significantly.
However, in the present invention, the ripple appearing in the secondary DC output voltage is reduced by weakening the degree of coupling between the primary side and the secondary side so that the magnetic flux density of the insulating converter transformer becomes not more than a predetermined value as described above. Can be sufficiently suppressed.
In addition, if the coupling degree of the insulating converter transformer is weakened, the transmission loss between the primary side and the secondary side will increase, but in the present invention, the secondary winding and the secondary side on the secondary side. By providing a secondary side parallel resonance circuit composed of a parallel resonance capacitor, resonance operation can be obtained on the secondary side. By this resonance operation, power is transmitted from the primary side to the secondary side in such a way that transmission loss between the primary side and the secondary side is compensated.
In addition, the power factor improving means is provided with a control transformer having a high-frequency inductor as a controlled winding, and the inductance of the high-frequency inductor (controlled winding) can be varied according to the rectified and smoothed voltage level. Yes.
The fact that the inductance of the high-frequency inductor (controlled winding) is varied in the power factor improving means in this way controls the feedback amount of the switching output obtained in the power factor improving means in accordance with the DC input voltage fluctuation. This means that, as a result, the power factor value improved by the power factor improving means can be controlled to be constant with respect to fluctuations in the rectified smoothing voltage. The level of the rectified and smoothed voltage varies corresponding to the commercial AC power supply level and also varies corresponding to the load variation. Therefore, according to the present invention, the power factor is controlled to be constant with respect to both level fluctuation and load fluctuation of the commercial AC power supply.

このようにして本発明は、電力回生方式による力率改善回路を有しながらも、二次側直流出力電圧の商用交流電源周期のリップル電圧が充分に抑制された電源回路を得ることが可能とされる。
このリップルの抑制効果は、特に回路部品を追加するのではなく、絶縁コンバータトランスについて所定以下の結合度(結合係数)が得られる構造としたことによって得られる。また、電力回生方式による力率改善回路そのものは、例えば電圧帰還方式などの力率改善回路と比較して、より少数で単純な部品素子により形成することが可能である。これにより、本発明によっては、力率改善回路を備える電源回路として、小型/軽量化が図られ、また、低コストなものが得られることになる。
また、電力回生方式による力率改善回路においては、電圧帰還方式などの力率改善回路よりもスイッチング出力を帰還する系での損失が少ない。さらに本発明では、二次側並列共振回路が備えられることで、絶縁コンバータトランスの結合度を低下させたことによる一次側と二次側との間での伝送損失を補うようにしている。この結果、電力変換効率としても良好な特性が得られることになる。
さらに本発明によっては、商用交流電源のレベル変動及び負荷変動に対して一定の力率が得られることで、力率改善機能を有するスイッチング電源回路として、交流入力電圧の許容入力範囲、及び対応可能な負荷範囲の各条件について、これまでよりも広い範囲に対応することが可能となって、電源回路を適用可能な機器の自由度も拡がることになる。
In this way, the present invention makes it possible to obtain a power supply circuit in which the ripple voltage of the commercial AC power supply cycle of the secondary side DC output voltage is sufficiently suppressed while having a power factor improvement circuit by a power regeneration system. Is done.
This ripple suppression effect is obtained not by adding circuit components in particular but by adopting a structure that can obtain a coupling degree (coupling coefficient) of a predetermined value or less for the insulating converter transformer. In addition, the power factor improvement circuit itself by the power regeneration method can be formed by a smaller number of simple component elements than a power factor improvement circuit such as a voltage feedback method. As a result, according to the present invention, a power supply circuit having a power factor correction circuit can be reduced in size / weight and can be obtained at a low cost.
In addition, in the power factor improvement circuit using the power regeneration system, there is less loss in the system that feeds back the switching output than the power factor improvement circuit such as the voltage feedback system. Further, according to the present invention, the secondary side parallel resonance circuit is provided to compensate for the transmission loss between the primary side and the secondary side due to the reduced degree of coupling of the insulating converter transformer. As a result, good characteristics can be obtained in terms of power conversion efficiency.
Furthermore, according to the present invention, a constant power factor can be obtained with respect to level fluctuations and load fluctuations of commercial AC power supplies, so that a switching power supply circuit having a power factor improvement function can accept an AC input voltage allowable range. As a result, it is possible to deal with a wider range than before with respect to various conditions of the load range, and the degree of freedom of equipment to which the power supply circuit can be applied is expanded.

図1の回路図は、本発明を実施するための最良の形態(実施の形態)としての電源回路の構成例を示している。この図に示す電源回路は、電圧共振形スイッチングコンバータに対して力率改善回路を備える基本構成を採る。
この図に示すスイッチング電源回路においては、まず、商用交流電源ACのラインに対して、図示するようにして、1組のコモンモードチョークコイルCMCと、2本のアクロスコンデンサCLが挿入される。これらコモンモードチョークコイルCMC、及びアクロスコンデンサCL,CLにより、商用交流電源ACのラインに重畳するコモンモードのノイズを除去するノイズフィルタが形成される。
The circuit diagram of FIG. 1 shows a configuration example of a power supply circuit as the best mode (embodiment) for carrying out the present invention. The power supply circuit shown in this figure employs a basic configuration including a power factor correction circuit for a voltage resonance type switching converter.
In the switching power supply circuit shown in this figure, first, a pair of common mode choke coils CMC and two across capacitors CL are inserted into the commercial AC power supply AC line as shown. The common mode choke coil CMC and the across capacitors CL and CL form a noise filter that removes common mode noise superimposed on the line of the commercial AC power supply AC.

商用交流電源AC(交流入力電圧VAC)は、4本の低速型の整流ダイオードを図示するように接続して形成されるブリッジ整流回路Diにより整流され、その整流出力は力率改善回路10を介するようにして平滑コンデンサCiに充電される。これにより平滑コンデンサCiの両端電圧として整流平滑電圧Eiが得られる。この整流平滑電圧Eiが、後段のスイッチングコンバータのための直流入力電圧となる。なお、力率改善回路10の構成及びその動作については後述する。   The commercial AC power supply AC (AC input voltage VAC) is rectified by a bridge rectifier circuit Di formed by connecting four low-speed rectifier diodes as shown in the figure, and the rectified output thereof passes through the power factor correction circuit 10. In this way, the smoothing capacitor Ci is charged. As a result, the rectified and smoothed voltage Ei is obtained as the voltage across the smoothing capacitor Ci. This rectified and smoothed voltage Ei becomes a DC input voltage for the subsequent switching converter. The configuration and operation of the power factor correction circuit 10 will be described later.

この図において、上記整流平滑電圧Eiを直流入力電圧として入力してスイッチング動作を行う電圧共振形スイッチングコンバータは、例えばMOS−FETのスイッチング素子Q1を1石備えた構成とされる。つまり、いわゆるシングルエンド方式の電圧共振形コンバータとされる。   In this figure, a voltage resonance type switching converter that performs a switching operation by inputting the rectified and smoothed voltage Ei as a DC input voltage has a structure including, for example, one MOS-FET switching element Q1. That is, a so-called single-ended voltage resonance converter is obtained.

このスイッチング素子Q1のゲートに対しては、発振・ドライブ回路2から出力されるスイッチング駆動信号(電圧)が印加されるようになっている。
また、スイッチング素子Q1のドレインは、後述する絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1の巻始め端部と接続される。一次巻線N1の巻き終わり端部は、力率改善回路10における制御トランスPRTの被制御巻線NR(高周波インダクタ)の直列接続を介して、平滑コンデンサEiの正極端子と接続される。つまり、この場合には、力率改善回路10が挿入されていることで、直流入力電圧(Ei)は、被制御巻線NR−一次巻線N1の直列接続を介して、スイッチング素子Q1に供給されるようになっている。スイッチング素子Q1のソースは一次側アースに接地される。
A switching drive signal (voltage) output from the oscillation / drive circuit 2 is applied to the gate of the switching element Q1.
The drain of the switching element Q1 is connected to the winding start end of a primary winding N1 of an insulating converter transformer PIT described later. The winding end end of the primary winding N1 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ei through a series connection of the controlled winding N R (high frequency inductor) of the control transformer PRT in the power factor correction circuit 10. That is, in this case, since the power factor correction circuit 10 is inserted, the DC input voltage (Ei) is supplied to the switching element Q1 via the series connection of the controlled winding NR and the primary winding N1. It has come to be. The source of the switching element Q1 is grounded to the primary side ground.

この場合のスイッチング素子Q1は、MOS−FETであるために、図示するようにして、ソース−ドレイン間に対して並列に接続されるようにしてボディダイオードDDを内蔵する。このボディダイオードDDとしては、アノードがスイッチング素子Q1のソースと接続され、カソードがスイッチング素子Q1のドレインと接続される状態を形成する。このボディダイオードDDは、スイッチング素子Q1のオン/オフ動作(スイッチング動作)により生じる、逆方向のスイッチング電流を流す経路を形成する。   Since the switching element Q1 in this case is a MOS-FET, as shown in the figure, it incorporates a body diode DD so as to be connected in parallel between the source and the drain. As the body diode DD, the anode is connected to the source of the switching element Q1, and the cathode is connected to the drain of the switching element Q1. The body diode DD forms a path for flowing a switching current in the reverse direction, which is generated by the on / off operation (switching operation) of the switching element Q1.

そして、スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間に対しては、一次側電圧(並列)共振コンデンサCrが並列に接続される。
一次側電圧共振コンデンサCrは、自身のキャパシタンスと絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1のリーケージ(漏洩)インダクタンスL1とによって、スイッチング素子Q1に流れるスイッチング電流に対する並列共振回路(電圧共振回路)を形成する。この電圧共振回路が共振動作を行うことによって、スイッチング素子Q1のスイッチング動作として電圧共振形の動作が得られるようにされている。これに応じて、スイッチング素子Q1の両端電圧(ドレイン−ソース間電圧)VQ1としては、そのオフ期間において正弦波状のパルス波形が得られる。
A primary side voltage (parallel) resonance capacitor Cr is connected in parallel between the drain and source of the switching element Q1.
The primary side voltage resonance capacitor Cr forms a parallel resonance circuit (voltage resonance circuit) for the switching current flowing through the switching element Q1 by its own capacitance and the leakage (leakage) inductance L1 of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT. . When this voltage resonance circuit performs a resonance operation, a voltage resonance type operation can be obtained as a switching operation of the switching element Q1. In response to this, a sinusoidal pulse waveform is obtained during the off-period of the voltage across the switching element Q1 (drain-source voltage) VQ1.

ただし、図1に示す実施の形態の電源回路では、絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1と平滑コンデンサCiとの間に、後述する力率改善回路10内の制御トランスPRTに巻装される被制御巻線NRが直列に挿入された形態となっている。従って、本実施の形態としては、一次側電圧共振回路は、一次側電圧共振コンデンサCrのキャパシタンスと絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1のリーケージ(漏洩)インダクタンスL1とに加え、被制御巻線NRのインダクタンスLRも含まれるようにして形成されることになる。換言すれば、一次側直列共振回路を形成するためのインダクタンス成分としては、L1+LRで表される合成インダクタンスとなる。   However, in the power supply circuit according to the embodiment shown in FIG. 1, a circuit to be wound around the control transformer PRT in the power factor correction circuit 10 described later is interposed between the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT and the smoothing capacitor Ci. The control winding N R is inserted in series. Therefore, in this embodiment, the primary side voltage resonance circuit includes the controlled winding NR in addition to the capacitance of the primary side voltage resonance capacitor Cr and the leakage (leakage) inductance L1 of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT. The inductance LR is also included. In other words, the inductance component for forming the primary side series resonance circuit is a combined inductance represented by L1 + LR.

発振・ドライブ回路21は、例えば他励式によりスイッチング素子Q1を駆動するために、発振回路と、この発振回路により得られた発振信号に基づいて、MOS−FETをスイッチング駆動するための電圧であるスイッチング駆動信号を生成して、スイッチング素子Q1のゲートに印加するようにされる。これにより、スイッチング素子Q1は、スイッチング駆動信号の周期に応じたスイッチング周波数に従って連続的にオン/オフ動作を行う。つまり、スイッチング動作を行う。   The oscillation / drive circuit 21 is a switching voltage which is a voltage for switching and driving the MOS-FET based on an oscillation circuit and an oscillation signal obtained by the oscillation circuit, for example, in order to drive the switching element Q1 by a separate excitation type. A drive signal is generated and applied to the gate of the switching element Q1. As a result, the switching element Q1 continuously performs on / off operations according to the switching frequency corresponding to the cycle of the switching drive signal. That is, a switching operation is performed.

絶縁コンバータトランスPITは、スイッチング素子Q1のスイッチング出力を二次側に伝送する。
図2は、図1の電源回路が備える絶縁コンバータトランスPITの構造例を示す断面図である。
この図に示すように、絶縁コンバータトランスPITは、フェライト材によるE型コアCR1、CR2を互いの磁脚が対向するように組み合わせたEE型コア(EE字形コア)を備える。
そして、一次側と二次側の巻装部について相互に独立するようにして分割した形状により、例えば樹脂などによって形成される、ボビンBが備えられる。このボビンBの一方の巻装部に対して一次巻線N1を巻装する。また、他方の巻装部に対して二次巻線N2を巻装する。このようにして一次側巻線及び二次側巻線が巻装されたボビンBを上記EE型コア(CR1,CR2)に取り付けることで、一次側巻線及び二次側巻線とがそれぞれ異なる巻装領域により、EE型コアの中央磁脚に巻装される状態となる。このようにして絶縁コンバータトランスPIT全体としての構造が得られる。なお、この場合のEE型コアの実際としては、後述するような負荷条件、及び交流入力電圧の定格レベルの条件に対応することを前提として、例えばEER−40を選定している。
The insulating converter transformer PIT transmits the switching output of the switching element Q1 to the secondary side.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structural example of an insulating converter transformer PIT included in the power supply circuit of FIG.
As shown in this figure, the insulating converter transformer PIT includes an EE type core (EE-shaped core) in which E-type cores CR1 and CR2 made of a ferrite material are combined so that their magnetic legs face each other.
And the bobbin B formed with the shape which divided | segmented so that it might mutually become independent about the winding part of a primary side and a secondary side, for example with a resin etc. is provided. The primary winding N1 is wound around one winding portion of the bobbin B. Further, the secondary winding N2 is wound around the other winding portion. By attaching the bobbin B on which the primary side winding and the secondary side winding are wound in this way to the EE type cores (CR1, CR2), the primary side winding and the secondary side winding are different from each other. By the winding area, the center magnetic leg of the EE core is wound. In this way, the structure of the insulating converter transformer PIT as a whole is obtained. In this case, as an actual EE type core, for example, EER-40 is selected on the premise that it corresponds to a load condition as described later and a rated level condition of an AC input voltage.

そのうえで、EE型コアの中央磁脚に対しては、図のようにして、例えばギャップ長1.4mm程度以上のギャップGを形成する。これによって、結合係数kとしては、例えばk=0.8以下による疎結合の状態を得るようにしている。つまり、先行技術として図11及び図12に示した電源回路の絶縁コンバータトランスPITよりも、さらに疎結合の状態としているものである。なお、実際の結合係数kとしては、k=0.75を設定した。
なお、ギャップGは、E型コアCR1,CR2の中央磁脚を、2本の外磁脚よりも短くすることで形成することができる。
In addition, a gap G having a gap length of about 1.4 mm or more is formed on the central magnetic leg of the EE type core as shown in the figure. Thereby, as the coupling coefficient k, for example, a loosely coupled state with k = 0.8 or less is obtained. That is, the prior art is more loosely coupled than the isolated converter transformer PIT of the power supply circuit shown in FIGS. Note that k = 0.75 was set as the actual coupling coefficient k.
The gap G can be formed by making the central magnetic legs of the E-type cores CR1 and CR2 shorter than the two outer magnetic legs.

絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1の巻き終わり端部は、前述もしたように、力率改善回路10における制御トランスPRTの被制御巻線NRを介して平滑コンデンサCiの正極端子と接続され、巻始め端部は、スイッチング素子Q1のドレインと接続される。これにより、スイッチング素子Q1のスイッチング出力が一次巻線N1に伝達され、一次巻線N1には交番電圧が生じる。   As described above, the winding end of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci through the controlled winding N R of the control transformer PRT in the power factor correction circuit 10. The winding start end is connected to the drain of the switching element Q1. As a result, the switching output of the switching element Q1 is transmitted to the primary winding N1, and an alternating voltage is generated in the primary winding N1.

絶縁コンバータトランスPITの二次側では、一次巻線N1により誘起された交番電圧が二次巻線N2に発生する。
この二次巻線N2に対しては、二次側並列共振コンデンサC2を並列に接続することとしている。これにより、二次巻線N2のリーケージインダクタンスL2と二次側並列共振コンデンサC2のキャパシタンスとによって二次側並列共振回路を形成する。この二次側並列共振回路の共振動作により、二次巻線N2に励起される交番電圧は正弦波に近い共振電圧となる。つまり二次側において電圧共振動作が得られる。
On the secondary side of the insulating converter transformer PIT, an alternating voltage induced by the primary winding N1 is generated in the secondary winding N2.
A secondary side parallel resonant capacitor C2 is connected in parallel to the secondary winding N2. Thus, a secondary side parallel resonance circuit is formed by the leakage inductance L2 of the secondary winding N2 and the capacitance of the secondary side parallel resonance capacitor C2. Due to the resonance operation of the secondary side parallel resonance circuit, the alternating voltage excited in the secondary winding N2 becomes a resonance voltage close to a sine wave. That is, a voltage resonance operation is obtained on the secondary side.

これまでの説明によると、本実施の形態の電源回路は、一次側にスイッチング動作を電圧共振形とするための一次側電圧(並列)共振回路を備え、二次側には整流回路系において電圧共振動作を得るための並列共振回路を備えていることになる。つまり、複合共振形スイッチングコンバータとしての構成を採る。   According to the description so far, the power supply circuit of the present embodiment includes a primary side voltage (parallel) resonance circuit for making the switching operation a voltage resonance type on the primary side, and a voltage in the rectifier circuit system on the secondary side. A parallel resonance circuit for obtaining a resonance operation is provided. That is, the configuration as a composite resonance type switching converter is adopted.

本実施の形態においては、二次側整流回路として、各1本の整流ダイオードDoと平滑コンデンサCoから成る半波整流回路が接続される。この場合には、二次巻線N2の巻き終わり端部に対して整流ダイオードDoのアノードを接続し、整流ダイオードDoのカソードを平滑コンデンサCoの正極端子に接続する。二次巻線の巻始め端部と平滑コンデンサCoの負極端子とは、共に二次側アースに接地させた状態で接続される。
この半波整流回路は、二次側並列共振回路の出力として得られる交番電圧の半波の期間により整流を行って平滑コンデンサCoに充電を行う。これにより、平滑コンデンサCoの両端電圧として、二次側直流出力電圧Eoが得られる。
この二次側直流出力電圧Eoは、負荷に供給される。また、分岐して制御回路1に対して検出電圧として出力される。
In the present embodiment, a half-wave rectifier circuit including one rectifier diode Do and a smoothing capacitor Co is connected as the secondary-side rectifier circuit. In this case, the anode of the rectifier diode Do is connected to the winding end of the secondary winding N2, and the cathode of the rectifier diode Do is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Co. The winding start end of the secondary winding and the negative terminal of the smoothing capacitor Co are both connected to the secondary side ground.
This half-wave rectifier circuit performs rectification during the half-wave period of the alternating voltage obtained as the output of the secondary side parallel resonant circuit and charges the smoothing capacitor Co. Thereby, the secondary side DC output voltage Eo is obtained as the voltage across the smoothing capacitor Co.
The secondary side DC output voltage Eo is supplied to the load. Further, it branches and is output as a detection voltage to the control circuit 1.

制御回路1は、入力された二次側直流出力電圧Eoのレベル変化に応じた検出出力を発振・ドライブ回路2に供給する。発振・ドライブ回路2では、入力された制御回路1の検出出力に応じてスイッチング周波数が可変されるようにして、スイッチング素子Q1を駆動する。
この制御回路1におけるスイッチング周波数の可変動作としては、スイッチング素子Q1がオフとなる期間は一定としたうえで、オンとなる期間を可変制御する動作となる。このような制御動作は、定電圧制御動作として、スイッチング周波数を可変制御することで、スイッチング出力に対する共振インピーダンス制御を行い、これと同時に、スイッチング周期におけるスイッチング素子の導通角制御(PWM(Pulse Width Moduration)制御)も行っているものと見ることができる。そして、この複合的な制御動作を1組の制御回路系によって実現しているということになる。
The control circuit 1 supplies a detection output corresponding to the level change of the input secondary side DC output voltage Eo to the oscillation / drive circuit 2. The oscillation / drive circuit 2 drives the switching element Q1 such that the switching frequency is varied in accordance with the input detection output of the control circuit 1.
The variable operation of the switching frequency in the control circuit 1 is an operation in which the period during which the switching element Q1 is off is constant and the period during which the switching element Q1 is on is variably controlled. Such a control operation is a constant voltage control operation, in which the switching frequency is variably controlled to control the resonance impedance for the switching output. At the same time, the conduction angle control (PWM (Pulse Width Moduration) of the switching element in the switching period is performed. ) Control) can also be seen as performing. This composite control operation is realized by a set of control circuit systems.

上記のようにしてスイッチング素子Q1のスイッチング周波数及び導通角が可変制御されることにより、電源回路における一次側、二次側の共振インピーダンス、電力伝送有効期間が変化し、絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1から二次巻線N2(N2A,N2B)側に伝送される電力量も変化するが、これにより二次側直流出力電圧Eoのレベル変動がキャンセルされるようにして、二次側直流出力電圧Eoのレベルを制御する動作が得られることになる。つまり、二次側直流出力電圧Eoの安定化が図られる。   By variably controlling the switching frequency and conduction angle of the switching element Q1 as described above, the primary side and secondary side resonance impedances and the power transmission effective period in the power supply circuit are changed, and the primary winding of the insulating converter transformer PIT is changed. The amount of power transmitted from the line N1 to the secondary winding N2 (N2A, N2B) side also changes, but this cancels the level fluctuation of the secondary side DC output voltage Eo, so that the secondary side DC output An operation for controlling the level of the voltage Eo is obtained. That is, the secondary side DC output voltage Eo is stabilized.

続いて、力率改善回路10の構成について説明する。
この力率改善回路10は、商用交流電源ACから直流入力電圧(Ei)を得るための整流平滑回路における整流電流経路に対して挿入されるようにして設けられるもので、電力回生方式として磁気結合形の形式を採る。
Next, the configuration of the power factor correction circuit 10 will be described.
The power factor correction circuit 10 is provided so as to be inserted into a rectification current path in a rectification smoothing circuit for obtaining a DC input voltage (Ei) from a commercial AC power supply AC. Take the form of the shape.

力率改善回路10においては、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子に対して、高速型(高速リカバリ型)であるスイッチングダイオード(力率改善用スイッチング素子)D1のアノードが接続される。スイッチングダイオードD1のアノードは、制御トランスPRTの被制御巻線NRの直列接続を介して、平滑コンデンサCiの正極端子と接続される。つまり、この場合には、整流平滑電圧Eiを生成する整流電流経路において、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子と平滑コンデンサCiの正極端子との間のラインに対して、スイッチングダイオードD1−被制御巻線NRの直列接続回路を挿入していることになる。ここで、被制御巻線NRは、電力回生方式による力率改善回路において、電力回生された一次側共振電流(スイッチング出力電流)の帰還を受ける高周波インダクタとしての機能を有する。   In the power factor correction circuit 10, the anode of a switching diode (power factor improving switching element) D1 that is a high-speed type (high-speed recovery type) is connected to the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di. The anode of the switching diode D1 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci via a series connection of the controlled winding NR of the control transformer PRT. In other words, in this case, in the rectified current path for generating the rectified and smoothed voltage Ei, the switching diode D1−the controlled winding is applied to the line between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci. A series connection circuit of the line NR is inserted. Here, the controlled winding NR has a function as a high-frequency inductor that receives feedback of the primary-side resonance current (switching output current) regenerated by the power regeneration in the power factor correction circuit using the power regeneration method.

ここで、力率改善回路10に備えられる制御トランスPRTの構造例について、図3〜図5を参照して説明する。
先ず、図3に示される絶制御トランスPRTとしては、4本の磁脚を有する2つのダブルコの字型コアCR11、CR12を備える。そして、これらダブルコの字型コアCR11、CR12の互いの磁脚の端部を接合するようにして、立体型コアを形成する。なお、この場合において、ダブルコの字型コアCR11、CR12は、互いに同一サイズ形状のものを用いることができる。
このようにして立体型コアを形成した場合には、上記4本の磁脚の磁脚ごとに対応して、ダブルコの字型コアCR11、CR12の接合部は4つ在ることとなるが、この場合、これら4つの接合部において隣り合う2つの接合部については所定長のギャップG,Gをそれぞれ形成し、残る2つの接合部についてはギャップを形成しないようにされる。
Here, a structural example of the control transformer PRT provided in the power factor correction circuit 10 will be described with reference to FIGS.
First, the absolute control transformer PRT shown in FIG. 3 includes two double U-shaped cores CR11 and CR12 having four magnetic legs. A solid core is formed by joining the ends of the magnetic legs of the double U-shaped cores CR11 and CR12. In this case, the double U-shaped cores CR11 and CR12 having the same size can be used.
When the three-dimensional core is formed in this way, there are four joint portions of the double U-shaped cores CR11 and CR12 corresponding to each of the four magnetic legs. In this case, gaps G and G having a predetermined length are formed for two adjacent joints in these four joints, and no gap is formed for the remaining two joints.

そして、このようにして形成される立体型コアにおいて、先ず、例えばダブルコの字型コアCR11側のギャップGを形成していない2本の磁脚に巻き付けるようにして、被制御巻線NRを所定ターン数(巻数)巻装する。
制御巻線Ncは、図示するようにして、ダブルコの字型コアCR12側において、ギャップGが形成される磁脚部分と、この磁脚と隣り合うギャップGが形成されていない磁脚部分とに巻き付けるようにして、所定ターン数を巻装するようにされる。
In the three-dimensional core formed in this way, first, for example, the controlled winding NR is set in a predetermined manner so as to be wound around two magnetic legs that do not form the gap G on the double U-shaped core CR11 side. Wind the number of turns.
As shown in the figure, the control winding Nc is divided into a magnetic leg portion in which the gap G is formed and a magnetic leg portion in which the gap G adjacent to the magnetic leg is not formed on the double U-shaped core CR12 side. A predetermined number of turns are wound so as to be wound.

上記のようにして被制御巻NR、及び制御巻線Ncを巻装することで、被制御巻線NRの巻回方向は、制御巻線Ncの巻回方向に対して直交することになる。つまり、いわゆる直交型トランスとしての構造が得られる。
このような直交型トランスの構造とされることで、制御トランスPRTは、制御巻線Ncに流れる直流電流(制御電流Ic)の増加により磁気飽和状態となる、可飽和リアクタとして構成される。そして、可飽和リアクタとされることで、制御巻線Ncに流れる制御電流Icのレベルに応じて、自身におけるリーケージインダクタンスを可変するが、これにより、被制御巻線NRのインダクタンスLRが変化するようにされる。
By winding the controlled winding NR and the control winding Nc as described above, the winding direction of the controlled winding NR is orthogonal to the winding direction of the control winding Nc. That is, a structure as a so-called orthogonal transformer is obtained.
By adopting such an orthogonal transformer structure, the control transformer PRT is configured as a saturable reactor that becomes magnetically saturated due to an increase in the direct current (control current Ic) flowing through the control winding Nc. Then, by being a saturable reactor, the leakage inductance in itself is varied in accordance with the level of the control current Ic flowing through the control winding Nc, so that the inductance LR of the controlled winding NR changes. To be.

また、制御トランスPRTの他の構造としては、図4に示すようにして、立体型コアについて、一方のコアは4本の磁脚を有するダブルコの字型コアCR12のままとするが、他方のコアは、ダブルコの字型コアCR11に代えて、任意の断面がコ字状となるシングルコの字型コアCR13として組み合わせて形成することもできる。なお、このコア構造においても、図3の制御トランスPRTと同様の位置関係により2つのギャップG,Gを形成するようにされる。
このコア構造に対して、被制御巻線NRについては、シングルコの字型コアCR13におけるギャップが形成されていない側の磁脚に対して巻装することとし、一次巻線N1は、シングルコの字型コアCR3においてギャップが形成されていない側の磁脚に対して巻き付けるようにして巻装するようにされる。
制御巻線Ncについては、図示するようにして、ダブルコの字型コアCR12の磁脚端部側の位置にて、ギャップGが形成される磁脚部分と、この磁脚と隣り合うギャップGが形成されていない磁脚部分とに巻き付けるようにして巻装するようにされる。
この場合にも、制御巻線Ncと、被制御巻線NRの組とが、互いの巻き方向が直交するようにされ、直交型トランスとしての構成が得られる。
Further, as another structure of the control transformer PRT, as shown in FIG. 4, with respect to the three-dimensional core, one core remains a double U-shaped core CR12 having four magnetic legs. The core may be formed by combining as a single U-shaped core CR13 having an arbitrary U-shaped cross section instead of the double U-shaped core CR11. Also in this core structure, two gaps G and G are formed by the same positional relationship as the control transformer PRT of FIG.
In contrast to this core structure, the controlled winding NR is wound around the magnetic leg on the side where the gap is not formed in the single U-shaped core CR13, and the primary winding N1 is a single core. In the U-shaped core CR3, it is wound so as to be wound around the magnetic leg on the side where no gap is formed.
For the control winding Nc, as shown in the drawing, a magnetic leg portion where a gap G is formed at a position on the magnetic leg end side of the double U-shaped core CR12 and a gap G adjacent to the magnetic leg are It winds so that it may wind around the magnetic leg part which is not formed.
In this case as well, the control winding Nc and the set of controlled windings NR are set so that their winding directions are orthogonal to each other, and a configuration as an orthogonal transformer is obtained.

また、制御トランスPRTは、上記したダブルコの字型コア、若しくはシングルコの字型コアを用いる他に、図5に示す形状のコアを用いた構造としてもよい。
先ず、図5に示す制御トランスPRTでは、2つの半目字型コアCR21,CR22を用意し、これらのコアの互いの磁脚が対向するようにして組み合わせることで1つの平面型の目字型コアを形成する。また、目字型コアにおいては、外側2本と内側2本の計4本の磁脚が対向することになるが、このうち、内側2本の磁脚が対向する各面について、所定長のギャップG,Gを形成する。
そして、被制御巻線NRは、一方の半目字型コアCR21における2本の内側磁脚に跨るようにして所定ターン数を巻装する。
制御巻線Ncは、他方の半目字型コアCR22における1本の外側磁脚と、この外側磁脚と隣り合う1本の内側磁脚とに跨るようにして、所定ターン数を巻装する。
Further, the control transformer PRT may have a structure using a core having the shape shown in FIG. 5 in addition to the above-described double U-shaped core or single U-shaped core.
First, in the control transformer PRT shown in FIG. 5, two half-eye-shaped cores CR21 and CR22 are prepared and combined so that the magnetic legs of these cores face each other, so that one planar-type character-shaped core is obtained. Form. In addition, in the square core, a total of four magnetic legs, two outside and two inside, face each other. Of these, each surface facing the two inside magnetic legs has a predetermined length. Gaps G and G are formed.
The controlled winding NR is wound with a predetermined number of turns so as to straddle the two inner magnetic legs in one half-eye-shaped core CR21.
The control winding Nc winds a predetermined number of turns so as to straddle one outer magnetic leg in the other half-eye-shaped core CR22 and one inner magnetic leg adjacent to the outer magnetic leg.

このような制御トランスPRTの構造では、被制御巻線NR(及び検出巻線ND)が巻回される外側磁脚と、制御巻線Ncが巻回される外側磁脚とが互いに異なるようにされているが、この関係としては、図3及び図4に示したように巻回方向を直交させたのと等価となる。従って、この図5に示す構造によっても、制御トランスPRTは、可飽和リアクタとして機能することになる。   In such a structure of the control transformer PRT, the outer magnetic leg around which the controlled winding NR (and the detection winding ND) is wound is different from the outer magnetic leg around which the control winding Nc is wound. However, this relationship is equivalent to making the winding directions orthogonal as shown in FIGS. 3 and 4. Therefore, even with the structure shown in FIG. 5, the control transformer PRT functions as a saturable reactor.

これらの構造により、制御トランスPRTは、制御巻線Ncに流れる直流電流(制御電流Ic)のレベルに応じて被制御巻線NRのインダクタンスLRを可変する可飽和リアクタとして形成されることになる。   With these structures, the control transformer PRT is formed as a saturable reactor that varies the inductance LR of the controlled winding NR according to the level of the direct current (control current Ic) flowing through the control winding Nc.

上記制御電流Icのレベルは、同じ力率改善回路10内に備えられている制御回路3によって可変される。
制御回路3は、検出入力として、分圧抵抗R1−R2の接続点(分圧点)に得られる電位を入力する。この分圧抵抗R1−R2の直列接続回路は、平滑コンデンサCiに対して並列に接続されており、これにより、分圧抵抗R1−R2の分圧点には、整流平滑電圧(直流入力電圧)Eiに対応した電位が生じることになる。つまり、制御回路3は、検出入力として、整流平滑電圧Eiのレベルを入力し、入力された整流平滑電圧Eiのレベル変化に応じて、制御電流Icのレベルを可変制御する。この場合の制御回路3は、整流平滑電圧Eiのレベル(つまり、分圧抵抗R1−R2の分圧点の電位)が上昇するのに応じて、制御電流Icのレベルを低下させていく可変動作が行われるように構成される。なお、制御回路3の実際としては、例えば増幅素子としてのバイポーラトランジスタを備えたA級増幅回路として形成することができる。
また、図1においては、図示していないが、制御回路3が制御電流Icを流すための電力としては、発振・ドライブ回路2を動作させるための直流電圧を分岐して入力することで供給されるようになっている。また、これら発振・ドライブ回路2及び制御回路3のための電力源となる直流電圧は、絶縁コンバータトランスPITの一次側に対して所定巻数による電源供給用巻線を巻装したうえで、この電源供給用巻線に対して接続した整流回路が出力する整流平滑電圧から得るようにされる。
The level of the control current Ic is varied by the control circuit 3 provided in the same power factor correction circuit 10.
The control circuit 3 inputs the potential obtained at the connection point (voltage dividing point) of the voltage dividing resistors R1-R2 as a detection input. The series connection circuit of the voltage dividing resistors R1 to R2 is connected in parallel to the smoothing capacitor Ci, so that a rectified smoothing voltage (DC input voltage) is provided at the voltage dividing point of the voltage dividing resistors R1 to R2. A potential corresponding to Ei is generated. That is, the control circuit 3 inputs the level of the rectified and smoothed voltage Ei as a detection input, and variably controls the level of the control current Ic according to the level change of the input rectified and smoothed voltage Ei. In this case, the control circuit 3 performs a variable operation of decreasing the level of the control current Ic as the level of the rectified and smoothed voltage Ei (that is, the potential at the voltage dividing point of the voltage dividing resistor R1-R2) increases. Is configured to be performed. In practice, the control circuit 3 can be formed as a class A amplifier circuit including a bipolar transistor as an amplifier element, for example.
Although not shown in FIG. 1, the power for the control circuit 3 to flow the control current Ic is supplied by branching and inputting a DC voltage for operating the oscillation / drive circuit 2. It has become so. Further, the DC voltage serving as the power source for the oscillation / drive circuit 2 and the control circuit 3 is wound on the primary side of the insulating converter transformer PIT with a power supply winding having a predetermined number of turns. The voltage is obtained from the rectified and smoothed voltage output from the rectifier circuit connected to the supply winding.

そして、この力率改善回路10内におけるスイッチングダイオードD1と被制御巻線NRとの接続点に対して、一次巻線N1の一端である巻き終わり端部が接続される。つまり、一次側電圧(並列)共振回路の端部が接続される。
また、このような一次側電圧共振回路との接続態様を採ることで、前述もしたように、被制御巻線NRは、一次側電圧共振回路において一次巻線N1と直列接続の関係にあることとなり、従って、そのインダクタンスLRは、一次巻線N1のリーケージインダクタンスL1とともに、一次側電圧共振回路を形成するインダクタンス成分に含まれるものとなる。
A winding end end which is one end of the primary winding N1 is connected to a connection point between the switching diode D1 and the controlled winding NR in the power factor correction circuit 10. That is, the end of the primary side voltage (parallel) resonance circuit is connected.
Further, by adopting such a connection mode with the primary side voltage resonance circuit, as described above, the controlled winding NR has a serial connection relationship with the primary winding N1 in the primary side voltage resonance circuit. Therefore, the inductance LR is included in the inductance component forming the primary side voltage resonance circuit together with the leakage inductance L1 of the primary winding N1.

フィルタコンデンサCNは、スイッチングダイオードD1のスイッチング動作により生じるスイッチング周期の交番成分を吸収することでノーマルモードノイズを抑制するために設けられるもので、この場合には、スイッチングダイオードD1−被制御巻線NRの直列接続回路に対して並列に接続される。   The filter capacitor CN is provided to suppress the normal mode noise by absorbing the alternating component of the switching period generated by the switching operation of the switching diode D1, and in this case, the switching diode D1-controlled winding N R. Are connected in parallel to the series connection circuit.

上記のようにして構成される力率改善回路10を備える図1の電源回路の動作として、先ず、基本的な力率改善動作について説明する。
本実施の形態の力率改善回路10の構成では、一次側電圧共振回路に得られるスイッチング出力が、この力率改善回路10において高周波インダクタとして機能する被制御巻線NRに対して直接的に伝達されるようになっている。これにより、力率改善回路10においては、一次側電圧共振回路に得られるスイッチング出力(一次側共振電流)を電力として回生して、高周波インダクタである被制御巻線NRによる磁気結合を介するようにして平滑コンデンサCiに帰還する動作が得られているということがいえる。
As an operation of the power supply circuit of FIG. 1 including the power factor correction circuit 10 configured as described above, first, a basic power factor correction operation will be described.
In the configuration of the power factor correction circuit 10 of the present embodiment, the switching output obtained in the primary side voltage resonance circuit is directly transmitted to the controlled winding NR that functions as a high frequency inductor in the power factor correction circuit 10. It has come to be. As a result, in the power factor correction circuit 10, the switching output (primary side resonance current) obtained in the primary side voltage resonance circuit is regenerated as electric power so as to pass through the magnetic coupling by the controlled winding NR which is a high frequency inductor. Thus, it can be said that an operation of returning to the smoothing capacitor Ci is obtained.

図6の波形図は、スイッチング素子Q1のスイッチング動作を、スイッチング周期により示している。ここでは、スイッチング周波数fs=100KHzとした場合を示している。
この図において、期間t2〜t0までの期間が、スイッチング素子Q1がオンとなるオン期間であり、期間t0〜t2までの期間が、スイッチング素子Q1がオフとなるオフ期間である。
スイッチング素子Q1の両端電圧(ドレイン−ソース間電圧)VQ1は、オン期間(t2〜t0)において0レベルで、オフ期間(t0〜t2)において正弦波状の共振電圧パルスが生じる波形となる。
The waveform diagram of FIG. 6 shows the switching operation of the switching element Q1 by the switching period. Here, a case where the switching frequency fs = 100 KHz is shown.
In this figure, a period from the period t2 to t0 is an on period in which the switching element Q1 is turned on, and a period from the period t0 to t2 is an off period in which the switching element Q1 is turned off.
The both-ends voltage (drain-source voltage) VQ1 of the switching element Q1 has a waveform that generates a sine wave-like resonant voltage pulse in the on period (t2 to t0) and a zero level in the off period (t0 to t2).

ここで、スイッチング素子Q1のオン期間(t2〜t0)においては、絶縁コンバータトランスPITの一次巻線N1に流れる一次側共振電流Ioは、平滑コンデンサCi→被制御巻線NR(高周波インダクタ)→一次巻線N1→スイッチング素子Q1(ドレイン→ソース)の経路により順方向に流れる。この電流により、一次巻線N1−被制御巻線NRの直列接続回路には、電磁エネルギーが蓄積されることになる。
続いて、時点t0に至ってスイッチング素子Q1がターンオフすると、一次巻線N1と被制御巻線NRの直列接続回路に蓄積された電磁エネルギーにより、順方向の一次側共振電流Ioの流れが維持され、一次側電圧共振コンデンサCrを充電する。この充電動作が行われるのは期間t0〜t1であり、この充電電流によって、一次側電圧共振コンデンサCrの両端電位が上昇して、スイッチング素子Q1の両端電圧VQ1としても上昇していくことになる。
Here, in the ON period (t2 to t0) of the switching element Q1, the primary side resonance current Io flowing through the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT is smoothing capacitor Ci → controlled winding NR (high frequency inductor) → primary. It flows in the forward direction through the path of winding N1 → switching element Q1 (drain → source). Due to this current, electromagnetic energy is accumulated in the series connection circuit of the primary winding N1 and the controlled winding NR.
Subsequently, when the switching element Q1 is turned off at time t0, the flow of the primary resonance current Io in the forward direction is maintained by the electromagnetic energy accumulated in the series connection circuit of the primary winding N1 and the controlled winding NR, The primary side voltage resonance capacitor Cr is charged. This charging operation is performed during the period t0 to t1, and this charging current raises the potential at both ends of the primary side voltage resonance capacitor Cr and also increases the voltage VQ1 across the switching element Q1. .

次の期間t1〜t2は、上記期間t0〜t1により蓄積された一次側電圧共振コンデンサCrの充電電荷が放電される期間であり、この放電動作によって、一次側共振電流Ioは、一次側電圧共振コンデンサCr→一次巻線N1→被制御巻線NR→平滑コンデンサCiによる逆方向の経路で流れる。つまり、一次側電圧共振コンデンサCrの充電電荷を放電して得られる一次側共振電流Ioを平滑コンデンサCiに回生する。また、この経路で電流が流れることで、このときにも、一次巻線N1と被制御巻線NRの直列接続回路には電磁エネルギーが蓄積されることになる。   The next period t1 to t2 is a period in which the charge stored in the primary side voltage resonance capacitor Cr accumulated in the period t0 to t1 is discharged. By this discharge operation, the primary side resonance current Io is changed to the primary side voltage resonance. The current flows in a reverse path by the capacitor Cr → the primary winding N1 → the controlled winding NR → the smoothing capacitor Ci. That is, the primary side resonance current Io obtained by discharging the charge of the primary side voltage resonance capacitor Cr is regenerated in the smoothing capacitor Ci. Further, when current flows through this path, electromagnetic energy is accumulated in the series connection circuit of the primary winding N1 and the controlled winding NR at this time as well.

そして、スイッチング素子Q1がオフ状態を終了した直後の期間t2〜t3においては、スイッチング素子Q1のボディダイオードDDが導通する。このために、上記期間t1〜t2により一次巻線N1と被制御巻線NRの直列接続回路に蓄積された電磁エネルギーにより維持される逆方向の一次側共振電流Ioは、ボディダイオードDD(アノード→カソード)→一次巻線N1→被制御巻線NR→平滑コンデンサCiの経路で流れる。つまり、この期間においても、一次側共振電流Ioを平滑コンデンサCiに回生する動作が得られていることになる。   In the period t2 to t3 immediately after the switching element Q1 ends the off state, the body diode DD of the switching element Q1 is turned on. For this reason, the primary resonance current Io in the reverse direction maintained by the electromagnetic energy accumulated in the series connection circuit of the primary winding N1 and the controlled winding NR during the period t1 to t2 is the body diode DD (anode → Cathode) → Primary winding N 1 → Controlled winding N R → Smoothing capacitor Ci That is, even during this period, the operation of regenerating the primary side resonance current Io to the smoothing capacitor Ci is obtained.

そして、期間t3〜t0においては、スイッチング素子Q1が導通して、一次側共振電流Ioは、平滑コンデンサCi→被制御巻線NR→一次巻線N1→スイッチング素子Q1(ドレイン→ソース)に流れるようにされる。つまり、順方向(正極性)のスイッチング出力電流IQ1が流れることになる。
このようなスイッチング動作によれば、電圧共振形コンバータと電力回生方式の力率改善回路10を組み合わせた場合においては、図6における期間t1〜t3が、電力回生の動作が得られる電力回生期間である、ということになる。
In the period t3 to t0, the switching element Q1 is turned on, and the primary side resonance current Io flows from the smoothing capacitor Ci → the controlled winding NR → the primary winding N1 → the switching element Q1 (drain → source). To be. That is, the forward (positive polarity) switching output current IQ1 flows.
According to such a switching operation, when the voltage resonance type converter and the power regeneration type power factor correction circuit 10 are combined, the periods t1 to t3 in FIG. 6 are power regeneration periods in which the power regeneration operation can be obtained. That's true.

図7は、力率改善回路10の動作を、商用交流電源周期により示している。
ここでは、図示するようにして50Hzの交流入力電圧VACが入力されているものとする。この交流入力電圧VACを入力して、図1に示す電源回路が動作することで、力率改善回路10としても、上記しているように、平滑コンデンサCiに対して、一次側共振電流Ioを電力として回生して帰還する動作を行うことになる。
FIG. 7 shows the operation of the power factor correction circuit 10 by the commercial AC power supply cycle.
Here, it is assumed that an AC input voltage VAC of 50 Hz is input as shown. When the AC input voltage VAC is input and the power supply circuit shown in FIG. 1 operates, the power factor correction circuit 10 also applies the primary side resonance current Io to the smoothing capacitor Ci as described above. The operation of regenerating and returning as electric power is performed.

上記のようにして電力回生が行われるのに応じて、一次巻線N1、被制御巻線NR、及びスイッチングダイオードD1のカソードとの接続点と、一次側アース間の電圧V1は、交流入力電流IACが非導通で整流電流が流れない期間においては、整流平滑電圧Eiに対して、スイッチング周期による交番電圧成分が重畳した一定レベルのエンベロープ波形となる。一方、交流入力電流IACが導通して整流電流が流れる期間においては、上記一定レベルから整流出力電圧分が正弦波状に重畳される波形として得られる。   As the power regeneration is performed as described above, the voltage V1 between the connection point between the primary winding N1, the controlled winding NR, and the cathode of the switching diode D1 and the primary side ground is the AC input current. During a period when IAC is non-conducting and no rectified current flows, the envelope waveform has a constant level in which an alternating voltage component due to the switching period is superimposed on the rectified smoothed voltage Ei. On the other hand, during the period in which the AC input current IAC conducts and the rectified current flows, the rectified output voltage is obtained as a waveform that is superimposed in a sine wave form from the constant level.

高速型(高速リカバリ型)のスイッチングダイオードD1は、例えば交流入力電圧VACの正/負の絶対値が、そのピーク値の約1/2以上のときに導通するが、上記電圧V1の交番電圧成分が印加されていることから、整流電流についてスイッチングを行って断続する動作が得られることになる。つまり、ブリッジ整流回路Diの正極出力端子からスイッチングダイオードD1に流れる整流電流I1は、略正弦波状の交番波形として得られる。   The high-speed (high-speed recovery) switching diode D1 conducts when, for example, the positive / negative absolute value of the AC input voltage VAC is about ½ or more of the peak value, but the alternating voltage component of the voltage V1. As a result, the rectified current is switched and intermittently operated. That is, the rectified current I1 flowing from the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di to the switching diode D1 is obtained as an approximately sine wave alternating waveform.

このような波形により流れる整流電流I1の導通期間は、ブリッジ整流回路Diから出力される整流出力電圧レベルが平滑コンデンサCiの両端電圧よりも低いとされる期間にも流れるものとなっており、同じ図7に示す交流入力電流IACの導通期間も、この整流出力電流I1の導通期間にほぼ一致したものとなる。つまり、交流入力電流IACの導通角は、力率改善回路を備えない場合よりも拡大されているものであり、交流入力電流IACの波形としては、交流入力電圧VACの波形に近付くものとなっている。つまり、力率改善が図られていることになる。   The conduction period of the rectified current I1 flowing with such a waveform also flows during a period when the rectified output voltage level output from the bridge rectifier circuit Di is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci. The conduction period of the AC input current IAC shown in FIG. 7 also substantially coincides with the conduction period of the rectified output current I1. That is, the conduction angle of the AC input current IAC is larger than that without the power factor correction circuit, and the waveform of the AC input current IAC approaches the waveform of the AC input voltage VAC. Yes. That is, the power factor is improved.

そして、本実施の形態の力率改善回路10としては、上記した動作により力率改善を図ることが可能とされたうえで、さらに、この改善される力率について、交流入力電圧の変化に対して一定となるようにして制御可能とされている。この力率の安定化動作について説明する。
前述したように、力率改善回路10においては、制御回路3が、検出入力である直流入力電圧Eiの変化に応じて制御トランスPRTの制御巻線Ncに流す制御電流レベルIcを可変するようにされている。直流入力電圧Eiは、交流入力電圧VACを整流平滑化して得られる直流電圧であり、従って、そのレベルは、交流入力電圧VACのレベルに対応していることになる。このことから、制御回路3としては、直流入力電圧Eiを検出入力とすることでもって交流入力電圧VACのレベルを検出し、検出した交流入力電圧VACのレベルに応じて、制御電流Icのレベルを可変している、ということがいえる。
The power factor correction circuit 10 according to the present embodiment enables the power factor to be improved by the above-described operation, and the power factor to be improved is further changed with respect to the change in the AC input voltage. Can be controlled to be constant. The power factor stabilization operation will be described.
As described above, in the power factor correction circuit 10, the control circuit 3 varies the control current level Ic flowing through the control winding Nc of the control transformer PRT in accordance with the change in the DC input voltage Ei that is the detection input. Has been. The DC input voltage Ei is a DC voltage obtained by rectifying and smoothing the AC input voltage VAC. Therefore, the level corresponds to the level of the AC input voltage VAC. From this, the control circuit 3 detects the level of the AC input voltage VAC by using the DC input voltage Ei as a detection input, and sets the level of the control current Ic according to the detected level of the AC input voltage VAC. It can be said that it is variable.

ここで、交流入力電圧VACが上昇するようにして変動を生じたとする。これに応じて、制御回路3は、交流入力電圧VACの上昇レベルに応じた所要のレベルにまで上昇させるようにして制御電流Icのレベルを可変する。   Here, it is assumed that the fluctuation occurs as the AC input voltage VAC increases. In response to this, the control circuit 3 varies the level of the control current Ic so as to increase to a required level corresponding to the increase level of the AC input voltage VAC.

可飽和リアクタである制御トランスPRTにおいては、制御巻線Ncに流れる制御電流Icのレベルが低下するのに応じて、被制御巻線NRのインダクタンスLRを増加させるように動作する。
力率改善回路10内において高周波インダクタとして機能する被制御巻線NRのインダクタンスが増加するということは、その分、一次側電圧共振回路から帰還される或る一定量の電力に応じて被制御巻線NRとしてのインダクタに蓄積されるエネルギーも増加するということであり、これは、力率改善のための電力帰還量が増加することにつながる。この電力帰還量の増加により、例えば、スイッチングダイオードD1が整流電流をスイッチングするのに必要とされる交流入力電圧VACのレベルの下限を引き下げることとなって、その分の交流入力電流IACの導通角の拡大が図られることになり、交流入力電圧VACの上昇に応じた力率の低下をキャンセルする作用が得られることになる。このような動作が得られる結果、交流入力電圧VACの変化にかかわらず、力率が一定となるように制御されることとなる。
The control transformer PRT that is a saturable reactor operates so as to increase the inductance LR of the controlled winding NR as the level of the control current Ic flowing through the control winding Nc decreases.
An increase in the inductance of the controlled winding NR that functions as a high-frequency inductor in the power factor correction circuit 10 means that the controlled winding according to a certain amount of power fed back from the primary side voltage resonance circuit. This means that the energy stored in the inductor as the line NR also increases, which leads to an increase in the amount of power feedback for power factor improvement. Due to the increase in the power feedback amount, for example, the lower limit of the level of the AC input voltage VAC required for the switching diode D1 to switch the rectified current is lowered, and the conduction angle of the AC input current IAC corresponding to that level is reduced. Thus, an effect of canceling the decrease in the power factor in accordance with the increase in the AC input voltage VAC is obtained. As a result of such an operation, the power factor is controlled to be constant regardless of the change in the AC input voltage VAC.

先に説明した図7の波形図は、図1に示す電源回路について、AC100V系に対応する交流入力電圧VAC=100V時の動作を示すものとされる。これに対して、図8に示す波形図は、図1に示す電源回路についての、AC200V系に対応する交流入力電圧VAC=230V時の動作を示している。なお、図7と図8とは同一の負荷条件とする。
図8を、図7と比較してみると、交流入力電圧VACのレベルは、VAC=100VからVAC=230Vとされたことに対応して、ほぼ2倍の振幅となっていることがわかる。また、交流入力電流IACは、交流入力電圧VACのレベルがほぼ2倍とされたことに応じて、図7の交流入力電流IACに対して約1/2程度のピークレベルとなっている。また、この交流入力電流IACを元とする整流電流をスイッチングダイオードD1によりスイッチングして得られる整流出力電流I1のピークレベルも、図7の整流出力電流I1に対して約1/2程度のピークレベルとなっている。
また、図8においても、整流出力電流I1が断続して流れる期間と、交流入力電流IACの導通期間とが対応することになるが、これは力率改善回路10における整流出力電流の断続によって交流入力電流IACの導通角が拡大されていることを示している。つまり、力率改善が図られていることを示す。
そして、この図8に示す交流入力電流IACの導通角は、図7の交流入力電流IACとほぼ同等であるとの測定結果が得られている。つまり、図7及び図8によっては、交流入力電圧変動にかかわらず、力率が一定に保たれていることが示されている。
The waveform diagram of FIG. 7 described above shows the operation of the power supply circuit shown in FIG. 1 when the AC input voltage VAC = 100 V corresponding to the AC 100 V system. On the other hand, the waveform diagram shown in FIG. 8 shows the operation of the power supply circuit shown in FIG. 1 when the AC input voltage VAC = 230 V corresponding to the AC 200 V system. 7 and 8 have the same load condition.
Comparing FIG. 8 with FIG. 7, it can be seen that the level of the AC input voltage VAC has almost twice the amplitude corresponding to the change from VAC = 100V to VAC = 230V. Further, the AC input current IAC has a peak level of about ½ of the AC input current IAC of FIG. 7 in response to the level of the AC input voltage VAC being almost doubled. Further, the peak level of the rectified output current I1 obtained by switching the rectified current based on the AC input current IAC by the switching diode D1 is also about 1/2 of the peak level of the rectified output current I1 in FIG. It has become.
Also in FIG. 8, the period in which the rectified output current I1 flows intermittently corresponds to the conduction period of the AC input current IAC. This is due to the intermittent rectified output current in the power factor correction circuit 10. It shows that the conduction angle of the input current IAC is enlarged. That is, the power factor is improved.
A measurement result is obtained that the conduction angle of the AC input current IAC shown in FIG. 8 is substantially equal to the AC input current IAC of FIG. That is, FIG. 7 and FIG. 8 show that the power factor is kept constant regardless of the AC input voltage fluctuation.

また、力率は、負荷変動に応じても変動する性質を有している。
つまり、負荷変動に応じては負荷電流量が変化するが、この負荷電流の変化は一次側スイッチング電流(一次側共振電流)量の変化としても現れる。例えば、負荷が軽くなるようにして変動したとすると負荷電流量は減少し、これに伴って、一次側のスイッチング電流量も減少する。そして、この一次側スイッチング電流量の減少により、直流入力電圧源である平滑コンデンサCiからの電流の取り出し量を低減させることとなり、平滑コンデンサCiの両端電圧である整流平滑電圧Eiを上昇させることになる。整流平滑電圧Eiが上昇すれば、整流平滑電圧Eiに充電すべき電流量もそれだけ少なくて済む分、交流入力電流IACの導通角が狭くなって力率が低下する。
Further, the power factor has a property of fluctuating depending on the load fluctuation.
That is, although the load current amount changes according to the load fluctuation, the change in the load current also appears as a change in the primary side switching current (primary side resonance current) amount. For example, if the load fluctuates so as to become light, the load current amount decreases, and accordingly, the primary side switching current amount also decreases. Then, by reducing the primary side switching current amount, the amount of current taken out from the smoothing capacitor Ci that is a DC input voltage source is reduced, and the rectified and smoothed voltage Ei that is the voltage across the smoothing capacitor Ci is increased. Become. If the rectified and smoothed voltage Ei increases, the amount of current to be charged to the rectified and smoothed voltage Ei can be reduced accordingly, and the conduction angle of the AC input current IAC becomes narrow and the power factor decreases.

ここで、本実施の形態の力率改善回路10は整流平滑電圧Eiを検出入力としている。上記したことによれば、直流入力電圧Eiは負荷変動に応じて変化するのであるから、力率改善回路10内の制御回路3により実行される力率改善のための制御動作は、交流入力電圧VACの変動に応じた被制御巻線NRのインダクタンスLRの可変動作と、負荷変動に応じた被制御巻線NRのインダクタンスLRの可変動作とを同時に実行しているということがいえる。   Here, the power factor correction circuit 10 of the present embodiment uses the rectified and smoothed voltage Ei as a detection input. According to the above, since the DC input voltage Ei changes according to the load fluctuation, the control operation for power factor improvement executed by the control circuit 3 in the power factor improvement circuit 10 is the AC input voltage. It can be said that the variable operation of the inductance LR of the controlled winding NR according to the change in VAC and the variable operation of the inductance LR of the controlled winding NR according to the load change are simultaneously performed.

そして、制御回路3は、前述したように、検出入力である整流平滑電圧Eiのレベルが高くなるのに応じて被制御巻線NRのインダクタンスLRを高くしていくように制御する。従って、負荷変動に対しては、軽負荷の条件となるのに従って、被制御巻線NRのインダクタンスLRを高くしていくように制御していることになる。
被制御巻線NRのインダクタンスLRを高くしていけば、その分、被制御巻線NRの誘起電圧は上昇して、力率改善回路10による電力帰還量を増加させる作用を生じる。これにより力率を高くする傾向の制御が行われることとなるために、上記したスイッチング電流量の減少による力率の低下がキャンセルされるような動作が得られることになる。つまり、制御回路3及び制御トランスPRTから成る制御系は、負荷変動に対して力率を一定とする制御も実行していることになる。
Then, as described above, the control circuit 3 performs control so that the inductance LR of the controlled winding NR is increased as the level of the rectified smoothing voltage Ei that is the detection input increases. Therefore, the load fluctuation is controlled so that the inductance LR of the controlled winding NR is increased in accordance with the light load condition.
If the inductance LR of the controlled winding NR is increased, the induced voltage of the controlled winding NR increases accordingly, and the power feedback amount by the power factor correction circuit 10 is increased. As a result, the tendency to increase the power factor is controlled, so that an operation that cancels the decrease in the power factor due to the decrease in the switching current amount is obtained. That is, the control system composed of the control circuit 3 and the control transformer PRT also executes control for keeping the power factor constant with respect to load fluctuations.

このようにして、本実施の形態の力率改善回路10は、電力回生方式により力率改善を図るようにされたうえで、改善される力率について交流入力電圧VAC及び負荷変動に対して一定となるようにしている。
これにより、例えば制御トランスPRTの被制御巻線NRのインダクタンスLRについての可変範囲の設定によっては、広範な交流入力電圧VAC、及び負荷電力の変動範囲に対して、改善される力率を安定化することが可能なスイッチング電源回路を得ることが可能となる。
図1に示す本実施の形態の電源回路の実際としては、交流入力電圧についてはVAC=80V〜280Vの変動範囲に対して、また、負荷電力については、Po=30W〜200Wの変動範囲に対して、力率(PF)についてPF>0.75を維持することが可能とされている。この特性であれば、電源高調波歪み規制の規定値を満足する。
ここで、上記している交流入力電圧VAC=80V〜280Vの変動範囲は、AC100V系とAC200V系のいずれの交流入力電圧範囲も十分にカバーするものであり、従って、本実施の形態の電源回路は、力率改善機能を有する電源回路として、ワイドレンジ対応に非常に有利な特性を有しているということがいえる。なお、ワイドレンジ対応とは、電源回路として、商用交流電源AC100V系とAC200V系のいずれの入力にも対応して動作可能なであることをいう。本実施の形態の電源回路は、ワイドレンジ対応とされたうえで、かつ、上記しているような比較的広範囲の負荷変動にも対応可能であることになるから、それだけ、本実施の形態に基づく電源回路を搭載可能な電子機器も増えることになる。
In this way, the power factor correction circuit 10 of the present embodiment is designed to improve the power factor by the power regeneration method, and the power factor to be improved is constant with respect to the AC input voltage VAC and the load fluctuation. It is trying to become.
As a result, for example, depending on the setting of the variable range for the inductance LR of the controlled winding NR of the control transformer PRT, the improved power factor is stabilized over a wide range of AC input voltage VAC and load power fluctuation range. It is possible to obtain a switching power supply circuit that can be used.
In practice, the power supply circuit of the present embodiment shown in FIG. 1 has an AC input voltage with respect to a fluctuation range of VAC = 80 V to 280 V, and a load power with respect to a fluctuation range of Po = 30 W to 200 W. Thus, it is possible to maintain PF> 0.75 for the power factor (PF). This characteristic satisfies the specified value of the power supply harmonic distortion regulation.
Here, the above-described fluctuation range of the AC input voltage VAC = 80 V to 280 V sufficiently covers both AC 100 V system and AC 200 V system AC input voltage ranges. Therefore, the power supply circuit of this embodiment It can be said that the power supply circuit having the power factor correction function has a very advantageous characteristic for wide-range compatibility. Note that the wide-range compatibility means that the power supply circuit can operate in accordance with any input of the commercial AC power supply AC100V system and AC200V system. Since the power supply circuit of the present embodiment is compatible with a wide range and can cope with a relatively wide range of load fluctuations as described above, the power supply circuit according to the present embodiment is accordingly adapted to this embodiment. The number of electronic devices that can be equipped with a power circuit based on this will also increase.

ここで、本実施の形態の電源回路の力率改善回路10は、先行技術として図11及び図12に示した電源回路の力率改善回路20,20Aのようにして、三次巻線N3、あるいは疎結合の磁気結合トランスMCTなどによる一次側共振電流を電圧として帰還する構成を採っていない。つまり、回路形態としては、電力回生方式であることに応じて、一次側共振電流Ioが流れる一次巻線N1の端部を、力率改善回路10における整流電流経路(スイッチングダイオードD1と被制御巻線NR(高周波インダクタ)の接続点)に対して接続しているものである。
しかしながら、本実施の形態の電源回路では、このようなスイッチング出力の直接的帰還を行う力率改善回路の構成を採ったとしても、二次側直流出力電圧Eoに重畳される商用交流電源周期のリップルの増加は、実用上問題がない程度に大幅に抑制される。
これは、絶縁コンバータトランスPITについて、結合係数k=0.8以下(k=0.75程度)にまで結合度を低くして、図11及び図12に示す電源回路の絶縁コンバータトランスPITよりも疎結合の状態を設定したことによるものである。
Here, the power factor improvement circuit 10 of the power supply circuit according to the present embodiment is configured as the third winding N3 or the power factor improvement circuits 20 and 20A of the power supply circuit shown in FIGS. It does not employ a configuration in which a primary side resonance current by a loosely coupled magnetic coupling transformer MCT or the like is fed back as a voltage. That is, as a circuit form, in accordance with the power regeneration system, the end of the primary winding N1 through which the primary side resonance current Io flows is connected to the rectified current path (the switching diode D1 and the controlled winding in the power factor correction circuit 10). The line NR (connection point of the high frequency inductor)).
However, in the power supply circuit of the present embodiment, even if the configuration of the power factor correction circuit that performs direct feedback of the switching output is adopted, the commercial AC power supply cycle superimposed on the secondary side DC output voltage Eo The increase in ripple is greatly suppressed to the extent that there is no practical problem.
This is because the degree of coupling of the insulating converter transformer PIT is lowered to a coupling coefficient k = 0.8 or less (about k = 0.75), which is higher than that of the insulating converter transformer PIT of the power supply circuit shown in FIGS. This is because a loosely coupled state is set.

つまり、絶縁コンバータトランスPITについて、結合係数k=0.75程度にまで結合度を低下させると、これに応じて一次側から二次側への電力伝送率も低下することになる。
これにより、一次側において、商用交流電源周期のリップル電流が一次側共振電流Ioに重畳したとしても、二次側に電力伝送された段階で、この商用交流電源周期のリップル成分は大きく減衰する。これにより、二次側直流出力電圧Eoに重畳する商用交流電源周期のリップル電圧としても大幅に抑制されることになる。
That is, when the degree of coupling is reduced to about the coupling coefficient k = 0.75 for the insulating converter transformer PIT, the power transmission rate from the primary side to the secondary side is also lowered accordingly.
Thereby, even if the ripple current of the commercial AC power supply cycle is superimposed on the primary side resonance current Io on the primary side, the ripple component of the commercial AC power supply cycle is greatly attenuated when power is transmitted to the secondary side. As a result, the ripple voltage of the commercial AC power supply period superimposed on the secondary side DC output voltage Eo is also greatly suppressed.

ただし、単純に、絶縁コンバータトランスPITについて疎結合の度合いを推し進めたのみでは、絶縁コンバータトランスPITとしての本来の一次側と二次側との間の伝送電力も減衰してしまうことから、結果的に伝送損失が生じて、著しい電力変換効率の低下を招くことになる。
しかし、本実施の形態では、二次側においても並列共振回路(N2//C2)を備えることとしている。これにより、二次側においては、この二次側並列共振回路の共振動作によって増幅するようにして交番出力を得るようにされる。これにより、一次側から二次側への伝送損失が補償されることとなって、結果的には、絶縁コンバータトランスPITをさらに疎結合の状態としたことに起因する電力変換効率の低下は生じないことになる。
However, simply by promoting the degree of loose coupling for the insulating converter transformer PIT, the transmission power between the primary side and the secondary side as the insulating converter transformer PIT is also attenuated. Transmission loss occurs, which causes a significant reduction in power conversion efficiency.
However, in the present embodiment, a parallel resonance circuit (N2 // C2) is provided also on the secondary side. As a result, on the secondary side, an alternating output is obtained so as to be amplified by the resonance operation of the secondary side parallel resonance circuit. As a result, transmission loss from the primary side to the secondary side is compensated, and as a result, the power conversion efficiency is lowered due to the insulating converter transformer PIT being further loosely coupled. There will be no.

このようにして、本実施の形態の電源回路としては、まず、二次側並列共振回路を積極的に組み合わせることで、絶縁コンバータトランスPITについて、電力変換効率の低下を生むことなく、これまでよりも疎結合の状態を設定することを可能としている。これにより、二次側直流出力電圧Eoに重畳する商用交流電源周期のリップルを抑制して、三次巻線N3や磁気結合トランスに依らず、電力回生方式による力率改善回路を採用することを可能としている。
本実施の形態の力率改善回路10における、電力回生方式による力率改善のための基本構成としては、スイッチングダイオードD1、高周波インダクタとして機能する制御トランスPRTの被制御巻線NR、及びフィルタコンデンサCNの3点の部品のみから成るものであり、この点において、図7及び図8に示した力率改善回路20,20Aと比較した場合には、部品点数の削減が図られていることになる。
In this way, as the power supply circuit of the present embodiment, first, by actively combining the secondary side parallel resonant circuit, the insulation converter transformer PIT can be made more efficient than before without causing a decrease in power conversion efficiency. Can also set the state of loose coupling. This suppresses the ripple of the commercial AC power supply cycle superimposed on the secondary side DC output voltage Eo, and it is possible to adopt a power factor improvement circuit based on the power regeneration system regardless of the tertiary winding N3 or magnetic coupling transformer. It is said.
In the power factor correction circuit 10 of the present embodiment, the basic configuration for power factor improvement by the power regeneration method is as follows: a switching diode D1, a controlled winding N R of a control transformer PRT functioning as a high frequency inductor, and a filter capacitor CN. In this respect, the number of parts is reduced when compared with the power factor correction circuits 20 and 20A shown in FIGS. .

そのうえで、力率改善回路10は、上記しているように制御トランスPRTと制御回路3を備えることで、電力回生方式により改善される力率を一定とするように制御しているが、制御トランスPRTは、後述するようにして相当に小型なものであり、また、制御回路3としても、例えば前述したように、バイポーラトランジスタを備えた簡易なA級増幅回路により形成することが可能である。つまり、本実施の形態の電源回路は、力率の安定化機能を有する力率改善回路を付加するのにあたり、部品点数の増加、回路規模の拡大、及びコストアップなどが最小限で済んでいることになる。   In addition, the power factor correction circuit 10 includes the control transformer PRT and the control circuit 3 as described above, thereby controlling the power factor improved by the power regeneration method to be constant. The PRT is considerably small as will be described later, and the control circuit 3 can also be formed by a simple class A amplifier circuit including a bipolar transistor, for example, as described above. That is, the power supply circuit according to the present embodiment can minimize the increase in the number of parts, the circuit scale, and the cost increase when adding the power factor correction circuit having the power factor stabilization function. It will be.

さらに、二次側整流回路について、図11及び図12に示す回路ではブリッジ整流回路DBRを備えた全波整流回路としているのに対して、本実施の形態では、二次側整流回路について半波整流回路としている。これは、本実施の形態の電源回路において、絶縁コンバータトランスPITについてこれまでよりも疎結合の状態としたことで、半波整流回路であっても、負荷変動に関わらずZCSが確保されることとなったことによる。
このようにして、二次側整流回路について半波整流回路としたことによっても、その分の部品点数の削減、コストダウンが図られる。
Further, the secondary side rectifier circuit is a full-wave rectifier circuit provided with a bridge rectifier circuit DBR in the circuits shown in FIGS. 11 and 12, whereas in the present embodiment, the secondary side rectifier circuit is a half-wave. It is a rectifier circuit. This is because, in the power supply circuit of the present embodiment, the isolation converter transformer PIT is more loosely coupled than before, so that even a half-wave rectifier circuit can ensure ZCS regardless of load fluctuations. Because it became.
Thus, even if the secondary side rectifier circuit is a half-wave rectifier circuit, the number of parts and the cost can be reduced accordingly.

また、電力変換効率に関すれば、力率改善回路10としては、先にも説明したように、一次巻線N1が直接的に接続される電力回生方式としての回路形態を採っている。これにより、図11及び図12に示す、三次巻線N3や、疎結合の磁気結合トランスMCTを介在させて電圧として帰還する構成を採る場合と比較して、スイッチング出力を帰還する系における電力損失は低減されることになる。
また、前述もしたように、図1に示す電源回路では、一次側と二次側とが加極性による接続となっているのであるが、これによっても、減極性による接続で構成した場合よりも電力損失は低減される。減極性接続とした場合には、スイッチング素子Q1に流れるスイッチング電流IQ1のオン期間の波形について、例えば図3に示されるようなピークの平坦な波形形状が得られにくく、これによるスイッチング損失が生じることになる。二次側整流回路について半波整流回路とする場合には、加極性とすることでスイッチング電流IQ1のピーク波形の平坦さが保たれ、その分の電力損失の低減が図られることになる。
そして、これらの構成により得られる電力損失の低減効果と、先に説明した、二次側並列共振回路を組み合わせたことによる、絶縁コンバータトランスPITにおける伝送電力の損失についての補償効果とあわせれば、本実施の形態の電源回路は、電力変換効率について良好な特性が得られていることになる。この結果、本実施の形態の電源回路としては、次に説明するようにして、実際の実験結果としても、力率改善回路10を付加しない構成と比較して、より高い電力変換効率が得られることとなった。
As for the power conversion efficiency, the power factor improving circuit 10 adopts a circuit form as a power regeneration system in which the primary winding N1 is directly connected as described above. As a result, the power loss in the system that feeds back the switching output as compared with the case of adopting the configuration in which the tertiary winding N3 and the loosely coupled magnetic coupling transformer MCT are interposed and fed back as a voltage as shown in FIGS. Will be reduced.
In addition, as described above, in the power supply circuit shown in FIG. 1, the primary side and the secondary side are connected by the added polarity, but this also makes it more than the case where the connection is made by the depolarized connection. Power loss is reduced. When the depolarized connection is used, it is difficult to obtain a waveform having a flat peak as shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3 for the on-period waveform of the switching current IQ1 flowing through the switching element Q1, resulting in a switching loss. become. When the secondary-side rectifier circuit is a half-wave rectifier circuit, the polarity of the peak waveform of the switching current IQ1 is maintained by applying the polarity, and the power loss can be reduced accordingly.
Then, when combined with the effect of reducing the power loss obtained by these configurations and the compensation effect of the transmission power loss in the insulating converter transformer PIT by combining the secondary parallel resonant circuit described above, The power supply circuit according to the embodiment has good characteristics with respect to power conversion efficiency. As a result, as described below, the power supply circuit according to the present embodiment can achieve higher power conversion efficiency than the configuration without the power factor correction circuit 10 as an actual experimental result. It became a thing.

図9及び図10は、図1に示した本実施の形態の電源回路についての諸特性を示している。
なお、これらの図に示す特性は、図1に示した電源回路の構成について、要部を次のように選定して、実験を行って得られたものである。
絶縁コンバータトランスPITについては、EER−40のコアを選定し、ギャップGについては1.6mmとした。一次巻線N1の巻数については40T(ターン)、二次巻線N2の巻数については50Tとしており、結合係数kについてはk=0.75を得るようにされる。
また、力率改善回路10における制御トランスPRTについては、例えば図3に示した構造を採用する子として、この場合のコアサイズとしては、図3に示すa×b×cの寸法について、16mm×16mm×20mmとする。このように制御トランスPRTのサイズとしては相当に小型となる。そして、ギャップG=25μm、被制御巻線NR=12T、制御巻線Nc=1000Tを選定するようにされる。
また、一次側電圧共振コンデンサCr=4700pF、C2=0.01μF、フィルタコンデンサCN=1μFを選定した。
また、高速リカバリ型のスイッチングダイオードD1と、二次側の整流ダイオードDoについては、それぞれ、3A/600Vの定格のものを選定し、スイッチング素子Q1については、10A/800Vの定格のものを選定した。
また、このようにして各部について選定したうえで、二次側直流出力電圧Eoについては、Eo=200Vの仕様としている。
9 and 10 show various characteristics of the power supply circuit of the present embodiment shown in FIG.
The characteristics shown in these figures are obtained by conducting experiments by selecting the main parts of the configuration of the power supply circuit shown in FIG. 1 as follows.
For the insulating converter transformer PIT, the core of EER-40 was selected, and the gap G was 1.6 mm. The number of turns of the primary winding N1 is 40T (turns), the number of turns of the secondary winding N2 is 50T, and k = 0.75 is obtained for the coupling coefficient k.
Further, for the control transformer PRT in the power factor correction circuit 10, for example, as a child adopting the structure shown in FIG. 3, the core size in this case is 16 mm × about the size of a × b × c shown in FIG. It shall be 16 mm x 20 mm. Thus, the size of the control transformer PRT is considerably small. Then, the gap G = 25 μm, the controlled winding N R = 12T, and the control winding Nc = 1000T are selected.
Further, the primary side voltage resonance capacitor Cr = 4700 pF, C2 = 0.01 μF, and the filter capacitor CN = 1 μF were selected.
Further, a fast recovery type switching diode D1 and a secondary side rectifier diode Do were each selected to have a rating of 3A / 600V, and a switching element Q1 having a rating of 10A / 800V was selected. .
In addition, after selecting each part in this way, the secondary side DC output voltage Eo has a specification of Eo = 200V.

図9は、図1に示した電源回路についての、負荷電力変動に対する整流平滑電圧Ei(直流入力電圧)、力率PF、AC→DC電力変換効率(ηAC→DC)の変動特性を示している。この図では、負荷電力Poについて、Po=30W〜200W(最大負荷電力)の変動範囲での実験結果が示されている。また、交流入力電圧VAC=100V時の特性を実線により示し、交流入力電圧VAC=230V時の特性を波線により示している。
この図に示されるように、直流入力電圧(Ei)のレベルは、軽負荷の範囲では若干上昇傾向となるが、全体的には負荷変動に対してほぼ一定のレベル範囲となっていることが分かる。交流入力電圧VAC=100V時には、Ei=150V〜140V程度の範囲でほぼ一定であり、また、交流入力電圧VAC=230V時には、Ei=320V〜300V程度の範囲でほぼ一定となっている。
また、力率改善回路10の動作に応じて得られる力率PFについては、交流入力電圧VAC=100V時と230V時との何れの条件においても、負荷電力Po=50W〜200Wの範囲で、PF=0.80程度で一定となる状態が維持される特性となっている。つまり、力率改善回路10によって、負荷変動に対しても力率PFの値が一定となるように制御されていることが実験結果として示されている。
また、AC→DC電力変換効率(ηAC→DC)については、負荷電力Poが重負荷の傾向となっていくのに従って高くなる傾向で、最大負荷電力Po=200Wの条件で、交流入力電圧VAC=100V時においてはηAC→DC=91.2%、交流入力電圧VAC=230V時においてはηAC→DC=89%となる測定結果が得られた。
FIG. 9 shows the fluctuation characteristics of the rectified smoothing voltage Ei (DC input voltage), power factor PF, and AC → DC power conversion efficiency (ηAC → DC) with respect to load power fluctuations for the power supply circuit shown in FIG. . In this figure, with respect to the load power Po, experimental results in a fluctuation range of Po = 30 W to 200 W (maximum load power) are shown. The characteristic when the AC input voltage VAC = 100 V is indicated by a solid line, and the characteristic when the AC input voltage VAC is 230 V is indicated by a wavy line.
As shown in this figure, the level of the DC input voltage (Ei) tends to increase slightly in the light load range, but the overall level is almost constant with respect to the load fluctuation. I understand. When the AC input voltage VAC = 100V, it is substantially constant in the range of Ei = 150V to 140V, and when the AC input voltage VAC = 230V, it is substantially constant in the range of Ei = 320V to 300V.
The power factor PF obtained according to the operation of the power factor correction circuit 10 is such that the load power Po = 50 W to 200 W in the range of the load power Po = 50 W to 200 W, regardless of whether the AC input voltage VAC = 100 V or 230 V. = It is a characteristic that a constant state is maintained at about 0.80. That is, it is shown as an experimental result that the power factor improvement circuit 10 is controlled so that the value of the power factor PF is constant even with respect to load fluctuation.
Further, the AC → DC power conversion efficiency (ηAC → DC) tends to increase as the load power Po becomes a heavy load, and the AC input voltage VAC = 200 W under the condition of the maximum load power Po = 200 W. The measurement result was ηAC → DC = 91.2% at 100 V, and ηAC → DC = 89% at the AC input voltage VAC = 230 V.

図10は、交流入力電圧VACの変動に対する整流平滑電圧Ei(直流入力電圧)、力率PF、AC→DC電力変換効率(ηAC→DC)の変動特性を示している。この図に示す特性は、最大負荷電力Po=200W(最大負荷条件)の下で、AC100V系からAC200V系にまたがる、交流入力電圧VAC=80V〜280Vで変動した場合の実験結果が示される。
先ず、直流入力電圧(Ei)は、交流入力電圧VACのレベルが高くなるように変動するのに応じて上昇する傾向となる。
FIG. 10 shows fluctuation characteristics of the rectified smoothing voltage Ei (DC input voltage), power factor PF, and AC → DC power conversion efficiency (ηAC → DC) with respect to fluctuations in the AC input voltage VAC. The characteristics shown in this figure show the experimental results when the AC input voltage VAC is varied from 80 V to 280 V over the AC 100 V system to the AC 200 V system under the maximum load power Po = 200 W (maximum load condition).
First, the DC input voltage (Ei) tends to rise as it fluctuates so that the level of the AC input voltage VAC increases.

また、力率PFは、交流入力電圧VAC=80V〜280Vの範囲で、PF=0.80で一定となっている。つまり、力率改善回路10によって、交流入力電圧の上昇に伴う力率の低下がキャンセルされて、一定となるようにして改善されていることが分かる。   The power factor PF is constant at PF = 0.80 in the range of AC input voltage VAC = 80V to 280V. That is, it can be seen that the power factor improvement circuit 10 cancels the reduction of the power factor due to the increase of the AC input voltage and is improved so as to be constant.

また、AC→DC電力変換効率(ηAC→DC)としては、交流入力電圧VACが上昇するのに応じて低下していく傾向ではあるものの、交流入力電圧VACがAC100V系に対応するレベル範囲では92%が維持されている。   Further, although the AC → DC power conversion efficiency (ηAC → DC) tends to decrease as the AC input voltage VAC increases, the AC input voltage VAC is 92 in the level range corresponding to the AC100V system. % Is maintained.

なお、例えば図1に示す本実施の形態の電源回路から力率改善回路10を省略した構成については、力率PF及びAC→DC電力変換効率(ηAC→DC)については、それぞれ、交流入力電圧VAC=100V、最大負荷電力Po=200W時において、PF=0.58、ηAC→DC=90.8%という実験結果が得られた。
このことから、図1に示したままの回路構成を採る本実施の形態の電源回路としては、力率改善回路10を省略した回路構成を採る場合と比較して、同じ交流入力電圧及VAC=100V及び負荷電力Po=200Wの条件においては、AC→DC電力変換効率(ηAC→DC)が1.2%向上していることになる。また、これに伴って、交流入力電力は1.0W低減された。
For example, in the configuration in which the power factor correction circuit 10 is omitted from the power supply circuit of the present embodiment shown in FIG. 1, the AC input voltage is the power factor PF and AC → DC power conversion efficiency (ηAC → DC), respectively. When VAC = 100 V and the maximum load power Po = 200 W, the experimental results of PF = 0.58 and ηAC → DC = 90.8% were obtained.
Therefore, the power supply circuit of the present embodiment adopting the circuit configuration as shown in FIG. 1 has the same AC input voltage and VAC = VAC = as compared with the case of adopting the circuit configuration in which the power factor correction circuit 10 is omitted. Under the conditions of 100 V and load power Po = 200 W, the AC → DC power conversion efficiency (ηAC → DC) is improved by 1.2%. Along with this, the AC input power was reduced by 1.0 W.

また、図5及び図6には示していないが、二次側直流出力電圧Eoに重畳する商用交流電源周期のリップル電圧成分ΔEoについては、図1の電源回路は、最大負荷電力Po=200W、交流入力電圧VAC=100V時においては、ΔEo=80mVであることが測定された。また、最大負荷電力Po=200W、交流入力電圧VAC=230V時においては、ΔEo=50mVであることが測定された。
これに対して、図1の電源回路から力率改善回路10を省略した電源回路については、ΔEo=50mVの測定結果が得られた。
背景技術として述べたように、例えば絶縁コンバータトランスPITの結合係数k=0.8程度以上の電源回路に対して電力回生方式による力率改善回路を設けた場合には、上記ΔEoは、その力率改善回路を省略した構成に対して5倍〜6倍にまで増加する。これに対して、本実施の形態では、上記しているように、交流入力電圧VAC=100V時において、1.6倍程度(80/50(mV))の拡大で収まっており、大幅に抑制されている。さらに、交流入力電圧VAC=230V時においては、ほぼ同等の特性が得られている。
上記した1.6倍程度のΔEoの増加率は、例えば二次側平滑コンデンサの大幅な容量増加などの設計変更を行わなくとも、十分に実用が可能とされる、許容範囲内にある。従って、本実施の形態において絶縁コンバータトランスPITに設定される結合係数kは、ΔEoが許容範囲内に収まることを考慮して設定されるべきものとなる。また、絶縁コンバータトランスPITの結合度が低くなれば、一次側と二次側との間での伝送の損失も増加するので、結合係数kは、二次側並列共振回路による伝送損失の補償量との兼ね合いも考慮して設定されるべきことになる。
Although not shown in FIGS. 5 and 6, for the ripple voltage component ΔEo of the commercial AC power supply period superimposed on the secondary side DC output voltage Eo, the power supply circuit of FIG. 1 has the maximum load power Po = 200 W, It was measured that ΔEo = 80 mV when the AC input voltage VAC = 100V. Further, it was measured that ΔEo = 50 mV when the maximum load power Po = 200 W and the AC input voltage VAC = 230 V.
In contrast, a measurement result of ΔEo = 50 mV was obtained for the power supply circuit in which the power factor correction circuit 10 was omitted from the power supply circuit of FIG.
As described in the background art, for example, when a power factor correction circuit using a power regeneration system is provided for a power supply circuit having a coupling coefficient k of about 0.8 or more of the insulating converter transformer PIT, the ΔEo It increases to 5 to 6 times that of the configuration in which the rate improvement circuit is omitted. On the other hand, in this embodiment, as described above, when the AC input voltage VAC = 100 V, the expansion is about 1.6 times (80/50 (mV)), which is greatly suppressed. Has been. Furthermore, substantially the same characteristics are obtained when the AC input voltage VAC = 230V.
The increase rate of ΔEo, which is about 1.6 times, is within an allowable range that allows sufficient practical use without changing the design such as a significant increase in the capacity of the secondary-side smoothing capacitor. Therefore, the coupling coefficient k set in the insulating converter transformer PIT in the present embodiment should be set in consideration that ΔEo falls within the allowable range. Further, if the degree of coupling of the insulating converter transformer PIT is reduced, the transmission loss between the primary side and the secondary side also increases. Therefore, the coupling coefficient k is a compensation amount of the transmission loss by the secondary side parallel resonant circuit. It should be set in consideration of the trade-off.

なお、本願発明としては、これまで説明した実施の形態としての構成のみに限定されるものではない。例えば商用交流電源ACに接続されるコモンモードのノイズフィルタなどの形成部品、接続態様などをはじめ、細部においては適宜変更されてかまわない。
また、実施の形態においては、二次側並列共振回路に対して半波整流回路を備えているが、本願発明の下では、例えば全波整流回路、両波整流回路のほか、倍電圧整流回路などの、二次巻線N2の誘起電圧レベルの所定倍の二次側直流出力電圧Eoを生成するような整流回路を備えて構成することもできる。ただし、前述したように、本願発明の構成によっては、二次側整流回路について半波整流回路を設けたとしても広範な負荷変動に対するZCSが確保されるものであり、このことに基づいて、二次側整流回路について半波整流回路とすることで、部品点数が削減されるという効果が得られるものである。
The present invention is not limited to the configuration as the embodiment described so far. For example, details such as components such as a common mode noise filter connected to the commercial AC power supply AC, a connection mode, and the like may be appropriately changed.
In the embodiment, a half-wave rectifier circuit is provided for the secondary side parallel resonant circuit. However, under the present invention, for example, in addition to a full-wave rectifier circuit and a double-wave rectifier circuit, a voltage doubler rectifier circuit is provided. A rectifier circuit that generates a secondary side DC output voltage Eo that is a predetermined multiple of the induced voltage level of the secondary winding N2 can also be configured. However, as described above, depending on the configuration of the present invention, even if a half-wave rectifier circuit is provided for the secondary-side rectifier circuit, ZCS against a wide range of load fluctuations is ensured. By using a half-wave rectifier circuit for the secondary rectifier circuit, the effect of reducing the number of parts can be obtained.

また、上記各実施の形態にあっては、一次側の電圧共振形コンバータを形成するスイッチング素子としてMOS−FETが選定されているが、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、SIT(静電誘導サイリスタ)、バイポーラトランジスタなどの各種のパワーデバイスといわれる半導体素子を採用可能である。
また、これらのスイッチング素子の選定に応じて、スイッチング素子を駆動する方式とてしても、駆動用ICを用いた他励式と、若しくは自励発振駆動回路を備える自励式との、いずれの方式が採用されてもかまわない。
また、電圧共振型コンバータとしては、2石のスイッチング素子を交互にオン/オフ駆動させるプッシュプル方式も知られているが、本発明としては、このようなプッシュプル方式の電圧共振型コンバータにも適用できる。ただし、実施の形態として図1に示したようにして、シングルエンドの形式を採れば、スイッチング素子としては、1石となって部品点数削減、小型軽量化、及び低コスト化などの点で有利となる。
In each of the above embodiments, a MOS-FET is selected as a switching element for forming a primary voltage resonant converter. For example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor), SIT (electrostatic induction thyristor) is selected. ), Semiconductor elements called various power devices such as bipolar transistors can be employed.
In addition, depending on the selection of these switching elements, any of a system for driving the switching elements, either a self-excited system using a driving IC, or a self-excited system having a self-excited oscillation drive circuit is used. May be adopted.
Further, as a voltage resonance type converter, a push-pull method in which two stone switching elements are alternately turned on / off is known, but the present invention also includes such a push-pull type voltage resonance type converter. Applicable. However, as shown in FIG. 1 as an embodiment, if the single-ended form is adopted, the switching element becomes one stone, which is advantageous in terms of reducing the number of parts, reducing the size and weight, and reducing the cost. It becomes.

本発明の実施の形態のスイッチング電源回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the switching power supply circuit of embodiment of this invention. 実施の形態の電源回路に備えられる絶縁コンバータトランスの構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the insulation converter transformer with which the power supply circuit of embodiment is equipped. 実施の形態の電源回路に備えられる制御トランスの構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the control transformer with which the power supply circuit of embodiment is equipped. 実施の形態の電源回路に備えられる制御トランスの構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the control transformer with which the power supply circuit of embodiment is equipped. 実施の形態の電源回路に備えられる制御トランスの構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the control transformer with which the power supply circuit of embodiment is equipped. 実施の形態の電源回路の力率改善動作に対応する要部の動作をスイッチング周期により示す波形図である。It is a wave form diagram which shows operation | movement of the principal part corresponding to the power factor improvement operation | movement of the power supply circuit of embodiment by a switching period. 実施の形態の電源回路の力率改善動作に対応する要部の動作を商用交流電源周期により示す波形図(VAC=100V時)である。It is a wave form diagram (at the time of VAC = 100V) which shows operation of the principal part corresponding to power factor improvement operation of a power circuit of an embodiment by commercial AC power cycle. 実施の形態の電源回路の力率改善動作に対応する要部の動作を商用交流電源周期により示す波形図(VAC=230V時)である。It is a wave form diagram (at the time of VAC = 230V) which shows operation of the principal part corresponding to power factor improvement operation of a power circuit of an embodiment by commercial AC power cycle. 実施の形態の電源回路における、負荷変動に対する整流平滑電圧(直流入力電圧)、力率、AC→DC電力変換効率の変動特性を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation characteristic of the rectification | straightening smoothing voltage (DC input voltage) with respect to load fluctuation | variation, power factor, and AC-> DC power conversion efficiency in the power supply circuit of embodiment. 実施の形態の電源回路における、交流入力電圧変動に対する整流平滑電圧(直流入力電圧)、力率、AC→DC電力変換効率の変動特性を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation characteristic of the rectification | straightening voltage (direct current input voltage) with respect to alternating current input voltage fluctuation | variation, a power factor, and AC-> DC power conversion efficiency in the power supply circuit of embodiment. 先行技術としての電源回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power supply circuit as a prior art. 先行技術としての電源回路の他の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structural example of the power supply circuit as a prior art. 図12に示す電源回路の負荷変動に対する整流平滑電圧(直流入力電圧)、力率、AC→DC電力変換効率の変動特性を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation characteristic of the rectification smoothing voltage (DC input voltage) with respect to the load fluctuation | variation of the power supply circuit shown in FIG. 12, a power factor, and AC-> DC power conversion efficiency.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御回路、2 発振・ドライブ回路、10 力率改善回路、Di ブリッジ整流回路、Ci 平滑コンデンサ、Q1 スイッチング素子、PIT 絶縁コンバータトランス、Cr 一次側電圧共振コンデンサ、N1 一次巻線、N2 二次巻線、C2 二次側並列共振コンデンサ、Do 整流ダイオード、Co (二次側)平滑コンデンサ、CN フィルタコンデンサ、PRT 制御トランス、NR 被制御巻線、Nc 制御巻線、D1 スイッチングダイオード   1 control circuit, 2 oscillation / drive circuit, 10 power factor correction circuit, Di bridge rectifier circuit, Ci smoothing capacitor, Q1 switching element, PIT isolation converter transformer, Cr primary side voltage resonance capacitor, N1 primary winding, N2 secondary winding Wire, C2 secondary side parallel resonant capacitor, Do rectifier diode, Co (secondary side) smoothing capacitor, CN filter capacitor, PRT control transformer, NR controlled winding, Nc control winding, D1 switching diode

Claims (2)

商用交流電源を入力して整流平滑電圧を生成する整流平滑手段と、
上記整流平滑電圧を直流入力電圧として入力してスイッチングを行うスイッチング素子を備えて形成したスイッチング手段と、
上記スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチング駆動手段と、
少なくとも、上記スイッチング手段のスイッチング動作により得られるスイッチング出力が供給される一次巻線と、該一次巻線に得られたスイッチング出力により交番電圧が励起される二次巻線とを巻装して形成され、一次側と二次側の結合係数について所定以下となるように設定される絶縁コンバータトランスと、
少なくとも、上記絶縁コンバータトランスの一次巻線を含む漏洩インダクタンス成分と一次側電圧共振コンデンサのキャパシタンスとによって形成されて、上記スイッチング手段の動作を電圧共振形とする一次側電圧共振回路と、
上記絶縁コンバータトランスの二次巻線に対して二次側並列共振コンデンサを並列に接続して形成される二次側並列共振回路と、
上記絶縁コンバータトランスの二次巻線に励起される交番電圧を入力して整流動作を行って、二次側直流出力電圧を生成するように構成された二次側直流出力電圧生成手段と、
力率改善手段を備え、
上記力率改善手段は、
力率改善用スイッチング素子と高周波インダクタから成る直列接続回路であって、上記整流平滑手段が形成する整流電流経路に対して直列に挿入される力率改善用直列接続回路と、
上記高周波インダクタとされる被制御巻線と、制御巻線とが巻装され、上記制御巻線に流す直流電流である制御電流のレベルに応じて上記被制御巻線のインダクタンスを可変するように動作する制御トランスと、
上記整流平滑電圧レベルのレベルに応じて上記制御電流のレベルを可変するように動作する制御電流可変制御手段とを備えると共に、
上記力率改善用スイッチング素子と高周波インダクタの接続点に対して上記一次側電圧共振回路の端部を接続して形成される、
ことを特徴とするスイッチング電源回路。
Rectifying and smoothing means for inputting a commercial AC power supply and generating a rectified and smoothed voltage;
Switching means formed by including a switching element that performs switching by inputting the rectified and smoothed voltage as a DC input voltage;
Switching driving means for switching and driving the switching element;
At least a primary winding to which a switching output obtained by the switching operation of the switching means is supplied and a secondary winding in which an alternating voltage is excited by the switching output obtained by the primary winding are wound. An insulating converter transformer that is set to be equal to or less than a predetermined value for the coupling coefficient between the primary side and the secondary side,
A primary voltage resonance circuit formed by at least a leakage inductance component including a primary winding of the insulating converter transformer and a capacitance of a primary side voltage resonance capacitor, the operation of the switching means being a voltage resonance type;
A secondary side parallel resonant circuit formed by connecting a secondary side parallel resonant capacitor in parallel to the secondary winding of the insulating converter transformer;
A secondary side DC output voltage generating means configured to input an alternating voltage excited to the secondary winding of the insulating converter transformer and perform a rectifying operation to generate a secondary side DC output voltage;
With power factor improvement means,
The power factor improving means is
A series connection circuit comprising a power factor improving switching element and a high frequency inductor, the power factor improving series connection circuit inserted in series with respect to the rectified current path formed by the rectifying and smoothing means;
The controlled winding, which is the high-frequency inductor, and the control winding are wound so that the inductance of the controlled winding is variable according to the level of the control current that is a direct current flowing through the control winding. An operating control transformer,
Control current variable control means that operates so as to vary the level of the control current according to the level of the rectified smoothing voltage level,
Formed by connecting the end of the primary side voltage resonance circuit to the connection point of the power factor improving switching element and the high frequency inductor,
A switching power supply circuit.
上記二次側直流出力電圧生成手段を形成する整流回路として半波整流回路を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源回路。
A half-wave rectifier circuit is provided as a rectifier circuit that forms the secondary side DC output voltage generation means,
The switching power supply circuit according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160021953A (en) 2014-08-18 2016-02-29 주식회사 솔루엠 Circuit for varying inductandce and power supplying apparatus using the same
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US9502986B2 (en) 2015-04-15 2016-11-22 Delta Electronics, Inc. Voltage conversion device

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