JP2690898B2 - Power factor improvement circuit - Google Patents

Power factor improvement circuit

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JP2690898B2
JP2690898B2 JP62148966A JP14896687A JP2690898B2 JP 2690898 B2 JP2690898 B2 JP 2690898B2 JP 62148966 A JP62148966 A JP 62148966A JP 14896687 A JP14896687 A JP 14896687A JP 2690898 B2 JP2690898 B2 JP 2690898B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、力率改善回路に係り、、交流電流検出抵抗
を用いず、効率を向上するのに好適な力率改善回路に関
するものである。 〔従来の技術〕 従来の力率改善回路について第3図および第4図を参
照して説明する。 第3図は、従来の力率改善回路の回路図、第4図は、
力率改善回路の動作を説明する信号,交流電流波形線図
である。 第3図において、1は直流制御部、2は交流制御部、
3はフォトカプラ、4(4−a,4−b,4−c,4−dの総
称)は、逆阻止に係るダイオード、5(5−a,5−bの
総称)は、平滑コンデンサ(以下単にコンデンサとい
う)、6(6−a,6−bの総称)は、スイッチング素子
に係るトランジスタ、7は直流電流検出抵抗、8はリア
クトル、11は交流電流検出抵抗、9は商用電源、10は負
荷であり、以上で整流平滑回路用の力率改善回路を構成
している。 直流制御部1は、直流電流検出抵抗7によって検出さ
れる直流電流の大きさによってデューティの変化する、
第4図(a)に示すチョッパ信号を発生する。このチョ
ッパ信号のオンデューティは直流電流の大きさに比例し
て変化する。そして、チョッパ信号はフォトカプラ3を
介して電位の異なる交流制御部2に伝送される。 一方、交流制御部2は、交流電流検出抵抗11で検出さ
れた交流電流が予め設定された制限値を超えたとき、第
4図(b)に示す電流サプレス信号(以下単にサプレス
信号という)を発生する。そして、このサプレス信号と
チョッパ信号とを合成して第4図(c)に示すドライブ
信号を生成し、トランジスタ6−aおよび6−bを駆動
する。 このような制御を行うことにより、交流電流は第4図
(d)に示すような波形となり、力率が改善される。 次にその原理を説明する。 トランジスタ6−aおよび6−bを全くスイッチング
しない場合は、商用電源9の瞬時電圧がコンデンサ5−
aおよび5−bの端子電圧を超えたときだけ電流が流れ
力率が低い。そこで、商用電源9の瞬時電圧がコンデン
サ5−aおよび5−bの端子電圧より低いときには、ト
ランジスタ6−aおよび6−bをスイッチングし、オン
状態のときにリアクトル8に短絡電流を流す。これによ
り、オフ状態のときにこの電流がダイオード4−aおよ
び4−bを通して流れる。すなわち、商用電源9の瞬時
電圧がコンデンサ5−aおよび5−bの端子電圧より低
いときにも電流を流すことができ、交流電流波形は第4
図に示すようになり、力率が改善される。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、サプレス信号を発生させるために交
流電流検出抵抗を用いており、それによる損失の増大、
すなわち効率の低下という問題がある。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、交流電流検出抵抗を用いずにサプレス信
号を生成でき、交流電流検出抵抗による損失のない、効
率のよい改善回路の提供を、その目的とするものであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明に係る力率改善回
路の構成は、商用電源を受電し、整流器と平滑コンデン
サよりなる整流平滑回路に、インダクタンスとスイッチ
ング素子と逆阻止ダイオードを設けたスイッチング形力
率改善回路において、前記インダクタンスに係るリアク
トルのコアにギャップを設け、かつ、このギャップにホ
ール素子を挿入して商用電源の電流を検出し、前記スイ
ッチング素子の制御信号を発生させるようにしたもので
ある。 特に、リアクトルのコアは、アモリファス磁性体によ
り形成したものである。 なお付記すると、上記目的は、リアクトルのギャップ
にホール素子を挿入して、商用電源の電流を検出し、サ
プレス信号を生成することにより、達成される。 〔作用〕 整流平滑回路への商用電源からの電流を、リアクトル
のギャップに挿入したホール素子によって検出する。 検出した電流波形の信号を交流制御部において、予め
設定した電圧と比較することによってサプレス信号を生
成することができる。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図および第2図により
説明する。 第1図は、本発明の一実施例に係る力率改善回路の回
路図、第2図は、第1図の回路のに用いられるリアクト
ルとホール素子を示す斜視図である。第1図の図中、先
の第3図と同一符号のものは、従来技術と同等部分であ
るから、その説明を省略する。 第1,2図において、12は商用電源9に直列に設けたリ
アクトルで、このリアクトル12のコア12−aはアモルフ
ァス磁性体で形成されている。ここに、アモルファス磁
性体は、構成原子が不規則配列をしている非結晶性のも
ので、材料としては、例えば非晶質合金をつくりやすく
するために、B(ほう素),P(りん),Si(けい素)な
どの半金属を添加したFe(鉄),Ni(ニッケル),Co(コ
バルト)などからなる磁性合金を用いるものである。ア
モルファス磁性体は、原子配列が不規則のため結晶磁気
異方性定数が小さくなり、高い透磁率を示すことが期待
される。 リアクトル12は、上記のようにアモルファス磁性体で
形成され、飽和磁束密度を向上させるためにコア12−a
にギャップ12−bを設けており、さらにホール素子13を
挿入して電流の測定を可能にしている。ホール素子に
は、元素半導体に係るGe、化合物半導体に係るInAs,InS
b等が用いられるものである。 第1図に示す整流平滑回路は、ダイオード4−aおよ
び4−b、コンデンサ5−aおよび5−bを有し、商用
電源9を受電する倍電圧整流回路を構成している。 商用電源9に直列に前記リアクトル12を設け商用電源
9をリアクトル12を通して短絡するトランジスタ6−a
および6−bを接続する。 前記リアクトル12は、アモルファス磁性体で形成され
ており、そのコア12−aにギャップ12−bを設けて、こ
のギャップ12−bにホール素子13を挿入して、リアクト
ル12に流れる電流に比例して変化する磁界を検出する。
ホール素子13は、この磁界の変化に比例した電流を交流
制御部2に出力する。 交流制御部2は、ホール素子13で検出された交流電流
が予め設定された制御値を越えたときにサプレス信号を
発生する。このサプレス信号とチョッパ信号を合成して
ドラインブ信号を生成し、トランジスタ6−aおよび6
−bを駆動する。 トランジスタ6−aおよび6−bをスイッチングする
ことによって力率が改善される原理については、従来技
術で説明したものと同じであるからその説明を省略す
る。 本実施例によれば、従来使用されていた交流電流検出
抵抗が不要となるので、この交流電流検出抵抗による損
失がなくなり(本実施例では10Wの損失減になる)、効
率の向上、発熱の低減、抵抗の発熱を放熱する放熱器の
省略、放熱器省略による装置の小形化、信頼性の向上等
の効果がもたらされる。 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、交流電流検出抵
抗を用いずにサプレス信号を生成でき、交流電流検出抵
抗による損失のない、効率のよい力率改善回路を提供す
ることができる。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power factor correction circuit, and more particularly to a power factor correction circuit suitable for improving efficiency without using an AC current detection resistor. . [Prior Art] A conventional power factor correction circuit will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional power factor correction circuit, and FIG.
It is a signal and AC current waveform diagram explaining operation | movement of a power factor correction circuit. In FIG. 3, 1 is a DC control unit, 2 is an AC control unit,
3 is a photocoupler, 4 (a generic name of 4-a, 4-b, 4-c, 4-d) is a diode for reverse blocking, and 5 (a generic name of 5-a, 5-b) is a smoothing capacitor ( Hereinafter, simply referred to as capacitors), 6 (collective names of 6-a, 6-b) are transistors related to switching elements, 7 is a DC current detection resistor, 8 is a reactor, 11 is an AC current detection resistor, 9 is a commercial power supply, 10 Is a load, which constitutes a power factor correction circuit for a rectifying and smoothing circuit. The DC control unit 1 changes the duty according to the magnitude of the DC current detected by the DC current detection resistor 7,
The chopper signal shown in FIG. 4 (a) is generated. The on-duty of this chopper signal changes in proportion to the magnitude of the direct current. Then, the chopper signal is transmitted via the photocoupler 3 to the AC control unit 2 having a different potential. On the other hand, when the AC current detected by the AC current detection resistor 11 exceeds a preset limit value, the AC control unit 2 outputs a current suppress signal (hereinafter simply referred to as suppress signal) shown in FIG. 4 (b). Occur. Then, the suppress signal and the chopper signal are combined to generate the drive signal shown in FIG. 4 (c) to drive the transistors 6-a and 6-b. By performing such control, the alternating current has a waveform as shown in FIG. 4 (d), and the power factor is improved. Next, the principle will be described. When the transistors 6-a and 6-b are not switched at all, the instantaneous voltage of the commercial power source 9 is the capacitor 5-
The current flows only when the terminal voltages of a and 5-b are exceeded, and the power factor is low. Therefore, when the instantaneous voltage of the commercial power supply 9 is lower than the terminal voltage of the capacitors 5-a and 5-b, the transistors 6-a and 6-b are switched, and a short-circuit current flows in the reactor 8 when in the on state. This causes this current to flow through the diodes 4-a and 4-b when in the off state. That is, even when the instantaneous voltage of the commercial power source 9 is lower than the terminal voltage of the capacitors 5-a and 5-b, the current can flow, and the AC current waveform has the fourth waveform.
As shown in the figure, the power factor is improved. [Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned conventional technique, an alternating current detection resistor is used to generate a suppress signal, which increases loss,
That is, there is a problem that the efficiency is lowered. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a highly efficient improvement circuit that can generate a suppress signal without using an AC current detection resistor and has no loss due to the AC current detection resistor. Is the purpose. [Means for Solving Problems] In order to achieve the above object, the power factor correction circuit according to the present invention has a configuration in which a commercial power source is received, a rectifying and smoothing circuit including a rectifier and a smoothing capacitor is provided, and an inductance and a switching are provided. In a switching type power factor correction circuit provided with an element and a reverse blocking diode, a gap is provided in the core of the reactor relating to the inductance, and a Hall element is inserted in this gap to detect the current of the commercial power supply, and the switching element The control signal is generated. In particular, the core of the reactor is made of an amorphous magnetic material. It should be noted that the above object is achieved by inserting a Hall element into the gap of the reactor, detecting the current of the commercial power supply, and generating a suppress signal. [Operation] The current from the commercial power supply to the rectifying and smoothing circuit is detected by the Hall element inserted in the gap of the reactor. The suppress signal can be generated by comparing the detected current waveform signal with a preset voltage in the AC control unit. [Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a circuit diagram of a power factor correction circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a reactor and a Hall element used in the circuit of FIG. In the drawing of FIG. 1, the same reference numerals as those in the previous FIG. 3 are the same parts as in the prior art, and therefore the description thereof will be omitted. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 12 is a reactor provided in series with the commercial power source 9, and the core 12-a of the reactor 12 is formed of an amorphous magnetic material. Here, the amorphous magnetic material is an amorphous material in which constituent atoms are irregularly arranged, and as a material, for example, B (boron), P (phosphorus) is used in order to easily form an amorphous alloy. ), Si (silicon) and other semi-metals are added to the magnetic alloys such as Fe (iron), Ni (nickel) and Co (cobalt). Since the amorphous magnetic substance has an irregular atomic arrangement, the crystal magnetic anisotropy constant is reduced, and it is expected that the amorphous magnetic substance exhibits high magnetic permeability. The reactor 12 is formed of an amorphous magnetic material as described above, and has a core 12-a to improve the saturation magnetic flux density.
A gap 12-b is provided in the above, and a Hall element 13 is further inserted so that the current can be measured. Hall elements include Ge for elemental semiconductors and InAs, InS for compound semiconductors.
b etc. are used. The rectifying / smoothing circuit shown in FIG. 1 has diodes 4-a and 4-b and capacitors 5-a and 5-b, and constitutes a voltage doubler rectifying circuit for receiving a commercial power supply 9. A transistor 6-a in which the reactor 12 is provided in series with the commercial power source 9 and the commercial power source 9 is short-circuited through the reactor 12.
And 6-b. The reactor 12 is made of an amorphous magnetic material. A core 12-a is provided with a gap 12-b, and a Hall element 13 is inserted in the gap 12-b so as to be proportional to the current flowing through the reactor 12. To detect the changing magnetic field.
The Hall element 13 outputs a current proportional to the change in the magnetic field to the AC control unit 2. The AC control unit 2 generates a suppress signal when the AC current detected by the hall element 13 exceeds a preset control value. The suppress signal and the chopper signal are combined to generate a drain signal, and the transistors 6-a and 6-
Drive b. The principle that the power factor is improved by switching the transistors 6-a and 6-b is the same as that described in the related art, and thus the description thereof is omitted. According to the present embodiment, the AC current detection resistor that has been conventionally used is no longer necessary, so the loss due to this AC current detection resistor is eliminated (10 W loss is reduced in this embodiment), the efficiency is improved, and the heat generation is reduced. It is possible to bring about effects such as reduction, omission of a radiator for radiating the heat generated by the resistor, miniaturization of the device due to omission of the radiator, and improvement of reliability. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a suppressed signal can be generated without using an AC current detection resistor, and there is provided a power factor correction circuit that is efficient and has no loss due to an AC current detection resistor. be able to.

【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の一実施例に係る力率改善回路の回路
図、第2図は、第1図の回路に用いられるリアクトルと
ホール素子を示す斜視図、第3図は、従来の力率改善回
路の回路図、第4図は、力率改善回路の動作を説明する
信号、交流電流波形線図である。 1……直流制御部、2……交流制御部、4−a,4−b,4−
c,4−d……ダイオード、5−a,5−b……コンデンサ、
6−a,6−b……トランジスタ、9……商用電源、12…
…リアクトル、 12−a……コア、12−b……ギャップ、13……ホール素
子。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram of a power factor correction circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a reactor and a Hall element used in the circuit of FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional power factor correction circuit, and FIG. 4 is a signal and AC current waveform diagram for explaining the operation of the power factor correction circuit. 1 ... DC control unit, 2 ... AC control unit, 4-a, 4-b, 4--
c, 4-d ... Diode, 5-a, 5-b ... Capacitor,
6-a, 6-b ... Transistor, 9 ... Commercial power supply, 12 ...
… Reactor, 12-a… Core, 12-b… Gap, 13… Hall element.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.整流器と平滑コンデンサとを有する整流平滑回路の
交流側に設けられ、電源と直列接続されたリアクトル、
前記電源とリアクトルに並列接続された第1のスイッチ
ング素子と第1の逆阻止ダイオードの第1の直列接続体
と、この第1の直列接続体と並列接続された第2のスイ
ッチング素子と第1の逆阻止ダイオードと極性を反対に
した第2の逆素子ダイオードとの第2の直列接続体とと
を備えた力率改善回路において、前記リアクトルのコア
に設けられたギャップに挿入されたホール素子と、この
ホール素子からの交流電流信号に基づいて前記第1及び
第2のスイッチング素子を制御する制御手段とを備えた
力率改善回路。
(57) [Claims] A reactor that is provided on the AC side of a rectifying and smoothing circuit having a rectifier and a smoothing capacitor and that is connected in series with a power supply,
A first switching element connected in parallel to the power supply and the reactor, a first series connection body of the first reverse blocking diode, a second switching element connected in parallel with the first series connection body, and a first series connection body. A reverse blocking diode and a second series-connected body of a second reverse element diode of opposite polarity and a second series connection body, and a Hall element inserted in a gap provided in the core of the reactor. And a control means for controlling the first and second switching elements based on the alternating current signal from the hall element.
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