JP4051899B2 - Power supply circuit and control method of power supply circuit - Google Patents
Power supply circuit and control method of power supply circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP4051899B2 JP4051899B2 JP2001206676A JP2001206676A JP4051899B2 JP 4051899 B2 JP4051899 B2 JP 4051899B2 JP 2001206676 A JP2001206676 A JP 2001206676A JP 2001206676 A JP2001206676 A JP 2001206676A JP 4051899 B2 JP4051899 B2 JP 4051899B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- voltage
- current
- power
- limit value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高調波の発生を抑制でき、かつ負荷変動による影響が少ない電源回路および電源回路の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
交流入力のスイッチング電源の多くが、コンデンサインプット型整流回路を備えている。図5(A)に示すように、電源回路7では、交流入力端子a1,a2を持つ整流回路71の出力側に、入力コンデンサ72(CIN)が設けられている。入力コンデンサ72の後段には、トランジスタスイッチ73、フライホールダイオード74およびコイル75からなるスイッチング回路が設けられおり、出力端子b1,b2間には出力コンデンサ76が設けられている。
【0003】
交流の入力電圧vINは、整流回路71により全波整流された後、コンデンサ72に電荷が蓄えられる。上記スイッチング回路が動作することにより、コンデンサ72に蓄えられたエネルギーは、b1,b2間に直流出力電圧EOUTがとして与えられる。図5(B)に、入力電圧vINと、入力電流iINと、入力コンデンサ72の端子電圧ECINとの関係を示す。図5(B)では、入力電圧vIN,入力電流iINを絶対値で示してある。
【0004】
上記の電源回路7では、入力電圧vINが入力コンデンサ72の端子電圧ECINよりも低くなる期間があり、高調波が発生する。この不都合を解消するために、チョークインプット型の電源回路や、アクティブフィルタを用いた電源回路が使用される。
【0005】
図6に示すチョークインプット型の電源回路8では、ダイオードブリッジからなる整流回路81の出力側に、低周波コイル(チョーク)82が設けられている。低周波コイル82の後段に、入力コンデンサ83の後段には、トランジスタスイッチ84、フライホールダイオード85およびコイル86からなるスイッチング回路が設けられおり、出力端子b1,b2間には出力コンデンサ87が設けられている。電源回路8では、入力電圧vINは、整流回路81により全波整流された後、低周波コイル82により平滑化され、出力端子b1,b2間に直流電圧EOUTが与えられる。
【0006】
また、図7(A)に示すアクティブフィルタ方式の電源回路9も、導通角を広げかつ高調波の発生を防止する目的で使用される。この電源回路9は、整流回路91と昇圧チョッパ92とを含んで構成されている。昇圧チョッパ92は、チョークコイル921とダイオード922との直列接続回路にT字接続されたトランジスタスイッチ923とからなるT字回路、およびこのT字回路の後段に設けた出力コンデンサ924からなる。図示ない制御回路は、入力電流波形を入力電圧波形と相似とし、かつ電流の位相を電圧に合せるようにブリッジの各素子をオン・オフ制御するとともに、スイッチ923をオン・オフ制御して入力を昇圧している。これにより、出力端子b1,b2間には直流電圧EOUTが与えられる。図7(B)に、入力電圧vINと、入力電流iINと、直流出力電圧EOUT(出力コンデンサ924の端子電圧)との関係を示す。なお、図7(B)では、入力電圧vIN,入力電流iINを絶対値で示してある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図5(A)に示した回路では、図5(B)に示されるように、|vIN|>ECINのときには、整流回路71がオン状態となり、コンデンサ72が充電されるが、|vIN|≦EOUTのときには、整流回路71はオフ状態となりコンデンサ72には充電がなされない。このため、入力電圧範囲が狭くなり、すなわち整流回路71がオン状態となる期間(導通角)が短くなり、結果として、前述したように高調波高調波が発生し、また負荷変動による出力電圧EOUTが不安定となる。
【0008】
図6に示した回路では、整流回路71の導通角を図5(A)に示した回路に比べてやや大きく取ることができるものの、低周波コイル82により重量が大きくなるという問題がある。
【0009】
さらに、図7(A)の回路では、既に説明したように、入力電流iINの波形を入力電圧vINの波形と相似とし、かつ入力電流iINの位相を入力電圧vINの位相に合せなければならない。このため、特殊な制御素子(波形調整用制御素子)、整流素子が必要となり、制御する電流に見合ったチョークコイル921が必要となり、製品コストが高くなってしまうという問題がある。
【0010】
本発明の目的は、整流回路の導通角を大きくすることで負荷変動による影響を低減でき、かつ高調波の発生を抑制できる、製造コストが安価な電源回路、および電源回路の制御方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源回路(AC/DCコンバータ)は、(1)整流回路と、(2)整流回路出力側に設けたコイルと放電阻止ダイオードとの直列接続にスイッチ素子がT字結線され、後段に出力コンデンサを有する昇圧チョッパと、(3)昇圧チョッパの入力側と出力側との間に順接続された一方向性導通素子と、(4)昇圧チョッパの出力電流(コイルを流れる電流)が所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御するコントローラを含む制御回路とを有することを特徴とする。
【0012】
本発明の電源回路は以下のように制御される。
【0013】
すなわち、負荷への供給電力が小さいときには、前記制御回路は、出力電圧が所定の電圧制限値を超えないように(すなわち、出力電圧が所定の電圧制限値で安定するように)、かつ昇圧チョッパの出力電流が所定の電流制限値を超えないように、制御回路のコントローラは昇圧チョッパのスイッチ素子を制御する。これにより、昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給が行われる。このときには、昇圧チョッパの出力電圧は、入力電圧よりも高いので、昇圧チョッパの入出力端子間に接続された一方向性導通素子を介して電力が供給されることはなく、電力は100%、昇圧チョッパを介して、負荷に供給される。この場合には、整流回路入力側(AC入力端子側)からみると、電流は、全周期にわたり流れているので、導通角は広がっている。
【0014】
また、負荷への供給電力が大きいときには、制御回路のコントローラは、チョッパ回路から電力が供給されないように、当該チョッパ回路のスイッチ素子を制御する。これにより、チョッパ回路の出力電圧は低下し、一方向性導通素子を介して出力側に電力が供給されるようになる。この場合にも、整流回路入力側からみると、電流は、全周期にわたり流れているので、導通角は広がっている。
【0015】
これにより、波形と相似とし、かつ入力電流iINの位相を入力電圧vINの位相に特殊な制御素子(波形調整用制御素子)を使用する必要はなくなる。また、図7(A)の、アクティブフィルタ方式の電源回路9では、入力電流iINがそのままチョッパ回路を流れるので、制御に見合った電流定格(21/2×iIN)のコイル921が必要となる。これに対して、本発明の電源回路では、入力電流が大きくなると(出力電力が大きくなると)、電流は一方向性導通素子を介して流れるので、コイルの電流定格として低いもの(低コストのもの)が使用できる。
【0016】
整流回路は、典型的には、ダイオードブリッジにより構成された全波整流回路である。また、昇圧チョッパの入力側と出力側との間に接続された一方向性導通素子は、典型的にはダイオードである。
【0017】
本発明の電源回路では、チョッパの出力電流を検出するために、出力電流の経路中に出力電流検出用抵抗を有することができる。この場合には、制御回路は、出力電流検出用抵抗の電圧降下と、所定基準電圧とを比較することで、出力電流が電流制限値に達したか否かを検出することができる。
【0018】
また、本発明の電源回路では、昇圧チョッパの出力側の電圧を、当該出力側に設けた電圧検出用抵抗回路と前記電流検出用抵抗との直列接続回路の、電圧検出用抵抗回路に生じる電圧降下を検出することができる。
【0019】
本発明の電源回路の制御方法は、整流回路の出力側に設けた、コイルと放電阻止ダイオードとの直列接続にスイッチ素子がT字結線され、後段に出力コンデンサを有する昇圧チョッパと、昇圧チョッパの入力側と出力側との間に順接続された一方向性導通素子とを有するもので、
負荷への供給電力が小さいときには、出力電圧が所定の電圧制限値を超えないように、かつチョッパの出力電流が所定の電流制限値を超えないようにスイッチ素子を制御して、昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給を行い、
負荷への供給電力が大きいときには、チョッパの出力電流が所定の電流制限値を超えないようにスイッチ素子を制御し、前記一方向性導通素子を介して出力側に電力の供給を行うことを特徴とする。この場合、たとえば、整流波の1周期を前領域、中領域、後領域として、
(1)出力電圧が整流電圧より高い前領域では、前記制御回路は、前記チョッパの出力電流が前記所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御して、前記昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給を行い、
(2)出力電圧が整流電圧より低い中領域では、一方向性導通素子をオンとして、当該一方向性導通素子を介して出力側に電力の供給を行い、
(3)出力電圧が整流電圧より再び高くなる後領域では、前記チョッパの出力電流が前記所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御して、前記昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給を行うことができる。第1領域および第3領域で昇圧チョッパを動作させ、かつ、電流制限値を低く抑えることで昇圧チョッパの電力供給に制限を加えている。これにより、電源回路の入力電流の波形は、入力電圧の波形と概略相似とすることができ、かつ両波形の位相を一致させることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施形態を示す説明図である。図1において、電源回路1は、整流回路11と、整流回路11の出力側に設けた入力コンデンサ12(CIN)と、入力コンデンサ12の後段に設けた昇圧チョッパ13と、昇圧チョッパ13の入力端子と出力端子と間に接続されたバイパスダイオード14(D2)と、電流検出用抵抗15(R1)と、電圧制限用抵抗回路16と、昇圧チョッパ13を制御する制御回路17とからなる。なお、図1では、出力端子b1,b2間には負荷20が接続されている。
【0021】
整流回路11は、ダイオードブリッジから構成されており、入力端子a1,a2間には交流電圧vINが加えられている。
【0022】
入力コンデンサ12は、整流回路11の2つの出力端子((+),(GND))間に接続されている。
【0023】
昇圧チョッパ13は、コイル131と、放電阻止ダイオード132(D1)と、Nチャネル形のFETトランジスタ133(Q1)と、出力コンデンサ134(COUT)とからなる。コイル131と放電阻止ダイオード132とは直列接続され、これらの接続点に、FETトランジスタ133がT字接続されている。放電阻止ダイオード132は、コイル131側がアノードAとなる向きに接続され、FETトランジスタ133は、コイル131と放電阻止ダイオード132との接続点側がドレインDがとなる向きに接続されている。
【0024】
出力コンデンサ134は、放電阻止ダイオード132の後段に設けられ、両端子からは、出力端子b1(+),b2(−)が引き出されている。
【0025】
バイパスダイオード14は、アノードAが昇圧チョッパ13の入力側、すなわち入力コンデンサ12の(+)端子側に接続され、カソードKが昇圧チョッパ13の出力側、すなわち出力コンデンサ134の(+)端子側(b1端子側)に接続されている。
【0026】
電流検出用抵抗15は、出力コンデンサ114および負荷20を流れる電流を検出するためのもので、FETトランジスタ133のソース端子Sとグランド(GND)との間に設けられている。
【0027】
また、電圧検出用抵抗回路16は、抵抗161(R2)と162(R3)とからなる。この電圧検出用抵抗回路16と、電流検出用抵抗15(R4)との直列回路が出力端子b1,b2間に接続され、出力端子b1,b2間の電圧は、電圧検出用抵抗回路16の電圧降下として(抵抗161と抵抗162との接続点の電圧として)検出される。
【0028】
制御回路17は、電流用比較器171と、電圧用比較器172と、コントローラ173、抵抗174とからなる。
【0029】
電流用比較器171は、電流検出用抵抗15の電圧降下を基準電圧Vref1と比較し、電流検出用抵抗15の電圧降下が基準電圧Vref1に達したとき、すなわちコイル131、FETトランジスタ133の経路で流れる電流が所定値(電流制限値ILMT)に達したときに、Hレベルの出力VCOMP1をコントローラ173に出力する。
【0030】
また、電圧用比較器172は、抵抗161と抵抗162との接続点の電圧が基準電圧Vref2に達したときに、Hレベルの出力VCOMP2をコントローラ173に出力する。基準電圧Vref2は、出力端子(b1,b2)間の電圧制限値ELIMに相当する。
【0031】
コントローラ173は、抵抗174(R4)を介して、FETトランジスタ133の制御端子に制御信号VQ1_DRVを出力する。
【0032】
コントローラ173は、電流用比較器171の出力VCOMP1がHレベルとなったときに、コイル131に流れる電流が電流制限値ILMTを超えないように所定オン時間の制御信号VQ1_DRVを送出する。
【0033】
また、コントローラ173は、電圧用比較器172の出力VCOMP2がHレベルとなったとき(抵抗161と抵抗162との接続点の電圧が基準電圧Vref2より大きいとき)には、昇圧チョッパ133の駆動を停止する。
【0034】
以下、図2(A),(B)、図3および図4の波形図を参照しつつ、上記した電源回路1の動作を説明する。
【0035】
図2(A)は、負荷20に供給される電力が比較的小さいときの、入力電圧|vIN|と、コイル131に流れる電流ILと、出力電圧EOUT(出力コンデンサ134の端子電圧)との関係を示している。また、図2(B)は、入力電圧|vIN|と、入力電流|IIN|と、入力コンデンサ12の端子電圧VCINとの関係を示している。
【0036】
負荷20に供給される電力が比較的小さいときには、コイル131を流れる電流ILは、電流制限値ILIMに達することはなく、コントローラ173は、出力電圧EOUTが電圧制限値ELIMに等しくなるように(電圧制限値ELIMを超えないように)、FETトランジスタ133の制御端子に制御信号VQ1_DRVを出力する。また、ことのきのバイパスダイオード14に流れる電流ID2はゼロである。
【0037】
図3は、負荷20に供給される電力が大きいときの、入力電圧|vIN|と、コイル131に流れる電流ILと、出力コンデンサ134の端子電圧VCOUTと、バイパスダイオード14に流れる電流ID2との関係を示している。また、図4は、入力電圧vINと、入力電流IINとの関係を示している。
【0038】
領域Iでは、交流入力vINの電圧はゼロから立上がるが、コントローラ173は、FETトランジスタ133を、最大オン時間TMAXで動作させる。コイル131に流れる電流ILは、入力電圧|vIN|、最大オン時間TMAX、コイル131のインダクタンスLによって制限されつつ上昇する。領域Iでは、負荷200に大きな電力を供給しているので、出力コンデンサ134の電圧VCOUTは徐々に下がる。
【0039】
領域IIでは、コイル131に流れる電流ILが、電流制限値ILMTに達した後、一定に(すなわち、電流制限値ILMTに)保たれている。前述したように、電流制限値ILMTに達したときは、電流用比較器171がコントローラ173に、Hレベル出力のVCOMP1を送出し、コントローラ173は、FETトランジスタ133のオン時間を短くするような制御信号VQ1_DRVを、FETトランジスタ133の制御端子に出力する。
【0040】
領域Iおよび領域IIでは、出力コンデンサ134の電圧は、入力コンデンサ12の電圧(すなわち、電源回路1の入力電圧|vIN|)よりも大きいので、バイパスダイオード14を介して電流は流れない。
【0041】
領域IIIでは、出力コンデンサ134の電圧(電源回路1の出力電圧EOUT)が、入力電圧|vIN|よりも低くなり、入力コンデンサ12側から電流がバイパスダイオード14を介して、出力コンデンサ134側に流れ出す。このとき、コイル131を流れる電流ILは減少する。
【0042】
領域IVでは、出力コンデンサ134の電圧(出力電圧EOUT)が、入力電圧|vIN|よりも低いので、バイパスダイオード14は完全に導通する。このとき、FETトランジスタ133の駆動端子には駆動信号が与えられてはいるが、入力コンデンサ134から昇圧チョッパ13側には電流は流れない。すなわち、昇圧チョッパ13側のインピーダンスは、バイパスダイオード14のインピーダンスより高いので、コイル131,FETトランジスタ133の経路を流れる電流はゼロとなる。
【0043】
領域Vでは、入力電圧|vIN|が低下し、入力電圧|vIN|よりも出力コンデンサ134の電圧(出力電圧EOUT)が高くなる。これにより、バイパスダイオード14を介して流れている電流ID2が減少し始めるとともに、コイル131,FETトランジスタ133の経路を電流ILが流れ始める。そして、バイパスダイオード14を介して流れている電流ID2はゼロとなり、入力コンデンサ134側から出力端子b1,b2側(出力コンデンサ134側)への電流は、全て昇圧チョッパ13を介して流れる。
【0044】
領域VIでは、コイル131,FETトランジスタ133の経路で流れる電流ILが電流制限値ILMTに達し、この後電流ILは電流制限値ILMTに保たれる。
【0045】
領域VIIでは、入力コンデンサ12の電圧(すなわち、電源回路1の入力電圧|vIN|)は低下するので、コイル131,FETトランジスタ133の経路で流れる電流ILは小さくなる。
【0046】
本実施形態では、図4に示すように、入力電流IINの波形は、入力電圧vINの波形と概略相似であり、かつIINとvINとの位相は一致している。したがって、高調波の発生を抑制でき、また負荷変動が大きい場合であっても安定した電力の供給ができる。
【0047】
【発明の効果】
(1)高調波の発生を抑制することができる。
(2)一般的なアクティブフィルタでは、コイルには入力電流の波高値まで電流を流しているが、本発明の電源回路では、入力電流値が大きくなると(すなわち、供給電力が大きくなると)、当該入力電流は一方向性導通素子を介して流れる。したがって、昇圧チョッパのコイルに小容量のもの(すなわち、小型のコイル)を使用することができ、電源回路自体の大きさを小さくできる。
(3)チョッパ回路の入力電圧が、出力電圧を超えるときには、チョッパ回路は停止状態となるので、供給電力が大きくなってもチョッパ回路の負担が小さくてすむ。すなわち、従来のアクティブフィルタとは異なり、電流定格が大きいスイッチ素子、整流素子、コイルが不用であり、また特殊な制御素子を使用する必要がない。したがって、価格の高い部品を使用する必要がなく、電源回路の製造コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の電源回路の一実施形態を示す説明図である。
【図2】 (A)は、図1の電源回路において、負荷に供給される電力が比較的小さいときの、入力電圧と、チョッパ回路の出力電流と、出力電圧との関係を示す図、(B)は入力電圧と、入力電流と、入力コンデンサの端子電圧との関係を示す図である。
【図3】 図1の電源回路において、負荷に供給される電力が大きいときの、入力電圧と、コイルに流れる電流と、出力コンデンサの端子電圧と、バイパスダイオードに流れる電流との関係を示す図である。
【図4】 図1の電源回路の、入力電圧と入力電流との関係を示している。
【図5】 従来の電源回路の説明図であり、(A)はコンデンサインプット型整流回路を用いた電源回路を、(B)は入力電圧と、入力電流と、直流出力電圧との関係を示している。
【図6】 従来の電源回路の説明図であり、チョークインプット型の整流回路を用いた電源回路を示す図である。
【図7】 従来の電源回路の説明図であり、(A)はアクティブフィルタ方式の電源回路を、(B)は、入力電圧,入力電流を絶対値で示してある。
【符号の説明】
1 電源回路
11 整流回路
12 入力コンデンサ(CIN)
13 昇圧チョッパ
14 バイパスダイオード(D2)
15 電流検出用抵抗(R1)
16 電圧制限用抵抗回路
17 制御回路
20 負荷
131 コイル
132 放電阻止ダイオード(D1)
133 FETトランジスタ(Q1)
134 出力コンデンサ(COUT)
161,162 抵抗(R2,R3)
171 電流用比較器
172 電圧用比較器
173 コントローラ
174 抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply circuit that can suppress generation of harmonics and is less affected by load fluctuations, and a method for controlling the power supply circuit.
[0002]
[Prior art]
Many AC-input switching power supplies include a capacitor input type rectifier circuit. As shown in FIG. 5A, in the
[0003]
The AC input voltage v IN is full-wave rectified by the
[0004]
In the
[0005]
In the choke input type
[0006]
An active filter type power supply circuit 9 shown in FIG. 7A is also used for the purpose of widening the conduction angle and preventing the generation of harmonics. The power supply circuit 9 includes a
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the circuit shown in FIG. 5A, as shown in FIG. 5B, when | v IN |> E CIN , the
[0008]
In the circuit shown in FIG. 6, the conduction angle of the
[0009]
Furthermore, in the circuit of FIG. 7 (A), as previously described, the waveform of the input current i IN waveform input voltage v IN and similar, and combined the phase of the input current i IN to the input voltage v IN phase There must be. For this reason, a special control element (control element for waveform adjustment) and a rectifying element are required, and the
[0010]
An object of the present invention is to provide a power supply circuit that can reduce the influence of load fluctuation by increasing the conduction angle of the rectifier circuit and can suppress the generation of higher harmonics, and a control method for the power supply circuit. There is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the power supply circuit (AC / DC converter) of the present invention, a switch element is T-connected to a series connection of (1) a rectifier circuit, (2) a coil provided on the output side of the rectifier circuit and a discharge prevention diode, A step-up chopper having an output capacitor, (3) a unidirectional conducting element connected in series between the input side and the output side of the step-up chopper, and (4) an output current (current flowing through the coil) of the step-up chopper is predetermined. And a control circuit including a controller for controlling the switch element so as not to exceed the current limit value.
[0012]
The power supply circuit of the present invention is controlled as follows.
[0013]
That is, when the power supplied to the load is small, the control circuit prevents the output voltage from exceeding a predetermined voltage limit value (that is, the output voltage stabilizes at the predetermined voltage limit value) and the boost chopper. The controller of the control circuit controls the switch element of the step-up chopper so that the output current does not exceed a predetermined current limit value. Thereby, electric power is supplied to the output side via the step-up chopper. At this time, since the output voltage of the step-up chopper is higher than the input voltage, power is not supplied via the unidirectional conducting element connected between the input / output terminals of the step-up chopper, and the power is 100%. It is supplied to the load via the boost chopper. In this case, when viewed from the rectifier circuit input side (AC input terminal side), since the current flows over the entire period, the conduction angle is widened.
[0014]
When the power supplied to the load is large, the controller of the control circuit controls the switch element of the chopper circuit so that power is not supplied from the chopper circuit. As a result, the output voltage of the chopper circuit decreases, and power is supplied to the output side via the unidirectional conducting element. Also in this case, when viewed from the input side of the rectifier circuit, since the current flows over the entire period, the conduction angle is widened.
[0015]
Thus, a waveform similar to, and will not need to use the phase for special control elements of the input voltage v IN the phase of the input current i IN (waveform adjustment control element). In the active filter type power supply circuit 9 shown in FIG. 7A, the input current i IN flows through the chopper circuit as it is, and therefore a
[0016]
The rectifier circuit is typically a full-wave rectifier circuit configured by a diode bridge. Further, the unidirectional conducting element connected between the input side and the output side of the boost chopper is typically a diode.
[0017]
In the power supply circuit of the present invention, in order to detect the output current of the chopper, an output current detection resistor can be provided in the path of the output current. In this case, the control circuit can detect whether or not the output current has reached the current limit value by comparing the voltage drop of the output current detection resistor with a predetermined reference voltage.
[0018]
Further, in the power supply circuit of the present invention, the voltage generated in the voltage detection resistor circuit of the series connection circuit of the voltage detection resistor circuit provided on the output side and the current detection resistor is applied to the voltage on the output side of the boost chopper. A descent can be detected.
[0019]
The power supply circuit control method according to the present invention includes a boost chopper provided on the output side of a rectifier circuit, in which a switch element is T-connected to a series connection of a coil and a discharge blocking diode, and an output capacitor is provided in a subsequent stage. It has a unidirectional conducting element connected in series between the input side and the output side,
When the power supplied to the load is small, the switch element is controlled so that the output voltage does not exceed the predetermined voltage limit value and the output current of the chopper does not exceed the predetermined current limit value. Supply power to the output side,
When the power supplied to the load is large, the switch element is controlled so that the output current of the chopper does not exceed a predetermined current limit value, and power is supplied to the output side through the unidirectional conducting element. And In this case, for example, one cycle of the rectified wave is defined as a front region, a middle region, and a rear region.
(1) In the previous region where the output voltage is higher than the rectified voltage, the control circuit controls the switch element so that the output current of the chopper does not exceed the predetermined current limit value, and passes through the boost chopper. Supply power to the output side,
(2) In the middle region where the output voltage is lower than the rectified voltage, the unidirectional conducting element is turned on and power is supplied to the output side via the unidirectional conducting element.
(3) In a post-region where the output voltage becomes higher than the rectified voltage again, the switch element is controlled so that the output current of the chopper does not exceed the predetermined current limit value, and the output current is output via the boost chopper. Electric power can be supplied. The boost chopper is operated in the first region and the third region, and the power supply of the boost chopper is limited by keeping the current limit value low. Thereby, the waveform of the input current of the power supply circuit can be substantially similar to the waveform of the input voltage, and the phases of both waveforms can be matched.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
[0021]
The rectifier circuit 11 is composed of a diode bridge, and an AC voltage vIN is applied between the input terminals a1 and a2.
[0022]
The
[0023]
The step-up
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The voltage detection resistor circuit 16 includes resistors 161 (R 2 ) and 162 (R 3 ). A series circuit of the voltage detection resistor circuit 16 and the current detection resistor 15 (R 4 ) is connected between the output terminals b 1 and b 2, and the voltage between the output terminals b 1 and b 2 is equal to that of the voltage detection resistor circuit 16. It is detected as a voltage drop (as a voltage at a connection point between the resistor 161 and the resistor 162).
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
When the output V COMP1 of the
[0033]
Further, the
[0034]
Hereinafter, the operation of the
[0035]
2 (A) is, when the power supplied to the
[0036]
When the power supplied to the
[0037]
3, when power is high, which is supplied to the
[0038]
In the region I, the voltage of the AC input v IN rises from zero, but the
[0039]
In region II, the current I L flowing through the
[0040]
In the region I and the region II, the voltage of the
[0041]
In the region III, the voltage of the output capacitor 134 (the output voltage E OUT of the power supply circuit 1) becomes lower than the input voltage | v IN |, and current flows from the
[0042]
In the region IV, the voltage of the output capacitor 134 (output voltage E OUT ) is lower than the input voltage | v IN |, so that the
[0043]
In the region V, the input voltage | v IN | decreases, and the voltage of the output capacitor 134 (output voltage E OUT ) becomes higher than the input voltage | v IN |. Accordingly, the current I D2 starts to decrease flowing through the
[0044]
In the region VI, the current I L which flows in the path of the
[0045]
In the region VII, the voltage of the input capacitor 12 (i.e., the input voltage of the
[0046]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the waveform of the input current I IN is substantially similar to the waveform of the input voltage v IN , and the phases of I IN and v IN are the same. Therefore, the generation of harmonics can be suppressed, and stable power can be supplied even when the load fluctuation is large.
[0047]
【The invention's effect】
(1) Generation of harmonics can be suppressed.
(2) In a general active filter, the current flows to the coil up to the peak value of the input current. However, in the power supply circuit of the present invention, when the input current value increases (that is, when the supplied power increases), The input current flows through the unidirectional conducting element. Accordingly, a small-capacity coil (that is, a small coil) can be used for the boost chopper coil, and the size of the power supply circuit itself can be reduced.
(3) Since the chopper circuit is stopped when the input voltage of the chopper circuit exceeds the output voltage, the burden on the chopper circuit can be reduced even if the supplied power is increased. That is, unlike a conventional active filter, a switch element, a rectifier element, and a coil having a large current rating are unnecessary, and it is not necessary to use a special control element. Therefore, it is not necessary to use expensive parts, and the manufacturing cost of the power supply circuit can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a power supply circuit according to the present invention.
2A is a diagram showing a relationship among an input voltage, an output current of a chopper circuit, and an output voltage when the power supplied to the load is relatively small in the power supply circuit of FIG. B) is a diagram illustrating a relationship among an input voltage, an input current, and a terminal voltage of the input capacitor.
3 is a diagram showing the relationship between the input voltage, the current flowing through the coil, the terminal voltage of the output capacitor, and the current flowing through the bypass diode when the power supplied to the load is large in the power supply circuit of FIG. It is.
4 shows a relationship between input voltage and input current of the power supply circuit of FIG.
5A and 5B are explanatory diagrams of a conventional power supply circuit, in which FIG. 5A shows a power supply circuit using a capacitor input type rectifier circuit, and FIG. 5B shows a relationship among an input voltage, an input current, and a DC output voltage. ing.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional power supply circuit, and shows a power supply circuit using a choke input type rectifier circuit.
7A and 7B are explanatory diagrams of a conventional power supply circuit, where FIG. 7A shows an active filter type power supply circuit, and FIG. 7B shows an input voltage and an input current in absolute values.
[Explanation of symbols]
1 Power supply circuit 11
13
15 Resistance for current detection (R 1 )
16 Voltage limiting
133 FET transistor (Q 1 )
134 Output capacitor (C OUT )
161, 162 resistance (R 2 , R 3 )
171
Claims (2)
前記整流回路の出力側に設けた、コイルと放電阻止ダイオードとの直列接続にスイッチ素子がT字結線され、後段に出力コンデンサを有する昇圧チョッパと、
前記昇圧チョッパの入力側と出力側との間に順接続された一方向性導通素子と、
前記昇圧チョッパの出力電流が所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御するコントローラを含む制御回路と、
を有し、
前記コントローラは、負荷への供給電力が小さいときには、前記制御回路は、出力電圧が所定の電圧制限値を超えないように、かつ前記チョッパの出力電流が所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御して、昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給を行い、
負荷への供給電力が大きいときには、整流波の1周期を前領域、中領域、後領域として、
出力電圧が整流電圧より高い前領域では、前記制御回路は、前記コイルを流れる電流が前記所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御して、前記昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給を行うようにし、
出力電圧が整流電圧より低い中領域では、一方向性導通素子をオンとして、当該一方向性導通素子を介して出力側に電力を供給を行い、
出力電圧が整流電圧より再び高くなる後領域では、前記制御回路は、前記コイルを流れる電流が前記所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御して、前記昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給を行うようにする、
ことを特徴とする電源回路。A rectifier circuit;
A step-up chopper provided on the output side of the rectifier circuit, in which a switch element is T-connected to a series connection of a coil and a discharge blocking diode, and an output capacitor is provided at a subsequent stage;
A unidirectional conducting element connected in series between the input side and the output side of the boost chopper;
A control circuit including a controller for controlling the switch element so that the output current of the boost chopper does not exceed a predetermined current limit value;
Have
When the power supplied to the load is small, the controller controls the control circuit so that the output voltage does not exceed a predetermined voltage limit value and the output current of the chopper does not exceed a predetermined current limit value. Control the switch element to supply power to the output side via the boost chopper,
When the power supplied to the load is large, one cycle of the rectified wave is defined as a front region, a middle region, and a rear region.
In the previous region where the output voltage is higher than the rectified voltage, the control circuit controls the switch element so that the current flowing through the coil does not exceed the predetermined current limit value, and outputs it to the output side via the boost chopper. To supply power,
In the middle region where the output voltage is lower than the rectified voltage, the unidirectional conducting element is turned on and power is supplied to the output side through the unidirectional conducting element.
In the rear region where the output voltage becomes higher than the rectified voltage again, the control circuit controls the switch element so that the current flowing through the coil does not exceed the predetermined current limit value, and outputs the voltage via the boost chopper. you like to supply electric power to the side,
A power supply circuit characterized by that.
前記整流回路の出力側に設けた、コイルと放電阻止ダイオードとの直列接続にスイッチ素子がT字結線され、後段に出力コンデンサを有する昇圧チョッパと、
前記昇圧チョッパの入力側と出力側との間に順接続された一方向性導通素子と、
を有する電源回路の制御方法において、
負荷への供給電力が小さいときには、前記制御回路は、出力電圧が所定の電圧制限値を超えないように、かつ前記チョッパの出力電流が所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御して、昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給を行い、
負荷への供給電力が大きいときには、整流波の1周期を前領域、中領域、後領域として、
出力電圧が整流電圧より高い前領域では、前記制御回路は、前記コイルを流れる電流が前記所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御して、前記昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給を行い、
出力電圧が整流電圧より低い中領域では、一方向性導通素子をオンとして、当該一方向性導通素子を介して出力側に電力を供給を行い、
出力電圧が整流電圧より再び高くなる後領域では、前記制御回路は、前記コイルを流れる電流が前記所定の電流制限値を超えないように前記スイッチ素子を制御して、前記昇圧チョッパを介して出力側に電力の供給を行う、
ことを特徴とする電源回路の制御方法。A rectifier circuit;
A step-up chopper provided on the output side of the rectifier circuit, in which a switch element is T-connected to a series connection of a coil and a discharge blocking diode, and an output capacitor is provided at a subsequent stage;
A unidirectional conducting element connected in series between the input side and the output side of the boost chopper;
In the control method of the power supply circuit having
When the power supplied to the load is small, the control circuit controls the switch element so that the output voltage does not exceed a predetermined voltage limit value and the output current of the chopper does not exceed a predetermined current limit value. Then, power is supplied to the output side through the boost chopper,
When the power supplied to the load is large, one cycle of the rectified wave is defined as a front region, a middle region, and a rear region.
In the previous region where the output voltage is higher than the rectified voltage, the control circuit controls the switch element so that the current flowing through the coil does not exceed the predetermined current limit value, and outputs it to the output side via the boost chopper. Supply power,
In the middle region where the output voltage is lower than the rectified voltage, the unidirectional conducting element is turned on and power is supplied to the output side through the unidirectional conducting element.
In the rear region where the output voltage becomes higher than the rectified voltage again, the control circuit controls the switch element so that the current flowing through the coil does not exceed the predetermined current limit value, and outputs it via the boost chopper. Supply power to the side,
A method for controlling a power supply circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001206676A JP4051899B2 (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Power supply circuit and control method of power supply circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001206676A JP4051899B2 (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Power supply circuit and control method of power supply circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003023774A JP2003023774A (en) | 2003-01-24 |
JP4051899B2 true JP4051899B2 (en) | 2008-02-27 |
Family
ID=19042773
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001206676A Expired - Fee Related JP4051899B2 (en) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Power supply circuit and control method of power supply circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4051899B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1501175B1 (en) * | 2003-07-01 | 2006-05-24 | Alcatel | Method to prevent saturation of an inductor coil and inductor coil circuits for realising such a method |
JP4764980B2 (en) * | 2005-06-14 | 2011-09-07 | 富士電機株式会社 | DC-DC converter |
JP4761201B2 (en) * | 2005-10-31 | 2011-08-31 | 株式会社安川電機 | Power converter |
JP2007166783A (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | Power transforming apparatus |
JP4953783B2 (en) * | 2006-11-30 | 2012-06-13 | 三洋電機株式会社 | Converter device and grid interconnection system |
JP5182485B2 (en) * | 2008-01-25 | 2013-04-17 | セイコーエプソン株式会社 | Power supply circuit and control method thereof, power supply circuit for projector, and projector |
JP4937281B2 (en) * | 2009-01-16 | 2012-05-23 | 三菱電機株式会社 | Motor drive control device, compressor, blower, air conditioner, refrigerator or freezer |
JP5418581B2 (en) * | 2011-12-16 | 2014-02-19 | 三洋電機株式会社 | Converter device and grid interconnection system |
-
2001
- 2001-07-06 JP JP2001206676A patent/JP4051899B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003023774A (en) | 2003-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9116538B2 (en) | Method and apparatus to increase efficiency in a power factor correction circuit | |
US6259614B1 (en) | Power factor correction control circuit | |
JP4774987B2 (en) | Switching power supply | |
US7071667B2 (en) | DC—DC converter | |
JP3829534B2 (en) | Discharge lamp lighting device | |
US8207723B2 (en) | Method and apparatus to reduce line current harmonics from a power supply | |
US10468985B2 (en) | Input AC line control for AC-DC converters | |
KR100806774B1 (en) | Ac-to-dc converter and method for converting ac to dc using the same | |
JPH07203685A (en) | Power factor correction circuit | |
JPH11178327A (en) | Switching type direct current power device | |
JP5545075B2 (en) | DC power supply | |
JP4051899B2 (en) | Power supply circuit and control method of power supply circuit | |
JP2007037297A (en) | Power factor improvement circuit | |
JP2007295800A (en) | Power-supply circuit | |
JPH1132480A (en) | Switching type dc power supply device | |
JP3369754B2 (en) | High input power factor power supply circuit and overcurrent protection circuit of this power supply circuit | |
JP3463865B2 (en) | AC-DC converter | |
JP2000197351A (en) | Power supply having improved power factor | |
JP4058968B2 (en) | Power supply | |
JPH09201051A (en) | Dc power supply | |
JP2024149186A (en) | Power Conversion Equipment | |
JP2000232789A (en) | Power supply device | |
JP2913800B2 (en) | Variable output voltage method for switching power supply | |
CN116896267A (en) | Power supply device | |
JPH06245529A (en) | Switching power supply |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050527 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070402 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070813 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070821 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071016 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071126 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101214 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4051899 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101214 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111214 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111214 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121214 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121214 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131214 Year of fee payment: 6 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |