JP3396984B2 - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP3396984B2
JP3396984B2 JP02714095A JP2714095A JP3396984B2 JP 3396984 B2 JP3396984 B2 JP 3396984B2 JP 02714095 A JP02714095 A JP 02714095A JP 2714095 A JP2714095 A JP 2714095A JP 3396984 B2 JP3396984 B2 JP 3396984B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波スイッチング動
作によって負荷にエネルギーを供給すると共に、電源か
らの入力高調波歪を抑制する電源装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図５５は従来例の回路図である。この回
路は、スイッチドキャパシタによる電源装置（特願平６
−５７８６８号）であり、商用電源ＡＣに全波整流器Ｄ
Ｂを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキャ
パシタＣ４の直列回路を接続し、キャパシタＣ４と並列
にスイッチング素子Ｓｗ６を介してキャパシタＣ１、ス
イッチング素子Ｓｗ４を介して平滑コンデンサＣ３と負
荷Ｒの並列回路を接続している。キャパシタＣ１には、
キャパシタＣ１の電圧を調整するための制御手段Ｘを接
続してある。この制御手段Ｘは、キャパシタＣ２とスイ
ッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３，Ｓｗ５，Ｓｗ７を含んで
いる。また、制御手段Ｙは、入力電圧Ｖｉｎに応じて電
源からキャパシタＣ４に送る充電量もしくはキャパシタ
Ｃ４から負荷回路に供給する放電量を制御し、キャパシ
タＣ４の電圧を調整するものである。
【０００３】図５５の回路の動作波形を図５６に示す。
また、各スイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ７のスイッチン
グ波形を図５７に示す。以下、この回路の動作について
説明する。まず、スイッチング素子Ｓｗ１が制御手段Ｙ
からの制御信号でオンすると、図５６のようにキャパシ
タＣ４の電圧Ｖｃ４が入力電圧Ｖｉｎまで充電される。
次に、スイッチング素子Ｓｗ１がオフし、スイッチング
素子Ｓｗ６，Ｓｗ４がオンすると、キャパシタＣ４とＣ
１の直列回路がキャパシタＣ３に接続され、キャパシタ
Ｃ４の電荷の一部がキャパシタＣ３に移動し、キャパシ
タＣ３を充電しながら負荷Ｒに送られる。この動作を状
態１とし、その等価回路を図５８に示す。
【０００４】次に、スイッチング素子Ｓｗ６，Ｓｗ４が
オフし、スイッチング素子Ｓｗ１がオンすると、キャパ
シタＣ４が入力電圧Ｖｉｎまで充電される。これと同時
に、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流
山部のときにはスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３がオン
し、キャパシタＣ１とＣ２の直列回路がキャパシタＣ３
に接続され、キャパシタＣ１（とＣ２）の電荷の一部が
キャパシタＣ３に移動し、キャパシタＣ３を充電しなが
ら負荷Ｒに送られる。この動作を状態２−Ａとする。ま
た、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流
谷部のときはスイッチング素子Ｓｗ４，Ｓｗ７がオン
し、キャパシタＣ１がキャパシタＣ３に並列に接続さ
れ、キャパシタＣ３の電荷の一部がキャパシタＣ１に移
動し、キャパシタＣ１を充電しながら負荷Ｒに送られ
る。この動作を状態２−Ｂとする。これらの状態２−Ａ
並びに状態２−Ｂの等価回路を図５９に示す。
【０００５】次に、スイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３
（又はＳｗ４，Ｓｗ７）がオフし、スイッチング素子Ｓ
ｗ５がオンすると、キャパシタＣ３の電荷の一部が負荷
ＲとキャパシタＣ２に送られ、キャパシタＣ２とＣ３の
電圧が等しくなる。この動作を状態３とし、その等価回
路を図６０に示す。以上の状態１、状態２、状態３の各
動作を順に繰り返すことにより、キャパシタＣ２とＣ３
の電圧は徐々に増加し、スイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ
３（又はＳｗ４，Ｓｗ７）のオン時間で決まる電圧まで
充電される。キャパシタＣ１には入力電圧Ｖｉｎと出力
電圧Ｖｏｕｔの差の電圧が充電される。さらに、キャパ
シタＣ４が負荷側に放電した後の電圧波形が全波整流出
力Ｖｉｎの波形と相似形になるように、スイッチング素
子Ｓｗ６（又はＳｗ１）のオン時間を制御することで入
力電流波形の包絡線を入力電圧波形と相似形とし、入力
高調波歪を抑制するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
においては、電力変換のために多数のスイッチング素子
Ｓｗ１〜Ｓｗ７が必要であること、また、２つの制御手
段Ｘ，Ｙによって動作させているため、複雑な制御回路
となること、さらに、キャパシタの電圧調整を行うとき
に、キャパシタ間の電位差が大きいために、非常に大き
なピーク電流が発生するという問題点があった。
【０００７】本発明は上述のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、比較的少数のス
イッチング素子により電力変換を行うことができ、ま
た、簡単な制御回路でスイッチング素子を制御でき、キ
ャパシタの電圧調整を行うときにピーク電流を低減でき
るようにした電源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の電源装置によれ
ば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、
交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接続し、この全波整流
器ＤＢの出力に、スイッチング素子Ｓｗ１及びキャパシ
タＣ１を介して、平滑コンデンサＣ２と負荷Ｒを並列接
続して成る負荷回路を接続し、キャパシタＣ１の保持す
る電圧と平滑コンデンサＣ２の保持する電圧の和Ｖ２が
入力電圧Ｖ１に比例した電圧になるようにキャパシタＣ
１の保持する電圧を調整し、入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ
ｏｕｔとの電圧差をキャパシタＣ１が保持することで負
荷Ｒに任意の一定電圧を印加するように調整する制御手
段をキャパシタＣ１と並列に接続し、入力電流の包絡線
が入力電圧に比例するように第１のスイッチング素子Ｓ
ｗ１を制御することを特徴とするものである。ここで、
キャパシタＣ１の保持する電圧を調整するための制御手
段は、インダクタＬ１を含んで構成されており、例え
ば、図１に示すように、キャパシタＣ１の一端にスイッ
チング素子Ｓｗ２を介してインダクタＬ１の一端を接続
すると共にインダクタＬ１の他端をダイオードＤ１を介
してキャパシタＣ１の他端に接続する。また、キャパシ
タＣ１の他端は平滑コンデンサＣ２の一端に接続され、
平滑コンデンサＣ２の他端とインダクタＬ１の一端の間
には第２のダイオードＤ２が接続され、平滑コンデンサ
Ｃ２の他端とインダクタＬ１の他端の間にはスイッチン
グ素子Ｓｗ３が接続される。この制御手段は、入力電圧
Ｖ１が出力設定電圧Ｖｏｕｔよりも高いときはキャパシ
タＣ１にスイッチング素子Ｓｗ２を介してインダクタＬ
１及びダイオードＤ１を直列接続することによりキャパ
シタＣ１の電圧を調整しながらエネルギーをインダクタ
Ｌ１に一時蓄積し、入力電圧Ｖ１が出力設定電圧Ｖｏｕ
ｔよりも低いときは平滑コンデンサＣ２とキャパシタＣ
１を第２のスイッチング素子Ｓｗ２、インダクタＬ１、
及びスイッチング素子Ｓｗ３を介して接続することによ
りキャパシタＣ１を充電して電圧を調整しながらインダ
クタＬ１にエネルギーを蓄積し、キャパシタＣ１の電圧
調整が終了したときにスイッチング素子Ｓｗ２を切断
し、その瞬間にダイオードＤ２とＤ１を介してインダク
タＬ１に蓄積されたエネルギーが負荷回路に送られるよ
うに構成されている。
【０００９】なお、キャパシタＣ１は、電圧変動に対す
る発熱量が比較的少ない低損失のコンデンサを使用する
ことが好ましく、平滑コンデンサＣ２は、電解コンデン
サのように、容量の比較的大きいコンデンサを使用する
ことが好ましいが、これらに限定されるものではなく、
静電容量を有する実用的な素子であれば何でも良い。
【００１０】
【作用】本発明の電源装置では、上記のように、電力変
換回路をキャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ２及びスイ
ッチング素子Ｓｗ１の組合せで構成し、キャパシタＣ１
と平滑コンデンサＣ２が保持する電圧を入力電圧Ｖ１と
相似形となるように調整することによって入力高調波歪
を抑制すると共に、入力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの
差電圧を記憶するキャパシタＣ１を入力電圧Ｖ１と直列
に接続することにより負荷Ｒに一定電圧を供給し、この
差電圧を記憶するキャパシタＣ１の電圧調整を行う制御
手段としてスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３とインダク
タＬ１及びダイオードＤ１，Ｄ２を使用しているので、
キャパシタＣ１の電圧調整を行うときのピーク電流を低
減できる。また、インダクタＬ１に保持されたエネルギ
ーは負荷回路に回生されるので、低損失であり、発熱が
少ない。このように、少数のスイッチング素子と、小型
のキャパシタ、インダクタを使用して一定の出力電圧を
供給する電力変換を行うことができ、スイッチング素子
の数が少ないので制御回路の構成が簡単であり、電源装
置の小型化が可能となる。本発明の更に詳しい構成及び
作用については、以下に述べる実施例の説明において詳
細に明らかとされる。
【００１１】
【実施例】本発明の第１実施例の回路図を図１に示す。
本実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接続
し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキャパシタＣ
１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷Ｒの並列回路を直列
に接続し、キャパシタＣ１と並列にキャパシタＣ１の電
圧を調整するための制御手段を接続している。この制御
手段は、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２、Ｓ
ｗ３、ダイオードＤ１，Ｄ２を備えており、キャパシタ
Ｃ１に並列にスイッチング素子Ｓｗ２とインダクタＬ
１、ダイオードＤ１を接続し、インダクタＬ１とダイオ
ードＤ１の接続点とグランド間にスイッチング素子Ｓｗ
３を接続してある。また、インダクタＬ１の残留エネル
ギーを負荷回路に送るために、スイッチング素子Ｓｗ２
とインダクタＬ１の接続点とグランド間にダイオードＤ
２を接続している。
【００１２】本実施例の動作波形図を図２に示す。ま
た、各素子に流れる電流Ｉ１〜Ｉ５の波形を図３に示
す。以下、本実施例の動作について説明する。まず、交
流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは、全波整流器Ｄ
Ｂにより整流されて脈流電圧Ｖ１が出力される。スイッ
チング素子Ｓｗ１が制御回路からの制御信号でオンする
と、キャパシタＣ１とＣ２の和の電圧Ｖ２が入力脈流電
圧Ｖ１まで充電される。この動作を状態１とし、その等
価回路を図４に示す。
【００１３】次に、スイッチング素子Ｓｗ１がオフした
後について述べる。入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕ
ｔよりも高い脈流山部では、スイッチング素子Ｓｗ２の
みをオンさせる。すると、キャパシタＣ１とインダクタ
Ｌ１が接続され、キャパシタＣ１のエネルギーの一部が
インダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってイン
ダクタＬ１に蓄積される。この動作を状態２Ａとする。
また、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い
脈流谷部では、スイッチング素子Ｓｗ２とＳｗ３をオン
させる。すると、キャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ
２、インダクタＬ１が接続され、平滑コンデンサＣ２の
エネルギーの一部がキャパシタＣ１を逆方向に充電しな
がらインダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなって
インダクタＬ１に蓄積される。この動作を状態２Ｂとす
る。また、状態２Ａ，２Ｂの等価回路を図５に示す。
【００１４】インダクタＬ１に流れる電流は共振的な波
形となるが、ここでは、キャパシタＣ１（及びＣ２）と
インダクタＬ１で決まる共振の周期に対して、微小な区
間での動作を示しているので、電流の変化はほぼ直線的
に描かれている。上記のような過程によって、インダク
タＬ１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチング素
子Ｓｗ２（及びＳｗ３）をオフした瞬間にダイオードＤ
２がオンし、ダイオードＤ１を介して負荷回路に全て送
られる。この動作を状態３とし、その等価回路を図６に
示す。以上の状態１、状態２、状態３の各動作を順に繰
り返すことにより、平滑コンデンサＣ２の電圧は徐々に
増加して行く。なお、状態１と状態３は同時に行われて
も良い。
【００１５】このように、本実施例では、キャパシタＣ
１に蓄積された余分なエネルギーをインダクタＬ１によ
って負荷回路に送り、効率良くキャパシタＣ１の電圧調
整を行うものである。また、キャパシタＣ１は、およそ
入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を記憶
させることにより、スイッチング素子Ｓｗ１のオン時に
は入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１を直列に接続し、
負荷回路に一定電圧を供給する。さらに、スイッチング
素子Ｓｗ１がオンする直前のキャパシタＣ１とＣ２の和
の電圧Ｖ２の波形が全波整流出力Ｖ１の波形と相似形に
なるようにスイッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ３）のオ
ン時間を制御することで入力電流波形の包絡線を入力電
圧波形と相似形にし、入力高調波歪を抑制する。また、
この相似比をスイッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ３）の
オン時間の調整によって変えることにより入力電流のピ
ーク値が変化し、出力電圧は上下する。このことによ
り、この回路は出力電圧の調整が可能である。
【００１６】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキ
ャパシタＣ１、及び平滑コンデンサＣ２を直列に接続
し、平滑コンデンサＣ２と並列に負荷Ｒを接続し、ま
た、キャパシタＣ１と並列に、インダクタＬ１とスイッ
チング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３、ダイオードＤ１，Ｄ２から
なる制御手段を接続して、この制御手段によってキャパ
シタＣ１の電圧を制御することにより、入力高調波歪の
抑制及び入力電流値の調整、出力電圧の調整を行うこと
ができ、また、動作周波数を高くとることによって各キ
ャパシタやインダクタ、スイッチング素子を小さくする
ことができるので、任意の一定電圧を発生できる小型の
電源装置を提供できるものである。
【００１７】本発明の第２実施例の回路図を図７に示
す。本実施例によれば、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢ
を接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキャパ
シタＣ１、及びキャパシタＣ２を直列に接続し、キャパ
シタＣ２と並列に負荷Ｒを接続し、キャパシタＣ１と並
列にキャパシタＣ１の電圧を調整するための制御手段を
接続している。この制御手段は、インダクタＬ１とスイ
ッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３、Ｓｗ４、ダイオードＤ
１，Ｄ２、電力蓄積コンデンサＣ３を備えており、キャ
パシタＣ１と並列にスイッチング素子Ｓｗ２とインダク
タＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子ＳＷ３を接
続し、インダクタＬ１とダイオードＤ１の接続点とグラ
ンド間にスイッチング素子Ｓｗ４を接続している。ま
た、インダクタＬ１の残留エネルギーを負荷回路に送る
ために、スイッチング素子Ｓｗ２とインダクタＬ１の接
続点とグランド間にダイオードＤ２を接続し、そのエネ
ルギーを蓄積するためにダイオードＤ１とスイッチング
素子Ｓｗ３の接続点とグランド間に電力蓄積コンデンサ
Ｃ３を接続している。電力蓄積コンデンサＣ３のエネル
ギーは、図８に示すように、スイッチング素子Ｓｗ３の
開閉により負荷回路へ送られる。
【００１８】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される交流電圧Ｖｉｎは、
全波整流器ＤＢにより整流されて脈流電圧Ｖ１として出
力される。スイッチング素子Ｓｗ１が制御回路からの制
御信号でオンすると、キャパシタＣ１とキャパシタＣ２
の和の電圧Ｖ２が入力脈流電圧Ｖ１まで充電される。こ
の動作を状態１とし、その等価回路を図９に示す。
【００１９】次に、スイッチング素子Ｓｗ１がオフした
後について述べる。脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよ
りも高い脈流山部では、スイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ
３をオンさせる。すると、キャパシタＣ１とインダクタ
Ｌ１が接続され、キャパシタＣ１のエネルギーの一部が
インダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってイン
ダクタＬ１に蓄積される。この動作を状態２Ａとする。
また、脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流
谷部では、スイッチング素子Ｓｗ２とＳｗ４をオンさせ
る。すると、キャパシタＣ１とＣ２、インダクタＬ１が
接続され、キャパシタＣ２のエネルギーの一部がキャパ
シタＣ１を逆方向に充電しながら、インダクタＬ１に移
動し、磁気エネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積さ
れる。この動作を状態２Ｂとする。状態２Ａ及び状態２
Ｂの等価回路を図１０に示す。
【００２０】上記のような過程によって、インダクタＬ
１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子Ｓ
ｗ２，Ｓｗ３（又はＳｗ２，Ｓｗ４）をオフした瞬間に
放出され、ダイオードＤ２がオンし、ダイオードＤ１を
介して電力蓄積コンデンサＣ３に全て送られる。この動
作を状態３とし、その等価回路を図１１に示す。
【００２１】以上のように、キャパシタＣ１に蓄積され
た余分なエネルギーをインダクタＬ１によって電力蓄積
コンデンサＣ３に送ることにより、効率良くキャパシタ
Ｃ１の電圧調整を行うものである。この繰り返しで、キ
ャパシタＣ２，Ｃ３の電圧は徐々に増加して行く。キャ
パシタＣ１は、およそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏ
ｕｔの差の電圧を記憶させることにより、スイッチング
素子Ｓｗ１のオン時には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタ
Ｃ１を直列に接続し、負荷回路に一定電圧を供給する。
さらに、スイッチング素子Ｓｗ１のオン直前のキャパシ
タＣ１とキャパシタＣ２の和の電圧Ｖ２の波形が、全波
整流出力Ｖ１の波形と相似形になるように、スイッチン
グ素子Ｓｗ２（及びＳｗ３）のオン時間を制御すること
で、入力電流波形の包絡線を入力電圧波形と相似形と
し、入力高調波歪を抑制する。また、この相似比をスイ
ッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３（又はＳｗ２，Ｓｗ４）の
オン時間の調整によって変えることにより入力電流のピ
ーク値が変化し、出力電圧は上下する。このことによ
り、この回路は出力電圧の調整が可能である。
【００２２】また、出力電圧の商用周波数オーダーでの
リップル低減のために、電力蓄積コンデンサＣ３に蓄え
られたエネルギーによって負荷回路にエネルギーを補充
する。そのエネルギー量の調整は、図８に示すように、
出力電圧Ｖｏｕｔを検出し、所定の基準電圧と比較して
スイッチング素子Ｓｗ３のオン時間を決めて、スイッチ
ング素子Ｓｗ３のオン、オフによって出力電圧を一定に
保つように制御を行うものである。
【００２３】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキ
ャパシタＣ１、及びキャパシタＣ２を直列に接続し、キ
ャパシタＣ２と並列に負荷Ｒを接続し、インダクタＬ１
とスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３，Ｓｗ４、ダイオー
ドＤ１，Ｄ２、電力蓄積コンデンサＣ３からなる制御手
段をキャパシタＣ１に接続して、この制御手段によって
キャパシタＣ１の電圧を制御することにより、入力高調
波歪の抑制及び入力電流値の調整、出力電圧の調整を行
うことができる。さらに、スイッチング素子Ｓｗ３によ
って商用周波数オーダーの出力電圧リップルを低減する
ことができ、また、動作周波数を高くとることによって
各キャパシタやインダクタ、スイッチング素子を小さく
することができるので、任意の一定電圧を発生できる小
型の電源装置を提供できるものである。
【００２４】本発明の第３実施例の要部回路図を図１２
に示す。また、本実施例におけるスイッチング素子Ｓｗ
の制御による動作波形図を図１３に示す。本実施例は、
出力電圧リップルの低減機能を備えていない回路のため
の付属回路である。平滑コンデンサＣ２と負荷Ｒの並列
接続で構成される負荷回路を図１２のような構成にす
る。平滑コンデンサＣ２と並列にスイッチング素子Ｓｗ
を介して平滑コンデンサＣｆを接続し、平滑コンデンサ
Ｃｆに並列に負荷Ｒを接続する。また、検出、比較器に
より負荷Ｒへの出力電圧Ｖｏｕｔを検出し、所定の基準
電圧と比較することにより、スイッチング素子Ｓｗをオ
ン／オフ制御し、出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保つ制御を
行う。
【００２５】本実施例の回路動作は、図１３に示すよう
に、基準電圧として出力電圧Ｖｏｕｔの下限Ｖｌｏｗと
上限Ｖｈｉｇｈを設定し、出力電圧Ｖｏｕｔが下限Ｖｌ
ｏｗに達した場合にスイッチング素子Ｓｗをオン、上限
Ｖｈｉｇｈに達した場合にスイッチング素子Ｓｗをオフ
することで、出力電圧Ｖｏｕｔを下限Ｖｌｏｗ〜上限Ｖ
ｈｉｇｈの範囲に収めることができる。下限Ｖｌｏｗと
上限Ｖｈｉｇｈの電圧差がほぼ０に近い場合は、出力電
圧Ｖｏｕｔはほぼ一定となる。
【００２６】以上のように、出力電圧のリップル低減機
能を備えていない回路のために、本実施例の付属回路を
接続することにより、スイッチング素子Ｓｗによって商
用周波数オーダーの出力電圧リップルを低減することが
できるものである。
【００２７】本発明の第４実施例の回路図を図１４に示
す。本実施例は、第１実施例のキャパシタＣ１と平滑コ
ンデンサＣ２の対を複数にしたものである。これによっ
て複数の任意の一定電圧を得ることができる。キャパシ
タＣ１と平滑コンデンサＣ２の対の数をｎ個とすると、
ｎ個の出力電圧を得ることができる。本実施例はｎ＝３
の場合を示す。まず、交流電源ＡＣから入力される電圧
Ｖｉｎは全波整流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ
１として出力される。スイッチング素子Ｓｗ１ｉ（ｉ＝
１，２，…，ｎ）が制御回路からの制御信号でオンする
と、キャパシタＣ１ｉと平滑コンデンサＣ２ｉ（ｉ＝
１，２，…，ｎ）の和の電圧が入力脈流電圧Ｖ１まで充
電される。次に、スイッチング素子ＳＷ２ｉ（ｉ＝１，
２，…，ｎ）は、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔ
よりも高い脈流山部では、オンされる。すると、キャパ
シタＣ１ｉとインダクタＬ１が接続され、キャパシタＣ
１ｉのエネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁
気エネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。ま
た、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈
流谷部では、スイッチング素子Ｓｗ２ｉ（ｉ＝１，２，
…，ｎ）とＳｗ３をオンさせる。すると、キャパシタＣ
１ｉと平滑コンデンサＣ２ｉ、インダクタＬ１が接続さ
れ、平滑コンデンサＣ２ｉのエネルギーの一部がキャパ
シタＣ１ｉを充電しながらインダクタＬ１に移動し、磁
気エネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。上
記のような過程によって、インダクタＬ１に一時蓄積さ
れたエネルギーは、スイッチング素子Ｓｗ２ｉ（及びＳ
ｗ３）をオフした瞬間にダイオードＤ１がオンし、同時
にスイッチング素子Ｓｗ４ｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ、ｊ
は任意）をオンすることで、平滑コンデンサＣ２ｊ（ｊ
＝１，２，…，ｎ、ｊは任意）に送られる。このように
して、キャパシタＣ１ｉに蓄積された余分なエネルギー
をインダクタＬ１によって平滑コンデンサＣ２ｊに送
り、効率良くキャパシタＣ１ｉの電圧調整を行うもので
ある。ただし、スイッチング素子Ｓｗ２１〜Ｓｗ２ｎは
別々に（時分割的に）オンさせる必要がある。
【００２８】以上の動作の繰り返しで平滑コンデンサＣ
２ｊの電圧は徐々に増加して行く。キャパシタＣ１ｉ
は、およそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔｉ（ｉ
＝１，２，…，ｎ）の差の電圧を記憶させることによ
り、スイッチング素子Ｓｗ１ｉのオン時には入力脈流電
圧Ｖ１とキャパシタＣ１ｉを直列に接続し、負荷回路に
一定電圧を供給する。さらに、スイッチング素子Ｓｗ１
ｉがオンされる直前のキャパシタＣ１ｉと平滑コンデン
サＣ２ｉの和の電圧の波形が全波整流出力Ｖ１の波形と
相似形になるようにスイッチング素子Ｓｗ２ｉ（及びＳ
ｗ３）のオン時間を制御することで入力電流波形の包絡
線を入力電圧波形と相似形にする。キャパシタ対に流れ
る電流をすべて入力電圧波形と相似形にすることによ
り、入力高調波歪を抑制することができる。また、この
相似比をスイッチング素子Ｓｗ２ｉ（及びＳｗ３）のオ
ン時間の調整によって変えることにより入力電流のピー
ク値が変化し、各々の出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ
２，…は上下する。このことにより、この回路は各々の
出力電圧の調整が可能である。
【００２９】以上のように、交流電源ＡＣに整流器ＤＢ
を接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１ｉ（ｉ＝
１，２，…，ｎ）とキャパシタＣ１ｉ（ｉ＝１，２，
…，ｎ）、及び平滑コンデンサＣ２ｉ（ｉ＝１，２，
…，ｎ）を接続し、各平滑コンデンサＣ２ｉ（ｉ＝１，
２，…，ｎ）と並列にそれぞれ負荷ｉ（ｉ＝１，２，
…，ｎ）を接続し、また、キャパシタＣ１ｉと並列に、
インダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２ｉ（ｉ＝１，
２，…，ｎ）、Ｓｗ３、Ｓｗ４ｉ（ｉ＝１，２，…，
ｎ）、ダイオードＤ１からなる制御手段を接続し、この
制御手段によってキャパシタＣ１ｉの電圧を制御するこ
とにより、入力高調波歪の抑制及び入力電流値の調整、
出力電圧の調整を行うことができ、また、動作周波数を
高くとることによって各キャパシタやインダクタ、スイ
ッチング素子を小さくすることができるので、任意の一
定電圧を複数発生できる小型の電源装置を提供できるも
のである。
【００３０】本発明の第５実施例の回路図を図１５に示
す。また、本実施例の動作波形図を図１６に示す。本実
施例は、上述の第４実施例において、平滑コンデンサＣ
２ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）と並列にスイッチング素子
Ｓｗ５ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とインダクタＬ２とキ
ャパシタＣ３の直列回路を接続し、また、キャパシタＣ
３と並列にスイッチング素子Ｓｗ６１〜Ｓｗ６４と負荷
Ｒで構成されるフルブリッジ回路を接続している。さら
に、インダクタＬ２とキャパシタＣ３の直列回路と並列
に、ダイオードＤ２を接続している。負荷は放電灯であ
っても良い。
【００３１】この回路では、平滑コンデンサＣ２ｉ（ｉ
＝１，２，…，ｎ）の電圧をそれぞれある値に設定し、
スイッチング素子Ｓｗ５ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を図
１６に示すように時分割でオンし、平滑コンデンサＣ２
ｉとインダクタＬ２、キャパシタＣ３の共振回路によっ
て、キャパシタＣ３の電圧を連続的に変化させる。負荷
Ｒへの出力電圧Ｖｏｕｔがゼロクロス点の近傍である時
刻ｔ７において、キャパシタＣ３のみを負荷Ｒに接続し
てエネルギーを送り、キャパシタＣ３の電圧が０となっ
たときにスイッチング素子Ｓｗ６１，Ｓｗ６４をオン状
態からオフ状態に切り替えると共に、スイッチング素子
Ｓｗ６２，Ｓｗ６３をオフ状態からオン状態に切り替え
て、再びキャパシタＣ３への充電を開始する。同様にキ
ャパシタＣ３の電圧を連続的に変化させ、次のゼロクロ
ス点ではスイッチング素子Ｓｗ６１、Ｓｗ６４をオン状
態、スイッチング素子Ｓｗ６２、Ｓｗ６３をオフ状態と
する。この繰返しによって出力に任意の交流電圧波形を
得ることができる。
【００３２】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１ｉ
（ｉ＝１，２，…，ｎ）とキャパシタＣ１ｉ（ｉ＝１，
２，…，ｎ）、及び平滑コンデンサＣ２ｉ（ｉ＝１，
２，…，ｎ）を直列に接続し、キャパシタＣ１ｉと並列
に、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２ｉ（ｉ＝
１，２，…，ｎ）、Ｓｗ３、Ｓｗ４ｉ（ｉ＝１，２，
…，ｎ）、及びダイオードＤ１からなる制御手段を接続
し、この制御手段によってキャパシタＣ１ｉの電圧を制
御することにより、入力高調波歪の抑制及び入力電流値
の調整、出力電圧の調整を行うことができ、また、平滑
コンデンサＣ２ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）と並列にスイ
ッチング素子Ｓｗ５ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とインダ
クタＬ２とキャパシタＣ３の直列回路を接続し、キャパ
シタＣ３と並列にスイッチング素子Ｓｗ６１〜Ｓｗ６４
と負荷Ｒで構成されるフルブリッジ回路を接続すること
により、任意の交流電圧波形を得ることができる。ま
た、動作周波数を高くとることによって、各キャパシタ
やインダクタ、スイッチング素子を小さくすることがで
きるので、任意の交流電圧を発生できる小型の電源装置
を提供できるものである。
【００３３】本発明の第６実施例の動作波形図を図１７
に示す。本実施例は上述の第４実施例の回路において、
入力電圧に応じてそれに近い値の出力電圧を持つキャパ
シタ対を充電することにより、電圧記憶キャパシタＣ１
ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）に加わる電圧を小さく、すな
わち、インダクタＬ１に印加される電圧を低減し、高効
率化を図ったものである。一例としてキャパシタ対の個
数がｎ＝３の場合について述べる。
【００３４】今、図１４の回路において、それぞれの出
力電圧の大小関係がＶｏｕｔ１＞Ｖｏｕｔ２＞Ｖｏｕｔ
３であったとすると、図１７に示すように、時刻ｔ０〜
ｔ１、及び時刻ｔ４〜ｔ５においては、キャパシタＣ１
３、Ｃ２３を充電し、キャパシタＣ１３の電圧調整など
の一連の動作を行う。また同様に、時刻ｔ１〜ｔ２、及
び時刻ｔ３〜ｔ４ではキャパシタＣ１２、Ｃ２２、そし
て、時刻ｔ２〜ｔ３ではキャパシタＣ１１、Ｃ２１の対
について電圧調整などの一連の動作を行う。このような
制御によって、入力脈流電圧Ｖ１と各出力電圧Ｖｏｕｔ
１，Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ３との差の電圧を記憶するキ
ャパシタＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３が保持する電圧は小さ
くなり、電圧調整時にインダクタＬ１に印加される電圧
も低減されることになる。同様の制御は、上述の第５実
施例の回路でも適用できる。
【００３５】このように、第４実施例又は第５実施例の
回路において、入力脈流電圧に応じてそれに近い値の出
力電圧を持つキャパシタ対を充電するように制御するこ
とにより、電圧記憶キャパシタに印加される電圧を小さ
くすることができ、電圧調整時にインダクタに印加され
る電圧を低減し、高効率化を図ることができるものであ
る。
【００３６】本発明の第７実施例の回路図を図１８に示
す。また、本実施例の動作波形図を図１９に示す。本実
施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接続し、そ
の出力にスイッチング素子Ｓｗ１１及びＳｗ１２の一方
の端子を接続し、これらのスイッチング素子Ｓｗ１１，
Ｓｗ１２のもう一方の端子間にキャパシタＣ１を接続し
ている。また、スイッチング素子Ｓｗ１１とキャパシタ
Ｃ１との接続点とグランド間に、スイッチング素子Ｓｗ
４ｊ（ｊ＝２ｉ＋１；ｉ＝０，１，…，ｕ−１）及び平
滑コンデンサＣ２ｊ（ｊ＝２ｉ＋１；ｉ＝０，１，…，
ｕ−１）と負荷ｊ（ｊ＝２ｉ＋１；ｉ＝０，１，…，ｕ
−１）の並列回路を直列に接続した回路をｕ個並列に接
続している。図示実施例では、ｕ＝２の場合を例示して
いる。さらに、スイッチング素子Ｓｗ１２とキャパシタ
Ｃ１との接続点とグランド間に、スイッチング素子Ｓｗ
４ｋ（ｋ＝２ｉ；ｉ＝１，…，ｍ）及び平滑コンデンサ
Ｃ２ｋ（ｋ＝２ｉ，ｉ＝１，…，ｍ）と負荷ｋ（ｋ＝２
ｉ；ｉ＝１，…，ｍ）の並列回路を直列に接続した回路
をｍ個並列に接続している。図示実施例では、ｍ＝１の
場合を例示している。これにより得られる任意の出力電
圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ３，…の数はｎ＝
ｕ＋ｍ個である。図示実施例では、ｎ＝３（ｕ＝２、ｍ
＝１）の場合を例示している。
【００３７】また、キャパシタＣ１と並列に、キャパシ
タＣ１の電圧を調整する制御手段を接続している。この
制御手段は、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２
１、Ｓｗ２２、Ｓｗ３、Ｓｗ５１〜Ｓｗ５ｎとダイオー
ドＤ１からなり、キャパシタＣ１の一方の端子にスイッ
チング素子Ｓｗ２１を、もう一方の端子にスイッチング
素子Ｓｗ２２を接続し、これらのスイッチング素子Ｓｗ
２１、Ｓｗ２２の他方の端子を接続し、その接続点とグ
ランド間にインダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ３の
直列回路を接続している。また、インダクタＬ１、ダイ
オードＤ１の接続点と、スイッチング素子Ｓｗ４ｉ（ｉ
＝１，…，ｎ）と平滑コンデンサＣ２ｉ（ｉ＝１，…，
ｎ）の接続点の間に、それぞれスイッチング素子Ｓｗ５
ｉ（ｉ＝１，…，ｎ）を接続し、インダクタＬ１の残留
エネルギーを負荷回路に送るために、スイッチング素子
Ｓｗ２１、Ｓｗ２２とインダクタＬ１の接続点とグラン
ド間にダイオードＤ１を接続している。
【００３８】今、ｎ＝３（ｕ＝２，ｍ＝１）とし、出力
電圧の大小関係をＶｏｕｔ１＞Ｖｏｕｔ２＞Ｖｏｕｔ３
としたときの動作について説明する。交流電源ＡＣから
入力される電圧Ｖｉｎは全波整流器ＤＢにより整流され
て、脈流電圧Ｖ１として出力される。図１９において、
時刻ｔ０〜ｔ１、及び時刻ｔ４〜ｔ５の期間では、スイ
ッチング素子Ｓｗ４３はこの期間中ずっとオン状態にし
ておく。まず、最初にスイッチング素子Ｓｗ１２を制御
回路からの制御信号でオンさせて、平滑コンデンサＣ２
３を充電する。次に、スイッチング素子Ｓｗ１２がオフ
した後について述べる。入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖ
ｏｕｔ３よりも低い場合には、スイッチング素子Ｓｗ４
３をオンにしたままでスイッチング素子Ｓｗ２２、Ｓｗ
３をオンさせる。すると、キャパシタＣ１と平滑コンデ
ンサＣ２３及びインダクタＬ１がループ状に接続され、
平滑コンデンサＣ２３のエネルギーの一部がキャパシタ
Ｃ１を充電しながらインダクタＬ１に移動し、磁気エネ
ルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。また、入
力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔ３よりも高い場合に
は、スイッチング素子Ｓｗ４３をオンにしたままでスイ
ッチング素子Ｓｗ２２をオンさせる。すると、キャパシ
タＣ１とインダクタＬ１が接続され、キャパシタＣ１の
エネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁気エネ
ルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。上記のよ
うな過程によって、インダクタＬ１に一時蓄積されたエ
ネルギーは、スイッチング素子Ｓｗ２２、（及びＳｗ
３）をオフした瞬間にスイッチング素子ＳＷ５１〜ＳＷ
５３のどれかを同時にオンすることでダイオードＤ１が
オンし、平滑コンデンサＣ２１〜Ｃ２３に任意に全て送
ることができる。キャパシタＣ１は、およそ入力脈流電
圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔ３の差の電圧を記憶し、スイ
ッチング素子Ｓｗ１２のオン時には入力脈流電圧Ｖ１と
キャパシタＣ１の電圧Ｖｃ１を直列に接続して負荷回路
に一定電圧を供給する。
【００３９】次に、図１９において、時刻ｔ１〜ｔ２、
及び時刻ｔ３〜ｔ４の期間では、スイッチング素子Ｓｗ
４２をこの期間中ずっとオン状態にしておく。この期間
では、まず、スイッチング素子Ｓｗ１１を制御回路から
の制御信号でオンさせて、平滑コンデンサＣ２２を充電
する。スイッチング素子Ｓｗ１１のオフ後は、スイッチ
ング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ３による上記と同様の動作によ
り、キャパシタＣ１の電圧を調整する。
【００４０】次に、図１９において、時刻ｔ２〜ｔ３の
期間では、スイッチング素子Ｓｗ４１をこの期間中ずっ
とオン状態にしておき、スイッチング素子Ｓｗ１２を制
御回路からの制御信号でオンさせて、平滑コンデンサＣ
２１を充電し、スイッチング素子Ｓｗ１２のオフ後は、
スイッチング素子Ｓｗ２２、Ｓｗ３による上記と同様の
動作により、キャパシタＣ１の電圧を調整する。
【００４１】これらの回路動作の切換えのタイミング
は、回路動作の切り換わる前後に充電される平滑コンデ
ンサの設定電圧同士の中間値に入力脈流電圧Ｖ１が達し
たところで行うものである。例えば、時刻ｔ１、ｔ４
は、入力脈流電圧Ｖ１が（Ｖｏｕｔ２＋Ｖｏｕｔ３）／
２に達した時刻である。このような動作によって、回路
動作が切り換わるタイミングにおけるキャパシタＣ１の
電圧はほぼ連続に変化する。さらに、スイッチング素子
Ｓｗ１１又はＳｗ１２がオンする直前のキャパシタＣ１
と、平滑コンデンサＣ２１〜Ｃ２３のうちのいずれか１
つとの電圧の和の波形が全波整流出力Ｖ１の波形と相似
形になるようにスイッチング素子Ｓｗ２１又はＳｗ２２
（及びＳｗ３）のオン時間を制御することで入力電流波
形の包絡線を入力電圧波形と相似形にし、入力高調波歪
を抑制する。また、この相似比をスイッチング素子Ｓｗ
２１又はＳｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間の調整によ
って変えることにより入力電流のピーク値が変化し、出
力電圧は上下する。このことにより、この回路は各出力
電圧の調整が可能である。
【００４２】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、この出力にスイッチング素子Ｓｗ１１及
びＳｗ１２の各一端を接続し、これらのスイッチング素
子Ｓｗ１１及びＳｗ１２の各他端の間にキャパシタＣ１
を接続し、また、スイッチング素子Ｓｗ１１とキャパシ
タＣ１との接続点とグランド間に、スイッチング素子Ｓ
ｗ４ｊ（ｊ＝２ｉ＋１；ｉ＝０，１，…，ｕ−１）及び
平滑コンデンサＣ２ｊ（ｊ＝２ｉ＋１；ｉ＝０，１，
…，ｕ−１）と負荷ｊ（ｊ＝２ｉ＋１；ｉ＝０，１，
…，ｌ−１）の並列回路を直列に接続した回路をｕ個並
列に接続し、さらに、スイッチング素子Ｓｗ１２とキャ
パシタＣ１との接続点とグランド間に、スイッチング素
子Ｓｗ４ｋ（ｋ＝２ｉ；ｉ＝１，…，ｍ）及び平滑コン
デンサＣ２ｋ（ｋ＝２ｉ；ｉ＝１，…，ｍ）と負荷ｋ
（ｋ＝２ｉ；ｉ＝１，…，ｍ）の並列回路を直列に接続
した回路をｍ個並列に接続し、これにより得られる任意
の出力電圧の数をｎ＝ｕ＋ｍ個とし、また、キャパシタ
Ｃ１に電圧を調整する制御手段を接続し、この制御手段
によってキャパシタＣ１の電圧を制御することにより、
入力高調波歪の抑制及び入力電流値の調整、各出力電圧
の調整を行うことができ、さらに動作周波数を高くとる
ことによって各キャパシタやインダクタ、スイッチング
素子を小さくすることができるので、任意の一定電圧を
複数発生できる小型の電源装置を提供できるものであ
る。
【００４３】本発明の第８実施例の回路図を図２０に示
す。本実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接
続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１ｉ（ｉ＝１，
２，…，ｎ）とキャパシタＣ１ｉ（ｉ＝１，２，…，
ｎ）を直列に接続した回路をｎ個並列にし、これと平滑
コンデンサＣ２と負荷Ｒの並列回路を直列に接続してい
る。また、キャパシタＣ１１，…，Ｃ１ｎと並列に、こ
れらのキャパシタＣ１１，…，Ｃ１ｎの電圧を調整する
ための制御手段を接続している。この制御手段は、イン
ダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２ｉ（ｉ＝１，２，
…，ｎ）、Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からなり、キ
ャパシタＣ１ｉと並列にそれぞれスイッチング素子Ｓｗ
２ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）とインダクタＬ１、ダイオ
ードＤ１の直列回路を接続し、インダクタＬ１とダイオ
ードＤ１の接続点とグランド間にスイッチング素子Ｓｗ
３を接続したものである。また、インダクタＬ１の残留
エネルギーを負荷回路に送るために、スイッチング素子
Ｓｗ２１，…，Ｓｗ２ｎとインダクタＬ１の接続点とグ
ランド間にダイオードＤ２を接続している。図２０はｎ
＝３の場合を例示している。
【００４４】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１ｉ（ｉ＝１，２，…，
ｎ）が制御回路からの制御信号ですべて同時にオンする
と、キャパシタＣ１ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）と平滑コ
ンデンサＣ２の和の電圧が入力脈流電圧Ｖ１まで充電さ
れる。次に、スイッチング素子Ｓｗ１ｉがオフした後に
ついて述べる。入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよ
りも高い脈流山部では、スイッチング素子Ｓｗ２ｉを時
分割でオンさせる。すると、キャパシタＣ１ｉとインダ
クタＬ１が接続され、キャパシタＣ１ｉのエネルギーの
一部がインダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなっ
てインダクタＬ１に蓄積される。また、入力脈流電圧Ｖ
１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷部では、スイッ
チング素子Ｓｗ３をオンしておき、上記と同じ動作を行
う。すると、キャパシタＣ１ｉと平滑コンデンサＣ２、
インダクタＬ１が接続され、平滑コンデンサＣ２のエネ
ルギーの一部がキャパシタＣ１ｉを充電しながらインダ
クタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってインダクタ
Ｌ１に蓄積される。上記のような過程によって、インダ
クタＬ１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチング
素子Ｓｗ２ｉをオフした瞬間にダイオードＤ２がオン
し、ダイオードＤ１を介して負荷回路に全て送られる。
このようにして、キャパシタＣ１に蓄積された余分なエ
ネルギーがインダクタＬ１によって負荷回路に送られ
る。この動作が終わると、次に、キャパシタＣ１ｊ（ｊ
＝ｉ＋１；ｉ＝１，２，…，ｎ−１）の電圧を上記と同
様の動作によって調整する。これを順々に繰り返し、す
べてのキャパシタＣ１ｉの電圧を効率良く調整するもの
である。
【００４５】以上の動作によってそれぞれのキャパシタ
Ｃ１ｉの容量を小さくでき、このループに流れる電流の
ピーク値を低減できる。この繰り返しで平滑コンデンサ
Ｃ２の電圧は徐々に増加していく。また、キャパシタＣ
１ｉは、およそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの
差の電圧を記憶させることにより、スイッチング素子Ｓ
ｗ１１，…，Ｓｗ１ｎのオン時には入力脈流電圧とキャ
パシタＣ１１，…，Ｃ１ｎの並列回路を直列に接続し、
負荷回路に一定電圧を供給する。さらに、スイッチング
素子Ｓｗ１１，…，Ｓｗ１ｎのオン直前のキャパシタＣ
１ｉと平滑コンデンサＣ２の和の電圧Ｖ２の波形が全波
整流出力Ｖ１の波形と相似形になるようにスイッチング
素子Ｓｗ２ｉのオン時間を制御することで入力電流波形
の包絡線を入力電圧波形と相似形にし、入力高調波歪を
抑制する。また、この相似比をスイッチング素子Ｓｗ２
ｉのオン時間の調整によって変えることにより、入力電
流のピーク値が変化し、出力電圧は上下する。このこと
により、この回路は出力電圧の調整が可能である。
【００４６】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１ｉ
（ｉ＝１，２，…，ｎ）とキャパシタＣ１ｉ（ｉ＝１，
２，…，ｎ）を直列に接続した回路をｎ個並列に接続
し、各キャパシタＣ１ｉと並列にそれぞれインダクタＬ
１とスイッチング素子Ｓｗ２ｉ（ｉ＝１，２，…，
ｎ）、Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からなる制御手段
を接続し、この制御手段によって各キャパシタＣ１ｉの
電圧を制御することにより、入力高調波歪の抑制及び入
力電流値の調整、出力電圧の調整を行うことができ、ま
た、動作周波数を高くとることによって各キャパシタや
インダクタ、スイッチング素子を小さくすることができ
るので、任意の一定電圧を発生できる小型の電源装置を
提供できるものである。
【００４７】本発明の第９実施例の回路図を図２１に示
す。本実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接
続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１、キャパシタ
Ｃ１１とスイッチング素子Ｓｗ４１、キャパシタＣ１２
とスイッチング素子Ｓｗ４２、…、キャパシタＣ１ｍと
Ｓｗ４ｍ（ｍ＝ｎ−１）、キャパシタＣ１ｎ、及び平滑
コンデンサＣ２と負荷Ｒの並列回路を直列に接続し、キ
ャパシタＣ１１とスイッチング素子Ｓｗ４１の接続点、
キャパシタＣ１２とスイッチング素子Ｓｗ４２の接続
点、…、キャパシタＣ１ｍとスイッチング素子Ｓｗ４ｍ
（ｍ＝ｎ−１）の接続点と、キャパシタＣ１ｎと平滑コ
ンデンサＣ２の接続点に、それぞれダイオードＤ３ｉ
（ｉ＝１，２，…，ｎ−１）を接続している。また、各
キャパシタＣ１ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）と並列に、各
キャパシタＣ１ｉの電圧を調整する制御手段を接続して
いる。この制御手段は、インダクタＬ１とスイッチング
素子Ｓｗ２ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）、Ｓｗ３、ダイオ
ードＤ１ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）、及びＤ２からな
り、キャパシタＣ１ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）の一端と
インダクタＬ１の一端の間にそれぞれＳｗ２ｉ（ｉ＝
１，２，…，ｎ）を接続し、キャパシタＣ１ｉ（ｉ＝
１，２，…，ｎ）の他端とインダクタＬ１の他端の間に
それぞれダイオードＤ１ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を接
続している。また、インダクタＬ１とダイオードＤ１
１，…，Ｄ１ｎの接続点とグランド間にスイッチング素
子Ｓｗ３を接続している。さらに、インダクタＬ１の残
留エネルギーを負荷回路に送るために、スイッチング素
子Ｓｗ２１，…，Ｓｗ２ｎとインダクタＬ１の接続点と
グランド間にダイオードＤ２を接続している。図２０
は、ｎ＝３の場合を例示している。
【００４８】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１とＳｗ４１，…，Ｓｗ４
ｍ（ｍ＝ｎ−１）が制御回路からの制御信号でオンする
と、キャパシタＣ１１，…，Ｃ１ｎと平滑コンデンサＣ
２の和の電圧が入力脈流電圧Ｖ１まで充電される。次
に、スイッチング素子Ｓｗ１とＳｗ４１，…，Ｓｗ４ｍ
（ｍ＝ｎ−１）がオフした後について述べる。入力脈流
電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山部では、
スイッチング素子Ｓｗ２ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を時
分割でオンさせる。すると、キャパシタＣ１ｉとインダ
クタＬ１が接続され、キャパシタＣ１ｉのエネルギーの
一部がインダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなっ
てインダクタＬ１に蓄積される。
【００４９】上記のような過程によって、インダクタＬ
１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子Ｓ
ｗ２ｉをオフした瞬間にダイオードＤ２がオンし、ダイ
オードＤ１を介して負荷回路に全て送られる。このよう
にして、キャパシタＣ１ｉに蓄積された余分なエネルギ
ーがインダクタＬ１によって負荷回路に送られる。この
動作が終わると、次にＣ１ｊ（ｊ＝ｉ＋１；ｉ＝１，
２，…，ｎ−１）の電圧を上記と同様の動作によって調
整する。これを順々に繰り返し、すべてのキャパシタＣ
１ｉの電圧を効率良く調整するものである。これによっ
て、インダクタＬ１に印加される電圧を低減でき、イン
ダクタＬ１の値を小さくすることができる。この繰り返
しで平滑コンデンサＣ２の電圧は徐々に増加していく。
また、キャパシタＣ１１，…，Ｃ１ｎの電圧の和は、お
よそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を
記憶させることにより、スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ
４１，…，Ｓｗ４ｍ（ｍ＝ｎ−１）のオン時には、入力
脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１１，…，Ｃ１ｎを直列に
接続し、負荷回路に一定電圧を供給する。さらに、スイ
ッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ４１，…，Ｓｗ４ｍ（ｍ＝ｎ
−１）のオン直前のキャパシタＣ１１，…，Ｃ１ｎと平
滑コンデンサＣ２の和の電圧Ｖ２の波形が全波整流出力
Ｖ１の波形と相似形になるように、スイッチング素子Ｓ
ｗ２ｉのオン時間を制御することで入力電流波形の包絡
線を入力電圧波形と相似形にし、入力高調波歪を抑制す
る。また、この相似比をスイッチング素子Ｓｗ２ｉのオ
ン時間の調整によって変えることにより入力電流のピー
ク値が変化し、出力電圧は上下する。このことにより、
この回路は出力電圧の調整が可能である。
【００５０】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１、キ
ャパシタＣ１１とスイッチング素子Ｓｗ４１、キャパシ
タＣ１２とスイッチング素子Ｓｗ４２、…、キャパシタ
Ｃ１ｍとスイッチング素子Ｓｗ４ｍ（ｍ＝ｎ−１）、キ
ャパシタＣ１ｎ、及び平滑コンデンサＣ２と負荷Ｒの並
列回路を直列に接続し、キャパシタＣ１１とスイッチン
グ素子Ｓｗ４１の接続点、キャパシタＣ１２とスイッチ
ング素子Ｓｗ４２の接続点、…、キャパシタＣ１ｍとス
イッチング素子Ｓｗ４ｍ（ｍ＝ｎ−１）の接続点と、キ
ャパシタＣ１ｎと平滑コンデンサＣ２の接続点の間にそ
れぞれダイオードＤ３ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ−１）を
接続し、各キャパシタＣ１ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）と
並列に各キャパシタＣ１ｉの電圧を調整する制御手段を
接続し、この制御手段によって各キャパシタＣ１ｉの電
圧を制御することにより、入力高調波歪の抑制及び入力
電流値の調整、出力電圧の調整を行うことができ、ま
た、動作周波数を高くとることによって各キャパシタや
インダクタ、スイッチング素子を小さくすることができ
るので、任意の一定電圧を発生できる小型の電源装置を
提供できるものである。
【００５１】本発明の第１０実施例の回路図を図２２に
示す。また、本実施例の動作波形図を図２３に示す。本
実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接続し、
その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とダイオードＤ３を
接続し、ダイオードＤ３と並列に、インダクタＬ２、キ
ャパシタＣ１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷Ｒの並列
回路を直列に接続し、キャパシタＣ１と並列にキャパシ
タＣ１の電圧を調整する制御手段を接続したものであ
る。この制御手段は、インダクタＬ１とスイッチング素
子Ｓｗ２、Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からなり、キ
ャパシタＣ１と並列にスイッチング素子Ｓｗ２とインダ
クタＬ１、ダイオードＤ１を接続し、インダクタＬ１と
ダイオードＤ１の接続点とグランド間にスイッチング素
子Ｓｗ３を接続している。また、インダクタＬ１の残留
エネルギーを負荷回路に送るために、スイッチング素子
Ｓｗ２とインダクタＬ１の接続点とグランド間にダイオ
ードＤ２を接続している。
【００５２】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１が制御回路からの制御信
号でオンすると、インダクタＬ２とキャパシタＣ１と平
滑コンデンサＣ２の共振によってキャパシタＣ１、平滑
コンデンサＣ２が充電される。ここで、スイッチング素
子Ｓｗ１がオフすると、ダイオードＤ３がオンし、イン
ダクタＬ２に蓄積されたエネルギーによって更にキャパ
シタＣ１、平滑コンデンサＣ２を充電する。次に、イン
ダクタＬ２の電流が０になった後について述べる。入力
脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山部で
は、スイッチング素子Ｓｗ２のみをオンさせる。する
と、キャパシタＣ１とインダクタＬ１が接続され、キャ
パシタＣ１のエネルギーの一部がインダクタＬ１に移動
し、磁気エネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積され
る。また、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも
低い脈流山部では、スイッチング素子Ｓｗ２とＳｗ３を
オンさせる。すると、キャパシタＣ１と平滑コンデンサ
Ｃ２、インダクタＬ１が接続され、平滑コンデンサＣ２
のエネルギーの一部がキャパシタＣ１を充電しながらイ
ンダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってインダ
クタＬ１に蓄積される。上記のような過程によって、イ
ンダクタＬ１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチ
ング素子Ｓｗ２（及びＳｗ３）をオフした瞬間にダイオ
ードＤ２がオンし、ダイオードＤ１を介して負荷回路に
全て送られる。このようにして、キャパシタＣ１に蓄積
された余分なエネルギーをインダクタＬ１によって負荷
回路に送り、効率良く、キャパシタＣ１の電圧調整を行
うものである。この繰り返しで平滑コンデンサＣ２の電
圧は徐々に増加していく。また、キャパシタＣ１は、お
よそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を
記憶させることにより、スイッチング素子Ｓｗ１のオン
時には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１を直列に接続
し、負荷回路に一定電圧を供給する。さらに、スイッチ
ング素子Ｓｗ１がオンされる直前のキャパシタＣ１と平
滑コンデンサＣ２の和の電圧Ｖ２の波形が全波整流出力
Ｖ１の波形と相似形になるようにスイッチング素子Ｓｗ
２（及びＳｗ３）のオン時間を制御し、スイッチング素
子Ｓｗ１のオン時間を一定にすると、入力電流波形の包
絡線は入力電圧波形と相似形になる。このような制御と
共振による電流波形（図２３参照）によって入力高調波
歪を抑制し、また、インダクタＬ１による限流作用によ
って入力電流波形の包絡線を小さくすることができる。
また、この相似比をスイッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ
３）のオン時間の調整によって変えることにより、入力
電流のピーク値が変化し、出力電圧は上下する。このこ
とより、この回路は出力電圧の調整が可能である。
【００５３】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とダ
イオードＤ３を接続し、ダイオードＤ３と並列にインダ
クタＬ２、キャパシタＣ１、及び平滑コンデンサＣ２と
負荷Ｒの並列回路を直列に接続し、キャパシタＣ１と並
列に、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２、Ｓｗ
３、ダイオードＤ１、Ｄ２からなる制御手段を接続し、
この制御手段によってキャパシタＣ１の電圧を制御する
ことにより、入力高調波歪の抑制及び入力電流値の調
整、出力電圧の調整を行うことができ、また、動作周波
数を高くとることによって、各キャパシタやインダク
タ、スイッチング素子を小さくすることができるので、
任意の一定電圧を発生できる小型の電源装置を提供でき
るものである。
【００５４】本発明の第１１実施例の回路図を図２３に
示す。本実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを
接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキャパシ
タＣ１、インダクタＬ２、及び平滑コンデンサＣ２と負
荷の並列回路を直列に接続し、インダクタＬ２と平滑コ
ンデンサＣ２の直列回路と並列にダイオードＤ３を接続
し、キャパシタＣ１と並列にキャパシタＣ１の電圧を調
整する制御手段を接続している。この制御手段は、イン
ダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２、Ｓｗ３、Ｓｗ
４、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、及びＤ２からなり、キ
ャパシタＣ１と並列にスイッチング素子Ｓｗ２とインダ
クタＬ１、ダイオードＤ１１を接続し、インダクタＬ１
とダイオードＤ１１の接続点と、インダクタＬ２と平滑
コンデンサＣ２の接続点の間にダイオードＤ１２を接続
している。そして、インダクタＬ１とダイオードＤ１１
の接続点とグランド間にスイッチング素子Ｓｗ３を接続
し、キャパシタＣ１とインダクタＬ２の直列回路と並列
にスイッチング素子Ｓｗ４を接続している。また、イン
ダクタＬ１の残留エネルギーを負荷回路に送るために、
スイッチング素子Ｓｗ２とインダクタＬ１の接続点とグ
ランド間にダイオードＤ２を接続している。
【００５５】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは整流器
ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力され
る。スイッチング素子Ｓｗ１が制御回路からの制御信号
でオンすると、キャパシタＣ１とインダクタＬ２、平滑
コンデンサＣ２の共振によってキャパシタＣ１、及び平
滑コンデンサＣ２が充電される。ここで、スイッチング
素子Ｓｗ１がオフすると、ダイオードＤ３がオンし、イ
ンダクタＬ２に蓄積されたエネルギーが負荷回路に送ら
れる。これによって、インダクタＬ２に印加される電圧
は最高で出力電圧Ｖｏｕｔまでとなる。
【００５６】次に、インダクタＬ２の電流が０になった
後について述べる。入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕ
ｔよりも高い脈流山部ではＳｗ２のみをオンさせる。す
ると、キャパシタＣ１とインダクタＬ１が直列に接続さ
れ、キャパシタＣ１のエネルギーの一部がインダクタＬ
１に移動し、磁気エネルギーとなってインダクタＬ１に
蓄積される。また、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕ
ｔよりも低い脈流谷部では、スイッチング素子Ｓｗ２と
Ｓｗ３をオンさせる。すると、キャパシタＣ１と平滑コ
ンデンサＣ２、インダクタＬ１とＬ２が直列に接続さ
れ、平滑コンデンサＣ２のエネルギーの一部がキャパシ
タＣ１を充電しながら、インダクタＬ１とＬ２に移動
し、磁気エネルギーとなってインダクタＬ１とＬ２に蓄
積される。上記のような過程によってインダクタＬ１に
一時蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子Ｓｗ２
（及びＳｗ３）をオフした瞬間にダイオードＤ２がオン
し、ダイオードＤ１２を介して平滑コンデンサＣ２に全
て送られる。脈流谷部においてインダクタＬ２に蓄積し
たエネルギーは、スイッチング素子Ｓｗ２及びＳｗ３を
オフした瞬間にスイッチング素子Ｓｗ４をオンし、キャ
パシタＣ１を充電する。
【００５７】以上のようにして、キャパシタＣ１に蓄積
された余分なエネルギーをインダクタＬ１によって負荷
回路に送り、効率良くキャパシタＣ１の電圧調整を行う
ものである。この繰り返しで平滑コンデンサＣ２の電圧
は徐々に増加していく。また、キャパシタＣ１は、およ
そ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を記
憶させることにより、スイッチング素子Ｓｗ１のオン時
には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１を直列に接続
し、負荷回路に一定電圧を供給する。さらに、スイッチ
ング素子Ｓｗ１がオンする直前のキャパシタＣ１と平滑
コンデンサＣ２の和の電圧の波形が全波整流出力Ｖ１の
波形と相似形になるようにスイッチング素子Ｓｗ２（及
びＳｗ３）のオン時間を制御し、スイッチング素子Ｓｗ
１のオン時間を一定にすると、入力電流波形の包絡線は
入力電圧波形と相似形になる。このような制御と共振に
よる電流波形によって入力高調波歪を抑制し、また、イ
ンダクタＬ１による限流作用によって入力電流波形の包
絡線を小さくすることができる。また、この相似比をス
イッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ３）のオン時間の調整
によって変えることにより入力電流のピーク値が変化
し、出力電圧は上下する。このことにより、この回路は
出力電圧の調整が可能である。
【００５８】このように、交流電源ＡＣに全波整流器Ｄ
Ｂを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキャ
パシタＣ１、インダクタＬ２、及び平滑コンデンサＣ２
と負荷の並列回路を直列に接続し、インダクタＬ２と平
滑コンデンサＣ２と並列にダイオードＤ３を接続し、キ
ャパシタＣ１と並列にキャパシタＣ１の電圧を調整する
制御手段を接続し、この制御手段によってキャパシタＣ
１の電圧を制御することにより、入力高調波歪の抑制及
び入力電流値の調整、出力電圧の調整を行うことがで
き、また、動作周波数を高くとることによって各キャパ
シタやインダクタ、スイッチング素子を小さくすること
ができるので、任意の一定電圧を発生できる小型の電源
装置を提供できるものである。
【００５９】本発明の第１２実施例の回路図を図２５に
示す。本実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを
接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とダイオー
ドＤ３を接続し、ダイオードＤ３と並列にインダクタＬ
２、キャパシタＣ１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷の
並列回路を直列に接続し、インダクタＬ２とキャパシタ
Ｃ１の直列回路と並列にダイオードＤ４とスイッチング
素子Ｓｗ４の直列回路を接続し、キャパシタＣ１と並列
にキャパシタＣ１の電圧を調整する制御手段を接続して
いる。この制御手段は、インダクタＬ１とスイッチング
素子Ｓｗ２、Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からなり、
キャパシタＣ１と並列にスイッチング素子Ｓｗ２とイン
ダクタＬ１、ダイオードＤ１を接続し、インダクタＬ１
とダイオードＤ１の接続点とグランド間にスイッチング
素子Ｓｗ３を接続している。また、インダクタＬ１の残
留エネルギーを負荷回路に送るために、スイッチング素
子Ｓｗ２とインダクタＬ１の接続点とグランド間にダイ
オードＤ２を接続している。
【００６０】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１が制御回路からの制御信
号でオンすると、インダクタＬ２とキャパシタＣ１及び
平滑コンデンサＣ２の共振によってキャパシタＣ１、平
滑コンデンサＣ２が充電される。ここで、スイッチング
素子Ｓｗ１がオフすると、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧
Ｖｏｕｔよりも高い脈流山部では、スイッチング素子Ｓ
ｗ４をオンすることでダイオードＤ４がオンし、インダ
クタＬ２に蓄積されたエネルギーによってキャパシタＣ
１を更に充電し、また、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖ
ｏｕｔよりも低い脈流谷部では、スイッチング素子Ｓｗ
４をオフのままにしておくことでダイオードＤ３がオン
し、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギーによって更
にキャパシタＣ１、平滑コンデンサＣ２を充電する。こ
れによって、インダクタＬ２に印加される電圧は最高で
出力電圧までとなる。
【００６１】次に、インダクタＬ２の電流が０になった
後について述べる。脈流山部ではスイッチング素子Ｓｗ
２のみをオンさせる。すると、キャパシタＣ１とインダ
クタＬ１が直列に接続され、キャパシタＣ１のエネルギ
ーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーと
なってインダクタＬ１に蓄積される。また、脈流谷部で
は、スイッチング素子Ｓｗ２とＳｗ３をオンさせる。す
ると、キャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ２、インダク
タＬ１が直列に接続され、平滑コンデンサＣ２のエネル
ギーの一部がキャパシタＣ１を充電しながらインダクタ
Ｌ１に移動し、磁気エネルギーとなってインダクタＬ１
に蓄積される。上記のような過程によってインダクタＬ
１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子Ｓ
ｗ２（及びＳｗ３）をオフした瞬間に、ダイオードＤ２
がオンし、ダイオードＤ１を介して負荷回路に全て送ら
れる。
【００６２】以上のようにして、キャパシタＣ１に蓄積
された余分なエネルギーをインダクタＬ１によって負荷
回路に送り、効率良くキャパシタＣ１の電圧調整を行う
ものである。この繰り返しで平滑コンデンサＣ２の電圧
は徐々に増加していく。また、キャパシタＣ１は、およ
そ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を記
憶させることにより、スイッチング素子Ｓｗ１のオン時
には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１を直列に接続
し、負荷回路に一定電圧を供給する。さらに、スイッチ
ング素子Ｓｗ１がオンする直前のキャパシタＣ１と平滑
コンデンサＣ２の和の電圧Ｖ２の波形が全波整流出力Ｖ
１の波形と相似形になるようにスイッチング素子Ｓｗ２
（及びＳｗ３）のオン時間を制御し、スイッチング素子
Ｓｗ１のオン時間を一定にすると、入力電流波形の包絡
線は入力電圧波形と相似形になる。このような制御と共
振による電流波形によって入力高調波歪を抑制し、ま
た、インダクタによる限流作用によって入力電流波形の
包絡線を小さくすることができる。また、この相似比を
スイッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ３）のオン時間の調
整によって変えることにより入力電流のピーク値が変化
し、出力電圧は上下する。このことより、この回路は出
力電圧の調整が可能である。
【００６３】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とダ
イオードＤ３を接続し、ダイオードＤ３と並列にインダ
クタＬ２、キャパシタＣ１、及び平滑コンデンサＣ２と
負荷の並列回路を直列に接続し、インダクタＬ２とキャ
パシタＣ１の直列回路と並列にダイオードＤ４とスイッ
チング素子Ｓｗ４の直列回路を接続し、キャパシタＣ１
と並列に、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２、
Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からなる制御手段を接続
し、この制御手段によってキャパシタＣ１の電圧を制御
することにより、入力高調波歪の抑制及び入力電流値の
調整、出力電圧の調整を行うことができ、また、動作周
波数を高くとることによって各キャパシタやインダク
タ、スイッチング素子を小さくすることができるので、
任意の一定電圧を発生できる小型の電源装置を提供でき
るものである。
【００６４】本発明の第１３実施例の回路図を図２６に
示す。本実施例では、商用電源ＡＣに全波整流器ＤＢを
接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキャパシ
タＣ１、スイッチング素子Ｓｗ３、インダクタＬ１、ダ
イオードＤ１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回
路を直列に接続し、キャパシタＣ１とスイッチング素子
Ｓｗ３の接続点と、ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ
２の接続点の間にダイオードＤ３を接続し、キャパシタ
Ｃ１とスイッチング素子Ｓｗ３の直列回路と並列にスイ
ッチング素子Ｓｗ２を接続し、ダイオードＤ１と平滑コ
ンデンサＣ２の直列回路と並列にスイッチング素子Ｓｗ
４を接続している。また、インダクタＬ１の残留エネル
ギーを負荷回路に送るために、スイッチング素子Ｓｗ２
とインダクタＬ１の接続点とグランド間にダイオードＤ
２を接続している。
【００６５】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流され、脈流電圧Ｖ１として出力され
る。スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ３が制御回路からの
制御信号でオンすると、キャパシタＣ１と平滑コンデン
サＣ２とインダクタＬ１の共振によってキャパシタＣ
１、平滑コンデンサＣ２が充電される。この動作を状態
１ａとする。ここで、スイッチング素子Ｓｗ１がオフす
ると、ダイオードＤ２がオンし、インダクタＬ１に蓄積
されたエネルギーは負荷回路に送られる。この動作を状
態１ｂとする。これらの状態１ａ，１ｂについての等価
回路を図２７に示す。
【００６６】次に、インダクタＬ１の電流が０になった
後、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈
流山部では、スイッチング素子Ｓｗ２のみをオンさせ
る。すると、キャパシタＣ１とインダクタＬ１が接続さ
れ、キャパシタＣ１のエネルギーの一部がインダクタＬ
１に移動し、磁気エネルギーとなってインダクタＬ１に
蓄積される。この動作を状態２Ａとする。また、入力脈
流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷部で
は、スイッチング素子Ｓｗ２とＳｗ４をオンさせる。す
ると、キャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ２、インダク
タＬ１が接続され、平滑コンデンサＣ２のエネルギーの
一部がキャパシタＣ１を充電しながらインダクタＬ１に
移動し、磁気エネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積
される。この動作を状態２Ｂとする。これらの状態２
Ａ，２Ｂについての等価回路を図２８に示す。
【００６７】上記のような過程によってインダクタＬ１
に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子Ｓｗ
２（及びＳｗ４）をオフした瞬間にダイオードＤ２がオ
ンし、ダイオードＤ１を介して負荷回路に全て送られ
る。この動作を状態３とし、その等価回路を図２９に示
す。このようにして、キャパシタＣ１に蓄積された余分
なエネルギーをインダクタＬ１によって負荷回路に送
り、効率良くキャパシタＣ１の電圧調整を行うものであ
る。この繰り返しで、平滑コンデンサＣ２の電圧は徐々
に増加していく。また、キャパシタＣ１は、およそ入力
脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を記憶させ
ることにより、スイッチング素子Ｓｗ１のオン時には、
入力脈流電圧とキャパシタＣ１を直列に接続し、負荷回
路に一定電圧を供給する。さらに、スイッチング素子Ｓ
ｗ１がオンする直前のキャパシタＣ１と平滑コンデンサ
Ｃ２の和の電圧の波形が全波整流出力Ｖ１の波形と相似
形になるようにスイッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ４）
のオン時間を制御し、スイッチング素子Ｓｗ１のオン時
間を一定にすると、入力電流波形の包絡線は入力電圧波
形と相似形になる。このような制御と共振による電流波
形によって入力高調波歪を抑制し、また、インダクタＬ
１による限流作用によって入力電流波形の包絡線を小さ
くすることができる。
【００６８】以上のように、この実施例は１つのインダ
クタＬ１に入力電流低減及びキャパシタＣ１の電圧調整
機能を持たせている。また、この相似比をスイッチング
素子Ｓｗ２（及びＳｗ４）のオン時間の調整によって変
えることで入力電流のピーク値が変化し、出力電圧は上
下する。このことにより、この回路は出力電圧の調整が
可能である。
【００６９】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とＳ
ｗ２、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、及び平滑コン
デンサＣ２と負荷の並列回路を直列に接続し、キャパシ
タＣ１とスイッチング素子Ｓｗ３の接続点と、ダイオー
ドＤ１と平滑コンデンサＣ２の接続点の間にダイオード
Ｄ３を接続し、キャパシタＣ１とスイッチング素子Ｓｗ
３の直列回路と並列にスイッチング素子Ｓｗ２を接続
し、ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ２の直列回路と
並列にスイッチング素子Ｓｗ４を接続し、インダクタＬ
１の残留エネルギーを負荷回路に送るために、スイッチ
ング素子Ｓｗ２とインダクタＬ１の接続点とグランド間
にダイオードＤ２を接続して、キャパシタＣ１の電圧を
制御することにより、入力高調波歪の抑制及び入力電流
値の調整、出力電圧の調整を行うことができ、また、動
作周波数を高くすることによって、各キャパシタやイン
ダクタ、スイッチング素子を小さくすることができるの
で、任意の一定電圧を発生できる小型の電源装置を提供
できるものである。
【００７０】本発明の第１４実施例の回路図を図３０に
示す。また、本実施例の入力電流波形を図３１に示す。
本実施例は、第８実施例において、ｎ＝２とした回路で
ある。まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは
全波整流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として
出力される。スイッチング素子Ｓｗ１１が制御回路から
の制御信号でオンすると、キャパシタＣ１１と平滑コン
デンサＣ２の和の電圧が入力脈流電圧Ｖ１まで充電され
る。スイッチング素子Ｓｗ１１がオフした瞬間、スイッ
チング素子Ｓｗ１２をオンさせて、キャパシタＣ１２と
平滑コンデンサＣ２の和の電圧を入力脈流電圧Ｖ１まで
充電する。このように、スイッチング素子Ｓｗ１１とＳ
ｗ１２を時分割で動作させることにより、入力電流Ｉｉ
ｎを連続的に引き込むことができる。
【００７１】次に、スイッチング素子Ｓｗ１２がオンし
ている間は以下のような動作を行う。入力脈流電圧Ｖ１
が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山部では、スイッチ
ング素子Ｓｗ２１をオンさせる。すると、キャパシタＣ
１１とインダクタＬ１が直列に接続され、キャパシタＣ
１１のエネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁
気エネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。ま
た、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈
流谷部では、スイッチング素子Ｓｗ３をオン状態のまま
にしておく。すると、キャパシタＣ１１と平滑コンデン
サＣ２、インダクタＬ１が接続されて、平滑コンデンサ
Ｃ２のエネルギーの一部がキャパシタＣ１１を充電しな
がらインダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなって
インダクタＬ１に蓄積される。
【００７２】上記のような過程によってインダクタＬ１
に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチング素子Ｓｗ
２１（及びＳｗ３）をオフした瞬間にダイオードＤ２が
オンし、ダイオードＤ１を介して負荷回路に全て送られ
る。スイッチング素子Ｓｗ１２がオフすると同時に再び
スイッチング素子Ｓｗ１１がオンし、スイッチング素子
Ｓｗ２２に対して上記スイッチング素子Ｓｗ２１と同じ
動作によってキャパシタＣ１２の電圧を調整する。この
ようにしてキャパシタＣ１１、Ｃ１２に蓄積された余分
なエネルギーをインダクタＬ１によって負荷回路に送
り、効率良くキャパシタＣ１１、Ｃ１２の電圧調整を行
うものである。この繰り返しで平滑コンデンサＣ２の電
圧は徐々に増加していく。また、キャパシタＣ１１、Ｃ
１２は、およそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの
差の電圧を記憶させることにより、スイッチング素子Ｓ
ｗ１１のオン時には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１
１を直列に接続し、スイッチング素子Ｓｗ１２のオン時
には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１２を直列に接続
し、負荷回路に一定電圧を供給する。さらに、スイッチ
ング素子Ｓｗ１１がオンする直前のキャパシタＣ１１と
平滑コンデンサＣ２の和の電圧、及びスイッチング素子
Ｓｗ１２がオンする直前のキャパシタＣ１２と平滑コン
デンサＣ２の和の電圧の波形が全波整流出力Ｖ１の波形
と相似形になるように、スイッチング素子Ｓｗ２１、Ｓ
ｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間を制御することで入力
電流波形の包絡線を入力電圧波形と相似形にし、スイッ
チング素子Ｓｗ１１とＳｗ１２を時分割で動作させて入
力電流Ｉｉｎを連続的に引き込むことにより、入力高調
波歪を抑制する。また、この相似比をスイッチング素子
Ｓｗ２１、Ｓｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間の調整に
よって変えることにより入力電流のピーク値が変化し、
出力電圧は上下する。このことにより、この回路は出力
電圧の調整が可能である。
【００７３】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１と
キャパシタＣ１１、スイッチング素子Ｓｗ１２とキャパ
シタＣ１２を直列に接続した回路を並列に接続し、キャ
パシタＣ１１、Ｃ１２と並列にインダクタＬ１とスイッ
チング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２、Ｓｗ３、ダイオードＤ
１、Ｄ２からなる制御手段を接続し、この制御手段によ
ってキャパシタＣ１１、Ｃ１２の電圧を制御することに
より、入力高調波歪の抑制及び入力電流値の調整、出力
電圧の調整を行うことができ、また、動作周波数を高く
とることによって、各キャパシタやインダクタ、スイッ
チング素子を小さくすることができるので、任意の一定
電圧を発生できる小型の電源装置を提供できるものであ
る。
【００７４】本発明の第１５実施例の回路図を図３２に
示す。また、本実施例の入力電流波形を図３３に示す。
本実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接続
し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１とダイオード
Ｄ３を接続し、ダイオードＤ３と並列に、インダクタＬ
２、キャパシタＣ１１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷
の並列回路を直列に接続している。また、全波整流器Ｄ
Ｂの出力と、キャパシタＣ１１と平滑コンデンサＣ２の
接続点との間に、スイッチング素子Ｓｗ１２とキャパシ
タＣ１２の直列回路を接続している。さらに、キャパシ
タＣ１１、Ｃ１２と並列に、キャパシタＣ１１、Ｃ１２
の電圧を調整するための制御手段を接続している。この
制御手段は、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２
１、Ｓｗ２２、Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からな
り、キャパシタＣ１１と並列にスイッチング素子Ｓｗ２
１とインダクタＬ１、ダイオードＤ１を接続し、キャパ
シタＣ１２とインダクタＬ１の間にスイッチング素子Ｓ
ｗ２２を接続し、インダクタＬ１とダイオードＤ１の接
続点とグランド間にスイッチング素子Ｓｗ３を接続して
いる。また、インダクタＬ１の残留エネルギーを負荷回
路に送るために、スイッチング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２
とインダクタＬ１の接続点とグランド間にダイオードＤ
２を接続している。
【００７５】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１１が制御回路からの制御
信号でオンすると、インダクタＬ２とキャパシタＣ１１
の共振によってキャパシタＣ１１、平滑コンデンサＣ２
が充電される。スイッチング素子Ｓｗ１１がオフした瞬
間、スイッチング素子Ｓｗ１２をオンさせて、キャパシ
タＣ１２と平滑コンデンサＣ２の和の電圧を入力脈流電
圧Ｖ１まで充電する。このとき、ダイオードＤ３がオン
し、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギーは、キャパ
シタＣ１１、平滑コンデンサＣ２に送られる。また、キ
ャパシタＣ１２への充電によって徐々に入力電流Ｉ２が
下がってきたときに、再びスイッチング素子Ｓｗ１１を
オンする。電流Ｉ１が大きくなったときにスイッチング
素子Ｓｗ１２をオフし、後はこれらの動作と同じであ
る。このように、スイッチング素子Ｓｗ１１とＳｗ１２
を動作させることにより、電流Ｉ１とＩ２の和である入
力電流Ｉｉｎを連続的に引き込むことができる。
【００７６】次に、スイッチング素子Ｓｗ１１がオフし
ている間は以下のような動作を行う。入力脈流電圧Ｖ１
が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山部では、スイッチ
ング素子Ｓｗ２１をオンさせる。すると、キャパシタＣ
１１とインダクタＬ１が接続され、キャパシタＣ１１の
エネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁気エネ
ルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。また、入
力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷部
では、スイッチング素子Ｓｗ３をオン状態のままにして
おく。すると、キャパシタＣ１１と平滑コンデンサＣ
２、インダクタＬ１が接続されて、平滑コンデンサＣ２
のエネルギーの一部がキャパシタＣ１１を充電しながら
インダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってイン
ダクタＬ１に蓄積される。上記のような過程によってイ
ンダクタＬ１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチ
ング素子Ｓｗ２１（及びＳｗ３）をオフした瞬間にダイ
オードＤ２がオンし、ダイオードＤ１を介して負荷回路
に全て送られる。スイッチング素子Ｓｗ１２がオフして
いる場合も同様に、スイッチング素子Ｓｗ２２に対して
上記スイッチング素子Ｓｗ２１と同じ動作によって、キ
ャパシタＣ１２の電圧を調整する。このようにして、キ
ャパシタＣ１１、Ｃ１２に蓄積された余分なエネルギー
をインダクタＬ１によって負荷回路に送り、効率良く、
キャパシタＣ１１、Ｃ１２の電圧調整を行うものであ
る。この繰り返しで平滑コンデンサＣ２の電圧は徐々に
増加していく。また、キャパシタＣ１１、Ｃ１２は、お
よそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を
記憶させることにより、スイッチング素子Ｓｗ１１のオ
ン時には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１１を直列に
接続し、スイッチング素子Ｓｗ１２のオン時には入力脈
流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１２を直列に接続し、負荷回
路に一定電圧を供給する。さらに、スイッチング素子Ｓ
ｗ１１がオンする直前のキャパシタＣ１１と平滑コンデ
ンサＣ２の和の電圧、及びスイッチング素子Ｓｗ１２が
オンする直前のキャパシタＣ１２と平滑コンデンサＣ２
の和の電圧の波形が、全波整流出力Ｖ１の波形と相似形
になるようにスイッチング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２（及
びＳｗ３）のオン時間を制御することで、入力電流波形
の包絡線を入力電圧波形と相似形にし、スイッチング素
子Ｓｗ１１とＳｗ１２によってそれぞれ流れる電流を重
ね合わせ、入力電流を連続的に引き込み、入力高調波歪
を抑制する。また、この相似比をスイッチング素子Ｓｗ
２１、Ｓｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間の調整によっ
て変えることにより入力電流のピーク値が変化し、出力
電圧は上下する。このことにより、この回路は出力電圧
の調整が可能である。
【００７７】このように、交流電源ＡＣに全波整流器Ｄ
Ｂを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１とダ
イオードＤ３を接続し、ダイオードＤ３と並列にインダ
クタＬ２、キャパシタＣ１１、及び平滑コンデンサＣ２
と負荷の並列回路を直列に接続し、また、全波整流器Ｄ
Ｂの出力とキャパシタＣ１１、平滑コンデンサＣ２の接
続点との間にスイッチング素子Ｓｗ１２とキャパシタＣ
１２の直列回路を接続し、キャパシタＣ１１、Ｃ１２と
並列にインダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２１、Ｓ
ｗ２２、Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からなる制御手
段を接続し、この制御手段によってキャパシタＣ１１、
Ｃ１２の電圧を制御することにより、入力高調波歪の抑
制及び入力電流値の調整、出力電圧の調整を行うことが
でき、また、動作周波数を高くとることによって、各キ
ャパシタやインダクタ、スイッチング素子を小さくする
ことができるので、任意の一定電圧を発生できる小型の
電源装置を提供できるものである。
【００７８】本発明の第１６実施例の回路図を図３４に
示す。本実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを
接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１とダイオ
ードＤ３を接続し、ダイオードＤ３と並列にインダクタ
Ｌ２、キャパシタＣ１１、及び平滑コンデンサＣ２と負
荷の並列回路を直列に接続し、インダクタＬ２、キャパ
シタＣ１１の直列回路と並列にダイオードＤ４とスイッ
チング素子Ｓｗ４の直列回路を接続し、また、全波整流
器ＤＢの出力とキャパシタＣ１１、平滑コンデンサＣ２
の接続点との間にスイッチング素子Ｓｗ１２とキャパシ
タＣ１２の直列回路を接続し、キャパシタＣ１１、Ｃ１
２と並列にキャパシタＣ１１、Ｃ１２の電圧を調整する
制御手段を接続する。この制御手段はインダクタＬ１と
スイッチング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２、Ｓｗ３、ダイオ
ードＤ１、Ｄ２からなり、キャパシタＣ１１と並列に、
スイッチング素子Ｓｗ２１とインダクタＬ１、ダイオー
ドＤ１を接続し、キャパシタＣ１２とインダクタＬ１の
間にスイッチング素子Ｓｗ２２を接続し、インダクタＬ
１とダイオードＤ１の接続点とグランド間にスイッチン
グ素子Ｓｗ３を接続する。また、インダクタＬ１の残留
エネルギーを負荷回路に送るために、スイッチング素子
Ｓｗ２１、Ｓｗ２２とインダクタＬ１の接続点とグラン
ド間にダイオードＤ２を接続している。
【００７９】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１１が制御回路からの制御
信号でオンすると、インダクタＬ２とキャパシタＣ１１
との共振によってキャパシタＣ１１、平滑コンデンサＣ
２は充電される。スイッチング素子Ｓｗ１１がオフした
瞬間、スイッチング素子Ｓｗ１２をオンさせ、キャパシ
タＣ１２と平滑コンデンサＣ２の和の電圧を入力脈流電
圧Ｖ１まで充電する。このとき、入力脈流電圧Ｖ１が出
力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山部の場合には、スイッ
チング素子Ｓｗ４をオンし、インダクタＬ２に蓄積され
たエネルギーはキャパシタＣ１１に送られる。入力脈流
電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷部の場合
には、ダイオードＤ３がオンし、インダクタＬ２に蓄積
されたエネルギーはキャパシタＣ１１、平滑コンデンサ
Ｃ２に送られる。また、キャパシタへの充電によって徐
々にスイッチング素子Ｓｗ１２を介する入力電流Ｉ２が
下がってきたときに再びスイッチング素子Ｓｗ１１をオ
ンする。スイッチング素子Ｓｗ１１を介する入力電流Ｉ
１が大きくなったときにスイッチング素子Ｓｗ１２をオ
フし、後は同じ動作を行う。このように、スイッチング
素子Ｓｗ１１とＳｗ１２を動作させることにより、入力
電流Ｉ１とＩ２の和である入力電流Ｉｉｎを連続的に引
き込むことができる。
【００８０】次に、スイッチング素子Ｓｗ１１がオフし
ている間は以下のような動作を行う。脈流山部ではスイ
ッチング素子Ｓｗ２１をオンさせる。すると、キャパシ
タＣ１１とインダクタＬ１が接続され、キャパシタＣ１
１のエネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁気
エネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。ま
た、脈流谷部ではスイッチング素子Ｓｗ３をオン状態の
ままにしておく。すると、キャパシタＣ１１と平滑コン
デンサＣ２、インダクタＬ１が接続され、平滑コンデン
サＣ２のエネルギーの一部がキャパシタＣ１１を充電し
ながらインダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなっ
てインダクタＬ１に蓄積される。上記のような過程によ
ってインダクタＬ１に一時蓄積されたエネルギーは、ス
イッチング素子Ｓｗ２１（及びＳｗ３）をオフした瞬間
にダイオードＤ２がオンし、ダイオードＤ１を介して負
荷回路に全て送られる。スイッチング素子Ｓｗ１２がオ
フしている場合も同様にスイッチング素子Ｓｗ２２につ
いて、上記スイッチング素子Ｓｗ２１と同じ動作を行う
ことによってキャパシタＣ１２の電圧を調整する。この
ようにして、キャパシタＣ１１、Ｃ１２に蓄積された余
分なエネルギーをインダクタＬ１によって負荷回路に送
り、効率良くキャパシタＣ１１、Ｃ１２の電圧調整を行
うものである。この繰り返しで平滑コンデンサＣ２の電
圧は徐々に増加していく。また、キャパシタＣ１１、Ｃ
１２は、およそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖｏｕｔの
差の電圧を記憶させることにより、スイッチング素子Ｓ
ｗ１１のオン時には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１
１を直列に接続し、スイッチング素子Ｓｗ１２のオン時
には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１２を直列に接続
し、負荷回路に一定電圧を供給する。さらに、スイッチ
ング素子Ｓｗ１１のオン直前のキャパシタＣ１１と平滑
コンデンサＣ２の和の電圧、及び、スイッチング素子Ｓ
ｗ１２のオン直前のキャパシタＣ１２と平滑コンデンサ
Ｃ２の和の電圧の波形が全波整流出力Ｖ１の波形と相似
形になるように、スイッチング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２
（及びＳｗ３）のオン時間を制御することで入力電流波
形の包絡線を入力電圧波形と相似形にし、スイッチング
素子Ｓｗ１１とＳｗ１２によってそれぞれ流れる電流を
重ね合わせ、入力電流を連続的に引き込み、入力高調波
歪を抑制する。また、この相似比をスイッチング素子Ｓ
ｗ２１、Ｓｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間の調整によ
って変えることにより、入力電流のピーク値が変化し、
出力電圧は上下する。このことにより、この回路は出力
電圧の調整が可能である。
【００８１】このように、交流電源ＡＣに全波整流器Ｄ
Ｂを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１とダ
イオードＤ３を接続し、ダイオードＤ３と並列にインダ
クタＬ２、キャパシタＣ１１、及び平滑コンデンサＣ２
と負荷の並列回路を直列に接続し、インダクタＬ２、キ
ャパシタＣ１１の直列回路と並列にダイオードＤ４とス
イッチング素子Ｓｗ４の直列回路を接続し、また、全波
整流器ＤＢの出力とキャパシタＣ１１、平滑コンデンサ
Ｃ２の接続点との間にスイッチング素子Ｓｗ１２とキャ
パシタＣ１２の直列回路を接続し、キャパシタＣ１１、
Ｃ１２と並列にインダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ
２１、Ｓｗ２２、Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からな
る制御手段を接続し、この制御手段によってキャパシタ
Ｃ１１、Ｃ１２の電圧を制御することにより、入力高調
波歪の抑制及び入力電流値の調整、出力電圧の調整を行
うことができ、また、動作周波数を高くとることによっ
て各キャパシタやインダクタ、スイッチング素子を小さ
くすることができるので、任意の一定電圧を発生できる
小型の電源装置を提供できるものである。
【００８２】本発明の第１７実施例の回路図を図３５に
示す。また、本実施例の動作波形図を図３６に示す。本
実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接続し、
その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１とダイオードＤ３
１の直列回路と、スイッチング素子Ｓｗ１２とダイオー
ドＤ３２の直列回路を並列に接続し、ダイオードＤ３１
と並列にインダクタＬ２１、キャパシタＣ１１、及び平
滑コンデンサＣ２と負荷の並列回路を直列に接続し、ま
た、ダイオードＤ３２と平滑コンデンサＣ２の間にイン
ダクタＬ２２、キャパシタＣ１２の直列回路を接続し、
キャパシタＣ１１、Ｃ１２と並列にキャパシタＣ１１、
Ｃ１２の電圧を調整する制御手段を接続している。この
制御手段は、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２
１、Ｓｗ２２、Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からな
り、キャパシタＣ１１に並列にスイチング素子Ｓｗ２１
とインダクタＬ１、ダイオードＤ１を接続し、キャパシ
タＣ１２とインダクタＬ１の間にスイッチング素子Ｓｗ
２２を接続し、インダクタＬ１とダイオードＤ１の接続
点とグランド間にスイッチング素子Ｓｗ３を接続してい
る。また、インダクタＬ１の残留エネルギーを負荷回路
に送るために、スイッチング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２と
インダクタＬ１の接続点とグランド間にダイオードＤ２
を接続している。
【００８３】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１１が制御回路からの制御
信号でオンすると、インダクタＬ２１とキャパシタＣ１
１との共振によってキャパシタＣ１１、平滑コンデンサ
Ｃ２は充電される。スイッチング素子Ｓｗ１１がオフし
た瞬間、スイッチング素子Ｓｗ１２をオンさせ、インダ
クタＬ２２とキャパシタＣ１２、平滑コンデンサＣ２と
の共振によってキャパシタＣ１２、平滑コンデンサＣ２
を充電する。このとき、ダイオードＤ３１がオンし、イ
ンダクタＬ２１に蓄積されたエネルギーはキャパシタＣ
１１、平滑コンデンサＣ２に送られる。同様に、スイッ
チング素子Ｓｗ１２がオフした瞬間、ダイオードＤ３２
がオンし、インダクタＬ２２に蓄積されたエネルギーは
キャパシタＣ１２、平滑コンデンサＣ２に送られる。こ
のように、スイッチング素子Ｓｗ１１とＳｗ１２を時分
割で動作させることにより、入力電流を連続的に引き込
むことができる。
【００８４】次に、スイッチング素子Ｓｗ１２がオンし
ている間は以下のような動作を行う。入力脈流電圧Ｖ１
が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山部では、スイッチ
ング素子Ｓｗ２１をオンさせる。すると、キャパシタＣ
１１とインダクタＬ１が接続され、キャパシタＣ１１の
エネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁気エネ
ルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。また、入
力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷部
では、スイッチング素子Ｓｗ３をオン状態のままにして
おく。すると、キャパシタＣ１１と平滑コンデンサＣ
２、インダクタＬ１が接続され、平滑コンデンサＣ２の
エネルギーの一部がキャパシタＣ１１を充電しながらイ
ンダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってインダ
クタＬ１に蓄積される。上記のような過程によってイン
ダクタＬ１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチン
グ素子Ｓｗ２１（及びＳｗ３）をオフした瞬間にダイオ
ードＤ２がオンし、ダイオードＤ１を介して負荷回路に
全て送られる。スイッチング素子Ｓｗ１２がオフすると
同時に再びスイッチング素子Ｓｗ１１がオンし、スイッ
チング素子Ｓｗ２２について上記スイッチング素子Ｓｗ
２１と同じ動作を行うことによってキャパシタＣ１２の
電圧を調整する。
【００８５】以上のようにして、キャパシタＣ１１、Ｃ
１２に蓄積された余分なエネルギーをインダクタＬ１に
よって負荷回路に送り、効率良くキャパシタＣ１１、Ｃ
１２の電圧調整を行うものである。この繰り返しで平滑
コンデンサＣ２の電圧は徐々に増加していく。また、キ
ャパシタＣ１１、Ｃ１２は、およそ入力脈流電圧Ｖ１と
出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を記憶させることにより、
スイッチング素子Ｓｗ１１のオン時には入力脈流電圧Ｖ
１とキャパシタＣ１１を直列に接続し、スイッチング素
子Ｓｗ１２のオン時には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタ
Ｃ１２を直列に接続し、負荷回路に一定電圧を供給す
る。さらに、スイッチング素子Ｓｗ１１がオンする直前
のキャパシタＣ１１と平滑コンデンサＣ２の和の電圧、
及びスイッチング素子Ｓｗ１２がオンする直前のキャパ
シタＣ１２と平滑コンデンサＣ２の和の電圧の波形が、
全波整流出力Ｖ１の波形と相似形になるようにスイッチ
ング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間
を制御することで、入力電流波形の包絡線を入力電圧波
形と相似形にし、このような制御と共振による電流波
形、及びスイッチング素子Ｓｗ１１とＳｗ１２を時分割
で動作させて入力電流を連続的に引き込むことにより、
入力高調波歪を抑制する。また、この相似比をスイッチ
ング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間
の調整によって変えることにより入力電流のピーク値が
変化し、出力電圧は上下する。このことより、この回路
は出力電圧の調整が可能である。
【００８６】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１と
ダイオードＤ３１の直列回路と、スイッチング素子Ｓｗ
１２とダイオードＤ３２の直列回路を並列に接続し、ダ
イオードＤ３１と並列にインダクタＬ２１、キャパシタ
Ｃ１１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回路を直
列に接続し、また、ダイオードＤ３２とキャパシタＣ２
の間にインダクタＬ２２、キャパシタＣ１２の直列回路
を接続し、キャパシタＣ１１、Ｃ１２と並列に制御手段
を接続し、この制御手段によってキャパシタＣ１１、Ｃ
１２の電圧を制御することにより、入力高調波歪の抑制
及び入力電流値の調整、出力電圧の調整を行うことがで
き、また、動作周波数を高くとることによって各キャパ
シタやインダクタ、スイッチング素子を小さくすること
ができるので、任意の一定電圧を発生できる小型の電源
装置を提供できるものである。
【００８７】本発明の第１８実施例の回路図を図３７に
示す。本実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを
接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１とダイオ
ードＤ３１の直列回路、スイッチング素子Ｓｗ１２とダ
イオードＤ３２の直列回路を並列に接続し、ダイオード
Ｄ３１と並列にインダクタＬ２１、キャパシタＣ１１、
及び平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回路を直列に接続
し、インダクタＬ２１、キャパシタＣ１１の直列回路と
並列にダイオードＤ４とスイッチング素子Ｓｗ４の直列
回路を接続し、また、ダイオードＤ３２と平滑コンデン
サＣ２の間にインダクタＬ２２、キャパシタＣ１２の直
列回路を接続し、キャパシタＣ１１、Ｃ１２と並列にキ
ャパシタＣ１１、Ｃ１２の電圧を調整する制御手段を接
続している。この制御手段はインダクタＬ１とスイッチ
ング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２、Ｓｗ３、ダイオードＤ
１、Ｄ２からなり、キャパシタＣ１１と並列にスイッチ
ング素子Ｓｗ２１とインダクタＬ１、ダイオードＤ１を
接続し、キャパシタＣ１２とインダクタＬ１の間にスイ
ッチング素子Ｓｗ２２を接続し、インダクタＬ１とダイ
オードＤ１の接続点とグランド間にスイッチング素子Ｓ
ｗ３を接続している。また、インダクタＬ１の残留エネ
ルギーを負荷回路に送るために、スイッチング素子Ｓｗ
２１、Ｓｗ２２とインダクタＬ１の接続点とグランド間
にダイオードＤ２を接続している。
【００８８】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１１が制御回路からの制御
信号でオンすると、インダクタＬ２１とキャパシタＣ１
１、平滑コンデンサＣ２との共振によってキャパシタＣ
１１、平滑コンデンサＣ２は充電される。スイッチング
素子Ｓｗ１１がオフした瞬間、スイッチング素子Ｓｗ１
２をオンさせ、インダクタＬ２２とキャパシタＣ１２、
平滑コンデンサＣ２との共振によってキャパシタＣ１
２、平滑コンデンサＣ２を充電する。このとき、入力脈
流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山部の場
合には、ダイオードＤ４をオンさせ、インダクタＬ２１
に蓄積されたエネルギーをキャパシタＣ１１に送る。入
力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷部
の場合には、ダイオードＤ３１がオンし、インダクタＬ
２１に蓄積されたエネルギーはキャパシタＣ１１、平滑
コンデンサＣ２に送られる。また、スイッチング素子Ｓ
ｗ１２がオフした瞬間、ダイオードＤ３２がオンし、イ
ンダクタＬ２２に蓄積されたエネルギーはキャパシタＣ
１２、平滑コンデンサＣ２に送られる。このように、ス
イッチング素子Ｓｗ１１とＳｗ１２を時分割で動作させ
ることにより、入力電流を連続的に引き込むことができ
る。
【００８９】次に、スイッチング素子Ｓｗ１２がオンし
ている間は、以下のような動作を行う。脈流山部ではス
イッチング素子Ｓｗ２１をオンさせる。すると、キャパ
シタＣ１１とインダクタＬ１が接続され、キャパシタＣ
１１のエネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁
気エネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。脈
流谷部ではスイッチング素子Ｓｗ３をオン状態のままに
しておく。すると、キャパシタＣ１１と平滑コンデンサ
Ｃ２、インダクタＬ１が接続され、平滑コンデンサＣ２
のエネルギーの一部がキャパシタＣ１１を充電しながら
インダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってイン
ダクタＬ１に蓄積される。上記のような過程によってイ
ンダクタＬ１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチ
ング素子Ｓｗ２１（及びＳｗ３）をオフした瞬間にダイ
オードＤ２がオンし、ダイオードＤ１を介して負荷回路
に全て送られる。スイッチング素子Ｓｗ１２がオフする
と同時に再びスイッチング素子Ｓｗ１１がオンし、スイ
ッチング素子Ｓｗ２２について上記スイッチング素子Ｓ
ｗ２１と同じ動作を行うことによってキャパシタＣ１２
の電圧を調整する。
【００９０】以上のようにキャパシタＣ１１、Ｃ１２に
蓄積された余分なエネルギーをインダクタＬ１によって
負荷回路に送り、効率良くキャパシタＣ１１、Ｃ１２の
電圧調整を行うものである。この繰り返しで平滑コンデ
ンサＣ２の電圧は徐々に増加していく。また、キャパシ
タＣ１１、Ｃ１２は、およそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電
圧Ｖｏｕｔの差の電圧を記憶させることにより、スイッ
チング素子Ｓｗ１１のオン時には入力脈流電圧Ｖ１とキ
ャパシタＣ１１を直列に接続し、スイッチング素子Ｓｗ
１２のオン時には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１２
を直列に接続し、負荷回路に一定電圧を供給する。さら
に、スイッチング素子Ｓｗ１１がオンする直前のキャパ
シタＣ１１と平滑コンデンサＣ２の和の電圧、及びスイ
ッチング素子Ｓｗ１２がオンする直前のキャパシタＣ１
２と平滑コンデンサＣ２の和の電圧の波形が全波整流出
力Ｖ１の波形と相似形になるようにスイッチング素子Ｓ
ｗ２１、Ｓｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間を制御する
ことで入力電流波形の包絡線を入力電圧波形と相似形に
し、このような制御と共振による電流波形、及びスイッ
チング素子Ｓｗ１１とＳｗ１２を時分割で動作させて入
力電流を連続的に引き込むことにより、入力高調波歪を
抑制する。また、この相似比をスイッチング素子Ｓｗ２
１、Ｓｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間の調整によって
変えることにより入力電流のピーク値が変化し、出力電
圧は上下する。このことにより、この回路は出力電圧の
調整が可能である。
【００９１】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１と
ダイオードＤ３１の直列回路と、スイッチング素子Ｓｗ
１２とダイオードＤ３２の直列回路を並列に接続し、ダ
イオードＤ３１と並列にインダクタＬ２１、キャパシタ
Ｃ１１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回路を直
列に接続し、インダクタＬ２１、キャパシタＣ１１の直
列回路と並列にダイオードＤ４とスイッチング素子Ｓｗ
４の直列回路を接続し、また、ダイオードＤ３２と平滑
コンデンサＣ２の間に、インダクタＬ２２、キャパシタ
Ｃ１２の直列回路を接続し、キャパシタＣ１１、Ｃ１２
と並列に制御手段を接続し、この制御手段によってキャ
パシタＣ１１、Ｃ１２の電圧を制御することにより、入
力高調波歪の抑制及び入力電流値の調整、出力電圧の調
整を行うことができ、また、動作周波数を高くとること
によって、各キャパシタやインダクタ、スイッチング素
子を小さくすることができるので、任意の一定電圧を発
生できる小型の電源装置を提供できるものである。
【００９２】本発明の第１９実施例の回路図を図３８に
示す。本実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを
接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１とダイオ
ードＤ３１の直列回路と、スイッチング素子Ｓｗ１２と
ダイオードＤ３２の直列回路を並列に接続し、ダイオー
ドＤ３１と並列にインダクタＬ２１、キャパシタＣ１
１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回路を直列に
接続し、インダクタＬ２１、キャパシタＣ１１の直列回
路と並列にダイオードＤ４１とスイッチング素子Ｓｗ４
の直列回路を接続し、また、ダイオードＤ３２と平滑コ
ンデンサＣ２の間にインダクタＬ２２、キャパシタＣ１
２の直列回路を接続し、スイッチング素子Ｓｗ１２とイ
ンダクタＬ２２の接続点と、ダイオードＤ４１とスイッ
チング素子Ｓｗ４の接続点にダイオードＤ４２を接続
し、キャパシタＣ１１、Ｃ１２と並列にキャパシタＣ１
１、Ｃ１２の電圧を調整する制御手段を接続している。
この制御手段はインダクタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ
２１、Ｓｗ２２、Ｓｗ３、ダイオードＤ１、Ｄ２からな
り、キャパシタＣ１１と並列にスイッチング素子Ｓｗ２
１とインダクタＬ１、ダイオードＤ１を接続し、キャパ
シタＣ１２とインダクタＬ１の間にスイッチング素子Ｓ
ｗ２２を接続し、インダクタＬ１とダイオードＤ１の接
続点とグランド間にスイッチング素子Ｓｗ３を接続す
る。また、インダクタＬ１の残留エネルギーを負荷回路
に送るために、スイッチング素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２と
インダクタＬ１の接続点とグランド間にダイオードＤ２
を接続している。
【００９３】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１１が制御回路からの制御
信号でオンすると、インダクタＬ２１とキャパシタＣ１
１との共振によってキャパシタＣ１１、平滑コンデンサ
Ｃ２は充電される。スイッチング素子Ｓｗ１１がオフし
た瞬間、スイッチング素子Ｓｗ１２をオンさせ、インダ
クタＬ２２とキャパシタＣ１２、平滑コンデンサＣ２と
の共振によってキャパシタＣ１２、平滑コンデンサＣ２
を充電する。このとき、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖ
ｏｕｔよりも高い脈流山部の場合は、ダイオードＤ４１
をオンさせ、インダクタＬ２１に蓄積されたエネルギー
をキャパシタＣ１１に送る。入力脈流電圧Ｖ１が出力電
圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷部の場合は、ダイオードＤ
３１がオンし、インダクタＬ２１に蓄積されたエネルギ
ーはキャパシタＣ１１、平滑コンデンサＣ２に送られ
る。スイッチング素子Ｓｗ１２がオフしたときもスイッ
チング素子Ｓｗ４、ダイオードＤ３２についてスイッチ
ング素子Ｓｗ１１のオフ時と同様の動作を行う。このよ
うに、スイッチング素子Ｓｗ１１とＳｗ１２を時分割で
動作させることにより、入力電流を連続的に引き込むこ
とができる。
【００９４】次に、スイッチング素子Ｓｗ１２がオンし
ている間は以下のような動作を行う。脈流山部ではスイ
ッチング素子Ｓｗ２１をオンさせる。すると、キャパシ
タＣ１１とインダクタＬ１が接続され、キャパシタＣ１
１のエネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁気
エネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。脈流
谷部ではスイッチング素子Ｓｗ３をオン状態のままにし
ておく。すると、キャパシタＣ１１と平滑コンデンサＣ
２、インダクタＬ１が直列に接続され、平滑コンデンサ
Ｃ２のエネルギーの一部がキャパシタＣ１１を充電しな
がらインダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなって
インダクタＬ１に蓄積される。上記のような過程によっ
てインダクタＬ１に一時蓄積されたエネルギーは、スイ
ッチング素子Ｓｗ２１（及びＳｗ３）をオフした瞬間に
ダイオードＤ２がオンし、ダイオードＤ１を介して負荷
回路に全て送られる。スイッチング素子Ｓｗ１２がオフ
すると同時に再びスイッチング素子Ｓｗ１１がオンし、
スイッチング素子Ｓｗ２２について上記スイッチング素
子Ｓｗ２１と同じ動作を行うことによってキャパシタＣ
１２の電圧を調整する。
【００９５】以上のようにしてキャパシタＣ１１、Ｃ１
２に蓄積された余分なエネルギーをインダクタＬ１によ
って負荷回路に送り、効率良くキャパシタＣ１１、Ｃ１
２の電圧調整を行うものである。この繰り返しでキャパ
シタＣ２の電圧は徐々に増加していく。また、キャパシ
タＣ１１、Ｃ１２は、およそ入力脈流電圧Ｖ１と出力電
圧Ｖｏｕｔの差を電圧を記憶させることにより、スイッ
チング素子Ｓｗ１１のオン時には入力脈流電圧Ｖ１とキ
ャパシタＣ１１を直列に、スイッチング素子Ｓｗ１２の
オン時には入力脈流電圧Ｖ１とキャパシタＣ１２を直列
に接続し、負荷回路に一定電圧を供給する。さらに、ス
イッチング素子Ｓｗ１１がオンされる直前のキャパシタ
Ｃ１１と平滑コンデンサＣ２の和の電圧、及びスイッチ
ング素子Ｓｗ１２がオンされる直前のキャパシタＣ１２
と平滑コンデンサＣ２の和の電圧の波形が全波整流出力
Ｖ１の波形と相似形になるようにスイッチング素子Ｓｗ
２１、Ｓｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間を制御するこ
とで、入力電流波形の包絡線を入力電圧波形と相似形に
し、このような制御と共振による電流波形、及びスイッ
チング素子Ｓｗ１１とＳｗ１２を時分割で動作させて入
力電流を連続的に引き込むことにより、入力高調波歪を
抑制することができる。また、この相似比をスイッチン
グ素子Ｓｗ２１、Ｓｗ２２（及びＳｗ３）のオン時間の
調整によって変えることにより入力電流のピーク値が変
化し、出力電圧は上下する。このことにより、この回路
は出力電圧の調整が可能である。
【００９６】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１１と
ダイオードＤ３１の直列回路、及びスイッチング素子Ｓ
ｗ１２とダイオードＤ３２の直列回路を並列に接続し、
ダイオードＤ３１と並列にインダクタＬ２１、キャパシ
タＣ１１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回路を
直列に接続し、インダクタＬ２１とキャパシタＣ１１の
直列回路と並列に、ダイオードＤ４１とスイッチング素
子Ｓｗ４の直列回路を接続し、また、ダイオードＤ３２
と平滑コンデンサＣ２の間に、インダクタＬ２２とキャ
パシタＣ１２の直列回路を接続し、スイッチング素子Ｓ
ｗ１２とインダクタＬ２２の接続点と、ダイオードＤ４
１とスイッチング素子Ｓｗ４の接続点にダイオードＤ４
２を接続し、キャパシタＣ１１、Ｃ１２と並列に制御手
段を接続し、この制御手段によってキャパシタＣ１１、
Ｃ１２の電圧を制御することにより、入力高調波歪の抑
制及び入力電流値の調整、出力電圧の調整を行うことが
でき、また動作周波数を高くとることによって、各キャ
パシタやインダクタ、スイッチング素子を小さくするこ
とができるので、任意の一定電圧を発生できる小型の電
源装置を提供できるものである。
【００９７】本発明の第２０実施例の動作波形図を図３
９に示す。本実施例は、図１に示した第１実施例の回路
において、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも
低い脈流谷部において、キャパシタＣ１の電圧調整時の
ピーク電流の低減を図るものである。以下、本実施例の
動作について説明する。まず、交流電源ＡＣから入力さ
れる脈流電圧Ｖｉｎは全波整流器ＤＢにより整流され
て、脈流電圧Ｖ１として出力される。図１の回路におい
て、スイッチング素子Ｓｗ１が制御回路からの制御信号
でオンすると、キャパシタＣ１とＣ２の和の電圧が入力
脈流電圧Ｖ１まで充電される。次に、スイッチング素子
Ｓｗ１がオフした後について述べる。入力脈流電圧Ｖ１
が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山部では、スイッチ
ング素子Ｓｗ２のみをオンさせる。すると、キャパシタ
Ｃ１とインダクタＬ１が接続され、キャパシタＣ１のエ
ネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁気エネル
ギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。脈流谷部で
はスイッチング素子Ｓｗ２とＳｗ３をオンさせる。する
と、キャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ２、インダクタ
Ｌ１が直列に接続され、平滑コンデンサＣ２のエネルギ
ーの一部がキャパシタＣ１を充電しながらインダクタＬ
１に移動し、磁気エネルギーとなってインダクタＬ１に
蓄積される。この動作を状態２Ｂ１とし、その等価回路
を図４０のＢ−１に示す。次に、スイッチング素子Ｓｗ
３をオフすることにより、インダクタＬ１に蓄積された
エネルギーによってキャパシタＣ１を充電する。この動
作を状態２Ｂ２とし、その等価回路を図４０のＢ−２に
示す。これによって、平滑コンデンサＣ２からインダク
タＬ１による充電に切り替わるので、電流の上昇も止ま
り、徐々に減少していく。その変化を図３９の実線と破
線で示す。破線は変更前の場合であり、実線は本実施例
の場合である。その後、キャパシタＣ１の電圧Ｖｃ１が
設定された電圧になったときにスイッチング素子Ｓｗ２
をオフする。上記のような過程によってインダクタＬ１
に残留したエネルギーは、スイッチング素子Ｓｗ２をオ
フした瞬間にダイオードＤ２がオンし、ダイオードＤ１
を介して負荷回路に全て送られる。この動作を状態３と
し、その等価回路を図４１に示す。スイッチング素子Ｓ
ｗ１がオンする直前のキャパシタＣ１と平滑コンデンサ
Ｃ２の和の電圧Ｖ２の波形が全波整流出力Ｖ１の波形と
相似形になるようにスイッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ
３）のオン時間を制御することで入力電流波形の包絡線
を入力電圧波形と相似形にし、入力高調波歪を抑制す
る。また、この相似比をスイッチング素子Ｓｗ２（及び
Ｓｗ３）のオン時間の調整によって変えることにより入
力電流のピーク値が変化し、出力電圧は上下する。この
ことにより、この回路は出力電圧の調整が可能である。
【００９８】このように、入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧
Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷部において、キャパシタＣ１
の電圧調整時のピーク電流を低減して高効率化を図り、
入力高調波歪の抑制及び入力電流値の調整、出力電圧の
調整を行うことができ、また、動作周波数を高くとるこ
とによって、各キャパシタやインダクタ、スイッチング
素子を小さくすることができるので、任意の一定電圧を
発生できる小型の電源装置を提供できるものである。
【００９９】本発明の第２１実施例の回路図を図４２に
示す。また、本実施例の動作波形図を図４３に示す。本
実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接続し、
その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキャパシタＣ１、
及び平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回路を直列に接続
し、キャパシタＣ１と並列にキャパシタＣ１の電圧を調
整する制御手段を接続している。この制御手段はインダ
クタＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２、Ｓｗ３、Ｓｗ４、
ダイオードＤ１〜Ｄ５、電力蓄積コンデンサＣ３からな
り、キャパシタＣ１と並列にインダクタＬ１、ダイオー
ドＤ１、スイッチング素子Ｓｗ２を接続し、ダイオード
Ｄ１とスイッチング素子Ｓｗ２の直列回路と並列に、ダ
イオードＤ３とスイッチング素子Ｓｗ４の直列回路を接
続し、スイッチング素子Ｓｗ４と並列に電力蓄積コンデ
ンサＣ３とダイオードＤ５の直列回路を接続し、電力蓄
積コンデンサＣ３とダイオードＤ５の接続点とグランド
間にダイオードＤ２を接続している。また、ダイオード
Ｄ３と電力蓄積コンデンサＣ３の直列回路と並列に、ダ
イオードＤ４とスイッチング素子Ｓｗ３の直列回路を接
続している。そして、電力蓄積コンデンサＣ３とダイオ
ードＤ５の接続点とグランド間にダイオードＤ２を接続
している。
【０１００】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１として出力さ
れる。スイッチング素子Ｓｗ１が制御回路からの制御信
号でオンすると、キャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ２
の和の電圧が入力脈流電圧Ｖ１まで充電される。この動
作を状態１とし、その等価回路を図４４に示す。次に、
スイッチング素子Ｓｗ１がオフした後について述べる。
入力脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山
部では、スイッチング素子Ｓｗ２をオンさせる。する
と、キャパシタＣ１とインダクタＬ１が直列に接続さ
れ、キャパシタＣ１のエネルギーの一部がインダクタＬ
１に移動し、磁気エネルギーとなってインダクタＬ１に
蓄積される。この動作を状態２Ａとする。また、入力脈
流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷部で
は、スイッチング素子Ｓｗ３とＳｗ４をオンさせる。す
ると、キャパシタＣ１と電力蓄積コンデンサＣ３、イン
ダクタＬ１が直列に接続され、電力蓄積コンデンサＣ３
のエネルギーの一部がキャパシタＣ１を充電しながらイ
ンダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってインダ
クタＬ１に蓄積される。この動作を状態２Ｂとする。状
態２Ａ，２Ｂの等価回路を図４５に示す。上記のような
過程によって、インダクタＬ１に一時蓄積されたエネル
ギーは、スイッチング素子Ｓｗ２（もしくはＳｗ３、Ｓ
ｗ４）をオフした瞬間にダイオードＤ３、Ｄ５がオン
し、電力蓄積コンデンサＣ３に全て送られる。この動作
を状態３とし、その等価回路を図４６に示す。このと
き、インダクタＬ１に逆極性の電圧が一気にかかるた
め、インダクタＬ１の電流は急激に減少する。この間
も、キャパシタＣ１の電圧は低下し続けるため、同じピ
ーク電流でキャパシタＣ１の電圧を更に下げられる。す
なわち、同じ設定電圧にするのにピーク電流の低減が図
れることになる。
【０１０１】以上のようにして、キャパシタＣ１に蓄積
された余分なエネルギーをインダクタＬ１によって電力
蓄積コンデンサＣ３に送り、効率良くキャパシタＣ１の
電圧調整を行うものである。この繰り返しで平滑コンデ
ンサＣ２、電力蓄積コンデンサＣ３の電圧は徐々に増加
していく。キャパシタＣ１は、およそ入力脈流電圧Ｖ１
と出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を記憶させることによ
り、スイッチング素子Ｓｗ１のオン時には入力脈流電圧
Ｖ１とキャパシタＣ１を直列に接続し、負荷回路に一定
電圧を供給する。さらに、スイッチング素子Ｓｗ１がオ
ンする直前のキャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ２の和
の電圧Ｖ２の波形が全波整流出力Ｖ１の波形と相似形に
なるようにスイッチング素子Ｓｗ２（もしくはＳｗ３、
Ｓｗ４）のオン時間を制御することで、入力電流波形の
包絡線を入力電圧波形と相似形にし、入力高調波歪を抑
制する。また、この相似比をスイッチング素子Ｓｗ２
（もしくはＳｗ３、Ｓｗ４）のオン時間の調整によって
変えることにより入力電流のピーク値が変化し、出力電
圧は上下する。このことにより、この回路は出力電圧の
調整が可能である。また、図４４に示すように、出力電
圧の商用周波数オーダーのリップル低減のために、電力
蓄積コンデンサＣ３に蓄えられたエネルギーによって負
荷回路にエネルギーを補充する。そのエネルギー量の調
整は、出力電圧Ｖｏｕｔを検出し、基準電圧と比較して
スイッチング素子Ｓｗ４のオン時間を決め、スイッチン
グ素子Ｓｗ３のオン、オフによって出力電圧を一定に保
つように制御を行う。
【０１０２】以上のように、交流電源ＡＣに全波整流器
ＤＢを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキ
ャパシタＣ１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回
路を直列に接続し、キャパシタＣ１と並列に、インダク
タＬ１とスイッチング素子Ｓｗ２、Ｓｗ３、Ｓｗ４、ダ
イオードＤ１〜Ｄ５、電力蓄積キャパシタＣ３からなる
制御手段を接続し、この制御手段によってキャパシタＣ
１の電圧を制御することにより、入力高調波歪の抑制及
び入力電流値の調整、出力電圧の調整を行うことがで
き、さらにスイッチング素子Ｓｗ４によって商用周波数
オーダーの出力電圧リップルを低減することができ、ま
た、動作周波数を高くとることによって各キャパシタや
インダクタ、スイッチング素子を小さくすることができ
るので、任意の一定電圧を発生できる小型の電源装置を
提供できるものである。
【０１０３】本発明の第２２実施例の回路図を図４７に
示す。また、本実施例の動作波形図を図４８に示す。本
実施例では、交流電源ＡＣに全波整流器ＤＢを接続し、
その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とダイオードＤ３を
直列接続し、ダイオードＤ３と並列にインダクタＬ１、
スイッチング素子Ｓｗ２、キャパシタＣ１、及び平滑コ
ンデンサＣ２と負荷の並列回路を直列に接続し、その他
にキャパシタＣ１の電圧を調整する制御手段を接続す
る。この制御手段はスイッチング素子Ｓｗ３、Ｓｗ４、
ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３からなり、ダイオードＤ３
と並列にスイッチング素子Ｓｗ２、Ｓｗ３を直列接続
し、スイッチング素子Ｓｗ２、Ｓｗ３の接続点よりキャ
パシタＣ１と平滑コンデンサＣ２の接続点へダイオード
Ｄ１を接続し、スイッチング素子Ｓｗ２、キャパシタＣ
１、平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回路と並列にダイ
オードＤ２が接続されている。
【０１０４】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全波整
流器ＤＢにより、脈流電圧Ｖ１として出力される。スイ
ッチング素子Ｓｗ１が制御回路からの制御信号でオン
し、このスイッチング素子Ｓｗ１とほぼ時間を同じくし
て、スイッチング素子Ｓｗ２がオンすると、インダクタ
Ｌ１、キャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ２の共振によ
ってキャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ２が充電され
る。この動作を状態１とし、その等価回路を図４９に示
す。ここで、スイッチング素子Ｓｗ１をオフすると、ダ
イオードＤ３がオンし、インダクタＬ１に蓄積されたエ
ネルギーにより、スイッチング素子Ｓｗ２を介し、更に
キャパシタＣ１、平滑コンデンサＣ２を充電する。次
に、インダクタＬ１の電流が０になった後について述べ
る。脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも高い脈流山
部では、スイッチング素子Ｓｗ２に加えて、スイッチン
グ素子Ｓｗ３をオンさせる。すると、キャパシタＣ１を
インダクタＬ１が直列に接続され、キャパシタＣ１のエ
ネルギーの一部がインダクタＬ１に移動し、磁気エネル
ギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。この動作を
状態２Ａとし、その等価回路を図５０のＡに示す。ま
た、入力電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い脈流谷
部では、スイッチング素子Ｓｗ２に加えてスイッチング
素子Ｓｗ３、Ｓｗ４をオンさせる。すると、キャパシタ
Ｃ１、平滑コンデンサＣ２、インダクタＬ１が接続され
て、平滑コンデンサＣ２のエネルギーの一部がキャパシ
タＣ１を充電しながらインダクタＬ１に移動し、磁気エ
ネルギーとなってインダクタＬ１に蓄積される。この動
作を状態２Ｂとし、その等価回路を図５０のＢに示す。
上記のような過程によってインダクタＬ１に一時蓄積さ
れたエネルギーは、スイッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ
４）をオフした瞬間にダイオードＤ２がオンし、ダイオ
ードＤ１を介して、負荷回路に全て送られる。この動作
を状態３とし、その等価回路を図５１に示す。このよう
にして、キャパシタＣ１に蓄積された余分なエネルギー
をインダクタＬ１によって負荷回路に送り、効率良くキ
ャパシタＣ１の電圧調整を行うものである。この繰り返
しで平滑コンデンサＣ２の電圧は徐々に増加していく。
また、キャパシタＣ１はおよそ入力脈流電圧Ｖ１と出力
電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を記憶させることにより、スイ
ッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２が共にオンの時に入力脈流
電圧Ｖ１とキャパシタＣ１を直列に接続し、負荷回路に
一定電圧を供給する。さらに、スイッチング素子Ｓｗ
１、Ｓｗ２のオン直前のキャパシタＣ１と平滑コンデン
サＣ２の和の電圧Ｖ２の波形が全波整流出力Ｖ１の波形
と相似形になるように、スイッチング素子Ｓｗ２、Ｓｗ
３（及びＳｗ４）のオン時間を制御し、スイッチング素
子Ｓｗ１、Ｓｗ２が共にオンしている時間を一定にする
と、入力電流波形の包絡線は入力電圧波形と相似形にな
る。このような制御と共振による電流波形（図４８参
照）によって入力高調波歪を抑制し、また、インダクタ
Ｌ１による限流作用によって入力電流波形の包絡線を小
さくすることができる。また、この相似比を、スイッチ
ング素子Ｓｗ２、Ｓｗ３（及びＳｗ４）のオン時間の調
整によって変えることにより、入力電流のピーク値が変
化し、出力電圧は上下する。このことにより、この回路
は出力の調整が可能である。
【０１０５】このように、交流電源ＡＣに全波整流器Ｄ
Ｂを接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とダイ
オードＤ３を直列接続し、ダイオードＤ３と並列にイン
ダクタＬ１、スイッチング素子Ｓｗ２、キャパシタＣ
１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷の並列回路を直列に
接続し、その他にスイッチング素子Ｓｗ３、Ｓｗ４、ダ
イオードＤ１、Ｄ２からなる制御手段を接続し、この制
御手段によってキャパシタＣ１の電圧を制御することに
より、入力高調波歪の抑制及び入力電流の調整、出力電
圧の調整を行うことができ、また、動作周波数を高くす
ることによって、各キャパシタやインダクタ、スイッチ
ング素子を小さくできるので、任意の一定電圧を発生で
きる小型の電源装置を提供できるものである。
【０１０６】次に、本実施例の好適な回路例を図５２に
示す。スイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ４を各々ＮＭＯＳ
ＦＥＴで構成し、図５２のように、スイッチング素子Ｓ
ｗ１の全波整流器ＤＢ側の接続をＮＭＯＳＦＥＴのドレ
イン側に、スイッチング素子Ｓｗ２のキャパシタＣ１側
の接続をＮＭＯＳＦＥＴのドレイン側に、スイッチング
素子Ｓｗ３のインダクタＬ１側の接続をＮＭＯＳＦＥＴ
のドレイン側に、スイッチング素子Ｓｗ４のスイッチン
グ素子Ｓｗ３側の接続をＮＭＯＳＦＥＴのドレイン側に
各々接続して構成すると、ＮＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオ
ード（Ｓｗ３とＳｗ４）により、図４７のダイオードＤ
３は必要なくなる。また、スイッチング素子Ｓｗ２のＮ
ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードにより、図４８のスイッ
チング素子Ｓｗ２のオン時間は、スイッチング素子Ｓｗ
２とＳｗ３の両方がオンしている時間だけオンすれば、
図４９〜図５１の回路動作を満足することになる。つま
り、スイッチング素子Ｓｗ２は、スイッチング素子Ｓｗ
１がオンしてから、スイッチング素子Ｓｗ３がオンする
まで（又はＳｗ３とほぼ同時）の時間の間にオンすれば
良い。
【０１０７】本発明の第２３実施例の回路図を図５３に
示す。本実施例では、交流電源と全波整流器ＤＢとの間
に入力フィルタ回路を挿入することにより、電源からの
ノイズや電力変換部のスイッチング素子から発生するノ
イズが外部に伝達することを防ぐものである。その入力
フィルタ回路の一例として、インダクタとキャパシタを
１個づつ使用した例を図５４に示す。これによって、入
力電流波形は入力電圧波形に近付き、さらに入力高調波
を抑制することができる。
【０１０８】
【発明の効果】請求項１又は２の発明によれば、電力変
換の回路を少数のキャパシタとスイッチング素子で構成
し、２つのキャパシタの電圧の和を入力電圧と相似にす
る制御手段によって入力高調波を抑制し、またこの制御
手段は片方のキャパシタの電圧が入力電圧と出力電圧の
差となるよう調整することができ、これによって出力に
一定電圧を供給し、キャパシタの電圧と入力電圧との相
似比を調整することによって出力電圧の調整が可能であ
り、この制御手段にインダクタとスイッチング素子、ダ
イオードで構成される回路を用いることにより、調整分
のエネルギーを効率良く負荷回路に送ることができ、各
スイッチング素子はパルス制御によって動作し、動作周
波数を高くとることによって各キャパシタやスイッチン
グ素子、インダクタを小さくすることができるので、電
源装置の小型化が可能となる。
【０１０９】また、上記効果に加え、請求項３又は４の
発明によれば、出力電圧の安定化を図ることができるも
のである。また、請求項５の発明は、任意の複数出力電
圧を得るものであり、これに加え、請求項６の発明は入
力電圧に応じて任意のエネルギー蓄積手段と電圧安定化
手段の直列接続回路に充電することにより、エネルギー
蓄積手段が保持する電圧を低減することで効率向上を図
ることができる。また、請求項７の発明によれば、１つ
のエネルギー蓄積手段によって任意の電圧を持つ複数の
出力にエネルギーを供給し、エネルギー蓄積手段が保持
する電圧を低減して効率向上を図ることができるもので
ある。
【０１１０】次に、請求項８の発明では、エネルギー蓄
積手段を複数並列に接続することで制御手段で調整する
エネルギー量を低減することで効率向上を図ることがで
き、また、請求項９の発明では、エネルギー蓄積手段を
複数直列に接続することで制御手段に印加される電圧を
低減し、効率向上を図ることができるものである。さら
に、請求項１０の発明では、第１のスイッチング素子と
第１のエネルギー蓄積手段との間に介されたインダクタ
によって微視的な電流波形の立ち上がりを穏やかにし、
また減流作用により電流値を低減し、入力高調波を更に
抑制する効果があり、これに加え、請求項１１の発明で
は、このインダクタに印加される最大電圧を出力電圧
に、請求項１２の発明では、第１のエネルギー手段が保
持する電圧に低減することができる。請求項１３の発明
では、上記第１のスイッチング素子と第１のエネルギー
蓄積手段との間に介されたインダクタと、第１のエネル
ギー蓄積手段の保持する電圧を調整する制御手段の機能
を１つのインダクタによって実現でき、少数のキャパシ
タとスイッチング素子で高機能の電力変換回路を構成す
ることができるものである。
【０１１１】また、請求項１４の発明では、第１と第２
のスイッチング素子を交互に駆動させることにより、入
力電流を連続的に引き込んでさらに入力高調波を抑制
し、上記スイッチング素子に流れるエネルギー量を上記
請求項の半分にすることができ、損失の低減も図ること
ができるものである。請求項１５の発明では、第１と第
２のスイッチング素子を重ね合わせて駆動し、各々に流
れ込む電流を重ね合わせることで入力電流波形をより入
力電圧波形に近付け、入力高調波を抑制するものであ
る。請求項１６の発明では、第１と第２のスイッチング
素子を交互に駆動させることにより、入力電流を連続的
に引き込み、各スイッチング素子と各エネルギー蓄積手
段との間に介されたインダクタによって微視的な電流波
形の立上がりを緩やかにし、また減流作用により電流値
を低減し、入力高調波を更に抑制する効果がある。
【０１１２】さらに、請求項１７又は１８の発明では、
インダクタを含む回路ループに流れる電流の低減方法で
あり、これによって回路損失を低減し、効率向上を図る
ことができる。請求項１９の発明では、これに加え、出
力電圧の安定化を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の回路図である。
【図２】本発明の第１実施例の動作波形図である。
【図３】本発明の第１実施例の各素子に流れる電流を示
す波形図である。
【図４】本発明の第１実施例の第１の状態を示す等価回
路図である。
【図５】本発明の第１実施例の第２の状態を示す等価回
路図である。
【図６】本発明の第１実施例の第３の状態を示す等価回
路図である。
【図７】本発明の第２実施例の回路図である。
【図８】本発明の第２実施例のリップル低減動作を説明
するための回路図である。
【図９】本発明の第２実施例の第１の状態を示す等価回
路図である。
【図１０】本発明の第２実施例の第２の状態を示す等価
回路図である。
【図１１】本発明の第２実施例の第３の状態を示す等価
回路図である。
【図１２】本発明の第３実施例の要部回路図である。
【図１３】本発明の第３実施例の動作波形図である。
【図１４】本発明の第４実施例の回路図である。
【図１５】本発明の第５実施例の回路図である。
【図１６】本発明の第５実施例の動作波形図である。
【図１７】本発明の第６実施例の動作波形図である。
【図１８】本発明の第７実施例の回路図である。
【図１９】本発明の第７実施例の動作波形図である。
【図２０】本発明の第８実施例の回路図である。
【図２１】本発明の第９実施例の回路図である。
【図２２】本発明の第１０実施例の回路図である。
【図２３】本発明の第１０実施例の動作波形図である。
【図２４】本発明の第１１実施例の回路図である。
【図２５】本発明の第１２実施例の回路図である。
【図２６】本発明の第１３実施例の回路図である。
【図２７】本発明の第１３実施例の第１の状態を示す等
価回路図である。
【図２８】本発明の第１３実施例の第２の状態を示す等
価回路図である。
【図２９】本発明の第１３実施例の第３の状態を示す等
価回路図である。
【図３０】本発明の第１４実施例の回路図である。
【図３１】本発明の第１４実施例の動作波形図である。
【図３２】本発明の第１５実施例の回路図である。
【図３３】本発明の第１５実施例の動作波形図である。
【図３４】本発明の第１６実施例の回路図である。
【図３５】本発明の第１７実施例の回路図である。
【図３６】本発明の第１７実施例の動作波形図である。
【図３７】本発明の第１８実施例の回路図である。
【図３８】本発明の第１９実施例の回路図である。
【図３９】本発明の第２０実施例の動作波形図である。
【図４０】本発明の第２０実施例の第２の状態を示す等
価回路図である。
【図４１】本発明の第２０実施例の第３の状態を示す等
価回路図である。
【図４２】本発明の第２１実施例の回路図である。
【図４３】本発明の第２１実施例の動作波形図である。
【図４４】本発明の第２１実施例の第１の状態を示す等
価回路図である。
【図４５】本発明の第２１実施例の第２の状態を示す等
価回路図である。
【図４６】本発明の第２１実施例の第３の状態を示す等
価回路図である。
【図４７】本発明の第２２実施例の回路図である。
【図４８】本発明の第２２実施例の動作波形図である。
【図４９】本発明の第２２実施例の第１の状態を示す等
価回路図である。
【図５０】本発明の第２２実施例の第２の状態を示す等
価回路図である。
【図５１】本発明の第２２実施例の第３の状態を示す等
価回路図である。
【図５２】本発明の第２２実施例の具体的な回路例を示
す回路図である。
【図５３】本発明の第２２実施例の回路図である。
【図５４】本発明の第２２実施例の具体的な回路例を示
す回路図である。
【図５５】従来例の回路図である。
【図５６】従来例の動作波形図である。
【図５７】従来例の各素子のオン／オフ状態を示す動作
説明図である。
【図５８】従来例の第１の状態を示す等価回路図であ
る。
【図５９】従来例の第２の状態を示す等価回路図であ
る。
【図６０】従来例の第３の状態を示す等価回路図であ
る。
【符号の説明】
ＡＣ 交流電源 ＤＢ 全波整流器 Ｃ１ 第１のキャパシタ Ｃ２ 平滑コンデンサ Ｌ１ インダクタ Ｄ１ ダイオード Ｄ２ ダイオード Ｓｗ１ 第１のスイッチング素子 Ｓｗ２ 第２のスイッチング素子 Ｓｗ３ 第３のスイッチング素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−46844（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−46824（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−111243（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/06 H02M 3/155 H02M 7/217

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流電源に全波整流器を接続し、この
    全波整流器の出力に、第１のスイッチング素子及び第１
    のエネルギー蓄積手段を介して、電圧安定化手段と負荷
    を並列接続して成る負荷回路を接続し、第１のエネルギ
    ー蓄積手段の保持する電圧と電圧安定化手段の保持する
    電圧の和が入力電圧に比例した電圧になるように第１の
    エネルギー蓄積手段の保持する電圧を調整し、入力電圧
    と出力電圧との電圧差を第１のエネルギー蓄積手段が保
    持することで負荷に任意の一定電圧を印加するように調
    整する制御手段を第１のエネルギー蓄積手段と並列に接
    続し、上記制御手段はインダクタとスイッチング素子と
    で構成され、入力電圧が設定電圧よりも高いときは第１
    のエネルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを減少させる方
    向に、入力電圧が設定電圧よりも低いときは第１のエネ
    ルギー蓄積手段の蓄積エネルギーを増加させる方向に第
    １のエネルギー蓄積手段の電圧を調整しながらエネルギ
    ーをインダクタに一時蓄積するように第１のエネルギー
    蓄積手段とインダクタを接続し、第１のエネルギー蓄積
    手段の電圧調整が終了したときに第１のエネルギー蓄積
    手段とインダクタの接続を切断し、その瞬間にインダク
    タから放出されるエネルギーは負荷回路に供給されるよ
    うに構成されており、入力電流の包絡線が入力電圧に比
    例するように第１のスイッチング素子を制御する手段を
    備えることを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項２】 第１のエネルギー蓄積手段は第１のキ
    ャパシタよりなり、電圧安定化手段は平滑コンデンサよ
    りなり、制御手段は第１のキャパシタの一端に第２のス
    イッチング素子を介してインダクタの一端を接続すると
    共にインダクタの他端を第１のダイオードを介して第１
    のキャパシタの他端に接続し、第１のキャパシタの他端
    は平滑コンデンサの一端に接続され、平滑コンデンサの
    他端とインダクタの一端の間には第２のダイオードが接
    続され、平滑コンデンサの他端とインダクタの他端の間
    には第３のスイッチング素子が接続されており、この制
    御手段は、入力電圧が出力設定電圧よりも高いときは第
    １のキャパシタに第２のスイッチング素子を介してイン
    ダクタ及び第１のダイオードを直列接続することにより
    第１のキャパシタの電圧を調整しながらエネルギーをイ
    ンダクタに一時蓄積し、入力電圧が出力設定電圧よりも
    低いときは平滑コンデンサと第１のキャパシタを第２の
    スイッチング素子、インダクタ、及び第３のスイッチン
    グ素子を介して接続することにより第１のキャパシタを
    充電して電圧を調整しながらインダクタにエネルギーを
    蓄積し、第１のキャパシタの電圧調整が終了したときに
    第２のスイッチング素子を切断し、その瞬間に第２のダ
    イオードと第１のダイオードを介してインダクタに蓄積
    されたエネルギーが負荷回路に送られるように構成され
    ていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
  3. 【請求項３】 第１のエネルギー蓄積手段は第１のキ
    ャパシタよりなり、電圧安定化手段は第２のキャパシタ
    よりなり、制御手段は第１のキャパシタの一端に第２の
    スイッチング素子を介してインダクタの一端を接続する
    と共にインダクタの他端を第１のダイオードと第３のス
    イッチング素子を介して第１のキャパシタの他端に接続
    し、第１のキャパシタの他端は第２のキャパシタの一端
    に接続され、第２のキャパシタの他端とインダクタの一
    端の間には第２のダイオードが接続され、第２のキャパ
    シタの他端とインダクタの他端の間には第４のスイッチ
    ング素子が接続され、第１のダイオードと第３のスイッ
    チング素子の接続点と第２のキャパシタの他端の間には
    電力蓄積コンデンサが接続されており、この制御手段
    は、入力電圧が出力設定電圧よりも高いときは第１のキ
    ャパシタに第２のスイッチング素子を介してインダクタ
    及び第１のダイオードと第３のスイッチング素子を直列
    に接続することにより第１のキャパシタの電圧を調整し
    ながらエネルギーをインダクタに一時蓄積し、入力電圧
    が出力設定電圧よりも低いときは電力蓄積コンデンサと
    第１のキャパシタを第２のスイッチング素子、インダク
    タ、第４のスイッチング素子を介して接続することによ
    り第１のキャパシタを充電して電圧を調整しながらイン
    ダクタにエネルギーを蓄積し、第１のキャパシタの電圧
    調整が終了したときに第２のスイッチング素子を切断
    し、その瞬間に第２のダイオードと第１のダイオードを
    介してインダクタに蓄積されたエネルギーが電力蓄積コ
    ンデンサに送られ、第３のスイッチング素子によって電
    力蓄積コンデンサから負荷電圧を一定に保つようにエネ
    ルギーを補充するための制御を行うように構成されてい
    ることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
  4. 【請求項４】 電圧安定化手段は電力蓄積コンデンサ
    よりなり、平滑コンデンサと負荷を並列に接続した負荷
    回路をスイッチング素子を介して電力蓄積コンデンサに
    並列に接続し、負荷に印加される電圧が一定になるよう
    に電力蓄積コンデンサから負荷へのエネルギー供給量を
    スイッチング素子によって調整する手段を具備すること
    を特徴とする請求項１記載の電源装置。
  5. 【請求項５】 電圧安定化手段と負荷を並列接続して
    成る負荷回路を第１のエネルギー蓄積手段及び第１のス
    イッチング素子と直列に接続した回路を、全波整流器の
    出力に複数個並列に接続することにより複数の負荷に電
    力を供給し、各負荷に任意の出力電圧を得られるよう
    に、各エネルギー蓄積手段の電圧を時分割的に調整する
    制御手段を接続したことを特徴とする請求項１記載の電
    源装置。
  6. 【請求項６】 電圧安定化手段と負荷を並列接続して
    成る負荷回路を第１のエネルギー蓄積手段及び第１のス
    イッチング素子と直列に接続した回路の中から入力電圧
    に応じて選択される任意の回路への充電を行うことによ
    り、エネルギー蓄積手段が保持する電圧を低減すること
    を特徴とする請求項５記載の電源装置。
  7. 【請求項７】 １つのエネルギー蓄積手段によって任
    意の電圧を持つ複数の出力にエネルギーを供給すること
    を特徴とする請求項５記載の電源装置。
  8. 【請求項８】 １組の電圧安定化手段と負荷を並列に
    接続した負荷回路に対して第１のスイッチング素子と第
    １のエネルギー蓄積手段を複数並列に接続し、これらの
    エネルギー蓄積手段の電圧を時分割で調整することを特
    徴とする請求項１記載の電源装置。
  9. 【請求項９】 １組の電圧安定化手段と負荷を並列に
    接続した負荷回路に対して第１のスイッチング素子と第
    １のエネルギー蓄積手段を複数直列に接続し、これらの
    エネルギー蓄積手段の電圧を時分割で調整することを特
    徴とする請求項１記載の電源装置。
  10. 【請求項１０】 第１のスイッチング素子と第１のエ
    ネルギー蓄積手段との間にインダクタを介挿し、第１の
    スイッチング素子の駆動終了までにインダクタに蓄積さ
    れたエネルギーを放出する手段としてダイオードを具備
    し、このダイオードによって、第１のエネルギー蓄積手
    段と負荷回路に更にエネルギーを供給することを特徴と
    する請求項１記載の電源装置。
  11. 【請求項１１】 第１のエネルギー蓄積手段と、電圧
    安定化手段と負荷を並列に接続した負荷回路との間にイ
    ンダクタを介挿し、第１のスイッチング素子の駆動終了
    までにインダクタに蓄積されたエネルギーを放出する手
    段としてダイオードを具備し、このダイオードによって
    負荷回路に更にエネルギーを供給することを特徴とする
    請求項１記載の電源装置。
  12. 【請求項１２】 インダクタと第１のエネルギー蓄積
    手段に並列に第２のスイッチング素子を介して第２のダ
    イオードを接続し、入力電圧が出力設定電圧よりも高い
    ときは、インダクタのエネルギー放出時に第２のスイッ
    チング素子を駆動させることで第１のエネルギー蓄積手
    段にエネルギーを供給することを特徴とする請求項１０
    記載の電源装置。
  13. 【請求項１３】 交流電源に全波整流器を接続し、全
    波整流器の第１の出力端に、第１のスイッチング素子を
    介して第１のキャパシタの一端を接続し、第１のキャパ
    シタの一端に第２のスイッチング素子を介してインダク
    タの一端を接続し、前記インダクタの他端を第１のダイ
    オードを介して電圧安定化手段と負荷を並列に接続した
    負荷回路の一端に接続し、負荷回路の他端を全波整流器
    の第２の出力端に接続し、第１のキャパシタの他端とイ
    ンダクタの一端の間に第３のスイッチング素子を接続
    し、インダクタの他端と全波整流器の第２の出力端の間
    に第４のスイッチング素子を接続し、インダクタの残留
    エネルギーを負荷回路に送るために、インダクタの一端
    と全波整流器の第２の出力端の間に第２のダイオードを
    接続し、第１のキャパシタの他端と前記負荷回路の一端
    の間に第３のダイオードを接続した回路において、第１
    のキャパシタと電圧安定化手段の保持する電圧の和を入
    力電圧に比例した電圧になるように第１のキャパシタの
    保持する電圧を調整し、入力電圧と出力電圧との電圧差
    を第１のキャパシタが保持することで負荷に任意の一定
    電圧を印加するよう調整するために、入力電圧が出力設
    定電圧よりも高いときは第１のキャパシタに第２のスイ
    ッチング素子を介してインダクタ及び第２、第３のダイ
    オードを直列接続することにより第１のキャパシタの電
    圧を調整しながらエネルギーをインダクタに一時蓄積
    し、入力電圧が出力設定電圧よりも低いときは電圧安定
    化手段から第３のダイオードを介して第１のキャパシ
    タ、第３のスイッチング素子、インダクタ、及び第４の
    スイッチング素子を接続することにより第１のキャパシ
    タを充電して電圧を調整しながらインダクタにエネルギ
    ーを蓄積し、インダクタへのエネルギー供給が終わった
    瞬間に第２のダイオードと第１のダイオードを介してイ
    ンダクタに蓄積されたエネルギーを負荷回路に送り、且
    つ、入力電流包絡線が入力電圧に比例するように第１の
    スイッチング素子を制御する手段を備えることを特徴と
    する電源装置。
  14. 【請求項１４】 第１のスイッチング素子と第１のエ
    ネルギー蓄積手段の直列回路に並列に、第２のスイッチ
    ング素子と第２のエネルギー蓄積手段の直列回路を接続
    し、入力電流包絡線が入力電圧に比例するように第１と
    第２のスイッチング素子を交互に制御して連続的に入力
    電流を引き込み、第１及び第２のエネルギー蓄積手段の
    電圧調整を同じ制御手段を交互に用いて行い、全波整流
    器の出力電圧と第１のエネルギー蓄積手段あるいは第２
    のエネルギー蓄積手段を第１のスイッチング素子あるい
    は第２のスイッチング素子を介して直列接続し、負荷に
    電力を供給することを特徴とする請求項１記載の電源装
    置。
  15. 【請求項１５】 第１のスイッチング素子とインダク
    タ、第１のエネルギー蓄積手段の直列回路と並列に、第
    ２のスイッチング素子と第２のエネルギー蓄積手段の直
    列回路を接続し、入力電流包絡線が入力電圧に比例する
    ように、第１と第２のスイッチング素子を重ね合わせて
    駆動して各々に流れ込む電流を重ね合わせ、第１及び第
    ２のエネルギー蓄積手段の電圧調整を同じ制御手段を交
    互に用いて行い、全波整流器の出力電圧と第１のエネル
    ギー蓄積手段あるいは第２のエネルギー蓄積手段を、第
    １のスイッチング素子とインダクタの直列回路あるいは
    第２のスイッチング素子を介して直列接続し、負荷に電
    力を供給することを特徴とする請求項１０記載の電源装
    置。
  16. 【請求項１６】 第１のスイッチング素子と第１のエ
    ネルギー蓄積手段との間に第１のインダクタとこれに蓄
    積されたエネルギーを放出する手段を接続し、第２のス
    イッチング素子と第２のエネルギー蓄積手段との間に第
    ２のインダクタとこれに蓄積されたエネルギーを放出す
    る手段を接続し、入力電流包絡線が入力電圧に比例する
    ように第１と第２のスイッチング素子を交互に制御して
    入力電流を連続的に引き込み、第１及び第２のエネルギ
    ー蓄積手段の電圧調整を同じ制御手段を交互に用いて行
    い、全波整流器の出力電圧と第１のエネルギー蓄積手段
    あるいは第２のエネルギー蓄積手段を、第１のスイッチ
    ング素子と第１のインダクタあるいは第２のスイッチン
    グ素子と第２のインダクタを介して直列接続し、負荷に
    電力を供給することを特徴とする請求項１４記載の電源
    装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１記載の電源装置において、
    エネルギー蓄積手段にスイッチング素子を介してインダ
    クタを接続し、スイッチング素子を駆動させてインダク
    タにエネルギーを伝達するときに、スイッチング素子の
    駆動終了と同時にインダクタに流れる電流と逆方向の極
    性を持つエネルギー蓄積手段をインダクタに接続するこ
    とにより、インダクタの電流を限流しつつ、エネルギー
    蓄積手段を充電する制御手段を具備することを特徴とす
    る電源装置。
  18. 【請求項１８】 第２のスイッチング素子を切断する
    前に、第２のスイッチング素子を駆動させたまま第３の
    スイッチング素子を切断することにより、平滑コンデン
    サから第１のキャパシタへの充電が終了し、インダクタ
    に蓄積されたエネルギーが第１のダイオードを介して第
    １のキャパシタを充電することを特徴とする請求項２記
    載の電源装置。
  19. 【請求項１９】 第１のエネルギー蓄積手段は第１の
    キャパシタよりなり、電圧安定化手段は第２のキャパシ
    タよりなり、制御手段は第１のキャパシタの一端に第２
    のスイッチング素子を介してインダクタの一端を接続す
    ると共にインダクタの他端を第１のダイオードと第３の
    スイッチング素子を介して第１のキャパシタの他端に接
    続し、第１のキャパシタの他端は第２のキャパシタの一
    端に接続され、第２のキャパシタの他端とインダクタの
    一端の間には第２のダイオードが接続され、第２のキャ
    パシタの他端とインダクタの他端の間には第４のスイッ
    チング素子が接続され、第１のダイオードと第３のスイ
    ッチング素子の接続点と第２のキャパシタの他端の間に
    は電力蓄積コンデンサが接続されており、この制御手段
    は、入力電圧が出力設定電圧よりも高いときは第１のキ
    ャパシタとインダクタを第３のスイッチング素子を介し
    て直列接続することにより第１のキャパシタの電圧を調
    整しながらエネルギーをインダクタに一時蓄積し、入力
    電圧が出力設定電圧よりも低いときは電力蓄積コンデン
    サに第１のキャパシタとインダクタを第３及び第４のス
    イッチング素子を介して接続することにより第１のキャ
    パシタを充電して電圧を調整しながらインダクタにエネ
    ルギーを蓄積し、第２のスイッチング素子あるいは第
    ３、第４のスイッチング素子を切断した瞬間、第１のキ
    ャパシタの電圧調整を行いながらインダクタの電流を限
    流し、第１のダイオードと第２のダイオードを介してイ
    ンダクタに蓄積されたエネルギーが電力蓄積コンデンサ
    に送り込まれ、電力蓄積コンデンサから第３のスイッチ
    ング素子によって負荷電圧を一定に保つようにエネルギ
    ーを補充するための制御を行うことを特徴とする請求項
    １記載の電源装置。
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