JP2835279B2 - Ac−dcコンバータ - Google Patents

Ac−dcコンバータ

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JP2835279B2
JP2835279B2 JP7413094A JP7413094A JP2835279B2 JP 2835279 B2 JP2835279 B2 JP 2835279B2 JP 7413094 A JP7413094 A JP 7413094A JP 7413094 A JP7413094 A JP 7413094A JP 2835279 B2 JP2835279 B2 JP 2835279B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、高い力率を実現したA
C−DCコンバータの起動時におけるソフトスタートに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の力率を改善したAC−DCコンバ
ータとしては、交流入力電圧を整流する整流器と安定化
した直流出力を得るためのDC−DCコンバータ回路か
ら成るAC−DCコンバータに、昇圧チョッパ回路によ
るアクティブフィルタを付加したものがある。この高い
力率が得られるアクティブフィルタを付加したAC−D
Cコンバータとして、本出願人は図4に示すような回路
構成のAC−DCコンバータを、先の実願平4−614
25号の出願において提案した。
【0003】図4の回路構成では、DC−DCコンバー
タ回路5の第1スイッチングトランジスタQ1と昇圧チ
ョッパ回路4の第2スイッチングトランジスタQ2が、
同一のコンバータ駆動回路としてのパルス幅変調回路
(以下、PWM回路と言う。)が出力する駆動信号vP
により同時に駆動されるようになっている。そのため、
DC−DCコンバータ回路5と昇圧チョッパ回路4に、
従来は双方の回路に互いに独立して構成されていた制御
回路や乗算回路、制御回路からの信号でスイッチングト
ランジスタを駆動するPWM回路等が節減できるため、
回路構成が簡素であり装置が小型化できる。また、二つ
の制御回路と信号周波数を持つAC−DCコンバータに
比べ、EMI等によるノイズ発生を大幅に削減できると
いった効果が得られた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図4に示すA
C−DCコンバータの起動動作について見ると、起動時
には当然、出力電圧は零であり、起動直後もある期間は
電圧が低い状態が続くため、DC−DCコンバータ回路
5の第1スイッチングトランジスタQ1のベースに加え
られる駆動信号vP のオンデューティは、その間最大に
なる。先にも述べたように図4に示す回路においては、
DC−DCコンバータ回路5の第1スイッチングトラン
ジスタQ1と昇圧チョッパ回路4の第2スイッチングト
ランジスタQ2は同一の駆動信号で同時に駆動されてい
るため、昇圧チョッパ回路4の第2スイッチングトラン
ジスタQ2もオンデューティが最大の期間が続くことに
なる。
【0005】ここで図4に示すAC−DCコンバータ
は、PWM回路の最大オンデューティの設定如何によっ
ては、第2スイッチングトランジスタQ2のオン期間が
長いことでチョークコイルL1にエネルギーを蓄積する
電流の流通期間が長くなり、チョークコイルL1が直流
重畳によって飽和してしまう場合があった。もしチョー
クコイルL1が飽和状態に達してしまえば、これによっ
て発生する高電圧が第2スイッチングトランジスタQ2
を破壊することになる。そこで本発明は、昇圧チョッパ
回路を付加することにより高い力率を実現したAC−D
Cコンバータにおいて、起動時は昇圧チョッパ回路のス
イッチング素子のオンデューティを低くしてチョークコ
イルが飽和状態になるのを抑制し、もって起動時におけ
る昇圧チョッパ回路のスイッチング素子の破壊を防止す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源ライ
ンからの交流入力電圧を整流する整流器、該整流器から
の整流出力電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路、該昇圧チ
ョッパ回路の高電圧の出力電圧を受け、安定化した直流
電圧を負荷へ供給するDC−DCコンバータ回路より構
成されるAC−DCコンバータにおいて、該AC−DC
コンバータの出力電圧を検出し、その出力電圧に応じた
パルス幅の第1のパルス信号を前記DC−DCコンバー
タ回路のスイッチング素子に供給するコンバータ駆動回
路と、該第1のパルス信号のパルス周波数を逓降して得
た第2のパルス信号を前記昇圧チョッパ回路のスイッチ
ング素子に供給する分周回路を設け、該AC−DCコン
バータの起動時には該分周回路のパルス周波数の逓降量
を大きくすることを特徴とするAC−DCコンバータで
ある。
【0007】
【実施例】起動時における昇圧チョッパ回路のスイッチ
ング素子の破壊を防止した、本発明によるAC−DCコ
ンバータの実施例の回路を図1に示す。なお、図1に示
される図4と同一の構成要素には同じ符号を付与してあ
る。図1において、本発明によるAC−DCコンバータ
は以下のように構成されている。1A、1Bは交流電源
ラインが接続される入力端子であり、整流器3の交流入
力端子とそれぞれ接続する。整流器3の(+)側出力端
子はチョークコイルL1を介してダイオードD1のアノ
ードに接続する。ダイオードD1のカソードはコンバー
タトランスTの1次巻線N1の一端に接続し、1次巻線
N1の他端を第1スイッチングトランジスタQ1のドレ
インに接続する。
【0008】第1スイッチングトランジスタQ1のソー
スは、整流器3の(−)側出力端子に接続する。ダイオ
ードD1のアノードと整流器3の(−)側出力端子との
間に第2スイッチングトランジスタQ2のドレイン、ソ
ース端子を接続し、ダイオードD1のカソードと整流器
3の(−)側出力端子との間に出力コンデンサC1を接
続する。コンバータトランスTの2次巻線N2の一端は
出力端子2Bに接続し、他端はダイオードD2のアノー
ドに接続する。ダイオードD2のカソードはチョークコ
イルL2を介して出力端子2Aに接続する。ダイオード
D2のカソードは、さらにフライホイールダイオードD
3のカソードに接続し、フライホイールダイオードD3
のアノードは出力端子2Bに接続する。出力端子2A、
2B間には平滑コンデンサC2を接続する。
【0009】以上の回路構成において、チョークコイル
L1、ダイオードD1、第2スイッチングトランジスタ
Q2、出力コンデンサC1にて昇圧チョッパ回路4を形
成し、コンバータトランスT、第1スイッチングトラン
ジスタQ1、ダイオードD2、フライホイールダイオー
ドD3、チョークコイルL2、平滑コンデンサC2にて
DC−DCコンバータ回路5を形成している。さらにA
C−DCコンバータを駆動する回路としてPWM回路6
を設け、PWM回路6のフィードバック入力端子を出力
端子2Aに接続し、パルス出力端子を第1スイッチング
トランジスタQ1のゲート及び分周回路7のパルス入力
端子に接続する。昇圧チョッパ回路4のダイオードD1
のカソードと整流器3の(−)側出力端子の間に抵抗R
3とコンデンサC3の直列回路からなる時定数回路8を
設ける。この時定数回路8の抵抗R3とコンデンサC3
の接続点を分周回路7の制御入力端子に接続し、分周回
路7のパルス出力端子を第2スイッチングトランジスタ
Q2のゲートに接続する。
【0010】以上のような回路構成とした図1に示すA
C−DCコンバータの起動時の動作を、図2に示す各信
号の波形図を参照しながら以下に説明する。コンバータ
が起動された直後には、PWM回路6はフィードバック
される出力電圧が低いため、オンデューティが最大とな
っている第1のパルス信号SPaをDC−DCコンバータ
回路4の第1スイッチングトランジスタQ1のゲートと
分周回路7に対して出力する。ここで時定数回路8はコ
ンバータが起動されると、昇圧チョッパ回路4の昇圧さ
れた直流電圧によってコンデンサC3の充電が開始さ
れ、そのコンデンサC3の充電電圧を制御信号として分
周回路7へ入力するようにしてある。そのため、分周回
路7は、制御入力端子に入力される時定数回路8からの
信号ST の大きさにより、パルス入力端子に入力される
第1のパルス信号SPaのパルス周波数の逓降量を変化さ
せることになる。
【0011】コンバータが起動された直後はコンデンサ
C3の充電電圧は低く、時定数回路8から分周回路7へ
の電圧信号ST は小さい。そのため分周回路7は図2の
左側に示すパルス波形のように、入力されるパルス信号
のパルス周波数の逓降量を大きくし、第1のパルス信号
Paよりオンデューティの低い第2のパルス信号SPb
昇圧チョッパ回路4の第2スイッチングトランジスタQ
2のゲートに対して出力することになる。その結果、チ
ョークコイルL1にエネルギーを蓄積するために流れる
電流の流通期間は相対的に短くなり、チョークコイルL
1が直流重畳により飽和するのを防止することになる。
【0012】コンバータの起動後、時間が経過するに従
って時定数回路8のコンデンサC3の充電が進み、時定
数回路8から分周回路7への電圧信号ST は大きくなっ
ていく。分周回路7は制御入力端子の信号の増加に対し
て、図2の中央、右側に示すように段階的にパルス信号
の逓降量を小さくし、最終的には第1のパルス信号SPa
と同じ周波数の第2のパルス信号SPbを出力する。この
第1のパルス信号SPaと第2のパルス信号SPbが同じ周
波数となった時にはDC−DCコンバータ回路5の平滑
コンデンサC2も充電が進んでおり、また出力電圧も上
昇しているため、PWM回路6が出力する第1のパルス
信号SPaのオンデューティは起動直後よりは低くなって
いることになる。従って、第1のパルス信号SPaと同じ
周波数になった第2のパルス信号SPbのオンデューティ
はチョークコイルL1を飽和させるほどのものでは無く
なっており、第2スイッチングトランジスタQ2がチョ
ークコイルL1の飽和状態における高電圧により破壊さ
れる恐れは無い。
【0013】ここで、図1に示す回路においては、時定
数回路8をダイオードD1のカソードと整流器3の
(−)側出力端子との間に設けているが、チョークコイ
ルL1の整流器3側の端子と整流器3の(−)側出力端
子との間、あるいは第2スイッチングトランジスタQ2
のコレクタと整流器3の(−)側出力端子との間に設け
ることも考えられる。また動作の説明では、コンバータ
の起動から第1のパルス信号SPaと第2のパルス信号S
Pbが同じ周波数になるまでの分周回路7のパルス周波数
の逓降量の変化を2段階としているが、コンバータの仕
様によっては逓降量を1段階しか変化させない場合、あ
るいは3段階以上変化させる場合もあり得る。
【0014】図3に示す回路は、起動時における昇圧チ
ョッパ回路のスイッチング素子の破壊を防止した本発明
の別の実施例を示している。図3において、図1の時定
数回路8に替えて、第2スイッチングトランジスタQ2
の主電流路に対して直列に電流検出部9を設けたこと以
外は、図3と図1の回路構成は同じである。図1に示す
本発明の実施例の回路は、コンバータの起動の際には分
周回路7のパルス周波数の逓降量を大きくしておき、コ
ンバータの起動後は時定数回路8の出力信号ST に応じ
て分周回路7のパルス信号周波数の逓降量を段階的に小
さくしていき、これにより昇圧チョッパ回路のチョーク
コイルの飽和を防止し、昇圧チョッパ回路のスイッチン
グ素子の破壊を防止している。これに対して図3に示す
回路は、昇圧チョッパ回路4の第2スイッチングトラン
ジスタQ2に流れる電流を電流検出部9で検出し、その
検出した電圧の大きさに応じて分周回路7のパルス信号
周波数の逓降量を変えようとするものである。
【0015】コンバータの起動時において、PWM回路
6が出力する第1のパルス信号SPaのオンデューティが
最大となり、そのオンパルスのパルス幅に応じて第2ス
イッチングトランジスタQ2を流れる電流が大きくなる
と電流検出部9の分周回路7への信号も大きくなり、そ
れを受けて分周回路7はパルス信号周波数の逓降量を大
きくする。これにより第1のパルス信号SPaよりオンデ
ューティの低い第2のパルス信号SPbが分周回路7より
第2スイッチングトランジスタQ2のベースに対して出
力される事になり、チョークコイルL1が直流重畳によ
り飽和するのが防止され、チョークコイルL1の飽和に
よって発生する高電圧で第2スイッチングトランジスタ
Q2が破壊されるのが防止される。なお、電流検出部9
の電流検出手段としては抵抗値の低い抵抗器やカレント
トランス等が考えられる。
【0016】
【発明の効果】以上に述べたように本発明は、コンバー
タの起動時には、時定数回路や電流検出部からの信号を
制御入力端子に受けた分周回路に、その信号に従って第
1のパルス信号のパルス周波数を大きく逓降した第2の
パルス信号を出力させるようにしたものである。これに
より起動時における第2のパルス信号のオンデューティ
は第1のパルス信号よりも低くなり、昇圧チョッパ回路
のチョークコイルが直流重畳により飽和するのが防止さ
れ、チョークコイルが飽和した時に発生する高い電圧に
より昇圧チョッパ回路のスイッチング素子が破壊される
のを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のAC−DCコンバータの一実施例を
示す回路図。
【図2】 図1に示す回路中の各信号の波形図。
【図3】 本発明のAC−DCコンバータの別の実施例
を示す回路図。
【図4】 実願平4─61425号にて提案したAC−
DCコンバータの回路図。
【符号の説明】
1A、1B 入力端子 2A、2B 出力端子 3 整流器 4 昇圧チョッパ回路 5 DC−DCコンバータ回路 6 PWM回路 7 分周回路 8 時定数回路 9 電流検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 7/00 - 7/40 H02M 3/00 - 3/44

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源ラインからの交流入力電圧を整
    流する整流器、該整流器からの整流出力電圧を昇圧する
    昇圧チョッパ回路、該昇圧チョッパ回路の高電圧の出力
    電圧を受け、安定化した直流電圧を負荷へ供給するDC
    −DCコンバータ回路より構成されるAC−DCコンバ
    ータにおいて、該AC−DCコンバータの出力電圧を検
    出し、その出力電圧に応じたパルス幅の第1のパルス信
    号を前記DC−DCコンバータ回路のスイッチング素子
    に供給するコンバータ駆動回路と、該第1のパルス信号
    のパルス周波数を逓降して得た第2のパルス信号を前記
    昇圧チョッパ回路のスイッチング素子に供給する分周回
    路を設け、該AC−DCコンバータの起動時には該分周
    回路のパルス周波数の逓降量を大きくすることを特徴と
    するAC−DCコンバータ。
  2. 【請求項2】 交流電源ラインからの交流入力電圧を整
    流する整流器、該整流器からの整流出力電圧を昇圧する
    昇圧チョッパ回路、該昇圧チョッパ回路の高電圧の出力
    電圧を受け、安定化した直流電圧を負荷へ供給するDC
    −DCコンバータ回路より構成されるAC−DCコンバ
    ータにおいて、該AC−DCコンバータの出力電圧を検
    出し、その出力電圧に応じたパルス幅の第1のパルス信
    号を前記DC−DCコンバータ回路のスイッチング素子
    に供給するコンバータ駆動回路と、該第1のパルス信号
    のパルス周波数を逓降して得た第2のパルス信号を前記
    昇圧チョッパ回路のスイッチング素子に供給する分周回
    路を設け、該AC−DCコンバータの起動時には該分周
    回路のパルス周波数の逓降量を大きくし、該AC−DC
    コンバータの起動後は時間の経過に従ってパルス周波数
    の逓降量を段階的に小さくすることを特徴とするAC−
    DCコンバータ。
  3. 【請求項3】 該昇圧チョッパ回路に時定数回路を設
    け、該時定数回路からの信号に応じて該分周回路のパル
    ス周波数の逓降量を変化させることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項及び第2項に記載したAC−DCコンバ
    ータ。
  4. 【請求項4】 該時定数回路は、該昇圧チョッパ回路の
    高電圧の出力電圧を受けて動作することを特徴とする特
    許請求の範囲第3項に記載したAC−DCコンバータ。
  5. 【請求項5】 該昇圧チョッパ回路のスイッチング素子
    と直列に電流検出部を設け、該電流検出部からの信号に
    応じて該分周回路のパルス周波数の逓降量を変化させる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項及び第2項に記
    載したAC−DCコンバータ。
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