JP3227637B2 - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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JP3227637B2
JP3227637B2 JP13374295A JP13374295A JP3227637B2 JP 3227637 B2 JP3227637 B2 JP 3227637B2 JP 13374295 A JP13374295 A JP 13374295A JP 13374295 A JP13374295 A JP 13374295A JP 3227637 B2 JP3227637 B2 JP 3227637B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電源回路に関し、さ
らに詳しくは、負荷の変動によって導通角(交流電源か
ら電源回路に電流が供給される期間を交流電源の位相で
表した角度)が変動することを確実に防止できるように
した電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の力率改善電源回路の一例
を示す回路図である。この電源回路500は、交流電源
(商用周波数で50Hzまたは60Hz)からの交流電
圧を全波整流するブリッジ整流回路Doの出力端子間
に、平滑コンデンサC52とインダクタL51とスイッ
チング素子Q51の直列回路および抵抗R51と抵抗R
52による分圧回路をそれぞれ並列に接続し、前記スイ
ッチング素子Q51のオン・オフを制御IC52で制御
電圧Vpに基づいてPWM(Pulse Width Modulatio
n)制御し、さらに前記分圧回路の分圧点の電圧をコン
デンサC51を介してフィードバックし、制御電圧Vp
に加えるようにした構成である。前記フィードバックに
より、ブリッジ整流回路Doが出力する全波整流電圧が
高い時は前記スイッチング素子Q51のオン時間が短く
なり、全波整流電圧が低い時は前記スイッチング素子Q
51のオン時間が長くなる。この結果、導通角を広げる
ことにより力率を改善できると共に、全波整流電圧が高
くなった時に前記スイッチング素子Q51に大きな電力
がかかるのを防止できるようになる。なお、上記電源回
路500の基本構成は、特開平6−141256号公報
に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】負荷の変動によって導
通角が変動するような電源回路では、導通角が狭くなっ
たときに力率が変化する。また、負荷として例えばDC
−DCコンバータを用いる場合、高性能のDC−DCコ
ンバータにする必要があり、DC−DCコンバータの回
路設計が困難になる。しかし、上記従来の電源回路50
0では、負荷の変動が出力電圧Voのリップルの変動と
して表れない場合には、負荷の変動が制御にフィードバ
ックされないため、負荷の変動によって導通角が変動し
てしまう問題点がある。そこで、この発明の目的は、負
荷の変動によって導通角が変動することを確実に防止で
きるようにし、導通角が狭くなることによる力率の低下
を防止すると共に、DC−DCコンバータの回路設計を
容易にした電源回路を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明の電源回路(1
00)は、交流電圧を整流する整流回路(Do)の出力
端子間に、チョークコイル(L1)と平滑コンデンサと
(C1)とスイッチング素子(Q1)と充電電流検出手
段(R1)の直列回路を接続し、前記チョークコイル
(L1)と前記平滑コンデンサ(C1)の直列回路に第
1のダイオード(D1)を並列に接続し、前記スイッチ
ング素子(Q1)と前記充電電流検出抵抗(R1)の直
列回路に第2のダイオード(D2)を並列に接続し、さ
らに、前記第1のダイオード(D1)と前記第2のダイ
オード(D2)の直列回路に負荷と負荷電流検出手段
(R2)とからなる直列回路を並列接続し、前記充電電
流検出手段(R1)により検出した充電電流(Ic)と
前記負荷電流検出手段(R2)により検出した負荷電流
(IL)とを比較しその比較結果に基づいて前記スイッ
チング素子(Q1)を制御する制御回路(U3,U4,
U5)とを設けたことを構成上の特徴とするものであ
る。
【0005】
【作用】この発明の電源回路(100)では、平滑コン
デンサ(C1)への充電電流(Ic)と負荷電流(I
L)とを比較し、その比較結果に基づいて、スイッチン
グ素子(Q1)を制御するようにした。このため、負荷
の変動が直接的にスイッチング素子(Q1)の制御にフ
ィードバックされ、負荷の変動によって導通角が変動す
ることを確実に防止できるようになる。従って、負荷と
して例えばDC−DCコンバータを用いる場合、高性能
のDC−DCコンバータにする必要がなくなり、DC−
DCコンバータの回路設計が容易になる。
【0006】
【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
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。
【0007】図1は、この発明の一実施例の電源回路を
示す回路図である。この電源回路100では、チョーク
コイルL1と平滑コンデンサC1とスイッチング素子Q
1と充電電流検出抵抗R1の直列回路が、交流電源から
給電された交流電圧を全波整流するブリッジ整流回路D
oの出力端子間に接続されている。また、第1のダイオ
ードD1が、前記チョークコイルL1と前記平滑コンデ
ンサC1の直列回路に並列に接続されている。また、第
2のダイオードD2が、前記スイッチング素子Q1と前
記充電電流検出抵抗R1の直列回路に並列に接続されて
いる。また、負荷電流検出抵抗R2が、負荷Zと直列に
設けられている。さらに、前記充電電流検出抵抗R1の
端子電圧を増幅するアンプU1と、前記負荷電流検出抵
抗R2の端子電圧を増幅し平滑する増幅平滑回路U2
と、その増幅平滑回路U2の出力電圧を調整する可変抵
抗器VRと、前記アンプU1の出力電圧Vcと前記可変
抵抗器VRの出力電圧Vfを比較するコンパレータU3
と、そのコンパレータU3の出力電圧Vuの立ち下りで
トリガパルスを出力する微分回路U4と、通常は“L”
レベルを出力し前記トリガパルスが入力されると所定時
間だけ“H”レベルを出力するタイマ回路U5と、
“L”レベルが入力されると前記スイッチング素子Q1
をオンにすると共に“H”レベルが入力されると前記ス
イッチング素子Q1をオフにする駆動回路U6とが設け
られている。
【0008】通常、タイマ回路U5は“L”レベルを出
力しており、スイッチング素子Q1はオン状態になって
いる。しかし、全波整流電圧が平滑コンデンサC1の端
子間電圧よりも低いので充電電流Icは流れない。この
ときは、平滑コンデンサC1,チョークコイルL1,負
荷Z,負荷電流検出抵抗R2,第2のダイオードD2の
経路で負荷電流ILが流れている。全波整流電圧が平滑
コンデンサC1の端子間電圧よりも高くなると、充電電
流Icは流れ始める。
【0009】図2は、上記電源回路100の動作を説明
する波形図である。時刻toの直前では、タイマ回路U
5が“H”レベルを出力しており、図2の(a)に示す
ようにスイッチング素子Q1がオフ状態になっている。
従って、充電電流Icが流れず、コンパレータU3の負
入力端子に入力される電圧Vcは図2の(b)に示すよ
うに“0”である。一方、負荷電流ILは流れており、
図2の(b)に示すように負荷電流ILに応じた電圧V
f1がコンパレータU3の正入力端子に入力されてい
る。Vc<Vf1であるから、コンパレータU3の出力
電圧Vuは図2の(c)に示すように“H”レベルであ
り、タイマ回路U5への入力電圧Vtも図2の(d)に
示すように“H”レベルになっている。
【0010】時刻toになると、タイマ回路U5の出力
が“L”レベルに復帰する。すると、図2の(a)に示
すようにスイッチング素子Q1がオン状態に戻る。時刻
to〜t1では、スイッチング素子Q1がオン状態なの
で、全波整流電圧が平滑コンデンサC1の端子間電圧よ
りも高い期間(図3のTc参照)は、充電電流Icが流
れ得る。この充電電流IcはチョークコイルL1の働き
により直線的に増加するため、図2の(b)に示すよう
電圧Vcは直線的に上昇する。時刻t1の直前まではV
c<Vf1であるから、コンパレータU3の出力電圧V
uは図2の(c)に示すように“H”レベルであり、タ
イマ回路U5への入力電圧Vtも図2の(d)に示すよ
うに“H”レベルになっている。
【0011】時刻t1になると、図2の(a)に示すよ
うに電圧Vcが電圧Vf1を越える。すると、Vc>V
f1であるから、コンパレータU3の出力電圧Vuは図
2の(c)に示すように“L”レベルになり、タイマ回
路U5への入力電圧Vtは図2の(d)に示すようにト
リガパルスSになり、タイマ回路U5は所定時間(T
f)だけ“H”レベルを出力する。従って、図2の
(a)に示すようにスイッチング素子Q1が所定時間
(Tf)だけオフ状態になる。時刻t1の直後では、ス
イッチング素子Q1がオフ状態になり、充電電流Icが
流れなくなるため、図2の(b)に示すように電圧Vc
は“0”に戻る。また、Vc<Vf1であるから、コン
パレータU3の出力電圧Vuは図2の(c)に示すよう
に“H”レベルに戻り、タイマ回路U5への入力電圧V
tも図2の(d)に示すように“H”レベルに戻る。時
刻t2の直前の状態は、上記時刻toの直前の状態と同
じである。
【0012】さて、時刻taにおいて時刻toよりも負
荷Zが重くなっているとすると、負荷電流ILが増加し
ているため、図2の(b)に示すように電圧Vfは電圧
Vf1よりも高い電圧Vf2になっている。すると、電
圧Vcが電圧Vf2を越えるまでに要する時間(Tn
2)は、電圧Vcが電圧Vf1を越えるまでに要する時
間(Tn1)よりも長くなる。従って、図2の(a)に
示すようにスイッチング素子Q1のオン状態の時間(T
n2)が長くなる。一方、図2の(a)に示すようにス
イッチング素子Q1のオフ状態の時間(Tf)は、タイ
マ回路U5の“H”レベル出力時間が一定であるため、
一定である。
【0013】結局のところ、負荷Zが相対的に小さいと
きは、図3の(a)のような出力電圧Voが得られ、図
3の(b)に示すような交流電源からの入力電流Iin
が流れる。また、負荷Zが相対的に大きいときは、図4
の(a)のような出力電圧Voが得られ、図4の(b)
に示すような交流電源からの入力電流Iinが流れる。
【0014】以上の電源回路100によれば、負荷Zの
変動が直接的にスイッチング素子Q1のデューティ比に
フィードバックされるため、負荷Zの変動によって導通
角が変動することが確実に防止される。
【0015】なお、上記電源回路100は、図5の従来
の電源回路500に較べると、チョークコイルL1およ
び平滑コンデンサC1に蓄えられたエネルギーをダイオ
ードD1,D2により負荷Zへ完全に送り込むことが出
来る利点がある。また、電圧制御発振器を必要としない
利点がある。
【0016】
【発明の効果】この発明の電源回路によれば、負荷の変
動が直接的にスイッチング素子の制御にフィードバック
されるため、負荷の変動によって導通角が変動すること
を確実に防止できるようになる。従って、良好な力率を
維持できると共に、負荷として例えばDC−DCコンバ
ータを用いる場合、高性能のDC−DCコンバータにす
る必要がなくなり、DC−DCコンバータの回路設計が
容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の電源回路を示す回路図で
ある。
【図2】図1の電源回路の各部の波形を示す説明図であ
る。
【図3】負荷が相対的に小さいときの出力電圧および入
力電流を示す波形図である。
【図4】負荷が相対的に大きいときの出力電圧および入
力電流を示す波形図である。
【図5】従来の電源回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
100 電源回路 1 タイマIC Do ブリッジ整流回路 D1,D2 ダイオード L1 チョークコイル C1 平滑コンデンサ C2 コンデンサ Q1 スイッチング素子 R1 充電電流検出抵抗 R2 負荷電流検出抵抗 Tr トランジスタ U1,U2 アンプ U3 コンパレータ Z 負荷
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/21 G05F 1/10 H02M 3/155

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電圧を整流する整流回路(Do)の
    出力端子間に、チョークコイル(L1)と平滑コンデン
    サと(C1)とスイッチング素子(Q1)と充電電流検
    出手段(R1)の直列回路を接続し、前記チョークコイ
    ル(L1)と前記平滑コンデンサ(C1)の直列回路に
    第1のダイオード(D1)を並列に接続し、前記スイッ
    チング素子(Q1)と前記充電電流検出抵抗(R1)の
    直列回路に第2のダイオード(D2)を並列に接続し、
    さらに、前記第1のダイオード(D1)と前記第2のダ
    イオード(D2)の直列回路に負荷と負荷電流検出手段
    (R2)とからなる直列回路を並列接続し、前記充電電
    流検出手段(R1)により検出した充電電流(Ic)と
    前記負荷電流検出手段(R2)により検出した負荷電流
    (IL)とを比較しその比較結果に基づいて前記スイッ
    チング素子(Q1)を制御する制御回路(U3,U4,
    U5)とを設けたことを特徴とする電源回路(10
    0)。
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