JP3225534B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

Info

Publication number
JP3225534B2
JP3225534B2 JP12306391A JP12306391A JP3225534B2 JP 3225534 B2 JP3225534 B2 JP 3225534B2 JP 12306391 A JP12306391 A JP 12306391A JP 12306391 A JP12306391 A JP 12306391A JP 3225534 B2 JP3225534 B2 JP 3225534B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
output
input
signal
switching element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP12306391A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04331467A (ja
Inventor
明夫 小泉
昌信 高濱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP12306391A priority Critical patent/JP3225534B2/ja
Publication of JPH04331467A publication Critical patent/JPH04331467A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3225534B2 publication Critical patent/JP3225534B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電源を直流電源に
変換するスイッチング電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】商用電源を直流電源に変換するスイッチ
ング電源のAC・DC変換部には、一般にコンデンサー
インプット方式が利用されているため、この方式の力率
は、0.6〜0.7程度である。そこで、力率を改善す
るために、交流電源を全波整流した後に、スイッチング
素子を用いたアクティブ平滑フィルターを挿入した回路
が提案された。この方式では、入力電流が入力電圧に追
従するように制御し、入力電流をほぼ正弦波状に変化さ
せるため力率を非常に高くできる。
【0003】しかしながら、図6のAに示すように、入
力電圧Vi、入力電流Iiは正弦波状に変化にし、その
積として与えられる入力電力Piも時間的に変化してい
る。一方、出力は電圧Vo、電流Io及び電力Poとも
時間的に変化しない一定の値にしたいという課題があ
る。そのために、出力段に平滑用コンデンサーを接続し
て入出力電力の過不足分を調整している。従って、コン
デンサーのリップル電流Icは、図6のBに示すよう
に、入力電力Piが出力電力Poより大きいときはコン
デンサーに流れ込み、その逆の場合は、コンデンサーか
ら流れ出す。以上のように、コンデンサーのリップル電
流に起因する出力リップル電圧Vrは、図6のBに示す
ように、商用電源周波数の2倍の周波数で変化し、ほぼ
正弦波状となる。このリップル電圧は、出力電圧とコン
デンサーの容量で決まるものであり、リップルを抑える
ためにはコンデンサーの容量を大きくしなければなら
ず、電源のサイズアップにつながる。
【0004】さらに、スイッチング電源におけるリップ
ル低減方式として、図5のAに示すような方式が提案さ
れている。同図の方式について簡単に説明する。この方
式は、交流電源ACinを全波整流器21で整流し、整
流出力を高周波フイルタ22を介してスイッチング素子
27に供給する。上記スイッチング素子27はパルス幅
変調制御することによりスイッチング動作を行うパルス
幅変調方式によるスイッチング電源方式である。このパ
ルス幅変調制御をするスイッチングパルスについて詳述
する。このスイッチング電源方式は、商用電源から供給
される交流入力ACinを全波整流する入力整流部21
の出力側に設けられた高周波フイルタ22を介して得ら
れる全波整流出力の電圧を検出する入力電圧検出部23
と、出力トランス24の二次コイル4sに得られる出力
を整流する出力整流部25による整流出力電圧を検出す
る出力電圧検出部26による検出出力を増幅して、上記
出力トランス24の一次コイル4pに接続されたスイッ
チング素子27のスイッチング動作をパルス幅変調(P
WM)制御するPWM制御部28に供給する可変利得増
幅回路29とを備え、上記入力電圧検出部23による検
出出力にて可変利得増幅回路29の利得を制御する構成
となっている。
【0005】上記PWM制御によるスイッチング電源方
式の動作を説明する。入力整流部21による整流出力に
ついて、図5のBに示すように、上記整流出力電圧が所
定電圧V1に上昇している高電圧期間THを電圧検出部
23で検出し、その検出出力で可変利得増幅回路29の
利得を高電圧期間TH中低下させる。また、出力電圧検
出部26は、出力トランス4の二次コイル4sに得られ
る出力を整流する出力整流部25による整流出力DCo
utのリップル電圧成分を所定の出力基準電圧Voで検
出して、その検出出力を可変利得増幅回路29を介して
PWM制御部28に供給する。そして、PWM制御部2
8は、上記検出出力に応じてパルス幅変調されたスイッ
チングパルスを形成して、このスイッチングパルスによ
りスイッチング素子27をスイッチング動作させる。
【0006】すなわち、上記入力整流部21による整流
出力電圧が所定電圧V1以上に上昇している高電圧期間
THを検出して、この期間中可変利得増幅回路29の利
得を低下させる制御を行うことによって、スイッチング
素子27が整流出力の低電圧期間TL中に大部分の電力
伝送を行うように、スイッチング駆動される。このよう
に、低電圧期間中に大部分の電力伝送を行うようにすれ
ば、スイッチング素子のスイッチング動作により発生す
るパルスも低いので、スイッチング素子自体の耐圧に余
裕を持たせることができる。しかしながら、上記スイッ
チング電源方式は、入力電圧(全波整流電圧)が出力基
準電圧Vo以下の期間ではスイッチングを行わず、電力
伝送を行わないために出力電圧が低下する。これを補う
ためにTL期間中に電力伝送をおこなうものであるか
ら、電力伝送を行わない期間が存在するために、それだ
け力率を高くできないことになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、力率が高
く、直流出力電圧のリップル分を低減できるスイッチン
グ電源装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源を直
流電源に変換するスイッチング電源装置において、入力
電流を入力電圧に比例させずに流し、力率を改善すると
ともに、入力電力の時間的変化を少なくし、出力リップ
ル電圧を低減するものである。
【0009】
【実施例】図3は、本発明スイッチング電源装置の構成
図を示している。同図に示すように、本発明スイッチン
グ電源装置は、基本的に入力整流部1、高周波電圧変換
部2、出力整流部3、コントロール部4から構成されて
おり、商用電源を入力とし、直流安定化電源を得るもの
である。前記コントロール部4に、出力整流部3の出力
電圧と入力整流部1で全波整流された入力電圧Viと例
えばFETからなるスイッチング素子5に流れる電流を
電流検出素子6で検出した検出電流とを入力して、出力
電圧Voが一定になるように、スイッチング素子5の駆
動パルス幅を制御する。そして、このコントロール部4
において、図4に示すように入力電流Iiを全体として
入力電圧Viに比例させずに流すために、入力電圧Vi
がある一定電圧値V1以下の期間Aは、入力電圧Viに
比例し、一定電圧値V1より高い入力電圧期間Bは、入
力電圧Viに反比例するように入力電流Iiを制御し、
前記期間Bにおける入力電力Piを平均化して出力電圧
Voのリップル分を低減させる。この際上記一定電圧値
V1は、前記比例反比例切り換えの基準電圧として利用
される。
【0010】以下、前記本発明の構成図において、入力
電流Iiの波形を図4に示す波形に変換するとともに、
前記スイッチング素子5をPWM制御駆動するコントロ
ール部4について詳述する。図1は、前記コントロール
部4の詳細を、また図2は,その動作波形図をそれぞれ
示している。商用電源をノイズフィルタ7を経て入力整
流部1で全波整流した後の入力電圧Viを抵抗R1とR
2で分圧して検出し、全波整流電圧に比例した信号
と、インバータ8を通して反比例した信号を作る。
【0011】また、切り換え信号発生器9において、前
記全波整流電圧の検出電圧をもとに、前記一定電圧V1
が分圧された一定電圧Vthを基準にして、低電圧部と
高電圧部の期間A及びBを検出し、低電圧部期間Aに対
応するパルス幅を有する所定振幅のパルス信号を作
る。さらに、セレクタ10は、上記全波整流電圧に比例
した信号と反比例した信号を、前記切り換え信号発
生器9からのパルス信号をもとに、期間Aでは信号
を、期間Bでは信号を選択するように切り換え動作を
行い、に示す電圧波形に変換し、入力電流波形のもと
となる変換電圧信号を作る。
【0012】一方、誤差増幅器11に反転増幅器を使用
すると、その出力は、実際の直流出力電圧が設定値よ
り低い場合(a)は、両者が等しい場合(b)の出力よ
り大きくなり、逆に高い場合(c)では小さくなる。従
って、電流指令値となる信号は、との乗算により
発生させるので、出力電圧が小さいときは大きく、大き
いときは小さくなる。スイッチング素子5に流れる電流
の検出値は前記指令値と比較され、検出値のほう
が低いときはスイッチング素子5はオンし、検出値が
指令値と等しくなるとオフするようにする。そして、
前記オンするタイミングはオシレータ12の出力信号
により決定し、指令値、検出値、出力信号をPW
M信号発生器13に入力しPWM信号を発生させる。
【0013】以上により、直流出力電圧が設定値より低
い時は、パルス幅が広がり出力電圧が上り、逆に高い時
はパルス幅が狭くなり出力電圧が下がるため出力電圧を
一定に保つことができる。さらに、入力電流はスイッチ
ング素子に流れる電流(の実線部)と出力整流部3の
整流ダイオードを流れる電流(の点線部)との和とな
り、指令値に追従するため、力率を高くできる。
【0014】一方、出力整流部3の直流出力電圧Voを
一定にするために、該直流出力電圧を抵抗R3とR4で
分圧して検出し、誤差増幅部11により前記直流出力電
圧を設定する基準電圧14と比較して誤差電圧信号を検
出し、増幅し入力電流波形の大きさのもととする。
【0015】前記変換電圧信号と前記誤差電圧信号と
を乗算器15で掛け合せ、スイッチング素子5に流れる
電流の指令値を作る。この指令値と電流検出部16で検
出した実際にスイッチング素子5を流れる電流値とオシ
レータ12の出力信号とをPWM信号発生器13に入力
し、該PWM信号発生器13よりPWM制御出力信号
を出力する。このPWM制御出力信号をもとに駆動部
17を通してスイッチング素子5を駆動する。
【0016】以上の制御により、図4に示すように期間
Aでは入力電圧Viに比例し、期間Bでは反比例した入
力電流Iiが得られる。これにより、入力電流Iiと入
力電圧Viの積である入力電力の瞬時値piは、期間B
において一定の値となる。このため、図4に示すように
入力電力Piと出力電力Poの差分を少なくでき、出力
整流部3における平滑コンデンサー18による調整分を
減らすことができる。従って、従来と同容量の平滑コン
デンサーを使用しても、図4に示すように出力電圧Vo
のリップル電圧Vrを減少できる。
【0017】本実施例の高周波電圧変換部には、ブース
ト型チョッパ回路を使用しているので理論的には出力電
圧を入力電圧より高く設定していれば、入力電圧が低く
てもスイッチングのデューティを大きくしていくことで
出力設定値に昇圧できるが、実際には、スイッチング素
子のスイッチング性能などの制限によりデューティには
上限がある。従って、入力電圧が低過ぎる場合(図4の
VL以下)では、出力整流部3のダイオード19のアノ
ード側電圧が出力電圧以下になりダイードが導通できず
出力平滑コンデンサ18は完全な放電状態になる。ただ
し、この期間でもスイッチング素子は、最大デューティ
Dmaxでスイッチングを行っている。出力リップル電
圧波形は、期間Aのうち入力電力Piが出力電力Po以
下では低下し、そのほかの期間では上昇するため図4の
ような波形Vrとなる。
【0018】
【発明の効果】本発明は、入力整流部で整流した後の入
力電流を入力電圧に所定高電圧期間反比例するように変
化させるため、入力電力の平均化が図れ、出力リップル
電圧を低減させることができる。また前記入力電圧の所
定低電圧期間、入力電流を比例させて変化させることに
より、入力電流のピーク値を従来の正弦波に入力電流を
変化させる方式とほぼ同じに抑えることができる。さら
に、入力電流はほぼ全区間で流れるため力率を90±5
%まで高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図である。
【図2】本発明実施例のコントロール部の動作波形図で
ある。
【図3】本発明の全体構成図である。
【図4】本発明の入出力信号の波形図である。
【図5】従来のスイッチング電源装置および入出力波形
を示す図である。
【図6】従来のスイッチング電源装置の入出力波形の説
明図である。
【符号の説明】
1・・入力整流部 2・・高周波電圧変換部 3・・出
力整流部 4・・コントロール部 5・・スイッチング
素子 6・・電流検出素子 8・・インバータ 9・・切り換え信号発生器 10・・セレクタ 11・
・誤差差増幅器 13・・PWM信号発生器 15・・乗算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/06 G05F 1/70 H02M 1/14 H02M 3/155

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源を全波整流した整流出力が供給
    されるスイッチング素子を備え、記スイッチング素子
    の駆動パルスを、少なくとも出力電圧と該出力電圧の設
    定値との誤差信号に基づいてPWM制御することによ
    り、出力を安定化するようにしたスイッチング電源装
    おいて、全波整流後の平滑されていない入力電圧に基づいて、前
    記入力電圧が所定電圧より低い低電圧期間は前記入力電
    圧に比例し、前記所定電圧より高い高電圧期間は前記入
    力電圧に反比例する変換電圧信号を出力する変換電圧信
    号発生部と、 出力電圧と該出力電圧の設定値との誤差を検出し反転さ
    せ、反転誤差値として出力する反転誤差出力部と、 前記変換電圧信号と前記反転誤差値とを乗算し、前記ス
    イッチング素子に流れる電流の電流指令信号として出力
    する乗算部と、 前記スイッチング素子に流れる電流を検出し、電流検出
    値を出力する電流検出部と、 前記電流検出値が前記電流指令信号に従うように、前記
    スイッチング素子を制御するPWM信号を出力するPW
    M信号発生部とを具備し、 全波整流後の入力電流を前記電流指令信号に従わせ、前
    記高電圧期間における入力電圧を平均化して、出力電圧
    のリップル成分を低減させる ようにしたスイッチング電
    源装
JP12306391A 1991-04-26 1991-04-26 スイッチング電源装置 Expired - Fee Related JP3225534B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12306391A JP3225534B2 (ja) 1991-04-26 1991-04-26 スイッチング電源装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12306391A JP3225534B2 (ja) 1991-04-26 1991-04-26 スイッチング電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04331467A JPH04331467A (ja) 1992-11-19
JP3225534B2 true JP3225534B2 (ja) 2001-11-05

Family

ID=14851282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12306391A Expired - Fee Related JP3225534B2 (ja) 1991-04-26 1991-04-26 スイッチング電源装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3225534B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011166903A (ja) * 2010-02-08 2011-08-25 Tdk-Lambda Corp スイッチング電源装置
US20120206122A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 Timothy Alan Dhuyvetter Constant off time boost converter

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04331467A (ja) 1992-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3774788B2 (ja) 力率補償電源装置
US8345456B2 (en) Control system of a power factor correction circuit
KR940007716B1 (ko) 연속전류 제어형 p.f.c 회로
US5805432A (en) Resonant DC-DC converter capable of controlling by pulse width modulation
JP6481516B2 (ja) スイッチング電源のスイッチング制御装置
GB2253311A (en) Power factor correction converter
US8503205B2 (en) AC/DC converter with a PFC and a DC/DC converter
US7098631B2 (en) Method and control circuit for power factor correction
JP4466089B2 (ja) 力率改善回路
JP3429417B2 (ja) フォワ−ド型dc−dcコンバ−タ
JP3225534B2 (ja) スイッチング電源装置
JP2609330B2 (ja) 電源装置
JP2512040B2 (ja) 電源装置
JP2653712B2 (ja) スイッチングレギュレータ
WO2022050226A1 (ja) スイッチング電源装置
JP4423994B2 (ja) 力率改善回路
JP2646824B2 (ja) 電源装置
JPH0564434A (ja) 直流電源装置
JP3203015B2 (ja) 電源装置
JP2001086744A (ja) 力率改善型スイッチング式コンバータ
KR19980027480A (ko) 역률 보상회로
JP3149361B2 (ja) 安定化電源装置
KR0170202B1 (ko) 출력 전압변동 보상이 가능한 승압형 콘버터의 역률 보상 회로
JP3399064B2 (ja) 整流装置
JPS637168A (ja) インバ−タ電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees