JP6033744B2 - Bridgeless power supply circuit - Google Patents

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本発明は、交流電源を入力とし、スイッチング素子を制御することによりインダクタへの電磁エネルギーの蓄積とインダクタからの電磁エネルギーの放出とを繰り返して平滑コンデンサから直流電圧を出力するブリッジレス電源回路に関する。   The present invention relates to a bridgeless power supply circuit that outputs an DC voltage from a smoothing capacitor by repeatedly storing an electromagnetic energy in an inductor and releasing an electromagnetic energy from the inductor by controlling an AC power supply as an input and controlling a switching element.

特許文献1ではその図8においてフルブリッジの電源回路を紹介している(同文献で従来例扱い)。この第1の従来例をここでは図5として掲げ、以下に説明する。12は交流電源1による交流電流を4つのダイオードD11,D12,D13,D14によって全波整流するブリッジ整流回路である。交流電源1の正の半サイクル期間ではダイオードD11,D14が導通し、負の半サイクル期間ではダイオードD12,D13が導通する。スイッチング素子Q11のオン状態でインダクタL11に電磁エネルギーが蓄積され、スイッチング素子Q11のオフによってインダクタL11から電磁エネルギーが放出され、インダクタL11とスイッチング素子Q11の接続点にキックバックによる逆起電圧が発生し(昇圧)、それによる電流が整流ダイオードD15を介して平滑コンデンサC11を充電し、負荷RLに直流電圧が取り出される。この従来例の電源回路は、フルブリッジの整流回路を有している点で構成簡素化の余地がある。また、正の半サイクル期間および負の半サイクル期間のいずれにおいても同時に2つずつのダイオードに電流が流れることから電力損失が大きい。   Patent Document 1 introduces a full-bridge power supply circuit in FIG. 8 (conventional example treated in the same document). This first conventional example is shown here as FIG. 5 and will be described below. Reference numeral 12 denotes a bridge rectifier circuit that full-wave rectifies an alternating current from the alternating current power source 1 using four diodes D11, D12, D13, and D14. The diodes D11 and D14 are turned on during the positive half cycle period of the AC power supply 1, and the diodes D12 and D13 are turned on during the negative half cycle period. Electromagnetic energy is accumulated in the inductor L11 when the switching element Q11 is on, and electromagnetic energy is released from the inductor L11 when the switching element Q11 is off, and a counter electromotive voltage due to kickback is generated at the connection point between the inductor L11 and the switching element Q11. (Boosting), and the resulting current charges the smoothing capacitor C11 via the rectifier diode D15, and a DC voltage is taken out to the load RL. The conventional power supply circuit has room for simplification of configuration in that it has a full-bridge rectifier circuit. In addition, in both the positive half cycle period and the negative half cycle period, a current flows through two diodes at the same time, resulting in a large power loss.

フルブリッジの整流回路がもつ上記の課題を解決する対策として、特許文献1ではその図9においてブリッジレスPFC(力率改善)の電源回路を紹介している(同文献で従来例扱い)。この第2の従来例をここでは図6として掲げ、以下に説明する。ここでは4つのダイオードからなるブリッジ整流回路はない。交流電圧の正の半サイクル期間では、スイッチング素子Q22は常にオフとされ、スイッチング素子Q21がスイッチング動作を行う。スイッチング素子Q21のオン状態でインダクタL21およびスイッチング素子Q21を通じて電流が流れ、インダクタL21に電磁エネルギーが蓄積される。スイッチング素子Q21のオフによってインダクタL1から電磁エネルギーが放出され、インダクタL21とスイッチング素子Q21との接続点にキックバックによる逆起電圧が発生し(昇圧)、それによる電流が整流ダイオードD21を介して平滑コンデンサC22を充電し、負荷RLに直流電圧が取り出される。端子1N側のリターン電流については、スイッチング素子Q22のボディダイオードおよびインダクタL22を介して流れる。このとき、インダクタL22は昇圧動作に関与しない単なる電流経路の構成要素として機能する。インダクタL22での電力損失に加えてボディダイオードでも損失が発生する。使用するダイオードはD21,D22と2つと少ないが、ダイオードD21にはインダクタL21が対になり、ダイオードD22にはインダクタL22が対になる構成であり、インダクタを2つ必要としている。   As a countermeasure for solving the above-described problems of the full-bridge rectifier circuit, Patent Document 1 introduces a bridgeless PFC (power factor improvement) power supply circuit in FIG. This second conventional example is shown here as FIG. 6 and will be described below. Here, there is no bridge rectifier circuit composed of four diodes. In the positive half cycle period of the AC voltage, the switching element Q22 is always turned off, and the switching element Q21 performs a switching operation. When the switching element Q21 is on, a current flows through the inductor L21 and the switching element Q21, and electromagnetic energy is accumulated in the inductor L21. When the switching element Q21 is turned off, electromagnetic energy is released from the inductor L1, and a back electromotive voltage due to kickback is generated at the connection point between the inductor L21 and the switching element Q21 (step-up), and the resulting current is smoothed via the rectifier diode D21. Capacitor C22 is charged, and a DC voltage is taken out to load RL. The return current on the terminal 1N side flows through the body diode of the switching element Q22 and the inductor L22. At this time, the inductor L22 functions as a simple current path component not involved in the step-up operation. In addition to the power loss in the inductor L22, a loss also occurs in the body diode. The number of diodes to be used is as few as D21 and D22, but the inductor L21 is paired with the diode D21 and the inductor L22 is paired with the diode D22, and two inductors are required.

リターン電流がボディダイオードやインダクタに流れるのを回避する対策として、特許文献1ではその図10においてリターン用のダイオードを設けたブリッジレス電源回路を紹介している(同文献で従来例扱い)。この第3の従来例をここでは図7として掲げ、以下に説明する。平滑コンデンサC22からのリターン電流の経路として、交流電源1に対してカソードKが接続される2つのダイオードD23,D24を追加している(ボディダイオードおよびインダクタを迂回)。交流電圧の正の半サイクル期間においてスイッチング素子Q21がオフし平滑コンデンサC22に対して充電が行われたとき、その充電電流はダイオードD24を介してリターンすることになり、スイッチング素子Q22のボディダイオードおよびインダクタL22にはリターン電流は流れない。図6の場合のインダクタL22およびボディダイオードでの電力損失はなくなるが、電流はダイオードD21とリターン用のダイオードD24との2つのダイオードに同時に流れることから大きな電力損失が発生する。   As a measure for avoiding the return current from flowing through the body diode and the inductor, Patent Document 1 introduces a bridgeless power supply circuit provided with a return diode in FIG. This third conventional example is shown here as FIG. 7 and will be described below. As a return current path from the smoothing capacitor C22, two diodes D23 and D24 to which the cathode K is connected to the AC power supply 1 are added (bypassing the body diode and the inductor). When the switching element Q21 is turned off and the smoothing capacitor C22 is charged in the positive half cycle period of the AC voltage, the charging current is returned via the diode D24, and the body diode of the switching element Q22 and No return current flows through the inductor L22. Although the power loss in the inductor L22 and the body diode in the case of FIG. 6 is eliminated, a large power loss occurs because the current flows through the two diodes of the diode D21 and the return diode D24 simultaneously.

特許文献1に記載された発明は上記のことを背景にして、高効率、低損失を狙いとして提案されたものである。ここではこの特許文献1の発明を第4の従来例として図8に掲げ、以下に説明する。   The invention described in Patent Document 1 has been proposed with the aim of high efficiency and low loss against the background described above. Here, the invention of Patent Document 1 is shown in FIG. 8 as a fourth conventional example and will be described below.

交流電源1が接続され、第1および第2の回路線lp,lnが導出された第1および第2の入力端子1P,1Nと、直流電圧が出力される第1および第2の出力端子2P,2Nと、第1および第2の出力端子2P,2N間に接続される平滑コンデンサC1とを有している。また、インダクタL1と、第1の回路線lpとインダクタL1の一端との間に接続される第1のスイッチング素子Q1と、第2の回路線lnとインダクタL1の他端との間に接続される第2のスイッチング素子Q2とを有している。また、インダクタL1の一端にアノードが接続され、第1の出力端子2Pにカソードが接続される第1のダイオードD1と、インダクタL1の他端にアノードが接続され、第1の出力端子2Pにカソードが接続される第2のダイオードD2と、第1の回路線lpにカソードが接続され、第2の出力端子2Nにアノードが接続される第3のダイオードD3と、第2の回路線lnにカソードが接続され、第2の出力端子2Nにアノードが接続される第4のダイオードD4とを有している。さらに、交流電源電圧の一方の半サイクル期間中に、第1のスイッチング素子Q1を常にオン状態とするとともに、第2のスイッチング素子Q2をスイッチング動作させ、交流電源電圧の他方の半サイクル期間中に、第2のスイッチング素子Q2を常にオン状態とするとともに、第1のスイッチング素子Q1をスイッチング動作させる制御回路3A,3Bを有している。   The first and second input terminals 1P and 1N to which the AC power source 1 is connected and the first and second circuit lines lp and ln are derived, and the first and second output terminals 2P from which a DC voltage is output. , 2N and a smoothing capacitor C1 connected between the first and second output terminals 2P, 2N. Further, the inductor L1, the first switching element Q1 connected between the first circuit line lp and one end of the inductor L1, and the second circuit line ln and the other end of the inductor L1 are connected. And a second switching element Q2. In addition, an anode is connected to one end of the inductor L1, a cathode is connected to the first output terminal 2P, an anode is connected to the other end of the inductor L1, and a cathode is connected to the first output terminal 2P. Is connected to the second diode D2, the cathode connected to the first circuit line lp, the third diode D3 having the anode connected to the second output terminal 2N, and the cathode connected to the second circuit line ln. And a fourth diode D4 having an anode connected to the second output terminal 2N. Further, during one half cycle period of the AC power supply voltage, the first switching element Q1 is always turned on, and the second switching element Q2 is switched to operate during the other half cycle period of the AC power supply voltage. The second switching element Q2 is always turned on, and the control circuits 3A and 3B are provided for switching the first switching element Q1.

第1のスイッチング素子Q1が常にオンとされる正の半サイクル期間においては、スイッチング動作する第2のスイッチング素子Q2がオンの期間では、第1の入力端子1P→第1のスイッチング素子Q1→インダクタL1→第2のスイッチング素子Q2→第2の入力端子1Nの経路で電流が流れ、インダクタL1に電磁エネルギーが蓄積される。次いで、第2のスイッチング素子Q2がオフすると、インダクタL1に蓄積されていた電磁エネルギーが放出され、ダイオードD2を介して平滑コンデンサC1を充電する。このときのリターン電流はダイオードD4を介して第2の入力端子1Nに流れる。   In the positive half cycle period in which the first switching element Q1 is always turned on, the first input terminal 1P → the first switching element Q1 → the inductor in the period in which the second switching element Q2 performing the switching operation is on. A current flows through a path of L1 → second switching element Q2 → second input terminal 1N, and electromagnetic energy is accumulated in the inductor L1. Next, when the second switching element Q2 is turned off, the electromagnetic energy accumulated in the inductor L1 is released, and the smoothing capacitor C1 is charged via the diode D2. The return current at this time flows to the second input terminal 1N via the diode D4.

一方、第2のスイッチング素子Q2が常にオンとされる負の半サイクル期間においては、スイッチング動作する第1のスイッチング素子Q1がオンの期間では、第2の入力端子1N→第2のスイッチング素子Q2→インダクタL1→第1のスイッチング素子Q1→第1の入力端子1Pの経路で電流が流れ、インダクタL1に電磁エネルギーが蓄積される。次いで、第1のスイッチング素子Q1がオフすると、インダクタL1に蓄積されていた電磁エネルギーが放出され、ダイオードD1を介して平滑コンデンサC1を充電する。このときのリターン電流はダイオードD3を介して第1の入力端子1Pに流れる。   On the other hand, in the negative half cycle period in which the second switching element Q2 is always turned on, the second input terminal 1N → the second switching element Q2 in the period in which the first switching element Q1 performing the switching operation is on. The current flows through the path of the inductor L1, the first switching element Q1, and the first input terminal 1P, and electromagnetic energy is accumulated in the inductor L1. Next, when the first switching element Q1 is turned off, the electromagnetic energy accumulated in the inductor L1 is released, and the smoothing capacitor C1 is charged via the diode D1. The return current at this time flows to the first input terminal 1P via the diode D3.

この第4の従来例のブリッジレス電源回路では、インダクタL1もボディダイオードもリターン経路とはなっていない。インダクタの使用個数は1つのみであり、各半サイクル期間で同時に導通するダイオードはいずれも2つだけ(D2とD4あるいはD1とD3)であるので、先行技術に比べて部品点数がより少なく、電力損失がより少なくなる、としている。   In the bridgeless power supply circuit of the fourth conventional example, neither the inductor L1 nor the body diode is a return path. The number of inductors used is only one, and since there are only two diodes (D2 and D4 or D1 and D3) that conduct simultaneously in each half cycle period, the number of parts is smaller than the prior art, The power loss will be less.

特開2010−93989号公報JP 2010-93989 A

上記の第4の従来例のブリッジレス電源回路(図8)にあっては、ダイオードの使用個数は4つであることから、部品点数削減の面で改善の余地があると考えられる。また、各半サイクル期間で同時に導通するダイオードは2つであることから、電力損失低減の面でも改善の余地があると考えられる。   In the bridgeless power supply circuit of the fourth conventional example (FIG. 8), the number of diodes used is four, so there is a room for improvement in terms of reducing the number of components. In addition, since there are two diodes that conduct at the same time in each half cycle period, there is room for improvement in terms of reducing power loss.

本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、ブリッジレス電源回路に関して、電力損失を低減するとともに、部品点数の削減による構成の簡素化を図ることを目的としている。   The present invention has been created in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reduce the power loss and simplify the configuration by reducing the number of parts in the bridgeless power supply circuit.

本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題を解決する。   The present invention solves the above problems by taking the following measures.

本発明によるブリッジレス電源回路は、
交流電源の入力端子と、
直流電圧の出力端子と、
前記出力端子間に接続された平滑コンデンサと、
各々の電流路の一方端子どうしが互いに接続されるとともに、当該接続点が前記平滑コンデンサの一方端子に接続された第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子と、
前記平滑コンデンサの他方端子と前記第1のスイッチング素子の電流路の他方端子との間に接続され、電流方向が前者から後者に向かう第1の一方向性素子と、
前記平滑コンデンサの前記他方端子と前記第2のスイッチング素子の電流路の他方端子との間に接続され、電流方向が前者から後者に向かう第2の一方向性素子と、
前記第1のスイッチング素子の前記他方端子または前記第2のスイッチング素子の前記他方端子のいずれか一方と前記入力端子との間に挿入されたインダクタと、
交流電源電圧の第1の半サイクル期間中に前記第2のスイッチング素子を常にオン状態とするとともに前記第1のスイッチング素子をスイッチング動作させ、前記交流電源電圧の第2の半サイクル期間中に前記第1のスイッチング素子を常にオン状態とするとともに前記第2のスイッチング素子をスイッチング動作させる制御回路とを備えるものとして構成されている。
The bridgeless power supply circuit according to the present invention includes:
AC power input terminal,
DC voltage output terminal,
A smoothing capacitor connected between the output terminals;
A first switching element and a second switching element in which one terminal of each current path is connected to each other, and the connection point is connected to one terminal of the smoothing capacitor;
A first unidirectional element connected between the other terminal of the smoothing capacitor and the other terminal of the current path of the first switching element, the current direction from the former to the latter;
A second unidirectional element connected between the other terminal of the smoothing capacitor and the other terminal of the current path of the second switching element, the current direction from the former to the latter;
An inductor inserted between one of the other terminal of the first switching element or the other terminal of the second switching element and the input terminal;
During the first half cycle period of the AC power supply voltage, the second switching element is always turned on and the first switching element is switched, and the second switching element is operated during the second half cycle period of the AC power supply voltage. And a control circuit for always switching on the first switching element and switching the second switching element.

第2のスイッチング素子が常にオン状態とされる第1の半サイクル期間において、第1のスイッチング素子のオン状態では、ともにオン状態にある第1および第2のスイッチング素子とインダクタの直列回路に交流電流が流れてインダクタに電磁エネルギーが蓄積される。この状態では、第2の一方向性素子の整流作用により、第2および第1のスイッチング素子の直列回路に対するバイパス経路(リターン経路)の短絡が阻止される。第1のスイッチング素子のオフ状態では、インダクタからの電磁エネルギーの放出に伴う電流がオン状態にある第2のスイッチング素子、平滑コンデンサ、第1の一方向性素子の経路で流れ、平滑コンデンサに対する充電と平滑コンデンサの両端である出力端子からの直流電圧の出力が行われる。このとき、第1の一方向性素子は導通状態にあってリターン経路を形成する。   In the first half cycle period in which the second switching element is always turned on, in the on state of the first switching element, an alternating current is connected to the series circuit of the first and second switching elements and the inductor that are both in the on state. Current flows and electromagnetic energy is stored in the inductor. In this state, a short circuit of the bypass path (return path) with respect to the series circuit of the second and first switching elements is prevented by the rectifying action of the second unidirectional element. In the OFF state of the first switching element, the current accompanying the release of electromagnetic energy from the inductor flows through the path of the second switching element, the smoothing capacitor, and the first unidirectional element in the ON state, and charging the smoothing capacitor A DC voltage is output from the output terminals at both ends of the smoothing capacitor. At this time, the first unidirectional element is in a conductive state and forms a return path.

一方、第1のスイッチング素子が常にオン状態とされる第2の半サイクル期間において、第2のスイッチング素子のオン状態では、ともにオン状態にある第1および第2のスイッチング素子とインダクタの直列回路に交流電流が流れてインダクタに電磁エネルギーが蓄積される。この状態では、第1の一方向性素子の整流作用により、第1および第2のスイッチング素子の直列回路に対するバイパス経路(リターン経路)の短絡が阻止される。第2のスイッチング素子のオフ状態では、インダクタからの電磁エネルギーの放出に伴う電流がオン状態にある第1のスイッチング素子、平滑コンデンサ、第2の一方向性素子の経路で流れ、上記同様に平滑コンデンサに対する充電と平滑コンデンサの両端である出力端子からの直流電圧の出力が行われる。このとき、第2の一方向性素子は導通状態にあってリターン経路を形成する。   On the other hand, in the second half cycle period in which the first switching element is always turned on, the series circuit of the first and second switching elements and the inductor that are both in the on state when the second switching element is on. AC current flows through the inductor, and electromagnetic energy is accumulated in the inductor. In this state, a short circuit of the bypass path (return path) with respect to the series circuit of the first and second switching elements is prevented by the rectifying action of the first unidirectional element. In the OFF state of the second switching element, the current accompanying the release of electromagnetic energy from the inductor flows through the path of the first switching element, the smoothing capacitor, and the second unidirectional element that are in the ON state. The capacitor is charged and a DC voltage is output from the output terminals at both ends of the smoothing capacitor. At this time, the second unidirectional element is in a conductive state and forms a return path.

上記のように、第2の一方向性素子の逆流防止作用は、第1の半サイクル期間における第1のスイッチング素子によるスイッチング昇圧動作を有効化し、第1のスイッチング素子のオフ状態で第1の一方向性素子は導通して平滑コンデンサからのリターン電流の経路を確保する。   As described above, the backflow prevention action of the second unidirectional element enables the switching boosting operation by the first switching element in the first half cycle period, and the first switching element is in the off state. The unidirectional element conducts and secures a return current path from the smoothing capacitor.

一方、第1の一方向性素子の逆流防止作用は、第2の半サイクル期間における第2のスイッチング素子によるスイッチング昇圧動作を有効化し、第2のスイッチング素子のオフ状態で第2の一方向性素子は導通して平滑コンデンサからのリターン電流の経路を確保する。   On the other hand, the backflow prevention action of the first unidirectional element enables the switching step-up operation by the second switching element in the second half cycle period, and the second unidirectional element in the off state of the second switching element. The element conducts and secures a return current path from the smoothing capacitor.

以上説明したように、第1の一方向性素子も第2の一方向性素子もともに逆流防止と電流リターンの両機能を兼ねている。逆流防止と電流リターンの両機能を兼ねるゆえに、構成素子数を削減することが可能となっている。   As described above, both the first unidirectional element and the second unidirectional element have both functions of preventing backflow and current return. Since it has both functions of preventing backflow and current return, the number of constituent elements can be reduced.

本発明の上記構成においては、片方の半サイクル期間で平滑コンデンサに対する充電経路で導通状態となって電力消費をする一方向性素子は1つのみであり、第2の従来例(図6)や第3の従来例(図7)のようなリターン経路内のインダクタは存在せず、第2の従来例のようなスイッチング素子のボディダイオードをリターン経路に利用することもなく、第3の従来例のような迂回のためのダイオードの追加もなく、第4の従来例(図8)のような平滑コンデンサに対する充電経路内にダイオードを2つ挿入することもない。   In the above-described configuration of the present invention, there is only one unidirectional element that is in a conductive state in the charging path for the smoothing capacitor in one half cycle period and consumes power, and the second conventional example (FIG. 6) or The inductor in the return path as in the third conventional example (FIG. 7) does not exist, and the body diode of the switching element as in the second conventional example is not used for the return path. There is no additional diode for bypassing, and no two diodes are inserted in the charging path for the smoothing capacitor as in the fourth conventional example (FIG. 8).

本発明における一方向性素子としては、ダイオードのほかサイリスタであってもよいし、ダイオード接続されたトランジスタであってもよい。バイポーラトランジスタの場合は、コレクタとベースを短絡したものが一方向性素子となり、MOSFETの場合は、ドレインとゲートを短絡したものが一方向性素子となる。   The unidirectional element in the present invention may be a thyristor other than a diode, or a diode-connected transistor. In the case of a bipolar transistor, the one in which the collector and the base are short-circuited is a unidirectional element, and in the case of the MOSFET, the one in which the drain and the gate are short-circuited is a unidirectional element.

本発明によれば、ブリッジレス電源回路につき、一方向性素子を整流(逆流防止)機能とリターン経路とに兼用させているので、従来例に比べて、電力損失の低減とともに部品点数の削減による構成の簡素化を実現することができる。   According to the present invention, since the unidirectional element is used for both the rectification (backflow prevention) function and the return path for the bridgeless power supply circuit, the power loss is reduced and the number of components is reduced as compared with the conventional example. Simplification of the configuration can be realized.

本発明の実施形態におけるブリッジレス電源回路の構成を示す回路図The circuit diagram which shows the structure of the bridgeless power supply circuit in embodiment of this invention 本発明の実施形態のブリッジレス電源回路の正の半サイクル期間における電流状態説明図Current state explanatory diagram in the positive half cycle period of the bridgeless power supply circuit of the embodiment of the present invention 本発明の実施形態のブリッジレス電源回路の負の半サイクル期間における電流状態説明図Current state explanatory diagram in the negative half cycle period of the bridgeless power supply circuit of the embodiment of the present invention 本発明の実施形態のブリッジレス電源回路の動作を示すタイミングチャートTiming chart showing the operation of the bridgeless power supply circuit of the embodiment of the present invention 第1の従来例のブリッジレス電源回路の構成を示す回路図1 is a circuit diagram showing a configuration of a bridgeless power supply circuit according to a first conventional example. 第2の従来例のブリッジレス電源回路の構成を示す回路図The circuit diagram which shows the structure of the bridgeless power supply circuit of the 2nd prior art example 第3の従来例のブリッジレス電源回路の構成を示す回路図Circuit diagram showing configuration of third conventional bridgeless power supply circuit 第4の従来例のブリッジレス電源回路の構成を示す回路図4 is a circuit diagram showing a configuration of a bridgeless power supply circuit of a fourth conventional example.

以下、本発明にかかわるブリッジレス電源回路の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。   Embodiments of a bridgeless power supply circuit according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態におけるブリッジレス電源回路の構成を示す回路図、図2は実施形態のブリッジレス電源回路の正の半サイクル期間における電流状態説明図、図3は負の半サイクル期間における電流状態説明図、図4は実施形態のブリッジレス電源回路の動作を示すタイミングチャートである。   1 is a circuit diagram showing a configuration of a bridgeless power supply circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a current state in a positive half cycle period of the bridgeless power supply circuit of the embodiment, and FIG. 3 is a negative half cycle period. FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the bridgeless power supply circuit of the embodiment.

まず、構成要素を列挙する。図1において、Aはブリッジレス電源回路、T1p,T1nは交流電源の第1と第2の入力端子、T2p,T2nは直流電圧の第1と第2の出力端子、L51はインダクタ、Q51は第1のスイッチング素子(下側)、Q52は第2のスイッチング素子(上側)、C51は電解コンデンサからなる平滑コンデンサ、D51は第1の一方向性素子としての第1のダイオード(下側)、D52は第2の一方向性素子としての第2のダイオード(上側)、CTは過電流検出用の変流器、50は第1および第2の入力端子T1p,T1nに接続される交流電源、51は制御回路、R51は第1および第2の出力端子T2p,T2n間に接続される負荷抵抗である。   First, the components are listed. In FIG. 1, A is a bridgeless power supply circuit, T1p and T1n are first and second input terminals of an AC power supply, T2p and T2n are first and second output terminals of a DC voltage, L51 is an inductor, and Q51 is a first output terminal. 1 switching element (lower side), Q52 is a second switching element (upper side), C51 is a smoothing capacitor made of an electrolytic capacitor, D51 is a first diode (lower side) as a first unidirectional element, D52 Is a second diode (upper side) as a second unidirectional element, CT is a current transformer for detecting overcurrent, 50 is an AC power supply connected to the first and second input terminals T1p and T1n, 51 Is a control circuit, and R51 is a load resistor connected between the first and second output terminals T2p, T2n.

第1の入力端子T1pにインダクタL51の一方端子が接続され、インダクタL51の他方端子に第2のスイッチング素子Q52と第1のスイッチング素子Q51の直列回路が接続され、この直列回路の他方端子が第2の入力端子T1nに接続されている。第1のスイッチング素子Q51の電流路の一方端子と第2のスイッチング素子Q52の電流路の一方端子との接続点が平滑コンデンサC51の一方端子(正極端子)および第1の出力端子T2pに接続されている。平滑コンデンサC51の他方端子(負極端子)は第2の出力端子T2nに接続され、その接続点P1が第1の一方向性素子である第1のダイオードD51を介して第2の入力端子T1nと第1のスイッチング素子Q51の電流路の他方端子との接続点P2に接続され、かつ、第2の一方向性素子である第2のダイオードD52を介してインダクタL51と第2のスイッチング素子Q52の電流路の他方端子との接続点P3に接続されている。rt1は平滑コンデンサC51に対する充電電流が接続点P1から接続点P2へと戻る第1のリターン経路、rt2は充電電流が接続点P1から接続点P3へと戻る第2のリターン経路である。   One terminal of the inductor L51 is connected to the first input terminal T1p, a series circuit of the second switching element Q52 and the first switching element Q51 is connected to the other terminal of the inductor L51, and the other terminal of the series circuit is the first terminal. 2 input terminals T1n. A connection point between one terminal of the current path of the first switching element Q51 and one terminal of the current path of the second switching element Q52 is connected to one terminal (positive electrode terminal) of the smoothing capacitor C51 and the first output terminal T2p. ing. The other terminal (negative electrode terminal) of the smoothing capacitor C51 is connected to the second output terminal T2n, and the connection point P1 is connected to the second input terminal T1n via the first diode D51 which is the first unidirectional element. The inductor L51 and the second switching element Q52 are connected to a connection point P2 with the other terminal of the current path of the first switching element Q51 and through the second diode D52 which is the second unidirectional element. It is connected to a connection point P3 with the other terminal of the current path. rt1 is a first return path where the charging current for the smoothing capacitor C51 returns from the connection point P1 to the connection point P2, and rt2 is a second return path where the charging current returns from the connection point P1 to the connection point P3.

第1および第2のスイッチング素子Q51,Q52として、ここではNチャネル型のMOSFET(金属酸化物半導体による電界効果トランジスタ)を用いている。NMOSである第2のスイッチング素子Q52のソースSがインダクタL51と第2のダイオードD52のカソードKとの接続点P3に接続され、第2のスイッチング素子Q52のドレインDがNMOSである第1のスイッチング素子Q51のドレインDに接続され、第1のスイッチング素子Q51のソースSが他方の第2の入力端子T1nと第1のダイオードD51のカソードKとの接続点P2に接続されている。第1および第2のダイオードD51,D52のアノードAはともに平滑コンデンサC51の他方端子(負極端子)P1に接続されている。第1のダイオードD51は第1のリターン経路rt1に挿入され、第2のダイオードD52は第2のリターン経路rt2に挿入されている。   As the first and second switching elements Q51 and Q52, here, N-channel MOSFETs (field effect transistors made of a metal oxide semiconductor) are used. The source S of the second switching element Q52 which is an NMOS is connected to a connection point P3 between the inductor L51 and the cathode K of the second diode D52, and the first switching where the drain D of the second switching element Q52 is an NMOS. The drain S of the element Q51 is connected, and the source S of the first switching element Q51 is connected to a connection point P2 between the other second input terminal T1n and the cathode K of the first diode D51. The anodes A of the first and second diodes D51 and D52 are both connected to the other terminal (negative electrode terminal) P1 of the smoothing capacitor C51. The first diode D51 is inserted in the first return path rt1, and the second diode D52 is inserted in the second return path rt2.

制御回路51は第1および第2の入力端子T1p,T1nからの入力電力を受けて駆動され、第1および第2のスイッチング素子Q51,Q52のオン/オフ制御と高速なスイッチング制御とを司るものとして構成されている。制御回路51には変流器CTによる検出電流信号が入力されるとともに、平滑コンデンサC51の正極端子からの出力電圧Voutの検出信号が入力される。制御回路51の2つの駆動信号出力端子はそれぞれ第1のスイッチング素子Q51と第2のスイッチング素子Q52のゲートGに接続されている。制御回路51は、交流電源50による電源電圧の正の半サイクル期間中には第2のスイッチング素子Q52を常にオン状態とするとともに第1のスイッチング素子Q51を高速にスイッチング動作させ、電源電圧の負の半サイクル期間中には第1のスイッチング素子Q51を常にオン状態とするとともに第2のスイッチング素子Q52を高速にスイッチング動作させる機能を有している。また、検出した出力電圧Voutのレベルに応じて、第1および第2のスイッチング素子Q51,Q52のデューティ比を調整して、出力電圧Voutをフィードバック制御するようになっている。また、変流器CTによる検出電流が過電流となったときには、第1および第2のスイッチング素子Q51,Q52に対する駆動制御を停止するようになっている。なお、制御回路51による第1および第2のスイッチング素子Q51,Q52に対する制御は、制御回路51に内蔵のゲート駆動部(図示せず)によって実行されるようになっている。   The control circuit 51 is driven by receiving input power from the first and second input terminals T1p, T1n, and controls on / off control and high-speed switching control of the first and second switching elements Q51, Q52. It is configured as. The control circuit 51 receives the detection current signal from the current transformer CT and the detection signal of the output voltage Vout from the positive terminal of the smoothing capacitor C51. The two drive signal output terminals of the control circuit 51 are connected to the gates G of the first switching element Q51 and the second switching element Q52, respectively. The control circuit 51 always turns on the second switching element Q52 during the positive half-cycle period of the power supply voltage by the AC power supply 50 and switches the first switching element Q51 at high speed so that the negative power supply voltage is negative. During the half cycle period, the first switching element Q51 is always turned on, and the second switching element Q52 is switched at high speed. Further, the output voltage Vout is feedback controlled by adjusting the duty ratios of the first and second switching elements Q51 and Q52 according to the detected level of the output voltage Vout. Further, when the current detected by the current transformer CT becomes an overcurrent, the drive control for the first and second switching elements Q51 and Q52 is stopped. The control of the first and second switching elements Q51 and Q52 by the control circuit 51 is executed by a gate drive unit (not shown) built in the control circuit 51.

次に、上記構成のブリッジレス電源回路Aの動作を、(A)正の半サイクル期間での動作と、(B)負の半サイクル期間での動作とに分けて、以下に説明する。図2(a),(b)は正の半サイクル期間における電流状態説明図、図3(a),(b)は負の半サイクル期間における電流状態説明図である。電流の流れは破線の矢印で示している。図4はブリッジレス電源回路の動作を示すタイミングチャートである。   Next, the operation of the bridgeless power supply circuit A having the above configuration will be described below by dividing into (A) an operation in a positive half cycle period and (B) an operation in a negative half cycle period. 2A and 2B are current state explanatory diagrams in the positive half cycle period, and FIGS. 3A and 3B are current state explanatory diagrams in the negative half cycle period. The current flow is indicated by a dashed arrow. FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the bridgeless power supply circuit.

(A)正の半サイクル期間での動作(図2参照)
第1および第2の入力端子T1p,T1nから印加される交流電源電圧の正の半サイクル期間においては、制御回路51は、NMOS‐FETの第2のスイッチング素子Q52のゲートGに対するドライブ信号を常時的に“H”レベルとする一方、NMOS‐FETの第1のスイッチング素子Q51のゲートGに対するドライブ信号を高速に“H”レベル/“L”レベルに切り替える。
(A) Operation in positive half cycle period (see FIG. 2)
In the positive half cycle period of the AC power supply voltage applied from the first and second input terminals T1p and T1n, the control circuit 51 always outputs a drive signal for the gate G of the second switching element Q52 of the NMOS-FET. On the other hand, the drive signal for the gate G of the first switching element Q51 of the NMOS-FET is switched to the “H” level / “L” level at high speed.

まず、図2(a)に示すように、第1のスイッチング素子Q51が導通している期間では、第1の入力端子T1pから流入した電流はインダクタL51→第2のスイッチング素子Q52→第1のスイッチング素子Q51の経路で流れ、第2の入力端子T1nへとリターンする。この期間にインダクタL51に電磁エネルギーが蓄積される。   First, as shown in FIG. 2A, during the period in which the first switching element Q51 is conducting, the current flowing from the first input terminal T1p is the inductor L51 → second switching element Q52 → first It flows along the path of the switching element Q51 and returns to the second input terminal T1n. During this period, electromagnetic energy is accumulated in the inductor L51.

次に、図2(b)に示すように、第1のスイッチング素子Q51が非導通になると、両スイッチング素子Q51,Q52の接続点にインダクタL51の蓄積エネルギーに基づくキックバックの逆起電圧が発生し(昇圧)、それによる電流が平滑コンデンサC51を充電する。平滑コンデンサC51を充電した電流は第1のダイオードD51を通って第2の入力端子T1nへとリターンする。   Next, as shown in FIG. 2B, when the first switching element Q51 becomes non-conductive, a kickback counter electromotive voltage based on the stored energy of the inductor L51 is generated at the connection point between the switching elements Q51 and Q52. (Step-up), and the resulting current charges the smoothing capacitor C51. The current charged in the smoothing capacitor C51 returns to the second input terminal T1n through the first diode D51.

このようにして正の半サイクル期間では、第2のスイッチング素子Q52の常時オン状態のもとで、第1のスイッチング素子Q51が図2(a)のオン状態と図2(b)のオフ状態との交互の切り替えを高速に繰り返す。   Thus, in the positive half cycle period, the first switching element Q51 is turned on in FIG. 2 (a) and the off state in FIG. 2 (b) while the second switching element Q52 is always on. The alternating switching with is repeated at high speed.

正の半サイクル期間では、図4のT(+)の時間範囲内に示すように、入力電圧Vinが山形の正の正弦波形状であり、第2のスイッチング素子Q52が常時導通のON固定となり、第1のスイッチング素子Q51が高速スイッチングし、インダクタL51には入力電圧Vinに比例して正側で鋸刃状に脈動する正弦波形状の電流が流れる。そして、第2のスイッチング素子Q52では入力電圧Vinに反比例して負側で正弦波状に推移する電流が流れ、第1のスイッチング素子Q51では高速に導通/遮断を切り替えられ、包絡線が正側の正弦波形状となる櫛状の電流が流れる。   In the positive half cycle period, as shown in the time range of T (+) in FIG. 4, the input voltage Vin has a mountain-shaped positive sine wave shape, and the second switching element Q52 is always kept on and fixed. The first switching element Q51 performs high-speed switching, and a sinusoidal current pulsating in a sawtooth shape on the positive side flows in the inductor L51 in proportion to the input voltage Vin. In the second switching element Q52, a current that changes in a sine wave shape on the negative side inversely proportional to the input voltage Vin flows. In the first switching element Q51, conduction / cutoff is switched at high speed, and the envelope is positive. A comb-like current having a sine wave shape flows.

以上の結果、平滑コンデンサC51は、高速に導通/遮断が切り替えられ、包絡線が正側の正弦波形状となる櫛状の電流によって充電される。ただし、この充電電流の波形は第1のスイッチング素子Q51を流れる電流に対して“H”期間、“L”期間が反転した形態となる。   As a result, the smoothing capacitor C51 is switched by conduction / cutoff at high speed, and is charged by a comb-like current in which the envelope has a positive sine wave shape. However, the waveform of the charging current has a form in which the “H” period and the “L” period are inverted with respect to the current flowing through the first switching element Q51.

(B)負の半サイクル期間での動作(図3参照)
第1および第2の入力端子T1p,T1nから印加される交流電源電圧の負の半サイクル期間においては、制御回路51は、第1のスイッチング素子Q51のゲートGに対するドライブ信号を常時的に“H”レベルとする一方、第2のスイッチング素子Q52のゲートGに対するドライブ信号を高速に“H”レベル/“L”レベルに切り替える。
(B) Operation in negative half cycle period (see FIG. 3)
In the negative half cycle period of the AC power supply voltage applied from the first and second input terminals T1p and T1n, the control circuit 51 constantly outputs a drive signal for the gate G of the first switching element Q51 to “H”. On the other hand, the drive signal for the gate G of the second switching element Q52 is switched to the “H” level / “L” level at high speed.

まず、図3(a)に示すように、第2のスイッチング素子Q52が導通している期間では、第2の入力端子T1nから流入した電流は第1のスイッチング素子Q51→第2のスイッチング素子Q52→インダクタL51の経路で流れ、第1の入力端子T1pへとリターンする。この期間にインダクタL51に電磁エネルギーが蓄積される。   First, as shown in FIG. 3A, during the period in which the second switching element Q52 is conducting, the current flowing from the second input terminal T1n is changed from the first switching element Q51 to the second switching element Q52. → The current flows along the path of the inductor L51 and returns to the first input terminal T1p. During this period, electromagnetic energy is accumulated in the inductor L51.

次に、図3(b)に示すように、第2のスイッチング素子Q52が非導通になると、両スイッチング素子Q51,Q52の接続点にインダクタL51の蓄積エネルギーに基づくキックバックの逆起電圧が発生し(昇圧)、それによる電流が平滑コンデンサC51を充電する。平滑コンデンサC51を充電した電流は第2のダイオードD52およびインダクタL51を通って第1の入力端子T1pへとリターンする。   Next, as shown in FIG. 3B, when the second switching element Q52 becomes non-conductive, a kickback counter electromotive voltage based on the energy stored in the inductor L51 is generated at the connection point between the switching elements Q51 and Q52. (Step-up), and the resulting current charges the smoothing capacitor C51. The current charged in the smoothing capacitor C51 returns to the first input terminal T1p through the second diode D52 and the inductor L51.

このようにして負の半サイクル期間では、第1のスイッチング素子Q51の常時オン状態のもとで、第2のスイッチング素子Q52が図3(a)のオン状態と図3(b)のオフ状態との交互の切り替えを高速に繰り返す。   In this way, in the negative half cycle period, the second switching element Q52 is turned on in FIG. 3 (a) and the off state in FIG. 3 (b) while the first switching element Q51 is always on. The alternating switching with is repeated at high speed.

負の半サイクル期間では、図4のT(−)の時間範囲内に示すように、入力電圧Vinが谷形の負の正弦波形状であり、第1のスイッチング素子Q51が常時導通のON固定となり、第2のスイッチング素子Q52が高速スイッチングし、インダクタL51には入力電圧Vinに比例して負側で鋸刃状に脈動する正弦波形状の電流が流れる。そして、第1のスイッチング素子Q51では入力電圧Vinに比例して負側で正弦波状に推移する電流が流れ、第2のスイッチング素子Q52では高速に導通/遮断を切り替えられ、包絡線が正側の正弦波形状となる櫛状の電流が流れる。   In the negative half cycle period, as shown in the time range of T (−) in FIG. 4, the input voltage Vin has a valley-shaped negative sine wave shape, and the first switching element Q51 is always ON and fixed. Thus, the second switching element Q52 performs high-speed switching, and a sinusoidal current that pulsates in a sawtooth shape on the negative side in proportion to the input voltage Vin flows through the inductor L51. In the first switching element Q51, a current that changes in a sine wave shape on the negative side in proportion to the input voltage Vin flows. In the second switching element Q52, conduction / cutoff is switched at high speed, and the envelope is on the positive side. A comb-like current having a sine wave shape flows.

以上の結果、平滑コンデンサC51は、高速に導通/遮断が切り替えられ、包絡線が正側の正弦波形状となる櫛状の電流によって充電される。ただし、この充電電流の波形は第2のスイッチング素子Q52を流れる電流に対して“H”期間、“L”期間が反転した形態となる。   As a result, the smoothing capacitor C51 is switched by conduction / cutoff at high speed, and is charged by a comb-like current in which the envelope has a positive sine wave shape. However, the waveform of the charging current has a form in which the “H” period and the “L” period are inverted with respect to the current flowing through the second switching element Q52.

なお、図4で第2のスイッチング素子Q52に流れる電流が入力電圧Vinに反比例して推移しているが、これは第2のスイッチング素子Q52においてドレインDからソースSに向かう方向を正方向と規定することによる。インダクタL51に流れる電流は入力電圧Vinにほぼ比例しながら、第1のスイッチング素子Q51あるいは第2のスイッチング素子Q52のスイッチング動作による脈動を伴って推移する。   In FIG. 4, the current flowing through the second switching element Q52 changes in inverse proportion to the input voltage Vin. This is because the direction from the drain D to the source S in the second switching element Q52 is defined as the positive direction. By doing. The current flowing through the inductor L51 changes with pulsation due to the switching operation of the first switching element Q51 or the second switching element Q52 while being substantially proportional to the input voltage Vin.

次に、第1および第2のダイオードD51,D52の機能について説明する。   Next, functions of the first and second diodes D51 and D52 will be described.

第2のダイオードD52は図3(b)の状態で平滑コンデンサC51の負極端子である接続点P1から接続点P3への第2のリターン経路rt2に介装されている。もし、この第2のリターン経路rt2がないとすると、平滑コンデンサC51へ充電電流を供給することができなくなる。そして、この第2のリターン経路rt2に第2のダイオードD52を介装していなければ、図2(a)の状態で交流電源50から第1の入力端子T1pとインダクタL51を経て接続点P3に至った電流が第2のリターン経路rt2に流れ込んでしまう。つまり、T1p→L51→P3→rt2→P1→rt1→P2→T1nの経路で電流が流れて、両スイッチング素子Q52,Q51の直列回路には流れなくなり、第1のスイッチング素子Q51のスイッチングによる昇圧動作が不調に陥ってしまう。   The second diode D52 is interposed in the second return path rt2 from the connection point P1, which is the negative terminal of the smoothing capacitor C51, to the connection point P3 in the state shown in FIG. 3B. If the second return path rt2 is not provided, the charging current cannot be supplied to the smoothing capacitor C51. If the second diode D52 is not interposed in the second return path rt2, the AC power source 50 passes through the first input terminal T1p and the inductor L51 to the connection point P3 in the state of FIG. The reached current flows into the second return path rt2. That is, current flows through the path of T1p → L51 → P3 → rt2 → P1 → rt1 → P2 → T1n, and does not flow in the series circuit of the switching elements Q52 and Q51, and the boosting operation by switching of the first switching element Q51 Falls into trouble.

第1のダイオードD51は図2(b)の状態で平滑コンデンサC51の負極端子である接続点P1から接続点P2への第1のリターン経路rt1に介装されている。もし、この第1のリターン経路rt1がないとすると、平滑コンデンサC51へ充電電流を供給することができなくなる。そして、この第1のリターン経路rt1に第1のダイオードD51を介装していなければ、図3(a)の状態で交流電源50から第2の入力端子T1nを経て接続点P2に至った電流が第1のリターン経路rt1に流れ込んでしまう。つまり、T1n→P2→rt1→P1→rt2→P3→L51→T1pの経路で電流が流れて、両スイッチング素子Q51,Q52の直列回路には流れなくなり、第2のスイッチング素子Q52のスイッチングによる昇圧動作が不調に陥ってしまう。   The first diode D51 is interposed in the first return path rt1 from the connection point P1, which is the negative terminal of the smoothing capacitor C51, to the connection point P2 in the state shown in FIG. 2B. If the first return path rt1 is not provided, the charging current cannot be supplied to the smoothing capacitor C51. If the first diode D51 is not interposed in the first return path rt1, the current that reaches the connection point P2 from the AC power supply 50 through the second input terminal T1n in the state of FIG. 3A. Flows into the first return path rt1. That is, current flows through the path of T1n → P2 → rt1 → P1 → rt2 → P3 → L51 → T1p, and does not flow in the series circuit of both switching elements Q51 and Q52, and the boosting operation by switching of the second switching element Q52 Falls into trouble.

このような理由により、第1のリターン経路rt1に第1のダイオードD51を挿入し、第2のリターン経路rt2に第2のダイオードD52を挿入している。第1のダイオードD51および第2のダイオードD52はともに整流(逆流防止)機能とリターン機能とを兼ねている。   For this reason, the first diode D51 is inserted into the first return path rt1, and the second diode D52 is inserted into the second return path rt2. Both the first diode D51 and the second diode D52 have a rectification (backflow prevention) function and a return function.

次に、電力損失について検討する。   Next, power loss will be examined.

図2(b)に示すように、正の半サイクル期間において電流が流れるダイオードは第1のダイオードD51の1つのみである。図6の第2の従来例のような第2のスイッチング素子Q22のボディダイオードと第2のインダクタL22の2要素を通してリターンさせるものに比べて電力損失が軽減される。また、図7の第3の従来例のような第1のダイオードD21と第4のダイオードD24の2要素を通して充電電流を流すものに比べて電力損失が軽減される。また、図8の第4の従来例のような第2のダイオードD2と第4のダイオードD4の2要素を通して充電電流を流すものに比べて電力損失が軽減される。   As shown in FIG. 2B, only one of the first diodes D51 has a current flowing in the positive half cycle period. The power loss is reduced as compared with the case of returning through the two elements of the body diode of the second switching element Q22 and the second inductor L22 as in the second conventional example of FIG. Further, the power loss is reduced as compared with the case where the charging current is passed through the two elements of the first diode D21 and the fourth diode D24 as in the third conventional example of FIG. Further, the power loss is reduced as compared with the case where the charging current is passed through the two elements of the second diode D2 and the fourth diode D4 as in the fourth conventional example of FIG.

同様に負の半サイクル期間でも各従来例に比べて電力損失が軽減される。   Similarly, even in the negative half cycle period, the power loss is reduced as compared with each conventional example.

次に、損失計算について説明する。   Next, loss calculation will be described.

例えば、交流入力電圧200Vrms 、交流入力電流10Arms 、直流出力電圧380V、変換効率95%とする。なお、Vrms ,Arms のサフィックス「rms」は二乗平均平方根(root mean square)であって実効値を意味する。この設定の場合、交流入力電力は2kWであり、直流出力電力が1.9kWとなり、最大直流出力電流は5Aとなる。一般的なダイオードの電圧ドロップは1.0Vである。   For example, the AC input voltage is 200 Vrms, the AC input current is 10 Arms, the DC output voltage is 380 V, and the conversion efficiency is 95%. The suffix “rms” of Vrms and Arms is a root mean square and means an effective value. In this setting, the AC input power is 2 kW, the DC output power is 1.9 kW, and the maximum DC output current is 5 A. A typical diode voltage drop is 1.0V.

前述した4つの従来例の中で電力損失が最も少ないとみられる図8の第4の従来例の場合、商用系統電圧の正の半サイクル期間または負の半サイクル期間のそれぞれにおいて、2個のダイオードが同時にオンされるので、発生する電力損失は、1.0V×5A×2=10Wとなる(ダイオードに流れる電流は最大直流出力電流と同じ)。   In the case of the fourth conventional example of FIG. 8, which is considered to have the least power loss among the four conventional examples described above, two diodes in each of the positive half cycle period or the negative half cycle period of the commercial system voltage. Are simultaneously turned on, the generated power loss is 1.0 V × 5 A × 2 = 10 W (the current flowing through the diode is the same as the maximum DC output current).

しかし、本発明実施形態では、商用系続電圧の正の半サイクル期間または負の半サイクル期間のそれぞれにおいて、1個のダイオードにしか電流が流れないため、発生する電力損失は、1.0V×5A=5Wとなり、半減する。表1は本発明実施例と図8の第4の従来例との比較を表す。   However, in the embodiment of the present invention, since current flows through only one diode in each of the positive half cycle period or the negative half cycle period of the commercial connection voltage, the generated power loss is 1.0 V × 5A = 5W, halved. Table 1 shows a comparison between the embodiment of the present invention and the fourth conventional example of FIG.

Figure 0006033744
なお、上記の実施形態では第1および第2のスイッチング素子Q51,Q52としてNチャネル型のMOSFETを用いたが、本発明においてはこれのみに限定されるものではなく、Pチャネル型のMOSFETを用いてもよく、あるいはバイポーラトランジスタ、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を用いるのでもよい(NPN型、PNP型のいずれも可)。
Figure 0006033744
In the above embodiment, N-channel MOSFETs are used as the first and second switching elements Q51 and Q52. However, the present invention is not limited to this, and P-channel MOSFETs are used. Alternatively, a bipolar transistor or an IGBT (insulated gate bipolar transistor) may be used (both NPN type and PNP type).

本発明は、ブリッジレス電源回路において、ダイオードなどの一方向性素子による電力損失を低減し、かつ部品点数の削減による構成の簡素化を実現する技術として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a technique for reducing power loss due to a unidirectional element such as a diode and simplifying the configuration by reducing the number of components in a bridgeless power supply circuit.

C51 平滑コンデンサ
D51 第1の一方向性素子(ダイオード)
D52 第2の一方向性素子(ダイオード)
Q51 第1のスイッチング素子(トランジスタ)
Q52 第2のスイッチング素子(トランジスタ)
T1p,T1n 入力端子
T2p,T2n 出力端子
50 交流電源
51 制御回路
C51 Smoothing capacitor D51 First unidirectional element (diode)
D52 Second unidirectional element (diode)
Q51 First switching element (transistor)
Q52 Second switching element (transistor)
T1p, T1n input terminal T2p, T2n output terminal 50 AC power supply 51 Control circuit

Claims (1)

交流電源の入力端子と、
直流電圧の出力端子と、
前記出力端子間に接続された平滑コンデンサと、
各々の電流路の一方端子どうしが互いに接続されるとともに、当該接続点が前記平滑コンデンサの一方端子に接続された第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子と、
前記平滑コンデンサの他方端子と前記第1のスイッチング素子の電流路の他方端子との間に接続され、電流方向が前者から後者に向かう第1の一方向性素子と、
前記平滑コンデンサの前記他方端子と前記第2のスイッチング素子の電流路の他方端子との間に接続され、電流方向が前者から後者に向かう第2の一方向性素子と、
前記第1のスイッチング素子の前記他方端子または前記第2のスイッチング素子の前記他方端子のいずれか一方と前記入力端子との間に挿入されたインダクタと、
交流電源電圧の第1の半サイクル期間中に前記第2のスイッチング素子を常にオン状態とするとともに前記第1のスイッチング素子をスイッチング動作させ、前記交流電源電圧の第2の半サイクル期間中に前記第1のスイッチング素子を常にオン状態とするとともに前記第2のスイッチング素子をスイッチング動作させる制御回路とを備えたブリッジレス電源回路。
AC power input terminal,
DC voltage output terminal,
A smoothing capacitor connected between the output terminals;
A first switching element and a second switching element in which one terminal of each current path is connected to each other, and the connection point is connected to one terminal of the smoothing capacitor;
A first unidirectional element connected between the other terminal of the smoothing capacitor and the other terminal of the current path of the first switching element, the current direction from the former to the latter;
A second unidirectional element connected between the other terminal of the smoothing capacitor and the other terminal of the current path of the second switching element, the current direction from the former to the latter;
An inductor inserted between one of the other terminal of the first switching element or the other terminal of the second switching element and the input terminal;
During the first half cycle period of the AC power supply voltage, the second switching element is always turned on and the first switching element is switched, and during the second half cycle period of the AC power supply voltage A bridgeless power supply circuit comprising: a control circuit that always turns on the first switching element and switches the second switching element.
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