JPH01295676A - 高力率電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、交流電源電圧を整流および安定化して負荷
へ供給する高力率電源装置に関する。

（従来の技術） 交流電源電圧を整流および安定化して負荷へ供給する電
源装置が種々の分野で使用されている。

そして、その中には高い力率を確保する高力率電源装置
がある。

これは、交流電源電圧を整流する整流回路、この整流回
路の出力電圧を安定化するチョッパ回路、このチョッパ
回路の出力電圧と設定値との差に対応する振幅を有し且
つ前記交流電源電圧と同位相の電圧信号を得る手段、お
よびこの電圧信号のレベル変化の傾きに応じたデユーテ
ィでチョッパ回路のスイッチング素子をオン、オフ駆動
する手段などからなり、チョッパ回路の出力を電源出力
とするものである。

すなわち、交流電源電圧と入力電流（整流回路への入力
電流）との相差角を零として高い力率を確保するように
している。

ところで、これらの電源装置は、出力電圧の安定化を大
きな目的としているが、仮に出力電圧が設定値を超えて
異常上昇した場合、負荷に多大な損傷を与えてしまう。

そこで、異常上昇に際して動作を停止する安全対策が必
要である。

たとえば、出力電圧の異常上昇を検出する手段を設け、
その検出時にチョッパ回路のスイッチング動作を停止す
ることが考えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、交流電源電圧の波形とは無関係にスイッ
チング動作を停止すると、電流放射ノイズが発生すると
いう問題力！ある。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、出力電圧の異常上昇に対する
十分な安全性を確保することができ、しかも電流放射ノ
イズの低減を可能とする高力率電源装置を提供すること
にある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 交流電源電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出
力電圧を安定化するチョッパ回路と、このチョッパ回路
の出力電圧Ｖ。と設定値Ｖｓとの差に対応する振幅を有
し且つ前記交流電源電圧と同位相の電圧信号を得る手段
と、この電圧信号のレベル変化の傾きに応じたデユーテ
ィで前記チョッパ回路のスイッチング素子をオン、オフ
駆動する手段とからなり、前記チョッパ回路の出力を電
源出力とする高力率電源装置において、前記出力電圧Ｖ
。と一定値Ｖｌ　　（＞Ｖｓ）とを比較する第１比較回
路と、前記出力電圧Ｖ０と一定値ｖ２（＞Ｖｌ　）とを
比較する第２比較回路と、前記交流電源電圧の所定値以
下を検出する検出手段と、前記第１．第２比較回路の比
較結果がＶｌ＞ｖ。

＞Ｖ、のとき前記検出手段の検出タイミングにおいて前
記スイッチング素子のオン、オフ駆動を停止する手段と
、前記第２比較回路の比較結果がＶｏ＞ｖ２のとき直ち
に前記スイッチング素子のオン、オフ駆動を停止する手
段とを設ける。

（作用） 出力電圧ｖｏが異常上昇して一定値ｖ１を超えると（ｖ
２　＞Ｖｏ　＞Ｖ１）　、交流電源電圧が所定値以下と
なるタイミングにおいて動作を停止し、負荷の安全を確
保するとともに、電流放射ノイズの発生を防ぐ。出力電
圧が一定値ｖ２を超えると（Ｖ０＞Ｖ２）、交流電源電
圧が所定値以下となるのを待つことなく、直ちに動作を
停止し、負荷の十分な安全を確保する。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図において、１は商用交流電源で、その電源１に整
流回路２を接続する。この整流回路２は、ダイオードブ
リッジの全波整流回路３、チョークコイル４、および平
滑コンデンサ５からなる。

そして、整流回路２の出力端に昇圧型のチョッパ回路６
を接続する。このチョッパ回路６は、整流回路２の出力
電圧を安定化するもので、入力端にリアクタ７を介して
スイッチング素子たとえばＮＰＮ型トランジスタ８のコ
レクタ・エミッタ間を接続し、そのコレクタ・エミッタ
間に対しダイオード９を順方向に介してコンデンサ１０
を接続している。なお、抵抗１１は電流検出用に付加し
たものである。

チョッパ回路６の出力電圧（コンデンサ１０の電圧）Ｖ
ｏは電源出力として負荷Ｒに供給する。

一方、チョッパ回路６の出力端に電圧検出回路２１を接
続し、その電圧検出回路２１の出力を電圧差検出回路２
２に供給する。この電圧差検出回路２２は、電圧検出回
路２１の検出値（出力電圧Ｖｏ）と設定値回路２３の設
定値Ｖｓとの差を検出するものである。

電圧差検出回路２２の出力は掛算回路２４に供給する。

また、電源１にダイオードブリッジの全波整流回路２５
を接続し、その全波整流回路２５の出力端に電圧検出回
路２６を接続する。そして、電圧検出回路２６の出力を
上記掛算回路２４に供給する。

掛算回路２４は、電圧検出回路２６の検出値に対して電
圧差検出回路２２の検出値を乗算し、その乗算結果に対
応するレベルの電圧信号を出力するものである。

すなわち、電圧検出回路２１．電圧差検出回路２２、設
定値回路２３．掛算回路２４．全波整流回路２５．電圧
検出回路２６により、出力電圧Ｖ０と設定値Ｖｓとの差
に対応する振幅を有し且つ交流電源電圧と同位相の電圧
信号を得る手段を構成している。

掛算回路２４の出力は比較回路２７に供給する。

さらに、チョッパ回路６に設けた抵抗１１の両端に電流
検出回路２８を接続し、その電流検出回路２８の出力を
上記比較回路２７に供給する。

比較回路２７は、掛算回路２４からの電圧信号のレベル
と電流検出回路２８の検出値とを比較することにより、
掛算回路２７からの電圧信号のレベル変化の傾きに応じ
たデユーティのオン、オフパルス信号を出力するもので
ある。

比較回路２７の出力はアンド回路２９を介してドライブ
回路３０に供給する。このドライブ回路３０は、アンド
回路２９を介して与えられるオン。

オフパルス信号に応じてチョッパ回路６のトランジスタ
８をオン、オフ駆動するものである。

すなわち、比較回路２７．抵抗１１．電流検出回路２８
．ドライブ回路３０により、掛算回路２４からの電圧信
号のレベル変化の傾きに応じたデユーティでトランジス
タ８をオン、オフ駆動する手段を構成している。

しかして、電圧検出回路２１の出力を第１比較回路３１
および第２比較回路３２にそれぞれ供給する。

比較回路３１は、電圧検出回路２１の検出値（出力電圧
Ｖｏ）と一定値回路３３の一定値ｖ１とを比較し、比較
結果がＶ０＞Ｖｌのとき論理“１”信号を出力するもの
である。なお、一定値Ｖ１は、出力電圧ｖｏの異常上昇
に相当するもので、設定値Ｖｓよりも所定値高い（Ｖｌ
　＞Ｖｓ）。

比較回路３２は、電圧検出回路２１の検出値（出力電圧
Ｖｏ）と一定値回路３４の一定値ｖ２とを比較し、比較
結果がＶｏ＞Ｖ２のとき論理゛１°信号を出力するもの
である。なお、一定値ｖ２は、一定値ｖ１よりもさらに
高い値である（Ｖ２　＞Ｖｌ　）。

また、全波整流回路２５の出力端に零クロス検出回路３
５を接続する。この零クロス検出回路３５は、交流電源
電圧の所定値以下であるところの零クロスを検出し、そ
の検出時に論理“１”信号を発するものである。

そして、零クロス検出回路３５の出力をアンド回路３６
．３７のそれぞれ一方の入力端に供給する。

さらに、比較回路３１の出力を、インバータ回路３８を
介してアンド回路３６の他方の入力端に供給するととも
に、アンド回路３７の他方の入力端に供給する。

アンド回路３６の出力はフリップフロップ回路（ＦＦ回
路）３９のセット入力端に供給し、アンド回路３７の出
力はフリップフロップ回路３９のリセット入力端に供給
する。そして、フリップフロップ回路３９の出力を上記
アンド回路２９に供給する。また、比較回路３２の出力
をインバータ回路４０を介してアンド回路２９に供給す
る。

すなわち、アンド回路３６．アンド回路３７゜インバー
タ回路３８．フリップフロップ回路３９゜インバータ回
路４０．アンド回路２９により、比較回路３１．３２＋
７）比較結果がｖ２〉Ｖｏ＞ｖｌのとき零クロス検出回
路３５の検出タイミングにおいてトランジスタ８のオン
、オフ駆動を停止する手段を構成するとともに、比較回
路３２の比較結果がＶ。＞Ｖ２のとき直ちにトランジス
タ８のオン、オフ駆動を停止する手段を構成している。

つぎに、上記のような構成において第２図を参照しなが
ら動作を説明する。

電源１を投入すると、交流電源電圧が整流回路２で整流
され、それがチョッパ回路６で設定値Ｖｓとなるよう安
定化され、負荷Ｒへ供給される。

このとき、出力電圧ｖｏが一定値Ｖ１　＋　”２以下の
正常な状態にあれば、比較回路３１．３２の出力が論理
“０”となり、フリップフロップ回路３９の出力および
インバータ回路４０の出力が共に論理″１“となる。こ
れにより、比較回路２７の出力がそのままアンド回路２
９の出力となる。

しかして、出力電圧Ｖｏと設定値Ｖｓとの差に対応する
振幅を有し、且つ交流電源電圧と同位相の電圧信号が掛
算回路２４から出力される。この電圧信号は比較回路２
７において電流検出回路２８の検出値とレベル比較され
る。

この場合、比較回路２７の出力がまず論理“１゜となれ
ば、トランジスタ８がオンする。トランジスタ８がオン
すると、チョッパ回路６のダイオード９とコンデンサ１
０の直列回路に対して短絡回路が形成され、コンデンサ
１０の電圧が出力電圧Ｖ０となる。このとき、抵抗１１
には電流が流れず、電流検出回路２８の検出値が低下す
る。

検出値が低下すると、比較回路２７の出力が論理“０”
に変化し、トランジスタ８がオフする。

トランジスタ８がオフすると、ダイオード９を通してコ
ンデンサ１０の充電および出力がなされる。

このとき、抵抗１１に電流が流れて電流検出回路２８の
検出値が上昇し、比較回路２７の出力が再び論理″１″
となる。

このように、電流検出回路２８の検出値が遅れ制御要素
となってトランジスタ８がオン、オフを繰返し、しかも
そのオン、オフデユーティは掛算回路２４からの電圧信
号のレベル変化の傾き（出力電圧Ｖ０と設定値Ｖｓとの
差に対応）に応じて変わることにより、出力電圧ｖｏが
設定値Ｖｓに安定化される。

また、掛算回路２４からの電圧信号は交流電源電圧と同
位相であるから、入力電流（整流回路２への入力電流）
と交流電源電圧との相差角が零となり、高力率を確保す
ることができる。

ところで、出力電圧ｖｏが異常上昇して一定値ｖｌを超
エルと（ｖ２〉Ｖ０＞Ｖ１）、比較回路３１の出力が論
理“１＠となる。すると、零クロス検出回路３５が零ク
ロスを検出するタイミングにおいてフリップフロップ回
路３９の出力が論理“０”となり、比較回路２７の出力
がアンド回路２９で遮断される。これにより、トランジ
スタ８のオン、オフ駆動が停止し、出力電圧ｖｏが零と
なる。

すなわち、負荷Ｒの安全を確保することができる。しか
も、交流電源電圧が零レベルで遮断されることになり、
電流放射ノイズの発生を防ぐことができる。

ただし、出力電圧が一定値ｖ２を超えると（Ｖｏ＞Ｖ２
　）　、比較回路３２の出力が論理“０“となり、零ク
ロス検出回路３５の検出タイミングを待つことなく、比
較回路２７の出力がアンド回路２９で直ちに遮断される
。つまり、交流電源電圧の波形とは無関係にトランジス
タ８のオン、オフ駆動を停止する。

すなわち、出力電圧ｖｏの異常上昇が一定値ｖ２に達す
るような激しい状況では、直ちにオン。

オフ駆動を停止することにより、負荷Ｒの十分な安全を
確保することができる。この場合、電流放射ノイズの発
生を防ぐ効果が小さくなるが、負荷Ｒの安全の方が大事
である。

なお、上記実施例では、交流電源電圧の所定値以下を検
出する手段として零クロス検出回路を用いたが、必ずし
も零クロスを検出する必要はなく、所定値以下を検出す
るものであれば同様の効果を得ることができる。

その他、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、チョッパ回路の出
力電圧■ｏと一定値Ｖｌ（＞Ｖｓ）とを比較する第１比
較回路と、出力電圧Ｖ０と一定値Ｖ２（＞Ｖ１）とを比
較する第２比較回路と、交流電源電圧の所定値以下を検
出する検出手段と、第１．第２比較回路の比較結果がＶ
ｌ〉ｖｏ〉Ｖｌのとき上記検出手段の検出タイミングに
おいてチョッパ回路のスイッチング素子のオン、オフ駆
動を停止する手段と、第２比較回路の比較結果がＶ。＞
ｖ２のとき直ちに上記スイッチング素子のオン、オフ駆
動を停止する手段とを設けたので、出力電圧の異常上昇
に対する十分な安全性を確保することができ、しかも電
流放射ノイズの低減を可能とする高力率電源装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す図、第２図は
同実施例の動作を説明するためのタイムチャートである
。 １・・・商用交流電源、２・・・整流回路、６・・・チ
ョッパ回路、８・・・ＮＰＮ型トランジスタ（スイッチ
ング素子）、Ｒ・・・負荷、２９・・・アンド回路、３
１・・・第１比較回路、３２・・・第２比較回路、３５
・・・零クロス検出回路、３９・・・フリップフロップ
回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 謔間　→ 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源電圧を整流する整流回路と、この整流回
   路の出力電圧を安定化するチョッパ回路と、このチョッ
   パ回路の出力電圧Ｖ＿０と設定値Ｖｓとの差に対応する
   振幅を有し且つ前記交流電源電圧と同位相の電圧信号を
   得る手段と、この電圧信号のレベル変化の傾きに応じた
   デューティで前記チョッパ回路のスイッチング素子をオ
   ン、オフ駆動する手段とからなり、前記チョッパ回路の
   出力を電源出力とする高力率電源装置において、前記出
   力電圧Ｖ＿０と一定値Ｖ＿１（＞Ｖｓ）とを比較する第
   １比較回路と、前記出力電圧Ｖ＿０と一定値Ｖ＿２（＞
   Ｖ＿１）とを比較する第２比較回路と、前記交流電源電
   圧の所定値以下を検出する検出手段と、前記第１、第２
   比較回路の比較結果がＶ＿２＞Ｖ＿０＞Ｖ＿１のとき前
   記検出手段の検出タイミングにおいて前記スイッチング
   素子のオン、オフ駆動を停止する手段と、前記第２比較
   回路の比較結果がＶ＿０＞Ｖ＿２のとき直ちに前記スイ
   ッチング素子のオン、オフ駆動を停止する手段とを設け
   たことを特徴とする高力率電源装置。
2. （２）検出手段は、交流電源電圧の零クロスを検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の高力率電源装置。