JP3028026B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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- capacitor
- voltage
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
置に関し、さらに詳しくは、回路の力率を従来よりも改
善することが出来るスイッチング電源装置に関する。
一例を示す全体構成図である。このスイッチング電源装
置500は、一般にコンデンサインプット型整流平滑回
路と呼ばれる回路構成を有している。すなわち、交流電
源1による正弦波交流電圧Vsを全波整流器2で全波整
流し、一対の出力端子3,4間の全波整流電圧を平滑コ
ンデンサ55により平滑し、前記平滑コンデンサ55の
端子間電圧v55をDC−DCコンバータ6の入力端子
7,8に入力し、前記DC−DCコンバータ6の出力端
子9,10から安定した出力電圧Voを負荷11に供給
するように構成されている。
の動作を説明する。図5の(a)に示すように、交流電
源1からは、正弦波交流電圧Vsが出力されている。数
値例を示せば、正弦波交流電圧Vsの実効値を100V
とすると、ピーク値Vmは約140Vとなる。時刻to
に電源開閉器Kを閉じて交流電源1を投入すると、正弦
波交流電圧Vsは、全波整流器2により全波整流され
て、図6の(b)に示すように、全波整流電圧が得られ
る。
o’の期間は、全波整流電圧が上昇するので、図5の
(c)に示すように、平滑コンデンサ55に充電電流i
55が流れる。このとき、図5の(d)に示すように、
平滑コンデンサ55の端子間電圧v55はピーク値Vm
まで上昇する。図5の(b)に示すように、時刻to’
を過ぎると、全波整流電圧が低下するので、平滑コンデ
ンサ55はDC−DCコンバータ6側へ放電する。この
ため、図5の(d)に示すように、端子間電圧v55は
徐々に低下する。
全波整流電圧が端子間電圧v55と等しくなると、図5
の(c)に示すように、全波整流電圧により充電電流i
55が流れ、平滑コンデンサ55は充電される。従っ
て、図5の(d)に示すように、端子間電圧v55は上
昇し、時刻t2でピーク値Vmになる。時刻t2を過ぎ
ると、前記to’以降の動作を繰り返す。
グ電源装置500では、図5の(c)に示したように、
充電電流i55が急峻なパルス状波形となる。このた
め、交流電源1からの電流波形も急峻なパルス状とな
り、力率が低下し、高調波成分が多大に発生する問題点
がある。そこで、この発明の目的は、力率を改善し高調
波成分の発生を抑制することが出来るスイッチング電源
装置を提供することにある。
整流する整流回路により得られた整流電圧を平滑コンデ
ンサにより平滑し、前記平滑コンデンサの端子間電圧に
基づく電圧を断続的にトランスの1次巻線の両端に印加
し、前記トランスの2次巻線に誘起した電圧を負荷側に
供給するスイッチング電源装置において、前記整流回路
の一方の出力側と前記平滑コンデンサの一端との間に第
1ダイオードを接続し、前記平滑コンデンサの一端と前
記1次巻線の一端との間に第2ダイオードを前記第1ダ
イオードと同じ向きで接続し、前記整流回路の一方の出
力側に充放電用コンデンサの一端を接続し、前記充放電
用コンデンサの他端を前記平滑コンデンサの他端に接続
し、前記充放電用コンデンサの一端と前記1次巻線を所
定の巻数比で分割する分割点との間に第3ダイオードを
前記第1ダイオードと同じ向きで接続してなることを特
徴とするスイッチング電源装置を提供する。
スイッチング電源装置において、整流回路の一方の出力
側に第1ダイオードと同じ向きの第4ダイオードの一端
を接続し、前記第4ダイオードの他端に補助充放電用コ
ンデンサの一端を接続し、前記補助充放電用コンデンサ
の一端に前記第1ダイオードと同じ向きの第5ダイオー
ドの一端を接続し、前記第5ダイオードの他端を、1次
巻線の一端と前記分割点の間に設けた補助分割点に接続
し、前記補助充放電用コンデンサの他端を平滑コンデン
サの他端に接続してなることを特徴とするスイッチング
電源装置を提供する。
は、トランスの1次巻線に放電する平滑コンデンサとは
別に、前記1次巻線の分割点に放電する充放電用コンデ
ンサを設けた。トランスの1次巻線の電圧よりも分割点
の電圧の方が低いため、平滑コンデンサの端子間電圧は
比較的高くなり、充放電用コンデンサの端子間電圧は比
較的低くなる。この電圧差があるため、平滑コンデンサ
の充電のタイミングと充放電用コンデンサの充電のタイ
ミングとが時間的にずれる。すると、平滑コンデンサの
充電電流と充放電用コンデンサの充電電流の和である交
流電源からの電流波形は、平滑コンデンサの充電電流お
よび充放電用コンデンサの充電電流のそれぞれのパルス
状波形よりも急峻性が緩和された波形となる。従って、
力率が改善され、高調波成分の発生が抑制されることと
なる。
置では、トランスの1次巻線に放電する平滑コンデンサ
および前記1次巻線の分割点に放電する充放電用コンデ
ンサの外に、前記1次巻線の補助分割点に放電する補助
充放電用コンデンサを設けた。平滑コンデンサの端子間
電圧,充放電用コンデンサの端子間電圧および補助充放
電用コンデンサの端子間電圧がそれぞれ異なるため、充
電のタイミングが時間的にずれる。従って、交流電源か
らの電流波形の急峻性がさらに緩和され、力率が改善さ
れ、高調波成分の発生が抑制されることとなる。なお、
補助分割点を1つ以上設けてもよい。
に詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。
ング電源装置を示す全体構成図である。このスイッチン
グ電源装置100は、一般にフォワードコンバータと呼
ばれる回路構成を有している。すなわち、電源開閉器K
が閉じられると、交流電源1による正弦波交流電圧Vs
を全波整流器2で全波整流し、一対の出力端子3,4間
の全波整流電圧を平滑コンデンサ5により平滑する。そ
して、トランス14の1次巻線15と直列に接続された
スイッチ16を、PWM制御部24によりオン・オフす
ることで、前記平滑コンデンサ5の端子間電圧v5を前
記1次巻線15の両端に断続的に印加する。そして、ト
ランス14の2次巻線19に誘起した電圧を、整流ダイ
オード20と,還流ダイオード21と,チョークコイル
22と,コンデンサ23により直流化し、出力電圧Vo
として負荷11に供給する。前記出力電圧Voは、誤差
検出部26およびフォトカプラ25を介して、前記PW
M制御部24にフィードバックされ、安定化の制御に供
されている。
置100は、前記全波整流器2の出力端子3と前記平滑
コンデンサ5の一端との間に第1ダイオード12を接続
し、前記平滑コンデンサ5の一端と前記1次巻線15の
一端との間に第2ダイオード13を接続している。ま
た、前記全波整流器2の出力端子3に充放電用コンデン
サ17の一端を接続し、前記充放電用コンデンサ17の
他端を前記平滑コンデンサ5の他端に接続している。そ
して、前記充放電用コンデンサ17の一端と前記1次巻
線15を所定の巻数比で分割する分割点27の間に、第
3ダイオード18を前記第1ダイオード12と同じ向き
で接続している。なお、前記1次巻線15の一端(図で
は上端)と前記分割点27との間の巻線を15a(巻数
n1)とし、前記1次巻線15の他端(図では下端)と
前記分割点27との間の巻線を15b(巻数n2)とす
る。
動作を説明する。説明の都合上、以下の条件を満たすも
のとする。 スイッチ16がオン・オフする周波数は、正弦波交流
電圧Vsの周波数よりも十分に高いものとする。 ダイオード12,13,18は、理想ダイオードとす
る。 1次巻線15の巻数比n1:n2=1:1とする。
らは、正弦波交流電圧Vsが出力されている。数値例を
示せば、正弦波交流電圧Vsの実効値を100Vとする
と、ピーク値Vmは約140Vとなる。時刻toに電源
開閉器Kを閉じて交流電源1を投入すると、正弦波交流
電圧Vsは、全波整流器2により全波整流されて、図2
の(b)に示すように、全波整流電圧が得られる。
o’の期間は、全波整流電圧が上昇するので、図2の
(c)に示すように、平滑コンデンサ5に充電電流i5
が流れる。このとき、図2の(d)に示すように、平滑
コンデンサ5の端子間電圧v5は、ピーク値Vmまで上
昇する。また、図2の(e)に示すように、充放電用コ
ンデンサ17には、充電電流i17が流れる。このと
き、図2の(f)に示すように、充放電用コンデンサ1
7の端子間電圧v17は、ピーク値Vmまで上昇する。
すように、全波整流電圧は、低下する。そこで、充放電
用コンデンサ17が放電して巻線15bに電流を流し、
図2の(f)に示すように、端子間電圧v17は徐々に
低下する。一方、(v17/n2)>(v5−v17)
/n1であるので、第2ダイオード13は逆バイアス状
態となり、且つ、端子間電圧v17<端子間電圧v5で
あるので、第1ダイオード12も逆バイアス状態となる
から、平滑コンデンサ5は、充電も放電もされず、端子
間電圧v5はピーク値Vmに保たれる。
aで(v17/n2)=(v5−v17)/n1となる
と、第2ダイオード13が導通し、平滑コンデンサ5か
らも放電が開始される。そこで、時刻ta以降は、図2
の(d)に示すように、端子間電圧v5も徐々に低下す
る。このとき、第3ダイオード18は、平滑コンデンサ
5のエネルギーが充放電用コンデンサ17に流れ込むこ
とを阻止する。なお、上記の数値例では、時刻taの端
子間電圧v17(=Vn)は、約70Vである。
で、全波整流電圧が端子間電圧v17と等しくなると、
図2の(e)に示すように、全波整流電圧により充電電
流i17が流れ、充放電用コンデンサ17が充電され
る。すると、図2の(f)に示すように、端子間電圧v
17は上昇する。そして、v17/n2>(v5−v1
7)/n1となるため、第2ダイオード13は逆バイア
ス状態となり、且つ、端子間電圧v17<端子間電圧v
5であるので、第1ダイオード12も逆バイアス状態と
なるから、平滑コンデンサ5は、充電も放電もされず、
端子間電圧v5は電圧Vtに保たれる。上記の数値例で
は、時刻t3の端子間電圧v5(=Vt)は、約100
Vである。また、時刻t3の端子間電圧v17(=V
u)は、約50Vである。
で、全波整流電圧が端子間電圧v5(=Vt)と等しく
なると、図2の(c)に示すように、平滑コンデンサ5
にも充電電流i5が流れ、平滑コンデンサ5が充電され
る。すると、図2の(d)に示すように、端子間電圧v
5は上昇する。時刻t5を過ぎると、前記to’以降の
動作を繰り返す。
流Iは、図2の(g)に示すように変化する。これは、
先に図5の(c)を用いて説明した従来のスイッチング
電源装置500における全波整流器2からの出力電流
(つまり充電電流i55)と比べて、波形の急峻性が緩
和されている。従って、交流電源1からの電流は急峻性
の緩和された波形となり、力率が改善され(従来の力率
が0.6程度である場合、0.7程度に改善できる)、
高調波成分の発生が抑制されることとなる。また、これ
により、1996年に開始予定の高調波電流規制[規制
内容の基はIEC(国際電気標準会議)による国際規格
IEC1000−3−2]に対応可能となる。
を示す全体構成図である。このスイッチング電源装置2
00は、次の点が、第1実施例のスイッチング電源装置
100とは異なる。すなわち、全波整流器2の出力端子
3に第4ダイオード31の一端を接続し、その第4ダイ
オード31の他端に補助充放電用コンデンサ37の一端
を接続し、その補助充放電用コンデンサ37の一端に第
5ダイオード32の一端を接続し、その第5ダイオード
32の他端をトランス14の1次巻線15の一端と分割
点27’の間に設けた補助分割点33に接続している。
また、前記補助充放電用コンデンサ37の他端は、平滑
コンデンサ5の一端(つまり全波整流器2の出力端子
4)に接続している。
コンデンサ37のエネルギーが充放電用コンデンサ17
に流れ込むことを阻止する。また、前記ダイオード32
は、前記平滑コンデンサ5のエネルギーが前記補助充放
電用コンデンサ37に流れ込むことを阻止する。
00によれば、充放電用コンデンサ17の端子間電圧を
1次巻線15の分割点27’に印加するのに加えて、補
助充放電用コンデンサ37の端子間電圧を前記1次巻線
15の補助分割点33に印加するように構成したから、
平滑コンデンサ5の充電と充放電用コンデンサ17の充
電と補助充放電用コンデンサ37の充電のタイミングが
それぞれ異なるようになり、全波整流器2からの出力電
流波形の急峻性が一層緩和される。従って、交流電源1
からの電流は急峻性の緩和された波形となり、力率が改
善され、高調波成分の発生が抑制されるようになる。
の1次巻線15の一端と分割点27’との間に1つの補
助分割点33を設けたが、複数の補助分割点を設けても
よい。また、上記第1,第2実施例では、スイッチング
電源装置の回路構成は、フォワードコンバータとした
が、フライバックコンバータであってもよい。さらに、
スイッチング電源装置は、自励方式であってもよいし、
他励方式であってもよい。
ば、力率を改善し、高調波成分の発生を抑制することが
出来る。また、この発明のスイッチング電源装置によれ
ば、力率改善用ICなどの高価なパーツを使用すること
なく、低コストで力率を改善できる。また、平滑コンデ
ンサと充放電用コンデンサの両方にエネルギーが蓄積さ
れるので、交流電圧の瞬時停電に対する出力電圧の維持
能力が高くなる。
を示す全体構成図である。
ための波形図である。
を示す全体構成図である。
構成図である。
ための波形図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 交流電圧を整流する整流回路により得ら
れた整流電圧を平滑コンデンサにより平滑し、前記平滑
コンデンサの端子間電圧に基づく電圧を断続的にトラン
スの1次巻線の両端に印加し、前記トランスの2次巻線
に誘起した電圧を負荷側に供給するスイッチング電源装
置において、 前記整流回路の一方の出力側と前記平滑コンデンサの一
端との間に第1ダイオードを接続し、前記平滑コンデン
サの一端と前記1次巻線の一端との間に第2ダイオード
を前記第1ダイオードと同じ向きで接続し、前記整流回
路の一方の出力側に充放電用コンデンサの一端を接続
し、前記充放電用コンデンサの他端を前記平滑コンデン
サの他端に接続し、前記充放電用コンデンサの一端と前
記1次巻線を所定の巻数比で分割する分割点との間に第
3ダイオードを前記第1ダイオードと同じ向きで接続し
てなることを特徴とするスイッチング電源装置 。 - 【請求項2】 請求項1に記載のスイッチング電源装置
において、整流回路の一方の出力側に第1ダイオードと
同じ向きの第4ダイオードの一端を接続し、前記第4ダ
イオードの他端に補助充放電用コンデンサの一端を接続
し、前記補助充放電用コンデンサの一端に前記第1ダイ
オードと同じ向きの第5ダイオードの一端を接続し、前
記第5ダイオードの他端を、1次巻線の一端と前記分割
点の間に設けた補助分割点に接続し、前記補助充放電用
コンデンサの他端を平滑コンデンサの他端に接続してな
ることを特徴とするスイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6093225A JP3028026B2 (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6093225A JP3028026B2 (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | スイッチング電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07303375A JPH07303375A (ja) | 1995-11-14 |
JP3028026B2 true JP3028026B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=14076612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6093225A Expired - Lifetime JP3028026B2 (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3028026B2 (ja) |
-
1994
- 1994-05-02 JP JP6093225A patent/JP3028026B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07303375A (ja) | 1995-11-14 |
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