JP2918436B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は交流電源、特に商用交流
電源を入力源とするスイッチング電源装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AC power supply, and more particularly to a switching power supply using a commercial AC power supply as an input source.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、スイッチング電源装置はその高効
率な変換特性から各種電子機器の電源として多用されて
いるが、そのほとんどが入力回路としてコンデンサイン
プット方式を採用しているため、力率の悪さと入力電流
に含まれる高調波成分が問題視されてきている。力率を
向上し、入力電流に含まれる高調波成分を低減する方法
として、スイッチング電源装置の入力回路に入力電流の
波形整形を目的としたアクティブフィルタを設ける技術
がある。2. Description of the Related Art In recent years, switching power supplies have been frequently used as power supplies for various electronic devices due to their high efficiency conversion characteristics. However, most of them employ a capacitor input method as an input circuit, and thus have a poor power factor. And harmonic components included in the input current have been regarded as a problem. As a method of improving a power factor and reducing a harmonic component included in an input current, there is a technique of providing an active circuit for shaping an input current in an input circuit of a switching power supply device.
【0003】図6にこのアクティブフィルタを使用した
従来例を示す。図6において、1は入力交流電源、2は
入力フィルタ、3は全波整流回路、40はアクティブフ
ィルタで、チョークコイル41、スイッチング手段4
2、ダイオード43、制御回路44とから構成されてお
り、アクティブフィルタ40は入力コンデンサ7へスイ
ッチングコンバータ50の入力直流電圧を供給する。FIG. 6 shows a conventional example using this active filter. In FIG. 6, 1 is an input AC power supply, 2 is an input filter, 3 is a full-wave rectifier circuit, 40 is an active filter, a choke coil 41, a switching means 4
The active filter 40 supplies the input DC voltage of the switching converter 50 to the input capacitor 7.
【0004】入力交流電圧は全波整流回路3によって全
波整流され、この整流電圧はスイッチング手段42がオ
ンの時、チョークコイル41に印加され、全波整流回路
3からチョークコイル41を介しスイッチング手段42
の経路で電流が流れ、チョークコイル41を励磁する。
スイッチング手段42がオフの時、チョークコイル41
の励磁エネルギーは全波整流回路3からダイオード43
を介して入力コンデンサ7へ放出される。制御回路44
は入力コンデンサ7の電圧、すなわち、スイッチングコ
ンバータ50の入力直流電圧を監視するとともに、整流
電圧とチョークコイルに流れる電流も検出し、入力直流
電圧を略安定化するように整流電圧波形に比例した基準
波形を設定し、チョークコイル41に流れる電流のピー
ク値がこの基準波形に追従するようにスイッチング手段
42のオンオフ期間を調整する。入力交流電流はチョー
クコイル41に流れる電流が入力フィルタ2によって平
滑化されたものであるので、以上の動作により、入力交
流電流は入力交流電圧に比例した正弦波状の波形とな
る。[0004] The input AC voltage is full-wave rectified by the full-wave rectifier circuit 3, and this rectified voltage is applied to the choke coil 41 when the switching means 42 is on, and is switched from the full-wave rectifier circuit 3 through the choke coil 41. 42
A current flows through the path, and the choke coil 41 is excited.
When the switching means 42 is off, the choke coil 41
Is excited by the diode 43 from the full-wave rectifier circuit 3.
To the input capacitor 7 via the Control circuit 44
Monitors the voltage of the input capacitor 7, that is, the input DC voltage of the switching converter 50, and also detects the rectified voltage and the current flowing through the choke coil. The waveform is set, and the on / off period of the switching means 42 is adjusted so that the peak value of the current flowing through the choke coil 41 follows this reference waveform. Since the input AC current is obtained by smoothing the current flowing through the choke coil 41 by the input filter 2, the input AC current has a sinusoidal waveform proportional to the input AC voltage by the above operation.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、スイッチングコンバータが2段の構成となるた
め、回路規模が大きくなるという問題点を有している。In such a conventional configuration, since the switching converter has a two-stage configuration, there is a problem that the circuit scale becomes large.
【0006】本発明は回路規模を簡素化して入力交流電
流を正弦波状に整形し、力率の向上と高調波成分の低減
を可能とするスイッチング電源装置を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a switching power supply capable of simplifying a circuit scale, shaping an input AC current into a sine wave shape, and improving a power factor and reducing harmonic components.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング電
源装置は、入力交流電源からの交流電圧を受電し整流電
圧を出力する整流回路と、入力コンデンサと、少なくと
も第1および第2の一次巻線と二次巻線を有するトラン
スと、前記入力コンデンサの両端に、前記第1の一次巻
線とスイッチング手段との直列回路を接続し、前記二次
巻線には、負荷に出力直流電圧を供給する二次側整流平
滑回路を接続し、前記整流回路の正負出力端に、前記第
2の一次巻線とチョークコイルと前記入力コンデンサと
からなる直列回路を接続し、前記チョークコイルを介し
て前記入力コンデンサを充電する方向に第1のダイオー
ドを接続するとともに、前記出力直流電圧を制御するよ
うに前記スイッチング手段のオンオフ比を調整する制御
回路を設けたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION A switching power supply according to the present invention includes a rectifier circuit for receiving an AC voltage from an input AC power supply and outputting a rectified voltage, an input capacitor, and at least first and second primary windings. And a transformer having a secondary winding, a series circuit of the first primary winding and switching means connected to both ends of the input capacitor, and an output DC voltage supplied to a load to the secondary winding. Connected to the secondary side rectifying and smoothing circuit, and to the positive and negative output terminals of the rectifying circuit, a series circuit composed of the second primary winding, a choke coil, and the input capacitor is connected, and the A control circuit is provided for connecting the first diode in the direction of charging the input capacitor and for adjusting the on / off ratio of the switching means so as to control the output DC voltage. And it features.
【0008】[0008]
【作用】この構成によると、スイッチング手段のオン動
作により、整流回路からチョークコイルを介して入力コ
ンデンサへ供給されるチョーク電流は、整流電圧に比例
したピーク値を有する三角波電流であるので、入力フィ
ルタを介して平滑化された入力交流電流は入力交流電圧
に比例した正弦波状の波形となり、力率が向上し、高調
波成分を低減することができる。また、従来のアクティ
ブフィルタを使用した場合に比べて部品点数が少ない。According to this structure, the choke current supplied from the rectifier circuit to the input capacitor via the choke coil by the on operation of the switching means is a triangular wave current having a peak value proportional to the rectified voltage. The input AC current smoothed via the above has a sinusoidal waveform in proportion to the input AC voltage, so that the power factor can be improved and harmonic components can be reduced. Further, the number of parts is smaller than that in the case where a conventional active filter is used.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図5に基づい
て説明する。図1と図2は第1の実施例を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 show a first embodiment.
【0010】図1において、1は入力交流電源、2は入
力フィルタ、3は全波整流回路、4はチョークコイル、
5は第1のダイオード、6はスイッチング手段、7は入
力コンデンサである。8はトランスで、第1の一次巻線
81、第2の一次巻線82、二次巻線83を有する。第
1の一次巻線81と第2の一次巻線82の巻数は等しい
ものとする。9は二次側整流平滑回路、10は制御回
路、11は負荷である。In FIG. 1, 1 is an input AC power supply, 2 is an input filter, 3 is a full-wave rectifier circuit, 4 is a choke coil,
5 is a first diode, 6 is a switching means, and 7 is an input capacitor. Reference numeral 8 denotes a transformer having a first primary winding 81, a second primary winding 82, and a secondary winding 83. The numbers of turns of the first primary winding 81 and the second primary winding 82 are assumed to be equal. 9 is a secondary-side rectifying / smoothing circuit, 10 is a control circuit, and 11 is a load.
【0011】まず、スイッチング手段6、入力コンデン
サ7、トランス8の第1の一次巻線81、二次巻線8
3、二次側整流平滑回路9、制御回路10は入力コンデ
ンサ7の電圧を入力直流電圧とした通常のスイッチング
コンバータの構成で、入力直流電圧をスイッチング手段
6のオンオフ動作により高周波交流電圧に変換してトラ
ンスの第1の一次巻線81に印加し、二次巻線83に誘
起した高周波交流電圧を二次側整流平滑回路9により整
流平滑して出力直流電圧として負荷11へ供給する。制
御回路10は出力直流電圧を検出し、安定化するように
スイッチング手段6のオンオフ期間を調整する機能を有
している。First, the switching means 6, the input capacitor 7, the first primary winding 81 of the transformer 8, the secondary winding 8
3. The secondary-side rectifying / smoothing circuit 9 and the control circuit 10 are configured as a normal switching converter using the voltage of the input capacitor 7 as an input DC voltage, and convert the input DC voltage into a high-frequency AC voltage by turning on and off the switching means 6. Then, the high-frequency AC voltage induced in the secondary winding 83 is rectified and smoothed by the secondary-side rectifying and smoothing circuit 9 and supplied to the load 11 as an output DC voltage. The control circuit 10 has a function of detecting the output DC voltage and adjusting the ON / OFF period of the switching means 6 so as to be stabilized.
【0012】次に、入力交流電流が本構成により正弦波
状に整形される動作を説明する。全波整流回路3は入力
フィルタ2を介して入力交流電源1からの入力交流電圧
を受電し、整流電圧Ei〔図2の(a)〕を出力する。
スイッチング手段6がオンの時、トランス8の第1の一
次巻線81には入力コンデンサ7の電圧が印加されると
ともに、第2の一次巻線82には入力コンデンサ7の電
圧が誘起される。このため第1のダイオード5には整流
電圧と入力コンデンサ7の電圧の和の電圧が印加され、
さらにチョークコイル4には前記の和の電圧と入力コン
デンサ7の電圧の電位差、すなわち、整流電圧が印加さ
れることになる。整流電圧が印加されたチョークコイル
4は励磁され、直線的に増加するチョーク電流ILが、
全波整流回路3から第2の一次巻線82を介して入力コ
ンデンサ7を充電するように流れ、チョークコイル4に
励磁エネルギーを蓄える。スイッチング手段6がオフす
ると、トランス8の各巻線電圧は反転し、チョークコイ
ル4も励磁エネルギーを放出するため電圧が反転し、こ
の時に第2の一次巻線82に誘起するフライバック電圧
が整流電圧より大きいと、第1のダイオード5が導通
し、チョークコイル4を消磁するチョーク電流ILは第
1のダイオード5を介して入力コンデンサ7を充電する
ように直線的に減少しながら流れる。第2の一次巻線8
2に誘起するフライバック電圧が整流電圧以下の時は、
直線的に減少するチョーク電流ILが全波整流回路3か
ら第2の一次巻線82を介して入力コンデンサ7を充電
するように流れ、チョークコイル4を消磁する。図2の
(b)にチョーク電流ILを示す。入力コンデンサ7の
静電容量が充分大きく、その電圧が定常状態において略
安定な直流電圧とみなせると、出力直流電圧を安定化す
るためのスイッチング手段6のオンオフ期間も略一定と
なるため、各スイッチング周期におけるチョーク電流I
Lのピーク値は整流電圧Eiに略比例する。前述の通り
第1のダイオード5の導通条件に若干左右されるが、入
力交流電流Iiはこのチョーク電流ILに近似した電流
を入力フィルタ2によって平滑化したものであるので、
図2の(c)に示すような正弦波状の波形となる。Next, an operation in which the input AC current is shaped into a sine wave by this configuration will be described. The full-wave rectifier circuit 3 receives an input AC voltage from the input AC power supply 1 via the input filter 2, and outputs a rectified voltage Ei ((a) in FIG. 2).
When the switching means 6 is ON, the voltage of the input capacitor 7 is applied to the first primary winding 81 of the transformer 8 and the voltage of the input capacitor 7 is induced to the second primary winding 82. Therefore, the sum of the rectified voltage and the voltage of the input capacitor 7 is applied to the first diode 5,
Further, a potential difference between the sum voltage and the voltage of the input capacitor 7, that is, a rectified voltage is applied to the choke coil 4. The choke coil 4 to which the rectified voltage is applied is excited, and the choke current IL that linearly increases is
The current flows from the full-wave rectifier circuit 3 through the second primary winding 82 to charge the input capacitor 7, and the excitation energy is stored in the choke coil 4. When the switching means 6 is turned off, the voltage of each winding of the transformer 8 is inverted, and the voltage is inverted because the choke coil 4 also emits excitation energy. At this time, the flyback voltage induced in the second primary winding 82 is a rectified voltage. If it is larger, the first diode 5 conducts, and the choke current IL that degausses the choke coil 4 flows while decreasing linearly to charge the input capacitor 7 via the first diode 5. Second primary winding 8
When the flyback voltage induced in 2 is less than the rectified voltage,
The choke current IL that decreases linearly flows from the full-wave rectifier circuit 3 through the second primary winding 82 to charge the input capacitor 7, and demagnetizes the choke coil 4. FIG. 2B shows the choke current IL. If the capacitance of the input capacitor 7 is sufficiently large and the voltage can be regarded as a substantially stable DC voltage in a steady state, the ON / OFF period of the switching means 6 for stabilizing the output DC voltage becomes substantially constant. Choke current I in the cycle
The peak value of L is substantially proportional to the rectified voltage Ei. As described above, the input AC current Ii is obtained by smoothing the current approximate to the choke current IL by the input filter 2, although the input AC current Ii slightly depends on the conduction condition of the first diode 5.
A sinusoidal waveform as shown in FIG.
【0013】このように、スイッチングコンバータのト
ランス8に第2の一次巻線82を設け、全波整流回路3
の正負出力端に第2の一次巻線82とチョークコイル4
と入力コンデンサ7とからなる直列回路を設け、チョー
クコイル4を介して前記入力コンデンサ7を充電する方
向に第1のダイオード5を接続することにより、スイッ
チング手段6がオンの時に、チョークコイル4に整流電
圧Eiに略比例したピーク値をもつチョーク電流ILを
全波整流回路3を介して流すので、これが入力フィルタ
2によって平滑化された入力直流電流Iiは正弦波状の
波形となり、力率の向上と高調波成分の低減が可能とな
る。As described above, the second primary winding 82 is provided in the transformer 8 of the switching converter, and the full-wave rectifier circuit 3 is provided.
Primary winding 82 and choke coil 4
And a series circuit comprising an input capacitor 7 and connecting the first diode 5 in a direction for charging the input capacitor 7 via the choke coil 4. Since the choke current IL having a peak value substantially proportional to the rectified voltage Ei flows through the full-wave rectifier circuit 3, the input DC current Ii smoothed by the input filter 2 has a sinusoidal waveform, and the power factor is improved. And the harmonic components can be reduced.
【0014】なお、本実施例ではチョークコイル4は不
連続動作を前提に説明したが、入力交流電流波形が正弦
波状であることに拘らなければ、連続動作にしてもコン
デンサインプット方式に比べ高力率・低高調波成分の特
性は得られる。In this embodiment, the choke coil 4 has been described on the premise of discontinuous operation. However, if the input AC current waveform is not sinusoidal, the choke coil 4 has a higher power than the capacitor input system even in continuous operation. The characteristics of the rate and low harmonic components can be obtained.
【0015】図3は第2の実施例を示す。図3におい
て、1は入力交流電源、2は入力フィルタ、3は全波整
流回路、4はチョークコイル、5は第1のダイオード、
6はスイッチング手段、7は入力コンデンサである。8
はトランスで、第1の一次巻線81、第2の一次巻線8
2、二次巻線83を有する。第1の一次巻線81と第2
の一次巻線82の巻数は等しいものとする。9は二次側
整流平滑回路、10は制御回路、11は負荷である。以
上は図1の構成と同様なものである。図1の構成と異な
るのは第2のダイオード12を入力コンデンサ7を充電
する方向にチョークコイル4と直列に接続した点であ
る。FIG. 3 shows a second embodiment. 3, 1 is an input AC power supply, 2 is an input filter, 3 is a full-wave rectifier circuit, 4 is a choke coil, 5 is a first diode,
6 is a switching means, 7 is an input capacitor. 8
Is a transformer, a first primary winding 81, a second primary winding 8
2. It has a secondary winding 83. The first primary winding 81 and the second
Of the primary winding 82 are equal. 9 is a secondary-side rectifying / smoothing circuit, 10 is a control circuit, and 11 is a load. The above is the same as the configuration in FIG. 1 in that the second diode 12 is connected in series with the choke coil 4 in the direction in which the input capacitor 7 is charged.
【0016】このように構成されたスイッチング電源装
置について、図1の構成と同様なものについてはその動
作も同様であるので説明は省略し、第2のダイオード1
2の動作と役割について説明する。With respect to the switching power supply device thus configured, the same components as those shown in FIG. 1 operate in the same manner, and therefore description thereof will be omitted.
The operation and role of No. 2 will be described.
【0017】第2のダイオード12がなくてチョークコ
イル4が不連続動作の場合、チョーク電流が流れ終わっ
た後スイッチング手段6がオンするまでの間に、チョー
クコイル4には、そのインダクタンスと寄生容量による
共振現象が発生する。チョークコイル4の一端が入力コ
ンデンサ7に接続されているため、入力コンデンサ7の
電位を基準とする振幅の共振電圧に第2の一次巻線82
に発生しているフライバック電圧の重畳されたものが、
全波整流回路3に印加されることになり、全波整流回路
3には高耐圧なものが要求されることになるうえ、この
共振現象が入力ライン上に重畳されることによる雑音の
増加にもつながる。しかし、図3に示すように第2のダ
イオード12を挿入することによって、チョークコイル
4の共振現象は第2のダイオード12により全波整流回
路3へのループは断たれ、チョークコイル4で完結す
る。すなわち、チョークコイル4の共振現象を全波整流
回路3に伝わるのを阻止する役割を果たす。When the choke coil 4 is in a discontinuous operation without the second diode 12, the choke coil 4 has its inductance and parasitic capacitance before the switching means 6 is turned on after the choke current has finished flowing. Causes a resonance phenomenon. Since one end of the choke coil 4 is connected to the input capacitor 7, the resonance voltage having the amplitude based on the potential of the input capacitor 7 is applied to the second primary winding 82.
The flyback voltage superimposed on the
Since the voltage is applied to the full-wave rectifier circuit 3, a high-voltage rectifier circuit 3 is required to have a high withstand voltage. Also leads. However, by inserting the second diode 12 as shown in FIG. 3, the resonance phenomenon of the choke coil 4 is cut off by the second diode 12 to the full-wave rectifier circuit 3 and is completed by the choke coil 4. . That is, it serves to prevent the resonance phenomenon of the choke coil 4 from being transmitted to the full-wave rectifier circuit 3.
【0018】以上のように、第1の実施例のチョークコ
イル4と直列に入力コンデンサ7を充電する方向に第2
のダイオード12を接続することにより、チョークコイ
ル4が電流を流し終わった後に発生する共振現象が、共
振現象を全波整流回路3に伝わることを阻止し、全波整
流回路3を保護するとともに、共振現象による雑音増加
を抑制することができる。As described above, the second direction in which the input capacitor 7 is charged in series with the choke coil 4 of the first embodiment.
By connecting the diode 12, the resonance phenomenon that occurs after the choke coil 4 has finished flowing the current prevents the resonance phenomenon from being transmitted to the full-wave rectifier circuit 3, and protects the full-wave rectifier circuit 3. Noise increase due to the resonance phenomenon can be suppressed.
【0019】図4は第3の実施例を示す。図4におい
て、1は入力交流電源、2は入力フィルタ、3は全波整
流回路、4はチョークコイル、5は第1のダイオード、
6はスイッチング手段、7は入力コンデンサである。8
はトランスで、第1の一次巻線81、第2の一次巻線8
2、二次巻線83を有する。第1の一次巻線81と第2
の一次巻線82の巻数は等しいものとする。9は二次側
整流平滑回路、10は制御回路、11は負荷である。以
上は図1の構成と同様なものである。図1の構成と異な
るのは第3のダイオード13を全波整流回路3から入力
コンデンサ7へ接続した点である。FIG. 4 shows a third embodiment. In FIG. 4, 1 is an input AC power supply, 2 is an input filter, 3 is a full-wave rectifier circuit, 4 is a choke coil, 5 is a first diode,
6 is a switching means, 7 is an input capacitor. 8
Is a transformer, a first primary winding 81, a second primary winding 8
2. It has a secondary winding 83. The first primary winding 81 and the second
Of the primary winding 82 are equal. 9 is a secondary-side rectifying / smoothing circuit, 10 is a control circuit, and 11 is a load. The above is the same as the configuration in FIG. The difference from the configuration in FIG. 1 is that the third diode 13 is connected from the full-wave rectifier circuit 3 to the input capacitor 7.
【0020】このように構成されたスイッチング電源装
置について、図1の構成と同様なものについてはその動
作も同様であるので説明は省略し、第3のダイオード1
3の動作と役割を説明する。The operation of the switching power supply having the above-described configuration, which is similar to the configuration shown in FIG.
The operation and role of No. 3 will be described.
【0021】図1の回路構成による第1の実施例で、負
荷の変動に対してスイッチング手段6のオン期間があま
り変動しないタイプのスイッチングコンバータの場合、
負荷が重くなると、スイッチング手段6のオンオフによ
ってチョークコイル4を介して供給される入力電力が不
足し、チョークコイル4とトランス8の第2の一次巻線
82は直流重畳されるようになる。このような直流重畳
はチョークコイル4やトランス8の設計を困難とするう
え、最悪の場合には磁気飽和を招き、各構成部品への多
大なストレスとなる恐れがある。しかし第3のダイオー
ド13を挿入することにより、重負荷時においては、ス
イッチング手段6のオンオフによるチョークコイル4を
流れる電流とは別に、全波整流回路3から入力コンデン
サ7へ、第3のダイオード13を介して入力電流を流す
ループを設け、チョークコイル4やトランス8への直流
重畳を防ぐとともに、全波整流回路3の出力電圧を入力
コンデンサ7の電圧にクランプすることができる。In the first embodiment having the circuit configuration shown in FIG. 1, in the case of a switching converter of the type in which the ON period of the switching means 6 does not fluctuate so much with a load fluctuation,
When the load becomes heavy, the input power supplied through the choke coil 4 becomes insufficient due to the on / off of the switching means 6, and the choke coil 4 and the second primary winding 82 of the transformer 8 are superimposed with direct current. Such DC superposition makes the design of the choke coil 4 and the transformer 8 difficult, and in the worst case, causes magnetic saturation, which may cause a great deal of stress on each component. However, the insertion of the third diode 13 allows the third diode 13 to be supplied from the full-wave rectifier circuit 3 to the input capacitor 7 separately from the current flowing through the choke coil 4 when the switching means 6 is turned on and off under heavy load. A loop is provided for flowing an input current through the circuit, thereby preventing DC superposition on the choke coil 4 and the transformer 8 and clamping the output voltage of the full-wave rectifier circuit 3 to the voltage of the input capacitor 7.
【0022】このように、第1の実施例に全波整流回路
3から入力コンデンサ7へ、第3のダイオード13を接
続することにより、チョークコイル4やトランス8の直
流重畳およびそれによる磁気飽和を防ぎ、さらに全波整
流回路3の出力電圧を入力コンデンサ7の電圧にクラン
プし、耐圧を低減することができる。As described above, by connecting the third diode 13 from the full-wave rectifier circuit 3 to the input capacitor 7 in the first embodiment, the DC superposition of the choke coil 4 and the transformer 8 and the magnetic saturation due to the DC superposition can be reduced. In addition, the output voltage of the full-wave rectifier circuit 3 can be clamped to the voltage of the input capacitor 7 to reduce the withstand voltage.
【0023】図5は第4の実施例を示す。図5におい
て、1は入力交流電源、2は入力フィルタ、3は全波整
流回路、4はチョークコイル、5は第1のダイオード、
6はスイッチング手段、7は入力コンデンサである。8
はトランスで、第1の一次巻線81、第2の一次巻線8
2、二次巻線83を有する。第1の一次巻線81と第2
の一次巻線82の巻数は等しいものとする。10は制御
回路、11は負荷である。以上は図1の構成と同様なも
のである。12は第2のダイオードで図3の構成と同様
なものである。13は第3のダイオードで図4の構成と
同様なものである。14および15はダイオード、16
は二次側チョークコイル、17は出力コンデンサであ
り、ダイオード14および15と二次側チョークコイル
16と出力コンデンサ17とでチョークインプット型整
流平滑回路90を構成する。FIG. 5 shows a fourth embodiment. In FIG. 5, 1 is an input AC power supply, 2 is an input filter, 3 is a full-wave rectifier circuit, 4 is a choke coil, 5 is a first diode,
6 is a switching means, 7 is an input capacitor. 8
Is a transformer, a first primary winding 81, a second primary winding 8
2. It has a secondary winding 83. The first primary winding 81 and the second
Of the primary winding 82 are equal. 10 is a control circuit, and 11 is a load. The above is the same as the configuration in FIG. Reference numeral 12 denotes a second diode having the same configuration as that of FIG. Reference numeral 13 denotes a third diode having the same configuration as that of FIG. 14 and 15 are diodes, 16
Denotes a secondary choke coil, and 17 denotes an output capacitor. The diodes 14 and 15, the secondary choke coil 16 and the output capacitor 17 constitute a choke input type rectifying / smoothing circuit 90.
【0024】このように構成されたスイッチング電源装
置について、以下にその動作を説明する。スイッチング
手段6、入力コンデンサ7、トランスの第1の一次巻線
81、二次巻線83、チョークインプット型整流平滑回
路90、制御回路10は入力コンデンサ7の電圧を入力
直流電圧としたフィードフォワードコンバータの構成
で、入力直流電圧をスイッチング手段6のオンオフ動作
により高周波交流電圧に変換してトランスの第1の一次
巻線81に印加し、二次巻線83に誘起した高周波交流
電圧をチョークインプット型整流平滑回路90により整
流平滑して出力直流電圧として負荷11へ供給する。制
御回路10は出力直流電圧を検出し、安定化するように
スイッチング手段6のオンオフ期間を調整する機能を有
している。また、チョークコイル4、第1のダイオード
5、第2の一次巻線82が入力交流電流を正弦波状に
し、力率向上と高調波成分低減の機能を果たすことは第
1の実施例で説明した通りである。第2のダイオードの
役割は第2の実施例で説明した通りであり、第3のダイ
オードの役割は第3の実施例で説明した通りである。The operation of the thus configured switching power supply will be described below. The switching means 6, the input capacitor 7, the first primary winding 81, the secondary winding 83 of the transformer, the choke input type rectifying / smoothing circuit 90, and the control circuit 10 are feedforward converters that use the voltage of the input capacitor 7 as an input DC voltage. The input DC voltage is converted into a high-frequency AC voltage by the on / off operation of the switching means 6 and applied to the first primary winding 81 of the transformer, and the high-frequency AC voltage induced in the secondary winding 83 is choked input type. It is rectified and smoothed by the rectifying and smoothing circuit 90 and supplied to the load 11 as an output DC voltage. The control circuit 10 has a function of detecting the output DC voltage and adjusting the ON / OFF period of the switching means 6 so as to be stabilized. The first embodiment has described that the choke coil 4, the first diode 5, and the second primary winding 82 make the input AC current a sine wave, and perform the functions of improving the power factor and reducing harmonic components. It is on the street. The role of the second diode is as described in the second embodiment, and the role of the third diode is as described in the third embodiment.
【0025】さて、通常このようなフィードフォワード
コンバータは、スイッチング手段6がオフの時にトラン
ス8の磁束を消磁するためのリセット巻線がトランス8
に設けられる。以下に本実施例においては第2の一次巻
線82がリセット巻線の機能を兼ねていることを説明す
る。Usually, such a feedforward converter has a reset winding for demagnetizing the magnetic flux of the transformer 8 when the switching means 6 is off.
Is provided. Hereinafter, it will be described that the second primary winding 82 also functions as a reset winding in the present embodiment.
【0026】図5においてスイッチング手段6がオフす
ると、トランス8の各巻線電圧は反転し、フライバック
電圧を発生する。一方、チョークコイル4も励磁エネル
ギーを放出するためにその電圧を反転させ、第1のダイ
オード5と第2のダイオード12を介して入力コンデン
サ7へ消磁電流を流す。第2の一次巻線82に発生する
フライバック電圧は第1のダイオード5と第3のダイオ
ード13によって入力コンデンサ7の電圧にクランプさ
れ、トランス8に蓄えられていた励磁エネルギーは入力
コンデンサ7へ回生される。すなわち、第2の一次巻線
82はトランス8を消磁するリセット巻線の機能も兼用
しているのである。In FIG. 5, when the switching means 6 is turned off, each winding voltage of the transformer 8 is inverted to generate a flyback voltage. On the other hand, the voltage of the choke coil 4 is also inverted to release the excitation energy, and the degaussing current flows to the input capacitor 7 via the first diode 5 and the second diode 12. The flyback voltage generated in the second primary winding 82 is clamped by the first diode 5 and the third diode 13 to the voltage of the input capacitor 7, and the excitation energy stored in the transformer 8 is regenerated to the input capacitor 7. Is done. That is, the second primary winding 82 also has a function of a reset winding for degaussing the transformer 8.
【0027】以上のように、第1の実施例において二次
側整流平滑回路をチョークインプット型の整流平滑回路
とし、チョークコイル4と直列に入力コンデンサ7を充
電する方向に第2のダイオード12を接続し、全波整流
回路3から入力コンデンサ7へ、第3のダイオード13
を接続することにより、第2の一次巻線82にリセット
巻線の機能を兼用させることができる。As described above, in the first embodiment, the secondary side rectifying / smoothing circuit is a choke input type rectifying / smoothing circuit, and the second diode 12 is connected in series with the choke coil 4 to charge the input capacitor 7. Connected to the input capacitor 7 from the full-wave rectifier circuit 3 to the third diode 13
, The function of the reset winding can be shared by the second primary winding 82.
【0028】なお、第1〜第4の実施例において、第2
の一次巻線82の巻数は第1の一次巻線81と同一とし
たが、スイッチング手段6のオンオフ比の設定や入力交
流電流の導通期間に影響するが、異なる巻数としてもよ
いことは言うまでもない。In the first to fourth embodiments, the second
The number of turns of the primary winding 82 is the same as that of the first primary winding 81. However, it is needless to say that the number of turns may be different, though this affects the setting of the on / off ratio of the switching means 6 and the conduction period of the input AC current. .
【0029】[0029]
【発明の効果】以上のように本発明によると、入力交流
電源からの交流電圧を受電し整流電圧を出力する整流回
路と、入力コンデンサと、少なくとも第1および第2の
一次巻線と二次巻線を有するトランスと、前記入力コン
デンサの両端に、前記第1の一次巻線とスイッチング手
段との直列回路を接続し、前記二次巻線には、負荷に出
力直流電圧を供給する二次側整流平滑回路を接続し、前
記整流回路の正負出力端に、前記第2の一次巻線とチョ
ークコイルと前記入力コンデンサとからなる直列回路を
接続し、前記チョークコイルを介して前記入力コンデン
サを充電する方向に第1のダイオードを接続するととも
に、前記出力直流電圧を制御するように前記スイッチン
グ手段のオンオフ比を調整する制御回路を設けたため、
従来のアクティブフィルタを設ける場合に比べ少ない部
品点数で、入力交流電流を正弦波状に整形し、力率向上
と高調波成分の低減ができる優れたスイッチング電源装
置を実現できるものである。As described above, according to the present invention, a rectifier circuit for receiving an AC voltage from an input AC power supply and outputting a rectified voltage, an input capacitor, at least first and second primary windings and a secondary A transformer having a winding, and a series circuit of the first primary winding and switching means connected to both ends of the input capacitor, and a secondary winding for supplying an output DC voltage to a load is connected to the secondary winding. Side rectifying / smoothing circuit, a positive / negative output terminal of the rectifying circuit is connected to a series circuit including the second primary winding, a choke coil, and the input capacitor, and the input capacitor is connected via the choke coil. A first diode is connected in a charging direction, and a control circuit for adjusting an on / off ratio of the switching means so as to control the output DC voltage is provided.
An excellent switching power supply device capable of shaping an input AC current into a sine wave shape and improving a power factor and reducing harmonic components with a smaller number of components than in the case where a conventional active filter is provided.
【図1】本発明のスイッチング電源装置の第1の実施例
の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a switching power supply device of the present invention.
【図2】第1の実施例の入力波形図である。FIG. 2 is an input waveform diagram of the first embodiment.
【図3】本発明のスイッチング電源装置の第2の実施例
の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a second embodiment of the switching power supply device of the present invention.
【図4】本発明のスイッチング電源装置の第3の実施例
の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a third embodiment of the switching power supply device of the present invention.
【図5】本発明のスイッチング電源装置の第4の実施例
の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the switching power supply device of the present invention.
【図6】従来のスイッチング電源装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional switching power supply device.
【符号の説明】 1 入力交流電源 2 入力フィルタ 3 全波整流回路〔整流回路〕 4 チョークコイル 5 第1のダイオード 6 スイッチング手段 7 入力コンデンサ 8 トランス 81 第1の一次巻線 82 第2の一次巻線 83 二次巻線 9 二次側整流平滑回路 10 制御回路 11 負荷 12 第2のダイオード 13 第3のダイオード 90 チョークインプット型整流平滑回路〔二次側
整流平滑回路〕[Description of Signs] 1 Input AC power supply 2 Input filter 3 Full-wave rectifier circuit [Rectifier circuit] 4 Choke coil 5 First diode 6 Switching means 7 Input capacitor 8 Transformer 81 First primary winding 82 Second primary winding Line 83 Secondary winding 9 Secondary side rectifying and smoothing circuit 10 Control circuit 11 Load 12 Second diode 13 Third diode 90 Choke input type rectifying and smoothing circuit [Secondary side rectifying and smoothing circuit]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 義則 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業 株式会社工場内 (72)発明者 関根 豊 埼玉県飯能市南町10番13号 新電元工業 株式会社工場内 (56)参考文献 特開 平4−181407(JP,A) 特開 平4−29566(JP,A) 特開 平6−217537(JP,A) 特開 平7−15967(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 7/00 - 7/40 H02M 3/00 - 3/44 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Yoshinori Kobayashi 10-13 Minamicho, Hanno City, Saitama Prefecture Inside Shindengen Industry Co., Ltd. (72) Inventor Yutaka Sekine 10-13 Minamimachi, Hanno City, Saitama Prefecture Shindengen (56) References JP-A-4-181407 (JP, A) JP-A-4-29566 (JP, A) JP-A-6-217537 (JP, A) JP-A-7-15967 ( JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02M 7/00-7/40 H02M 3/00-3/44
Claims (4)
流電圧を出力する整流回路と、入力コンデンサと、少な
くとも第1および第2の一次巻線と二次巻線を有するト
ランスと、前記入力コンデンサの両端に、前記第1の一
次巻線とスイッチング手段との直列回路を接続し、前記
二次巻線には、負荷に出力直流電圧を供給する二次側整
流平滑回路を接続し、前記整流回路の正負出力端に、前
記第2の一次巻線とチョークコイルと前記入力コンデン
サとからなる直列回路を接続し、前記チョークコイルを
介して前記入力コンデンサを充電する方向に第1のダイ
オードを接続するとともに、前記出力直流電圧を制御す
るように前記スイッチング手段のオンオフ比を調整する
制御回路を設けたスイッチング電源装置。A rectifier circuit for receiving an AC voltage from an input AC power supply and outputting a rectified voltage; an input capacitor; a transformer having at least first and second primary and secondary windings; A series circuit of the first primary winding and the switching means is connected to both ends of the capacitor, and a secondary rectifying and smoothing circuit for supplying an output DC voltage to a load is connected to the secondary winding, A series circuit consisting of the second primary winding, a choke coil, and the input capacitor is connected to the positive and negative output terminals of the rectifier circuit, and a first diode is charged in a direction in which the input capacitor is charged via the choke coil. A switching power supply device which is connected and provided with a control circuit for adjusting an on / off ratio of the switching means so as to control the output DC voltage.
を充電する方向に第2のダイオードを接続した請求項1
記載のスイッチング電源装置。2. A first diode is connected in a direction for charging an input capacitor in series with a choke coil.
A switching power supply as described.
れるように第3のダイオードを接続した請求項1記載の
スイッチング電源装置。3. The switching power supply according to claim 1, wherein a third diode is connected so that a current flows from the rectifier circuit to the input capacitor.
ンサを充電する方向に第2のダイオードを接続し、前記
整流回路から前記入力コンデンサへ電流が流れるように
第3のダイオードを接続し、二次側整流平滑回路をチョ
ークインプット型である請求項1記載のスイッチング電
源装置。4. A second diode is connected in series with a choke coil in a direction of charging the input capacitor, and a third diode is connected so that current flows from the rectifier circuit to the input capacitor. 2. The switching power supply according to claim 1, wherein the rectifying and smoothing circuit is a choke input type.
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