JP2013038891A - 直流電源装置用力率改善回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイオード9,10及びスイッチング素子7,8からなる混合ブリッジと、その交流入力端子間にインダクタ5,6を介して接続された交流電源1と、直流出力端子間に接続された平滑コンデンサ11と、交流電源1の両端と混合ブリッジの一方の直流出力端子との間にそれぞれ接続されたダイオード3,4と、を備え、スイッチング素子7,8のオン・オフにより、インダクタ5,6にエネルギーを蓄積すると共に混合ブリッジを介して平滑コンデンサ11に放出する動作を繰り返して交流入力側の力率を改善する回路において、ダイオード3,4にそれぞれスイッチング素子14,15を並列接続し、これらのスイッチング素子14,15を交互にオン・オフさせる。
【選択図】図1
Description
この力率改善回路は、交流入力電圧をダイオードブリッジからなる整流回路により整流し、その整流電圧を昇圧チョッパにより昇圧してスイッチング電源装置の入力側の平滑コンデンサに供給することにより、交流入力電流の導通角を拡げて力率の改善を図っている。
しかし、この従来技術では、ダイオードブリッジ内の2つのダイオードが常に導通するため、整流損失が大きく、ダイオードを冷却するヒートシンクが大形化したり、電力変換効率が低下するという問題がある。
この特許文献2のFig.1には、ダイオードとMOSFETとの直列回路を2つ並列に接続して混合ブリッジを構成し、この混合ブリッジの交流入力端子にインダクタを介して交流電源を接続すると共に、混合ブリッジの直流出力端子間に平滑コンデンサを接続した回路が記載されている。
また、特許文献2のFig.10には、上記の回路にダイオードを2つ追加してEMIノイズの低減を可能にした回路も開示されている。
図4において、1は交流電源、2はフィルタコンデンサ、3,4,9,10はダイオード、5,6はインダクタ、7,8は寄生ダイオードを有する半導体スイッチング素子(MOSFET)、11は平滑コンデンサ、12,13は直流出力端子である。
特に、この従来技術によれば、ダイオード3,4のうちの一方が常に導通することになるため、混合ブリッジの出力側とアースとの間の電位変動が交流電源周波数による低周波電位変動となり、特許文献2のFig.1の回路と比較してEMIノイズを低減できる利点がある。
この高周波振動は、インダクタ5や6のインダクタンス値とスイッチング素子7や8の寄生容量のキャパシタンス値とによって決まる共振周波数の振動となり、この共振周波数は数百[kHZ]から数[MHz]に及ぶことがある。ここで、インダクタ5または6の電流が零になる期間では、ダイオード3または4がオフ状態となるため、混合ブリッジの出力側とアースとの間の電位変動が上記共振周波数の高周波電位変動となり、EMIノイズが増加するという問題がある。
前記半導体スイッチング素子のオン・オフにより、前記インダクタにエネルギーを蓄積すると共に蓄積エネルギーを前記混合ブリッジを介して前記平滑コンデンサに放出する動作を繰り返して交流入力側の力率を改善する直流電源装置用力率改善回路において、
前記第1のダイオードに並列に接続された第1のスイッチと、
前記第2のダイオードに並列に接続された第2のスイッチと、
前記第1,第2のスイッチを交互にオン・オフさせるための制御回路と、を備えたものである。
まず、図1はこの実施形態を示す回路図であり、図4と共通する構成要素には同一の参照符号を付してある。
なお、図2のような回路でも、請求項1に記載するように第1,第2のダイオード(MOSFETの寄生ダイオード)にそれぞれ第1,第2のスイッチ(MOSFET自体)を並列に接続する構成は、等価的に実現されている。
また、スイッチング素子14または15を交互にオン・オフすることにより、混合ブリッジの負側出力端子の電位を交流入力側の何れか一方に接続することができるため、インダクタ5,7を流れる電流が零になる期間が存在しても、スイッチング素子14または15のオンによって混合ブリッジの出力側とアースとの間の電位変動が常に交流電源周波数の低周波電位変動となり、いわゆる電流断続モードを含む全動作範囲でEMIノイズを低減させることができる。
すなわち、図3において、PNP型のトランジスタ22,23のエミッタをスイッチング素子14,15のゲートに接続し、トランジスタ22,23のコレクタを混合ブリッジの負側出力端子に接続する。また、トランジスタ22,23のベース−コレクタ間にツェナーダイオード18,19を接続し、かつ、ベース−エミッタ間にダイオード20,21を接続すると共に、ダイオード20,21のアノードとフィルタコンデンサ2の両端との間に抵抗16,17を接続する。これらのトランジスタ22,23、ツェナーダイオード18,19、ダイオード20,21及び抵抗16,17により、スイッチング素子14,15の制御回路が構成される。
2:フィルタコンデンサ
3,4,9,10,20,21:ダイオード
5,6:インダクタ
7,8,14,15:半導体スイッチング素子
11:平滑コンデンサ
12,13:直流出力端子
16,17:抵抗
18,19:ツェナーダイオード
22,23:トランジスタ
Claims (2)
- ダイオードと半導体スイッチング素子との直列回路を複数、並列に接続してなる混合ブリッジと、前記混合ブリッジの交流入力端子間にインダクタを介して接続された交流電源と、前記混合ブリッジの直流出力端子間に接続された平滑コンデンサと、前記交流電源の両端と前記混合ブリッジの一方の直流出力端子との間にそれぞれ接続された第1,第2のダイオードと、を備え、
前記半導体スイッチング素子のオン・オフにより、前記インダクタにエネルギーを蓄積すると共に前記インダクタの蓄積エネルギーを前記混合ブリッジを介して前記平滑コンデンサに放出する動作を繰り返して交流入力側の力率を改善する直流電源装置用力率改善回路において、
前記第1のダイオードに並列に接続された第1のスイッチと、
前記第2のダイオードに並列に接続された第2のスイッチと、
前記第1,第2のスイッチを交互にオン・オフさせるための制御回路と、
を備えたことを特徴とする直流電源装置用力率改善回路。 - 請求項1に記載した直流電源装置用力率改善回路において、
前記制御回路は、前記交流電源の電圧極性を判別して前記第1,第2のスイッチをオン・オフする手段からなることを特徴とする直流電源装置用力率改善回路。
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