JPH05292741A - 電源高調波特性を改善するフォワードコンバータ - Google Patents

電源高調波特性を改善するフォワードコンバータ

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JPH05292741A
JPH05292741A JP8744192A JP8744192A JPH05292741A JP H05292741 A JPH05292741 A JP H05292741A JP 8744192 A JP8744192 A JP 8744192A JP 8744192 A JP8744192 A JP 8744192A JP H05292741 A JPH05292741 A JP H05292741A
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JP
Japan
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voltage
output
power supply
smoothing capacitor
link voltage
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Withdrawn
Application number
JP8744192A
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English (en)
Inventor
Kageki Matsui
景樹 松井
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Nitto Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Nitto Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統に悪影響を及ぼす電源高調波特性を
改善するフォワードコンバータを提供する。 【構成】 系統入力電圧Viを整流する整流回路1と、該
整流回路1の出力電圧である直流リンク電圧Vcを平滑化
する平滑コンデンサ2と、高周波でオンオフを繰り返す
半導体スイッチング素子3と入力電圧を出力に対して直
流安定化電圧Veに変換するトランス5及び2次整流回路
6と、2次整流回路6の直流安定化電圧Veと基準電圧Vs
とを比較してその差電圧を増幅する誤差増幅器7と、該
誤差増幅器7の出力である出力フィードバック信号Fbと
前記直流リンク電圧Vcを検出したフィードフォワード信
号Fwとを加算する加算器8と、該加算器8からの出力に
応じた出力信号を半導体スイッチング素子3の入力電圧
として出力するパルス幅変調回路9とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電源用整流回路で用いら
れる電源高調波特性を改善するフォワードコンバータに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に小容量の電源用整流回路で用いら
れるフォワードコンバータはコンデンサインプット形を
普通とし、近年テレビ受像機等の入力整流回路に広く用
いられるようになっている。ところがフォワードコンバ
ータに接続される平滑コンデンサの値は入力電圧ピーク
値近辺で急速に充電を行うよう大きくしているため充電
期間は短く、電流パルス幅が小さくなってピーク値が上
昇し、各種の高調波が発生して電力系統に悪影響を与え
るという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電力系統に
悪影響を及ぼす従来のフォワードコンバータに対し、平
滑コンデンサの値を小さくすることによる電源高調波特
性を改善するフォワードコンバータを提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、系統入力電圧
を整流する整流回路と、該整流回路の出力電圧である直
流リンク電圧を平滑化する平滑コンデンサと、高周波で
オンオフを繰り返す半導体スイッチング素子と入力電圧
を出力に対して直流安定化電圧に変換するトランス及び
2次整流回路と、該2次整流回路の直流安定化電圧と基
準電圧とを比較してその差電圧を増幅する誤差増幅器
と、該誤差増幅器の出力である出力フィードバック信号
と前記直流リンク電圧を検出したフィードフォワード信
号とを加算する加算器と、該加算器からの出力に応じた
出力信号を前記半導体スイッチング素子の入力電圧とし
て出力するパルス幅変調回路とよりなる回路において、
前記平滑コンデンサの値を大幅に減少させることにより
入力電源における5次、7次等の低次高周波電流を低減
することができる特徴を持つようにしたものである。
【0005】
【作用】系統入力電圧を整流回路により整流して得られ
た直流リンク電圧を、大幅に値を低減した平滑コンデサ
により平滑化したうえ、半導体スイッチング素子とトラ
ンス及び2次整流回路により直流安定化電圧に変換す
る。そして誤差増幅器に入力される基準電圧と2次整流
回路の直流安定化電圧とを比較してその差電圧を誤差増
幅器により増幅する。平滑コンデンサの値を低減したた
め生じる直流リンク電圧のリプルは、該直流リンク電圧
を検出したフィードフォワード信号で積極的に低減化さ
れ平滑化される。
【0006】前記誤差増幅器の出力である出力フィード
バック信号と前記直流リンク電圧を検出したフィードフ
ォワード信号とを加算器により加算し、加算器は出力を
パルス幅変調回路に加える。該パルス幅変調回路は加算
器からの入力信号により直流リンク電圧が大きいときは
パルス幅を小さく、直流リンク電圧が小さいときはパル
ス幅を大きくした出力信号を半導体スイッチング素子の
入力電圧として出力させることにより、値の小さな平滑
コンデンサを用いた際に増加するリプルを抑え且つ、値
の小さい平滑コンデンサを用いることにより該平滑コン
デンサの充電期間を長くして電流パルス幅を拡大して電
力系統で問題となる高調波の発生を抑制することができ
る。
【0007】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。1は系統入力電圧Viを整流する整流回路、
2は整流回路1の出力電圧である直流リンク電圧Vcを平
滑化する平滑コンデンサ、3は高周波でオンオフを繰り
返す半導体スイッチング素子で、該半導体スイッチング
素子3とトランス5、2次整流回路6により直流リンク
電圧Vcは直流安定化電圧Veに変換される。7は誤差増幅
器で、該誤差増幅器7は基準電圧Vsと2次整流回路6の
直流安定化電圧Veとの差電圧を増幅する。
【0008】8は誤差増幅器7の出力である出力フィー
ドバック信号Fbと、直流リンク電圧Vcを検出したフィー
ドフォワード信号Fwとを加算する加算器、9は加算器8
の出力によりパルス幅を変えるパルス幅変調回路で、該
パルス幅変調回路9は直流リンク電圧Vcが大きいときは
小さいパルス幅を、直流リンク電圧Vcが小さいときは大
きいパルス幅の出力信号を前記半導体スイッチング素子
3のFET 入力電圧として与え、出力パルス電圧Vpの出力
パルス電圧波形Vpw のパルス面積が一定となるよう制御
している。
【0009】このように構成されたものは、整流回路1
に図2のa に示されるような電源入力電流波形をした電
源入力電流iが入力され整流後、平滑コンデンサ2によ
り平滑化される。そして直流リンク電圧Vcは図2のb で
示される直流リンク電圧波形Vcw となる。平滑化された
直流リンク電圧Vcは高周波でオンオフされる半導体スイ
ッチング素子3とトランス5及び2次整流回路6により
図2のb で示される直流安定化電圧波形Voをした直流安
定化電圧Veに変換される。
【0010】しかし、平滑コンデンサ2の値を小さくし
ているため、前記直流リンク電圧Vcの直流リンク電圧波
形Vcw のリプルは増大し、直流リンク電圧Vcのリプルの
増大によって充電電流パルス幅も増大する。そして直流
リンク電圧波形Vcw にリプルが生じることにより直流安
定化電圧波形Voでのリプルが増加するおそれがあるた
め、出力パルス電圧Vpの出力電圧波形Vpw のパルス幅を
定常状態で通常一定値とする代わりに直流リンク電圧波
形Vcw の電圧の値の変化に対応して直流リンク電圧波形
Vcw が大きいときは出力パルス電圧波形Vpw を図2に示
すようにパルス幅を小、直流リンク電圧波形Vcw が小さ
いときは出力パルス電圧波形Vpw のパルス幅を大とする
よう、直流リンク電圧Vcを検出したフィードフォワード
信号Fwを加算器8を介してパルス幅変調回路9に入力す
る。パルス幅変調回路9はフィードフォワード信号Fwに
対応した出力を半導体スイッチング素子3に入力して出
力パルス電圧波形Vpw のパルスの面積が一定となるよう
制御して出力における定電圧特性を得ることができる。
【0011】本発明の実験の一例として出力98W、系
統入力電圧を100V、平滑コンデンサの値C=100
μFとして実験を行った際の電源入力電流波形を図3に
示す。また、実験定数を用いて平滑コンデンサを一般に
用いられている値、例えばC=680μFとして実験を
行った際の電源入力電圧波形を図4に示す。これらの図
3、図4に示される電源入力電流波形を比較すると、本
発明の電源入力電流波形はパルス幅で40%程増加し、
ピーク値は20%程度減少しており、電源入力電流は平
滑化されて高調波特性は改善されている。
【0012】図5は図3に示される本発明の電源入力電
流の周波数スペクトラムで、図6は図4に示される従来
の電源入力電流波形の周波数スペクトラムで、図5、図
6に示される周波数スペクトラムを比較すると、基本波
と第3次高調波が多少増加しているが、電力系統で問題
となる第5次高調波、第7次高調波は10〜40%程度
と大幅に減少し、より低次の高調波特性は大きく改善さ
れている。
【0013】
【発明の効果】本発明は前記説明によって明らかなよう
に、誤差増幅器の出力である出力フィードバック信号と
直流リンク電圧を検出したフィードフォワード信号を加
算器で加算してパルス幅変調回路に加え、該パルス幅変
調回路の出力を半導体スイッチング素子のFET 入力電圧
として入力する。フィードフォワード信号をリプル低減
に積極的に利用するため平滑コンデンサの容量を従来の
数分の1に低減させても直流安定化電圧のリプルが増大
する問題は生じない。
【0014】平滑コンデンサの容量を低減することによ
りコンデンサの充電時間を増加させ、電源入力電流のピ
ーク電流を低減化することができ、高調波電流を低減さ
せることができるものである。また従来のものの容量値
等の値や動作範囲を多少変更するだけで高調波を抑制で
きる回路とすることができるため安価に提供でき、さら
に本発明のコンバータを、従来のものと並列に接続して
使用すれば電源電流波形の位相がばらついて互いに高調
波を相殺し、より一層高調波を低減できるなど多くの効
果を有する電源高調波特性を改善するフォワードコンバ
ータとして業界にもたらす利益は極めて大きなものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の動作を説明する波形図である
【図3】本発明の電源入力電流波形説明図である。
【図4】従来の電源入力電流波形図である。
【図5】本発明の電源入力電流波形の周波数スペクトラ
ムである。
【図6】従来の電源入力電流波形の周波数スペクトラム
である。
【符号の説明】
1 整流回路 2 平滑コンデンサ 3 半導体スイッチング素子 5 トランス 6 二次整流回路 7 誤差増幅器 8 加算器 9 パルス幅変調回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系統入力電圧Viを整流する整流回路(1)
    と、該整流回路(1)の出力電圧である直流リンク電圧Vc
    を平滑化する平滑コンデンサ(2) と、高周波でオンオフ
    を繰り返す半導体スイッチング素子(3) と入力電圧を出
    力に対して直流安定化電圧Veに変換するトランス(5) 及
    び2次整流回路(6) と、該2次整流回路(6) の直流安定
    化電圧Veと基準電圧Vsとを比較してその差電圧を増幅す
    る誤差増幅器(7) と、該誤差増幅器(7) の出力である出
    力フィードバック信号Fbと前記直流リンク電圧Vcを検出
    したフィードフォワード信号Fwとを加算する加算器(8)
    と、該加算器(8) からの出力に応じた出力信号を前記半
    導体スイッチング素子(3) の入力電圧として出力するパ
    ルス幅変調回路(9) とよりなる回路において、前記平滑
    コンデンサ(2) の値を大幅に減少させることにより入力
    電源における5次、7次等の低次高周波電流を低減する
    ことができる特徴を持つようにした電源高調波特性を改
    善するフォワードコンバータ。
JP8744192A 1992-04-09 1992-04-09 電源高調波特性を改善するフォワードコンバータ Withdrawn JPH05292741A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6900624B2 (en) 2001-04-05 2005-05-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha DC-DC converter with feed-forward and feedback control
GB2450004A (en) * 2006-05-26 2008-12-10 Cambridge Semiconductor Ltd Resonant discontinuous forward power converter
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JP2013093952A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Nichicon Corp 充電装置

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Effective date: 19990706