JP3461072B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、入力する１次交
流電力を１次整流回路により全波整流した１次直流電力
を、平滑コンデンサを備えた１次平滑回路により平滑し
てトランスの１次巻線とスイッチング素子との直列回路
に印加し、そのスイッチング素子をスイッチングするこ
とによりトランスの２次巻線に誘起される２次交流電力
を、２次整流平滑回路によって整流平滑して２次直流電
力として負荷に出力するスイッチング電源装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源装置はコストが安く小
型軽量で、しかも変換効率が優れているため、各種の電
子機器の電源装置として広く用いられている。図１３
は、最も一般的で広く知られている従来のスイッチング
電源装置の構成の一例を示す回路図である。

【０００３】図１３に示したスイッチング電源装置は、
商用交流電源１から入力端子２０ａ，２０ｂを介して入
力する１次交流電力を、ダイオードブリッジ２１によっ
て全波整流し、平滑用のコンデンサＣ５で平滑した後、
トランス２２の１次巻線Ｎｐと直列に接続されたトラン
ジスタＱ５によりスイッチングし、該スイッチングによ
ってトランス２２の２次巻線Ｎｓに誘起された２次交流
電力を２次整流平滑回路２３が整流平滑して、２次直流
電力として正負の出力端子２４ａ，２４ｂから負荷９に
出力する。

【０００４】スイッチング制御回路（ＳＷＣ）２５は、
出力端子２４ａ，２４ｂの近傍で検出した出力電圧に応
じたパルス幅の駆動パルスを、トランジスタＱ５に出力
してオン・オフさせることにより、スイッチング電源装
置の出力電圧が予め設定した電圧になるように制御す
る。

【０００５】しかしながら、１次直流電力を平滑する１
次平滑回路は、図１３に示したようにコンデンサＣ５の
みからなるコンデンサ入力型の平滑回路であるため、入
力する交流電流の導通角が狭く、電流のピーク値が大き
くなって、商用交流電源１及び該電源１に接続された他
の機器に悪影響を及ぼすと共に、入力電流に商用周波数
の高周波成分が多く含まれるから、リップル成分も増大
し、発熱などによってコンデンサＣ５の寿命も短かくな
る。

【０００６】このようなコンデンサ入力型の平滑回路の
問題点を解決するために、図１３のダイオードブリッジ
２１とコンデンサＣ５との間にチョークコイルを介挿し
たチョーク入力型の平滑回路が知られている。チョーク
入力型の平滑回路は、コンデンサ入力型に比べて交流電
流の導通角が広くなって、電流のピーク値が抑えられる
から、商用交流電源１及び該電源１に接続された他の機
器ならびにコンデンサＣ５の寿命に対する悪影響が遙か
に減少する。

【０００７】しかしながら、商用交流電源１の周波数の
ような低周波用のチョークコイルが有効に作用するため
には、数ｍＨ乃至数十ｍＨもの大きなインダクタンスが
必要であるから、チョークコイルが大型で重くなって、
コストが大幅にアップするのみならず、コイルの抵抗分
も増大する。さらにインダクタンスによる位相遅れも大
きくなり、かえって力率が低下するという問題があっ
た。

【０００８】そのため、図１４に示すように、ダイオー
ドブリッジ２１とコンデンサＣ５との間に、高周波用の
チョークコイルＣＨ６，ダイオードＤ６，トランジスタ
Ｑ６，駆動パルス発生回路（ＤＰＧ）２７及び電流検出
手段例えばカレントトランス（ＣＴ）２８からなるアク
ティブフィルタ２６を介挿し、入力電流の波形整形を行
なって力率を向上させると共に、高周波成分を低減した
スイッチング電源装置があった。

【０００９】すなわち、図１４に示したアクティブフィ
ルタ２６は、トランジスタＱ６がオンの時に、ダイオー
ドブリッジ２１から出力される直流電流がチョークコイ
ルＣＨ６，カレントトランス２８，トランジスタＱ６か
らなる直列回路に流れて、チョークコイルＣＨ６を励起
する。トランジスタＱ６がオフになると、蓄積された励
起エネルギが電流に再変換され、チョークコイルＣＨ６
に発生した逆起電力とダイオードブリッジ２１の出力電
圧とが加算されて、ダイオードＤ６を介してコンデンサ
Ｃ５を充電する。

【００１０】駆動パルス発生回路２７は、コンデンサＣ
５の端子間電圧を検出して該電圧を安定化するために、
ダイオードブリッジ２１の出力電圧を検出してその全波
整流電圧波形に比例した基準波形を形成すると共に、ト
ランジスタＱ６がオンの時にチョークコイルＣＨ６に流
れる励起電流をカレントトランス２８により検出し、励
起電流のピーク値が基準波形に追従するようにデューテ
ィ比を制御した駆動パルスを出力して、トランジスタＱ
６をオン・オフさせる。

【００１１】したがって、図示しない商用交流電源から
ダイオードブリッジ２１に入力する交流電流は、その交
流電圧に（正負とも）比例した正弦波形になるから、力
率は殆んど１００％、入力電流の半波毎の導通角は略１
８０°になり、入力電流の過大なピーク値と共に高周波
成分もなくなって、商用交流電源側への悪影響は皆無に
近くなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示したスイッチング電源装置は、スイッチングコンバ
ータが２段構成になり、特に駆動パルス発生回路２７は
その構成及び作用がスイッチング制御回路２５よりも複
雑であるため、構成部品点数が増大してコストが上昇
し、大型化することが避けられない。

【００１３】さらに、スイッチング制御回路２５と駆動
パルス発生回路２７がそれぞれ出力する駆動パルスは、
互いに周波数が独立であるだけでなくパルス幅もそれぞ
れ変化するから、その高周波成分も複雑に変化し、それ
らが互いに干渉し合って低周波域から遙かに高周波域ま
で及ぶ広帯域のノイズが発生する。そのため、電波障害
などＥＭＩに関係するトラブルが発生し易いという問題
があった。

【００１４】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、スイッチング電源装置の１次平滑回路の構成を
簡素化してコスト上昇と大型化を防ぎ、しかもノイズの
発生と入力電流のピーク値を抑えて、力率を向上させる
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、入力する１次交流電力を１次整流回路に
より全波整流した１次直流電力を、平滑コンデンサを備
えた１次平滑回路により平滑してトランスの１次巻線と
スイッチング素子との直列回路に印加し、そのスイッチ
ング素子をスイッチングすることによりトランスの２次
巻線に誘起される２次交流電力を、２次整流平滑回路に
よって整流平滑して２次直流電力として負荷に出力する
スイッチング電源装置において、次のようにしたもので
ある。

【００１６】すなわち、１次整流回路の両出力端子と、
トランスの１次巻線とスイッチング素子との直列回路の
両端とをそれぞれ結ぶラインの一方をホットライン、他
方をコモンラインとして、上記トランスに１次巻線及び
２次巻線と独立した３次巻線を設け、該３次巻線と上記
スイッチング素子のスイッチング周波数に対応する高周
波用のチョークコイルとの直列回路によって、１次整流
回路のホット側出力端子とコモン側端子が上記コモンラ
インに接続された平滑コンデンサのホット側端子とを結
んで、該平滑コンデンサを充電する充電回路を形成し、
上記ホットラインと平滑コンデンサのホット側端子との
間に該平滑コンデンサを放電させる向きに放電用ダイオ
ードを接続したものである。

【００１７】上記スイッチング電源装置において、上記
ホットラインの上記充電回路が接続された点と放電用ダ
イオードが接続された点との間に、該放電用ダイオード
を通った電流の１次整流回路側への逆流を防止する逆流
防止用ダイオードを挿入するとよい。

【００１８】また、上記トランスの３次巻線と上記チョ
ークコイルとの接続点と上記コモンラインとの間に転流
用ダイオードを接続するとよい。

【００１９】あるいは、上記充電回路中に、上記トラン
スの３次巻線及び上記チョークコイルに直列に、該充電
回路の各部の動作を安定させる安定用ダイオードを介挿
してもよい。

【００２０】さらに、上記１次整流回路の両出力端子
間、上記平滑コンデンサの両端子間、上記放電用ダイオ
ードのホットライン側と上記平滑コンデンサのコモンラ
イン側との間のうち、少くとも１個所に上記スイッチン
グ素子のスイッチングによる高周波ノイズをバイパスさ
せるための小容量のコンデンサを接続すればなおよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して具体的に説明する。図１は、この発明の第
１の実施の形態であるスイッチング電源装置の構成の一
例を示す回路図である。

【００２２】図１に示したスイッチング電源装置１０
は、１次交流電力の入力端子２ａ，２ｂと、１次整流回
路であるダイオードブリッジ３と、トランス６の３次巻
線Ｎ３，高周波用のチョークコイルＣＨ，平滑コンデン
サであるコンデンサＣ１，放電用ダイオードであるダイ
オードＤ１からなる１次平滑回路と、トランス６の１次
巻線Ｎ１，２次巻線Ｎ２，スイッチング素子であるトラ
ンジスタ（ＦＥＴでもよい）Ｑ，スイッチング制御回路
（ＳＷＣ）５，２次整流平滑回路７からなるスイッチン
グコンバータと、２次直流電力の正負の出力端子８ｐ，
８ｎとにより構成されている。

【００２３】商用交流電源１から入力端子２ａ，２ｂを
介して入力する１次交流電力は、ダイオードブリッジ３
により全波整流されてその正負の出力端子３ｐ，３ｎか
ら出力され、それぞれホットラインである正のライン４
ｐ及びコモンラインである負のライン４ｎを介して、ス
イッチングコンバータのトランス６の１次巻線Ｎ１とト
ランジスタＱとの直列回路に供給される。

【００２４】トランス６の３次巻線Ｎ３の一端は、接続
点Ａにおいてライン４ｐに接続され、３次巻線Ｎ３の他
端は、互いに直列に接続されたチョークコイルＣＨ，コ
ンデンサＣ１を経てライン４ｎに接続されている。さら
に、チョークコイルＣＨとコンデンサＣ１の接続点に
は、コンデンサＣ１を放電させる向きにダイオードＤ１
の一端が接続され、その他端は接続点Ｂにおいてライン
４ｐに接続されて、１次平滑回路が構成されている。

【００２５】１次平滑回路に続くスイッチングコンバー
タは、トランス６の１次巻線Ｎ１に流れる電流をトラン
ジスタＱが高速でスイッチングすることにより、２次巻
線Ｎ２に誘起された高周波の２次交流電力が、２次整流
平滑回路７によって整流平滑されて２次直流電力に変換
され、出力端子８ｐ，８ｎに接続された負荷９に出力さ
れる。

【００２６】スイッチング制御回路５は、出力端子８
ｐ，８ｎの近傍で２次直流電力の出力電圧を検出し、検
出された電圧を予め設定した電圧と比較して、検出電圧
が高ければトランジスタＱに出力する駆動パルスのデュ
ーティ比を下げ、低ければデューティ比を上げてトラン
ジスタＱのオン・オフを制御することにより、出力電圧
を設定電圧に保持する。

【００２７】図２は、図１に示した２次整流平滑回路７
の構成の一例を示す回路図である。図２に示した２次整
流平滑回路７は、一般的によく知られているように、ト
ランジスタＱ（図１）がオンになってフォワード方式の
トランス６の図示しない１次巻線に電流が流れた時に、
２次巻線Ｎ２に誘起される２次交流電力によって上端が
正になり、電流は整流用のダイオードＤ７，チョークコ
イルＣＨ２を流れて平滑用のコンデンサＣ２を充電する
と共に、チョークコイルＣＨ２を励起する。

【００２８】トランジスタＱがオフになると、２次巻線
Ｎ２の起電力は０になってダイオードＤ７はオフになる
が、チョークコイルＣＨ２には逆起電力が発生して右端
が正になり、蓄積された励起エネルギが電流に再変換さ
れて、コンデンサＣ２と転流用のダイオードＤ８を流
れ、コンデンサＣ２を充電する。コンデンサＣ２に充電
され平滑された２次直流電力は、出力端子８ｐ，８ｎを
介して接続された負荷９（図１）に出力される。

【００２９】図１において、トランス６の３次巻線Ｎ３
の巻き方向は、１次巻線Ｎ１の巻き方向に対して正逆い
ずれの場合でもほぼ同様に作用するが、以下、トランジ
スタＱがオンになって１次巻線Ｎ１に電流が流れた時
に、３次巻線Ｎ３にはその下端が正になる方向に起電力
が誘起される場合を例にとって説明する。また、コモン
ラインである負のライン４ｎを各部電圧の基準（０Ｖ）
にして、ダイオードブリッジ３の出力電圧の瞬時値をＶ
ｉ、コンデンサＣ１の端子間電圧をＶｃとする。

【００３０】瞬時値Ｖｉは商用交流電源１の周波数（商
用周波数）の２倍の周波数を基本波として変化するが、
このような低周波に対しては、高周波用のチョークコイ
ルＣＨは殆んどインダクタとして作用せず、スイッチン
グ制御回路５が出力する駆動パルスに応じてオン・オフ
するトランジスタＱのスイッチング周波数に対しては、
チョークコイルＣＨがインダクタとして作用する。

【００３１】トランジスタＱがオンの時にトランス６の
１次巻線Ｎ１に流れる電流は、瞬時値Ｖｉが端子間電圧
Ｖｃより高い間はダイオードブリッジ３から供給され、
逆の場合はコンデンサＣ１からダイオードＤ１を介して
供給されることは説明するまでもないが、１次巻線Ｎ１
に電流が流れることによって、３次巻線Ｎ３にその下端
が上端に対して正になる方向に起電力が発生するから、
３次巻線の下端の電圧は接続点（以下単に「点」ともい
う）Ａ，Ｂより起電力分だけ高くなる。

【００３２】そのため、１次巻線Ｎ１の電流ソースがダ
イオードブリッジ３であっても、コンデンサＣ１であっ
ても、供給される電流の一部は、点Ａから３次巻線Ｎ
３，チョークコイルＣＨ，コンデンサＣ１を通って流
れ、コンデンサＣ１を充電すると共に、この場合はイン
ダクタとして作用するチョークコイルＣＨを励起するよ
うに作用する。

【００３３】トランジスタＱがオフになると、３次巻線
Ｎ３の起電力は０になるが、チョークコイルＣＨに逆起
電力が発生するから、チョークコイルＣＨのコンデンサ
Ｃ１との接続点の電圧は点Ａ，Ｂに対して高くなり、チ
ョークコイルＣＨに蓄積された励起エネルギが再変換さ
れた電流がコンデンサＣ１に流れて充電する。すなわ
ち、コンデンサＣ１の端子間電圧Ｖｃがダイオードブリ
ッジ３の出力電圧の瞬時値Ｖｉより高い期間は、上記の
通り作用して、コンデンサＣ１の放電電流の一部が還元
される。

【００３４】また、瞬時値Ｖｉが端子間電圧Ｖｃより高
い期間は、ダイオードブリッジ３から出力される電流の
一部が、点Ａから３次巻線Ｎ３を通り、インダクタとし
て作用しないチョークコイルＣＨをショート的に通過し
てコンデンサＣ１を充電するが、そのダイオードブリッ
ジ３からの電流に、スイッチングによって３次巻線Ｎ３
とインダクタとして作用するチョークコイルＣＨとから
なる充電回路に発生する既に説明した電流が重畳されて
コンデンサＣ１を充電する。

【００３５】したがって、商用交流電源１から入力する
交流電流のピーク値が抑えられて力率が向上し、ノイズ
の発生もない。また、スイッチング電源装置１０に用い
たチョークコイルＣＨは、トランジスタＱのスイッチン
グ周波数に対応する高周波用のチョークコイルであるか
ら、従来のチョーク入力型の平滑回路に用いる低周波用
のチョークコイルに比べて、遙かに小型軽量であり、コ
ストも安い。

【００３６】図３は、この発明の第２の実施の形態であ
るスイッチング電源装置の構成の一例を示す回路図であ
る。図３に示したスイッチング電源装置１１は、１次平
滑回路を構成する部分が異なるだけで、その他は図１に
示したスイッチング電源装置１０と同じであるから、同
一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００３７】図３に示したスイッチング電源装置１１の
１次平滑回路が、スイッチング電源装置１０の１次平滑
回路と異なる所は、ホットラインである正のライン４ｐ
とそれぞれトランス６の３次巻線Ｎ３及びダイオードＤ
１との接続点Ａ，Ｂのうち、点Ａをダイオードブリッジ
３側、点Ｂを１次巻線Ｎ１側にそれぞれ配置して、点Ａ
及びＢの間に、電流が点Ａから点Ｂに向うように、逆流
防止用ダイオードであるダイオードＤ２を接続して、コ
ンデンサＣ１の放電電流がダイオードブリッジ３側に逆
流しないようにしたことである。

【００３８】ダイオードＤ２を設けてコンデンサＣ１の
放電電流の逆流を防止したことにより、ダイオードブリ
ッジ３の出力電圧の瞬時値ＶｉがコンデンサＣ１の端子
間電圧Ｖｃより高い間は、点Ａ，Ｂ共にその電圧は瞬時
値Ｖｉになり、逆に低い場合は点Ａの電圧は瞬時値Ｖｉ
と共に変化するが、点Ｂの電圧は端子間電圧Ｖｃに保持
される。

【００３９】そのため、チョークコイルＣＨのコンデン
サＣ１側の端子の電圧は、常にその電圧が瞬時値Ｖｉで
ある点Ａよりも、トランジスタＱのオン・オフに従って
３次巻線Ｎ３に発生する起電力又はチョークコイルＣＨ
に発生する逆起電力の電圧分だけ高くなる。

【００４０】したがって、ダイオードブリッジ３の出力
電圧すなわち１次交流電力の電圧の絶対値である瞬時値
Ｖｉが、コンデンサＣ１の端子間電圧Ｖｃより低い間で
あっても、瞬時値Ｖｉと３次巻線Ｎ３の起電力又はチョ
ークコイルＣＨの逆起電力の電圧分との和が端子間電圧
Ｖｃより高ければ、商用交流電源１から交流電流が入力
して、コンデンサＣ１を充電するから、スイッチング電
源装置１０の１次平滑回路の効果に加えて導通角がより
広くなり、その分だけ入力交流電流のピーク値が低くな
って力率がさらに向上し、ノイズの発生も抑えられる。

【００４１】図４及び５は、この発明の第３の実施の形
態であるスイッチング電源装置の構成の一例をそれぞれ
示す回路図である。図４及び図５に示したスイッチング
電源装置１２及び１３は、１次平滑回路を構成する部分
が異なるだけで、その他は図１及び図３に示したスイッ
チング電源装置１０及び１１とそれぞれ同じであるか
ら、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００４２】図４及び図５に示したスイッチング電源装
置１２及び１３の１次平滑回路が、スイッチング電源装
置１０及び１１の１次平滑回路とそれぞれ異なる所は、
トランス６の３次巻線Ｎ３とチョークコイルＣＨの接続
点Ｘと、コモンラインである負のライン４ｎとの間に、
電流がライン４ｎから接続点Ｘに流れる向きに、転流用
ダイオードであるダイオードＤ３をそれぞれ接続したこ
とである。

【００４３】このように、チョークコイルＣＨとコンデ
ンサＣ１との直列回路に並列に、コンデンサＣ１を充電
する向きにダイオードＤ３を接続したことにより、トラ
ンジスタＱがオフになった時にチョークコイルＣＨの励
起エネルギが再変換された電流は、ダイオードブリッジ
３と３次巻線Ｎ３とを通ることなく、ダイオードＤ３を
介して直接にコンデンサＣ１を充電する。

【００４４】したがって、ダイオードブリッジ３に入力
している１次交流電力の電圧変動の影響を受けること
も、３次巻線Ｎ３を介してトランス６の１次巻線Ｎ１，
２次巻線Ｎ２に影響を及ぼすこともないから、３次巻線
Ｎ３とチョークコイルＣＨからなる充電回路によるコン
デンサＣ１の充電が確実に行なわれ、スイッチング電源
装置１２又は１３の作動が、それぞれスイッチング電源
装置１０又は１１に比べて、より安定化する。

【００４５】図６及び図７は、それぞれ図５に示したス
イッチング電源装置１３における各部の電圧及び電流の
変化の一例を示す波形図であり、図６はコンデンサＣ１
の端子間電圧Ｖｃがダイオードブリッジ３の出力電圧の
瞬時値Ｖｉの最大値よりも高い場合の、図７は端子間電
圧Ｖｃが瞬時値Ｖｉの最大値よりも低い場合の、それぞ
れ電圧波形及び電流波形を示している。

【００４６】図６及び図７の（Ａ）は、それぞれ端子間
電圧Ｖｃと瞬時値Ｖｉの直流電圧の変化を示し、図６及
び図７の（Ｂ）は、それぞれ商用交流電源１からダイオ
ードブリッジ３に入力する一次交流電力の電流の変化を
示している。図６又は図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、いず
れも商用交流電源１の周波数が５０Ｈｚ、従って全波整
流した瞬時値Ｖｉの基本波が１００Ｈｚの場合の例を示
し、横軸にとった時間軸は１目盛５ｍｓである。

【００４７】負荷９が軽負荷で供給する直流電流が少な
い時は、図６の（Ａ）に示したように、ダイオードブリ
ッジ３の出力電圧の瞬間時Ｖｉは常にコンデンサＣ１の
端子間電圧Ｖｃよりも低い。しかしながら、この発明に
よる１次平滑回路１３（図５）においては、瞬間時Ｖｉ
が０でなければ、図６の（Ｂ）に示したように交流電流
が入力し、しかもその波形は交流電圧に略比例している
から、力率が極めて高く殆んど１００％に近いことが分
る。

【００４８】負荷９が重負荷になって供給する直流電流
が増大すると、図７の（Ａ）に示したように、コンデン
サＣ１の端子間電圧Ｖｃが下ってダイオードブリッジ３
の出力電圧の瞬間時Ｖｉの最大値よりも低くなる。この
場合の端子間電圧Ｖｃの波形は、従来のコンデンサ入力
型の平滑回路におけるコンデンサの端子間電圧の波形に
よく類似している。

【００４９】しかしながら、入力する交流電流の波形は
図７の（Ｂ）に示したように、従来のコンデンサ入力型
の平滑回路の場合には交流電流が入力しないような、瞬
時値Ｖｉが端子間電圧Ｖｃより低い間でも、０でなけれ
ば商用交流電源１から交流電流が入力する。したがっ
て、平滑コンデンサの容量と負荷とをそれぞれ同じにし
た場合に、端子間電圧Ｖｃの低下分すなわち１次直流電
力の電圧のリップル分は、従来のコンデンサ入力型の平
滑回路に比べて、遥かに少なくなっている。

【００５０】また、図７の（Ａ）に示した瞬時値Ｖｉが
端子間電圧Ｖｃを超えている期間、すなわち従来のコン
デンサ入力型の平滑回路における平滑コンデンサの充電
期間に相当する期間は、同図の（Ｂ）に示したように、
入力する交流電流の増加が認められるが、そのピーク値
も大幅に抑えられている。したがって、力率は図６に示
した場合よりも若干低下するが、その変動幅も僅かであ
る。

【００５１】以上、図５に示したスイッチング電源装置
１３の例について説明したが、図１及び図３，図４にそ
れぞれ示したスイッチング電源装置１０乃至１２の場合
も、負荷９の軽重に応じた端子間電圧Ｖｃ，瞬時値Ｖｉ
の各電圧波形、及び入力交流電流の波形は、図６及び図
７に示した各波形と同様である。

【００５２】図８及び図９は、この発明の第４の実施の
形態であるスイッチング電源装置の構成の一例をそれぞ
れ示す回路図である。図８及び図９に示したスイッチン
グ電源装置１４及び１５は、１次平滑回路を構成する部
分が異なるだけで、その他は図１及び図３に示したスイ
ッチング電源装置１０及び１１とそれぞれ同じであるか
ら、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００５３】図８及び図９に示したスイッチング電源装
置１４及び１５の１次平滑回路が、スイッチング電源装
置１０及び１１の１次平滑回路とそれぞれ異なる所は、
接続点Ａとトランス６の３次巻線Ｎ３との間に、コンデ
ンサＣ１を充電する向きに安定用ダイオードであるダイ
オードＤ４をそれぞれ接続したことである。

【００５４】なお、ダイオードＤ４は上記及び図示した
位置に限定されるものではなく、チョークコイルＣＨ，
ダイオードＤ１，コンデンサＣ１の共通接続点Ｙと接続
点Ａとの間、すなわち充電回路のいずれの位置にあって
も、極性方向が同じ（電流が点Ａから点Ｙに流れる向
き）でさえあれば、それぞれ同様の作用及び効果が得ら
れる。

【００５５】このように、ダイオードＤ４を充電回路中
に直列に接続したことにより、トランジスタＱのオン・
オフに応じて３次巻線Ｎ３に起電力又はチョークコイル
ＣＨに逆起電力がそれぞれ発生又は消滅しても、コモン
ラインであるライン４ｎに対する点Ａ，Ｂ及び各素子の
両端子の電圧が安定するから、それに伴って１次平滑回
路が、したがってスイッチング電源装置１４，１５がそ
れぞれより安定化し、作用が確実になる。

【００５６】図１０及び図１１は、この発明の第４の実
施の形態であるスイッチング電源装置の構成の他の一例
をそれぞれ示す回路図である。図１０及び図１１に示し
たスイッチング電源装置１６及び１７は、１次平滑回路
を構成する部分が異なるだけで、その他は図４及び図５
に示したスイッチング電源装置１２及び１３とそれぞれ
同じであるから、同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。

【００５７】図１０及び図１１に示したスイッチング電
源装置１６及び１７の１次平滑回路が、スイッチング電
源装置１２及び１３の１次平滑回路とそれぞれ異なる所
は、３次巻線Ｎ３とチョークコイルＣＨを結ぶラインと
転流用のダイオードＤ３との接続点Ｘと、チョークコイ
ルＣＨとの間に、コンデンサＣ１を充電する向きに安定
用ダイオードであるダイオードＤ５をそれぞれ接続した
ことである。

【００５８】なお、ダイオードＤ５は上記及び図示した
位置に限定されるものではなく、チョークコイルＣＨ，
ダイオードＤ１，コンデンサＣ１の共通接続点Ｙと接続
点Ｘとの間のいずれの位置にあっても、極性方向が同じ
（電流が点ＸからＹに流れる向き）でさえあれば、それ
ぞれ同様の作用及び効果が得られる。

【００５９】このように接続したダイオードＤ５は、同
じく安定用ダイオードであるダイオードＤ４（図８，
９）の位置を点Ｘと点Ｙとの間に限定したものであるか
ら、作用も全く同じである。しかしながら、転流用ダイ
オードＤ３を設けた場合は、安定用ダイオードを点Ａと
点Ｘとの間に接続するよりも、点Ｘと点Ｙとの間に接続
した時の方がより安定になることが、実験的に確認され
た。

【００６０】図１２は、この発明の第５の実施の形態で
あるスイッチング電源装置の構成の一例を示す回路図で
ある。図１２に示したスイッチング電源装置１８は、図
１に示したスイッチング電源装置１０において、ダイオ
ードブリッジ３の正負の出力端子３ｐ，３ｎ又は平滑コ
ンデンサＣ１の両端子間、あるいは放電用ダイオードＤ
１のホットライン４ｐ側の接続点Ｂと平滑コンデンサＣ
１のコモンライン４ｎ側の接続点との間のうち、少くと
も１個所に破線で示したように高周波ノイズをバイパス
させるための小容量のコンデンサＣｐを接続したもので
ある。

【００６１】このように、コンデンサＣｐを接続するこ
とにより、トランジスタＱのスイッチングにより発生す
る高周波ノイズをバイパスさせて、他の部分への電磁波
障害など、ＥＭＩに関係するトラブルを簡単に防止する
ことが出来る。なお、図１２には第５の実施の形態とし
てスイッチング電源装置１０に適用した場合を示した
が、図３乃至図５及び図８乃至図１１にそれぞれ示した
スイッチング電源装置１１乃至１７に適用しても同様な
効果が得られることはいうまでもない。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によるスイ
ッチング電源装置は、その１次平滑回路の構成が簡単で
小型軽量かつ安価でありながら、ノイズの発生と入力交
流電流のピーク値を抑えて、力率を向上させることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態であるスイッチン
グ電源装置の構成の一例を示す回路図である。

【図２】図１に示した２次整流平滑回路の構成の一例を
示す回路図である。

【図３】この発明の第２の実施の形態であるスイッチン
グ電源装置の構成の一例を示す回路図である。

【図４】この発明の第３の実施の形態であるスイッチン
グ電源装置の構成の一例を示す回路図である。

【図５】この発明の第３の実施の形態であるスイッチン
グ電源装置の構成の他の一例を示す回路図である。

【図６】図５に示したスイッチング電源装置の各部の電
圧及び電流の変化の一例を示す波形図である。

【図７】図５に示したスイッチング電源装置の各部の電
圧及び電流の変化の他の例を示す波形図である。

【図８】この発明の第４の実施の形態であるスイッチン
グ電源装置の構成の一例を示す回路図である。

【図９】この発明の第４の実施の形態であるスイッチン
グ電源装置の構成の他の例を示す回路図である。

【図１０】この発明の第４の実施の形態であるスイッチ
ング電源装置の構成のさらに他の例を示す回路図であ
る。

【図１１】この発明の第４の実施の形態であるスイッチ
ング電源装置の構成のさらに他の例を示す回路図であ
る。

【図１２】この発明の第５の実施の形態であるスイッチ
ング電源装置の構成の一例を示す回路図である。

【図１３】従来のコンデンサ入力型の平滑回路を用いた
スイッチング電源装置の構成の一例を示す回路図であ
る。

【図１４】従来のアクティブフィルタを平滑回路として
用いたスイッチング電源装置の構成の一例を示す回路図
である。

【符号の説明】

１：商用交流電源 ３：ダイオードブリッジ（１次整流回路） ４ｐ：（正の）ライン（ホットライン） ４ｎ：（負の）ライン（コモンライン） ６：トランス ７：２次整流平滑回路 ９：負荷 １０〜１８：スイッチング電源装置 Ａ，Ｂ，Ｘ，Ｙ：接続点 Ｃ１：コンデンサ（平滑コ
ンデンサ） ＣＨ：チョークコイル Ｃｐ：小容量のコンデンサ Ｄ１：放電用ダイオード Ｄ２：逆流防止用ダイオード Ｄ３：転流用ダイオード Ｄ４，Ｄ５：安定用ダイオ
ード Ｎ１：１次巻線 Ｎ２：２次巻線 Ｎ３：３次巻線 Ｑ：トランジスタ（スイッチング素子） Ｖｉ：ダイオードブリッジ３の出力電圧の瞬時値 Ｖｃ：コンデンサＣ１の端子間電圧

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力する１次交流電力を１次整流回路に
   より全波整流した１次直流電力を、平滑コンデンサを備
   えた１次平滑回路により平滑してトランスの１次巻線と
   スイッチング素子との直列回路に印加し、そのスイッチ
   ング素子をスイッチングすることにより前記トランスの
   ２次巻線に誘起される２次交流電力を、２次整流平滑回
   路によって整流平滑して２次直流電力として負荷に出力
   するスイッチング電源装置において、 前記１次整流回路の両出力端子と、前記トランスの１次
   巻線とスイッチング素子との直列回路の両端とをそれぞ
   れ結ぶラインの一方をホットライン、他方をコモンライ
   ンとして、 前記トランスに前記１次巻線及び２次巻線と独立した３
   次巻線を設け、 該３次巻線と前記スイッチング素子のスイッチング周波
   数に対応する高周波用のチョークコイルとの直列回路に
   よって、前記１次整流回路のホット側出力端子と、その
   コモン側端子が前記コモンラインに接続された前記平滑
   コンデンサのホット側端子とを結んで、該平滑コンデン
   サを充電する充電回路を形成し、 前記ホットラインと前記平滑コンデンサのホット側端子
   との間に、該平滑コンデンサを放電させる向きに放電用
   ダイオードを接続したことを特徴とするスイッチング電
   源装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスイッチング電源装置に
   おいて、 前記ホットラインの前記充電が接続された点と前記放電
   用ダイオードが接続された点との間に、前記放電用ダイ
   オードを通った電流の前記１次整流回路側への逆流を防
   止する逆流防止用ダイオードを挿入したことを特徴とす
   るスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のスイッチング電源
   装置において、 前記トランスの３次巻線と前記チョークコイルとの接続
   点と前記コモンラインとの間に転流用ダイオードを接続
   したことを特徴とするスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の
   スイッチング電源装 置において、 前記充電回路中に、前記トランスの３次巻線及び前記チ
   ョークコイルに直列に、該充電回路の各部の動作を安定
   させる安定用ダイオードを介挿したことを特徴とするス
   イッチング電源装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
   スイッチング電源装置において、 前記１次整流回路の両出力端子間、前記平滑コンデンサ
   の両端子間、前記放電用ダイオードの前記ホットライン
   側と前記平滑コンデンサの前記コモンライン側との間の
   うち、少くとも１個所に前記スイッチング素子のスイッ
   チングによる高周波ノイズをバイパスさせるための小容
   量のコンデンサを接続したことを特徴とするスイッチン
   グ電源装置。