JP3456833B2 - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
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- JP3456833B2 JP3456833B2 JP13746796A JP13746796A JP3456833B2 JP 3456833 B2 JP3456833 B2 JP 3456833B2 JP 13746796 A JP13746796 A JP 13746796A JP 13746796 A JP13746796 A JP 13746796A JP 3456833 B2 JP3456833 B2 JP 3456833B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、交流を入力とするスイ
ッチング式直流安定化電源装置に関するものである。
ッチング式直流安定化電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５に本願出願人の出願に係る特願平５
−１７７３７９号にて提案されたスイッチング電源の構
成例を示す。図５において、２０は商用交流電源、２１
は全波整流器でダイオ−ド２２、２３、２４、２５から
構成されている。２６はインダクタ、２７はトランスで
一次 （２） 巻線２８、二次巻線２９、制御巻線３１から構成されて
いる。３２は平滑コンデンサ、３３はスイッチ素子、３
４は整流平滑回路でダイオ−ド３５、コンデンサ３６か
ら構成されている。３７は負荷、ＣＯＮは制御回路、３
９はコンデンサ、４０はダイオ−ドである。
−１７７３７９号にて提案されたスイッチング電源の構
成例を示す。図５において、２０は商用交流電源、２１
は全波整流器でダイオ−ド２２、２３、２４、２５から
構成されている。２６はインダクタ、２７はトランスで
一次 （２） 巻線２８、二次巻線２９、制御巻線３１から構成されて
いる。３２は平滑コンデンサ、３３はスイッチ素子、３
４は整流平滑回路でダイオ−ド３５、コンデンサ３６か
ら構成されている。３７は負荷、ＣＯＮは制御回路、３
９はコンデンサ、４０はダイオ−ドである。
【０００３】このスイッチング電源の回路動作は、商用
交流電源２０の入力を全波整流器２１で整流し、平滑コ
ンデンサ３２でリプルの少ない直流に平滑した後、スイ
ッチ素子３３を入力商用交流周波数より高い周波数でオ
ン、オフさせることによって、トランス２７の一次巻線
２８に交流電圧が与えられ、その出力はトランス２７の
二次巻線２９から整流平滑回路３４に与えられて整流平
滑し、直流の出力電圧として負荷に与える基本動作にお
いて、スイッチ素子３３がオンになると、インダクタ２
６の電流はコンデンサ３９を介してトランス２７の制御
巻線３１と一次巻線２８、およびスイッチ素子３３を通
って流れるので、コンデンサ３９が電圧を持ち始め、そ
の電圧が平滑コンデンサ３２の電圧より高くなると、イ
ンダクタ２６の電流はダイオ−ド４０を通って平滑コン
デンサ３２に流れ込むことになる。従って、スイッチ素
子３３がオンしているにも拘らず、インダクタ２６の昇
圧時間を短くし、これは入力電圧が高いほど昇圧時間を
短くする作用がある。
交流電源２０の入力を全波整流器２１で整流し、平滑コ
ンデンサ３２でリプルの少ない直流に平滑した後、スイ
ッチ素子３３を入力商用交流周波数より高い周波数でオ
ン、オフさせることによって、トランス２７の一次巻線
２８に交流電圧が与えられ、その出力はトランス２７の
二次巻線２９から整流平滑回路３４に与えられて整流平
滑し、直流の出力電圧として負荷に与える基本動作にお
いて、スイッチ素子３３がオンになると、インダクタ２
６の電流はコンデンサ３９を介してトランス２７の制御
巻線３１と一次巻線２８、およびスイッチ素子３３を通
って流れるので、コンデンサ３９が電圧を持ち始め、そ
の電圧が平滑コンデンサ３２の電圧より高くなると、イ
ンダクタ２６の電流はダイオ−ド４０を通って平滑コン
デンサ３２に流れ込むことになる。従って、スイッチ素
子３３がオンしているにも拘らず、インダクタ２６の昇
圧時間を短くし、これは入力電圧が高いほど昇圧時間を
短くする作用がある。
【０００４】また、スイッチ素子３３がオフの期間に
は、インダクタ２６の電流はダイオ−ド４０を介して平
滑コンデンサ３２に流れ込み、また同時にトランス２７
の制御巻線３１からの励磁電流が、コンデンサ３９とダ
イオ−ド４０を通って流れ、コンデンサ３９はスイッチ
素子３３がオン期間とは逆方向に充電され電圧が下が
る。即ち、インダクタ２６の昇圧時間が、入力電圧が高
いほど短くなるため、インダクタ２６の電流がスイッチ
素子３３がオフの期間に、零アンペアに戻らない連続方
のモ−ドであっても、入力電流波形が、概ね正弦波に対
応した波形になり、力率が高くなる。
は、インダクタ２６の電流はダイオ−ド４０を介して平
滑コンデンサ３２に流れ込み、また同時にトランス２７
の制御巻線３１からの励磁電流が、コンデンサ３９とダ
イオ−ド４０を通って流れ、コンデンサ３９はスイッチ
素子３３がオン期間とは逆方向に充電され電圧が下が
る。即ち、インダクタ２６の昇圧時間が、入力電圧が高
いほど短くなるため、インダクタ２６の電流がスイッチ
素子３３がオフの期間に、零アンペアに戻らない連続方
のモ−ドであっても、入力電流波形が、概ね正弦波に対
応した波形になり、力率が高くなる。
【０００５】
（３）
しかしながら、前述した従来のスイッチング電源の回路
構成では、軽負荷時において平滑コンデンサ３２から放
出される電荷量よりも制御巻線３１から流入する電荷量
が増大し、平滑コンデンサ３２の電圧が上昇する。この
ため、平滑コンデンサ３２には高耐圧のコンデンサを必
要とすると共に、スイッチ素子３３に印加される電圧も
増大することから、スイッチ素子３３も高耐圧の素子を
必要とする。従って、一般に高耐圧のスイッチ素子は低
耐圧のものに比較し電流導通時の損失が大きくなるた
め、全体の効率も低下するという問題が生じる。本発明
は上記の点に鑑みなされたもので、高入力電圧あるいは
軽負荷の条件下においても、平滑コンデンサ３２の電圧
を抑制することにより大型化を防ぎ、またスイッチ素子
３３の大型化及び損失の増大を避けることにより、小型
で高効率の交流入力のスイッチング電源を提供するもの
である。
構成では、軽負荷時において平滑コンデンサ３２から放
出される電荷量よりも制御巻線３１から流入する電荷量
が増大し、平滑コンデンサ３２の電圧が上昇する。この
ため、平滑コンデンサ３２には高耐圧のコンデンサを必
要とすると共に、スイッチ素子３３に印加される電圧も
増大することから、スイッチ素子３３も高耐圧の素子を
必要とする。従って、一般に高耐圧のスイッチ素子は低
耐圧のものに比較し電流導通時の損失が大きくなるた
め、全体の効率も低下するという問題が生じる。本発明
は上記の点に鑑みなされたもので、高入力電圧あるいは
軽負荷の条件下においても、平滑コンデンサ３２の電圧
を抑制することにより大型化を防ぎ、またスイッチ素子
３３の大型化及び損失の増大を避けることにより、小型
で高効率の交流入力のスイッチング電源を提供するもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング電
源は、交流電源に接続された全波整流器と、該全波整流
器の出力端子間に接続された平滑コンデンサと、該平滑
コンデンサの端子間に接続されたトランスの一次巻線と
スイッチ素子との直列回路と、前記全波整流器と前記平
滑コンデンサとの間に接続されたインダクタとコンデン
サ及び前記トランスの制御巻線との直列回路と、前記コ
ンデンサと前記制御巻線との直列回路に並列に設けられ
たダイオ−ドと、前記トランスの二次巻線に接続される
と共にその出力端子に負荷が接続される整流平滑回路
と、前記整流平滑回路の出力電圧を所定の電圧になるよ
うに該スイッチ素子を制御する制御回路とを有するスイ
ッチング電源において、前記制御回路には前記平滑コン
デンサの電圧を検知する平滑コンデンサ電圧検出部と、
該平滑コンデンサ電圧検出部の検出電圧が所定電圧以上
に達した場合、該スイッチ素子のオン、オフ周期を可変
する周波数変調回路を備えたものである。
源は、交流電源に接続された全波整流器と、該全波整流
器の出力端子間に接続された平滑コンデンサと、該平滑
コンデンサの端子間に接続されたトランスの一次巻線と
スイッチ素子との直列回路と、前記全波整流器と前記平
滑コンデンサとの間に接続されたインダクタとコンデン
サ及び前記トランスの制御巻線との直列回路と、前記コ
ンデンサと前記制御巻線との直列回路に並列に設けられ
たダイオ−ドと、前記トランスの二次巻線に接続される
と共にその出力端子に負荷が接続される整流平滑回路
と、前記整流平滑回路の出力電圧を所定の電圧になるよ
うに該スイッチ素子を制御する制御回路とを有するスイ
ッチング電源において、前記制御回路には前記平滑コン
デンサの電圧を検知する平滑コンデンサ電圧検出部と、
該平滑コンデンサ電圧検出部の検出電圧が所定電圧以上
に達した場合、該スイッチ素子のオン、オフ周期を可変
する周波数変調回路を備えたものである。
【０００７】
（４）
図１は本発明の実施例を示すもので、図５に示した従来
例と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
図１において、４０は制御回路で従来の制御回路ＣＯＮ
に平滑コンデンサ電圧検出器５０と周波数変調回路６０
を付加したものである。
例と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
図１において、４０は制御回路で従来の制御回路ＣＯＮ
に平滑コンデンサ電圧検出器５０と周波数変調回路６０
を付加したものである。
【０００８】この制御回路４０の動作は、平滑コンデン
サ３２の電圧が規定値以下であればスイッチ素子３３を
一定の周期（周波数）でオン、オフ制御し、整流平滑回
路３４の出力電圧に応じて、巾制御（ＰＷＭ）され出力
電圧を一定値に制御する。次に軽負荷時平滑コンデンサ
３２の電圧が所定値以上になると電圧検出回路５０がこ
れを検出し、周波数変調回路６０において、スイッチ素
子３２の発振周波数を可変する。この実施例では定常周
波数より高く設定することによりスイッチ素子３３のオ
ン、オフ周期を早めることによりインダクタ２６に蓄積
されるエネルギ−を減らし、平滑コンデンサ３２の電圧
上昇を制限している。因みに図２は平滑コンデンサ３２
の電圧Ｖcinと出力電流Ｉ0の関係を示す特性図、図３は
スイッチ素子３３の発振周波数（ｆ）と出力電流（Ｉ
0）の関係を示す特性図で、１例としてコンデンサ３２
の電圧が４２０Ｖ以上に達した時、これ以上の上昇を防
止し、ほぼ４３０Ｖ程度に維持することを示している。
サ３２の電圧が規定値以下であればスイッチ素子３３を
一定の周期（周波数）でオン、オフ制御し、整流平滑回
路３４の出力電圧に応じて、巾制御（ＰＷＭ）され出力
電圧を一定値に制御する。次に軽負荷時平滑コンデンサ
３２の電圧が所定値以上になると電圧検出回路５０がこ
れを検出し、周波数変調回路６０において、スイッチ素
子３２の発振周波数を可変する。この実施例では定常周
波数より高く設定することによりスイッチ素子３３のオ
ン、オフ周期を早めることによりインダクタ２６に蓄積
されるエネルギ−を減らし、平滑コンデンサ３２の電圧
上昇を制限している。因みに図２は平滑コンデンサ３２
の電圧Ｖcinと出力電流Ｉ0の関係を示す特性図、図３は
スイッチ素子３３の発振周波数（ｆ）と出力電流（Ｉ
0）の関係を示す特性図で、１例としてコンデンサ３２
の電圧が４２０Ｖ以上に達した時、これ以上の上昇を防
止し、ほぼ４３０Ｖ程度に維持することを示している。
【０００９】図４は本発明の他の実施例回路図で、トラ
ンス２７に三次巻線３０を設け、ダイオ−ド３８を介し
て平滑コンデンサ３２の一端に接続するように構成した
もので、スイッチ素子３３のオフ時に三次巻線３０に発
生する逆起電力をダイオ−ド３８を介して平滑コンデン
サ３２に流れ込むように構成し、トランス２７のリセッ
ト電流を有効に利用した例を示す。
ンス２７に三次巻線３０を設け、ダイオ−ド３８を介し
て平滑コンデンサ３２の一端に接続するように構成した
もので、スイッチ素子３３のオフ時に三次巻線３０に発
生する逆起電力をダイオ−ド３８を介して平滑コンデン
サ３２に流れ込むように構成し、トランス２７のリセッ
ト電流を有効に利用した例を示す。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、従来の主要回路を
そのままとし、スイッチ素子３３の発振周波数を変える
だけで、高入力電圧または軽負荷条件においても、平滑
コンデ （５） ンサ３２の電圧を低く設定することが可能となることか
ら、平滑コンデンサ３２を低耐圧のものにし得ると共
に、スイッチ素子３３を低耐圧でオン抵抗の小さいもの
が使用でき、スイッチング電源の小型化と共に、高力
率、高効率化を図ることができる。
そのままとし、スイッチ素子３３の発振周波数を変える
だけで、高入力電圧または軽負荷条件においても、平滑
コンデ （５） ンサ３２の電圧を低く設定することが可能となることか
ら、平滑コンデンサ３２を低耐圧のものにし得ると共
に、スイッチ素子３３を低耐圧でオン抵抗の小さいもの
が使用でき、スイッチング電源の小型化と共に、高力
率、高効率化を図ることができる。
【図１】本発明の一実施例回路図
【図２】実施例回路の特性図
【図３】実施例回路の特性図
【図４】本発明の他の実施例回路図
【図５】従来回路図
２０ 商用交流電源
２１ 全波整流器
２２、２３、２４、２５、３５、３８、４０ ダイオ−ド
２６ インダクタ
２７ トランス
２８ トランスの一次巻線
２９ トランスの二次巻線
３０ トランスの三次巻線
３１ トランスの制御巻線
３２ 平滑コンデンサ
３３ スイッチ素子
３４ 整流平滑回路
（６）
３６、３９ コンデンサ
３７ 負荷
４０ 制御回路
５０ 平滑コンデンサ電圧検出部
６０ 周波数変調回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02M 3/28
H02M 7/06
H02M 7/217
Claims (2)
- 【請求項１】 交流電源に接続された全波整流器と、該
全波整流器の出力端子間に接続された平滑コンデンサ
と、該平滑コンデンサの端子間に接続されたトランスの
一次巻線とスイッチ素子との直列回路と、前記全波整流
器と前記平滑コンデンサとの間に接続されたインダクタ
とコンデンサ及び前記トランスの制御巻線との直列回路
と、前記コンデンサと前記制御巻線との直列回路に並列
に設けられたダイオ−ドと、前記トランスの二次巻線に
接続されると共にその出力端子に負荷が接続される整流
平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧を所定の電圧
になるように該スイッチ素子を制御する制御回路とを有
するスイッチング電源において、前記制御回路は前記平
滑コンデンサの電圧を検知する平滑コンデンサ電圧検出
部と、該平滑コンデンサ電圧検出部の検出電圧が所定電
圧以上に達した場合、該スイッチ素子のオン、オフ周期
を可変する周波数変調回路を備えたことを特徴とするス
イッチング電源。 - 【請求項２】 トランスに三次巻線を設け、ダイオ−ド
を介して平滑コンデンサの一端に接続したことを特徴と
する請求項１のスイッチング電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13746796A JP3456833B2 (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13746796A JP3456833B2 (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | スイッチング電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09308242A JPH09308242A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3456833B2 true JP3456833B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=15199297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13746796A Expired - Fee Related JP3456833B2 (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | スイッチング電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3456833B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3173503B2 (ja) | 1999-06-09 | 2001-06-04 | 日本電気株式会社 | スイッチング電源装置 |
| JP5239917B2 (ja) * | 2009-02-05 | 2013-07-17 | Ｔｄｋラムダ株式会社 | 力率改善コンバータおよび力率改善コンバータ制御器 |
-
1996
- 1996-05-07 JP JP13746796A patent/JP3456833B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09308242A (ja) | 1997-11-28 |
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