JPH05204478A - Noise filter circuit for active power factor improving type power source - Google Patents
Noise filter circuit for active power factor improving type power sourceInfo
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- JPH05204478A JPH05204478A JP4015409A JP1540992A JPH05204478A JP H05204478 A JPH05204478 A JP H05204478A JP 4015409 A JP4015409 A JP 4015409A JP 1540992 A JP1540992 A JP 1540992A JP H05204478 A JPH05204478 A JP H05204478A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアクティブ力率改善型電
源のノイズフィルタ回路に係り、特に小型で安価なＥＭ
Ｉフィルタを実現する構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise filter circuit for an active power factor correction type power supply, and particularly to a small and inexpensive EM.
The present invention relates to a structure that realizes an I filter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】本発明者は特願平３−７３１４号明細書
等でアクティブ力率改善型のスイッチング電源を提案し
ている。図５は従来装置の構成ブロック図である。商用
の交流電源はノイズフィルタ１０を介してダイオードブ
リッジＤＢと接続され、交流電流が整流されて力率改善
回路２０に送られる。力率改善回路２０では交流周波数
に比較して高いスイッチング周波数で電流スイッチング
が行われ、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に供給される。ノ
イズフィルタ１０は、負荷線と帰線に接続されたコンデ
ンサＣ１，Ｃ２と、インダクタＬ１，Ｌ２よりなり、交
流電源ラインに伝導するノイズを抑制している。2. Description of the Related Art The present inventor has proposed an active power factor improving type switching power supply in Japanese Patent Application No. 3-7314. FIG. 5 is a configuration block diagram of a conventional device. A commercial AC power supply is connected to the diode bridge DB via the noise filter 10, and the AC current is rectified and sent to the power factor correction circuit 20. In the power factor correction circuit 20, current switching is performed at a switching frequency higher than the AC frequency, and the current is supplied to the DC-DC converter 30. The noise filter 10 includes capacitors C1 and C2 connected to the load line and the return line and inductors L1 and L2, and suppresses noise conducted to the AC power supply line.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
コンデンサ入力形スイッチング電源装置に比較して、力
率改善回路を用いたスイッチング電源はスイッチング素
子が１段多く存在するため、スイッチング周波数とその
高調波がより多く発生する。この対策として、ノイズフ
ィルタ１０のコンデンサＣ１，Ｃ２の容量を増やすとと
もに、インダクタＬ１，Ｌ２のインダクタンスを増大さ
せノイズ低減能力を改良する。すると、ノイズフィルタ
１０が大型化すると共にコストアップのするという課題
があった。However, as compared with the conventional capacitor input type switching power supply device, the switching power supply using the power factor correction circuit has one more switching element, so that the switching frequency and its harmonics are present. Occurs more often. As a countermeasure against this, the noise reduction capability is improved by increasing the capacitances of the capacitors C1 and C2 of the noise filter 10 and increasing the inductances of the inductors L1 and L2. Then, there is a problem that the noise filter 10 becomes large and the cost increases.
【０００４】本発明はこのような課題を解決したもの
で、小型で安価なノイズフィルタを有するアクティブ力
率改善型電源のノイズフィルタ回路を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a noise filter circuit for an active power factor improving power supply having a small and inexpensive noise filter.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、整流回路で整流された交流電流をインダク
タ（Ｌ３）を介して入力し、スイッチング素子（Ｑ）に
よりオンオフして、ダイオード（Ｄ）を介してコンデン
サ（Ｃ３）に蓄電する昇圧コンバータ部２２と、当該交
流電流に比べて高いスイッチング周波数で当該スイッチ
ング素子をオンオフして、当該昇圧コンバータ部の出力
電圧を安定化する力率改善制御回路２４とを有するアク
ティブ力率改善型電源において、 前記整流回路と前記
昇圧コンバータ部とを連絡する負荷線と帰線の間に設け
られた抵抗（Ｒ４）とコンデンサ（Ｃ４）の直列回路を
有するフィルタ回路２６を設けている。そして、当該コ
ンデンサＣ４とインダクタＬ３とでＬＣローパスフィル
タを構成し、このローパスフィルタの共振周波数を前記
力率改善制御回路のスイッチング周波数に比較して低く
するとともに、抵抗Ｒ４でローパスフィルタの共振周波
数における共振ピークを減衰させることを特徴としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention to achieve such an object is to input an alternating current rectified by a rectifying circuit through an inductor (L3), turn it on and off by a switching element (Q), and turn on and off a diode. A power factor that stabilizes the output voltage of the boost converter unit 22 that turns on and off the boost converter unit 22 that stores electricity in the capacitor (C3) via (D) and the switching frequency that is higher than the AC current. In an active power factor correction type power supply having an improvement control circuit 24, a series circuit of a resistor (R4) and a capacitor (C4) provided between a load line and a return line connecting the rectifier circuit and the boost converter unit. Is provided with a filter circuit 26. Then, an LC low-pass filter is constituted by the capacitor C4 and the inductor L3, the resonance frequency of this low-pass filter is made lower than the switching frequency of the power factor correction control circuit, and the resistance R4 at the resonance frequency of the low-pass filter. It is characterized by attenuating the resonance peak.
【０００６】[0006]
【作用】フィルタ回路はアクティブ力率改善回路のスイ
ッチング周波数よりも低い共振周波数を有し、当該スイ
ッチング周波数よりも高い周波数成分のノイズを低減す
る。従って、交流電源ラインに伝導されるノイズが低減
され、整流回路の上段にノイズフィルタを設ける場合で
も小型のものですむ。The filter circuit has a resonance frequency lower than the switching frequency of the active power factor correction circuit and reduces noise of frequency components higher than the switching frequency. Therefore, the noise conducted to the AC power supply line is reduced, and even if a noise filter is provided in the upper stage of the rectifier circuit, a small size is sufficient.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す回路図である。尚、
図１において前記図５と同一作用をするものには同一符
号をつけ、説明を省略する。図において、昇圧コンバー
タ部２２は、整流された交流電流が入力されるインダク
タＬ３と、このインダクタを通過した電流をオンオフす
るＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑと、アノード端子側が
このインダクタに接続されたダイオードＤと、このダイ
オードのカソード側と接続されたコンデンサＣ３よりな
る。力率改善制御回路２４は型式名ＵＣ３８５４等の専
用ＩＣであって、アクティブ力率改善型のスイッチング
動作を行うものであり、交流電源の周波数に比較して遙
かに高いスイッチング周波数ｆswでスイッチング素子の
オンオフ動作を制御している。交流電流入力端子ＶACに
は、抵抗Ｒ３を介して整流回路ＤＢの出力が接続されて
いる。出力電圧検出端子ＶOSNSには、昇圧コンバータ部
２２のＤＣ出力電圧を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した信
号が入力されている。駆動端子DRVはスイッチング素子
Ｑの制御端子と接続され、オンオフ制御信号を送ってい
る。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. still,
In FIG. 1, the same reference numerals are given to those having the same operations as those in FIG. 5, and the description thereof will be omitted. In the figure, a step-up converter unit 22 includes an inductor L3 to which a rectified alternating current is input, a switching element Q such as an FET that turns on / off a current passing through the inductor, and a diode D whose anode terminal side is connected to this inductor. And a capacitor C3 connected to the cathode side of this diode. The power factor correction control circuit 24 is a dedicated IC such as model name UC3854, which performs an active power factor correction type switching operation, and has a switching frequency fsw that is much higher than the frequency of the AC power supply. It controls the on / off operation of. The output of the rectifier circuit DB is connected to the AC current input terminal VAC via the resistor R3. A signal obtained by dividing the DC output voltage of the boost converter 22 by the voltage dividing resistors R1 and R2 is input to the output voltage detection terminal V OSNS . The drive terminal DRV is connected to the control terminal of the switching element Q and sends an on / off control signal.
【０００８】フィルタ回路２６は、整流回路ＤＢと昇圧
コンバータ部２２を連絡する負荷線と帰線の間に設けら
れたもので、スイッチング周波数ｆswよりも高い周波数
成分のノイズを低減する。抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４の
ＣＲ直列回路は、負荷線と帰線の間に接続されたもので
あり、このＣＲ直列回路と並列に抵抗Ｒ５が接続されて
いる。The filter circuit 26 is provided between the load line connecting the rectifier circuit DB and the boost converter 22 and the return line, and reduces noise having a frequency component higher than the switching frequency fsw. The CR series circuit of the resistor R4 and the capacitor C4 is connected between the load line and the return line, and the resistor R5 is connected in parallel with the CR series circuit.
【０００９】このように構成された装置の動作を次に説
明する。図２は図１のフィルタ回路２６の周波数特性図
で、横軸は周波数、縦軸は伝達ゲインでｄＢ表示になっ
ている。周波数ｆｃはフィルタ回路２６のコンデンサＣ
４とインダクタＬ３との間で生ずる共振周波数である。
コンデンサＣ４のみであると、共振によりゲインが高く
なりＬＰＦ（ローパスフィルタ）として好ましくない性
質を備える。そこで、抵抗Ｒ４，Ｒ５により共振量を鈍
らせる。The operation of the thus constructed device will be described below. FIG. 2 is a frequency characteristic diagram of the filter circuit 26 of FIG. 1, in which the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents transfer gain in dB. The frequency fc is the capacitor C of the filter circuit 26.
4 is the resonance frequency generated between the inductor 4 and the inductor L3.
If only the capacitor C4 is used, the gain becomes high due to resonance, and the LPF (low-pass filter) is not preferable. Therefore, the resistors R4 and R5 reduce the amount of resonance.
【００１０】抵抗Ｒ４の別の役割は、アクティブ力率改
善回路との関係でも生じている。抵抗Ｒ４を０Ωとし、
コンデンサＣ４が昇圧コンバータ部２２のコンデンサＣ
３に比べて大容量である場合を考察する。すると、後段
のＤＣ−ＤＣコンバータ３０に対してコンデンサ入力形
整流回路となり、折角アクティブ力率改善回路を設けて
も力率改善効果が低減される。抵抗Ｒ４をコンデンサＣ
４と直列に接続することでＲＣ充電となり、コンデンサ
入力形整流回路ではなくなることから、力率低下は微小
なものとなる。抵抗Ｒ５は共振ピークを小さくするもの
であるから、共振周波数ｆｃとスイッチング周波数ｆsw
が離れていて、且つ抵抗Ｒ４のみで共振ピークの低減量
が必要な値を確保できれば、抵抗Ｒ５を設けなくてもよ
い。Another role of the resistor R4 also occurs in relation to the active power factor correction circuit. Resistor R4 is 0Ω,
The capacitor C4 is the capacitor C of the boost converter 22.
Consider a case in which the capacity is larger than that in 3. Then, it becomes a capacitor input type rectifier circuit for the DC-DC converter 30 in the subsequent stage, and the power factor improving effect is reduced even if a bending angle active power factor improving circuit is provided. Resistor R4 to capacitor C
By connecting in series with No. 4, it becomes RC charging, and it is not a capacitor input type rectifier circuit. Therefore, the decrease in power factor is very small. Since the resistor R5 reduces the resonance peak, the resonance frequency fc and the switching frequency fsw
However, the resistor R5 may not be provided as long as it is distant from each other and the required amount of reduction of the resonance peak can be secured only by the resistor R4.
【００１１】図３は交流ラインで発生するノイズの説明
図で、（Ａ）はノイズ発生図、（Ｂ）はフィルタ回路２
６による高周波ノイズ低減量を表している。ノイズに
は、ダイオードブリッジＤＢ等で発生する交流周波数の
整数倍のスパイクノイズが発生しているが、絶対的なレ
ベルは低い。スイッチング素子Ｑに起因するスイッチン
グ周波数ノイズｆsw並びにこれの高調波ｆ2,ｆ3,ｆ4等
が有力なノイズになっている。フィルタ回路２６のＬＰ
Ｆ作用により、このスイッチング周波数ノイズ並びに高
調波ノイズが低減される。単独でノイズ低減機能が十分
である場合には、ノイズフィルタ１０を省略してもよ
い。3A and 3B are explanatory diagrams of noise generated in the AC line. FIG. 3A is a noise generation diagram and FIG. 3B is a filter circuit 2.
The high frequency noise reduction amount by 6 is shown. The noise is spike noise that is an integral multiple of the AC frequency generated in the diode bridge DB or the like, but the absolute level is low. Switching frequency noise fsw and this harmonic f 2 due to the switching element Q, f 3, f 4, etc. has become influential noise. LP of the filter circuit 26
Due to the F action, this switching frequency noise and harmonic noise are reduced. The noise filter 10 may be omitted if the noise reducing function is sufficient alone.
【００１２】図４はフィルタ回路２６の数値解析の対象
となる回路図である。この場合、初等電磁気学の知識よ
り、共振周波数ｆo、伝達関数Ｔ(s)並びに尖鋭度Ｑは次
式で与えられる。FIG. 4 is a circuit diagram which is the object of the numerical analysis of the filter circuit 26. In this case, the resonance frequency fo, the transfer function T (s), and the sharpness Q are given by the following equations from the knowledge of elementary electromagnetism.
【数１】 スイッチング周波数ｆsw並びにインダクタＬ３は、昇圧
コンバータ側から定まり、例えば70kHzと600μHに選定
されている。スイッチング周波数ｆswにおいて、20dB減
衰する特性を得るためには、ＬＣフィルタの減衰量は-1
２dB/OCTであるから、共振周波数ｆoは21kHzとする必要
がある。(1)式より、コンデンサＣの容量を0.1μＦ程度
にする。尖鋭度Ｑを100以下にするには、(3)式よりＲを
0.77Ω以上にする必要がある。この時、スイッチング周
波数ｆswにおけるコンデンサＣとインダクタＬのインピ
ーダンスＺは次式で与えられる。[Equation 1] The switching frequency fsw and the inductor L3 are determined from the boost converter side, and are selected to be 70 kHz and 600 μH, for example. In order to obtain the characteristic of 20 dB attenuation at the switching frequency fsw, the attenuation amount of the LC filter is -1.
Since it is 2 dB / OCT, the resonance frequency fo needs to be 21 kHz. From the formula (1), the capacitance of the capacitor C is set to about 0.1 μF. To reduce the sharpness Q to 100 or less, R from equation (3)
Must be 0.77Ω or higher. At this time, the impedance Z of the capacitor C and the inductor L at the switching frequency fsw is given by the following equation.
【数２】 この状態で、スイッチング周波数ｆswにおける減衰量20
dB確保するためには、抵抗Ｒを6.6Ω以下にする必要が
ある。例えば、抵抗Ｒを2.2Ωとすると、尖鋭度Ｑは３
５となる。[Equation 2] In this state, the attenuation amount at the switching frequency fsw is 20
In order to secure dB, the resistance R needs to be 6.6Ω or less. For example, if the resistance R is 2.2Ω, the sharpness Q is 3
It becomes 5.
【００１３】また、本発明者が実際の電源に本発明を適
用したところ、次のような結果となった。インダクタＬ
３はアクティブ力率改善回路の要請から、ノイズフィル
タ１０のインダクタＬ１，Ｌ２に比較して大きなインダ
クタイス、例えば８倍程度を有する。そこで、コンデン
サＣ４はコンデンサＣ１，Ｃ２に比較して小さな容量、
例えば２５％程度とすると、共振周波数がフィルタ回路
２６の場合ノイズフィルタ１０の1/3程度となる。ＬＣ
フィルタの減衰量は-1２dB/OCTであるから、計算上20dB
の改善が得られることになるが、実測値でも約20dBの改
善が得られている。When the present inventor applied the present invention to an actual power source, the following results were obtained. Inductor L
Due to the request of the active power factor correction circuit, 3 has a larger inductor, for example, about 8 times as large as the inductors L1 and L2 of the noise filter 10. Therefore, the capacitor C4 has a smaller capacity than the capacitors C1 and C2,
For example, if it is about 25%, the resonance frequency of the filter circuit 26 is about 1/3 of that of the noise filter 10. LC
The attenuation of the filter is −12 dB / OCT, so it is calculated to be 20 dB.
However, the actual measured value has improved by about 20 dB.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればフ
ィルタ回路２６のコンデンサＣ４と昇圧コンバータ部２
２のインダクタＬ３との間でＬＰＦを構成してスイッチ
ング周波数ノイズを低減しているので、ＥＭＩ特性が改
善される。また抵抗Ｒ４，Ｒ５を設けることで、力率改
善効果に与える影響も小さく、且つＬＰＦの周波数特性
も安定なものとなるいう効果がある。As described above, according to the present invention, the capacitor C4 of the filter circuit 26 and the boost converter unit 2 are provided.
Since the LPF is configured between the second inductor L3 and the switching frequency noise, the EMI characteristic is improved. Further, by providing the resistors R4 and R5, there is an effect that the influence on the power factor improving effect is small and the frequency characteristic of the LPF becomes stable.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】図１のフィルタ回路２６の周波数特性図であ
る。FIG. 2 is a frequency characteristic diagram of a filter circuit 26 of FIG.
【図３】交流ラインで発生するノイズの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of noise generated in an AC line.
【図４】フィルタ回路２６の数値解析の対象となる回路
図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a numerical analysis target of a filter circuit 26.
【図５】従来装置の構成ブロック図である。FIG. 5 is a configuration block diagram of a conventional device.
１０ ノイズフィルタ ２０ 力率改善回路 ２２ 昇圧コンバータ部 ２４ 力率改善制御回路 ２６ フィルタ回路 ３０ ＤＣ−ＤＣコンバータ 10 noise filter 20 power factor improvement circuit 22 boost converter section 24 power factor improvement control circuit 26 filter circuit 30 DC-DC converter
Claims (1)
タ（Ｌ３）を介して入力し、スイッチング素子（Ｑ）に
よりオンオフして、ダイオード（Ｄ）を介してコンデン
サ（Ｃ３）に蓄電する昇圧コンバータ部２２と、当該交
流電流に比べて高いスイッチング周波数で当該スイッチ
ング素子をオンオフして、当該昇圧コンバータ部の出力
電圧を安定化する力率改善制御回路２４とを有するアク
ティブ力率改善型電源において、 前記整流回路と前記昇圧コンバータ部とを連絡する負荷
線と帰線の間に設けられた抵抗（Ｒ４）とコンデンサ
（Ｃ４）の直列回路を有するフィルタ回路２６を設け、 当該コンデンサＣ４とインダクタＬ３とでＬＣローパス
フィルタを構成し、このローパスフィルタの共振周波数
を前記力率改善制御回路のスイッチング周波数に比較し
て低くするとともに、抵抗Ｒ４でローパスフィルタの共
振周波数における共振ピークを減衰させることを特徴と
するアクティブ力率改善型電源のノイズフィルタ回路。1. A step-up converter for inputting an alternating current rectified by a rectifying circuit through an inductor (L3), turning it on and off by a switching element (Q), and storing it in a capacitor (C3) through a diode (D). In an active power factor correction type power supply having a unit 22 and a power factor correction control circuit 24 that stabilizes the output voltage of the boost converter unit by turning on and off the switching element at a switching frequency higher than the alternating current, A filter circuit 26 having a series circuit of a resistor (R4) and a capacitor (C4) provided between a return line and a load line connecting the rectifier circuit and the boost converter unit is provided, and the capacitor C4 and the inductor L3 are provided. The LC low-pass filter is configured with the resonance frequency of this low-pass filter and the switching of the power factor correction control circuit. While lower than the wave number, active power factor correction power source noise filter circuit, characterized in that to damp the resonance peak at the resonance frequency of the low-pass filter with resistor R4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4015409A JPH05204478A (en) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | Noise filter circuit for active power factor improving type power source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4015409A JPH05204478A (en) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | Noise filter circuit for active power factor improving type power source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05204478A true JPH05204478A (en) | 1993-08-13 |
Family
ID=11887943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4015409A Pending JPH05204478A (en) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | Noise filter circuit for active power factor improving type power source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05204478A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100439848B1 (en) * | 1996-12-27 | 2004-12-08 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | Power factor compensation circuit, especially including output voltage sensing unit and input current sensing unit and pulse width control unit and soft start current control unit |
| JP2010098869A (en) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Nichicon Corp | Switching power supply device |
| US10150372B2 (en) | 2015-11-23 | 2018-12-11 | Hyundai Motor Company | Power factor improving circuit and charger for vehicles employing the same |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP4015409A patent/JPH05204478A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100439848B1 (en) * | 1996-12-27 | 2004-12-08 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | Power factor compensation circuit, especially including output voltage sensing unit and input current sensing unit and pulse width control unit and soft start current control unit |
| JP2010098869A (en) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Nichicon Corp | Switching power supply device |
| US10150372B2 (en) | 2015-11-23 | 2018-12-11 | Hyundai Motor Company | Power factor improving circuit and charger for vehicles employing the same |
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