JP2609330B2 - 電源装置 - Google Patents
電源装置Info
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- JP2609330B2 JP2609330B2 JP1210586A JP21058689A JP2609330B2 JP 2609330 B2 JP2609330 B2 JP 2609330B2 JP 1210586 A JP1210586 A JP 1210586A JP 21058689 A JP21058689 A JP 21058689A JP 2609330 B2 JP2609330 B2 JP 2609330B2
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Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、交流電源から安定な直流電源をつくるス
イッチング方式の電源装置（AC/DCコンバータ）に関す
る。
イッチング方式の電源装置（AC/DCコンバータ）に関す
る。
《従来の技術》 最近、第３図に示すような力率改善方式のAC/DCコン
バータが開発された。第３図において、正弦波の交流入
力はダイオードブリッジからなる整流回路10で全波整流
され、以下に詳述する昇圧型のチョッパ回路20に入力さ
れる。チョッパ回路20は、PWM（パルス幅制御）回路31
によって交流電源より充分に高い周波数でオン／オフ駆
動されるスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q1と
ともに整流回路10の出力間に直列接続されたインダクタ
L1と、スイッチング素子Q1のオフ時にインダクタL1を通
して電流が流れるようにスイッチング素子Q1の両端に直
列接続されたダイオードD1とコンデンサC1とを有する。
コンデンサC1は相当大きな容量があり、これの両端から
平滑化され電圧安定化（後述）された直流出力が取り出
される。なお、コンデンサC2は高周波リップルを吸収す
るための小容量のコンデンサで、本装置に必須のもので
はない。
バータが開発された。第３図において、正弦波の交流入
力はダイオードブリッジからなる整流回路10で全波整流
され、以下に詳述する昇圧型のチョッパ回路20に入力さ
れる。チョッパ回路20は、PWM（パルス幅制御）回路31
によって交流電源より充分に高い周波数でオン／オフ駆
動されるスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q1と
ともに整流回路10の出力間に直列接続されたインダクタ
L1と、スイッチング素子Q1のオフ時にインダクタL1を通
して電流が流れるようにスイッチング素子Q1の両端に直
列接続されたダイオードD1とコンデンサC1とを有する。
コンデンサC1は相当大きな容量があり、これの両端から
平滑化され電圧安定化（後述）された直流出力が取り出
される。なお、コンデンサC2は高周波リップルを吸収す
るための小容量のコンデンサで、本装置に必須のもので
はない。
整流回路10の全波整流の出力電圧V1の信号はVCA（電
圧制御型可変利得増幅器）32を経て差動増幅器33に入力
される。チョッパ回路20のインダクタL1を流れる電流I1
が変流器34で検出され、その低周波成分の信号が差動増
幅器33に入力される。PWM回路31は、この差動増幅器33
の差動出力に従って動作し、差動出力が最小になるよう
にスイッイング素子Q1の駆動パルス幅（オン時間）を変
化させる。また、チョッパ回路20の出力電圧V2の基準電
圧Vsに対する誤差が誤差増幅器35で検出され、この出力
がVCA32の制御電圧となる。
圧制御型可変利得増幅器）32を経て差動増幅器33に入力
される。チョッパ回路20のインダクタL1を流れる電流I1
が変流器34で検出され、その低周波成分の信号が差動増
幅器33に入力される。PWM回路31は、この差動増幅器33
の差動出力に従って動作し、差動出力が最小になるよう
にスイッイング素子Q1の駆動パルス幅（オン時間）を変
化させる。また、チョッパ回路20の出力電圧V2の基準電
圧Vsに対する誤差が誤差増幅器35で検出され、この出力
がVCA32の制御電圧となる。
以上の構成において、差動増幅器33では、チョッパ回
路20の入力V1の波形と、インダクタL1を流れる電流I1の
波形とが比較され、電流波形が電圧波形に追従して変化
するように、PWM回路31によってスイッチング素子Q1の
オン時間が変えられる。
路20の入力V1の波形と、インダクタL1を流れる電流I1の
波形とが比較され、電流波形が電圧波形に追従して変化
するように、PWM回路31によってスイッチング素子Q1の
オン時間が変えられる。
スイッチング素子Q1がオンのとき、整流回路10からス
イッチング素子Q1を通してインダクタL1に電流が流れ、
インダクタL1にエネルギーが蓄積される。このオン期間
の電流増加値は、入力電圧V1に比例するとともにオン時
間に比例する。スイッチング素子Q1がオフすると、これ
に蓄積されたエネルギーの放出による電流が整流回路10
の出力に重畳されてコンデンサC1側に供給される。
イッチング素子Q1を通してインダクタL1に電流が流れ、
インダクタL1にエネルギーが蓄積される。このオン期間
の電流増加値は、入力電圧V1に比例するとともにオン時
間に比例する。スイッチング素子Q1がオフすると、これ
に蓄積されたエネルギーの放出による電流が整流回路10
の出力に重畳されてコンデンサC1側に供給される。
入力電圧波形とインダクタL1の電流波形との比較によ
るパルス幅制御は、結果として、入力電圧V1が大きいほ
どスイッチング素子Q1のオン時間を短くするように作動
する。この制御によって電流波形の変化が、入力電圧の
全波整流波形にほぼ等しくなる。つまり、交流入力側か
ら見ると、入力電圧と入力電流とがほぼ同じ波形で位相
差もなくなり、あたかも負荷が抵抗である場合とほぼ同
じ状態になる。以上が第１の制御手段の作用である。
るパルス幅制御は、結果として、入力電圧V1が大きいほ
どスイッチング素子Q1のオン時間を短くするように作動
する。この制御によって電流波形の変化が、入力電圧の
全波整流波形にほぼ等しくなる。つまり、交流入力側か
ら見ると、入力電圧と入力電流とがほぼ同じ波形で位相
差もなくなり、あたかも負荷が抵抗である場合とほぼ同
じ状態になる。以上が第１の制御手段の作用である。
また、第２の制御手段は次のように作用する。出力電
圧V2が基準電圧Vsより大きいほどVCA32のゲインが小さ
くなり、V2がVsより小さいほどVCA32のゲインが大きく
なる。このVCA32は第１の制御手段における入力電圧の
波形信号が通る回路であり、これのゲインは第１の制御
手段の基底的なパラメータとなる。つまり、出力電圧V2
が高すぎるとスイッチング素子Q1のオン時間が短縮さ
れ、反対に低すぎるとオン時間が伸長され、出力電圧V2
を基準電圧Vsに近ずけるように作用する。
圧V2が基準電圧Vsより大きいほどVCA32のゲインが小さ
くなり、V2がVsより小さいほどVCA32のゲインが大きく
なる。このVCA32は第１の制御手段における入力電圧の
波形信号が通る回路であり、これのゲインは第１の制御
手段の基底的なパラメータとなる。つまり、出力電圧V2
が高すぎるとスイッチング素子Q1のオン時間が短縮さ
れ、反対に低すぎるとオン時間が伸長され、出力電圧V2
を基準電圧Vsに近ずけるように作用する。
以上詳細に説明したように、この方式の電源装置で
は、入力電流が交流入力電圧にほぼ追従して変化し、位
相差のないほぼ正弦波状になり、交流電源側から見た電
圧と電流の関係が抵抗負荷の場合とほぼ同様になる（力
率が改善される）。従って、従来のコンデンサ・インプ
ット型整流回路のように短時間に集中的に大きなパルス
電流が流れることがなく、回路素子の耐電流特性の面の
制約が緩和されるとともに、交流電源ラインに様々な悪
影響を及ぼすノイズを低減することができる。
は、入力電流が交流入力電圧にほぼ追従して変化し、位
相差のないほぼ正弦波状になり、交流電源側から見た電
圧と電流の関係が抵抗負荷の場合とほぼ同様になる（力
率が改善される）。従って、従来のコンデンサ・インプ
ット型整流回路のように短時間に集中的に大きなパルス
電流が流れることがなく、回路素子の耐電流特性の面の
制約が緩和されるとともに、交流電源ラインに様々な悪
影響を及ぼすノイズを低減することができる。
また、前記チョッパ回路の昇圧作用と、第２の制御手
段による出力電圧のフィードバック制御作用とによっ
て、交流入力の電圧が変動したり、あるいは電圧ランク
を変更した場合でも、出力電圧を一定に保つことができ
る。その結果、まったく切り換えを必要とせず、例えば
交流85V電源から交流264V電源まで適合する電源装置が
容易に構成できるようになる。
段による出力電圧のフィードバック制御作用とによっ
て、交流入力の電圧が変動したり、あるいは電圧ランク
を変更した場合でも、出力電圧を一定に保つことができ
る。その結果、まったく切り換えを必要とせず、例えば
交流85V電源から交流264V電源まで適合する電源装置が
容易に構成できるようになる。
《発明が解決しようとする課題》 前記の構成の電源装置によれば、交流入力電源の広い
電圧範囲にわたって無調整で対応することができる。し
かしチョッパ回路20は昇圧型なので、交流電源の電圧ピ
ーク値が規定の出力電圧V2以上になると、スイッチング
素子Q1のオン／オフ駆動は停止し、スイッチング素子Q1
はオフのままになり、整流回路10からインダクタL1、ダ
イオードD1を通して出力コンデンサC1に間欠的に電流が
流れる状態となる。これは従来のコンデンサ・インプッ
ト型整流回路と同じ動作であり、出力電圧V2がほぼ基準
電圧Vsに等しくても、本装置による力率改善効果はな
く、入力電流は交流電源に同期したパルス電流となる。
このような状態は本装置の正しい使用状態ではない。
電圧範囲にわたって無調整で対応することができる。し
かしチョッパ回路20は昇圧型なので、交流電源の電圧ピ
ーク値が規定の出力電圧V2以上になると、スイッチング
素子Q1のオン／オフ駆動は停止し、スイッチング素子Q1
はオフのままになり、整流回路10からインダクタL1、ダ
イオードD1を通して出力コンデンサC1に間欠的に電流が
流れる状態となる。これは従来のコンデンサ・インプッ
ト型整流回路と同じ動作であり、出力電圧V2がほぼ基準
電圧Vsに等しくても、本装置による力率改善効果はな
く、入力電流は交流電源に同期したパルス電流となる。
このような状態は本装置の正しい使用状態ではない。
この発明は前記の問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、前記チョッパ回路におけるスイッチング素子
のスイッチング動作が停止するような異常状態を回避で
きるようにした電源装置を提供することにある。
の目的は、前記チョッパ回路におけるスイッチング素子
のスイッチング動作が停止するような異常状態を回避で
きるようにした電源装置を提供することにある。
《課題を解決するための手段》 そこでこの発明では、前述した構成の電源装置におい
て、定電圧源からの目標電圧Ａと前記整流回路の出力電
圧Ｂとを比較し、電圧Ｂが電圧Ａより小さい場合は電圧
Ａを前記第２の制御手段の前記基準電圧Vsとして与え、
電圧Ｂが電圧Ａより大きい場合はその差に応じて電圧Ａ
より大きい電圧を前記基準電圧Vsとして与える基準電圧
可変回路を付加した。
て、定電圧源からの目標電圧Ａと前記整流回路の出力電
圧Ｂとを比較し、電圧Ｂが電圧Ａより小さい場合は電圧
Ａを前記第２の制御手段の前記基準電圧Vsとして与え、
電圧Ｂが電圧Ａより大きい場合はその差に応じて電圧Ａ
より大きい電圧を前記基準電圧Vsとして与える基準電圧
可変回路を付加した。
《作 用》 出力の目標電圧Ａに対して入力電圧が高すぎると、整
流回路の出力電圧Ｂが目標電圧Ａより高くなると、前記
第２の制御手段の前記基準電圧Vsが目標電圧Ａより適宜
に高く変更されるので、前記チョッパ回路におけるスイ
ッチング素子のスイッチング動作が停止することはな
い。
流回路の出力電圧Ｂが目標電圧Ａより高くなると、前記
第２の制御手段の前記基準電圧Vsが目標電圧Ａより適宜
に高く変更されるので、前記チョッパ回路におけるスイ
ッチング素子のスイッチング動作が停止することはな
い。
《実施例》 第１図は本発明の一実施例を示すもので、第３図と全
く同じ電源装置に基準電圧可変回路50を付加したもので
ある。電源装置の基本となる構成と動作については既に
詳しく説明したので、以下では基準電圧可変回路50の構
成と動作を説明する。
く同じ電源装置に基準電圧可変回路50を付加したもので
ある。電源装置の基本となる構成と動作については既に
詳しく説明したので、以下では基準電圧可変回路50の構
成と動作を説明する。
基準電圧可変回路50は、第２の制御手段の誤差増幅器
35に基準電圧Vs（チョッパ回路20の出力電圧V2と比較さ
れる電圧）を与える回路である。この基準電圧可変回路
50は、所定の目標電圧Voを発生する定電圧源51を有し、
この基準電圧Voと整流回路10の出力電圧V1とを演算増幅
器52で比較して基準電圧Vsを作りだす一種の関数発生器
である。これの入出力特性は第２図に示すように、整流
回路10の出力電圧V1が目標電圧Voより小さい領域では基
準電圧Vsとして目標電圧Voを出力し、電圧V1が目標電圧
Voより大きくなると、その差に応じて基準電圧Vsを目標
電圧Voより大きくする。なお、定電圧源51から発生する
目標電圧Voは適宜に可変設定することができるものであ
る。
35に基準電圧Vs（チョッパ回路20の出力電圧V2と比較さ
れる電圧）を与える回路である。この基準電圧可変回路
50は、所定の目標電圧Voを発生する定電圧源51を有し、
この基準電圧Voと整流回路10の出力電圧V1とを演算増幅
器52で比較して基準電圧Vsを作りだす一種の関数発生器
である。これの入出力特性は第２図に示すように、整流
回路10の出力電圧V1が目標電圧Voより小さい領域では基
準電圧Vsとして目標電圧Voを出力し、電圧V1が目標電圧
Voより大きくなると、その差に応じて基準電圧Vsを目標
電圧Voより大きくする。なお、定電圧源51から発生する
目標電圧Voは適宜に可変設定することができるものであ
る。
以上の説明から明らかなように、チョッパ回路20の出
力電圧V2の目標値としてVoを定電圧源51で設定し、交流
入力電源を全波整流した電圧V1が目標電圧Voより小さい
場合、先に詳しく説明した動作によってV2＝Voとなるよ
うにスイッチング制御が行われる。また、交流入力電源
の電圧が高く、電圧V1が目標電圧Voより大きくなると、
基準電圧可変回路50から発生する基準電圧Vsが目標電圧
Voより大きくなり、出力電圧V2をVoより大きいVsに合わ
せるようにスイッチング制御が行われる。従ってスイッ
チング素子Q1のスイッチング動作が停止することはな
い。
力電圧V2の目標値としてVoを定電圧源51で設定し、交流
入力電源を全波整流した電圧V1が目標電圧Voより小さい
場合、先に詳しく説明した動作によってV2＝Voとなるよ
うにスイッチング制御が行われる。また、交流入力電源
の電圧が高く、電圧V1が目標電圧Voより大きくなると、
基準電圧可変回路50から発生する基準電圧Vsが目標電圧
Voより大きくなり、出力電圧V2をVoより大きいVsに合わ
せるようにスイッチング制御が行われる。従ってスイッ
チング素子Q1のスイッチング動作が停止することはな
い。
《発明の効果》 以上詳細に説明したように、この発明に係る電源装置
では、力率改善方式の構成において、交流入力電圧が目
標出力電圧に対して高すぎてチョッパ回路のスイッチン
グ素子のスイッチング動作が停止して力率改善効果が無
くなるという異常事態を未然に回避することができる。
なお、この発明による機能でもってスイッチング動作が
停止するのを回避している状態では、出力電圧は目標電
圧より高くなるが、この電源装置の後段にDC−DCコンバ
ータを接続するような使用状態では（これが一般的であ
る）当該電源装置の出力電圧が多少高くなっても力率改
善効果が失われないという効果の方が重要である。
では、力率改善方式の構成において、交流入力電圧が目
標出力電圧に対して高すぎてチョッパ回路のスイッチン
グ素子のスイッチング動作が停止して力率改善効果が無
くなるという異常事態を未然に回避することができる。
なお、この発明による機能でもってスイッチング動作が
停止するのを回避している状態では、出力電圧は目標電
圧より高くなるが、この電源装置の後段にDC−DCコンバ
ータを接続するような使用状態では（これが一般的であ
る）当該電源装置の出力電圧が多少高くなっても力率改
善効果が失われないという効果の方が重要である。
第１図は本発明の一実施例による電源装置の構成図、第
２図は同上電源装置における基準電圧可変回路の入出力
特性図、第３図は従来の電源装置の構成図である。 10……整流回路、20……チョッパ回路 31……PWM回路、50……基準電圧可変回路 51……定電圧源、52……演算増幅器
２図は同上電源装置における基準電圧可変回路の入出力
特性図、第３図は従来の電源装置の構成図である。 10……整流回路、20……チョッパ回路 31……PWM回路、50……基準電圧可変回路 51……定電圧源、52……演算増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 正司 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−152965（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−148070（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−75472（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−7780（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】交流電源を全波整流して脈流出力を得る整
流回路と； 前記交流電源より充分に高い周波数でオン／オフ駆動さ
れるスイッチング素子と、このスイッチング素子ととも
に上記整流回路の出力間に直列接続されたインダクタ
と、前記スイッチング素子のオフ時に前記インダクタを
通して電流が流れるように前記スイッチング素子の両端
に直列接続されたダイオードとコンデンサを含み、この
コンデンサの両端から平滑された直流出力を得るチョッ
パ回路と； 前記インダクタまたは前記スイッチング素子を流れる電
流の低周波成分の波形が上記整流回路の出力電圧の波形
に追従して変化するように前記スイッチング素子の駆動
パルス幅を制御する第１の制御手段と； 前記チョッパ回路の出力電圧と基準電圧との誤差を小さ
くするように前記スイッチング素子の駆動パルス幅を制
御する第２の制御手段と； 定電圧源からの目標電圧Ａと前記整流回路の出力電圧Ｂ
とを比較し、電圧Ｂが電圧Ａより小さい場合は電圧Ａを
前記第２の制御手段の前記基準電圧として与え、電圧Ｂ
が電圧Ａより大きい場合はその差に応じて電圧Ａより大
きい電圧を前記基準電圧として与える基準電圧可変回路
と； を備えたことを特徴とする電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1210586A JP2609330B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1210586A JP2609330B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0378469A JPH0378469A (ja) | 1991-04-03 |
| JP2609330B2 true JP2609330B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=16591773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1210586A Expired - Fee Related JP2609330B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2609330B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6417653B1 (en) * | 1997-04-30 | 2002-07-09 | Intel Corporation | DC-to-DC converter |
| JP4630165B2 (ja) * | 2005-09-21 | 2011-02-09 | パナソニック株式会社 | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP5233272B2 (ja) * | 2007-01-29 | 2013-07-10 | セイコーエプソン株式会社 | 電源回路、表示ドライバ、電気光学装置及び電子機器 |
| JP5442525B2 (ja) * | 2010-04-14 | 2014-03-12 | コーセル株式会社 | 力率改善回路 |
| ES2868603T3 (es) * | 2016-02-02 | 2021-10-21 | Toshiba Carrier Corp | Dispositivo de conversión de potencia |
| WO2017145242A1 (ja) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 三菱電機株式会社 | コンバータ回路、インバータ回路および空気調和機の電力変換装置 |
| JP6382885B2 (ja) * | 2016-05-23 | 2018-08-29 | 双葉電子工業株式会社 | 電源装置 |
| JP6743342B2 (ja) * | 2017-04-21 | 2020-08-19 | 株式会社ダイヘン | 溶接電源装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627780U (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-17 | ||
| JPH0697849B2 (ja) * | 1987-12-09 | 1994-11-30 | 富士電気化学株式会社 | 電源装置 |
-
1989
- 1989-08-17 JP JP1210586A patent/JP2609330B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0378469A (ja) | 1991-04-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |