JP3250700B2 - 交流入力電源装置 - Google Patents
交流入力電源装置Info
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- JP3250700B2 JP3250700B2 JP03472594A JP3472594A JP3250700B2 JP 3250700 B2 JP3250700 B2 JP 3250700B2 JP 03472594 A JP03472594 A JP 03472594A JP 3472594 A JP3472594 A JP 3472594A JP 3250700 B2 JP3250700 B2 JP 3250700B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高入力力率と低出力リ
プルを実現する交流入力電源装置に関するものである。
プルを実現する交流入力電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は、高入力力率と低出力リプルを実
現する交流入力電源装置の従来の構成例を示すものであ
る。本従来例では、交流入力源1にダイオードよりなる
整流回路9を介して接続されるインダクタ101,スイ
ッチ素子102,ダイオード103,コンデンサ104
および第1の制御回路105より構成される第1の電力
変換回路100において入力電流Ii を正弦波形に近似
させ高周波分を減少することによって入力の高力率化が
行われ、スイッチ素子201,202からなる部分回路
203、入力巻線204,出力巻線205を有するトラ
ンス206,ダイオード207,208,インダクタ2
09およびコンデンサ210よりなる整流・平滑回路2
11、および第2の制御回路212より構成される第2
の電力変換回路200において、出力端子7に発生する
出力電圧の低リプル化が行われる。
現する交流入力電源装置の従来の構成例を示すものであ
る。本従来例では、交流入力源1にダイオードよりなる
整流回路9を介して接続されるインダクタ101,スイ
ッチ素子102,ダイオード103,コンデンサ104
および第1の制御回路105より構成される第1の電力
変換回路100において入力電流Ii を正弦波形に近似
させ高周波分を減少することによって入力の高力率化が
行われ、スイッチ素子201,202からなる部分回路
203、入力巻線204,出力巻線205を有するトラ
ンス206,ダイオード207,208,インダクタ2
09およびコンデンサ210よりなる整流・平滑回路2
11、および第2の制御回路212より構成される第2
の電力変換回路200において、出力端子7に発生する
出力電圧の低リプル化が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本従来例によると、前
記2つの第1,第2の電力変換回路100,200によ
る縦続接続の構成であり、出力電力はすべて前記2つの
第1,第2の電力変換回路100,200を通過しなけ
ればならないため、装置の小型化や高効率化に制約があ
った。
記2つの第1,第2の電力変換回路100,200によ
る縦続接続の構成であり、出力電力はすべて前記2つの
第1,第2の電力変換回路100,200を通過しなけ
ればならないため、装置の小型化や高効率化に制約があ
った。
【0004】本発明の目的は、上記の欠点を解決し、小
型で高効率な交流入力電源装置を提供することにある。
型で高効率な交流入力電源装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる請求項1
に記載の交流入力電源装置は、交流入力源に接続される
整流回路と、第1,第2の入力巻線と出力巻線とを有す
る2入力トランスと、前記2入力トランスの出力巻線に
接続された整流・平滑回路と、この整流・平滑回路に接
続された一対の出力端子と、一端が前記整流回路の一対
の出力端の一方に接続され、他端が前記第1の入力巻線
の両端間に接続された第1のインダクタと、前記整流回
路の出力端の他方と前記第1の入力巻線の片端との間に
接続された第1のスイッチ素子と、前記整流回路の出力
端の他方と前記第1の入力巻線の他端との間に接続され
た第2のスイッチ素子と、一端が前記第1のインダクタ
の他端に第1のダイオードを介して接続され、他端が前
記整流回路の出力端の他方に接続されたエネルギー蓄積
素子と、一端が前記エネルギー蓄積素子の一端に接続さ
れ、他端が前記第2の入力巻線の両端間に接続された第
2のインダクタと、前記エネルギー蓄積素子の他端と前
記第2の入力巻線の片端との間に接続された第3のスイ
ッチ素子と、前記エネルギー蓄積素子の他端と前記第2
の入力巻線の他端との間に接続された第4のスイッチ素
子と、前記交流入力源からの入力電流,入力電圧および
前記整流・平滑回路からの出力電圧を検出し、前記出力
電圧を一定とすべく前記交流入力源からの入力電力の一
部を前記エネルギー蓄積素子に充電するまたは前記エネ
ルギー蓄積素子からの放電により前記整流・平滑回路の
出力電力を補う回路接続となるように前記第1,第2,
第3,第4のスイッチ素子を制御する制御回路とにより
構成され、前記第3,第4のスイッチ素子が同時オフ期
間に、前記第2のインダクタのコアに巻かれた巻線に第
2のダイオードを介して前記エネルギー蓄積素子の電圧
あるいは前記整流・平滑回路の出力電圧を印加するよう
にしたことを特徴とするものである。
に記載の交流入力電源装置は、交流入力源に接続される
整流回路と、第1,第2の入力巻線と出力巻線とを有す
る2入力トランスと、前記2入力トランスの出力巻線に
接続された整流・平滑回路と、この整流・平滑回路に接
続された一対の出力端子と、一端が前記整流回路の一対
の出力端の一方に接続され、他端が前記第1の入力巻線
の両端間に接続された第1のインダクタと、前記整流回
路の出力端の他方と前記第1の入力巻線の片端との間に
接続された第1のスイッチ素子と、前記整流回路の出力
端の他方と前記第1の入力巻線の他端との間に接続され
た第2のスイッチ素子と、一端が前記第1のインダクタ
の他端に第1のダイオードを介して接続され、他端が前
記整流回路の出力端の他方に接続されたエネルギー蓄積
素子と、一端が前記エネルギー蓄積素子の一端に接続さ
れ、他端が前記第2の入力巻線の両端間に接続された第
2のインダクタと、前記エネルギー蓄積素子の他端と前
記第2の入力巻線の片端との間に接続された第3のスイ
ッチ素子と、前記エネルギー蓄積素子の他端と前記第2
の入力巻線の他端との間に接続された第4のスイッチ素
子と、前記交流入力源からの入力電流,入力電圧および
前記整流・平滑回路からの出力電圧を検出し、前記出力
電圧を一定とすべく前記交流入力源からの入力電力の一
部を前記エネルギー蓄積素子に充電するまたは前記エネ
ルギー蓄積素子からの放電により前記整流・平滑回路の
出力電力を補う回路接続となるように前記第1,第2,
第3,第4のスイッチ素子を制御する制御回路とにより
構成され、前記第3,第4のスイッチ素子が同時オフ期
間に、前記第2のインダクタのコアに巻かれた巻線に第
2のダイオードを介して前記エネルギー蓄積素子の電圧
あるいは前記整流・平滑回路の出力電圧を印加するよう
にしたことを特徴とするものである。
【0006】また、請求項2に記載の交流入力電源装置
は、交流入力源に接続される整流回路と、第1,第2の
入力巻線と出力巻線とを有する2入力トランスと、前記
2入力トランスの出力巻線に接続された整流・平滑回路
と、この整流・平滑回路に接続された一対の出力端子
と、一端が前記整流回路の一対の出力端子の一方に接続
され、他端が前記第1の入力巻線の片端に接続された第
1のインダクタと、前記整流回路の出力端の他方と前記
第1の入力巻線の片端との間に接続された第1のスイッ
チ素子と、前記整流回路の出力端の他方と前記第1の入
力巻線の他端との間に接続された第2のスイッチ素子
と、一端が前記第1のインダクタの他端に第1のダイオ
ードを介して接続されるとともに前記第2の入力巻線の
片端に接続され、他端が前記整流回路の出力端の他方に
接続されたエネルギー蓄積素子と、前記エネルギー蓄積
素子の他端と前記第2の入力巻線の他端との間に接続さ
れた第3のスイッチ素子と、前記交流入力源からの入力
電流,入力電圧および前記整流・平滑回路からの出力電
圧を検出し、前記出力電圧を一定とすべく前記交流入力
源からの入力電力の一部を前記エネルギー蓄積素子に充
電するまたは前記エネルギー蓄積素子からの放電により
前記整流・平滑回路の出力電力を補う回路接続となるよ
うに前記第1,第2,第3のスイッチ素子を制御する制
御回路と、により構成されたことを特徴とするものであ
る。
は、交流入力源に接続される整流回路と、第1,第2の
入力巻線と出力巻線とを有する2入力トランスと、前記
2入力トランスの出力巻線に接続された整流・平滑回路
と、この整流・平滑回路に接続された一対の出力端子
と、一端が前記整流回路の一対の出力端子の一方に接続
され、他端が前記第1の入力巻線の片端に接続された第
1のインダクタと、前記整流回路の出力端の他方と前記
第1の入力巻線の片端との間に接続された第1のスイッ
チ素子と、前記整流回路の出力端の他方と前記第1の入
力巻線の他端との間に接続された第2のスイッチ素子
と、一端が前記第1のインダクタの他端に第1のダイオ
ードを介して接続されるとともに前記第2の入力巻線の
片端に接続され、他端が前記整流回路の出力端の他方に
接続されたエネルギー蓄積素子と、前記エネルギー蓄積
素子の他端と前記第2の入力巻線の他端との間に接続さ
れた第3のスイッチ素子と、前記交流入力源からの入力
電流,入力電圧および前記整流・平滑回路からの出力電
圧を検出し、前記出力電圧を一定とすべく前記交流入力
源からの入力電力の一部を前記エネルギー蓄積素子に充
電するまたは前記エネルギー蓄積素子からの放電により
前記整流・平滑回路の出力電力を補う回路接続となるよ
うに前記第1,第2,第3のスイッチ素子を制御する制
御回路と、により構成されたことを特徴とするものであ
る。
【0007】また、請求項3に記載の交流入力電源装置
は、交流入力源に接続される整流回路と、第1,第2の
入力巻線と第1の出力巻線とを有する第1の2入力トラ
ンスと、第3,第4の入力巻線と第2の出力巻線とを有
し、前記第1,3の入力巻線による励磁方向に対する前
記第2,4の入力巻線による励磁方向が前記第1の2入
力トランスとは逆になるように接続された第2の2入力
トランスと、前記第1 ,第2の出力巻線に接続された整
流・平滑回路と、前記整流・平滑回路に接続された一対
の出力端子と、一端が前記整流回路の一対の出力端子の
一方に接続された第1のインダクタと、 前記第1のイ
ンダクタの他端と前記第3の入力巻線の片端との間に接
続された第1のスイッチ素子と、前記第1のインダクタ
の他端と前記第1の入力巻線の片端との間に接続された
第2のスイッチ素子と、前記整流回路の出力端の他方と
前記第1の入力巻線の片端との間に接続された第3のス
イッチ素子と、前記整流回路の出力端の他方と前記第3
の入力巻線の片端との間に接続された第4のスイッチ素
子と、一端が前記第1のインダクタの他端に第1のダイ
オードを介して接続され、他端が前記整流回路の出力端
の他方に接続されたエネルギー蓄積素子と、一端が前記
エネルギー蓄積素子の一端に接続された第2のインダク
タと、前記第2のインダクタの他端と前記第4の入力巻
線の片端との間に接続された第5のスイッチ素子と、前
記第2のインダクタの他端と前記第2の入力巻線の片端
との間に接続された第6のスイッチ素子と、前記エネル
ギー蓄積素子の他端と前記第2の入力巻線の片端との間
に接続された第7のスイッチ素子と、前記エネルギー蓄
積素子の他端と前記第4の入力巻線の片端との間に接続
された第8のスイッチ素子と、前記交流入力源からの入
力電流,入力電圧および前記整流・平滑回路からの出力
電圧を検出し、前記出力電圧を一定とすべく前記交流入
力源からの入力電力の一部を前記エネルギー蓄積素子に
充電するまたは前記エネルギー蓄積素子からの放電によ
り前記整流・平滑回路の出力電力を補う回路接続となる
ように前記第1,第2,第3,第4,第5,第6,第
7,第8のスイッチ素子を制御する制御回路とにより構
成され、前記第1,第4のスイッチ素子は直列接続され
て、この順で前記第1のインダクタの他端と前記整流回
路の出力端の他方との間に接続され、前記第2,第3の
スイッチ素子は直列接続されて、この順で前記第1のイ
ンダクタの他端と前記整流回路の出力端の他方との間に
接続され、前記第5,第8のスイッチ素子は直列接続さ
れて、この順で前記第2のインダクタの他端とエネルギ
ー蓄積素子の他端との間に接続され、前記第6,第7の
スイッチ素子は直列接続されて、この順で前記第2のイ
ンダクタの他端とエネルギー蓄積素子の他端との間に接
続され、前記第1の入力巻線の他端と前記第3の入力巻
線の他端とが接続されかつ前記第2の入力巻線の他端と
前記第4の 入力巻線の他端とが接続され、前記第5,第
6,第7,第8のスイッチ素子が同時オフ期間に、前記
第2のインダクタのコアに巻かれた巻線に第2のダイオ
ードを介して前記エネルギー蓄積素子の電圧あるいは前
記整流・平滑回路の出力電圧を印加するようにしたこと
を特徴とする交流入力電源装置。
は、交流入力源に接続される整流回路と、第1,第2の
入力巻線と第1の出力巻線とを有する第1の2入力トラ
ンスと、第3,第4の入力巻線と第2の出力巻線とを有
し、前記第1,3の入力巻線による励磁方向に対する前
記第2,4の入力巻線による励磁方向が前記第1の2入
力トランスとは逆になるように接続された第2の2入力
トランスと、前記第1 ,第2の出力巻線に接続された整
流・平滑回路と、前記整流・平滑回路に接続された一対
の出力端子と、一端が前記整流回路の一対の出力端子の
一方に接続された第1のインダクタと、 前記第1のイ
ンダクタの他端と前記第3の入力巻線の片端との間に接
続された第1のスイッチ素子と、前記第1のインダクタ
の他端と前記第1の入力巻線の片端との間に接続された
第2のスイッチ素子と、前記整流回路の出力端の他方と
前記第1の入力巻線の片端との間に接続された第3のス
イッチ素子と、前記整流回路の出力端の他方と前記第3
の入力巻線の片端との間に接続された第4のスイッチ素
子と、一端が前記第1のインダクタの他端に第1のダイ
オードを介して接続され、他端が前記整流回路の出力端
の他方に接続されたエネルギー蓄積素子と、一端が前記
エネルギー蓄積素子の一端に接続された第2のインダク
タと、前記第2のインダクタの他端と前記第4の入力巻
線の片端との間に接続された第5のスイッチ素子と、前
記第2のインダクタの他端と前記第2の入力巻線の片端
との間に接続された第6のスイッチ素子と、前記エネル
ギー蓄積素子の他端と前記第2の入力巻線の片端との間
に接続された第7のスイッチ素子と、前記エネルギー蓄
積素子の他端と前記第4の入力巻線の片端との間に接続
された第8のスイッチ素子と、前記交流入力源からの入
力電流,入力電圧および前記整流・平滑回路からの出力
電圧を検出し、前記出力電圧を一定とすべく前記交流入
力源からの入力電力の一部を前記エネルギー蓄積素子に
充電するまたは前記エネルギー蓄積素子からの放電によ
り前記整流・平滑回路の出力電力を補う回路接続となる
ように前記第1,第2,第3,第4,第5,第6,第
7,第8のスイッチ素子を制御する制御回路とにより構
成され、前記第1,第4のスイッチ素子は直列接続され
て、この順で前記第1のインダクタの他端と前記整流回
路の出力端の他方との間に接続され、前記第2,第3の
スイッチ素子は直列接続されて、この順で前記第1のイ
ンダクタの他端と前記整流回路の出力端の他方との間に
接続され、前記第5,第8のスイッチ素子は直列接続さ
れて、この順で前記第2のインダクタの他端とエネルギ
ー蓄積素子の他端との間に接続され、前記第6,第7の
スイッチ素子は直列接続されて、この順で前記第2のイ
ンダクタの他端とエネルギー蓄積素子の他端との間に接
続され、前記第1の入力巻線の他端と前記第3の入力巻
線の他端とが接続されかつ前記第2の入力巻線の他端と
前記第4の 入力巻線の他端とが接続され、前記第5,第
6,第7,第8のスイッチ素子が同時オフ期間に、前記
第2のインダクタのコアに巻かれた巻線に第2のダイオ
ードを介して前記エネルギー蓄積素子の電圧あるいは前
記整流・平滑回路の出力電圧を印加するようにしたこと
を特徴とする交流入力電源装置。
【0008】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0009】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。はじめに全体の概略構成について説明し、次に各部
の詳細について説明する。図1に示すように、本実施例
では、交流入力源1に整流回路9を介して接続される第
1の部分回路2と、前記第1の部分回路2に接続された
エネルギー蓄積素子としてのコンデンサ3と、このコン
デンサ3を入力として接続された第2の部分回路4と、
前記2つの第1,第2の部分回路2,4の出力にそれぞ
れ接続された2つの入力巻線と出力巻線を有する2入力
トランス5と、前記出力巻線に接続された整流・平滑回
路6と、前記整流・平滑回路6に接続された出力端子7
と、入力電圧V i ,入力電流I i および出力電圧V o を
検出し前記2つの第1,第2の部分回路2,4における
後述するスイッチ素子を制御する制御回路8とにより構
成され、制御回路8により検出された入力電流I i が入
力電圧V i と相似な正弦波状になるように、また出力電
圧V o が一定となるようにスイッチ素子のオン・オフ期
間を制御することにより、高入力力率と低出力リプルを
実現するものである。
る。はじめに全体の概略構成について説明し、次に各部
の詳細について説明する。図1に示すように、本実施例
では、交流入力源1に整流回路9を介して接続される第
1の部分回路2と、前記第1の部分回路2に接続された
エネルギー蓄積素子としてのコンデンサ3と、このコン
デンサ3を入力として接続された第2の部分回路4と、
前記2つの第1,第2の部分回路2,4の出力にそれぞ
れ接続された2つの入力巻線と出力巻線を有する2入力
トランス5と、前記出力巻線に接続された整流・平滑回
路6と、前記整流・平滑回路6に接続された出力端子7
と、入力電圧V i ,入力電流I i および出力電圧V o を
検出し前記2つの第1,第2の部分回路2,4における
後述するスイッチ素子を制御する制御回路8とにより構
成され、制御回路8により検出された入力電流I i が入
力電圧V i と相似な正弦波状になるように、また出力電
圧V o が一定となるようにスイッチ素子のオン・オフ期
間を制御することにより、高入力力率と低出力リプルを
実現するものである。
【0010】次に各部の詳細について説明する。交流入
力源1に接続されるダイオードよりなる整流回路9と、
この整流回路9に接続されたインダクタ21,スイッチ
素子22,23からなる第1の部分回路2と、前記イン
ダクタ21にダイオード10を介して接続されたエネル
ギー蓄積用のコンデンサ3と、このコンデンサ3に接続
されたインダクタ41,このインダクタ41に接続され
たスイッチ素子42,43,インダクタ41のコアに巻
かれた巻線44,この巻線44にダイオード45を介し
て接続されスイッチ素子4 2,43の同時オフ期間にイ
ンダクタ41の電圧をコンデンサ3あるいは後述する出
力コンデンサ63の電圧にクランプするための端子46
からなる第2の部分回路4と、前記2つの第1,第2の
部分回路2,4にそれぞれ接続された入力巻線51,5
2と、この入力巻線51,52と出力巻線53を有する
2入力トランス5と、前記出力巻線53に接続されたダ
イオード61,62および出力コンデンサ63よりなる
整流・平滑回路6と、この整流・平滑回路6に接続され
る出力端子7と、入力電圧V i ,入力電流I i および出
力電圧V o を検出し前記スイッチ素子22,23,4
2,43を制御する制御回路8とにより構成されるもの
である。上記インダクタ41の端子46,46には、例
えばダイオード45側の端子46を+側として出力電圧
V o が印加されている。インダクタ41を流れる電流
は、スイッチ素子42または43がオンしている期間に
上昇し、スイッチ素子42,43がオフしインダクタ4
1の巻線44の電圧を一定電圧にクランプしている期間
に減少する。
力源1に接続されるダイオードよりなる整流回路9と、
この整流回路9に接続されたインダクタ21,スイッチ
素子22,23からなる第1の部分回路2と、前記イン
ダクタ21にダイオード10を介して接続されたエネル
ギー蓄積用のコンデンサ3と、このコンデンサ3に接続
されたインダクタ41,このインダクタ41に接続され
たスイッチ素子42,43,インダクタ41のコアに巻
かれた巻線44,この巻線44にダイオード45を介し
て接続されスイッチ素子4 2,43の同時オフ期間にイ
ンダクタ41の電圧をコンデンサ3あるいは後述する出
力コンデンサ63の電圧にクランプするための端子46
からなる第2の部分回路4と、前記2つの第1,第2の
部分回路2,4にそれぞれ接続された入力巻線51,5
2と、この入力巻線51,52と出力巻線53を有する
2入力トランス5と、前記出力巻線53に接続されたダ
イオード61,62および出力コンデンサ63よりなる
整流・平滑回路6と、この整流・平滑回路6に接続され
る出力端子7と、入力電圧V i ,入力電流I i および出
力電圧V o を検出し前記スイッチ素子22,23,4
2,43を制御する制御回路8とにより構成されるもの
である。上記インダクタ41の端子46,46には、例
えばダイオード45側の端子46を+側として出力電圧
V o が印加されている。インダクタ41を流れる電流
は、スイッチ素子42または43がオンしている期間に
上昇し、スイッチ素子42,43がオフしインダクタ4
1の巻線44の電圧を一定電圧にクランプしている期間
に減少する。
【0011】図2に、図1の実施例における入力電力,
出力電力および充放電エネルギーの関係を示す。すなわ
ち、図2(a)は入力電圧Vi の波形を、図2(b)は
入力電力,出力電力および充電モードならびに放電モー
ド等の関係が、さらに図2(c)はエネルギー蓄積素子
であるコンデンサ3を介さずに出力端子7へ出力される
電力を示している。図2に示すように、正弦波状の入力
電力と一定の出力電力の差の電力をコンデンサ3に充電
あるいはコンデンサ3から放電させることにより、入力
電力と出力電力のアンバランスを補償する。ここで、コ
ンデンサ3を介さず前記第1の部分回路2から2入力ト
ランス5および整流・平滑回路6のみを通過して出力へ
供給させる電力量は、入力電流波形がほぼ正弦波状とな
るように制御した場合、全体の約68%である。
出力電力および充放電エネルギーの関係を示す。すなわ
ち、図2(a)は入力電圧Vi の波形を、図2(b)は
入力電力,出力電力および充電モードならびに放電モー
ド等の関係が、さらに図2(c)はエネルギー蓄積素子
であるコンデンサ3を介さずに出力端子7へ出力される
電力を示している。図2に示すように、正弦波状の入力
電力と一定の出力電力の差の電力をコンデンサ3に充電
あるいはコンデンサ3から放電させることにより、入力
電力と出力電力のアンバランスを補償する。ここで、コ
ンデンサ3を介さず前記第1の部分回路2から2入力ト
ランス5および整流・平滑回路6のみを通過して出力へ
供給させる電力量は、入力電流波形がほぼ正弦波状とな
るように制御した場合、全体の約68%である。
【0012】すなわち、本実施例によると、図8の従来
例における第1の電力変換回路100が出力に供給する
全エネルギーを扱うのに対し、本実施例における出力電
圧Vo の交流周波数リプルを補償するために付加したエ
ネルギー蓄積用のコンデンサ3および第2の部分回路4
からなる部分が扱うエネルギーは全体の32%程度にす
ぎないため、交流入力電源装置の小型・高効率化が可能
となる。
例における第1の電力変換回路100が出力に供給する
全エネルギーを扱うのに対し、本実施例における出力電
圧Vo の交流周波数リプルを補償するために付加したエ
ネルギー蓄積用のコンデンサ3および第2の部分回路4
からなる部分が扱うエネルギーは全体の32%程度にす
ぎないため、交流入力電源装置の小型・高効率化が可能
となる。
【0013】 図3は、図1のスイッチ素子22,23,
42,43のゲート駆動電圧波形VG1〜VG4を示
す。図3(a)に示すように、充電モードにおいては、
スイッチ素子22,23の同時オン期間にインダクタ2
1にエネルギーを蓄え、スイッチ素子22,23の同時
オフ期間にエネルギー蓄積用のコンデンサ3に充電し、
スイッチ素子22,23の片方オン期間に2入力トラン
ス5を介して電力を出力に供給する。一方、放電モード
においては、スイッチ素子42,43をスイッチ素子2
2,23と同期動作させ、第1,第2の部分回路2,4
の電力を同時に出力へ供給させる。これにより、正弦波
状の入力電力から一定の出力電力を供給することができ
る。また、スイッチ素子22,23の同時オン期間を制
御することにより入力を高力率にし、充電モードにおけ
るスイッチ素子22,23の同時オフ期間あるいは放電
モードにおけるスイッチ素子42,43のオン期間によ
り出力電力を制御できる。
42,43のゲート駆動電圧波形VG1〜VG4を示
す。図3(a)に示すように、充電モードにおいては、
スイッチ素子22,23の同時オン期間にインダクタ2
1にエネルギーを蓄え、スイッチ素子22,23の同時
オフ期間にエネルギー蓄積用のコンデンサ3に充電し、
スイッチ素子22,23の片方オン期間に2入力トラン
ス5を介して電力を出力に供給する。一方、放電モード
においては、スイッチ素子42,43をスイッチ素子2
2,23と同期動作させ、第1,第2の部分回路2,4
の電力を同時に出力へ供給させる。これにより、正弦波
状の入力電力から一定の出力電力を供給することができ
る。また、スイッチ素子22,23の同時オン期間を制
御することにより入力を高力率にし、充電モードにおけ
るスイッチ素子22,23の同時オフ期間あるいは放電
モードにおけるスイッチ素子42,43のオン期間によ
り出力電力を制御できる。
【0014】 なお、図1はプッシュプル昇降圧形により
構成されているが、前記第1,第2の回路部分2,4あ
るいは前記整流・平滑回路6をフル・ブリッジ構成とし
ても、本発明を同様に実現できる。
構成されているが、前記第1,第2の回路部分2,4あ
るいは前記整流・平滑回路6をフル・ブリッジ構成とし
ても、本発明を同様に実現できる。
【0015】 図4に、本発明の第2の実施例の回路構成
を示す。図4に示すように、本実施例では、単相の交流
入力源1に接続されるダイオードよりなる整流回路9
と、前記整流回路9に接続されたインダクタ21、この
インダクタ21に接続されたスイッチ素子22,23か
らなる第1の部分回路2と、前記インダクタ21にダイ
オード10を介して接続されたエネルギー蓄積用のコン
デンサ3と、このコンデンサ3に接続されたスイッチ素
子42からなる第2の部分回路4と、前記2つの第1,
第2の部分回路2,4の出力にそれぞれ接続された入力
巻線51,52と出力巻線53を有する2入力トランス
5と、前記出力巻線53に接続されたダイオード61お
よび出力コンデンサ63からなる整流・平滑回路6と、
この整流・平滑回路6に接続された出力端子7と、前記
スイッチ素子22,23,42を制御する制御回路8と
により構成されるものである。
を示す。図4に示すように、本実施例では、単相の交流
入力源1に接続されるダイオードよりなる整流回路9
と、前記整流回路9に接続されたインダクタ21、この
インダクタ21に接続されたスイッチ素子22,23か
らなる第1の部分回路2と、前記インダクタ21にダイ
オード10を介して接続されたエネルギー蓄積用のコン
デンサ3と、このコンデンサ3に接続されたスイッチ素
子42からなる第2の部分回路4と、前記2つの第1,
第2の部分回路2,4の出力にそれぞれ接続された入力
巻線51,52と出力巻線53を有する2入力トランス
5と、前記出力巻線53に接続されたダイオード61お
よび出力コンデンサ63からなる整流・平滑回路6と、
この整流・平滑回路6に接続された出力端子7と、前記
スイッチ素子22,23,42を制御する制御回路8と
により構成されるものである。
【0016】 図5は、図4のスイッチ素子22,23,
42のゲート駆動電圧波形VG1〜VG3を示す。図5
(a)の充電モードにおいては、スイッチ素子22のオ
ン期間にインダクタ21にエネルギーを蓄え、スイッチ
素子22,23の同時オフ期間にエネルギー蓄積用のコ
ンデンサ3に充電し、スイッチ素子23のオン期間に2
入力トランス5を介して電力を出力へ供給する。また、
2入力トランス5のリセット、つまり2入力トランス5
の励磁電流の急上昇および飽和を抑えるため、入力巻線
に励磁させたときとは逆方向へ電圧を発生させることに
より励磁電流を減少させるには、スイッチ素子23のタ
ーンオフ後にスイッチ素子42のボディーダイオードが
導通し、巻線52からコンデンサ3にエネルギーを放出
することによって行われる。一方、図5(b)の放電モ
ードにおいては、スイッチ素子22がオンの期間にスイ
ッチ素子42をオンさせ2入力トランス5にエネルギー
を蓄え、スイッチ素子23がオンの期間に電力を同時に
出力へ供給させる。ここで、スイッチ素子22のオン期
間を制御することにより入力を高力率にし、充電モード
におけるスイッチ素子22,23の同時オフ期間および
放電モードにおけるスイッチ素子42のオン期間により
出力電力を制御できる。
42のゲート駆動電圧波形VG1〜VG3を示す。図5
(a)の充電モードにおいては、スイッチ素子22のオ
ン期間にインダクタ21にエネルギーを蓄え、スイッチ
素子22,23の同時オフ期間にエネルギー蓄積用のコ
ンデンサ3に充電し、スイッチ素子23のオン期間に2
入力トランス5を介して電力を出力へ供給する。また、
2入力トランス5のリセット、つまり2入力トランス5
の励磁電流の急上昇および飽和を抑えるため、入力巻線
に励磁させたときとは逆方向へ電圧を発生させることに
より励磁電流を減少させるには、スイッチ素子23のタ
ーンオフ後にスイッチ素子42のボディーダイオードが
導通し、巻線52からコンデンサ3にエネルギーを放出
することによって行われる。一方、図5(b)の放電モ
ードにおいては、スイッチ素子22がオンの期間にスイ
ッチ素子42をオンさせ2入力トランス5にエネルギー
を蓄え、スイッチ素子23がオンの期間に電力を同時に
出力へ供給させる。ここで、スイッチ素子22のオン期
間を制御することにより入力を高力率にし、充電モード
におけるスイッチ素子22,23の同時オフ期間および
放電モードにおけるスイッチ素子42のオン期間により
出力電力を制御できる。
【0017】 なお、図4の前記第2の部分回路4を前記
第1の部分回路2と同様の回路構成としても、本発明を
実現できる。
第1の部分回路2と同様の回路構成としても、本発明を
実現できる。
【0018】 図6は、本発明の第3の実施例の回路構成
を示す。図6に示すように本実施例では、単相の交流入
力源1に接続されたダイオードよりなる整流回路9と、
前記整流回路9に接続されたインダクタ21、このイン
ダクタ21に接続されたスイッチ素子22,23,2
4,25により構成される第1の部分回路2と、前記第
1の部分回路2の出力に接続され直列接続された第1の
巻線部a51,b151と、前記インダクタ21にダイ
オード10を介して接続されたエネルギー蓄積用のコン
デンサ3と、このコンデンサ3に接続されたインダクタ
41、このインダクタ41に接続されたスイッチ素子4
2,43,47,48,インダクタ41のコアに巻かれ
た巻線44、この巻線44にダイオード45を介して接
続されスイッチ素子42と48,43と47の同時オフ
期間にインダクタ41の電圧をコンデンサ3あるいは出
力コンデンサ63の電圧にクランプする端子46からな
る第2の部分回路4と、この第2の部分回路4の出力に
接続され直列接続された第2の巻線部c52,d152
と、前記第1の巻線部a51および第2の巻線部c52
および出力巻線53を有する第1の2入力トランス5
と、前記第1の巻線部b151および第2の巻線部d1
52と出力巻線153を有する第2の2入力トランス1
5と、前記出力巻線53に接続されたダイオード61,
62,前記出力巻線153に接続されたダイオード6
4,65および出力コンデンサ63からなる整流・平滑
回路6と、この整流・平滑回路6に接続された出力端子
7と、前記スイッチ素子22,23,24,25,4
2,43,47,48を制御する制御回路8とにより構
成されるものである。ここで第2の2入力トランス15
は、第1の巻線部a51,b151による励磁方向に対
し、第2の巻線部c52,d152による励磁方向が第
1の2入力トランス5とは逆になるように接続されてい
る。
を示す。図6に示すように本実施例では、単相の交流入
力源1に接続されたダイオードよりなる整流回路9と、
前記整流回路9に接続されたインダクタ21、このイン
ダクタ21に接続されたスイッチ素子22,23,2
4,25により構成される第1の部分回路2と、前記第
1の部分回路2の出力に接続され直列接続された第1の
巻線部a51,b151と、前記インダクタ21にダイ
オード10を介して接続されたエネルギー蓄積用のコン
デンサ3と、このコンデンサ3に接続されたインダクタ
41、このインダクタ41に接続されたスイッチ素子4
2,43,47,48,インダクタ41のコアに巻かれ
た巻線44、この巻線44にダイオード45を介して接
続されスイッチ素子42と48,43と47の同時オフ
期間にインダクタ41の電圧をコンデンサ3あるいは出
力コンデンサ63の電圧にクランプする端子46からな
る第2の部分回路4と、この第2の部分回路4の出力に
接続され直列接続された第2の巻線部c52,d152
と、前記第1の巻線部a51および第2の巻線部c52
および出力巻線53を有する第1の2入力トランス5
と、前記第1の巻線部b151および第2の巻線部d1
52と出力巻線153を有する第2の2入力トランス1
5と、前記出力巻線53に接続されたダイオード61,
62,前記出力巻線153に接続されたダイオード6
4,65および出力コンデンサ63からなる整流・平滑
回路6と、この整流・平滑回路6に接続された出力端子
7と、前記スイッチ素子22,23,24,25,4
2,43,47,48を制御する制御回路8とにより構
成されるものである。ここで第2の2入力トランス15
は、第1の巻線部a51,b151による励磁方向に対
し、第2の巻線部c52,d152による励磁方向が第
1の2入力トランス5とは逆になるように接続されてい
る。
【0019】 図7は、図6のスイッチ素子22,23,
24,25,42,43,47,48のゲート駆動電圧
波形VG1〜VG8を示す。図7(a)の充電モードにおい
ては、スイッチ素子22,23,24,25の同時オン
期間にインダクタ21にエネルギーを蓄え、スイッチ素
子24あるいは25のみオン期間にエネルギー蓄積用の
コンデンサ3に充電し、スイッチ素子22と24あるい
は23と25のみオン期間にトランスを介して電力を出
力へ供給する。一方、図7(b)の放電モードにおいて
は、スイッチ素子22,23,24,25が同時オンの
期間にスイッチ素子42と47,あるいは43と48を
交互にオンさせコンデンサ3に充電されている電力を出
力へ供給させる。また、スイッチ素子22,23,2
4,25の同時オン期間を制御することにより入力を高
力率にし、充電モードにおけるスイッチ素子24あるい
は25のみオン期間および放電モードにおけるスイッチ
素子42,43,47,48のオン期間により出力電力
を制御できる。
24,25,42,43,47,48のゲート駆動電圧
波形VG1〜VG8を示す。図7(a)の充電モードにおい
ては、スイッチ素子22,23,24,25の同時オン
期間にインダクタ21にエネルギーを蓄え、スイッチ素
子24あるいは25のみオン期間にエネルギー蓄積用の
コンデンサ3に充電し、スイッチ素子22と24あるい
は23と25のみオン期間にトランスを介して電力を出
力へ供給する。一方、図7(b)の放電モードにおいて
は、スイッチ素子22,23,24,25が同時オンの
期間にスイッチ素子42と47,あるいは43と48を
交互にオンさせコンデンサ3に充電されている電力を出
力へ供給させる。また、スイッチ素子22,23,2
4,25の同時オン期間を制御することにより入力を高
力率にし、充電モードにおけるスイッチ素子24あるい
は25のみオン期間および放電モードにおけるスイッチ
素子42,43,47,48のオン期間により出力電力
を制御できる。
【0020】 なお、図6の第1,第2の部分回路2,4
を図3のようなプッシュプル昇降圧形により構成して
も、同様に実現できる。
を図3のようなプッシュプル昇降圧形により構成して
も、同様に実現できる。
【0021】 また、以上の各実施例において、エネルギ
ー蓄積素子としてはコンデンサ3の他インダクタンスや
電池等も考えられる。
ー蓄積素子としてはコンデンサ3の他インダクタンスや
電池等も考えられる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる交流
入力電源装置は、特に交流入力源からの入力電流,入力
電圧および前記整流・平滑回路からの出力電圧を検出し
てその検出結果に基づき各スイッチ素子を制御する回路
を有し、前記出力電圧を一定とすべく前記交流入力電源
からの入力電力の一部を前記エネルギー蓄積素子に充電
するまたは前記エネルギー蓄積素子からの放電により前
記整流・平滑回路の出力電力を補う回路接続を各スイッ
チ素子からの制御で可能とする回路構成としているの
で、エネルギー蓄積素子に充電される一部の電力量以外
の出力電力は一段の電力交換回路を通過させるだけで供
給でき、一段の電力交換回路で高入力力率と低出力リプ
ルを実現できるため、小型で高効率な交流入力電源装置
を構成することができるという効果を奏する。さらに、
請求項3の発明では、第1,第2の部分回路への入力が
それぞれ第1,第2の2入力トランスに印加されるの
で、入力が一方の2入力トランスに偏らないため、整流
・平滑回路に流れる電流の実行値を下げることができ
る。
入力電源装置は、特に交流入力源からの入力電流,入力
電圧および前記整流・平滑回路からの出力電圧を検出し
てその検出結果に基づき各スイッチ素子を制御する回路
を有し、前記出力電圧を一定とすべく前記交流入力電源
からの入力電力の一部を前記エネルギー蓄積素子に充電
するまたは前記エネルギー蓄積素子からの放電により前
記整流・平滑回路の出力電力を補う回路接続を各スイッ
チ素子からの制御で可能とする回路構成としているの
で、エネルギー蓄積素子に充電される一部の電力量以外
の出力電力は一段の電力交換回路を通過させるだけで供
給でき、一段の電力交換回路で高入力力率と低出力リプ
ルを実現できるため、小型で高効率な交流入力電源装置
を構成することができるという効果を奏する。さらに、
請求項3の発明では、第1,第2の部分回路への入力が
それぞれ第1,第2の2入力トランスに印加されるの
で、入力が一方の2入力トランスに偏らないため、整流
・平滑回路に流れる電流の実行値を下げることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路構成図であ
る。
る。
【図2】本発明における入力電力,出力電力および充放
電エネルギーの関係を示す図である。
電エネルギーの関係を示す図である。
【図3】図1の第1の実施例に係わるスイッチ素子のゲ
ート駆動電圧波形の一例を示す図である。
ート駆動電圧波形の一例を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す回路構成図であ
る。
る。
【図5】図4の実施例に係わるスイッチ素子のゲート駆
動電圧波形の一例を示す図である。
動電圧波形の一例を示す図である。
【図6】本発明の第3の実施例を示す回路構成図であ
る。
る。
【図7】図6の実施例にかかわるスイッチ素子のゲート
駆動電圧波形の一例を示す図である。
駆動電圧波形の一例を示す図である。
【図8】従来の高入力力率と低出力リプルを実現する交
流入力電源装置を示す構成図である。
流入力電源装置を示す構成図である。
1 交流入力源 2 第1の部分回路 3 コンデンサ 4 第2の部分回路 5 2入力トランス 6 整流・平滑回路 7 出力端子 8 制御回路 9 整流回路 10 ダイオード 15 2入力トランス 21 インダクタ 22 スイッチ素子 23 スイッチ素子 24 スイッチ素子 25 スイッチ素子 41 インダクタ 42 スイッチ素子 43 スイッチ素子 44 巻線 45 ダイオード 46 端子 47 スイッチ素子 48 スイッチ素子 51 第1の巻線部a 52 第2の巻線部c 53 出力巻線 61 ダイオード 62 ダイオード 63 出力コンデンサ 64 ダイオード 65 ダイオード 151 第1の巻線部b 152 第2の巻線部d 153 出力巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−151267(JP,A) 実開 平3−106877(JP,U) 国際公開92/22956(WO,A1) 実願 平2−13431号(実開 平3− 106877号)の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム (JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/28 H02M 3/337 H02M 7/48
Claims (3)
- 【請求項1】 交流入力源に接続される整流回路と、 第1,第2の入力巻線と出力巻線とを有する2入力トラ
ンスと、 前記2入力トランスの出力巻線に接続された整流・平滑
回路と、 この整流・平滑回路に接続された一対の出力端子と、 一端が前記整流回路の一対の出力端の一方に接続され、
他端が前記第1の入力巻線の両端間に接続された第1の
インダクタと、 前記整流回路の出力端の他方と前記第1の入力巻線の片
端との間に接続された第1のスイッチ素子と、 前記整流回路の出力端の他方と前記第1の入力巻線の他
端との間に接続された第2のスイッチ素子と、 一端が前記第1のインダクタの他端に第1のダイオード
を介して接続され、他端が前記整流回路の出力端の他方
に接続されたエネルギー蓄積素子と、 一端が前記エネルギー蓄積素子の一端に接続され、他端
が前記第2の入力巻線の両端間に接続された第2のイン
ダクタと、 前記エネルギー蓄積素子の他端と前記第2の入力巻線の
片端との間に接続された第3のスイッチ素子と、 前記エネルギー蓄積素子の他端と前記第2の入力巻線の
他端との間に接続された第4のスイッチ素子と、 前記交流入力源からの入力電流,入力電圧および前記整
流・平滑回路からの出力電圧を検出し、前記出力電圧を
一定とすべく前記交流入力源からの入力電力の一部を前
記エネルギー蓄積素子に充電するまたは前記エネルギー
蓄積素子からの放電により前記整流・平滑回路の出力電
力を補う回路接続となるように前記第1,第2,第3,
第4のスイッチ素子を制御する制御回路とにより構成さ
れ、 前記第3,第4のスイッチ素子が同時オフ期間に、前記
第2のインダクタのコアに巻かれた巻線に第2のダイオ
ードを介して前記エネルギー蓄積素子の電圧あるいは前
記整流・平滑回路の出力電圧を印加するようにした こと
を特徴とする交流入力電源装置。 - 【請求項2】 交流入力源に接続される整流回路と、第1,第2の入力巻線と出力巻線とを有する2入力トラ
ンスと、 前記2入力トランスの出力巻線に接続された整流・平滑
回路と、 この整流・平滑回路に接続された一対の出力端子と、 一端が前記整流回路の一対の出力端子の一方に接続さ
れ、他端が前記第1の入力巻線の片端に接続された第1
のインダクタと、 前記整流回路の出力端の他方と前記第1の入力巻線の片
端との間に接続された第1のスイッチ素子と、 前記整流回路の出力端の他方と前記第1の入力巻線の他
端との間に接続された第2のスイッチ素子と、 一端が前記第1のインダクタの他端に第1のダイオード
を介して接続されるとともに前記第2の入力巻線の片端
に接続され、他端が前記整流回路の出力端の他方に接続
されたエネルギー蓄積素子と、 前記エネルギー蓄積素子の他端と前記第2の入力巻線の
他端との間に接続された第3のスイッチ素子と、 前記交流入力源からの入力電流,入力電圧および前記整
流・平滑回路からの出力電圧を検出し、前記出力電圧を
一定とすべく前記交流入力源からの入力電力の一部を前
記エネルギー蓄積素子に充電するまたは前記エネルギー
蓄積素子からの放電により前記整流・平滑回路の出力電
力を補う回路接続となるように前記第1,第2,第3の
スイッチ素子を制御する制御回路と、 により構成されたことを特徴とする交流入力電源装置。 - 【請求項3】 交流入力源に接続される整流回路と、 第1,第2の入力巻線と第1の出力巻線とを有する第1
の2入力トランスと、 第3,第4の入力巻線と第2の出力巻線とを有し、前記
第1,3の入力巻線による励磁方向に対する前記第2,
4の入力巻線による励磁方向が前記第1の2入力トラン
スとは逆になるように接続された第2の2入力トランス
と、 前記第1,第2の出力巻線に接続された整流・平滑回路
と、 前記整流・平滑回路に接続された一対の出力端子と、 一端が前記整流回路の一対の出力端子の一方に接続され
た第1のインダクタと、 前記第1のインダクタの他端と前記第3の入力巻線の片
端との間に接続された第1のスイッチ素子と、 前記第1のインダクタの他端と前記第1の入力巻線の片
端との間に接続された第2のスイッチ素子と、 前記整流回路の出力端の他方と前記第1の入力巻線の片
端との間に接続された第3のスイッチ素子と、 前記整流回路の出力端の他方と前記第3の入力巻線の片
端との間に接続された第4のスイッチ素子と、 一端が前記第1のインダクタの他端に第1のダイオード
を介して接続され、他端が前記整流回路の出力端の他方
に接続されたエネルギー蓄積素子と、 一端が前記エネルギー蓄積素子の一端に接続された第2
のインダクタと、 前記第2のインダクタの他端と前記第4の入力巻線の片
端との間に接続された第5のスイッチ素子と、 前記第2のインダクタの他端と前記第2の入力巻線の片
端との間に接続された第6のスイッチ素子と、 前記エネルギー蓄積素子の他端と前記第2の入力巻線の
片端との間に接続された第7のスイッチ素子と、 前記エネルギー蓄積素子の他端と前記第4の入力巻線の
片端との間に接続された第8のスイッチ素子と、 前記交流入力源からの入力電流,入力電圧および前記整
流・平滑回路からの出力電圧を検出し、前記出力電圧を
一定とすべく前記交流入力源からの入力電力の一部を前
記エネルギー蓄積素子に充電するまたは前記エネルギー
蓄積素子からの放電により前記整流・平滑回路の出力電
力を補う回路接続となるように前記第1,第2,第3,
第4,第5,第6,第7,第8のスイッチ素子を制御す
る制御回路とにより構成され、 前記第1,第4のスイッチ素子は直列接続されて、この
順で前記第1のインダ クタの他端と前記整流回路の出力
端の他方との間に接続され、 前記第2,第3のスイッチ素子は直列接続されて、この
順で前記第1のインダクタの他端と前記整流回路の出力
端の他方との間に接続され、 前記第5,第8のスイッチ素子は直列接続されて、この
順で前記第2のインダクタの他端とエネルギー蓄積素子
の他端との間に接続され、 前記第6,第7のスイッチ素子は直列接続されて、この
順で前記第2のインダクタの他端とエネルギー蓄積素子
の他端との間に接続され、 前記第1の入力巻線の他端と前記第3の入力巻線の他端
とが接続されかつ前記第2の入力巻線の他端と前記第4
の入力巻線の他端とが接続され、 前記第5,第6,第7,第8のスイッチ素子が同時オフ
期間に、前記第2のインダクタのコアに巻かれた巻線に
第2のダイオードを介して前記エネルギー蓄積素子の電
圧あるいは前記整流・平滑回路の出力電圧を印加するよ
うにしたことを特徴とする交流入力電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03472594A JP3250700B2 (ja) | 1993-07-26 | 1994-03-04 | 交流入力電源装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-202532 | 1993-07-26 | ||
JP20253293 | 1993-07-26 | ||
JP03472594A JP3250700B2 (ja) | 1993-07-26 | 1994-03-04 | 交流入力電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0795770A JPH0795770A (ja) | 1995-04-07 |
JP3250700B2 true JP3250700B2 (ja) | 2002-01-28 |
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ID=26373570
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