JPH05153776A - 絶縁型整流コンバータ - Google Patents

絶縁型整流コンバータ

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Publication number
JPH05153776A
JPH05153776A JP5051091A JP5051091A JPH05153776A JP H05153776 A JPH05153776 A JP H05153776A JP 5051091 A JP5051091 A JP 5051091A JP 5051091 A JP5051091 A JP 5051091A JP H05153776 A JPH05153776 A JP H05153776A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
transistor
rectifier
rectifying
power
Prior art date
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Pending
Application number
JP5051091A
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English (en)
Inventor
Koji Yuguchi
孝司 湯口
Yoshihiko Takeda
芳彦 武田
Hideki Imai
英樹 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sansha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波スイッチング素子としての自己消弧型
パワーデバイスを1個だけ用いる簡素,安価で、しか
も、制御の容易な構成により、パワーデバイス素子のス
イッチングによらず入力電流を連続波形にし、力率を低
下することなく直流を形成する。 【構成】 交流電源3を整流するダイオード整流器4
と、この整流器4の直流出力端子間に設けられた平滑用
のリアクトルLd,高周波スイッチング素子としての1
個のトランジスタQの直列回路と、トランジスタQに並
列に設けられた直流カット用のコンデンサC1 ,フライ
バックトランス15の1次巻線15aの直列回路と、ト
ランス15の2次巻線15bの出力を整流,平滑する出
力回路7とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パワートランジスタ等
の自己消弧パワーデバイスを高周波スイッチング素子と
し、かつ、入力側と出力側とを絶縁トランスで電気的に
絶縁した絶縁型整流コンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、充電器,交流無停電電源装置(U
PS)等に用いられるこの種絶縁型整流コンバータ(以
下SMRという)は図3に示すように構成され、入力端
子1,2間の電圧Vsの交流電源3は整流ダイオードD
1,2,3,4 のブリッジ回路からなるダイオード整流
器4 により全波整流される。
【0003】この整流器4のダイオードD1,3 のカソ
ードの接続点p,ダイオードD2,4 のアノードの接続
点nが形成する正,負の直流出力端子間には、絶縁トラ
ンスとしてのフライバックトランス5の1次巻線5a,
パワートランジスタ等の自己消弧型パワーデバイスが形
成する高周波スイッチング素子6が直列に設けられ、図
示省略された制御装置により、スイッチング素子6が例
えば50KHz程度で高周波スイッチングする。
【0004】また、トランス5の2次巻線5bに出力回
路7を形成する整流ダイオードD5 ,平滑用のコンデン
サCdが直列接続され、コンデンサCdの両端に1対の
出力端子8,9が接続されている。
【0005】そして、スイッチング素子6がオンからオ
フにスイッチングする毎に、ダイオードD5 が順方向の
電圧印加でオフからオンにスイッチングし、2次巻線5
bの高周波出力が出力回路7で整流,平滑されて出力端
子8,9間に直流が生じる。
【0006】なお、図3の・印は巻線5a,5bの巻始
めを示す。
【0007】ところで、図3の場合、1個のスイッチン
グ素子6を用いて形成されるが、このスイッチング素子
6のオフにより整流器4の出力電流路が完全に遮断され
るため、入力電流Isは図4に示す断続電流波形とな
り、力率が極めて低下する。
【0008】そのため、図3のSMRを用いる場合、実
際には整流器4の入力側に容量の大きな力率改善用フィ
ルタを必ず設けなければならず、大型化するとともに大
重量化し、しかも、高価になる不都合がある。
【0009】この不都合を解消するため、図5に示す構
成のSMRが考案されている。
【0010】同図において、図3と同一符号は同一もし
くは相当するものを示し、Ldは平滑用のリアクトル、
10,11はパワートランジスタ等の自己消弧型パワー
デバイスからなる2個の高周波スイッチング素子であ
る。
【0011】12は絶縁トランスを形成するフライバッ
クトランスであり、1次巻線12aの中間タップtがリ
アクトルLdを介して整流器4の接続点pに接続され、
1次巻線12aの巻始め,巻終りの両端がスイッチング
素子10,11を介して整流器4の接続点nに接続され
ている。
【0012】13は整流ダイオードD6,7,8,9
ブリッジ回路及びコンデンサCdからなる出力回路であ
り、トランス12の2次巻線12bに接続されている。
【0013】なお、・印は巻線12a,12bの巻始め
を示す。
【0014】そして、図示省略された制御装置により、
つぎのモード1〜4の順次制御がくり返されてスイッチ
ング素子10,11が高周波スイッチングする。 モード1:スイッチング素子10,11を同時にオンす
る。 モード2:スイッチング素子10のみをオフする。 モード3:スイッチング素子10をオンして再びスイッ
チング素子10,11の同時オン状態にする。 モード4:スイッチング素子11のみをオフする。
【0015】そして、整流器4の出力電流Idは増加
(モード1),減少(モード2),増加(モード3),
減少(モード4)に高周波変化するが、完全に途切れる
ことがない。
【0016】そのため、入力電流Isは図4のような完
全な断続電流波形とならず、図3のSMRより力率が改
善される。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】前記図5の従来のSM
Rの場合、整流器4の入力側に力率改善用のフィルタを
設けることなく、図3のSMRより力率を向上できる
が、そのために、高周波スイッチング素子としての自己
消弧型パワーデバイスを2個要し、しかも、両スイッチ
ング素子のオン,オフのタイミングを組合せた複雑な制
御を要する問題点がある。
【0018】本発明は、高周波スイッチング素子として
の自己消弧型パワーデバイスを1個だけ用いる簡素,安
価で制御の容易な構成により、パワーデバイスのスイッ
チングによらず、入力電流を連続波形に保持し、力率を
低下することなく直流を出力することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のSMRにおいては、交流電源を整流する
ダイオード整流器と、
【0020】該整流器の直流出力端子間に設けられた平
滑用のリアクトル,高周波スイッチング素子としての1
個の自己消弧型パワーデバイスの直列回路と、
【0021】前記パワーデバイスに並列に設けられた直
流カット用のコンデンサ,絶縁トランスの1次巻線の直
列回路と、
【0022】前記絶縁トランスの2次巻線の出力を整
流,平滑する出力回路とを備える。
【0023】
【作用】前記のように構成された本発明のSMRの場
合、ダイオード整流器の直流出力端子間に、平滑用のリ
アクトルを介して直流カット用のコンデンサ,絶縁トラ
ンスの1次巻線の直列回路と高周波スイッチング素子と
しての自己消弧型パワーデバイスとが並列接続される。
【0024】そのため、高周波スイッチングにより、パ
ワーデバイスがオフしたときにもダイオード整流器の電
流路が遮断されず、ダイオード整流器の入力側のSMR
の入力電流が連続波形となり、力率の低下が防止され
る。
【0025】
【実施例】1実施例について、図1,図2を参照して説
明する。図1において、図3,図5と同一符号は同一又
は相当するものを示し、Qは自己消弧型パワーデバイス
としてのパワートランジスタであり、コレクタがリアク
トル10を介して整流器4の接続点pに接続され、エミ
ッタが整流器4の接続点nに接続されている。
【0026】C1 は直流カット用のコンデンサ、15は
絶縁トランスとしてのフライバックトランスであり、コ
ンデンサC1 ,トランス15の1次巻線15aの直列回
路がトランジスタQのコレクタ,エミッタ間に設けら
れ、トランス15の2次巻線15bに出力回路7が接続
されている。
【0027】16は整流器4の出力電流Idを検出する
電流検出器、17はトランジスタQのベースに駆動信号
を供給する制御装置であり、演算増幅器18,19,基
準電源20,絶縁用のホトカプラ21,乗算器22,比
較器23,鋸波発生器又は三角波発生器からなる参照波
発生器24,駆動回路25及び整流ダイオードD10等が
設けられている。
【0028】なお、図中の・印は巻線15a,15bの
巻始めを示す。
【0029】そして、交流電源3の投入直後の初期状態
においては、トランジスタQがオフし、整流器4の出力
電流Idは0である。
【0030】また、整流器4の接続点p,n間の出力電
圧をVi,トランジスタQのコレクタ,エミッタ間の電
圧をV1 とし、コンデンサC1 ,1次巻線15aの図示
の向きの端子間電圧をVc,V2 とし、出力端子8,9
間の出力電圧をVoとすると、前記初期状態において
は、Vc=Vi,V2 =0,Vo=0となり、コンデン
サC1 が充電される。
【0031】そして、制御装置17の後述の制御によ
り、トランジスタQは高周波スイッチングする。
【0032】この高周波スイッチングにより、トランジ
スタQが例えばt1にオフからオンに反転すると、コン
デンサC1 ,1次巻線15aの直列回路がトランジスタ
Qで短絡されてリアクトルLdに電圧Viが印加され、
出力電流IdがほぼトランジスタQの通流電流Iqとな
る。
【0033】また、1次巻線15aに図示のV2 と逆極
性で大きさVcの電圧が誘起し、この誘起した電圧に基
づく2次巻線15bの電圧により、出力回路7のダイオ
ードD5 は逆バイアスされてオフする。
【0034】つぎに、トランジスタQがt2 にオンから
オフに反転すると、出力電流IdはリアクトルLd,コ
ンデンサC1 ,1次巻線15aを流れ、通流電流Iqは
減少する。
【0035】このとき、1次巻線15aに図示の極性の
電圧V2 が生じ、この電圧V2 に基づく2次巻線15b
の電圧極性の反転により、ダイオードD5 が順バイアス
されてオンする。
【0036】以降、トランジスタQがt3,4,…にオフ
からオン,オンからオフに交互に反転し、t1,2 の動
作が交互にくり返されて2次巻線15bに高周波出力が
生じ、この出力が出力回路7で整流,平滑されて直流に
変換される。
【0037】つぎに、制御装置17の制御について説明
する。
【0038】トランジスタQを定パルス幅の周波数信号
により高周波スイッチングしてもよいが、この実施例に
おいては、力率改善効果を著しく高めるため、制御装置
17によりトランジスタQのスイッチング動作を可変制
御する。
【0039】すなわち、演算増幅器18により出力電圧
Voの検出電圧と基準電源20の基準電圧との差分を求
める。
【0040】そして、演算増幅器18の出力信号をフォ
トカプラ21を介して乗算器22に供給する。
【0041】また、交流電源3をダイオードD10により
整流し、電圧Vsの検出信号を形成し、この検出信号を
乗算器22に供給する。
【0042】そして、乗算器22により演算増幅器18
の出力信号とダイオードD10の整流出力とをアナログ乗
算し、乗算器22の出力信号を演算増幅器19に供給す
る。
【0043】この増幅器19により乗算器22の出力信
号を基準にして、この出力信号と電流検出器16の検出
信号との差分の信号を形成する。
【0044】さらに、比較器23により演算増幅器19
の出力信号と発生器24の鋸波又は三角波状の参照波信
号とを比較してPWM波形状の駆動信号を形成し、この
駆動信号を駆動回路25を介してトランジスタQのベー
スに供給し、トランジスタQのスイッチングを制御す
る。
【0045】そして、トランジスタQのオン,オフによ
り、整流器4の接続点p,n間のインピーダンスが小,
大に変化するため、出力電流Idはt1,3,…に増加し
てt2,4,…に減少する。
【0046】しかし、トランジスタQがオフしても出力
電流Idが流れ続け、しかも、制御装置17により力率
の変動を考慮してトランジスタQのスイッチングが制御
されるため、出力電流Idの波形は図2の(a)に示す
ように、断続電流波形にならず、リップの少ない連続電
流波形になる。
【0047】したがって、入力電流Isは断続のないほ
ぼ正弦波の連続波形に保持され、力率がほぼ1.0に改
善され、しかも、高調波成分も少なくなる。
【0048】なお、コンデンサC1 の電流波形,1次巻
線15aの電圧波形は図2の(b),(c)に示すよう
になる。
【0049】そして、トランジスタQを実施例と異なる
制御手法で高周波スイッチングしてもよく、例えば、定
パルス幅の周波数信号によりトランジスタQを常に同一
条件でスイッチング動作しても、図3のSMRより力率
が改善されるのは勿論である。
【0050】また、自己消弧パワーデバイスはパワート
ランジスタ以外であってもよい。
【0051】さらに、出力電流Idのリップルを極めて
少なくする必要があるときは、例えば整流器4の入力側
に小容量の力率改善用フィルタを設けてもよい。
【0052】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。交流電源を
整流するダイオード整流器4の直流出力端子間に、平滑
リアクトルLdを介して直流カット用のコンデンサ
1 ,絶縁トランスとしてのフライバックトランス15
の1次巻線15aの直列回路と自己消弧型パワーデバイ
スとしてのトランジスタQとが並列に接続され、高周波
スイッチングによりトランジスタQがオフしたときにも
整流器4の出力電流Idが流れるため、整流器4の入力
電流が連続電流波形となり、自己消弧型パワーデバイス
を1個だけ用いた簡素,安価でしかも、制御の容易な構
成により、力率の低下を防止して直流を出力することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の絶縁型整流コンバータの1実施例の結
線図である。
【図2】図1の各部の波形を示し、(a)は出力電流I
d,(b)は電流Ic,(c)は電圧V2 の波形図であ
る。
【図3】従来例の結線図である。
【図4】図3の入力電流Isの波形図である。
【符号の説明】
3 交流電源 4 ダイオード整流器 7 出力回路 15 フライバックトランス C1 直流カット用のコンデンサ Ld リアクトル Q パワートランジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の絶縁型整流コンバータの1実施例の結
線図である。
【図2】図1の各部の波形を示し、(a)は出力電流I
d,(b)は電流Ic,(c)は電圧V2 の波形図であ
る。
【図3】従来例の結線図である。
【図4】図3の入力電流Isの波形図である。
【図5】他の従来例の結線図である。
【符号の説明】 3 交流電源 4 ダイオード整流器 7 出力回路 15 フライバックトランス C1 直流カット用のコンデンサ Ld リアクトル Q パワートランジスタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源を整流するダイオード整流器
    と、 該整流器の直流出力端子間に設けられた平滑用のリアク
    トル,高周波スイッチング素子としての1個の自己消弧
    型パワーデバイスの直列回路と、 前記パワーデバイスに並列に設けられた直流カット用の
    コンデンサ,絶縁トランスの1次巻線の直列回路と、 前記絶縁トランスの2次巻線の出力を整流,平滑する出
    力回路とを備えたことを特徴とする絶縁型整流コンバー
    タ。
JP5051091A 1991-02-22 1991-02-22 絶縁型整流コンバータ Pending JPH05153776A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5051091A JPH05153776A (ja) 1991-02-22 1991-02-22 絶縁型整流コンバータ

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JP5051091A JPH05153776A (ja) 1991-02-22 1991-02-22 絶縁型整流コンバータ

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03207263A (ja) * 1990-01-09 1991-09-10 Sanken Electric Co Ltd スイッチング電源装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03207263A (ja) * 1990-01-09 1991-09-10 Sanken Electric Co Ltd スイッチング電源装置

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