JPH03252710A - Constant voltage output circuit - Google Patents

Constant voltage output circuit

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JPH03252710A
JPH03252710A JP5032390A JP5032390A JPH03252710A JP H03252710 A JPH03252710 A JP H03252710A JP 5032390 A JP5032390 A JP 5032390A JP 5032390 A JP5032390 A JP 5032390A JP H03252710 A JPH03252710 A JP H03252710A
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JP
Japan
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current
voltage
circuit
output
inductance
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JP5032390A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Takahashi
弘行 高橋
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent a power factor from lowering by detecting the output current of a rectifier circuit, and stopping the supply of an on-pressing signal to a switching means when detecting a current exceeding a preset level. CONSTITUTION:Detecting means 27, 21, 22, and 24 detect the output current of the rectifier circuit 5 i.e. an input current i1p to DC-DC converters 6-9, and when it exceeds the preset level Vref, peak suppression means 23, 25, and 28 stop the supply of the on-pressing signal ton to the switching means 8. Therefore, no excessive current peak at the peak part of an AC power source flows on the DC-DC converters 6-9. Thereby, no input current exceeding the upper limit flows on the DC-DC converters 6-9, and also, the envelope value of the input current is limited in moderate sine wave shape, and the power factor of the input current can be maintained in the neighborhood of 1, and no remarkable lowering of the power factor occurs.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流入力を整流し平滑化して負荷に加え、か
つ、負荷電圧を設定値に定電圧制御する定電圧出力回路
に関し、特に、交流入力を整流する整流回路と負荷が接
続される平滑用コンデンサの間にインダクタンスを挿入
し、このインダクタンスから平滑用コンデンサへの#電
をスイッチング手段のオン/オフで制御して、このオン
/オフにより整流回路のパルス状出力電流の包絡波形を
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a constant voltage output circuit that rectifies and smoothes an AC input and applies it to a load, and also controls the load voltage to a set value at a constant voltage. An inductance is inserted between the rectifier circuit that rectifies the AC input and the smoothing capacitor to which the load is connected, and the current flowing from this inductance to the smoothing capacitor is controlled by turning on/off the switching means. The envelope waveform of the pulsed output current of the rectifier circuit.

交流入力電圧の波形と同様な波形とすることにより高力
率で負荷に給電する定電圧出力回路に関するものである
The present invention relates to a constant voltage output circuit that supplies power to a load with a high power factor by using a waveform similar to that of an AC input voltage.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、ダイオードブリッジを用いた全波整流回路におい
て、−殻内な回路として平滑コンデンサインプット形の
ものがあるが、整流した直流電圧のリップル値を小さく
するためにコンデンサの容量をかなり大きくする必要が
ある。そのために整流電流の尖頭値が大きくなり、力率
が低下し、また高調波発生等の悪影響も無視することが
できない。
Conventionally, in full-wave rectifier circuits using diode bridges, there is a smoothing capacitor input type circuit as an internal circuit, but in order to reduce the ripple value of the rectified DC voltage, it is necessary to increase the capacitance of the capacitor considerably. be. Therefore, the peak value of the rectified current increases, the power factor decreases, and adverse effects such as harmonic generation cannot be ignored.

力率を改善するために、コンデンサの手前にチョクコイ
ルを用いるものがあるが、力率を十分改善するためには
コンデンサの容量に対応して誘導率の大きなコイルが必
要であり、これに伴いチョークコイルの外形が大きくな
るために実用上は制約を受けざる得ない。
In order to improve the power factor, a choke coil is used in front of the capacitor, but in order to sufficiently improve the power factor, a coil with a large inductance corresponding to the capacity of the capacitor is required. Since the outer diameter of the coil becomes large, there are limitations in practical use.

他に、力率を改善する方法として、整流回路によって整
流された脈流をチョッパ回路を用いてスイッチングする
方法がある。この方法は、基本的には電源入力電流が正
弦波状となるようにチョッパ回路をPWM制御(パルス
幅制御)するもので、負荷電流減少時にはチョッパ動作
を停止させるもの(特開昭53−5755号公報)や、
脈流をチョッピングし、可飽和リアクトルによりスイッ
チングトランジスタをオンし出力電圧と入力電圧の波形
を比較してオフするPWM制御により入力電流波形を入
力電圧波形と同じにするもの(特開昭56−10778
0号公報)などがある。
Another method for improving the power factor is to use a chopper circuit to switch the pulsating current that has been rectified by a rectifier circuit. This method basically performs PWM control (pulse width control) on the chopper circuit so that the power supply input current becomes a sine wave, and stops the chopper operation when the load current decreases (Japanese Patent Laid-Open No. 53-5755). Public bulletin) or
PWM control that chops the pulsating current, turns on the switching transistor using a saturable reactor, compares the waveforms of the output voltage and input voltage, and turns it off (Japanese Patent Laid-Open No. 56-10778
Publication No. 0).

きらに、チョッパ回路のスイッチング制御にマイクロコ
ンピュータを用いたもの(特開昭63−220767号
公報、特開昭63−224670号公報、特開昭63−
224671号公報)があり、広範囲の負荷変動に対処
するためにスイッチングのオン時間と周波数の両方の制
御によりPWM制御するものも提案されている。
Kirani, those using a microcomputer for switching control of chopper circuits (Japanese Patent Laid-Open No. 63-220767, Japanese Patent Laid-Open No. 63-224670, Japanese Patent Laid-open No. 63-22467,
224671), and a PWM control method using control of both switching on time and frequency has also been proposed in order to cope with a wide range of load fluctuations.

第4図に、マイクロコンピュータを用いる従来例の1つ
を示す。これにおいては、スイッチング素子8とインダ
クタンス素子6により平滑用コンデンサ9を充電するが
、交流入力電流が正弦波となる様に、すなわち交流入力
の力率が可及的に1になるように、PWM制御によりス
イッチング素子8がオン/オフされる。
FIG. 4 shows one conventional example using a microcomputer. In this case, the smoothing capacitor 9 is charged by the switching element 8 and the inductance element 6, but the PWM The switching element 8 is turned on/off by control.

インダクタンス6、ダイオード7、スイッチング素子8
.およびコンデンサ9は、昇圧形DCDCコンバータ回
路を形成している。交流電源1の出力交流電圧は、ダイ
オードブリッジ回路5で余波整流されてコンバータ回路
に与えられる。交流電源1とダイオードブリッジ回路5
の間には、インダクタンス2.インダクタンス3.およ
びコンデンサ4により形成されているノイズカットフィ
ルター回路が介挿されており、コンバータ回路から交流
電源1へのノイズを遮断する。すなわちノイズカットフ
ィルター回路は、スイッチング素子8が発生するスイッ
チングノイズが交流電源1に逆流するのを防止するため
のフィルター回路である。
Inductance 6, diode 7, switching element 8
.. and capacitor 9 form a step-up DC/DC converter circuit. The output AC voltage of the AC power supply 1 is subjected to rectification by a diode bridge circuit 5, and then applied to the converter circuit. AC power supply 1 and diode bridge circuit 5
There is an inductance between 2. Inductance 3. A noise cut filter circuit formed by a capacitor 4 and a capacitor 4 is inserted to cut off noise from the converter circuit to the AC power supply 1. That is, the noise cut filter circuit is a filter circuit for preventing switching noise generated by the switching element 8 from flowing back into the AC power supply 1.

昇圧形DC−DCコンバータ回路においては、スイッチ
ング素子8がオンするとインダクタンス6のコイル鉄心
にエネルギーが蓄積され、スイッチング素子8がオフす
るとこの蓄積されたエネルギーがインダクタンス6より
放出され、ダイオード7を介して負荷10へ電流が流れ
る。なお、コンデンサ9は平滑用のコンデンサである。
In the step-up DC-DC converter circuit, when the switching element 8 is turned on, energy is accumulated in the coil core of the inductance 6, and when the switching element 8 is turned off, this accumulated energy is released from the inductance 6 and is transferred via the diode 7. Current flows to the load 10. Note that the capacitor 9 is a smoothing capacitor.

スイッチング素子8のオン/オフを制御するための回路
は、出力電圧を分圧する抵抗11および抵抗12(出力
電圧調整用のポテンショメータ)と、抵抗12で得られ
たアナログ出力をデジタル変換するA/Dコンバータ1
8と、A/Dコンバータ18の出力から出力電圧を検出
し、この値と設定値とを比較し、設定値との誤差がなく
なるようなPWM信号データ(スイッチング素子8のオ
ン/オフ周期をTを示すデータおよびオン時間Tonを
示すデータ)を演算する、ROMおよびRAM内蔵のマ
イクロプロセッサ(以下CPUと称す)17と、プリセ
ットカウンタでなる周期決定用のタイマ19と、タイマ
19の出力によりオン時間を決定しPWMパルス信号を
出力するタイマ20と、PWMパルス信号がH(オン時
間=ton期間)のときスイッチング素子8をオンに1
5(オフ期間)のときにオフにするドライバ15等、に
より構成される。なお、交流電源1には、ダイオードブ
リッジ5の全波整流出力のゼロクロスポイントを検出す
るゼロクロス検出回路14が接続されている。
The circuit for controlling on/off of the switching element 8 includes a resistor 11 and a resistor 12 (potentiometer for output voltage adjustment) that divides the output voltage, and an A/D that digitally converts the analog output obtained by the resistor 12. converter 1
8 and the output voltage from the output of the A/D converter 18, compare this value with the set value, and set the PWM signal data (on/off period of the switching element 8 to T) so that there is no error with the set value. A microprocessor (hereinafter referred to as CPU) 17 with a built-in ROM and RAM, which calculates data indicating the on-time Ton and data indicating the on-time Ton, and a timer 19 for determining the period consisting of a preset counter, and a timer 20 that determines and outputs a PWM pulse signal, and a timer 20 that turns on the switching element 8 when the PWM pulse signal is H (on time = ton period).
5 (off period), the driver 15 is turned off. Note that the AC power supply 1 is connected to a zero-cross detection circuit 14 that detects the zero-cross point of the full-wave rectified output of the diode bridge 5.

CPU17は負荷電圧(抵抗12出力電圧)をA/Dコ
ンバータ18でデジタル変換して読込み、負荷電圧を算
出し、この値をCPU内部に保持する設定値と比較して
所定の演算により、負荷電圧を設定値に合致させるため
のオン/オフ周波数f(周期T)およびオン時間Ton
を算出して、周期Tを示すデータをタイマ19に、また
オン時間Tonを示すデータをタイマ20に更新出力す
る。
The CPU 17 converts the load voltage (voltage output from the resistor 12) into digital data using the A/D converter 18, calculates the load voltage, compares this value with a set value held within the CPU, and determines the load voltage by a predetermined calculation. On/off frequency f (period T) and on time Ton to match the set value
is calculated, and data indicating the period T is updated and output to the timer 19, and data indicating the on-time Ton is updated and output to the timer 20.

第3a図に、第1図に示す昇圧コンバータ回路の基本構
成図を示す。今、スイッチング素子8がオンすると入力
電圧Vinによりインダクタンス6に電流11が流れる
。インダクタンス6に流れる電流11は、第3d図に示
すように時間に比例して単調に増加するので、 i 1 =(Vin/ t、)X t  −(1)とな
り、スイッチング素子8の導通期間t=tonで11は
最大電流i1pとなる。すなわち、次式が成立する。
FIG. 3a shows a basic configuration diagram of the boost converter circuit shown in FIG. 1. Now, when the switching element 8 is turned on, a current 11 flows through the inductance 6 due to the input voltage Vin. Since the current 11 flowing through the inductance 6 increases monotonically in proportion to time as shown in FIG. 3d, i 1 =(Vin/t,) =ton, and 11 is the maximum current i1p. That is, the following equation holds.

i 1p= (Vin/ L)X t on −(2)
(2)式を変更すると、(3)式のようになる。
i 1p= (Vin/L)X ton −(2)
When formula (2) is changed, it becomes formula (3).

ton=(i 1p/Vin)XL ・・−(3)Vi
nは正弦波状の脈流であるので、11の平均電流を第3
d図に示すILのように正弦波状に流そうとしたら、同
図かられかるようにインダクタンス6に流れる電流のピ
ーク値i1pの包絡線も正弦波状になる。スイッチング
周波数は電源周波数に較べて非常に高いので、tonの
期間でVinは第3c図に示すように直流と見ることが
でき、(3)式よりtonを一定にすればインダクタン
ス6に流れる電流のピーク値ixpの包絡線は入力電圧
Vinと同位相の正弦波となる。その時の入力電流も入
力電圧Vinと同位相の正弦波となり力率が高い。
ton=(i 1p/Vin)XL ・・−(3)Vi
Since n is a sinusoidal pulsating current, the average current of 11 is
If the current is to flow sinusoidally as shown in Figure d, the envelope of the peak value i1p of the current flowing through the inductance 6 will also become sinusoidal, as can be seen from the figure. Since the switching frequency is very high compared to the power supply frequency, Vin can be seen as a direct current during a period of ton, as shown in Figure 3c, and from equation (3), if ton is kept constant, the current flowing through the inductance 6 is The envelope of the peak value ixp becomes a sine wave having the same phase as the input voltage Vin. The input current at this time also becomes a sine wave with the same phase as the input voltage Vin, and has a high power factor.

しかし、この関係が成立するにはインダクタンス6の電
流が零になる前に再度スイッチング素子8がオンしない
という条件が必要である。インダクタンス6の電流が零
になる前にスイッチング素子8がオンすると、ピーク電
流値i1pは残留電流を加算した値になり、正弦波状に
ならない。従って第3d図においてピーク値i1pから
電流が零になるまでの時間をt offとすると、t 
on+ t off≦T、(T=l/f)・・−(’l
)f:オン/オフの繰り返し周波数 の条件を満足する事が必要である。
However, in order for this relationship to hold true, a condition is required that the switching element 8 is not turned on again before the current in the inductance 6 becomes zero. If the switching element 8 is turned on before the current in the inductance 6 becomes zero, the peak current value i1p will be the sum of the residual currents and will not be sinusoidal. Therefore, in Fig. 3d, if the time from the peak value i1p until the current becomes zero is toff, then t
on+toff≦T, (T=l/f)...-('l
) f: It is necessary to satisfy the condition of on/off repetition frequency.

今、スイッチング素子8のオフ時のインダクタンス6の
電流を12とすると、 Vin−V o = L X d i 2 /dt  
=・(5)となる。(5)式を積分し初期値をimpと
すると、i2 =(Vin−Vo)/LX t + i
 1 p −(6)となり(6)式より、12=0とな
るt offは。
Now, assuming that the current in the inductance 6 when the switching element 8 is off is 12, Vin-V o = L X d i 2 /dt
=・(5). Integrating equation (5) and setting the initial value to imp, i2 = (Vin-Vo)/LX t + i
1 p - (6) From equation (6), t off is 12=0.

toff” i 1 p/(V o−Vin)X L 
・・・(7)となる、(2)式のimpを代入すると(
7)式は、t off= Vin/ (V o −Vi
n) X t on −(8)と変形される。
toff” i 1 p/(V o-Vin)
...(7) When imp is substituted in equation (2), we get (
7) Equation is t off = Vin/ (V o −Vi
n) X t on −(8).

第5a図に正弦波状の入力電圧Vinの波形を示し、第
5b図にパルス幅一定のton電圧波形を示す。電圧V
inを、パルス幅tonでスイッチングした時のインダ
クタンス6に流れる電流が零となるまでの時間t of
fの電圧波形は第5c図に示すようになる。
FIG. 5a shows the waveform of the sinusoidal input voltage Vin, and FIG. 5b shows the ton voltage waveform with a constant pulse width. Voltage V
The time to when the current flowing through the inductance 6 becomes zero when in is switched with a pulse width ton.
The voltage waveform of f is as shown in FIG. 5c.

第5a図、第5b図、および第5c図から解るようにt
on一定の場合もt offは一定にならず、その関係
は(8)式よって決まる値を持つ。(8)式を変形して
、 toff= 1 /((V o/Vin)−1)X t
on  −(9)とすると、次の条件が成立する。
As can be seen from Figures 5a, 5b, and 5c, t
Even when on is constant, t off is not constant, and the relationship has a value determined by equation (8). Transforming equation (8), toff=1/((Vo/Vin)-1)Xt
On −(9), the following condition holds true.

V o / V in≧2 の時  ton≧toff
 −(10)V o / V in< 2  の時  
t on< t off ・・111)すなわち、出力
電圧Voと入力電圧Vinの比が2倍以上の時、ton
は常にt offよりも大きい。
When V o / V in≧2, ton≧toff
-(10) When V o / V in < 2
t on < t off ・・111) In other words, when the ratio of the output voltage Vo and the input voltage Vin is more than twice
is always greater than toff.

この(10)、 (11)式の関係は、後でスイッチン
グ周波数(スイッチング素子8のオンオフの繰り返し周
波数)fの上限(周期Tの下限)を決める時に必要とな
る。
The relationships expressed by equations (10) and (11) will be required later when determining the upper limit (lower limit of the period T) of the switching frequency (on/off repetition frequency of the switching element 8) f.

以上の説明により、インダクタンス6の電流が零になる
前に再度スイッチング素子8がオンしない条件で、一定
値のオン時間tonでスイッチングをすると、入力電流
が正弦波になり力率が改善されることがわかる。
According to the above explanation, if the switching element 8 is not turned on again before the current in the inductance 6 becomes zero, and the switching is performed with a constant value of on time ton, the input current becomes a sine wave and the power factor is improved. I understand.

次に1本発明の回路が交流電源の変動や負荷の変化に対
しても一定の出力電圧を出力するための制御について述
べる。
Next, we will describe the control by which the circuit of the present invention outputs a constant output voltage even in response to fluctuations in the AC power source and changes in the load.

第3a図において、スイッチング素子8が閉じた時にイ
ンダクタンス6に蓄積されるエネルギーPLはスイッチ
ングの周波数をfとすると単位時間当りでは、 PL=L/2Xi1p2Xf =(Vin ” XVon ” )/2 L X f 
 −(12)となる。スイッチング素子8がオフすると
インダクタンス6には逆起電力を生じ、ダイオード7を
通して整流用コンデンサ9を充電する。コンデンサ9の
両端電圧が出力電圧vOとなるので出力電流をIoとす
ると負荷10で消費される出力電力Poは、 P o = I o X V o  ”413)となる
。出力電流Paとインダクタンス6に蓄積される電力は
等しいからPL=POとなり(12)。
In Fig. 3a, the energy PL accumulated in the inductance 6 when the switching element 8 is closed is as follows per unit time, assuming that the switching frequency is f: PL=L/2Xi1p2Xf = (Vin "XVon")/2 L X f
−(12). When the switching element 8 is turned off, a back electromotive force is generated in the inductance 6 and charges the rectifying capacitor 9 through the diode 7. The voltage across the capacitor 9 is the output voltage vO, so if the output current is Io, the output power Po consumed by the load 10 is P o = I o X V o "413).The output current Pa and the inductance 6 are Since the accumulated power is equal, PL=PO (12).

(13)式より V o =(Vin” ・ton” ・f )/(2L
−I o) −(14)となる、 (14)式より入力
電圧Vinや出力電流I。
From formula (13), V o = (Vin” ・ton” ・f )/(2L
-Io) -(14) From equation (14), input voltage Vin and output current I.

が変化した時にはtonまたはfを変えると出力電圧を
一定にできることが解る。つまり、入力電圧Vinが低
下したり、出力電流Ioが増加したらtonを長くする
か、fを増加させ、逆に入力電圧Vinが増加したり、
出力電流が減少したらtonを短くするか、fを減少さ
せればよい。
It can be seen that when ton or f changes, the output voltage can be kept constant by changing ton or f. In other words, if the input voltage Vin decreases or the output current Io increases, ton is lengthened or f is increased, and conversely, the input voltage Vin increases,
If the output current decreases, ton can be shortened or f can be decreased.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

マイクロコンピュータ回路のタイマーのクロックは、水
晶発振器の発振波を分周したものであり、タイマーの最
高動作周波数によって決定される。
The clock of the timer of the microcomputer circuit is a frequency-divided oscillation wave of a crystal oscillator, and is determined by the maximum operating frequency of the timer.

すなわち、スイッチング素子8の動作速度も相伴ってt
on(スイッチング素子8のオン時間)とf (周波数
)には上限がある。この上限を超えて負荷電流が流れる
と、マイクロコンピュータを主体とするディジタル制御
回路はもはや制御出来ず、出力電圧が低下してくる。の
みならず、入力交流電源1の出力交流のゼロクロス点(
0,π)からピーク(π/2)に向かう時点で入力電圧
Vinが第5a図に点線で示すように次第に増大してD
C−DCコンバータ回路の負荷電流TLが第5b図に点
線で示すように増大するので、ピーク(π/2)部分で
、インダクタンス6のエネルギ放出が終了しないうちに
次のton期間になるため、インダクタンス6の残留エ
ネルギによる残留電流と次のton期間の電流が加算さ
れて、その結果入力電流の包絡線は第5C図の11ρの
ようにピーク状になり、入力電流上、も同様にピーク状
電流が流れ、著しく力率の低下を引き起こす。
That is, the operating speed of the switching element 8 also increases at t.
on (on time of switching element 8) and f (frequency) have upper limits. When the load current exceeds this upper limit, the digital control circuit mainly composed of a microcomputer can no longer control the load, and the output voltage decreases. In addition, the zero cross point of the output AC of the input AC power supply 1 (
0, π) to the peak (π/2), the input voltage Vin gradually increases as shown by the dotted line in FIG.
Since the load current TL of the C-DC converter circuit increases as shown by the dotted line in FIG. 5b, the next ton period occurs before the energy release of the inductance 6 ends at the peak (π/2) portion. The residual current due to the residual energy of the inductance 6 and the current in the next ton period are added, and as a result, the envelope of the input current becomes a peak shape as shown at 11ρ in Figure 5C, and the input current also has a peak shape. Current flows, causing a significant drop in power factor.

本発明は1本発明は、ディジタル制御される定電圧出力
回路において、制御範囲を越える負荷電流が流れる場合
にも、ピーク状の入力電流を抑制して力率の低下を防止
することを目的とする。
An object of the present invention is to prevent a drop in power factor by suppressing a peak input current even when a load current exceeding a control range flows in a digitally controlled constant voltage output circuit. do.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、交流入力を整流する整流回路(5);負荷(
10)に接続される平滑用コンデンサ(9);該平滑コ
ンデンサ(9)と前記整流回路(5)の出力端の間に挿
入されたインダクタンス(6);前記インダクタンス(
6)から前記平滑用コンデンサ(9)への供給を制御す
るスイッチング手段(8);前記負荷(10)の負荷電
圧を検出する電圧検出手段(11,12) ;該負荷電
圧をデジタル負荷電圧データに変換するA/D変換手段
(18) ;および、負荷電圧を設定値とするようにパ
ルスデューティ制御で前記スイッチング手段(8)のオ
ン/オフを制御するスイッチング制御手段(15,1?
、19.20) ;を備える定電圧出力回路において、 整流回路(5)の出力電流を検出する検出手段(27゜
21.22.24) ;および、該検出手段(27,2
1,22,24)が設定レベル以上の電流を検出してい
るとき、スイッチング手段(8)へのオン付勢信号(t
 on)の供給を止めるピーク抑制手段(23,25,
28) ;を備えることを特徴とする。
The present invention consists of a rectifier circuit (5) that rectifies AC input; a load (
a smoothing capacitor (9) connected to the smoothing capacitor (9); an inductance (6) inserted between the smoothing capacitor (9) and the output end of the rectifier circuit (5);
Switching means (8) for controlling the supply from 6) to the smoothing capacitor (9); Voltage detecting means (11, 12) for detecting the load voltage of the load (10); and a switching control means (15, 1?) that controls on/off of the switching means (8) by pulse duty control so that the load voltage is set to a set value.
, 19.20); and a detection means (27°21.22.24) for detecting the output current of the rectifier circuit (5);
1, 22, 24) is detecting a current equal to or higher than the set level, the on-energizing signal (t
peak suppressing means (23, 25,
28);

なお、カッコ内の記号は後述する実施例との対応要素を
示すものである。
Note that symbols in parentheses indicate corresponding elements with the embodiments described later.

〔作用〕[Effect]

交流入力を整流する整流回路(5)と負荷(10)が接
続される平滑用コンデンサ(9)の間にインダクタンス
(6)を介挿し、このインダクタンス(6)から平滑用
コンデンサ(9)への給電をスイッチング手段(8)の
オン/オフで制御するので、このオン/オフによる整流
回路(5)のパルス状出力電流の包絡波形が交流入力電
圧の波形と同様な波形となり、パルス状出力電流の平滑
値が交流入力電圧の波形と同期した同様な波形となって
力率が高い。
An inductance (6) is inserted between the rectifier circuit (5) that rectifies the AC input and the smoothing capacitor (9) to which the load (10) is connected, and the inductance (6) is connected to the smoothing capacitor (9). Since the power supply is controlled by turning on/off the switching means (8), the envelope waveform of the pulsed output current of the rectifier circuit (5) due to this turning on/off becomes a waveform similar to the waveform of the AC input voltage, and the pulsed output current The smoothed value of the AC input voltage has a similar waveform that is synchronized with the waveform of the AC input voltage, resulting in a high power factor.

しかして、スイッチング制御手段(15,17,19〜
23)が、電圧検出手段(11,12,)が検出しA/
D変換手段(18)で変換した負荷電圧データを設定値
と比較し、負荷電圧が設定値となるようなパルス幅とオ
ン時間でスイッチング手段(15,17,19〜23)
をオン/オフ付勢するので、概略でいうと、負荷電圧が
設定値に対応した一定値に制御される。
Therefore, the switching control means (15, 17, 19 to
23) is detected by the voltage detection means (11, 12,) and A/
The load voltage data converted by the D conversion means (18) is compared with the set value, and the switching means (15, 17, 19 to 23) are set to the pulse width and on-time such that the load voltage becomes the set value.
Roughly speaking, the load voltage is controlled to a constant value corresponding to the set value.

検出手段(27,21、22,24)が整流回路(5)
の出力電流すなわちDC−DCコンバータ(6〜9)の
入力電流(ilp)を検出し、これが設定レベル(Vr
ef)を越えるときには、ピーク抑制手段(23,25
,28)が、スイッチング手段(8)へのオン付勢信号
(t on)の供給を止めるので、第5c図に示す交流
電源のピーク部分での過大な電流ピークはDC−DCコ
ンバータ(6〜9)には流れない、したがって、DC−
DCコンバータ(6〜9)にはその上限を越える入力電
流が流れることがなく、しかも入力電流の包絡値がなめ
らかな正弦波状に制限されて、入力交流の力率が1近く
に維持され、力率の著しい低下を生じない。
The detection means (27, 21, 22, 24) is a rectifier circuit (5)
, that is, the input current (ilp) of the DC-DC converter (6 to 9), and this is the set level (Vr
ef), the peak suppression means (23, 25
, 28) stops supplying the ON energizing signal (ton) to the switching means (8), the excessive current peak at the peak portion of the AC power supply shown in FIG. 9), therefore, DC-
The input current that exceeds the upper limit does not flow through the DC converter (6 to 9), and the envelope value of the input current is limited to a smooth sine wave, so that the power factor of the input AC is maintained close to 1, and the power No significant decrease in rate.

本発明の他の目的および特徴は1図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。
Other objects and features of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to one drawing.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明の一実施例を示す、この実施例は、第4
図に示すような従来回路に1本発明に基づいて改良を加
えたものであるので、第4図の回路と共通部分の説明は
省略し、異っている部分を次に説明する。
An embodiment of the present invention is shown in FIG.
Since the conventional circuit shown in the figure has been improved based on the present invention, a description of the common parts with the circuit of FIG. 4 will be omitted, and the different parts will be described next.

インダクタンス6には二次巻線27が付加され、これが
入力電流に対応する電圧を発生しこれが比較器21に加
えられる。比較器21には入力電流値を上限以内に規制
するための参照電圧V refが与えられており、比較
器21は入力電流対応のコイル27の電圧がVref以
上のとき高レベルHで、コイル27の電圧がV ref
未満のときには低レベルLの信号COMPを発生する。
A secondary winding 27 is added to the inductance 6, which generates a voltage corresponding to the input current, which is applied to the comparator 21. The comparator 21 is given a reference voltage V ref for regulating the input current value within the upper limit, and the comparator 21 is at a high level H when the voltage of the coil 27 corresponding to the input current is equal to or higher than Vref. The voltage of V ref
When the value is less than 0, a signal COMP of low level L is generated.

この信号COMPの反転信号COMPがインバータ24
からJ−にフリップフロップ23のJ入力端に印加され
る。
The inverted signal COMP of this signal COMP is sent to the inverter 24.
to J- is applied to the J input terminal of the flip-flop 23.

ここで、第1図の回路各部の電気信号の時系列変化を示
す第2図をも参照すると、反転信号COMPは、インダ
クタンス6のエネルギ放出中は低レベルLである。一方
、マイクロコンピュータ17によって演算された、スイ
ッチング素子8の制御信号ton(高レベルHがオンを
指示、低レベルLはオフを指示)は微分回路28に与え
られ、微分回路28の微分信号がフリップフロップ23
のリセット入力端Rに印加される。フリップフロップ2
3のクロック入力端には、制御信号tonの反転信号t
onがインバータ25より与えられる。
Here, referring also to FIG. 2 which shows time-series changes in electrical signals of various parts of the circuit in FIG. 1, the inverted signal COMP is at a low level L while the inductance 6 is releasing energy. On the other hand, the control signal ton (high level H instructs on, low level L instructs off) for the switching element 8 calculated by the microcomputer 17 is given to the differentiating circuit 28, and the differential signal of the differentiating circuit 28 is applied to the flip-flop. Pu 23
is applied to the reset input terminal R of. flip flop 2
The clock input terminal of No. 3 receives an inverted signal t of the control signal ton.
on is applied from the inverter 25.

J−にフリップフロップ23は、K入力端が機器アース
に接続されている(低レベルL)ので、J信号がH(入
力電流が設定レベル未満)のときにはクロック信号の立
下り(tonの立上りニスイツチング素子8のオフから
オンへの切換えタイミング)で出力端Qの信号PWMを
L(オフ指示)からH(オン指示)に反転する。したが
って入力電流i1pが設定レベル未満のときには、to
nに同期してスイッチング素子8がオン/オフする。
Since the K input terminal of the J- flip-flop 23 is connected to the equipment ground (low level L), when the J signal is H (input current is less than the set level), the falling edge of the clock signal (the rising edge of ton) is The signal PWM at the output terminal Q is inverted from L (off instruction) to H (on instruction) at the switching timing of element 8 from off to on. Therefore, when the input current i1p is less than the set level, to
The switching element 8 is turned on/off in synchronization with n.

J信号がL(入力電流が設定レベル以上)のときには、
J−にフリップフロップ23は、クロック信号の立下り
(t onの立上りニスイツチング素子8のオフからオ
ンへの切換えタイミング)があっても、出力端Qの出力
PVMを反転しない、すなわち出力PIIIMをL(ス
イッチング素子8オフ)に維持する。したがって、イン
ダクタンス6のエネルギ放出がまだ終了していないとき
つまり入力電流が設定レベルを越えるときには、次のt
on=H(オン指示)を無効(L)にする。すなわち後
続の1区間のton==H(オン指示)を無効にする。
When the J signal is L (input current is above the set level),
The flip-flop 23 at J- does not invert the output PVM of the output terminal Q even when the clock signal falls (the timing at which the switching element 8 switches from off to on at the rising edge of t on ), that is, it keeps the output PIIIM low. (switching element 8 off). Therefore, when the energy release of the inductance 6 has not yet been completed, that is, when the input current exceeds the set level, the next t
Disable (L) on=H (on instruction). In other words, ton==H (on instruction) in the following one section is invalidated.

第2図の(a)がインダクタンス6に流れる電流(整流
器5の出力電流:DC−DCコンバータの入力電流)を
示し、(b)がコイル27の発生電圧を示し、(c)が
比較器21の出力COMPの反転信号COMPを示し、
(d)がスイッチング素子8のオン/オフデユーティを
定める導通制御信号tonの反転信号tonを示す。
In FIG. 2, (a) shows the current flowing through the inductance 6 (output current of the rectifier 5: input current of the DC-DC converter), (b) shows the voltage generated by the coil 27, and (c) shows the voltage generated by the comparator 21. Indicates the inverted signal COMP of the output COMP of
(d) shows an inverted signal ton of the conduction control signal ton that determines the on/off duty of the switching element 8.

今、インダクタンス6に流れる電流がtonの立下り時
(t onの立上り時)にもエネルギ放出を終っていな
いと、COMPがLとなり、フリップフロップ23の出
力端Qの信号PVNがtor+=Hに対応するH(オン
指示)に反転しない。インダクタンス6のエネルギ放出
が終了すると、次のtonの立下り時(t onの立上
り時)に出力端Qの信号PWMがton=Hに対応する
H(オン指示)に反転する。微分信号ton’ は、出
力端Qの信号をHからLに反転するために用いられてい
る。
Now, if the current flowing through the inductance 6 has not finished releasing energy even when ton falls (when ton rises), COMP becomes L, and the signal PVN at the output terminal Q of the flip-flop 23 becomes tor+=H. It does not invert to the corresponding H (on instruction). When the energy release from the inductance 6 is completed, the signal PWM at the output terminal Q is inverted to H (on instruction) corresponding to ton=H at the next fall of ton (at the rise of ton). The differential signal ton' is used to invert the signal at the output terminal Q from H to L.

以上の様に、インダクタンス6のエネルギ放出が終了し
ないで入力電流が過度に増大するときには、自動的に次
のオン指示信号を遮断することによって、入力電流が第
5C図の最高ピークのように過大ピークとなるのが、自
動的に防止される。
As described above, when the input current increases excessively without completing the energy release of the inductance 6, the next ON instruction signal is automatically cut off, so that the input current increases until it reaches the highest peak as shown in Figure 5C. A peak is automatically prevented.

すなわち入力電流が上限範囲内に抑制され、これにより
入力電流の包絡値が円滑な正弦波状に維持されて、入力
交流の力率が高く維持される。
That is, the input current is suppressed within the upper limit range, and thereby the envelope value of the input current is maintained in a smooth sinusoidal shape, and the power factor of the input AC is maintained high.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の通り本発明によれば、検出手段(27,21゜2
2.24)が整流回路(5)の出力電流すなわちDC−
DCコンバータ(6〜9)の入力電流(ilp)を検出
し、これが設定レベル(Vref)を越えるときには、
ピーク抑制手段(23,25,28)が、スイッチング
手段(8)へのオン付勢信号(ton)の供給を止める
ので、第50図に示す交流電源のピーク部分での過大な
電流ピークはDC−DCコンバータ(6〜9)には流れ
ない。
As described above, according to the present invention, the detection means (27, 21°2
2.24) is the output current of the rectifier circuit (5), that is, DC-
The input current (ilp) of the DC converter (6 to 9) is detected, and when it exceeds the set level (Vref),
Since the peak suppressing means (23, 25, 28) stops supplying the on-energizing signal (ton) to the switching means (8), the excessive current peak at the peak portion of the AC power supply shown in FIG. - Does not flow to the DC converter (6-9).

したがって、DC−DCコンバータ6〜9)にはその上
限を越える入力電流が流れることがなく、しかも入力電
流の包絡値がなめらかな正弦波状に制限されて、入力交
流の力率が1近くに維持され、力率の著しい低下を生じ
ない。
Therefore, the input current that exceeds the upper limit does not flow through the DC-DC converters 6 to 9), and the envelope value of the input current is limited to a smooth sine wave, and the power factor of the input AC is maintained close to 1. and does not cause a significant drop in power factor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。 第2図は、第1図に示す回路各部の電気信号の時系列変
化を示すタイムチャートである。 第3a図は、第1図に示すDC−DCコンバーター回路
(6〜9)の等価電気回路図である。 第3b図は、第3a図に示す電気回路の各部の電気信号
の波形を示すタイムチャートである。 第3c図は、第3a図に示すスイッチング素子8の両端
間の電圧を示す波形図である。 第3d図は、第3a図に示すインダクタンス6に流れる
電流ILを示す波形図である。 第4図は、従来の定電圧出力回路の一例を示すブロック
図である。 第5a図は、第4図に示すスイッチング素子8の両端間
の電圧を示す波形図である。 第5b図は、第4図に示すインダクタンス6に流れる電
流二を示す波形図である。 第5c図は、第4図に示すインダクタンス6に流れる電
流の波形を示すタイムチャートである。 1:交流電源       2,3:インダクタンス4
:コンデンサ      5:ダイオードブリッジ(整
流回路)6:インダクタンス(インダクタンス)7:ダ
イオード 8ニスイツチング素子(スイッチング手段)9:平滑コ
ンデンサ(平滑用コンデンサ)10:負荷(負荷)11
:分圧抵抗 12:出力電圧調整抵抗(11,12:電圧検出手段)
14:ゼロクロス検出回路   15:ベースドライブ
回路16:AND回路 17:マイクロプロセッサ(15,17,19,20ニ
スイツチング制御手段)18:A/Dコンバータ(A/
D変換手段)19.20:タイマー回路 22:参照電圧設定器 24.25:インバータ 27:二次コイル 28:微分回路 21:比較器 23:J−にフリップフロップ 26二水晶発振器
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a time chart showing time-series changes in electrical signals of various parts of the circuit shown in FIG. FIG. 3a is an equivalent electrical circuit diagram of the DC-DC converter circuit (6 to 9) shown in FIG. 1. FIG. 3b is a time chart showing waveforms of electrical signals at various parts of the electric circuit shown in FIG. 3a. FIG. 3c is a waveform diagram showing the voltage across the switching element 8 shown in FIG. 3a. FIG. 3d is a waveform diagram showing the current IL flowing through the inductance 6 shown in FIG. 3a. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional constant voltage output circuit. FIG. 5a is a waveform diagram showing the voltage across the switching element 8 shown in FIG. 4. FIG. FIG. 5b is a waveform diagram showing the current flowing through the inductance 6 shown in FIG. 4. FIG. 5c is a time chart showing the waveform of the current flowing through the inductance 6 shown in FIG. 4. FIG. 1: AC power supply 2, 3: Inductance 4
: Capacitor 5: Diode bridge (rectifier circuit) 6: Inductance (inductance) 7: Diode 8 Niswitching element (switching means) 9: Smoothing capacitor (smoothing capacitor) 10: Load (load) 11
: Voltage dividing resistor 12: Output voltage adjustment resistor (11, 12: Voltage detection means)
14: Zero cross detection circuit 15: Base drive circuit 16: AND circuit 17: Microprocessor (15, 17, 19, 20 switching control means) 18: A/D converter (A/D converter)
D conversion means) 19.20: Timer circuit 22: Reference voltage setter 24.25: Inverter 27: Secondary coil 28: Differential circuit 21: Comparator 23: Flip-flop 26 double crystal oscillator in J-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 交流入力を整流する整流回路;負荷が接続される平滑用
コンデンサ;該平滑コンデンサと前記整流回路の出力端
の間に挿入されたインダクタンス;前記インダクタンス
から前記平滑用コンデンサへの給電を制御するスイッチ
ング手段;前記負荷の負荷電圧を検出する電圧検出手段
;該負荷電圧をデジタル負荷電圧データに変換するA/
D変換手段;および、負荷電圧を設定値とするようにパ
ルスデューティ制御で前記スイッチング手段のオン/オ
フを制御するスイッチング制御手段;を備える定電圧出
力回路において、 前記整流回路の出力電流を検出する検出手段;および、
該検出手段が設定レベル以上の電流を検出しているとき
、前記スイッチング手段へのオン付勢信号の供給を止め
るピーク抑制手段;を備えることを特徴とする、定電圧
出力回路。
[Claims] A rectifier circuit that rectifies AC input; a smoothing capacitor to which a load is connected; an inductance inserted between the smoothing capacitor and the output end of the rectifier circuit; Switching means for controlling power supply; Voltage detection means for detecting the load voltage of the load; A/C converting the load voltage into digital load voltage data;
In a constant voltage output circuit comprising: D conversion means; and switching control means for controlling on/off of the switching means by pulse duty control so as to set the load voltage to a set value; detecting the output current of the rectifier circuit; detection means; and
A constant voltage output circuit comprising: peak suppressing means for stopping supply of an on-energizing signal to the switching means when the detecting means detects a current equal to or higher than a set level.
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