JPH05219743A - 降圧チヨッパ回路の力率改善方法 - Google Patents

降圧チヨッパ回路の力率改善方法

Info

Publication number
JPH05219743A
JPH05219743A JP4767292A JP4767292A JPH05219743A JP H05219743 A JPH05219743 A JP H05219743A JP 4767292 A JP4767292 A JP 4767292A JP 4767292 A JP4767292 A JP 4767292A JP H05219743 A JPH05219743 A JP H05219743A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
current
power factor
output voltage
full
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4767292A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruo Watanabe
晴夫 渡辺
Hiroki Azuma
宏樹 東
Takashi Yamashita
隆司 山下
Kuni Endo
久仁 遠藤
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.)
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP4767292A priority Critical patent/JPH05219743A/ja
Publication of JPH05219743A publication Critical patent/JPH05219743A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は交流を全波整流して得られた出
力を、降圧チョッパ回路を介して負荷に供給すると共
に、検出出力電圧の変動に対応して、スイッチ素子の時
比率を制御して、出力電圧を定電圧化する降圧チヨッパ
回路における時比率の動作範囲を制限して力率の改善を
図ることにある。 【構成】本発明はスイッチ素子Q1 の時比率の最大値
を、出力電圧を電源電圧の最大値で除した値より小さく
設定することにより目的を達成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は交流を全波整流して得ら
れた出力を電源とする、降圧チヨッパ回路の力率改善方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】弱電機器その他この種機器の電源とし
て、従来から図2に示す回路構成をもつ降圧チヨッパ回
路が用いられている。この回路は次のように動作する。
即ち図3(a)に示す交流電源、例えば商用周波電源E
の出力電圧V1 を、全波整流回路RECにより図3
(b)中の点線図示のように全波整流し、図3(b)中
の実線図示のように平滑用コンデンサC1により平滑し
て出力電圧Vc1を得る。しかるのちこの電圧VC1を回路
に直列に接続されたスイッチ素子Q1 と、チヨ−クコイ
ルL1 とフライホールダイオードD1 と平滑用コンデン
サC2 とからなる降圧チョッパ回路を介して負荷抵抗R
Lに供給する。また出力電圧V0 を一定にするため、検
出された出力電圧V0 を制御入力とする設定基準電圧源
や、比較回路その他を備えたパルス幅制御回路CONT
により、図4のようにスイッチ素子Q1 の1制御周期T
内におけるオン周期TONと制御周期Tの比率α=TON
T、いわゆる時比率αを制御するようにしたものであ
る。しかしこの回路では、以下に説明するように、交流
電源の力率が著しく低いと云う欠点がある。即ちこの回
路では交流電源電圧V1 が零付近においても、出力電圧
0 を供給できるようにするため、前記したように全波
整流回路RECの出力側に平滑用コンデンサC1 を接続
し、その充電電荷により図3(b)中の実線図示のよう
に、全波整流電圧からほぼ一定の電圧VC1を得るように
している。従ってこの回路では全波整流電圧が平滑用コ
ンデンサC1 の保持電圧を越える点、即ち図3(b)の
(a)点から(b)点までの短時間内に電流が流れて、
サージ状の電流i1 が交流電源Eから流れることにな
る。このため交流電源Eの力率を著しく低下させて、無
効電流の増大を招く欠点があり、経験によれば力率は5
0%以下の著しく低いものとなる。
【0003】そこでその対策として図5に示す回路が提
案された(図2と同一符号部分は同等部分を示す)。こ
の回路は従来回路を示す図2と対比して明らかなよう
に、従来回路における全波整流回路RECの出力側に接
続された平滑用コンデンサC1を除去して、直接全波整
流出力をスイッチ素子Q1 とダイオードD1 およびチョ
ークコイルL1 とコンデンサC2 からなる降圧チョッパ
回路に加えて負荷に供給し、またスイッチ素子Q1 を、
出力電圧V0 を制御入力とする制御回路CONTの出力
によりオンオフ制御し、これにより図1(a)のように
チヨークコイルL1 に流れる電流iL1を制御して、出力
電圧V0 を一定に保持するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のようにすれば平
滑用コンデンサに基づくサージ状の電流が、半周期毎に
交流電源Eに流れることがないので力率は改善される。
しかしこの回路によっても力率の改善は、スイッチ素子
1 の時比率αの或る条件下において行われるのみであ
って、時比率αが或る一定値以上に増加すると力率の悪
化を生じて電力の変換効率を著しく低下させる。従って
例えば機器に使用される多数の降圧チヨッパ回路が、こ
のような状態になるのを知らないで使用された場合に
は、無効電流にもとづく電力損失を大にして経済的に不
利となる欠点がある。
【0005】
【発明の目的】本発明は交流の全波整流出力を電源とす
る上記降圧チヨッパ回路の力率の悪化防止手段を提示
し、常に良好な変換効率のもとに運転できるようにした
ものである。
【0006】
【課題を解決するための本発明の手段】本発明は力率の
悪化が以下の原因にもとづいて発生することを明らかに
してなされたものである。上記回路において良好な力率
状態のもとでの運転は、スイッチ素子Q1 のオンオフ制
御時チヨークコイルL1 に流れる電流iL1が、図1
(a)のように制御周期T毎に零に戻るような負荷条件
においてのみ行われ、これ以外の条件では以下に説明す
るような力率の悪化を生じさせる。例えば負荷の増大に
よる出力電圧V0 の或る一定値以下への低下時、出力電
圧V0 を回復させようとして、スイッチ素子Q1 のゲー
ト制御信号の時比率α=TON/Tが大となり、図1
(b)のように1制御周期T毎に連続的にチヨークコイ
ルL1 に電流iL1が流れ続けた場合には、図1(b)に
示すように前の制御周期に流れ残った電流ΔIが次の制
御周期に流れ始める電流に加算される。従ってこの状態
が出力電圧V0 が設定値に回復するまで続けられると、
次々と生ずる電流ΔIの加算によりチヨークコイルL1
の電流iL1は図1(c)のように急激に上昇してサージ
状となり、これによって電源Eの力率を低下させるもの
で、チヨークコイルL1 を流れる電流iL1は図1(b)
から次式によって表わされる。今チヨークコイルL1
リアクタンスをLとすると、 ΔI={(V1 −V0 )/L}・TON−(V0 /L)・TOFF …(1) Δt=T ………(2) TON/T=α ………(3) T=TON+TOFF ………(4) V1 =VP sin ωt ………(5) (1)〜(5)式から図1(b)の点線で示すように電
流iL1の各制御周期の最後の流れ残った電流値を結んだ
電流Id の特性は dI/dt=α/L・VP sin ωt−V0 /L(1−α) ……(6) ∴Id =−α・VP cos ωt/ωL−V0 /L(1−α)・t+c …(7) ここで C:任意定数 また図1(b)中に1点鎖線で示すように各制御周期に
おけるチヨークコイル電流iL1のピーク値を結んだ電流
e は Ie =Id +V0 /L・TOFF ………(8) となる。
【0007】本発明は以上から常に良好な力率のもので
運転を可能とするためには、チヨークコイルL1 を流れ
る電流iL1が、1制御周期T毎に必ず零になるように、
スイッチ素子Q1 のゲート制御信号の最大時比率αを制
限すればサージ状電流が流れるのを防いで力率の悪化を
防止することができることを着想したもので、本発明の
目的は次の手段即ち〔交流を全波整流して得られた出力
を電源とする降圧チヨッパ回路において、スイッチ素子
の時比率の最大値を出力電圧V0 を電源電圧V1 の最大
値で除した値より小さく設定する〕ことによって達成さ
れる。即ちチヨークコイルL1 を流れる電流iL1が1制
御周期毎に零に戻るためには、Vinを電源電圧V1 の最
大値とすると前記図1(a)から TON+TOFF1<T …………(9) TON=L・IP /(Vin−V0 ) ………(10) TOFF1=L・IP /V0 ………(11) の条件を満足することが必要である。そのためには制御
回路CONTから送出されるスイッチ素子Q1 のゲート
制御信号の最大時比率α即ち、TON/Tを式(9)(1
0)(11)式から導出される条件 TON/T<V0 /Vin ………(12) を満足するように制限すれば、交流電源Eにサージ状電
流i1 が流れるのを阻止して、常に良好な力率を保って
降圧チヨッパ回路を運転できる。即ちスイッチ素子Q1
の電流が1制御周期Tにおいて必ず零に戻るようにすれ
ば、チヨークコイルL1 に流れる電流iL1は次式によっ
て与えられる。今チヨークコイル電流を示す図1(a)
で点線で示すようにIa をチヨークコイルL1 の電流の
ピーク値を結んだものとし、スイッチ素子Q1 のオン期
間においてチヨークコイルL1 の両端にかかる電圧をV
とすると、1制御周期と次の1制御周期のピーク電流値
p の差ΔIp は ΔIp =(ΔV/L)・TON ………(13) これから Ia =(TON/L)・V+C ………(14) ただし C:任意定数 ここで、チヨークコイルL1 の両端にかかる電圧Vは V=Vp sin ωt−V0 ………(15) であるから、(14)(15)式から Ia =(TON/L)・(Vp sin ωt−V0 ) ………(16) となる。一方スイッチ素子Q1 を流れる電流iq は、図
1(a)のチョークコイル電流iL1のうちでTON期間に
流れる電流に相等するので図1(d)の実線で示すよう
な波形となる。ここでIb (Ib =Ia )をスイッチ素
子Q1 のスイッチング周期におけるピーク電流値を結ん
だものとし、スイッチ素子Q1 を流れる電流iqのスイ
ッチング周期の平均値をIc とすると、 Ib =(TON/L)・(Vp sin ωt−V0 ) ………(17) Ic =(1/2)Ib ・TON/T ………(18) (17)(18)式より Ic ={TON 2 /(2・L・T)}・(Vp sin ωt−V0 ) ………(19) となる。よって入力電流はスイッチ素子Q1 を流れる電
流iq と等しいので、各スイッチング周期における電流
のピーク値を結んだ特性は(16)式で示され、また、
そのスイッチング周期で平均値を結んだ特性は(19)
式でしめされる。これらは図1(d)で示すiq に相等
し、これから入力電流は図1(d)のようなサージ状に
ならないことがわかる。従って常に良好な力率のもとで
運転できるもので、実験によれば常に力率90%以上を
期待できた。
【0008】
【発明の効果】以上から明らかなように本発明によれ
ば、全波整流された交流出力を電源とする降圧チヨッパ
回路を常に良好な力率をもって運転できる利点が得られ
るもので、経済的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】従来の降圧チヨッパ回路の説明図である。
【図3】図2の回路の動作説明のための波形図である。
【図4】時比率の説明図である。
【図5】図2の従来回路の欠点を改善した従来回路の説
明図である。
【符号の説明】
E 交流電源 REC 全波整流回路 C1 平滑用コンデンサ Q1 スイッチ素子 CONT 制御回路 D1 フライホイールダイオード L1 チヨークコイル C2 平滑用コンデンサ RL 負荷
フロントページの続き (72)発明者 山下 隆司 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 遠藤 久仁 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流を全波整流して得られた出力を電源
    とする降圧チヨッパ回路において、スイッチ素子の時比
    率の最大値を出力電圧を電源電圧の最大値で除した値よ
    り小さく設定することを特徴とする降圧チヨッパ回路の
    力率改善方法。
JP4767292A 1992-02-04 1992-02-04 降圧チヨッパ回路の力率改善方法 Pending JPH05219743A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4767292A JPH05219743A (ja) 1992-02-04 1992-02-04 降圧チヨッパ回路の力率改善方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4767292A JPH05219743A (ja) 1992-02-04 1992-02-04 降圧チヨッパ回路の力率改善方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05219743A true JPH05219743A (ja) 1993-08-27

Family

ID=12781762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4767292A Pending JPH05219743A (ja) 1992-02-04 1992-02-04 降圧チヨッパ回路の力率改善方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05219743A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003021769A1 (fr) * 2001-09-04 2003-03-13 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Appareil d'amplification de commutation
JP2009240114A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Shindengen Electric Mfg Co Ltd スイッチング電源
JP2014514912A (ja) * 2011-05-06 2014-06-19 オスラム ゲーエムベーハー 調光可能ledドライバ、および、その制御方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003021769A1 (fr) * 2001-09-04 2003-03-13 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Appareil d'amplification de commutation
US6831509B2 (en) 2001-09-04 2004-12-14 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Switching amplification apparatus
JP2009240114A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Shindengen Electric Mfg Co Ltd スイッチング電源
JP2014514912A (ja) * 2011-05-06 2014-06-19 オスラム ゲーエムベーハー 調光可能ledドライバ、および、その制御方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6154380A (en) AC/DC boost converter
US6618274B2 (en) Synchronous rectifier controller to eliminate reverse current flow in a DC/DC converter output
CA2235776C (en) An ac-dc power supply
USRE37889E1 (en) Low loss synchronous rectifier for application to clamped-mode power converters
JP4528404B2 (ja) Pwm(パルス幅変調)コンバータにおいてスイッチング損失を低減するためのソフトスイッチングセル
KR101496941B1 (ko) Dc-dc 컨버터 회로
US5471376A (en) Low-loss active voltage-clamp circuit for single-ended forward PWM converter
US4446513A (en) DC/AC Bridge inverter including a switching aid and inductive energy recovery circuit
JP3987949B2 (ja) 交流直流変換回路
WO2006095327A2 (en) Switched mode power converter and method of operation thereof
US4949234A (en) High efficiency power factor correction circuit
Jovanovic A technique for reducing rectifier reverse-recovery-related losses in high-power boost converters
US5457379A (en) High efficiency switch mode regulator
US7184287B2 (en) Rectifier clamping circuit with reverse energy recovery
US6519164B1 (en) Single power stage AC/DC forward converter with power switch voltage clamping function
US6999325B2 (en) Current/voltage converter arrangement
Heldwein et al. A primary side clamping circuit applied to the ZVS-PWM asymmetrical half-bridge converter
JPH05219743A (ja) 降圧チヨッパ回路の力率改善方法
JP2720001B2 (ja) Dc−dcコンバータ
Muhammad et al. Non-isolated, high gain, boost converter for power electronic applications
Pomilio et al. Soft-commutated Cuk and SEPIC converters as power factor preregulators
JP3369754B2 (ja) 高入力力率電源回路およびこの電源回路の過電流保護回路
EP0932929B1 (en) Active rectifier circuit
JP2619165B2 (ja) 電力変換装置
US4358811A (en) D-C Regulator circuit