JP3238266B2 - 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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Description
ッチング電源装置に関するものである。
源が多用されているが、この多くはコンデンサインプッ
ト型の入力整流回路を有しているため力率が悪く、その
入力電流は多くの高調波成分を含んでおり、他の電子機
器に障害を起こすもととなっている。
に示すように構成されている。図7において、1は入力
電源装置、2はフィルタコンデンサ、3は全波整流器
で、ダイオード4,5,6,7で構成されている。10
は入力コンデンサ、20はトランスで、1次巻線21と
2次巻線22で構成されている。30は整流平滑回路、
35は負荷、36は制御回路で、負荷35の端子電圧が
安定するようにスイッチ素子24を開閉する。
力電圧Vが印加された場合の入力電流Iaは図8(b)
に示すようにピーク状になる。
圧Vのピーク値付近のみに流れる原因は、スイッチング
電源装置の入力回路がコンデンサインプット型になって
いるためである。このように入力電流Iaがピーク状に
なると、力率が低下するとともに他の電子機器に障害を
起こす高調波電流成分が発生する問題がある。
減を達成できるスイッチング電源装置を提供することを
目的とする。
ング電源装置は、1次巻線と2次巻線と3次巻線を有す
るトランスの1次巻線とスイッチ素子との直列回路を、
入力交流電源を整流する全波整流器の正極出力端子と負
極出力端子の間に接続し、全波整流器の一対の入力端子
のそれぞれにアノード端子が接続されカソード端子が互
いに接続された第1,第2のダイオードを設け、第1,
第2のダイオードのカソード端子と前記全波整流器の負
極出力端子との間に入力コンデンサを接続し、第1,第
2のダイオードのカソード端子と全波整流器の正極出力
端子の間に第3のダイオードと前記3次巻線の直列回路
を接続し、2次巻線の出力電圧が安定化するように前記
スイッチ素子を制御回路でオン・オフ制御することを特
徴とする。
請求項1記載のスイッチング電源装置において、第4の
ダイオードとトランスの4次巻線との直列回路を、入力
コンデンサの端子間に接続したことを特徴とする。
請求項2記載のスイッチング電源装置において、チョー
クコイルと第5のダイオードの直列回路を、トランスの
1次巻線の端子間に接続したことを特徴とする。
請求項1または請求項2記載のスイッチング電源装置に
おいて、第1のチョークコイルと第5のダイオードの直
列回路をトランスの1次巻線の端子間に接続し、第2の
チョークコイルと第6のダイオードの直列回路を入力コ
ンデンサの端子間に接続し、第1のチョークコイルと第
2のチョークコイルを電磁結合させたことを特徴とす
る。
には全波整流器の出力電圧Vc、またはコンデンサの端
子電圧Vaを巻数比変換した電圧が発生する。入力交流
電源1から見た入力電流はピーク充電電流Iaに入力電
流Icが加わったものとなり、トランスの1次巻線の巻
数N1 と3次巻線の巻数の巻数比を変えることにより、
入力電流Icの導通期間を広げることが可能で、それに
応じてピーク充電電流Iaのピーク値を任意に下げるこ
とができ、力率の向上と高調波成分の低減を実現でき
る。
オンの時に、入力電圧に比例した励磁電流がトランスに
流れ、スイッチ素子がオフの時に、その励磁電流を、ト
ランスの4次巻線と第4のダイオードを介して入力コン
デンサに流す。その結果、この励磁電流に相当する電流
が入力電流に加わり、入力電流Icの波形のピーク電流
の両側のへこみが少なくなり、さらに、その分だけピー
ク電流値が下がり、力率がさらに良くなり、高調波成分
もさらに低減される。
オンの時に、入力電圧に比例した電流が、チョークコイ
ルに流れ、スイッチ素子がオフの時にそのエネルギーを
トランスの1次巻線と4次巻線を介してコンデンサに供
給する。その結果、入力電流Icの波形の中央のピーク
電流の両側のへこみがさらに少なくなり、その分だけピ
ーク電流値が下がり、力率がさらに良くなり、高調波成
分もさらに低減される。
オンの時に、入力電圧に比例した電流が第1のチョーク
コイルに流れスイッチ素子がオフの時に、そのエネルギ
ーを第2のチョークコイルと第6のダイオードを介して
入力コンデンサに供給する。その結果、入力電流Icの
波形の中央のピーク電流の両例のへこみが第1,第2の
の実施例と比べて少なくなり、その分だけピーク電流値
が下がり、力率がさらに良くなり、高調波成分もさらに
低減される。
て説明する。図1と図2は第1の実施例を示す。
ィルタコンデンサ、3は全波整流器で、ダイオード4,
5,6,7で構成されている。8,9は第1,第2のダ
イオード、10は入力コンデンサ、11は第3のダイオ
ード、20はトランスで、1次巻線21と2次巻線22
および3次巻線23で構成されている。24はスイッチ
素子、30は整流平滑回路で、ダイオード31〜32と
チョークコイル33および出力コンデンサ34で構成さ
れている。35は負荷、36は制御回路で、負荷35の
端子電圧が安定するようにスイッチ素子24を開閉す
る。
出力電圧Vcが発生する。入力コンデンサ10には、第
1のダイオード8または第2のダイオード9を介して図
2(a)に示す電圧Vaが印加されると、そのピーク値
付近で図2(b)に示すように充電電流Iaが入力コン
デンサ10に流れる。一方、スイッチ素子24がオンの
期間には、トランス20の1次巻線21には、全波整流
器3の出力電圧Vcが印加され、コンデンサ10の端子
電圧Vaがダイオード11を介してトランス20の1次
巻線21と3次巻線23の直列回路に同時に印加され
る。
次巻線22,3次巻線23の巻数をN1 ,N2 ,N3 と
すると、全波整流器3の出力電圧Vcが ( Va・N1 / (N1 +N3 ) ) より大きい期間tdにおいては、第3のダイオード11
のカソード端子には、 ( Vc・(N1 +N3 ) / N1 ) の電圧が掛かり、第3のダイオード11が逆バイアスさ
れてオフし、入力電流Icが入力交流電源1から全波整
流器3を介してトランス20の1次巻線21に流れ込
む。図2の(c)は全波整流器3からの入力電流Icを
示している。
を介して入力コンデンサ10からコンデンサ電流Ibが
トランス20の1次巻線21と3次巻線23との直列回
路に流れ込む。このとき、全波整流器3は逆バイアスさ
れてオフしている。
22には全波整流器3の出力電圧Vc、またはコンデン
サ10の端子電圧Vaを巻数比変換した電圧が発生し、
整流平滑回路30を介して整流平滑した直流出力電圧が
負荷35に供給される。制御回路36は、この直流出力
電圧が一定になるようにスイッチ素子24のオン・オフ
動作を制御する。
1から見た入力電流Iinは図2の(d)に示すように
ピーク充電電流Iaに入力電流Icが加わったものとな
る。ここで、ピーク充電電流Iaは、従来のコンデンサ
・インプット型のスイッチング電源においては、そのス
イッチング電源に供給するすべての電力に相当するの
で、大きなピーク値を持っていたが、本実施例において
は、入力電流Icが流れない期間teの間に、入力コン
デンサ10からトランス20の1次巻線21と3次巻線
23との直線回路に供給する電力だけで良いので、かな
り小さくすることができる。さらに、トランス20の1
次巻線21の巻数N1 と3次巻線23の巻数N3 の巻数
比を変えることにより、入力電流Icの導通期間を任意
に広げることが可能で、それに応じてピーク充電電流I
aのピーク値を任意に下げることができ、力率の向上と
高調波成分の低減を可能とすることができる。
オード5、第1のダイオード8と第2のダイオード9
は、ともに入力交流電源1にそれぞれのアノード端子が
接続され、カソード端子が互いに接続された結線である
が、それらを入れ変えた回路、すなわち全波整流器3の
正極出力端子を入力コンデンサ10の正極端子に接続
し、第1,第2のダイオード8,9のカソード端子をト
ランス20の1次巻線21と3次巻線23の接続点に接
続した回路は、同じ回路で、同じ回路動作となることは
言うまでもない。
ィードフォワード方式でも、フライバック方式でも可能
である。図3と図4は第2の実施例を示す。第1の実施
例と異なるのは、トランス20の4次巻線25と第4の
ダイオード12の直列回路が入力コンデンサ10の端子
間に接続された点である。
例と同様の効果を得ることができるが、次のように、第
1の実施例とは異なる動作と効果が得られる。図4の
(a)〜(e)は図4の要部の波形を示しており、図4
の(a)(b)(c)(d)は図2の(a)(b)
(c)(e)に対応している。入力電流Icが流れてい
る期間tdにおいて、スイッチ素子24がオンの時に、
入力電圧に比例した励磁電流〔図4の(d)参照〕がト
ランス20に流れ、スイッチ素子24がオフの時に、そ
の励磁電流をトランス20の4次巻線25と第4のダイ
オード12を介して、入力コンデンサ10に流す。その
結果、この励磁電流に相当する電流が入力電流に加わ
り、入力電流Icの波形のピーク電流の両側のへこみが
少なくなり、さらに、その分だけピーク電流値が下が
り、第1の実施例に比べて力率がさらに良くなり、高調
波成分もさらに低減されるという効果がある。
と異なるのは、チョークコイル13と第5のダイオード
14の直列回路がトランス20の1次巻線21の端子間
に接続された点である。
例と同様の効果を得ることができるが、第2の実施例と
異なる動作と効果は、入力電流Icが流れている期間t
dにおいて、スイッチ素子24がオンの時に、入力電圧
に比例した電流が、チョークコイル13に流れ、スイッ
チ素子24がオフの時にそのエネルギーをトランス20
の1次巻線21と、4次巻線25を介してコンデンサ1
0に供給する。その結果、入力電流Icの波形の中央の
ピーク電流の両側のへこみが第2の実施例と比べて、さ
らに少なくなり、その分だけピーク電流値が下がり、第
2の実施例と比べて力率がさらに良くなり、高調波成分
もさらに低減されるという効果がある。
と異なるのは、チョークコイル13と第5のダイオード
14の直列回路が、トランス20の1次巻線21の端子
間に接続され、チョークコイル13と電磁結合したチョ
ークコイル15と第6のダイオード16の直列回路が入
力コンデンサ10の端子間に接続された点である。
同様の効果を得ることができるが、第1の実施例と異な
る動作と効果は入力電流Icが流れている期間tdにお
いて、スイッチ素子24がオンの時に、入力電圧に比例
した電流がチョークコイル13に流れスイッチ素子24
がオフの時に、そのエネルギーをチョークコイル15と
第6のダイオード16を介して入力コンデンサ10に供
給する。その結果、入力電流Icの波形の中央のピーク
電流の両例のへこみが第1の実施例と比べて少なくな
り、その分だけピーク電流値が下がり、力率がさらに良
くなり、高調波成分もさらに低減される。
ョークコイル13,15と第5,第6のダイオード1
4,16を付加した回路を例に挙げて説明したが、第2
の実施例にもチョークコイル13,15と第5,第6の
ダイオード14,16を付加することによって、同様の
効果を期待できる。
力電流がピーク電流波形となるコンデンサ・インプット
型のスイッチング電源に対して、入力電流が流れる導通
角を広げてピーク電流値を少なくすることにより力率を
向上させ、同時に他の電子機器に障害を起こすもととな
っている高調波電流成分を低減することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 1次巻線と2次巻線と3次巻線を有する
トランスの1次巻線とスイッチ素子との直列回路を、入
力交流電源を整流する全波整流器の正極出力端子と負極
出力端子の間に接続し、前記全波整流器の一対の入力端
子のそれぞれにアノード端子が接続されカソード端子が
互いに接続された第1,第2のダイオードを設け、第
1,第2のダイオードのカソード端子と前記全波整流器
の負極出力端子との間に入力コンデンサを接続し、第
1,第2のダイオードのカソード端子と前記全波整流器
の正極出力端子の間に第3のダイオードと前記3次巻線
の直列回路を接続し、2次巻線の出力電圧が安定化する
ように前記スイッチ素子を制御回路でオン・オフ制御す
るスイッチング電源装置。 - 【請求項2】 第4のダイオードとトランスの4次巻線
との直列回路を、入力コンデンサの端子間に接続した請
求項1記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項3】 チョークコイルと第5のダイオードの直
列回路を、トランスの1次巻線の端子間に接続した請求
項2記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項4】 第1のチョークコイルと第5のダイオー
ドの直列回路をトランスの1次巻線の端子間に接続し、
第2のチョークコイルと第6のダイオードの直列回路を
入力コンデンサの端子間に接続し、第1のチョークコイ
ルと第2のチョークコイルを電磁結合させた請求項1ま
たは請求項2記載のスイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP00800894A JP3238266B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP00800894A JP3238266B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | スイッチング電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07222447A JPH07222447A (ja) | 1995-08-18 |
JP3238266B2 true JP3238266B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=11681334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00800894A Expired - Fee Related JP3238266B2 (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | スイッチング電源装置 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3238266B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102647100A (zh) * | 2012-05-11 | 2012-08-22 | 杭州电子科技大学 | 一种集成的Buck-flyback高功率因数变换器 |
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---|---|---|---|---|
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US9143030B2 (en) * | 2012-10-09 | 2015-09-22 | Teledyne Reynolds, Inc. | Passive power factor correction incorporating AC/DC conversion |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP00800894A patent/JP3238266B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|---|---|---|
CN102647100A (zh) * | 2012-05-11 | 2012-08-22 | 杭州电子科技大学 | 一种集成的Buck-flyback高功率因数变换器 |
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JPH07222447A (ja) | 1995-08-18 |
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