JP4423994B2 - Power factor correction circuit - Google Patents

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Description

本発明は、簡単で安価な力率改善回路に関し、特にその制御回路の技術に関する。   The present invention relates to a simple and inexpensive power factor correction circuit, and more particularly to the technology of its control circuit.

図21に従来の力率改善回路の構成図を示す(特許文献1)。図21に示す力率改善回路において、交流電源Vacの交流電圧を整流する全波整流回路Bの出力両端には、昇圧リアクトルL1とMOSFET等からなるスイッチQ1と電流検出抵抗Rshからなる直列回路が接続されている。スイッチQ1の両端(ドレイン−ソース間)には、ダイオードDoと平滑コンデンサCoとからなる直列回路が接続され、平滑コンデンサCoの両端には、負荷Roが接続されている。ダイオードDoと平滑コンデンサCoとで整流平滑回路を構成している。スイッチQ1は、制御回路10のPWM制御によりオン/オフするようになっている。   FIG. 21 shows a configuration diagram of a conventional power factor correction circuit (Patent Document 1). In the power factor correction circuit shown in FIG. 21, a series circuit composed of a boost reactor L1, a switch Q1 composed of a MOSFET and the like, and a current detection resistor Rsh is provided at both ends of the output of the full-wave rectifier circuit B that rectifies the alternating voltage of the alternating current power supply Vac. It is connected. A series circuit composed of a diode Do and a smoothing capacitor Co is connected to both ends (between drain and source) of the switch Q1, and a load Ro is connected to both ends of the smoothing capacitor Co. The diode Do and the smoothing capacitor Co constitute a rectifying / smoothing circuit. The switch Q1 is turned on / off by PWM control of the control circuit 10.

電流検出抵抗Rshは、全波整流回路Bの負極側出力端P2とスイッチQ1の一端及び平滑コンデンサCoの一端との間に接続され、全波整流回路Bに流れる入力電流を検出する。   The current detection resistor Rsh is connected between the negative output terminal P2 of the full-wave rectifier circuit B and one end of the switch Q1 and one end of the smoothing capacitor Co, and detects an input current flowing through the full-wave rectifier circuit B.

制御回路10は、出力電圧検出オペアンプ11、乗算器12、電流検出オペアンプ13、パルス幅変調器14を有して構成される。   The control circuit 10 includes an output voltage detection operational amplifier 11, a multiplier 12, a current detection operational amplifier 13, and a pulse width modulator 14.

出力電圧検出オペアンプ11は、平滑コンデンサCoの電圧と基準電圧Vrefとの誤差を増幅し、誤差電圧を生成して乗算器12に出力する。乗算器12は、出力電圧検出オペアンプ11からの誤差電圧と全波整流回路Bの正極側出力端P1からの全波整流電圧とを乗算して乗算出力電圧を電流検出オペアンプ13に出力する。   The output voltage detection operational amplifier 11 amplifies an error between the voltage of the smoothing capacitor Co and the reference voltage Vref, generates an error voltage, and outputs the error voltage to the multiplier 12. The multiplier 12 multiplies the error voltage from the output voltage detection operational amplifier 11 by the full-wave rectified voltage from the positive-side output terminal P1 of the full-wave rectifier circuit B, and outputs the multiplied output voltage to the current detection operational amplifier 13.

電流検出オペアンプ13は、電流検出抵抗Rshで検出した入力電流に比例した電圧と乗算器12からの乗算出力電圧との誤差を増幅し、誤差電圧を生成してこの誤差電圧を比較入力信号としてパルス幅変調器14に出力する。   The current detection operational amplifier 13 amplifies an error between a voltage proportional to the input current detected by the current detection resistor Rsh and the multiplication output voltage from the multiplier 12, generates an error voltage, and pulses the error voltage as a comparison input signal. Output to the width modulator 14.

パルス幅変調器14は、三角波信号と電流検出オペアンプ13からの比較入力信号とを入力し、比較入力信号の値が三角波信号の値以上のときに例えばオンで、比較入力信号の値が三角波信号の値未満のときに例えばオフとなるパルス信号を生成し、該パルス信号をスイッチQ1のゲートに印加する。   The pulse width modulator 14 receives the triangular wave signal and the comparison input signal from the current detection operational amplifier 13, and is turned on, for example, when the value of the comparison input signal is equal to or larger than the value of the triangular wave signal, and the value of the comparison input signal is the triangular wave signal. For example, a pulse signal that is turned off when it is less than the value of is generated, and the pulse signal is applied to the gate of the switch Q1.

即ち、交流電源Vacの入力電圧(交流電圧)を全波整流回路Bで整流した全波整流電圧は、半サイクル毎に正弦波の形をしている。乗算器12は、全波整流回路Bからの半サイクル正弦波電圧を入力し、また、出力電圧検出オペアンプ11からの電圧を入力し、この2つの電圧を乗算して正弦波の大きさを変えて出力する。電流検出オペアンプ13は、全波整流回路Bからの半サイクル正弦波電圧と入力電流によって発生した電流検出抵抗Rshに比例した電圧Vrshとを比較して、入力電流が半サイクルの正弦波になるように制御している。このため、電流検出抵抗Rshに流れる入力電流を半サイクル毎に交流電源Vacの入力電圧と相似形の正弦波にすることができるので、力率を改善できる。   That is, the full-wave rectified voltage obtained by rectifying the input voltage (AC voltage) of the AC power source Vac by the full-wave rectifier circuit B has a sine wave shape every half cycle. The multiplier 12 receives the half-cycle sine wave voltage from the full-wave rectifier circuit B, receives the voltage from the output voltage detection operational amplifier 11, and multiplies these two voltages to change the magnitude of the sine wave. Output. The current detection operational amplifier 13 compares the half-cycle sine wave voltage from the full-wave rectifier circuit B with the voltage Vrsh proportional to the current detection resistor Rsh generated by the input current so that the input current becomes a half-cycle sine wave. Is controlling. For this reason, since the input current flowing through the current detection resistor Rsh can be a sine wave similar to the input voltage of the AC power supply Vac every half cycle, the power factor can be improved.

次に、このように構成された力率改善回路の動作を説明する。まず、スイッチQ1がオンすると、B→L1→Q1→Rsh→Bに電流が流れる。この電流は、時間の経過とともに直線的に増大していく。   Next, the operation of the power factor correction circuit configured as described above will be described. First, when the switch Q1 is turned on, a current flows from B → L1 → Q1 → Rsh → B. This current increases linearly with time.

次に、スイッチQ1は、オン状態からオフ状態に変わるとき、昇圧リアクトルL1に誘起された電圧によりスイッチQ1の電圧が上昇する。また、スイッチQ1がオフとなるため、スイッチQ1に流れる電流は零になる。また、L1→Do→Coで電流が流れて、負荷Roに電力が供給される。   Next, when the switch Q1 changes from the on state to the off state, the voltage of the switch Q1 rises due to the voltage induced in the boost reactor L1. Further, since the switch Q1 is turned off, the current flowing through the switch Q1 becomes zero. Further, a current flows through L1 → Do → Co, and power is supplied to the load Ro.

なお、従来の力率改善回路の関連技術として例えば、特許文献2がある。
特開2000−37072号(図5) 特開平3−284168号(第1図)
As a related technology of the conventional power factor correction circuit, for example, there is Patent Document 2.
JP 2000-37072 A (FIG. 5) Japanese Patent Laid-Open No. 3-284168 (FIG. 1)

しかしながら、図21に示す昇圧型の力率改善回路では、交流電源Vacから入力される電圧がAC100VやAC230Vといった高電圧であるため、全波整流回路Bの正極側出力端P1から乗算器12に供給される全波整流電圧も高い電圧になる。そこで、実際の力率改善回路では、全波整流回路Bの正極側出力端P1から出力される全波整流電圧を抵抗分割により低電圧に変換して乗算器12に供給している。そのため、電力のロスが大きく効率が悪くなるとともに、耐圧及び形状が大きい部品を使用しなければならず、回路が高価になるという問題がある。   However, in the step-up type power factor correction circuit shown in FIG. 21, the voltage input from the AC power supply Vac is a high voltage such as AC100V or AC230V, so that the positive-side output terminal P1 of the full-wave rectifier circuit B is supplied to the multiplier 12. The supplied full-wave rectified voltage is also high. Therefore, in the actual power factor correction circuit, the full-wave rectified voltage output from the positive output terminal P1 of the full-wave rectifier circuit B is converted to a low voltage by resistance division and supplied to the multiplier 12. For this reason, there is a problem in that the loss of power is large and the efficiency is deteriorated, and parts having a large withstand voltage and shape must be used, and the circuit becomes expensive.

本発明は、部品点数を削減して簡単な構成とすることで安価にすることができ、しかも配線数を減らすことができる力率改善回路を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a power factor correction circuit that can be made inexpensive by reducing the number of components and having a simple configuration, and that can reduce the number of wires.

本発明は前記課題を解決するために以下の構成とした。請求項1の発明は、交流電源の交流電源電圧を整流回路で整流した整流電圧を昇圧リアクトルと主スイッチとの直列回路に入力して前記主スイッチによりオン/オフして前記交流電源の力率を改善するとともに、整流平滑回路により直流の出力電圧を得る力率改善回路であって、前記交流電源に流れる電流又は前記整流回路に流れる電流又は前記主スイッチに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記出力電圧と第1基準電圧との誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差電圧生成手段と、前記電流検出手段で検出された電流に比例した電圧と第2基準電圧との誤差を増幅して出力する電流検出増幅手段と、この電流検出増幅手段の出力を前記誤差電圧生成手段からの誤差電圧の値に応じて可変し可変された電圧を前記第2基準電圧として前記電流検出増幅手段に出力する電圧可変手段と、前記電流検出増幅手段の出力の値に応じてパルス幅を制御したパルス信号を生成し、該パルス信号を前記主スイッチに印加して前記出力電圧を所定電圧に制御するパルス幅制御手段とを有することを特徴とする。   The present invention has the following configuration in order to solve the above problems. According to the first aspect of the present invention, a rectified voltage obtained by rectifying an AC power supply voltage of an AC power supply by a rectifier circuit is input to a series circuit of a boosting reactor and a main switch, and is turned on / off by the main switch. And a current detection means for detecting a current flowing through the AC power supply, a current flowing through the rectifier circuit, or a current flowing through the main switch. An error voltage generating means for amplifying an error between the output voltage and the first reference voltage to generate an error voltage; and an error between the voltage proportional to the current detected by the current detecting means and the second reference voltage Current detection amplifying means that outputs the current detection amplifying means, and the output of the current detection amplifying means is variable according to the value of the error voltage from the error voltage generating means, and the variable voltage is used as the second reference voltage A voltage variable means for outputting to the current detection amplifying means and a pulse signal whose pulse width is controlled according to the output value of the current detection amplifying means are generated, and the pulse voltage is applied to the main switch to generate the output voltage. And pulse width control means for controlling to a predetermined voltage.

請求項1の発明によれば、出力電圧は、直流でほぼ一定値であり、入力電圧が半波の正弦波であるので、電流検出増幅手段の出力(パルス幅制御手段の入力)は、半波の正弦波になる。電圧可変手段は、電流検出増幅手段の出力を誤差電圧生成手段からの誤差電圧(直流電圧)の値に応じて可変し可変された電圧を第2基準電圧(半波の正弦波の基準電圧)として電流検出増幅手段に出力するので、電流検出増幅手段は、電流検出手段で検出した電流に比例した電圧と第2基準電圧(半波の正弦波の基準電圧)との誤差を増幅して半波の正弦波をパルス幅制御手段に出力する。このため、電流検出手段により検出された入力電流は、半波の正弦波となる。即ち、入力電流波形とパルス幅制御手段の入力電圧波形とが相似形となるので、力率が改善される。また、配線数を減らすことにより回路のIC化も容易になり、安価なICを提供できる。   According to the first aspect of the present invention, since the output voltage is a direct current and substantially constant, and the input voltage is a half-wave sine wave, the output of the current detection amplification means (input of the pulse width control means) is half It becomes a sine wave. The voltage varying means varies the output of the current detection amplifying means according to the value of the error voltage (DC voltage) from the error voltage generating means, and changes the variable voltage to the second reference voltage (half-wave sine wave reference voltage). Is output to the current detection amplification means, so that the current detection amplification means amplifies the error between the voltage proportional to the current detected by the current detection means and the second reference voltage (half wave sine wave reference voltage). A sine wave is output to the pulse width control means. For this reason, the input current detected by the current detection means is a half-wave sine wave. That is, since the input current waveform and the input voltage waveform of the pulse width control means are similar, the power factor is improved. Further, by reducing the number of wirings, the circuit can be easily made into an IC, and an inexpensive IC can be provided.

請求項2の発明は、請求項1記載の力率改善回路において、前記電流検出手段で検出された電流のピーク値を検出して該電流のピーク値に比例した電圧を前記電流検出増幅手段に出力するピーク検出手段を有することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the power factor correction circuit according to the first aspect, a peak value of the current detected by the current detection unit is detected, and a voltage proportional to the peak value of the current is supplied to the current detection amplification unit. It has the peak detection means to output, It is characterized by the above-mentioned.

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2記載の力率改善回路において、前記電圧可変手段は、前記電流検出増幅手段の出力電圧を前記誤差電圧生成手段の誤差電圧で除算する除算器からなることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the power factor correction circuit according to the first or second aspect, the voltage variable means divides the output voltage of the current detection amplification means by the error voltage of the error voltage generation means. It is characterized by comprising.

請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の力率改善回路において、前記整流平滑回路は、前記主スイッチの両端に接続されたコンデンサとダイオードとの第1直列回路と、前記ダイオードの両端に接続されたリアクトルと平滑コンデンサとの第2直列回路とからなることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the power factor correction circuit according to any one of the first to third aspects, the rectifying / smoothing circuit is a first series of a capacitor and a diode connected to both ends of the main switch. It is characterized by comprising a circuit and a second series circuit of a reactor and a smoothing capacitor connected to both ends of the diode.

請求項5の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の力率改善回路において、前記整流平滑回路は、前記主スイッチの両端に接続されたコンデンサとリアクトルとの第1直列回路と、前記リアクトルの両端に接続されたダイオードと平滑コンデンサとの第2直列回路とからなることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the power factor correction circuit according to any one of the first to third aspects, the rectifying and smoothing circuit is a first series of a capacitor and a reactor connected to both ends of the main switch. The circuit includes a second series circuit of a smoothing capacitor and a diode connected to both ends of the reactor.

請求項6の発明は、交流電源と昇圧リアクトルとの第1直列回路と、この第1直列回路の両端に接続され、第1ダイオードと第2ダイオードと第1スイッチと第2スイッチとからなるブリッジ回路と、前記第1ダイオードと前記第2ダイオードとの接続点と前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続点とに接続された平滑コンデンサとを有し、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを同時にオン/オフして前記交流電源の力率を改善するとともに、直流の出力電圧を得る力率改善回路であって、前記交流電源の交流電源電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段で検出された交流電源電流を整流する整流回路と、前記出力電圧と第1基準電圧との誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差電圧生成手段と、前記整流回路で整流された電流に比例した電圧と第2基準電圧との誤差を増幅して出力する電流検出増幅手段と、この電流検出増幅手段の出力を前記誤差電圧生成手段からの誤差電圧の値に応じて可変し可変された電圧を前記第2基準電圧として前記電流検出増幅手段に出力する電圧可変手段と、前記電流検出増幅手段の出力の値に応じてパルス幅を制御したパルス信号を生成し、該パルス信号を前記第1スイッチ及び前記第2スイッチに印加して前記出力電圧を所定電圧に制御するパルス幅制御手段とを有することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a first series circuit of an AC power supply and a boosting reactor, and a bridge connected to both ends of the first series circuit and comprising a first diode, a second diode, a first switch, and a second switch. A smoothing capacitor connected to a connection point between the circuit, the first diode and the second diode, and a connection point between the first switch and the second switch, and the first switch and the second switch A power factor correction circuit for obtaining a DC output voltage as well as improving the power factor of the AC power supply by simultaneously turning on and off the switch, current detection means for detecting the AC power supply current of the AC power supply, and the current A rectifying circuit for rectifying the AC power supply current detected by the detecting means, an error voltage generating means for amplifying an error between the output voltage and the first reference voltage and generating an error voltage, and rectified by the rectifying circuit. Current detection amplification means for amplifying and outputting an error between the voltage proportional to the measured current and the second reference voltage, and the output of the current detection amplification means is variable in accordance with the value of the error voltage from the error voltage generation means. A voltage variable means for outputting the variable voltage as the second reference voltage to the current detection amplification means, and a pulse signal whose pulse width is controlled according to the value of the output of the current detection amplification means, the pulse signal And pulse width control means for controlling the output voltage to a predetermined voltage by applying the voltage to the first switch and the second switch.

請求項7の発明は、交流電源の交流電源電圧を整流した整流回路の両端に接続され、昇圧リアクトルと第1スイッチと第3スイッチと電流検出手段との第1直列回路と、前記昇圧リアクトルと前記第1スイッチとの接続点と前記第3スイッチと前記電流検出手段との接続点とに接続され、第2スイッチと第4スイッチとの第2直列回路と、前記第1スイッチと前記第3スイッチとの接続点と前記第2スイッチと前記第4スイッチとの接続点に接続されたトランスの1次巻線と、前記トランスの2次側の出力巻線の電圧を整流平滑する整流平滑回路とを有し、前記第1スイッチ乃至前記第4スイッチをオン/オフして前記交流電源の力率を改善するとともに、直流の出力電圧を得る力率改善回路であって、前記出力電圧と第1基準電圧との誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差電圧生成手段と、前記電流検出手段で検出された電流に比例した電圧と第2基準電圧との誤差を増幅して出力する電流検出増幅手段と、この電流検出増幅手段の出力を前記誤差電圧生成手段からの誤差電圧の値に応じて可変し可変された電圧を前記第2基準電圧として前記電流検出増幅手段に出力する電圧可変手段と、前記電流検出増幅手段の出力の値に応じてパルス幅を制御したパルス信号を生成するパルス幅制御手段と、前記パルス信号を反転したパルス反転信号を生成し、前記パルス信号又は前記パルス反転信号の一方を前記第2スイッチ及び前記第3スイッチに印加し、前記パルス信号又は前記パルス反転信号の他方を前記第1スイッチ及び前記第4スイッチに印加して、前記第1スイッチ乃至前記第4スイッチをオン/オフ制御することにより前記出力電圧を所定電圧に制御するスイッチ制御手段とを有することを特徴とする。   The invention of claim 7 is connected to both ends of a rectifier circuit that rectifies an AC power supply voltage of an AC power supply, and includes a first series circuit of a boost reactor, a first switch, a third switch, and current detection means, and the boost reactor. A second series circuit of a second switch and a fourth switch, a first switch and a third switch connected to a connection point of the first switch and a connection point of the third switch and the current detection means; A rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing the voltage of the primary winding of the transformer connected to the connection point of the switch, the connection point of the second switch and the fourth switch, and the output winding on the secondary side of the transformer A power factor correction circuit for improving the power factor of the AC power source by turning on / off the first switch to the fourth switch and obtaining a DC output voltage, wherein the output voltage and the first switch Error from 1 reference voltage Error voltage generating means for amplifying and generating an error voltage, current detection amplifying means for amplifying and outputting an error between a voltage proportional to the current detected by the current detecting means and the second reference voltage, and the current detection A voltage varying means for varying the output of the amplifying means in accordance with the value of the error voltage from the error voltage generating means and outputting the variable voltage as the second reference voltage to the current detecting amplifying means; and the current detecting amplifying means Pulse width control means for generating a pulse signal whose pulse width is controlled in accordance with the output value of the output, a pulse inversion signal obtained by inverting the pulse signal, and generating one of the pulse signal or the pulse inversion signal as the second signal. Applying the other of the pulse signal or the pulse inverted signal to the first switch and the fourth switch, and applying the other to the first switch and the previous switch. Characterized by a switch control means for controlling the output voltage to a predetermined voltage by turning on / off control of the fourth switch.

請求項8の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載の力率改善回路において、前記電圧可変手段は、第1主電極と第2主電極と制御電極とを有し前記制御電極に印加される電圧により抵抗値が変化する半導体素子と、この半導体素子の前記第1主電極に一端が接続された固定抵抗とを有し、前記固定抵抗の他端に前記電流検出増幅手段の出力電圧が入力され、前記半導体素子の前記制御電極に前記誤差電圧生成手段の誤差電圧が印加されることを特徴とする。   The power factor correction circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the voltage varying means includes a first main electrode, a second main electrode, and a control electrode. A semiconductor element having a resistance value changed by a voltage applied to the control electrode; and a fixed resistor having one end connected to the first main electrode of the semiconductor element, and the current detection amplification at the other end of the fixed resistor The output voltage of the means is input, and the error voltage of the error voltage generating means is applied to the control electrode of the semiconductor element.

請求項9の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載の力率改善回路において、前記電圧可変手段は、第1主電極と第2主電極と制御電極とを有し前記制御電極に印加される電圧により抵抗値が変化する半導体素子と、この半導体素子の前記第1主電極に反転端子が接続され且つ該反転端子と出力端子とに帰還抵抗が接続された演算増幅器とを有し、前記半導体素子の前記第2主電極に前記電流検出増幅手段の出力電圧が入力され、前記半導体素子の前記制御電極に前記誤差電圧生成手段の誤差電圧が印加されることを特徴とする。   A ninth aspect of the present invention is the power factor correction circuit according to any one of the first to seventh aspects, wherein the voltage varying means includes a first main electrode, a second main electrode, and a control electrode. A semiconductor element having a resistance value changed by a voltage applied to the control electrode, and an operational amplifier having an inverting terminal connected to the first main electrode of the semiconductor element and a feedback resistor connected to the inverting terminal and the output terminal; The output voltage of the current detection amplification means is input to the second main electrode of the semiconductor element, and the error voltage of the error voltage generation means is applied to the control electrode of the semiconductor element. To do.

本発明によれば、部品点数を削減して簡単な構成とすることで安価な力率改善回路を提供できる。また、配線数を減らすことにより回路のIC化も容易になり、安価なICを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an inexpensive power factor correction circuit by reducing the number of parts and providing a simple configuration. Further, by reducing the number of wirings, the circuit can be easily made into an IC, and an inexpensive IC can be provided.

以下、本発明に係る力率改善回路の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。   Embodiments of a power factor correction circuit according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1に示す実施例1の力率改善回路は、図21に示す従来の力率改善回路に対して、制御回路10aの構成のみが異なる。   The power factor correction circuit of the first embodiment shown in FIG. 1 differs from the conventional power factor correction circuit shown in FIG. 21 only in the configuration of the control circuit 10a.

なお、図1に示すその他の構成は、図21に示す構成と同一構成であるので、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   The other configuration shown in FIG. 1 is the same as the configuration shown in FIG. 21, and thus the same reference numerals are given to the same parts, and detailed descriptions thereof are omitted.

制御回路10aは、出力電圧検出オペアンプ11、乗算器12、電流検出オペアンプ13、パルス幅変調器14を有して構成される。   The control circuit 10 a includes an output voltage detection operational amplifier 11, a multiplier 12, a current detection operational amplifier 13, and a pulse width modulator 14.

出力電圧検出オペアンプ11は、平滑コンデンサCoの電圧と基準電圧Vrefとの誤差を増幅し、誤差電圧を生成して乗算器12に出力する。乗算器12は、出力電圧検出オペアンプ11からの誤差電圧と電流検出オペアンプ13の出力(パルス幅変調器14の入力)とを乗算して乗算出力電圧を電流検出オペアンプ13に出力する。   The output voltage detection operational amplifier 11 amplifies an error between the voltage of the smoothing capacitor Co and the reference voltage Vref, generates an error voltage, and outputs the error voltage to the multiplier 12. The multiplier 12 multiplies the error voltage from the output voltage detection operational amplifier 11 by the output of the current detection operational amplifier 13 (input of the pulse width modulator 14), and outputs the multiplied output voltage to the current detection operational amplifier 13.

電流検出オペアンプ13は、電流検出抵抗Rshで検出した入力電流に比例した電圧と乗算器12からの乗算出力電圧との誤差を増幅し、誤差電圧を生成してこの誤差電圧を比較入力信号としてパルス幅変調器14に出力する。また、電流検出オペアンプ13は、上述したように、生成した誤差電圧を乗算器12にフィードバックする。   The current detection operational amplifier 13 amplifies an error between a voltage proportional to the input current detected by the current detection resistor Rsh and the multiplication output voltage from the multiplier 12, generates an error voltage, and pulses the error voltage as a comparison input signal. Output to the width modulator 14. Further, the current detection operational amplifier 13 feeds back the generated error voltage to the multiplier 12 as described above.

なお、実施例1では、電流検出オペアンプ13の出力を出力電圧検出オペアンプ11からの誤差電圧に応じて可変するための電圧可変手段として乗算器12を用いているが、乗算器12の代わりに、除算器又は可変利得増幅器を用いることができる。可変利得増幅器の具体例については、後述する。   In the first embodiment, the multiplier 12 is used as voltage varying means for varying the output of the current detection operational amplifier 13 in accordance with the error voltage from the output voltage detection operational amplifier 11, but instead of the multiplier 12, A divider or a variable gain amplifier can be used. A specific example of the variable gain amplifier will be described later.

パルス幅変調器14は、図2(a)に示すように、三角波信号を発生する三角波発振器141と、この三角波発振器141からの三角波信号を+端子に入力し、電圧検出オペアンプ13からの比較入力信号を−端子に入力し、三角波信号の値が比較入力信号の値以上のときに例えばオン(Hレベル)で、三角波信号の値が比較入力信号の値未満のときに例えばオフ(Lレベル、例えばゼロ)となるパルス信号を生成し、該パルス信号をスイッチQ1のゲートに印加して平滑コンデンサCoの出力電圧を所定電圧に制御するコンパレータ142とを有する。   As shown in FIG. 2A, the pulse width modulator 14 inputs a triangular wave oscillator 141 that generates a triangular wave signal, and a triangular wave signal from the triangular wave oscillator 141 to the + terminal, and a comparison input from the voltage detection operational amplifier 13. When the signal is input to the-terminal and the value of the triangular wave signal is greater than or equal to the value of the comparison input signal, for example, it is on (H level), and when the value of the triangular wave signal is less than the value of the comparison input signal, for example And a comparator 142 that controls the output voltage of the smoothing capacitor Co to a predetermined voltage by applying the pulse signal to the gate of the switch Q1.

図4(a)と図4(b)はパルス幅変調器の入出力特性の一例を示す図である。図4(a)は入力電圧EsとデューティーサイクルDが比例関係になっているパルス幅変調器の入出力特性であり、Es=Dの関係になる。図4(b)は入力電圧EsとデューティーサイクルDとがEs=1−Dの関係になっているパルス幅変調器の入出力特性である。   FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing an example of input / output characteristics of the pulse width modulator. FIG. 4A shows input / output characteristics of the pulse width modulator in which the input voltage Es and the duty cycle D are in a proportional relationship, and the relationship Es = D is satisfied. FIG. 4B shows input / output characteristics of the pulse width modulator in which the input voltage Es and the duty cycle D have a relationship of Es = 1−D.

図2(a)に示すパルス幅変調器14では、入出力波形は、図3の「出力1」のような波形になり、パルス幅変調器14の入出力特性は図4(a)のような特性になる。   In the pulse width modulator 14 shown in FIG. 2A, the input / output waveform is a waveform like “output 1” in FIG. 3, and the input / output characteristics of the pulse width modulator 14 are as shown in FIG. 4A. It becomes a characteristic.

また、コンパレータ142は、比較入力信号の値が三角波信号の値以上のときに例えばオンで、比較入力信号の値が三角波信号の値未満のときに例えばオフとなるパルス信号を生成し、該パルス信号をスイッチQ1のゲートに印加して平滑コンデンサCoの出力電圧を所定電圧に制御しても良い。即ち、図2(a)に示すコンパレータ142の入力端子の「+」と「−」を逆に接続すると、出力電圧は反転し、入出力波形は、図3の「出力2」のような波形になり、入出力特性は図4(b)のような特性になる。   The comparator 142 generates a pulse signal that is on, for example, when the value of the comparison input signal is greater than or equal to the value of the triangular wave signal, and that is off, for example, when the value of the comparison input signal is less than the value of the triangular wave signal. A signal may be applied to the gate of the switch Q1 to control the output voltage of the smoothing capacitor Co to a predetermined voltage. In other words, if “+” and “−” of the input terminal of the comparator 142 shown in FIG. 2A are connected in reverse, the output voltage is inverted, and the input / output waveform is a waveform like “output 2” in FIG. Thus, the input / output characteristics are as shown in FIG.

図2(b)は、パルス幅変調器14aの他の構成例である。このパルス幅変調器14aは、比較入力信号をオペアンプからなる反転器143で反転してコンパレータ142の−端子に供給するようにしたものである。反転器143は、出力端子と−端子との間に抵抗r2を接続し、−端子に抵抗r1を介して比較入力信号を入力し、+端子に抵抗r3と抵抗r4とで分圧された電圧を入力し、反転出力をコンパレータ142の−端子に出力する。   FIG. 2B shows another configuration example of the pulse width modulator 14a. The pulse width modulator 14 a is such that the comparison input signal is inverted by an inverter 143 composed of an operational amplifier and supplied to the negative terminal of the comparator 142. The inverter 143 has a resistor r2 connected between the output terminal and the − terminal, a comparison input signal is input to the − terminal via the resistor r1, and a voltage divided by the resistor r3 and the resistor r4 is input to the + terminal. And the inverted output is output to the negative terminal of the comparator 142.

このような構成によれば、比較入力信号の電圧が低いときには、コンパレータ142の−端子の電圧が高くなるので、パルス幅変調器14aの入出力特性は図4(b)のようになり、デューティーサイクルDが小さくなる。図2(b)に示すコンパレータ142の入力端子の「+」と「−」を逆に接続すると、比較入力信号の電圧が高いときには、コンパレータ142の−端子の電圧が低くなるので、パルス幅変調器14の入出力特性は図4(a)のようになり、比較入力信号が低い電圧でデューティーサイクルDが大きくなる。   According to such a configuration, when the voltage of the comparison input signal is low, the voltage at the negative terminal of the comparator 142 is high, so that the input / output characteristics of the pulse width modulator 14a are as shown in FIG. Cycle D becomes smaller. When the “+” and “−” of the input terminal of the comparator 142 shown in FIG. 2B are connected in reverse, when the voltage of the comparison input signal is high, the voltage of the − terminal of the comparator 142 becomes low. The input / output characteristics of the device 14 are as shown in FIG. 4A, and the duty cycle D increases when the comparison input signal is at a low voltage.

次に、実施例1の力率改善回路の動作原理について説明する。ここでは、制御回路10aの動作について説明する。   Next, the operation principle of the power factor correction circuit according to the first embodiment will be described. Here, the operation of the control circuit 10a will be described.

まず、昇圧リアクトルL1の電流が連続して流れているものとし、スイッチQ1がオンしているデューティーサイクル(スイッチQ1のスイッチング周期をT1とし、スイッチQ1のオン時間をT2とすると、オン時比率T2/T1に相当する。)をDとすると、全波整流回路Bの両端電圧である入力電圧Eiと、負荷Roの両端電圧である出力電圧Eoとの関係は、Eo/Ei=1/(1−D)となる。   First, it is assumed that the current of the boost reactor L1 continuously flows, and the duty cycle in which the switch Q1 is turned on (T1 is the switching cycle of the switch Q1, and T2 is the on-time of the switch Q1). / T1) is D, the relationship between the input voltage Ei that is the voltage across the full-wave rectifier circuit B and the output voltage Eo that is the voltage across the load Ro is Eo / Ei = 1 / (1 -D).

また、パルス幅変調器14の特性が図3に示すような特性であるとし、パルス幅変調器14の入力電圧をEsとすると、Es=1−Dであるので、Es=1−D=Ei/Eoとなる。   Further, assuming that the characteristic of the pulse width modulator 14 is as shown in FIG. 3 and Es is the input voltage of the pulse width modulator 14, Es = 1-D, so Es = 1-D = Ei. / Eo.

出力電圧Eoは、直流でほぼ一定値であり、入力電圧Eiが半サイクルの正弦波であるので、入力電圧Esは電流検出オペアンプ13の増幅出力であり、半サイクルの正弦波となる。乗算器12は、電流検出オペアンプ13の出力を出力電圧検出オペアンプ11からの誤差電圧(直流電圧)の値に応じて可変し可変された電圧を第2基準電圧(半波の正弦波の基準電圧)として電流検出オペアンプ13に出力する。電流検出オペアンプ13は、電流検出抵抗Rshで検出した電流に比例した電圧Vrshと半波の正弦波の基準電圧との誤差を増幅して半波の正弦波をパルス幅変調器14に出力する。このため、電流検出抵抗Rshにより検出された入力電流は、半波の正弦波となる。従って、電流検出抵抗Rshに流れる入力電流は、入力電圧Eiと比例して半波の正弦波となるため、力率を改善することができる。   Since the output voltage Eo is a direct current and has a substantially constant value, and the input voltage Ei is a half-cycle sine wave, the input voltage Es is an amplified output of the current detection operational amplifier 13 and becomes a half-cycle sine wave. The multiplier 12 varies the output of the current detection operational amplifier 13 in accordance with the value of the error voltage (DC voltage) from the output voltage detection operational amplifier 11, and changes the variable voltage to the second reference voltage (half-wave sine wave reference voltage). ) To the current detection operational amplifier 13. The current detection operational amplifier 13 amplifies an error between the voltage Vrsh proportional to the current detected by the current detection resistor Rsh and the half-wave sine wave reference voltage, and outputs the half-wave sine wave to the pulse width modulator 14. For this reason, the input current detected by the current detection resistor Rsh is a half-wave sine wave. Therefore, the input current flowing through the current detection resistor Rsh becomes a half-wave sine wave in proportion to the input voltage Ei, so that the power factor can be improved.

また、乗算器12の他方の入力端子には、出力電圧検出オペアンプ11からの出力電圧が入力されているので、乗算器12は、出力電圧検出オペアンプ11からの出力電圧の値に応じて利得(出力)を可変する。このため、パルス幅変調器14に入力される半波の正弦波電圧の大きさを変えることができる。   Further, since the output voltage from the output voltage detection operational amplifier 11 is input to the other input terminal of the multiplier 12, the multiplier 12 has a gain (in accordance with the value of the output voltage from the output voltage detection operational amplifier 11 ( Output). For this reason, the magnitude of the half-wave sine wave voltage input to the pulse width modulator 14 can be changed.

もし、何らかの理由により出力電圧Eoが下がった場合には、出力電圧検出オペアンプ11は、出力電圧Eoの低下に応じて出力電圧を低下させる。そして、乗算器12は、出力電圧検出オペアンプ11の出力電圧の低下により利得(出力)を低下させるので、電流検出オペアンプ13から出力される比較入力信号も低下し、パルス幅変調器14は、電流検出オペアンプ13からの比較入力信号の低下によりパルス信号の平均のデューティーサイクルDを大きくする(図3に示す出力1の場合)。このため、スイッチQ1のオンしている時間の割合が大きくなり、入力電流が増加するので、出力電圧Eoが上昇して、出力電圧Eoが一定に保持される。   If the output voltage Eo decreases for some reason, the output voltage detection operational amplifier 11 decreases the output voltage according to the decrease in the output voltage Eo. Since the multiplier 12 reduces the gain (output) due to the decrease in the output voltage of the output voltage detection operational amplifier 11, the comparison input signal output from the current detection operational amplifier 13 also decreases, and the pulse width modulator 14 The average duty cycle D of the pulse signal is increased by lowering the comparison input signal from the detection operational amplifier 13 (in the case of output 1 shown in FIG. 3). For this reason, since the ratio of the time for which the switch Q1 is on increases and the input current increases, the output voltage Eo rises and the output voltage Eo is held constant.

次に、力率改善回路の全体の動作を図5の各部の波形を参照しながら説明する。まず、交流電源Vacの正弦波の入力電圧Viが入力されると、正弦波の入力電流Iiが流れる。そして、交流電源Vacの入力電圧Viが全波整流回路Bで整流されて全波整流電圧Eiが出力される。   Next, the overall operation of the power factor correction circuit will be described with reference to the waveforms of the respective parts in FIG. First, when a sine wave input voltage Vi of the AC power supply Vac is input, a sine wave input current Ii flows. Then, the input voltage Vi of the AC power supply Vac is rectified by the full-wave rectifier circuit B, and the full-wave rectified voltage Ei is output.

次に、スイッチQ1をオンすると、B→L1→Q1→Rsh→Bと電流が流れる。次に、スイッチQ1は、オン状態からオフ状態に変わるとき、昇圧リアクトルL1に誘起された電圧によりスイッチQ1の電圧が上昇する。また、スイッチQ1がオフとなるため、スイッチQ1に流れる電流は零になる。また、L1→Do→Coで電流が流れて、負荷Roに電力が供給される。   Next, when the switch Q1 is turned on, a current flows through B → L1 → Q1 → Rsh → B. Next, when the switch Q1 changes from the on state to the off state, the voltage of the switch Q1 rises due to the voltage induced in the boost reactor L1. Further, since the switch Q1 is turned off, the current flowing through the switch Q1 becomes zero. Further, a current flows through L1 → Do → Co, and power is supplied to the load Ro.

このようにスイッチQ1をスイッチング周波数でオン/オフすることにより、電流検出抵抗Rshの両端には半サイクルの正弦波電流が流れる。そして、乗算器12の一端には、電流検出オペアンプ13からの電圧(図5の「乗算器入力2」で示す負の半サイクルの正弦波電圧)が入力される。また、乗算器12の他端には、出力電圧検出オペアンプ11からの電圧(図5の「乗算器入力1」で示す正の直流電圧)が入力される。この乗算器12は、電流検出オペアンプ13の出力を出力電圧検出オペアンプ11からの誤差電圧(直流電圧)の値に応じて可変する。この可変された電圧は半波の正弦波の基準電圧となる。   By turning on / off the switch Q1 at the switching frequency in this way, a half-cycle sine wave current flows through both ends of the current detection resistor Rsh. A voltage from the current detection operational amplifier 13 (a negative half-cycle sine wave voltage indicated by “multiplier input 2” in FIG. 5) is input to one end of the multiplier 12. The voltage from the output voltage detection operational amplifier 11 (positive DC voltage indicated by “multiplier input 1” in FIG. 5) is input to the other end of the multiplier 12. The multiplier 12 varies the output of the current detection operational amplifier 13 according to the value of the error voltage (DC voltage) from the output voltage detection operational amplifier 11. This variable voltage becomes a half-wave sine wave reference voltage.

そして、電流検出オペアンプ13は、電流検出抵抗Rshで検出した電流に比例した電圧Vrshと半波の正弦波の基準電圧との誤差を増幅して半波の正弦波をパルス幅変調器14に出力する。図5に示すように、「電流検出オペアンプ出力」は、入力と相似形の半サイクルの正弦波の出力電圧として出力される。   The current detection operational amplifier 13 amplifies the error between the voltage Vrsh proportional to the current detected by the current detection resistor Rsh and the half-wave sine wave reference voltage, and outputs the half-wave sine wave to the pulse width modulator 14. To do. As shown in FIG. 5, the “current detection operational amplifier output” is output as a half-cycle sine wave output voltage similar to the input.

次に、図5に示す「電流検出オペアンプ出力」がパルス幅変調器14に入力されてパルス信号のパルス幅が制御される。このとき、パルス幅変調器14は、図4(b)に示すような特性を有しているため、スイッチQ1のデューティーサイクルは、図5に示すようになる。図6に、この力率改善回路の実際の入力電圧Viと入力電流Iiを示した。図6に示す波形では、零電流の付近が正弦波から僅かにずれているが、非常に正弦波に近く、力率、歪率共に良い結果を示した。   Next, the “current detection operational amplifier output” shown in FIG. 5 is input to the pulse width modulator 14 to control the pulse width of the pulse signal. At this time, since the pulse width modulator 14 has the characteristics as shown in FIG. 4B, the duty cycle of the switch Q1 is as shown in FIG. FIG. 6 shows the actual input voltage Vi and input current Ii of this power factor correction circuit. In the waveform shown in FIG. 6, the vicinity of the zero current is slightly shifted from the sine wave, but it is very close to the sine wave, and both the power factor and the distortion rate are good.

このように実施例1の力率改善回路によれば、力率を改善できるとともに、乗算器12に電流検出オペアンプ13の出力を入力するようにしたので、全波整流回路Bの正極側出力端P1から出力される全波整流電圧を分割するための抵抗が不要になり、図21に示す制御回路10に対して部品点数を削減して簡単な構成とすることができ、安価で且つ回路の調整が簡単になる。   As described above, according to the power factor correction circuit of the first embodiment, the power factor can be improved and the output of the current detection operational amplifier 13 is input to the multiplier 12. A resistor for dividing the full-wave rectified voltage output from P1 is not required, and the number of components can be reduced compared to the control circuit 10 shown in FIG. Adjustment becomes easy.

また、図21に示す従来の力率改善回路では、(1)電流検出抵抗Rshで電流を検出して、電流検出オペアンプ13、パルス幅変調器14を通り、スイッチQ1をPWM制御して、電流をコントロールするループ、(2)平滑コンデンサCoの出力電圧を検出して出力電圧検出オペアンプ11、乗算器12、電流検出オペアンプ13、パルス幅変調器14を通ってスイッチQ1を制御し出力電圧をコントロールするループ、(3)全波整流回路Bからの電圧を検出して乗算器12、パルス幅変調器14を通ってスイッチQ1を制御し出力電圧をコントロールするループの3つの負帰還ループを有していたが、この実施例1の力率改善回路では、全波整流回路Bからの電圧を検出して乗算器12に入力する電圧検出ループを1つ減らすことができるため、このループに起因する制御回路10aの不安定さがなくなり、2ループで回路を安定に制御できる。   Further, in the conventional power factor correction circuit shown in FIG. 21, (1) the current is detected by the current detection resistor Rsh, passed through the current detection operational amplifier 13 and the pulse width modulator 14, and the switch Q1 is PWM-controlled to (2) The output voltage of the smoothing capacitor Co is detected and the switch Q1 is controlled through the output voltage detection operational amplifier 11, the multiplier 12, the current detection operational amplifier 13, and the pulse width modulator 14 to control the output voltage. And (3) three negative feedback loops that detect the voltage from the full-wave rectifier circuit B, control the switch Q1 through the multiplier 12 and the pulse width modulator 14, and control the output voltage. However, in the power factor correction circuit of the first embodiment, the voltage detection loop that detects the voltage from the full-wave rectifier circuit B and inputs it to the multiplier 12 can be reduced by one. Kill eliminates the instability of the control circuit 10a due to this loop, the circuit 2 loop can be stably controlled.

また、制御回路10aにおいては、接続ピンPN1〜PN5が設けられ、接続ピンPN1は電流検出抵抗Rshの一端と電流検出オペアンプ13とを接続する。接続ピンPN2はスイッチQ1のゲートとパルス幅変調器14とを接続する。接続ピンPN3は負荷Roの一端と出力電圧検出オペアンプ11とを接続する。接続ピンPN4はIC用の電源+Bに接続され電源+Bを制御回路10a内の各部に供給する。接続ピンPN5は基準電圧Vrefの負極(接地)に接続される。実施例1では、制御回路10aへの配線数が6本(図21に示す制御回路10)から5本に1本少なくなることにより制御回路10aのIC化も容易になり、安価なICを提供できる。また、制御回路10aをIC化したときはICの接続ピン(PN1〜PN5)の数も減らすことができ、安価なICを提供できる。   In the control circuit 10a, connection pins PN1 to PN5 are provided, and the connection pin PN1 connects one end of the current detection resistor Rsh and the current detection operational amplifier 13. The connection pin PN2 connects the gate of the switch Q1 and the pulse width modulator 14. The connection pin PN3 connects one end of the load Ro and the output voltage detection operational amplifier 11. The connection pin PN4 is connected to the IC power supply + B and supplies the power supply + B to each part in the control circuit 10a. The connection pin PN5 is connected to the negative electrode (ground) of the reference voltage Vref. In the first embodiment, the number of wirings to the control circuit 10a is reduced from six (control circuit 10 shown in FIG. 21) to five, so that the control circuit 10a can be easily integrated and an inexpensive IC is provided. it can. Further, when the control circuit 10a is made into an IC, the number of connection pins (PN1 to PN5) of the IC can be reduced, and an inexpensive IC can be provided.

図7は実施例2の力率改善回路を示す構成図である。実施例2は、図1に示す実施例1とは入力の電流検出方法が異なり、スイッチQ1に流れる電流を検出する方法である。   FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in the input current detection method, and is a method for detecting the current flowing through the switch Q1.

図7に示す力率改善回路において、交流電源Vacの交流電圧を整流する全波整流回路Bの出力両端には、昇圧リアクトルL1とダイオードDoと平滑コンデンサCoとからなる直列回路が接続され、平滑コンデンサCoの両端には、負荷Roが接続されている。   In the power factor correction circuit shown in FIG. 7, a series circuit including a boost reactor L1, a diode Do, and a smoothing capacitor Co is connected to both ends of the output of the full-wave rectifier circuit B that rectifies the AC voltage of the AC power supply Vac. A load Ro is connected to both ends of the capacitor Co.

制御回路10bは、スイッチQ1、電流検出抵抗Rsh、ピーク検出器16、出力電圧検出オペアンプ11、乗算器12、電流検出オペアンプ13、パルス幅変調器14を有して構成される。   The control circuit 10b includes a switch Q1, a current detection resistor Rsh, a peak detector 16, an output voltage detection operational amplifier 11, a multiplier 12, a current detection operational amplifier 13, and a pulse width modulator 14.

昇圧リアクトルL1とダイオードDoのアノードとの接続点には接続ピンPN1を介してスイッチQ1の一端(ドレイン)が接続され、スイッチQ1の他端(ソース)は電流検出抵抗Rshを介して接地されている。ピーク検出器16は、電流検出抵抗Rshに流れる電流に比例した電圧を入力し、入力した電圧のピーク値を検出してピーク電圧として出力する。乗算器12は、出力電圧検出オペアンプ11からの誤差電圧の値に応じて利得を可変して電流検出オペアンプ13に出力する。これにより、電流検出オペアンプ13は、ピーク検出器16からのピーク電圧を増幅して増幅出力を比較入力信号としてパルス幅変調器14に出力する。   One end (drain) of the switch Q1 is connected to a connection point between the boost reactor L1 and the anode of the diode Do via a connection pin PN1, and the other end (source) of the switch Q1 is grounded via a current detection resistor Rsh. Yes. The peak detector 16 inputs a voltage proportional to the current flowing through the current detection resistor Rsh, detects the peak value of the input voltage, and outputs it as a peak voltage. The multiplier 12 varies the gain according to the value of the error voltage from the output voltage detection operational amplifier 11 and outputs it to the current detection operational amplifier 13. Thus, the current detection operational amplifier 13 amplifies the peak voltage from the peak detector 16 and outputs the amplified output to the pulse width modulator 14 as a comparison input signal.

このように構成された実施例2の力率改善回路によれば、入力電流が交流電源周波数の正弦波になっていても、スイッチQ1がスイッチング周波数(交流電源周波数より十分に高い周波数)でオン/オフされるので、スイッチQ1に流れるドレイン電流もオン/オフされているから、ドレイン電流の平均電流は、正弦波にならない。   According to the power factor correction circuit of the second embodiment configured as described above, the switch Q1 is turned on at the switching frequency (frequency sufficiently higher than the AC power supply frequency) even if the input current is a sine wave of the AC power supply frequency. Since the drain current flowing through the switch Q1 is also turned on / off, the average drain current does not become a sine wave.

このため、ピーク検出器16は、電流検出抵抗Rshの電圧のピーク値をスイッチング周波数毎にサンプリングして各ピーク値を結ぶ曲線が正弦波となるピーク電圧を出力する。即ち、ピーク電圧を入力電流とほぼ同じ正弦波にすることができる。そして、ピーク検出器16からのピーク電圧を電流検出オペアンプ13に入力することによって、入力電流を正弦波に制御することができる。   For this reason, the peak detector 16 samples the peak value of the voltage of the current detection resistor Rsh for each switching frequency, and outputs a peak voltage in which a curve connecting the peak values becomes a sine wave. That is, the peak voltage can be a sine wave substantially the same as the input current. Then, by inputting the peak voltage from the peak detector 16 to the current detection operational amplifier 13, the input current can be controlled to a sine wave.

また、制御回路10bは、配線数が4本で、接続ピンが4本で済む。また、スイッチQ1、電流検出抵抗Rsh、ピーク検出器16、出力電圧検出オペアンプ11、乗算器12、電流検出オペアンプ13、パルス幅変調器14を有して構成した制御回路10bをIC化することで構成がさらに簡単になり安価となる。   Further, the control circuit 10b has four wires and four connection pins. In addition, the control circuit 10b configured by including the switch Q1, the current detection resistor Rsh, the peak detector 16, the output voltage detection operational amplifier 11, the multiplier 12, the current detection operational amplifier 13, and the pulse width modulator 14 is integrated into an IC. The configuration is further simplified and inexpensive.

図8は実施例3の力率改善回路を示す構成図である。図8に示す力率改善回路は、チュークコンバータと言われているコンバータに適用した例である。実施例3は、実施例1の構成に対して、スイッチQ1の両端に接続される整流平滑回路の構成が異なる。この整流平滑回路は、スイッチQ1の両端(ドレイン−ソース間)に接続されたコンデンサCxとダイオードDoとの第1直列回路と、ダイオードDoの両端に接続されたリアクトルLoと平滑コンデンサCoとの第2直列回路とからなる。また、制御回路10cは、図1に示す制御回路10aに対して、基準電圧Vrefの負極が出力電圧検出オペアンプ11に接続され、正極が接地されている点が異なる。   FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to the third embodiment. The power factor correction circuit shown in FIG. 8 is an example applied to a converter called a Chuuk converter. The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the rectifying and smoothing circuit connected to both ends of the switch Q1. This rectifying / smoothing circuit includes a first series circuit of a capacitor Cx and a diode Do connected to both ends (between the drain and source) of the switch Q1, and a reactor Lo and a smoothing capacitor Co connected to both ends of the diode Do. It consists of two series circuits. The control circuit 10c is different from the control circuit 10a shown in FIG. 1 in that the negative electrode of the reference voltage Vref is connected to the output voltage detection operational amplifier 11 and the positive electrode is grounded.

このような実施例3の力率改善回路も図1に示す力率改善回路と同様に動作する。この場合、全波整流回路Bの両端電圧である入力電圧Eiとパルス幅変調器14の入力電圧EsとはEs=Ei/(Eo+Ei)という関係式になり、ほぼ正弦波の入力電流になるが、高調波規制の値はクリアできる。また、実施例1の効果と同様な効果が得られる。   Such a power factor correction circuit according to the third embodiment operates in the same manner as the power factor correction circuit shown in FIG. In this case, the input voltage Ei, which is the voltage across the full-wave rectifier circuit B, and the input voltage Es of the pulse width modulator 14 have a relational expression of Es = Ei / (Eo + Ei), which is an input current of a sine wave. The value of harmonic regulation can be cleared. Further, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

図9は実施例4の力率改善回路を示す構成図である。図9に示す力率改善回路は、セピックコンバータと言われているコンバータに適用した例である。実施例4は、実施例1の構成に対して、スイッチQ1の両端に接続される整流平滑回路の構成が異なる。この整流平滑回路は、スイッチQ1の両端(ドレイン−ソース間)に接続されたコンデンサCxとリアクトルLoとの第1直列回路と、リアクトルLoの両端に接続されたダイオードDoと平滑コンデンサCoとの第2直列回路とからなる。   FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to the fourth embodiment. The power factor correction circuit shown in FIG. 9 is an example applied to a converter called a sepic converter. The fourth embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the rectifying and smoothing circuit connected to both ends of the switch Q1. This rectifying / smoothing circuit includes a first series circuit of a capacitor Cx and a reactor Lo connected to both ends (between the drain and source) of the switch Q1, a diode Do connected to both ends of the reactor Lo, and a smoothing capacitor Co. It consists of two series circuits.

このような実施例4の力率改善回路も図1に示す力率改善回路と同様に動作し、ほぼ正弦波の入力電流になる。また、実施例1の効果と同様な効果が得られる。   The power factor correction circuit according to the fourth embodiment operates in the same manner as the power factor correction circuit shown in FIG. Further, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

図10は実施例5の力率改善回路を示す構成図である。図10に示す力率改善回路は、反転形と言われているコンバータに適用した例である。実施例5は、全波整流回路Bの正極側出力端P1にスイッチQ1の一端(ソース)を接続し、スイッチQ1の他端(ドレイン)を昇圧リアクトルL1の一端及びダイオードDoのカソードに接続し、昇圧リアクトルL1の他端を電流検出抵抗Rshを介して全波整流回路Bの負極側出力端P2に接続し、ダイオードDoのアノードを平滑コンデンサCoを介して昇圧リアクトルL1の他端に接続し、且つ図8に示す制御回路10cを用いたことを特徴とする。   FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to the fifth embodiment. The power factor correction circuit shown in FIG. 10 is an example applied to a converter called an inversion type. In the fifth embodiment, one end (source) of the switch Q1 is connected to the positive output terminal P1 of the full-wave rectifier circuit B, and the other end (drain) of the switch Q1 is connected to one end of the step-up reactor L1 and the cathode of the diode Do. The other end of the step-up reactor L1 is connected to the negative output terminal P2 of the full-wave rectifier circuit B through the current detection resistor Rsh, and the anode of the diode Do is connected to the other end of the step-up reactor L1 through the smoothing capacitor Co. The control circuit 10c shown in FIG. 8 is used.

このような実施例5の力率改善回路も図1に示す力率改善回路と同様に動作し、ほぼ正弦波の入力電流になる。また、実施例1の効果と同様な効果が得られる。   The power factor correction circuit of the fifth embodiment operates in the same manner as the power factor correction circuit shown in FIG. Further, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

図11は実施例6の力率改善回路を示す構成図である。図11に示す力率改善回路では、制御回路10dが、乗算器12a、電流検出オペアンプ13、出力電圧検出オペアンプ11a、パルス幅変調器14を有して構成される。   FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to the sixth embodiment. In the power factor correction circuit shown in FIG. 11, the control circuit 10d includes a multiplier 12a, a current detection operational amplifier 13, an output voltage detection operational amplifier 11a, and a pulse width modulator 14.

乗算器12aは、出力電圧検出オペアンプ11aからの電圧が上昇すると、利得が下がる特性を有し、乗算器12aの一端には、電流検出オペアンプ13からの電圧(図12の「乗算器入力2」で示す負の半サイクルの正弦波電圧)が入力される。また、乗算器12aの他端には、出力電圧検出オペアンプ11aからの電圧(図12の「乗算器入力1」で示す正の直流電圧)が入力される。この乗算器12aは、電流検出オペアンプ13の出力を出力電圧検出オペアンプ11aからの誤差電圧(直流電圧)の値に応じて可変する。この可変された電圧は半波の正弦波の基準電圧となる。   The multiplier 12a has a characteristic that the gain decreases when the voltage from the output voltage detection operational amplifier 11a increases. The voltage from the current detection operational amplifier 13 (“multiplier input 2” in FIG. 12) is connected to one end of the multiplier 12a. Negative half-cycle sine wave voltage). The voltage from the output voltage detection operational amplifier 11a (positive DC voltage indicated by “multiplier input 1” in FIG. 12) is input to the other end of the multiplier 12a. The multiplier 12a varies the output of the current detection operational amplifier 13 according to the value of the error voltage (DC voltage) from the output voltage detection operational amplifier 11a. This variable voltage becomes a half-wave sine wave reference voltage.

そして、電流検出オペアンプ13は、電流検出抵抗Rshで検出した電流に比例した電圧Vrshと半波の正弦波の基準電圧との誤差を増幅して半波の正弦波をパルス幅変調器14に出力する。図12に示すように、「電流検出オペアンプ出力」は、入力と相似形の半サイクルの正弦波の出力電圧として出力される。   The current detection operational amplifier 13 amplifies the error between the voltage Vrsh proportional to the current detected by the current detection resistor Rsh and the half-wave sine wave reference voltage, and outputs the half-wave sine wave to the pulse width modulator 14. To do. As shown in FIG. 12, the “current detection operational amplifier output” is output as a half-cycle sine wave output voltage similar to the input.

ここで、もし何らかの理由により出力電圧Eoが下がった場合には、出力電圧検出オペアンプ11aは、出力電圧Eoの低下に応じて出力電圧を上昇させる。そして、乗算器12aは、出力電圧検出オペアンプ11aの出力電圧の上昇により利得を低下させて電流検出オペアンプ13に出力し、電流検出オペアンプ13は利得が低下された比較入力信号を出力し、パルス幅変調器14は、電流検出オペアンプ13からの比較入力信号の低下によりパルス信号の平均のデューティーサイクルDを大きくする(図3に示す出力1の場合)。このため、スイッチQ1のオンしている時間の割合が大きくなり、入力電流が増加するので、出力電圧Eoが上昇して、出力電圧Eoが一定に保持される。このときの各部の波形を図12に示した。このような実施例6においても、実施例1の効果と同様な効果が得られる。   Here, if the output voltage Eo decreases for some reason, the output voltage detection operational amplifier 11a increases the output voltage in accordance with the decrease in the output voltage Eo. Then, the multiplier 12a decreases the gain by increasing the output voltage of the output voltage detection operational amplifier 11a and outputs it to the current detection operational amplifier 13. The current detection operational amplifier 13 outputs the comparison input signal with the reduced gain, and the pulse width. The modulator 14 increases the average duty cycle D of the pulse signal by decreasing the comparison input signal from the current detection operational amplifier 13 (in the case of output 1 shown in FIG. 3). For this reason, since the ratio of the time for which the switch Q1 is on increases and the input current increases, the output voltage Eo rises and the output voltage Eo is held constant. The waveform of each part at this time is shown in FIG. In the sixth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

図13は実施例7の力率改善回路を示す構成図である。図13に示す力率改善回路では、制御回路10eが、電圧可変手段としての除算器17、出力電圧検出オペアンプ11、電流検出オペアンプ13、パルス幅変調器14を有して構成される。   FIG. 13 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to the seventh embodiment. In the power factor correction circuit shown in FIG. 13, the control circuit 10 e includes a divider 17, an output voltage detection operational amplifier 11, a current detection operational amplifier 13, and a pulse width modulator 14 as voltage variable means.

除算器17は、電流検出オペアンプ13の出力電圧を出力電圧検出オペアンプ11の出力電圧で除算する。ここでは、パルス幅変調器14は、例えば図4(a)に示すような特性を有するものとする。   The divider 17 divides the output voltage of the current detection operational amplifier 13 by the output voltage of the output voltage detection operational amplifier 11. Here, it is assumed that the pulse width modulator 14 has characteristics as shown in FIG.

このような構成によれば、除算器17には、図14に示すような「除算器入力1」として、出力電圧検出オペアンプ11の出力電圧(直流電圧)が入力され、「除算器入力2」として、電流検出オペアンプ13の出力である半波の正弦波が入力される。そして、除算器17は、(−1×「除算器入力2」÷「除算器入力1」)を演算する。除算器17の出力は、半波の正弦波電圧となる。   According to such a configuration, the divider 17 receives the output voltage (DC voltage) of the output voltage detection operational amplifier 11 as “divider input 1” as shown in FIG. The half-wave sine wave that is the output of the current detection operational amplifier 13 is input. Then, the divider 17 calculates (−1 × “divider input 2” ÷ “divider input 1”). The output of the divider 17 is a half-wave sine wave voltage.

電流検出オペアンプ13は、電流検出抵抗Rshで検出した電流に比例した電圧Vrshと除算器17の出力(半波の正弦波電圧)との誤差を増幅して半波の正弦波をパルス幅変調器14に出力する。図14に示すように、「電流検出オペアンプ出力」は、入力と相似形の半サイクルの正弦波の出力電圧として出力される。   The current detection operational amplifier 13 amplifies an error between the voltage Vrsh proportional to the current detected by the current detection resistor Rsh and the output of the divider 17 (half-wave sine wave voltage), and converts the half-wave sine wave into a pulse width modulator. 14 for output. As shown in FIG. 14, the “current detection operational amplifier output” is output as a half-cycle sine wave output voltage similar to the input.

パルス幅変調器14は、図4(a)に示すような特性を有するので、スイッチQ1のデューティーサイクルは、図14に示すようになる。このような実施例7においても、実施例1の効果と同様な効果が得られる。   Since the pulse width modulator 14 has the characteristics shown in FIG. 4A, the duty cycle of the switch Q1 is as shown in FIG. In the seventh embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

なお、図13の除算器の入力1と入力2とを入れ替えて、図13の除算器が(−1×「除算器入力1」÷「除算器入力2」)を演算しても良い。   It should be noted that the divider 1 in FIG. 13 may replace the inputs 1 and 2 and the divider in FIG. 13 may calculate (−1 × “divider input 1” ÷ “divider input 2”).

図15は実施例8の力率改善回路を示す構成図である。実施例8の力率改善回路は、昇圧形のブリッジコンバータに適用した例である。力率改善回路は、交流電源Vacと昇圧リアクトルL1との直列回路と、この直列回路の両端に接続され、ダイオードD1とダイオードD2とスイッチQ1とスイッチQ2とからなるブリッジ回路と、ダイオードD1とダイオードD2との接続点とスイッチQ1とスイッチQ2との接続点とに接続された平滑コンデンサCoと、平滑コンデンサCoに並列に接続された負荷Roを有している。   FIG. 15 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to the eighth embodiment. The power factor correction circuit according to the eighth embodiment is an example applied to a step-up bridge converter. The power factor correction circuit includes a series circuit of an AC power supply Vac and a boosting reactor L1, a bridge circuit that is connected to both ends of the series circuit and includes a diode D1, a diode D2, a switch Q1, and a switch Q2, and a diode D1 and a diode. It has a smoothing capacitor Co connected to the connection point between D2 and the connection point between the switches Q1 and Q2, and a load Ro connected in parallel to the smoothing capacitor Co.

また、力率改善回路は、交流電源Vacの交流電流を検出する変流器(CT)19と、変流器19からの交流電流を整流する全波整流回路Bと、制御回路10aを有している。   The power factor correction circuit includes a current transformer (CT) 19 that detects an alternating current of the AC power supply Vac, a full-wave rectifier circuit B that rectifies the alternating current from the current transformer 19, and a control circuit 10a. ing.

このように構成された実施例8の力率改善回路によれば、全波整流回路Bは、変流器19で検出した交流電流を整流し、電流信号として半サイクルの正弦波を電流検出オペアンプ13に出力する。電流検出オペアンプ13は、増幅された出力を図4(b)の特性を有するパルス幅変調器14に出力する。パルス幅変調器14は、パルス信号をスイッチQ1,Q2に印加して、スイッチQ1,Q2を同時にオン/オフさせる。2つのスイッチQ1,Q2が同時にオンすると、Vac→L1→Q1→Q2→Vac又はVac→Q2→Q1→L1→Vacと電流が流れて、昇圧リアクトルL1にエネルギーが蓄えられる。   According to the power factor correction circuit of the eighth embodiment configured as described above, the full-wave rectification circuit B rectifies the alternating current detected by the current transformer 19 and converts a half-cycle sine wave as a current signal to a current detection operational amplifier. 13 is output. The current detection operational amplifier 13 outputs the amplified output to the pulse width modulator 14 having the characteristics shown in FIG. The pulse width modulator 14 applies a pulse signal to the switches Q1 and Q2 to turn on / off the switches Q1 and Q2 simultaneously. When the two switches Q1 and Q2 are simultaneously turned on, current flows through Vac → L1 → Q1 → Q2 → Vac or Vac → Q2 → Q1 → L1 → Vac, and energy is stored in the boost reactor L1.

次に、2つのスイッチQ1,Q2が同時にオフすると、電流の流れる方向によって、昇圧リアクトルL1に蓄えられたエネルギーがダイオードD1,D2のどちらかを通りコンデンサCoに充電される。この実施例8の場合でも、変流器19の電流を整流した波形と、パルス幅変調器14の入力電圧の波形は同じ波形になるので、入力電流を正弦波にすることができる。   Next, when the two switches Q1 and Q2 are simultaneously turned off, the energy stored in the step-up reactor L1 is charged to the capacitor Co through either the diode D1 or D2 depending on the direction of current flow. Even in the case of the eighth embodiment, since the waveform obtained by rectifying the current of the current transformer 19 and the waveform of the input voltage of the pulse width modulator 14 are the same waveform, the input current can be a sine wave.

図16は実施例9の力率改善回路を示す構成図である。図19に示す力率改善回路は、絶縁形のコンバータに適用した例である。交流電源Vacの交流電圧を整流した全波整流回路Bの両端には、昇圧リアクトルL1とスイッチQ1とスイッチQ3と電流検出抵抗Rshとの直列回路が接続されている。昇圧リアクトルL1とスイッチQ1との接続点とスイッチQ3と電流検出抵抗Rshとの接続点とにはスイッチQ2とスイッチQ4との直列回路が接続されている。スイッチQ1とスイッチQ3との接続点とスイッチQ2とスイッチQ4との接続点にはトランスTの1次巻線5aが接続されている。   FIG. 16 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to the ninth embodiment. The power factor correction circuit shown in FIG. 19 is an example applied to an insulating converter. A series circuit of a boost reactor L1, a switch Q1, a switch Q3, and a current detection resistor Rsh is connected to both ends of a full-wave rectifier circuit B that rectifies an AC voltage of the AC power supply Vac. A series circuit of a switch Q2 and a switch Q4 is connected to a connection point between the boost reactor L1 and the switch Q1 and a connection point between the switch Q3 and the current detection resistor Rsh. A primary winding 5a of the transformer T is connected to a connection point between the switch Q1 and the switch Q3 and a connection point between the switch Q2 and the switch Q4.

トランスTの2次巻線5bと3次巻線5cとの直列回路の両端には、ダイオードDo1とダイオードDo2との直列回路が接続され、2次巻線5bと3次巻線5cとの接続点とダイオードDo1とダイオードDo2との接続点とには、平滑コンデンサCoが接続されている。平滑コンデンサCoの両端には負荷Roが接続されている。   A series circuit of a diode Do1 and a diode Do2 is connected to both ends of a series circuit of the secondary winding 5b and the tertiary winding 5c of the transformer T, and the connection between the secondary winding 5b and the tertiary winding 5c is connected. A smoothing capacitor Co is connected to the point and a connection point between the diode Do1 and the diode Do2. A load Ro is connected to both ends of the smoothing capacitor Co.

制御回路10fは、出力電圧検出オペアンプ11、乗算器12、電流検出オペアンプ13、パルス幅変調器14、パルス幅変調器14のクロックを入力するフリップフロップ(FF)21、FF21の一方の出力Qとパルス幅変調器14のパルス信号とを入力するナンド回路22、FF21の他方の出力(出力Qの反転出力)とパルス幅変調器14のパルス信号とを入力するナンド回路23を有して構成される。FF21、ナンド回路22,23は、本発明のスイッチ制御手段を構成する。   The control circuit 10 f includes an output voltage detection operational amplifier 11, a multiplier 12, a current detection operational amplifier 13, a pulse width modulator 14, a flip-flop (FF) 21 that inputs a clock of the pulse width modulator 14, and one output Q of the FF 21. A NAND circuit 22 for inputting the pulse signal of the pulse width modulator 14, and a NAND circuit 23 for inputting the other output (inverted output of the output Q) of the FF 21 and the pulse signal of the pulse width modulator 14 are configured. The The FF 21 and NAND circuits 22 and 23 constitute the switch control means of the present invention.

次に、このように構成された実施例9の動作を図17に示す各部の波形を参照しながら説明する。   Next, the operation of the ninth embodiment configured as described above will be described with reference to the waveforms of the respective parts shown in FIG.

まず、電流検出オペアンプ13には、電流検出抵抗Rshで検出した電流に比例した電圧と、出力電圧検出オペアンプ11から乗算器12を経由した電圧とが入力される。そして、電流検出オペアンプ13の出力は、パルス幅変調器14に入力され、パルス幅変調器14の出力は、FF21に出力される。   First, a voltage proportional to the current detected by the current detection resistor Rsh and a voltage via the multiplier 12 are input from the output voltage detection operational amplifier 11 to the current detection operational amplifier 13. The output of the current detection operational amplifier 13 is input to the pulse width modulator 14, and the output of the pulse width modulator 14 is output to the FF 21.

また、パルス幅変調器14からクロックがFF21に出力され、FF21がドライブされる。そして、FF21の一方の出力Qとパルス幅変調器14のパルス信号とがナンド回路22に入力され、FF21の他方の出力(出力Qの反転出力)とパルス幅変調器14のパルス信号とがナンド回路23に入力される。   Further, the clock is output from the pulse width modulator 14 to the FF 21 and the FF 21 is driven. Then, one output Q of the FF 21 and the pulse signal of the pulse width modulator 14 are input to the NAND circuit 22, and the other output (inverted output of the output Q) of the FF 21 and the pulse signal of the pulse width modulator 14 are NANDed. Input to the circuit 23.

ナンド回路22の出力は、スイッチQ3のゲート及びハイサイドドライバ25bを介してスイッチQ2のゲートに印加される。ナンド回路23の出力は、スイッチQ4のゲート及びハイサイドドライバ25aを介してスイッチQ1のゲートに印加される。   The output of the NAND circuit 22 is applied to the gate of the switch Q2 via the gate of the switch Q3 and the high side driver 25b. The output of the NAND circuit 23 is applied to the gate of the switch Q1 via the gate of the switch Q4 and the high side driver 25a.

次に、図17を参照しながら、スイッチQ1〜Q4のオン/オフ動作を説明する。   Next, the on / off operation of the switches Q1 to Q4 will be described with reference to FIG.

まず、時刻tにおいて、ナンド回路23の出力によりスイッチQ1とスイッチQ4とが同時にオンし、ナンド回路22の出力によりスイッチQ2とスイッチQ3とが同時にオンする。このため、スイッチQ1,Q4の電圧は、ゼロとなり、スイッチQ2,Q3の電圧もゼロとなる。このとき、B→L1→Q1→Q3→Rsh→Bと電流が流れる。また、B→L1→Q2→Q4→Rsh→Bと電流が流れる。 First, at time t 0, the switches Q1 and Q4 are simultaneously turned on by the output of the NAND circuit 23, the switch Q2 and the switch Q3 is turned on at the same time by an output of the NAND circuit 22. For this reason, the voltages of the switches Q1 and Q4 are zero, and the voltages of the switches Q2 and Q3 are also zero. At this time, a current flows through B → L1 → Q1 → Q3 → Rsh → B. Further, a current flows through B → L1 → Q2 → Q4 → Rsh → B.

次に、時刻tにおいて、ナンド回路22の出力によりスイッチQ2とスイッチQ3とが同時にオフする。このため、スイッチQ2,Q3の電圧が上昇し、電流がゼロとなる。このとき、B→L1→Q1→5a→Q4→Rsh→Bと電流が流れて、スイッチQ1,Q4の電流が増加する。 Next, at time t 1, the switch Q2 and the switch Q3 is turned off at the same time by the output of the NAND circuit 22. For this reason, the voltage of the switches Q2 and Q3 increases, and the current becomes zero. At this time, current flows through B → L1 → Q1 → 5a → Q4 → Rsh → B, and the currents of the switches Q1 and Q4 increase.

次に、時刻tにおいて、ナンド回路22の出力によりスイッチQ2とスイッチQ3とが同時にオンする。このため、スイッチQ2,Q3の電圧はゼロとなる。即ち、このときの動作は、時刻tの動作と同じである。時刻t〜時刻tにおいては、5c→Do2→Co→5cと電流が流れて、負荷Roに直流電力が供給される。 Then, at time t 2, the the switch Q2 and the switch Q3 is turned on at the same time by an output of the NAND circuit 22. For this reason, the voltages of the switches Q2 and Q3 are zero. That is, the operation at this time is the same as the operation at time t 0 . From time t 1 to time t 2 , current flows in the order of 5c → Do2 → Co → 5c, and DC power is supplied to the load Ro.

次に、時刻tにおいて、ナンド回路23の出力によりスイッチQ1とスイッチQ4とが同時にオフする。このため、スイッチQ1,Q4の電圧は、上昇し、電流がゼロとなる。このとき、B→L1→Q2→5a→Q3→Rsh→Bと電流が流れて、スイッチQ2,Q3の電流が増加する。時刻t〜時刻tにおいては、5b→Do1→Co→5bと電流が流れて、負荷Roに直流電力が供給される。 Then, at time t 3, the switches Q1 and Q4 are simultaneously turned off by the output of the NAND circuit 23. For this reason, the voltages of the switches Q1 and Q4 rise and the current becomes zero. At this time, current flows through B → L1 → Q2 → 5a → Q3 → Rsh → B, and the currents of the switches Q2 and Q3 increase. From time t 3 to time t 4 , a current flows from 5b → Do1 → Co → 5b, and DC power is supplied to the load Ro.

また、このような実施例9においても、実施例1の効果と同様な効果が得られる。   In the ninth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(可変利得増幅器の具体例)
図18は電圧可変手段の一例として使用される可変利得増幅器の一例を示す構成図である。図18(a)は可変利得増幅器の原理を示したもので、抵抗R1とこの抵抗R1に直列に接続された利得調整用の可変抵抗Rvとからなり、抵抗R1の一端が接続された入力端子51に入力信号が入力され、抵抗R1と可変抵抗Rvとの接続点から出力端子52に出力を取り出す。この場合には、利得は1未満である。
(Specific example of variable gain amplifier)
FIG. 18 is a block diagram showing an example of a variable gain amplifier used as an example of voltage variable means. FIG. 18 (a) shows the principle of the variable gain amplifier. The input terminal comprises a resistor R1 and a gain adjusting variable resistor Rv connected in series to the resistor R1, and one end of the resistor R1 is connected. An input signal is input to 51, and an output is taken out to the output terminal 52 from a connection point between the resistor R1 and the variable resistor Rv. In this case, the gain is less than one.

図18(b)の例は図18(a)に示すものを具体化したもので、ドレインとソースとゲートとを有しゲートに印加される電圧により抵抗値が変化するFETQ5と、FETQ5のドレインに一端が接続された抵抗R1とを有し、抵抗R1の他端に接続された入力端子51に電流検出抵抗Rshで検出された電流に比例した電圧が入力され、FETQ5のゲート端子53に出力電圧検出オペアンプ11の誤差電圧が印加され、抵抗R1とFETQ5のドレインとの接続点から出力端子52に出力を取り出す。   The example of FIG. 18B is a specific example of that shown in FIG. 18A. The FET Q5 has a drain, a source, and a gate, and the resistance value changes depending on the voltage applied to the gate, and the drain of the FET Q5. And a voltage proportional to the current detected by the current detection resistor Rsh is input to the input terminal 51 connected to the other end of the resistor R1, and output to the gate terminal 53 of the FET Q5. The error voltage of the voltage detection operational amplifier 11 is applied, and an output is taken out from the connection point between the resistor R1 and the drain of the FET Q5 to the output terminal 52.

このようにFETQ5のゲートに入力された電圧の値によりFETQ5の抵抗値が変化するので、利得が変化する。   Thus, the resistance value of the FET Q5 changes depending on the value of the voltage input to the gate of the FET Q5, so that the gain changes.

図19は可変利得増幅器の他の一例を示す構成図である。図19(a)は可変利得増幅器の原理を示したもので、可変抵抗Rvとこの可変抵抗Rvの一端に反転端子が接続されたオペアンプ31とからなる。オペアンプ31の反転端子と出力端子には帰還抵抗R2が接続され、非反転端子は接地されている。可変抵抗Rvの一端に接続された入力端子51に入力信号が入力され、出力端子52から出力を取り出す。このときの利得は、R2/Rvである。   FIG. 19 is a block diagram showing another example of the variable gain amplifier. FIG. 19A shows the principle of the variable gain amplifier, which includes a variable resistor Rv and an operational amplifier 31 having an inverting terminal connected to one end of the variable resistor Rv. A feedback resistor R2 is connected to the inverting terminal and the output terminal of the operational amplifier 31, and the non-inverting terminal is grounded. An input signal is input to the input terminal 51 connected to one end of the variable resistor Rv, and an output is taken out from the output terminal 52. The gain at this time is R2 / Rv.

図19(b)の例は図19(a)に示すものを具体化したもので、ドレインとソースとゲートとを有しゲートに印加される電圧により抵抗値が変化するFETQ6と、FETQ6のドレインに反転端子が接続され且つ該反転端子と出力端子とに帰還抵抗R2が接続されたオペアンプ31とを有し、FETQ6のソースに接続された入力端子51に電流検出抵抗Rshで検出された電流に比例した電圧が入力され、FETQ6のゲート端子53に出力電圧検出オペアンプ11の誤差電圧が印加され、出力端子52に出力を取り出す。   The example of FIG. 19B is a specific implementation of the one shown in FIG. 19A. The FET Q6 has a drain, a source, and a gate, and the resistance value changes depending on the voltage applied to the gate, and the drain of the FET Q6. And an operational amplifier 31 having a feedback resistor R2 connected to the inverting terminal and the output terminal. The current detected by the current detection resistor Rsh is input to the input terminal 51 connected to the source of the FET Q6. A proportional voltage is input, the error voltage of the output voltage detection operational amplifier 11 is applied to the gate terminal 53 of the FET Q6, and the output is taken out to the output terminal 52.

このようにFETQ6のゲートに入力された電圧の値によりFETQ6の抵抗値が変化するので、利得が大きく変化する。   As described above, the resistance value of the FET Q6 changes depending on the value of the voltage input to the gate of the FET Q6, so that the gain greatly changes.

図20は可変利得増幅器に用いられるFETの特性を示す図である。図20には、FETのドレイン電圧Vdとドレイン電流Idとの特性を示し、その特性がゲート−ソース間電圧Vgsの変化により変化している。即ち、FETは、ゲート信号の大きさによりグラフの傾きが変わり抵抗値が変化する。   FIG. 20 is a diagram showing the characteristics of the FET used in the variable gain amplifier. FIG. 20 shows characteristics of the drain voltage Vd and the drain current Id of the FET, and the characteristics change with changes in the gate-source voltage Vgs. That is, in the FET, the slope of the graph changes depending on the magnitude of the gate signal, and the resistance value changes.

なお、本発明は、実施例1乃至実施例9に限定されるものではない。電流検出は、入力電流だけでなく、FET等のスイッチの電流や整流ダイオードの電流でも可能であり、その電流の平均値やピーク値や実効値などで検出しても良い。この場合、入力電流が正確な正弦波にならない場合もあるが、高調波規制の規格値はクリアできる値にすることができる。   The present invention is not limited to the first to ninth embodiments. The current can be detected not only by the input current but also by the current of a switch such as an FET or the current of a rectifier diode, and may be detected by the average value, peak value, or effective value of the current. In this case, the input current may not be an accurate sine wave, but the standard value of the harmonic regulation can be set to a value that can be cleared.

また、パルス幅変調器14は、周波数固定のパルス幅変調だけでなく、例えばオン幅一定のオフ幅制御でも、オフ幅が一定でオン幅が変化するオン幅制御でも、オン幅とオフ幅と周波数とも変化するようなものでも、オンとオフの比率が変化するものであれば良い。また、本発明は、実施例1乃至実施例9の2以上の実施例を組み合わせても良い。   Further, the pulse width modulator 14 is not limited to pulse width modulation with a fixed frequency. For example, the ON width and the OFF width are controlled by an OFF width control with a constant ON width or an ON width control in which the ON width changes with a constant OFF width. Even if the frequency changes, it is sufficient if the ON / OFF ratio changes. Further, in the present invention, two or more embodiments of Embodiments 1 to 9 may be combined.

本発明は、AC−DC変換型の電源回路に適用可能である。   The present invention is applicable to an AC-DC conversion type power supply circuit.

実施例1の力率改善回路を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to the first embodiment. 実施例1の力率改善回路内の制御回路に設けられたパルス幅変調器を示す構成図である。3 is a configuration diagram illustrating a pulse width modulator provided in a control circuit in the power factor correction circuit according to Embodiment 1. FIG. パルス幅変調器の入出力波形を示す図である。It is a figure which shows the input-output waveform of a pulse width modulator. パルス幅変調器の入出力特性の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of the input-output characteristic of a pulse width modulator. 実施例1の力率改善回路の各部の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each part of the power factor improvement circuit of Example 1. FIG. 実施例1の力率改善回路の入力電圧と入力電流の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the input voltage and input current of the power factor improvement circuit of Example 1. FIG. 実施例2の力率改善回路を示す構成図である。6 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to Embodiment 2. FIG. 実施例3の力率改善回路を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to a third embodiment. 実施例4の力率改善回路を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to a fourth embodiment. 実施例5の力率改善回路を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to a fifth embodiment. 実施例6の力率改善回路を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to a sixth embodiment. 実施例6の力率改善回路の各部の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each part of the power factor improvement circuit of Example 6. FIG. 実施例7の力率改善回路を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to a seventh embodiment. 実施例7の力率改善回路の各部の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each part of the power factor improvement circuit of Example 7. FIG. 実施例8の力率改善回路を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to an eighth embodiment. 実施例9の力率改善回路を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a power factor correction circuit according to a ninth embodiment. 実施例9の力率改善回路の各部の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each part of the power factor improvement circuit of Example 9. FIG. 可変利得増幅器の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a variable gain amplifier. 可変利得増幅器の他の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows another example of a variable gain amplifier. 可変利得増幅器に用いられるFETの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of FET used for a variable gain amplifier. 従来の力率改善回路の構成図である。It is a block diagram of the conventional power factor improvement circuit.

符号の説明Explanation of symbols

Vac 交流電源
B 全波整流回路
10,10a〜10f 制御回路
11 出力電圧検出オペアンプ(誤差電圧生成手段)
12 乗算器(電圧可変手段)
13 電流検出オペアンプ(電流検出増幅手段)
14 パルス幅変調器(パルス幅制御手段)
16 ピーク検出器(ピーク検出手段)
17 除算器(電圧可変手段)
19 変流器(CT)(電流検出手段)
21 FF(フリップフロップ)
22,23 ナンド回路
25a,25b ハイサイドドライバ
141 三角波発振器
142 コンパレータ
Q1〜Q4 スイッチ
Do,D1,D2,Do1,Do2 ダイオード
L1 昇圧リアクトル
Co 平滑コンデンサ
Ro 負荷
Rsh 電流検出抵抗(電流検出手段)
T トランス
5a 1次巻線(n1)
5b 2次巻線(n2)
5c 3次巻線(n3)
Vac AC power supply B Full-wave rectifier circuit 10, 10a to 10f Control circuit 11 Output voltage detection operational amplifier (error voltage generating means)
12 Multiplier (Voltage variable means)
13 Current detection operational amplifier (current detection amplification means)
14 Pulse width modulator (pulse width control means)
16 Peak detector (peak detection means)
17 Divider (Voltage variable means)
19 Current transformer (CT) (current detection means)
21 FF (flip-flop)
22, 23 NAND circuit 25a, 25b High side driver 141 Triangle wave oscillator 142 Comparator Q1-Q4 Switch Do, D1, D2, Do1, Do2 Diode
L1 Step-up reactor Co Smoothing capacitor Ro Load Rsh Current detection resistor (current detection means)
T transformer 5a Primary winding (n1)
5b Secondary winding (n2)
5c Tertiary winding (n3)

Claims (9)

交流電源の交流電源電圧を整流回路で整流した整流電圧を昇圧リアクトルと主スイッチとの直列回路に入力して前記主スイッチによりオン/オフして前記交流電源の力率を改善するとともに、整流平滑回路により直流の出力電圧を得る力率改善回路であって、
前記交流電源に流れる電流又は前記整流回路に流れる電流又は前記主スイッチに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記出力電圧と第1基準電圧との誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差電圧生成手段と、
前記電流検出手段で検出された電流に比例した電圧と第2基準電圧との誤差を増幅して出力する電流検出増幅手段と、
この電流検出増幅手段の出力を前記誤差電圧生成手段からの誤差電圧の値に応じて可変し可変された電圧を前記第2基準電圧として前記電流検出増幅手段に出力する電圧可変手段と、
前記電流検出増幅手段の出力の値に応じてパルス幅を制御したパルス信号を生成し、該パルス信号を前記主スイッチに印加して前記出力電圧を所定電圧に制御するパルス幅制御手段と、
を有することを特徴とする力率改善回路。
A rectified voltage obtained by rectifying the AC power supply voltage of the AC power supply using a rectifier circuit is input to a series circuit of a boosting reactor and a main switch, and is turned on / off by the main switch to improve the power factor of the AC power supply and rectify and smooth A power factor correction circuit that obtains a DC output voltage by a circuit,
Current detection means for detecting a current flowing through the AC power supply, a current flowing through the rectifier circuit, or a current flowing through the main switch;
Error voltage generating means for amplifying an error between the output voltage and the first reference voltage to generate an error voltage;
Current detection amplification means for amplifying and outputting an error between a voltage proportional to the current detected by the current detection means and a second reference voltage;
A voltage varying means for varying the output of the current detection amplifying means according to the value of the error voltage from the error voltage generating means and outputting a variable voltage to the current detection amplifying means as the second reference voltage;
A pulse width control means for generating a pulse signal whose pulse width is controlled according to an output value of the current detection amplification means, and applying the pulse signal to the main switch to control the output voltage to a predetermined voltage;
A power factor correction circuit comprising:
前記電流検出手段で検出された電流のピーク値を検出して該電流のピーク値に比例した電圧を前記電流検出増幅手段に出力するピーク検出手段を有することを特徴とする請求項1記載の力率改善回路。   2. The force according to claim 1, further comprising: a peak detection unit that detects a peak value of the current detected by the current detection unit and outputs a voltage proportional to the peak value of the current to the current detection amplification unit. Rate improvement circuit. 前記電圧可変手段は、前記電流検出増幅手段の出力電圧を前記誤差電圧生成手段の誤差電圧で除算する除算器からなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の力率改善回路。   3. The power factor correction circuit according to claim 1, wherein the voltage varying means comprises a divider that divides the output voltage of the current detection amplification means by the error voltage of the error voltage generation means. 前記整流平滑回路は、前記主スイッチの両端に接続されたコンデンサとダイオードとの第1直列回路と、前記ダイオードの両端に接続されたリアクトルと平滑コンデンサとの第2直列回路とからなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の力率改善回路。   The rectifying / smoothing circuit includes a first series circuit of a capacitor and a diode connected to both ends of the main switch, and a second series circuit of a reactor and a smoothing capacitor connected to both ends of the diode. The power factor correction circuit according to any one of claims 1 to 3. 前記整流平滑回路は、前記主スイッチの両端に接続されたコンデンサとリアクトルとの第1直列回路と、前記リアクトルの両端に接続されたダイオードと平滑コンデンサとの第2直列回路とからなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の力率改善回路。   The rectifying / smoothing circuit includes a first series circuit of a capacitor and a reactor connected to both ends of the main switch, and a second series circuit of a diode and a smoothing capacitor connected to both ends of the reactor. The power factor correction circuit according to any one of claims 1 to 3. 交流電源と昇圧リアクトルとの第1直列回路と、この第1直列回路の両端に接続され、第1ダイオードと第2ダイオードと第1スイッチと第2スイッチとからなるブリッジ回路と、前記第1ダイオードと前記第2ダイオードとの接続点と前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続点とに接続された平滑コンデンサとを有し、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを同時にオン/オフして前記交流電源の力率を改善するとともに、直流の出力電圧を得る力率改善回路であって、
前記交流電源の交流電源電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段で検出された交流電源電流を整流する整流回路と、
前記出力電圧と第1基準電圧との誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差電圧生成手段と、
前記整流回路で整流された電流に比例した電圧と第2基準電圧との誤差を増幅して出力する電流検出増幅手段と、
この電流検出増幅手段の出力を前記誤差電圧生成手段からの誤差電圧の値に応じて可変し可変された電圧を前記第2基準電圧として前記電流検出増幅手段に出力する電圧可変手段と、
前記電流検出増幅手段の出力の値に応じてパルス幅を制御したパルス信号を生成し、該パルス信号を前記第1スイッチ及び前記第2スイッチに印加して前記出力電圧を所定電圧に制御するパルス幅制御手段と、
を有することを特徴とする力率改善回路。
A first series circuit of an AC power supply and a boosting reactor, a bridge circuit connected to both ends of the first series circuit and including a first diode, a second diode, a first switch, and a second switch, and the first diode And a smoothing capacitor connected to a connection point between the first diode and the second diode, and a connection point between the first switch and the second switch, and simultaneously turning on and off the first switch and the second switch. A power factor correction circuit for improving the power factor of the AC power source and obtaining a DC output voltage,
Current detection means for detecting an AC power supply current of the AC power supply;
A rectifier circuit for rectifying the AC power supply current detected by the current detection means;
Error voltage generating means for amplifying an error between the output voltage and the first reference voltage to generate an error voltage;
Current detection amplification means for amplifying and outputting an error between a voltage proportional to the current rectified by the rectifier circuit and a second reference voltage;
A voltage varying means for varying the output of the current detection amplifying means according to the value of the error voltage from the error voltage generating means and outputting a variable voltage to the current detection amplifying means as the second reference voltage;
A pulse for generating a pulse signal whose pulse width is controlled in accordance with the output value of the current detection amplification means, and applying the pulse signal to the first switch and the second switch to control the output voltage to a predetermined voltage. Width control means;
A power factor correction circuit comprising:
交流電源の交流電源電圧を整流した整流回路の両端に接続され、昇圧リアクトルと第1スイッチと第3スイッチと電流検出手段との第1直列回路と、前記昇圧リアクトルと前記第1スイッチとの接続点と前記第3スイッチと前記電流検出手段との接続点とに接続され、第2スイッチと第4スイッチとの第2直列回路と、前記第1スイッチと前記第3スイッチとの接続点と前記第2スイッチと前記第4スイッチとの接続点に接続されたトランスの1次巻線と、前記トランスの2次側の出力巻線の電圧を整流平滑する整流平滑回路とを有し、前記第1スイッチ乃至前記第4スイッチをオン/オフして前記交流電源の力率を改善するとともに、直流の出力電圧を得る力率改善回路であって、
前記出力電圧と第1基準電圧との誤差を増幅して誤差電圧を生成する誤差電圧生成手段と、
前記電流検出手段で検出された電流に比例した電圧と第2基準電圧との誤差を増幅して出力する電流検出増幅手段と、
この電流検出増幅手段の出力を前記誤差電圧生成手段からの誤差電圧の値に応じて可変し可変された電圧を前記第2基準電圧として前記電流検出増幅手段に出力する電圧可変手段と、
前記電流検出増幅手段の出力の値に応じてパルス幅を制御したパルス信号を生成するパルス幅制御手段と、
前記パルス信号を反転したパルス反転信号を生成し、前記パルス信号又は前記パルス反転信号の一方を前記第2スイッチ及び前記第3スイッチに印加し、前記パルス信号又は前記パルス反転信号の他方を前記第1スイッチ及び前記第4スイッチに印加して、前記第1スイッチ乃至前記第4スイッチをオン/オフ制御することにより前記出力電圧を所定電圧に制御するスイッチ制御手段と、
を有することを特徴とする力率改善回路。
Connected to both ends of a rectifier circuit that rectifies an AC power supply voltage of an AC power supply, a first series circuit of a boost reactor, a first switch, a third switch, and current detection means, and a connection between the boost reactor and the first switch And a connection point between the first switch and the third switch, a connection point between the first switch and the third switch, and a connection point between the first switch and the third switch; A transformer primary coil connected to a connection point between the second switch and the fourth switch; and a rectifying / smoothing circuit that rectifies and smoothes the voltage of the secondary output coil of the transformer; A power factor improving circuit for improving a power factor of the AC power source by turning on / off one switch to the fourth switch and obtaining a DC output voltage;
Error voltage generating means for amplifying an error between the output voltage and the first reference voltage to generate an error voltage;
Current detection amplification means for amplifying and outputting an error between a voltage proportional to the current detected by the current detection means and a second reference voltage;
A voltage varying means for varying the output of the current detection amplifying means according to the value of the error voltage from the error voltage generating means and outputting a variable voltage to the current detection amplifying means as the second reference voltage;
Pulse width control means for generating a pulse signal in which the pulse width is controlled according to the value of the output of the current detection amplification means;
A pulse inversion signal obtained by inverting the pulse signal is generated, one of the pulse signal or the pulse inversion signal is applied to the second switch and the third switch, and the other of the pulse signal or the pulse inversion signal is applied to the first switch. Switch control means for controlling the output voltage to a predetermined voltage by applying ON / OFF control to the first switch and the fourth switch by applying to one switch and the fourth switch;
A power factor correction circuit comprising:
前記電圧可変手段は、第1主電極と第2主電極と制御電極とを有し前記制御電極に印加される電圧により抵抗値が変化する半導体素子と、この半導体素子の前記第1主電極に一端が接続された固定抵抗とを有し、前記固定抵抗の他端に前記電流検出増幅手段の出力電圧が入力され、前記半導体素子の前記制御電極に前記誤差電圧生成手段の誤差電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載の力率改善回路。   The voltage variable means includes a first main electrode, a second main electrode, and a control electrode, a semiconductor element whose resistance value varies depending on a voltage applied to the control electrode, and the first main electrode of the semiconductor element. A fixed resistor having one end connected thereto, an output voltage of the current detection amplification unit is input to the other end of the fixed resistor, and an error voltage of the error voltage generation unit is applied to the control electrode of the semiconductor element. The power factor correction circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the power factor correction circuit according to any one of claims 1 to 7 is provided. 前記電圧可変手段は、第1主電極と第2主電極と制御電極とを有し前記制御電極に印加される電圧により抵抗値が変化する半導体素子と、この半導体素子の前記第1主電極に反転端子が接続され且つ該反転端子と出力端子とに帰還抵抗が接続された演算増幅器とを有し、前記半導体素子の前記第2主電極に前記電流検出増幅手段の出力電圧が入力され、前記半導体素子の前記制御電極に前記誤差電圧生成手段の誤差電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載の力率改善回路。
The voltage variable means includes a first main electrode, a second main electrode, and a control electrode, a semiconductor element whose resistance value varies depending on a voltage applied to the control electrode, and the first main electrode of the semiconductor element. An operational amplifier having an inverting terminal connected thereto and a feedback resistor connected to the inverting terminal and the output terminal, the output voltage of the current detection amplification means being input to the second main electrode of the semiconductor element; 8. The power factor correction circuit according to claim 1, wherein an error voltage of the error voltage generating unit is applied to the control electrode of the semiconductor element. 9.
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