JP2021052578A - 力率改善回路 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、ゼロ電圧スイッチングを可能とする解決方法を説明する。図1において、どのような入力電圧でも、制御スイッチQ1のドレイン-ソース間Vdsがゼロになる条件を考える。即ち、リアクトルLが同期整流スイッチQ2を通してエネルギーを放出し終わった後も、制御スイッチQ1のドレイン-ソース間Vdsがゼロにならない場合は、同期整流スイッチQ2はオンを継続させて、出力電圧VoによってリアクトルLを逆励磁させる。
次に、ゼロ電圧スイッチングを可能とする第1の実施形態に係る力率改善回路を説明する。
次に、ゼロ電圧スイッチングを可能とする第2の実施形態に係る力率改善回路を図9を参照しながら説明する。図9に示す力率改善回路は、トーテムポールブリッジレス力率改善回路であり、交流電源1、全波整流回路2、リアクトルL、電流センサ13a,16a、スイッチQ1−Q4、出力コンデンサCo、制御回路10aを備える。
次に、ゼロ電圧スイッチングを可能とする第3の実施形態に係る力率改善回路を図13を参照しながら説明する。第1の実施形態に係る力率改善回路および第2の実施形態に係る力率改善回路では、電流センサ16を設けて、リアクトルLが逆励磁されたときに流れる逆励磁電流を検出していた。
次に、ゼロ電圧スイッチングを可能とする第4の実施形態に係る力率改善回路を図14を参照しながら説明する。図14に示す第4の実施形態に係る力率改善回路は、図9に示す電流センサ16aを削除し、従来の臨界型のPFCのオン時間に、リアクトルLと制御スイッチQ1の寄生容量値Cとで決定される固定値をデジタル制御により加算することで制御スイッチQ1のオン時間を算出してオールレンジZVSを実現したことを特徴とする。
2 全波整流回路
10,10a,10b,10c 制御回路
11 エラーアンプ
12,17 コンパレータ
13,13a,16,30 電流センサ
14,14a,18,18a RSフリップフロップ回路
15 アンプ
19 極性判別部
20,21,22 極性切替部
31,31a tonQ1計算器
32 tonQ2計算器
33 乗算器
34 加算器
35 のこぎり波生成回路
36,36a コンパレータ
37,37a インバータ
Vin 入力電圧
C1 出力コンデンサ
C2 入力コンデンサ
L リアクトル
Q1 制御スイッチ
Q2 同期整流スイッチ
D1,D2 内部ダイオード
C10,C11 外付けコンデンサ
R1,R2 抵抗
Claims (7)
- 交流電源の入力電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路の両端にリアクトルと制御スイッチとが直列に接続された第1直列回路と、
前記制御スイッチの2つの主端子の両端に同期整流スイッチと出力コンデンサとが直列に接続された第2直列回路と、
前記出力コンデンサの出力電圧が所定値になるように前記制御スイッチと前記同期整流スイッチとを交互にオンオフさせ前記制御スイッチに流れる電流のピーク値が前記入力電圧に比例するように前記制御スイッチのオン期間を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記入力電圧の瞬時値に応じて、前記リアクトルに流れる電流を出力電圧側から入力電圧側に逆流させて前記リアクトルを逆励磁する逆励磁量を調整するように前記制御スイッチと前記同期整流スイッチとをオンオフさせる力率改善回路。 - 前記逆励磁量は、前記リアクトルのインダクタンス値Lと前記制御スイッチの寄生容量Cとによる係数と、前記入力電圧の瞬時値とにより決定される請求項1に記載の力率改善回路。
- 前記リアクトルが逆励磁されたときに流れる逆励磁電流を検出する逆励磁電流検出部と、
前記逆励磁電流検出部で検出された逆励磁電流の値が、前記入力電圧の瞬時値に前記係数を乗算した値以上であるときに前記制御スイッチのゼロ電圧スイッチングが可能であると判定するゼロ電圧スイッチング判定部と、
を備える請求項2に記載の力率改善回路。 - 前記リアクトルに流れる入力電流と前記入力電圧と前記リアクトルのリアクタンス値とに基づき前記制御スイッチの第1オン時間を算出し、前記第1オン時間に前記リアクトルのリアクタンス値と前記制御スイッチの寄生容量値とで決定される固定値である第2オン時間を加算して前記制御スイッチのオン時間を得る第1計算器を備える請求項1に記載の力率改善回路。
- 前記入力電圧と出力電圧と前記第1計算器で算出された前記制御スイッチのオン時間とに基づき前記同期整流スイッチのオン時間を算出する第2計算器と、
前記第1計算器で算出された前記制御スイッチのオン時間と前記第2計算器で算出された前記同期整流スイッチのオン時間とを加算して得られた時間を周期とし前記制御スイッチと前記同期整流スイッチとを交互にオンオフさせる機能、
を備える請求項4に記載の力率改善回路。 - 前記制御スイッチと前記同期整流スイッチとの直列回路の両端に第1極性切替スイッチと第2極性切替スイッチとが直列に接続された第3直列回路と、
前記入力電圧の正又は負の極性を判別する極性判別部と、
前記入力電圧の極性に応じて前記制御スイッチと前記同期整流スイッチとを切り替える第1極性切替部と、
前記入力電圧の極性に応じて前記第1極性切替スイッチと前記第2極性切替スイッチとの一方をオンし他方をオフする処理を切り替える第2極性切替部と、
を備える請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の力率改善回路。 - 前記第1極性切替部は、前記入力電圧の極性が正である場合に前記制御スイッチをスイッチ素子として動作させ前記同期整流スイッチを整流素子として動作させ、前記入力電圧の極性が負である場合に前記制御スイッチを整流素子に切り替え前記同期整流スイッチをスイッチ素子に切り替え、
前記第2極性切替部は、前記入力電圧の極性が正の場合に前記第1極性切替スイッチをオンさせ前記第2極性切替スイッチをオフさせ、前記入力電圧の極性が負の場合に前記第1極性切替スイッチをオフに切り替え前記第2極性切替スイッチをオンに切り替える請求項6に記載の力率改善回路。
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