JPH06165497A - Power supply device - Google Patents

Power supply device

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Publication number
JPH06165497A
JPH06165497A JP4312488A JP31248892A JPH06165497A JP H06165497 A JPH06165497 A JP H06165497A JP 4312488 A JP4312488 A JP 4312488A JP 31248892 A JP31248892 A JP 31248892A JP H06165497 A JPH06165497 A JP H06165497A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
switching element
inductor
power supply
full
Prior art date
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Pending
Application number
JP4312488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nariyuki Yamauchi
得志 山内
Masahiro Yamanaka
正弘 山中
Kazuhiro Nishimoto
和弘 西本
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Priority to KR1019930017359A priority patent/KR960016605B1/en
Priority to US08/117,842 priority patent/US5517399A/en
Priority to DE69302661T priority patent/DE69302661T2/en
Priority to EP93114432A priority patent/EP0599000B1/en
Priority to CN93117663A priority patent/CN1037649C/en
Priority to TW82108364A priority patent/TW282593B/zh
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Abstract

PURPOSE:To improve follow-up to a sine wave of an input current waveform regarding a section, in which the input current waveform cannot follow up the sine wave remarkably, in a power supply device using a chopper circuit. CONSTITUTION:In a power supply device, in which an AC power supply AC is rectified by a full-wave rectifier DB and smoothed by a chopper circuit with an inductor L1, a switching element Q1 and a diode D1, the on section of the switching element Q1 is lengthened in a section, in which an input current waveform cannot follow up a sine wave remarkably. Or the value of the inductor L1 is lowered. Accordingly, the quantity of currents in the forward direction is made larger than that in the negative direction of the switching element Q1 generated by the delay time of the control circuit of the switching element Q1, thus improving follow-up to the sine wave of the input current waveform, then reducing the higher harmonic component of input currents.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、チョッパー回路を用い
た電源装置に関するものであり、商用電源からの入力電
流を休止区間の少ない正弦波に近い波形としながら直流
出力を得るような用途に利用されるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device using a chopper circuit, which is used for obtaining a direct current output while making an input current from a commercial power supply have a waveform close to a sine wave with few rest periods. It is what is done.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、商用電源の交流電圧を整流平滑し
た直流電圧をインバータ等によって高周波に変換して、
負荷(例えば放電灯)に電力を供給する装置が広く用い
られている。この種の装置において、商用交流電圧の整
流出力を平滑しているのは、放電灯負荷のような場合、
供給される高周波電流の包絡線が商用交流周期で変動し
ないようにすることにより、放電灯の再点弧現象を実質
的に無くし、放電灯の発光効率を向上させて装置の消費
電力を少なくし、光のちらつきも無くして性能を向上さ
せるためである。しかしながら、商用交流電圧を整流平
滑すると、商用電源から平滑コンデンサへ流入する電流
が商用交流電圧のピーク値付近のみで流れることにな
り、商用交流電圧の半サイクル毎に休止期間を持つピー
ク値の高い電流となるため、入力力率が悪く、また交流
基本波に対して多くの高次高調波電流成分を含むことに
なり、同じ交流配電系に継がれる他の機器への高調波ノ
イズの混入等の悪影響があった。そのため、入力電流の
力率を高くすると共に、高調波成分を低減し、且つ可能
な限り平坦な直流平滑電圧を供給するために、以下に述
べるような工夫がなされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a DC voltage obtained by rectifying and smoothing an AC voltage of a commercial power source is converted into a high frequency by an inverter or the like,
Devices for supplying electric power to a load (for example, a discharge lamp) are widely used. In this type of device, smoothing the rectified output of the commercial AC voltage is necessary in the case of a discharge lamp load.
By preventing the envelope of the supplied high-frequency current from fluctuating in the commercial AC cycle, the re-ignition phenomenon of the discharge lamp is substantially eliminated, the luminous efficiency of the discharge lamp is improved, and the power consumption of the device is reduced. , To improve the performance by eliminating the flicker of light. However, when the commercial AC voltage is rectified and smoothed, the current flowing from the commercial power source to the smoothing capacitor flows only near the peak value of the commercial AC voltage, and the peak value having a pause period is high every half cycle of the commercial AC voltage. Since it is a current, the input power factor is poor, and it also contains many high-order harmonic current components with respect to the AC fundamental wave, so that harmonic noise is mixed into other equipment that is connected to the same AC distribution system. There was a bad effect of. Therefore, in order to increase the power factor of the input current, reduce the harmonic component, and supply a DC smoothing voltage that is as flat as possible, the following measures have been taken.

【0003】図23は従来例の回路図である。以下、そ
の回路構成について説明する。交流電源ACは全波整流
器DBの交流入力端子に接続されている。全波整流器D
Bの直流出力端子には、パワーMOSFETよりなるス
イッチング素子Q1 を介してインダクタL1 が接続され
ている。スイッチング素子Q1 の両端には、逆流阻止用
のダイオードD1 を介して平滑用のコンデンサC1 が接
続されている。平滑用のコンデンサC1 の両端には、負
荷Zが接続されている。インダクタL1 とスイッチング
素子Q1 及びダイオードD1 は昇圧型のチョッパー回路
CHPを構成している。交流電源ACの一端と全波整流
器DBの接地された出力端子の間には、半波整流用のダ
イオードD2 と限流用の抵抗R2 を介して平滑用のコン
デンサC 2 と電圧規制用のツェナーダイオードZD1
接続されている。コンデンサC2に得られる直流電圧
は、タイマー回路IC1 の電源端子(8番ピン)と接地
端子(1番ピン)の間に印加されている。タイマー回路
IC1 は汎用のタイマーIC(例えば、日本電気株式会
社製造のμPC1555)よりなり、そのトリガ端子
(2番ピン)とスレッショルド端子(6番ピン)及び放
電端子(7番ピン)には、抵抗R4 ,R5 とコンデンサ
4 よりなる時定数回路が図示されたように接続され
て、無安定マルチバイブレータとして使用されている。
コンデンサC2 の両端には、抵抗R3 とコンデンサC3
の直列回路よりなる遅延回路が接続されており、コンデ
ンサC3 の電位は周波数制御端子(5番ピン)に入力さ
れている。出力端子(3番ピン)に得られる高周波の矩
形波信号は、バッファ回路IC2 (例えば、日本電気株
式会社製造のμPD4050)を介してスイッチング素
子Q1の制御電極に入力されている。スイッチング素子
1 がONすると、インダクタL1 にエネルギーが蓄積
され、スイッチング素子Q1 がOFFすると、インダク
タL1 に自己誘導起電力が発生し、これが商用電源AC
の全波整流出力電圧に重畳されて平滑用のコンデンサC
1 に充電されるものである。
FIG. 23 is a circuit diagram of a conventional example. Below,
The circuit configuration of will be described. AC power supply AC is full-wave rectification
It is connected to the AC input terminal of the container DB. Full wave rectifier D
The DC output terminal of B is composed of a power MOSFET.
Itching element Q1Through inductor L1Is connected
ing. Switching element Q1For backflow prevention at both ends of
Diode D1Capacitor C for smoothing via1Contact
Has been continued. Smoothing capacitor C1Negative at both ends of
The load Z is connected. Inductor L1And switching
Element Q1And diode D1Is a step-up chopper circuit
It constitutes the CHP. Full-wave rectification with one end of AC power supply AC
Between the grounded output terminals of the device DB, a half-wave rectifier is connected.
Iodo D2And resistance R for current limiting2For smoothing through
Densa C 2And Zener diode ZD for voltage regulation1But
It is connected. Capacitor C2DC voltage obtained in
Is a timer circuit IC1Power terminal (pin 8) and ground
It is applied between terminals (Pin 1). Timer circuit
IC1Is a general-purpose timer IC (for example, NEC Corporation)
Trigger terminal consisting of μPC1555) manufactured by the company
(Pin 2) and threshold terminal (Pin 6) and release
A resistor R is attached to the electric terminal (7th pin).Four, RFiveAnd capacitor
CFourA time constant circuit consisting of
It is used as an astable multivibrator.
Capacitor C2At both ends of the resistor R3And capacitor C3
A delay circuit consisting of a series circuit of
Sensor C3Is input to the frequency control terminal (Pin 5).
Has been. High frequency quadrature obtained at the output terminal (Pin 3)
The square wave signal is a buffer circuit IC2(For example, NEC Corporation
Switching element via μPD4050)
Child Q1Is input to the control electrode of. Switching element
Q1Turns on, inductor L1Energy stored in
The switching element Q1When is turned off,
L1Self-induced electromotive force is generated in the commercial power AC
Capacitor C for superimposing on the full-wave rectified output voltage of
1It will be charged to.

【0004】図23の従来例において、インダクタL1
に流れる電流、スイッチング素子Q 1 に印加される電圧
の波形を図24に示す。時刻t1 でスイッチング素子Q
1 がONして、インダクタL1 に流れる電流が徐々に増
えて行き、時刻t2 でスイッチング素子Q1 がOFFす
ると、以後、インダクタL1 に蓄積されたエネルギーを
放出して行き、電流が徐々に減少して行く。そして、時
刻t3 にインダクタL 1 の電流が0になると、図25の
破線で示すように、スイッチング素子Q1 やダイオード
1 の浮遊容量C6 ,C7 に蓄えられた電荷により、イ
ンダクタL1 に逆方向の電流が流れて、全波整流器DB
の浮遊容量C5 を通じてLC共振が生じる。このため、
時刻t3 〜t4 の間、スイッチング素子Q1 には共振電
圧が印加され、スイッチング素子Q1 や全波整流器DB
へのストレスが大きくなるという問題があった。また、
時刻t3 〜t4 のような電流休止期間が長いと、高調波
成分の多い入力電流となる。つまり、入力電圧が正弦波
の場合、入力電圧のピーク値付近では時刻t3 〜t4
ような電流休止期間は短くなり、逆に、入力電圧の低い
区間では電流休止期間が長くなるため、図26に示すよ
うに、入力電圧のピーク値付近での入力電流は多く、入
力電圧の低い区間での入力電流は少なくなるという問題
があり、何らかの波形補正回路が必要であった。
In the conventional example of FIG. 23, the inductor L1
Current flowing through the switching element Q 1Voltage applied to
The waveform of is shown in FIG. Time t1And switching element Q
1Turns on, inductor L1Current gradually increases
Go, time t2And switching element Q1Turns off
Then, after that, inductor L1The energy stored in
It discharges and the electric current decreases gradually. And time
Tick t3Inductor L 1When the current of becomes 0,
As shown by the broken line, the switching element Q1And diode
D1Stray capacitance C6, C7The electric charge stored in
Inductor L1Current flows in the opposite direction to the full-wave rectifier DB
Stray capacitance CFiveLC resonance occurs through. For this reason,
Time t3~ TFourSwitching element Q1Is a resonant electric
Pressure is applied, switching element Q1And full wave rectifier DB
There was a problem that the stress on the. Also,
Time t3~ TFourLong current pauses, such as
The input current has many components. That is, the input voltage is a sine wave
In the case of, at time t near the peak value of the input voltage3~ TFourof
The current quiescent period becomes shorter and conversely the input voltage is lower.
Since the current pause period becomes longer in the section, as shown in FIG.
As the input current near the peak value of the input voltage is large,
The problem that the input current decreases in the low voltage range
However, some kind of waveform correction circuit was necessary.

【0005】そこで、図27に示すように、電流休止期
間を完全に無くして、インダクタL 1 のエネルギーが完
全に放出される前に、スイッチング素子Q1 をONさせ
てインダクタL1 に電流を流す方法が考えられるが、こ
の場合、ダイオードD1 に電流が流れている状態でコン
デンサC1 の逆電圧が印加されるため、ダイオードD 1
のリカバリー電流Irが流れ、ダイオードD1 のストレ
スも大きくなる。また、インダクタL1 に電流iが流れ
続けるので、インダクタL1 の蓄積エネルギー(L1 ×
2 /2)が増えて行き、インダクタL1 が飽和する等
の問題がある。したがって、図28の回路に示すよう
に、インダクタL1 のエネルギーを完全に放出して、か
つ休止期間を無くす制御が必要とされる。
Therefore, as shown in FIG.
Completely eliminate the gap, inductor L 1The energy of
Before being fully discharged, the switching element Q1Turn on
Inductor L1It is possible to apply a current to the
In case of, diode D1Current is flowing to the
Densa C1Since a reverse voltage of 1
Recovery current Ir flows to diode D1Streak
The size also increases. Also, inductor L1Current i flows to
Inductor L as we continue1Stored energy (L1×
i2 / 2) increases and inductor L1Is saturated, etc.
I have a problem. Therefore, as shown in the circuit of FIG.
And inductor L1Completely release the energy of
One control is required to eliminate the rest period.

【0006】以下、図28の回路構成について説明す
る。交流電源ACは全波整流器DBの交流入力端子に接
続されている。全波整流器DBの直流出力端子には、小
容量のコンデンサC8 が接続されている。コンデンサC
8 の両端には、パワーMOSFETよりなるスイッチン
グ素子Q1 を介してインダクタL1 が接続されている。
Dsはスイッチング素子Q1 の逆方向寄生ダイオードで
ある。スイッチング素子Q1 の両端には、逆流阻止用の
ダイオードD1 を介して平滑コンデンサC1 が接続され
ている。平滑コンデンサC1 の両端には、負荷Zが接続
されている。負荷Zの両端には、電圧検出用の抵抗R
6 ,R7 の直列回路が接続されている。抵抗R6 ,R7
の接続点の電位は、差動増幅器IC3 に入力されて基準
電位Vrefとの差に相当する電圧が増幅されて電圧比
較器IC4 の負入力端子に接続される。差動増幅器IC
3 には帰還インピーダンスとしてコンデンサC10が接続
されている。電圧比較器IC4 の正入力端子にはコンデ
ンサC9 が接続されている。コンデンサC9 の両端に
は、トランジスタQ2 が並列的に接続されている。トラ
ンジスタQ2 のベースには、フリップフロップFFの反
転出力端子Q’が接続されている。フリップフロップF
Fの出力端子Qは、抵抗R1 を介してスイッチング素子
1 の制御電極に接続されている。フリップフロップF
Fのリセット端子Rは電圧比較器IC4 の出力端子に接
続されており、セット端子Sは検出器IC5の出力端子
に接続されている。スイッチング素子Q1 に流れる電流
は、抵抗R8により電圧に変換されて検出器IC5 に入
力されている。トランジスタQ3 には抵抗R9 を介して
一定の電流が流れて、これと同じ電流がトランジスタQ
4 を介してコンデンサC9 に流れる。
The circuit configuration of FIG. 28 will be described below. The AC power supply AC is connected to the AC input terminal of the full-wave rectifier DB. A small capacity capacitor C 8 is connected to the DC output terminal of the full-wave rectifier DB. Capacitor C
An inductor L 1 is connected to both ends of 8 via a switching element Q 1 composed of a power MOSFET.
Ds is a reverse parasitic diode of the switching element Q 1 . A smoothing capacitor C 1 is connected to both ends of the switching element Q 1 via a diode D 1 for blocking backflow. A load Z is connected to both ends of the smoothing capacitor C 1 . A resistor R for voltage detection is provided across the load Z.
A series circuit of 6 and R 7 is connected. Resistors R 6 and R 7
The potential at the connection point is input to the differential amplifier IC 3 , the voltage corresponding to the difference from the reference potential Vref is amplified, and the voltage is connected to the negative input terminal of the voltage comparator IC 4 . Differential amplifier IC
A capacitor C 10 is connected to 3 as a feedback impedance. The capacitor C 9 is connected to the positive input terminal of the voltage comparator IC 4 . A transistor Q 2 is connected in parallel to both ends of the capacitor C 9 . The inverting output terminal Q ′ of the flip-flop FF is connected to the base of the transistor Q 2 . Flip flop F
The output terminal Q of F is connected to the control electrode of the switching element Q 1 via the resistor R 1 . Flip flop F
The reset terminal R of F is connected to the output terminal of the voltage comparator IC 4 , and the set terminal S is connected to the output terminal of the detector IC 5 . The current flowing through the switching element Q 1 is converted into a voltage by the resistor R 8 and input to the detector IC 5 . A constant current flows through the transistor Q 3 through the resistor R 9 , and the same current flows as the transistor Q 3.
Flows to capacitor C 9 via 4 .

【0007】この回路のタイムチャートを図29に示
す。まず、時刻t1 では、検出器IC 5 がインダクタL
1 とスイッチング素子Q1 あるいはダイオードD1 と平
滑用コンデンサC1 を通って抵抗R8 に流れる電流が0
になることを検出してHighレベルの信号を出力す
る。これにより、フリップフロップFFのセット端子S
に信号が入り、その出力端子QからはHighレベルの
信号が、また、反転出力端子Q’からはLowレベルの
信号が出てスイッチング素子Q1 をオン、トランジスタ
2 をオフする。次に、時刻t1 〜t2 の期間では、ト
ランジスタQ2 がオフされており、トランジスタQ3
4 によるカレントミラー回路で制御電源電圧Vccと
抵抗R9 によって決まる電流がコンデンサC9 を充電
し、コンデンサC9 の両端電圧が直線的に増加して行
く。抵抗R6 ,R7 による分圧電位は、基準電位Vre
fと共に差動増幅器IC3 に入力されて、差動増幅器I
3 の出力は或るレベルで一定となっている。その電圧
レベルにコンデンサC9 の両端電圧が達すると、時刻t
2 で電圧比較器IC4 からHighレベルの信号が出力
され、リセット端子Rに入力される。これにより、フリ
ップフロップFFの出力端子QからLowレベルの信号
が、また、反転出力端子Q’からはHighレベルの信
号が出力されて、スイッチング素子Q1 はオフ、トラン
ジスタQ2 はオンとなる。さらに、時刻t2 〜t3 の期
間では、スイッチング素子Q1 がオンしている間にイン
ダクタL1 、スイッチング素子Q1 、抵抗R8 を通じて
流れていた電流によりインダクタL1 に蓄えられたエネ
ルギーが、スイッチング素子Q1 がオフしたときに放出
され、インダクタL1 からダイオードD1 、コンデンサ
1 、抵抗R8 へと電流が流れて、コンデンサC1 が充
電される。また、上述のようにコンデンサC1 が充電さ
れている間は、トランジスタQ2 がオンするため、コン
デンサC9 の電位は上昇しない。そして、インダクタL
1 のエネルギーによる電流が流れ終えると、時刻t
3 (又はt1 )で、抵抗R8 を流れる電流がゼロとな
り、以下、同じ動作を繰り返す。このように、時刻t1
〜t2 の区間を一定にして、インダクタL1 に流れる電
流がゼロになることを検出して、スイッチング素子Q1
のオン信号が入るタイミングを制御することにより、イ
ンダクタL1 に流れる電流の休止区間を無くすことがで
きる。このため、高調波成分の比較的少ない入力電流波
形となる。
FIG. 29 shows a time chart of this circuit.
You First, time t1Then, the detector IC Five Is the inductor L
1And switching element Q1Or diode D1And flat
Sliding capacitor C1Through resistance R8 Current flowing in
Is detected and a high level signal is output.
It As a result, the set terminal S of the flip-flop FF
Signal from the output terminal Q of the high level
The signal also goes low from the inverting output terminal Q '.
Signal is output and switching element Q1Turn on the transistor
Q2Turn off. Next, time t1~ T2In the period of
Langista Q2Is turned off and transistor Q3
QFourWith the current mirror circuit by the control power supply voltage Vcc
Resistance R9The current determined by the capacitor C9Charge the
And capacitor C9The voltage across the
Ku. Resistance R6 , R7 The divided potential due to is the reference potential Vre
differential amplifier IC with f3Is input to the differential amplifier I
C3Output is constant at a certain level. Its voltage
Capacitor C to level9When the voltage across both ends of
2With voltage comparator ICFourOutputs a high level signal from
And is input to the reset terminal R. Because of this,
Low level signal from the output terminal Q of the flip-flop FF
However, a high level signal is output from the inverting output terminal Q '.
Signal is output and the switching element Q1Off, tran
Dista Q2Turns on. Furthermore, time t2~ T3Period of
In between, switching element Q1While the is on
Ducta L1, Switching element Q1, Resistance R8Through
Inductor L due to the flowing current1Energy stored in
Rugie is the switching element Q1Emitted when is off
The inductor L1To diode D1, Capacitors
C1, Resistance R8Current flows to the capacitor C1Is full
Be charged. In addition, as described above, the capacitor C1Is charged
Transistor Q while2Is turned on,
Densa C9The potential of does not rise. And inductor L
1When the current due to the energy of
3(Or t1), The resistance R8The current flowing through is zero
After that, the same operation is repeated. Thus, at time t1
~ T2Inductor L1Electricity flowing through
When the flow becomes zero, the switching element Q1
By controlling the timing when the ON signal of
Inductor L1It is possible to eliminate the pause section of the current flowing through
Wear. Therefore, the input current wave with relatively few harmonic components
Be in shape.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図28の従
来例においても入力電圧を全波整流した脈流波形の電圧
の低い部分(谷の部分)においては、図30に示すよう
に、入力電流波形が正弦波に顕著に追従できない区間T
x(追従不可区間)を生じる。すなわち、上述の制御動
作のうち、抵抗R8 を流れる電流がゼロになるのを検出
してからスイッチング素子Q1 にON信号を出すまでの
間に、実際には回路動作上、遅延時間tsが生じてしま
う。そのために、図31や図32に示すように、インダ
クタL1 を流れる電流がゼロになった後に、遅延時間t
sの間だけ図25で述べたような浮遊容量とインダクタ
1 の共振電流が流れてしまい、スイッチング素子Q1
がオンしてもスイッチング素子Q1 の電流が負の向きか
ら流れ出すことになる。ところで、インダクタL1 の充
放電電流の増加の度合い(傾き)は、充電時にはVin
/L1 となり、放電時には(Vout−Vin)/L1
となる。ここで、Vinはチョッパーの入力電圧、Vo
utはチョッパーの出力電圧である。出力電圧Vout
は略一定であるので、スイッチング素子Q1 のスイッチ
ング時の入力電圧Vinの値により充電時と放電時にイ
ンダクタL1 を流れる電流の傾きは異なり、入力電圧V
inが大きいとき(脈流の山の部分)においては、充電
時の傾きは大きく、放電時の傾きは小さい。また、入力
電圧Vinが小さいとき(脈流の谷の部分)において
は、充電時の傾きは小さく、放電時の傾きは大きい。し
たがって、前述のように制御回路の遅延時間tsが生じ
たときに、同じ遅延時間tsであっても、図31、図3
2に示すように、スイッチング素子Q1 を流れる電流の
負方向の電流量J1 が異なってしまう。図31は入力電
圧Vinが小さいときにインダクタL1 を流れる電流波
形、図32は入力電圧Vinが大きいときにインダクタ
1 を流れる電流波形である。したがって、スイッチン
グ素子Q1 のオン区間T1 (=t2 −t1 )を一定にす
るように制御しても、実際のオン区間T 2 は入力電圧V
inが小さいときと大きいときで異なってしまう。ここ
で、図31に示すようにスイッチング素子Q1 のオン時
に流れる負方向の電流量(斜線部J1 )と正方向の電流
量(横線部J2 )がJ1 >J2 となるとき、図30に示
したような入力電流波形が正弦波に追従できない追従不
可区間Txが顕著に生じてしまう。このために入力波形
に高調波成分が生ずることになる。以上のように、チョ
ッパー回路のスイッチング素子のオン区間を一定に制御
する方式では、入力電流波形が正弦波に顕著に追従でき
ない部分が生じる。これにより、入力電流波形に高調波
成分が生じてしまう。
However, according to FIG.
Also in the conventional example, the voltage of the pulsating current waveform obtained by full-wave rectifying the input voltage
As shown in Fig. 30, in the low part (valley part) of
In the section T where the input current waveform cannot noticeably follow the sine wave
x (non-followable section) occurs. That is, the control motion described above
Resistance R8Detected that the current flowing through the
Then switching element Q1Until the ON signal is output to
In the meanwhile, a delay time ts actually occurs due to the circuit operation.
U Therefore, as shown in FIG. 31 and FIG.
Kuta L1Delay time t after the current flowing through
Stray capacitance and inductor as described in Fig. 25 only during s
L1Resonance current of the switching element Q1
Switching element Q1The current of the negative direction
Will flow out. By the way, inductor L1Charge of
The degree of increase (slope) of the discharge current is Vin during charging.
/ L1And becomes (Vout-Vin) / L during discharge1
Becomes Where Vin is the input voltage of the chopper, Vo
ut is the output voltage of the chopper. Output voltage Vout
Is substantially constant, the switching element Q1Switch
Depending on the value of the input voltage Vin at the time of charging,
Inductor L1The slope of the current flowing through the
When in is large (the peak of the pulsating current), charge
The slope of time is large and the slope of discharge is small. Also type
When the voltage Vin is small (at the valley of the pulsating flow)
Has a small slope during charging and a large slope during discharging. Shi
Therefore, the delay time ts of the control circuit is generated as described above.
3 and FIG. 3 even if the delay time ts is the same.
As shown in 2, the switching element Q1Of the current flowing through
Negative current amount J1Will be different. Figure 31 shows the input power
Inductor L when pressure Vin is small1Current wave flowing through
Figure 32 shows the inductor when the input voltage Vin is large.
L1It is a current waveform flowing through. Therefore, switchon
Element Q1ON section T1(= T2-T1) Is constant
Even if it is controlled so that the actual ON section T 2Is the input voltage V
It differs when in is small and when it is large. here
Then, as shown in FIG. 31, the switching element Q1When on
The amount of negative current flowing through (the shaded area J1) And positive current
Quantity (horizontal line part J2) Is J1> J2When
The input current waveform cannot track the sine wave
The feasible section Tx remarkably occurs. For this reason the input waveform
Will generate harmonic components. As mentioned above, Cho
Constant control of ON section of switching element of upper circuit
With this method, the input current waveform can follow the sine wave remarkably.
There is a missing part. This allows the input current waveform to
Ingredients are generated.

【0009】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、チョッパー回路を用いた電源装置において、
少なくとも入力電流波形が正弦波に顕著に追従できない
区間において、入力電流波形の正弦波への追従を改善す
ることを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and in a power supply device using a chopper circuit,
It is an object of the present invention to improve tracking of an input current waveform to a sine wave at least in a section where the input current waveform cannot significantly follow the sine wave.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の電源装置にあっ
ては、上記の課題を解決するために、交流電源ACと、
交流電源ACの交流電圧を全波整流する全波整流器DB
と、全波整流器DBの整流出力をスイッチング素子Q1
により断続させることによりインダクタL1 に断続的に
エネルギーを蓄積し、このインダクタL1 の蓄積エネル
ギーを逆流阻止用のダイオードD1 を介して放出するよ
うに構成されたチョッパー回路と、前記インダクタL1
に流れる電流がゼロになったことを検出してから一定期
間にわたり前記スイッチング素子Q1 をオンするように
制御する制御回路とを有する電源装置において、全波整
流後の脈流波形に基づいて少なくとも前記スイッチング
素子Q1 がオンしている間に流れる正方向の電流量が負
方向の電流量に比べて多くなるように前記スイッチング
素子Q1 のオン区間を制御する回路を付加したことを特
徴とするものである。なお、スイッチング素子Q1 のオ
ン区間は段階的に制御してもよいし、連続的に制御して
も良い。また、オン区間を制御する代わりに、インダク
タL1 の値を変化させても良い。
In order to solve the above-mentioned problems, in the power supply device of the present invention, an AC power supply AC,
Full-wave rectifier DB for full-wave rectifying AC voltage of AC power supply AC
And the rectified output of the full-wave rectifier DB to the switching element Q 1
Energy is intermittently stored in the inductor L 1 by intermittently connecting the inductor L 1 and the stored energy in the inductor L 1 is released through the diode D 1 for blocking the reverse current; and the inductor L 1
In a power supply device having a control circuit for controlling the switching element Q 1 to be turned on for a certain period after detecting that the current flowing through is zero, at least based on the pulsating current waveform after full-wave rectification. and characterized in that the addition circuit current amount in the positive direction to control the switching element to Q 1 oN zone to be larger than the negative direction of the current amount flowing between said switching element Q 1 is turned on To do. The ON period of the switching element Q 1 may be controlled stepwise or continuously. Further, the value of the inductor L 1 may be changed instead of controlling the ON section.

【0011】[0011]

【作用】上述のように、入力波形が正弦波に顕著に追従
できない区間は、チョッパー回路のオン区間が一定とな
るように制御されたスイッチング素子Q1 がオンしてい
る時にインダクタL1 からスイッチング素子Q1 へと流
れる電流において、制御回路の動作の遅延時間により生
じる負方向の電流が正方向の電流よりも多くなってしま
う為に、つまり、図31のようになってしまうために生
じてしまう。それを改善するための本発明の動作を図3
3に示す。
As described above, the section in which the input waveform cannot remarkably follow the sine wave is switched from the inductor L 1 when the switching element Q 1 controlled so that the ON section of the chopper circuit is constant. In the current flowing to the element Q 1 , the negative direction current generated by the delay time of the operation of the control circuit becomes larger than the positive direction current, that is, as shown in FIG. 31. I will end up. The operation of the present invention for improving it is shown in FIG.
3 shows.

【0012】図33では、従来一定であるスイッチング
素子Q1 のオン区間(t1 〜t2 )で負方向の電流量
(斜線部J1 )よりも正方向の電流量(横線部J2 )が
少ない場合(J1 >J2 となる場合)に少なくともJ1
<J2 +J2 ’となるようにオン区間をt2 からt2
まで広げて、図31のようにはならないように改善した
ものである。少なくとも入力電流波形が正弦波に顕著に
追従していない区間において、前述のようにオン区間を
広げてやれば入力電流波形の高調波成分は減る。
In FIG. 33, the amount of current in the positive direction (horizontal line portion J 2 ) is larger than the amount of current in the negative direction (hatched portion J 1 ) in the ON section (t 1 -t 2 ) of the switching element Q 1 which is constant in the past. At least J 1 when the number is small (when J 1 > J 2 )
<J 2 + J 2 'become as t 2 ON interval from t 2'
It is improved so that it does not look like FIG. 31. At least in the section where the input current waveform does not follow the sine wave remarkably, if the ON section is expanded as described above, the harmonic component of the input current waveform is reduced.

【0013】なお、スイッチング素子Q1 のオン区間を
広げる代わりに、インダクタL1 の値を変化させても同
様の条件を満足させることができる。
The same condition can be satisfied by changing the value of the inductor L 1 instead of extending the ON section of the switching element Q 1 .

【0014】[0014]

【実施例】図1は本発明の第1実施例の回路図である。
本実施例では、図28の従来例において、全波整流器D
Bの正出力端子を、抵抗R10とダイオードD3 を介して
コンデンサC9 の正極に接続したものである。このた
め、全波整流器DBから出力される脈流波形に応じて、
コンデンサC9 の充電速度が変化する。その他の構成
は、図28の従来例と同様である。図28の従来例で
は、抵抗R9 により決定される電流とコンデンサC9
容量に応じて、コンデンサC9 の両端電位の増加の傾き
が一定となり、スイッチング素子Q1 のオン区間も一定
となるように制御されていた。これに対して、本実施例
では、抵抗R10とダイオードD3 の直列回路を、図1の
ように、全波整流出力とコンデンサC9 の間に接続する
ことにより、コンデンサC9 の充電速度を全波整流後の
脈流波形に基づいて変化させている。すなわち、コンデ
ンサC9 に流れる電流は、図2に示すように、従来の抵
抗R9により決定される一定の電流Iaに脈流電流Ib
が重畳されることになり、入力電圧がゼロに近い部分
(脈流波形の谷の部分)では、入力電圧がピークに近い
部分(脈流の山の部分)よりもコンデンサC9 の両端電
位の増加の傾きが小さくなり、スイッチング素子Q1
オン区間は比較的広がったものとなる。ここで、抵抗R
9 の値と、抵抗R10の値を変化させ、電流IaとIbの
割合を変えることにより、入力電流波形が正弦波に顕著
に追従しない区間で図33のようなスイッチングを行
い、入力電流波形を正弦波にできるだけ追従させて入力
電流の高調波成分を減らすことができる。
1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.
In this embodiment, in the conventional example of FIG. 28, a full-wave rectifier D
The positive output terminal of B is connected to the positive electrode of a capacitor C 9 via a resistor R 10 and a diode D 3 . Therefore, according to the pulsating flow waveform output from the full-wave rectifier DB,
The charging speed of the capacitor C 9 changes. Other configurations are similar to those of the conventional example of FIG. In the conventional example of FIG. 28, according to the capacity of the current and the capacitor C 9 which is determined by the resistor R 9, the slope of the increase in potential across the capacitor C 9 becomes constant, also becomes constant on the interval switching element Q 1 Was controlled as. On the other hand, in this embodiment, by connecting the series circuit of the resistor R 10 and the diode D 3 between the full-wave rectified output and the capacitor C 9 , as shown in FIG. 1, the charging speed of the capacitor C 9 can be increased. Is changed based on the pulsating flow waveform after full-wave rectification. That is, as shown in FIG. 2, the current flowing through the capacitor C 9 changes to the constant current Ia determined by the conventional resistor R 9 and the pulsating current Ib.
Will be superimposed, and in the portion where the input voltage is close to zero (valley portion of the pulsating flow waveform), the potential across the capacitor C 9 will be higher than that in the portion where the input voltage is near peak (the pulsating current peak portion). The slope of the increase becomes small, and the ON section of the switching element Q 1 becomes relatively wide. Where resistance R
By changing the value of 9 and the value of the resistor R 10 and changing the ratio of the currents Ia and Ib, switching as shown in FIG. 33 is performed in the section where the input current waveform does not noticeably follow the sine wave. Can be made to follow the sine wave as much as possible to reduce the harmonic components of the input current.

【0015】図3は本発明の第2実施例の回路図であ
る。上述の図28の従来例では、電圧比較器IC4 の負
入力端子に印加される基準電圧は、チョッパー回路の出
力電圧を抵抗R6 ,R7 により検出し、差動増幅器IC
3 でフィードバックをかけることにより一定に保たれて
いた。チョッパーの出力電圧は一定であり、また、コン
デンサC9 の容量と、コンデンサC9 に流れ込む一定電
流で決まるコンデンサC 9 の両端電位の増加の傾きが一
定であることから、スイッチング素子Q1 のオン時間は
一定になっていた。本実施例では、図31のように、少
なくともJ1 >J 2 となるところで、図33のように、
1 <J2 +J2’となるように、スイッチング素子Q
1 のオン区間を広げるために、抵抗R11,R12、トラン
ジスタQ5,Q6 で構成されるカレントミラー回路と抵
抗R13を、図3のように追加する。これによりカレント
ミラー回路を流れる電流Icが入力電圧の全波整流波形
と同じ脈流波形で流れ、電圧比較器IC4 の負入力端子
の基準電位は差動増幅器IC 3 の出力電位から、Ic×
13の電圧降下分だけ降下した波形となる。各部の波形
は図4のようになり、脈流波形の電圧の低い谷の部分の
スイッチング素子Q1のオン時間は、電圧の高い山の部
分に比べて長くなる。抵抗R7 の値と電流Ic、抵抗R
13の値を変化させ、差動増幅器IC3 の出力電位とIc
×R13でドロップする電位の割合を変えることにより、
少なくとも図31のようにJ1 >J2 となるところを、
図33のようにJ1 <J2 +J2’となるように設定し
て、入力電流波形が正弦波に顕著に追従できなくなる区
間の波形を改善し、入力電流の高調波成分を減らすこと
ができる。
FIG. 3 is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention.
It In the conventional example of FIG. 28 described above, the voltage comparator ICFourNegative of
The reference voltage applied to the input terminal is the output of the chopper circuit.
Force voltage to resistance R6, R7Differential amplifier IC
3Kept constant by giving feedback in
I was there. The output voltage of the chopper is constant and the
Densa C9Capacity and capacitor C9Constant current flowing into
Flow-determined capacitor C 9The slope of the increase in the potential across
Since it is constant, the switching element Q1On time is
It was constant. In this embodiment, as shown in FIG.
At least J1> J 2Then, as shown in FIG. 33,
J1<J2+ J2Switching element Q
1To extend the ON section of the resistor R11, R12, Tran
Dista QFive, Q6The current mirror circuit and
Anti-R13Are added as shown in FIG. This makes the current
Current Ic flowing through the mirror circuit is full-wave rectified waveform of input voltage
Flows with the same pulsating waveform as the voltage comparator ICFourNegative input terminal
The reference potential of the differential amplifier IC 3From the output potential of Ic ×
R13The waveform has a voltage drop corresponding to the voltage drop of. Waveform of each part
Is as shown in Fig. 4, and it is
Switching element Q1The on-time of the
It will be longer than a minute. Resistance R7Value, current Ic, resistance R
13Of the differential amplifier IC by changing the value of3Output potential and Ic
× R13By changing the ratio of the potential dropped by
At least J as shown in Fig. 311> J2Where
As shown in Figure 33, J1<J2+ J2
The input current waveform cannot follow the sine wave remarkably.
To improve the waveform between and reduce the harmonic components of the input current
You can

【0016】図5は本発明の第3実施例の回路図であ
る。本実施例では、全波整流器DBの整流出力端に、抵
抗R14,R15の直列回路が接続されている。抵抗R14
15の接続点の電位は検出器IC6 に入力されている。
検出器IC6 の出力はトランジスタQ7 のベースに接続
されている。トランジスタQ7 は抵抗R17と直列接続さ
れて抵抗R9 の両端に並列接続されている。その他の構
成は図28の従来例と同様である。
FIG. 5 is a circuit diagram of the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the rectified output terminals of the full-wave rectifier DB, a series circuit of resistors R 14, R 15 are connected. Resistance R 14 ,
The potential at the connection point of R 15 is input to the detector IC 6 .
The output of detector IC 6 is connected to the base of transistor Q 7 . The transistor Q 7 is connected in series with the resistor R 17 and is connected in parallel with both ends of the resistor R 9 . Other configurations are similar to those of the conventional example of FIG.

【0017】以下、本実施例の動作について説明する。
全波整流器DBから出力される脈流波形は抵抗R14,R
15により分圧されて検出器IC6 に入力される。検出器
IC 6 では入力電圧を基準電位と比較し、入力電圧が基
準電位よりも高い区間では、トランジスタQ7 にON信
号を与える。基準電位は追従不可区間Txの始まる電位
に設定してある。脈流波形の山の部分でトランジスタQ
7 にON信号が入ると、抵抗R9 とR17が並列接続状態
になるため、トランジスタQ3 ,Q4 を流れる電流が増
える。このため、コンデンサC9 の充電速度が速くな
り、トランジスタQ7 のOFF時(脈流の谷の部分)に
比べて、スイッチング素子Q1 のON時間が短くなる。
そのため、図6のように、スイッチング素子Q1 のON
時間が決定される。検出器IC6 の検出出力により、図
31に示すように、J1 ≧J2 となる区域では、トラン
ジスタQ7 をOFFし、スイッチング素子Q1 のON時
間を広げて、逆に、図32に示すように、J1 <J2
区域では、トランジスタQ7をONし、スイッチング素
子Q1 のON時間を縮めることによって追従効果を出
す。トランジスタQ3 側の抵抗R9 とR17の値はすべて
の区間でJ1 <J2 となるように設定するものである。
The operation of this embodiment will be described below.
The pulsating flow waveform output from the full-wave rectifier DB is the resistance R14, R
15Is divided by the detector IC6Entered in. Detector
IC 6Then, compare the input voltage with the reference potential, and
In the section higher than the quasi-potential, the transistor Q7ON to
Give the issue. The reference potential is the potential at which the non-followable section Tx starts
Is set to. Transistor Q at the peak of pulsating flow waveform
7When an ON signal is input to the resistor R9 And R17Are connected in parallel
Therefore, the transistor Q3 , QFour Current flowing through
Get Therefore, the capacitor C9 Charging speed is faster
Transistor Q7When OFF (at the valley of the pulsating flow)
In comparison, switching element Q1 ON time becomes short.
Therefore, as shown in FIG.1 ON
The time is decided. Detector IC6Fig.
As shown in 31,1≧ J2In the area
Dista Q7OFF, switching element Q1 When ON
Open the gap and, conversely, as shown in FIG.1<J2of
In the area, the transistor Q7To turn on the switching element
Child Q1 A tracking effect is produced by shortening the ON time of
You Transistor Q3 Side resistance R9 And R17All values of
J in the section1<J2Is set so that

【0018】図7は本発明の第4実施例の回路図であ
る。本実施例では、図5に示した第3実施例において、
検出器IC6 での検出レベルの数を増やしたものであ
る。脈流波形の電位が上昇するにつれてトランジスタQ
7 ,Q8 ,Q9 ,…,Qnを順にONして行き、抵抗R
17,R18,R19,…,Rnを順に抵抗R9 に対して並列
接続状態にして行く。逆に脈流波形の電位が減少して行
くとトランジスタQn〜Q 7 へと逆にOFFして行く。
この結果、スイッチング素子Q1 のON時間は脈流波形
の山の部分から谷の部分に向かって徐々に広がることに
なり、入力電流の入力電圧への追従効果を第3実施例よ
りも更に細かく制御できる。
FIG. 7 is a circuit diagram of the fourth embodiment of the present invention.
It In this embodiment, in the third embodiment shown in FIG.
Detector IC6The number of detection levels in
It As the potential of the pulsating current waveform rises, the transistor Q
7 , Q8, Q9,,, Qn are turned on in order, and the resistance R
17, R18, R19,,, Rn in order of resistance R9Parallel to
Get connected. Conversely, the potential of the pulsating flow waveform decreases
Kuto transistor Qn-Q 7 On the contrary, it turns off.
As a result, the switching element Q1 ON time is pulsating waveform
To gradually spread from the mountain part to the valley part
Therefore, the effect of tracking the input current to the input voltage is the same as in the third embodiment.
It can be controlled more finely.

【0019】図8は本発明の第5実施例の回路図であ
る。本実施例においても図5に示した第3実施例と同様
に、抵抗R14,R15により脈流波形を検出し、検出器I
6 で基準電位と比較し、トランジスタQ7 をON/O
FFさせる信号を出力する。脈流波形の谷の部分でトラ
ンジスタQ7 にON信号が入ると、抵抗R7 ,R17が並
列接続状態になり、A点の電位が下がる。A点の電位が
下がると、図9のように差動増幅器IC3 の出力が上昇
し、電圧比較器IC4 の負入力端子のレベルが上がるこ
とになり、その結果、コンデンサC9 の充電時間が長く
なり、スイッチング素子Q1 のON時間がトランジスタ
7 のOFF時(脈流の山の部分)に比べて長くなる。
検出器IC6 の検出出力により、J1 ≧J2 となる区間
とJ1 <J 2 となる区間との少なくとも2区間に分け
て、J1 ≧J2 の区間ではトランジスタQ7 をONし
て、スイッチング素子Q1 のON時間を長くし、J1
2 の区間ではトランジスタQ7 をOFFして、スイッ
チング素子Q1 のON時間を短くすることによって追従
効果を出す。抵抗R7 ,R17の値は図5に示した第3実
施例と同じ条件で設定する。
FIG. 8 is a circuit diagram of the fifth embodiment of the present invention.
It Also in this embodiment, it is similar to the third embodiment shown in FIG.
And the resistance R14, R15To detect the pulsating flow waveform by the detector I
C6Transistor Q7 ON / O
The signal for FF is output. Tigers at the valley of the pulsating waveform
Register Q7 When an ON signal is input to the resistor R7 , R17Is average
The column connection is established, and the potential at point A drops. The potential at point A is
When lowered, the differential amplifier IC as shown in FIG.3 Output increases
And voltage comparator ICFour The level of the negative input terminal of
And as a result, the capacitor C9 Long charging time
And the switching element Q1 ON time is a transistor
Q7 It becomes longer than when it is OFF (the peak of the pulsating current).
Detector IC6J detection output1≧ J2Section
And J1<J 2Divided into at least 2 sections
J1≧ J2Transistor Q in the section7 Turn on
Switching element Q1 Lengthening the ON time of1<
J2Transistor Q in the section7 Turn off the switch
Holding element Q1 Follows by shortening the ON time of
Produce an effect. Resistance R7 , R17The value of is the third actual value shown in FIG.
Set under the same conditions as in the example.

【0020】図10は本発明の第6実施例の回路図であ
る。本実施例においても第5実施例と同じく脈流波形の
検出出力に応じて抵抗R17,R18,…,Rnとトランジ
スタQ7 ,Q8 ,…,Qnを用いてA点の電位を変化さ
せることによって差動増幅器IC3 の出力、即ち、電圧
比較器IC4 の負入力端子のレベルを変化させ、スイッ
チング素子Q1 のON時間を変化させるものであるが、
図7の第4実施例と同様に、脈流波形の検出レベルの数
を増やし、脈流波形の電位が減少するにつれて、トラン
ジスタQ7 〜Qnを順にONして行き、抵抗R17〜Rn
と順に抵抗R7に対して並列接続状態にして行く。逆
に、検出電位が増加すると、トランジスタQn〜Q5
とOFFしていく。この結果、図7の第4実施例と同
様、細かい追従効果が得られる。
FIG. 10 is a circuit diagram of a sixth embodiment of the present invention. Also in this embodiment, as in the fifth embodiment, the potential at the point A is changed using the resistors R 17 , R 18 , ..., Rn and the transistors Q 7 , Q 8 ,. By doing so, the output of the differential amplifier IC 3 , that is, the level of the negative input terminal of the voltage comparator IC 4 is changed, and the ON time of the switching element Q 1 is changed.
Similar to the fourth embodiment of FIG. 7, increasing the number of detection level of the pulsating waveform, as the potential of the pulsating waveform is reduced, in turn continue to turn ON the transistor Q 7 Qn, resistor R 17 ~Rn
And the resistor R 7 are connected in parallel in this order. On the contrary, when the detected potential increases, the transistors Qn to Q 5 are turned off. As a result, similar to the fourth embodiment shown in FIG. 7, a fine tracking effect can be obtained.

【0021】図11は本発明の第7実施例の回路図であ
る。本実施例では、少なくともスイッチング素子Q1
負方向の電流量J1 と正方向の電流量J2 が図31に示
すようにJ1 >J2 となる場合に、図34のように、一
定オン時間であっても、流れる電流の傾きを大きくする
ことにより、負の向きの電流量J1 ’と正の負の電流量
2 ’が、J1 ’<J2 ’となる制御を加えるものであ
る。これにより、入力電流波形が正弦波に追従できない
区間(追従不可区間)を改善し、入力電流から高調波成
分を減らすことができる。この制御を行うために、本実
施例では、インダクタL1 ,L2 の直列回路が使用され
ており、インダクタL1 の両端にはスイッチング素子Q
10が並列接続されている。スイッチング素子Q10には、
制御部2から駆動信号が入力されている。制御部2に
は、全波整流器DBの出力電圧を抵抗R14,R15により
分圧した電圧が入力されている。
FIG. 11 is a circuit diagram of the seventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, at least when the negative direction current amount J 1 and the positive direction current amount J 2 of the switching element Q 1 are J 1 > J 2 as shown in FIG. 31, as shown in FIG. By increasing the gradient of the flowing current even during the on-time, the control is performed so that the negative current amount J 1 'and the positive negative current amount J 2 ' will be J 1 '<J 2 '. It is a thing. As a result, it is possible to improve a section in which the input current waveform cannot follow the sine wave (non-trackable section) and reduce the harmonic component from the input current. In order to perform this control, a series circuit of inductors L 1 and L 2 is used in this embodiment, and a switching element Q is provided at both ends of the inductor L 1.
10 are connected in parallel. The switching element Q 10 has
A drive signal is input from the control unit 2. A voltage obtained by dividing the output voltage of the full-wave rectifier DB by the resistors R 14 and R 15 is input to the control unit 2.

【0022】以下、本実施例の動作について説明する。
スイッチング素子Q1 は、チョッパー回路のインダクタ
1 ,L2 に流れる電流がゼロになると、制御部1から
オン信号を与えられて、一定のオン時間で動作するよう
に制御されている。ただし、インダクタL1 ,L2 を流
れる電流がゼロになってからスイッチング素子Q1 がオ
ンするまでに制御部1の動作に遅延時間を生じている。
この遅延時間のために入力電流波形に追従不可区間が生
じている。これを改善するために、図32のようにイン
ダクタからスイッチング素子Q1 へと流れる電流の負方
向の電流量J1が正方向の電流量J2 と比べてJ1 <J2
となるときはスイッチング素子Q10をオフさせておい
て、インダクタの値をL1 +L2 とし、少なくとも図3
1のようにJ1 >J2 となるときにスイッチング素子Q
10をオンしてインダクタの値をL 1 +L2 からL2 のみ
へと減らし、スイッチング素子Q1 に流れる電流の増加
する傾きを増やしてやる。これにより、図34に示すよ
うに、J1 ’<J2 ’として入力電流波形の追従不可区
間を改善し、高調波成分を減らすことができる。
The operation of this embodiment will be described below.
Switching element Q1 Is the inductor of the chopper circuit
L1 , L2 When the current flowing in the
Given an ON signal, it operates with a certain ON time
Controlled by. However, inductor L1 , L2 Flow
Switching element Q1 Is o
There is a delay time in the operation of the control unit 1 before turning on.
Due to this delay time, there is a section where the input current waveform cannot be tracked.
It is the same. In order to improve this, as shown in Fig. 32,
Switching element Q from the inductor1 Negative of current flowing to
Directional current amount J1Is the current amount J in the positive direction2 Compared to J1 <J2
 Switching element QTenLet's turn off
The inductor value to L1 + L2 And at least Figure 3
J like 11 > J2 Switching element Q
TenTo turn on the inductor value to L 1 + L2 To L2 only
Switching element Q1 Increase in current flowing through
I will increase the inclination. This gives the result shown in Figure 34.
Sea urchin, J1 《< J2 ‘
It is possible to improve the interval and reduce the harmonic components.

【0023】図12は本発明の第8実施例の回路図であ
る。本実施例では、制御部2の出力によりスイッチSW
1 を切り換えて、制御部1の出力によりスイッチング素
子Q 1 又はQ10のいずれかをオン・オフ制御するように
したものである。このような構成を用いた場合にも、イ
ンダクタの値を切り換えることができ、図11の第7実
施例と同様の効果を得ることができる。
FIG. 12 is a circuit diagram of an eighth embodiment of the present invention.
It In this embodiment, the switch SW is controlled by the output of the control unit 2.
1And the switching element is switched by the output of the control unit 1.
Child Q 1Or QTenTo turn on / off one of the
It was done. Even when such a configuration is used,
The value of the inductor can be switched, and
The same effect as the embodiment can be obtained.

【0024】図13は本発明の第9実施例の回路図であ
り、また、図14は本発明の第10実施例の回路図であ
る。これらの実施例は、それぞれ図11及び図12の実
施例における制御部2の構成を具体化したものであり、
図15の動作波形図に示すように、抵抗R14,R15によ
り脈流波形を検出し、検出器IC6 で基準電位V6 と比
較し、駆動部K6 によりスイッチング素子Q10又はスイ
ッチSW1 を駆動するように構成したものである。
FIG. 13 is a circuit diagram of the ninth embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a circuit diagram of the tenth embodiment of the present invention. These embodiments embody the configuration of the control unit 2 in the embodiments of FIGS. 11 and 12, respectively.
As shown in the operation waveform diagram of FIG. 15, the pulsating current waveform is detected by the resistors R 14 and R 15 , the detector IC 6 compares it with the reference potential V 6, and the driving unit K 6 switches the switching element Q 10 or the switch SW. It is configured to drive 1 .

【0025】図11又は図12の実施例のようにインダ
クタL1 +L2 とL1 ,L2 という少なくとも1段のイ
ンダクタンス値の切り換えを追従不可区間において行う
ことにより、入力電流波形の正弦波への追従性を改善
し、入力電流の高調波成分を減らすことができる。しか
し、入力電流波形の正弦波への追従性や高調波成分を更
に改善するために、図16のようにインダクタンス値の
切り換えを複数段階にすると効果がある。図16の実施
例では、V6 ,V7 ,V8 ,…,Vnのレベルを段階的
に変えることで、入力電圧のレベルによりスイッチング
素子Q2 ’,Q3’,Q4 ’,…,Qn’と順番にオン
させていくことができる。これによりチョッパー回路の
インダクタンス値を変化させて、入力電流波形が正弦波
に追従できなくなる部分をより細かく補正することがで
きる。よって、更に入力電流が正弦波に近くなり、また
高調波成分を減らすことができる。また、図17の実施
例のように、図12の回路に上記と同様な複数段階の制
御を加えれば同様な効果を得ることができる。
As in the embodiment of FIG. 11 or 12, switching of the inductance value of at least one stage of the inductors L 1 + L 2 and L 1 and L 2 is performed in the non-followable section, so that the input current waveform becomes a sine wave. Of the input current can be improved and the harmonic component of the input current can be reduced. However, in order to further improve the sine wave followability of the input current waveform and the harmonic component, it is effective to switch the inductance value in multiple stages as shown in FIG. In the embodiment of FIG. 16, the levels of V 6 , V 7 , V 8 , ..., Vn are changed stepwise, so that the switching elements Q 2 ′, Q 3 ′, Q 4 ′, ..., Depending on the level of the input voltage. It can be turned on in sequence with Qn '. As a result, the inductance value of the chopper circuit can be changed to more finely correct the portion where the input current waveform cannot follow the sine wave. Therefore, the input current becomes closer to a sine wave, and the harmonic component can be reduced. Further, like the embodiment of FIG. 17, the same effect can be obtained by adding the same control as that of the above-described plural stages to the circuit of FIG.

【0026】次に、可飽和インダクタを利用して、図1
8に示すように、2次側に直流電流Iを流せば、図19
に示すように1次側のインダクタンスL1 が変化するこ
とは一般に良く知られている。つまり、可変抵抗VR1
等により直流電流Iを変化させれば、インダクタンス値
1 を変化させることができるのである。そこで、図2
0のような回路で、図11の実施例のような制御をトラ
ンジスタQ10を用いて行うことによりチョッパー回路の
インダクタンス値を変化させることができ、入力電流の
正弦波への追従性や高調波成分を改善することができ
る。また、可飽和インダクタの制御巻線を更に3次、4
次、…、n次と巻き上げて、複数段階の制御を加えれ
ば、更に入力電流を改善することができる。
Next, using a saturable inductor, as shown in FIG.
As shown in FIG. 8, if a direct current I is applied to the secondary side, as shown in FIG.
It is generally well known that the inductance L 1 on the primary side changes as shown in FIG. That is, the variable resistance VR 1
The inductance value L 1 can be changed by changing the direct current I by the above method. Therefore, FIG.
In the circuit, such as 0, it is possible to change the inductance value of the chopper circuit by performing using transistors Q 10 controlled as in the embodiment of FIG. 11, following capability and harmonic to a sinusoidal input current The ingredients can be improved. In addition, the control winding of the saturable inductor should be
The input current can be further improved by winding up to the next, ..., Nth order and adding control in multiple stages.

【0027】また、図19の特性において、インダクタ
ンス値が2次側電流Iに対して直線的に変化するI1
らI2 の間で電流Iを連続的に変化させ、可飽和インダ
クタL1 のインダクタンス値を連続的に変化させること
により更に入力電流を改善することができる。例えば、
図21に示す回路においては、可飽和インダクタL1
2次側を流れる電流IをトランジスタQ11により可変と
しており、図22のように、トランジスタQ11のエミッ
タ電位を入力電圧の全波整流波形(脈流)とすれば、ト
ランジスタQ11のベース電流は直流電流から脈流電流成
分を引いた波形となる。このため、可飽和インダクタL
1 の1次側のインダクタンス値が2次側電流Iに従って
連続的に変化する。これにより、入力電流が顕著に正弦
波に追従できない脈流の谷の部分で、スイッチング素子
1 に流れる電流が図34の実線で示すようにJ1 ’<
2 ’となるように連続的に変化させることができ、入
力電流波形を更に改善できるものである。
Further, in the characteristic of FIG. 19, the current I is continuously changed between I 1 and I 2 at which the inductance value linearly changes with respect to the secondary side current I, and the saturable inductor L 1 The input current can be further improved by continuously changing the inductance value. For example,
In the circuit shown in FIG. 21, the current I flowing through the secondary side of the saturable inductor L 1 is made variable by the transistor Q 11, and as shown in FIG. 22, the emitter potential of the transistor Q 11 is a full-wave rectified waveform of the input voltage. (Pulse flow), the base current of the transistor Q 11 has a waveform obtained by subtracting the pulsating current component from the direct current. Therefore, saturable inductor L
Inductance value of 1 on the primary side varies continuously in accordance with the secondary current I. As a result, the current flowing through the switching element Q 1 is J 1 '<as shown by the solid line in FIG.
It can be continuously changed to J 2 'and the input current waveform can be further improved.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、インダクタの電流がゼ
ロになった後、スイッチング素子のオン時間を一定に制
御するチョッパー回路において、入力電流波形が顕著に
正弦波に追従できない区間では、制御回路の遅延時間に
よって生じるスイッチング素子の負方向の電流量よりも
正方向の電流量を多くすることにより、入力電流波形が
正弦波にできるだけ追従するように改善し、入力電流の
高調波成分を減らすことができる。また、全波整流波形
を利用してスイッチング素子のオン期間やインダクタン
スの値を連続的又は段階的に変化させることにより、ス
イッチング素子の負方向の電流量よりも正方向の電流量
を多くする制御を簡単な回路構成で実現できるものであ
る。
According to the present invention, in the chopper circuit for controlling the ON time of the switching element to be constant after the current of the inductor becomes zero, the control is performed in the section where the input current waveform cannot remarkably follow the sine wave. The input current waveform is improved to follow the sine wave as much as possible by increasing the amount of current in the positive direction of the switching element caused by the delay time of the circuit, and the harmonic component of the input current is reduced. be able to. In addition, by controlling the ON period of the switching element and the value of the inductance continuously or stepwise by using the full-wave rectified waveform, control to increase the positive direction current amount more than the negative direction current amount of the switching element. Can be realized with a simple circuit configuration.

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

【図1】本発明の第1実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の動作波形図である。FIG. 2 is an operation waveform diagram of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施例の動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram of the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例の動作波形図である。FIG. 6 is an operation waveform diagram of the third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施例の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5実施例の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5実施例の動作波形図である。FIG. 9 is an operation waveform diagram of the fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6実施例の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a sixth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第7実施例の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a seventh embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第8実施例の回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram of an eighth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第9実施例の回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram of a ninth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第10実施例の回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram of a tenth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第10実施例の動作波形図である。FIG. 15 is an operation waveform diagram of the tenth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第11実施例の回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram of an eleventh embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第12実施例の回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram of a twelfth embodiment of the present invention.

【図18】本発明に用いる可飽和インダクタの回路図で
ある。
FIG. 18 is a circuit diagram of a saturable inductor used in the present invention.

【図19】本発明に用いる可飽和インダクタの特性図で
ある。
FIG. 19 is a characteristic diagram of a saturable inductor used in the present invention.

【図20】本発明の第13実施例の回路図である。FIG. 20 is a circuit diagram of a thirteenth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第14実施例の回路図である。FIG. 21 is a circuit diagram of a fourteenth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第14実施例の動作波形図である。FIG. 22 is an operation waveform chart of the fourteenth embodiment of the present invention.

【図23】第1の従来例の回路図である。FIG. 23 is a circuit diagram of a first conventional example.

【図24】第1の従来例の高周波的な動作波形図であ
る。
FIG. 24 is a high-frequency operation waveform diagram of the first conventional example.

【図25】第1の従来例の動作説明のための回路図であ
る。
FIG. 25 is a circuit diagram for explaining the operation of the first conventional example.

【図26】第1の従来例の低周波的な動作波形図であ
る。
FIG. 26 is a low-frequency operation waveform diagram of the first conventional example.

【図27】第2の従来例の高周波的な動作波形図であ
る。
FIG. 27 is a high-frequency operation waveform diagram of the second conventional example.

【図28】第3の従来例の回路図である。FIG. 28 is a circuit diagram of a third conventional example.

【図29】第3の従来例の高周波的な動作波形図であ
る。
FIG. 29 is a high-frequency operation waveform diagram of the third conventional example.

【図30】第3の従来例の低周波的な動作波形図であ
る。
FIG. 30 is a low-frequency operation waveform diagram of the third conventional example.

【図31】第3の従来例の脈流波形の谷の部分での高周
波的な動作波形図である。
FIG. 31 is a high-frequency operation waveform diagram in the valley portion of the pulsating flow waveform of the third conventional example.

【図32】第3の従来例の脈流波形の山の部分での高周
波的な動作波形図である。
FIG. 32 is a high-frequency operation waveform chart in the peak portion of the pulsating flow waveform of the third conventional example.

【図33】請求項1又は2の発明の高周波的な動作波形
図である。
FIG. 33 is a high-frequency operation waveform chart of the invention of claim 1 or 2;

【図34】請求項3の発明の高周波的な動作波形図であ
る。
FIG. 34 is a high frequency operation waveform chart of the invention of claim 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

AC 交流電源 DB 全波整流器 D1 ダイオード L1 インダクタ Q1 スイッチング素子AC AC power supply DB Full-wave rectifier D 1 diode L 1 inductor Q 1 switching element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電源と、交流電源の交流電圧を全
波整流する全波整流器と、全波整流器の整流出力をスイ
ッチング素子により断続させることによりインダクタに
断続的にエネルギーを蓄積し、このインダクタの蓄積エ
ネルギーを逆流阻止用のダイオードを介して放出するよ
うに構成されたチョッパー回路と、前記インダクタに流
れる電流がゼロになったことを検出してから一定期間に
わたり前記スイッチング素子をオンするように制御する
制御回路とを有する電源装置において、全波整流後の脈
流波形に基づいて少なくとも前記スイッチング素子がオ
ンしている間に流れる正方向の電流量が負方向の電流量
に比べて多くなるように前記スイッチング素子のオン区
間を制御する回路を付加したことを特徴とする電源装
置。
1. An AC power supply, a full-wave rectifier for full-wave rectifying an AC voltage of the AC power supply, and a rectifying output of the full-wave rectifier, which is intermittently accumulated by a switching element to accumulate energy intermittently in the inductor. And a chopper circuit configured to discharge the stored energy of the inductor through a diode for blocking a reverse current, and to turn on the switching element for a certain period after detecting that the current flowing in the inductor has become zero. In a power supply device having a control circuit for controlling, based on the pulsating current waveform after full-wave rectification, the amount of current in the positive direction flowing at least while the switching element is on becomes larger than the amount of current in the negative direction. A power supply device characterized in that a circuit for controlling the ON section of the switching element is added.
【請求項2】 交流電源と、交流電源の交流電圧を全
波整流する全波整流器と、全波整流器の整流出力をスイ
ッチング素子により断続させることによりインダクタに
断続的にエネルギーを蓄積し、このインダクタの蓄積エ
ネルギーを逆流阻止用のダイオードを介して放出するよ
うに構成されたチョッパー回路と、前記インダクタに流
れる電流がゼロになったことを検出してから一定期間に
わたり前記スイッチング素子をオンするように制御する
制御回路とを有する電源装置において、全波整流後の脈
流波形に基づいて少なくとも前記スイッチング素子がオ
ンしている間に流れる正方向の電流量が負方向の電流量
に比べて多くなるように前記スイッチング素子のオン区
間を一段階以上広げる制御を行う回路を付加したことを
特徴とする電源装置。
2. An AC power supply, a full-wave rectifier for full-wave rectifying the AC voltage of the AC power supply, and a rectified output of the full-wave rectifier which is intermittently accumulated by a switching element to accumulate energy intermittently in the inductor. And a chopper circuit configured to discharge the stored energy of the inductor through a diode for blocking a reverse current, and to turn on the switching element for a certain period after detecting that the current flowing in the inductor has become zero. In a power supply device having a control circuit for controlling, based on the pulsating current waveform after full-wave rectification, the amount of current in the positive direction flowing at least while the switching element is on becomes larger than the amount of current in the negative direction. As described above, the power supply device is characterized in that a circuit for performing control for expanding the ON period of the switching element by one step or more is added.
【請求項3】 交流電源と、交流電源の交流電圧を全
波整流する全波整流器と、全波整流器の整流出力をスイ
ッチング素子により断続させることによりインダクタに
断続的にエネルギーを蓄積し、このインダクタの蓄積エ
ネルギーを逆流阻止用のダイオードを介して放出するよ
うに構成されたチョッパー回路と、前記インダクタに流
れる電流がゼロになったことを検出してから一定期間に
わたり前記スイッチング素子をオンするように制御する
制御回路とを有する電源装置において、全波整流後の脈
流波形に基づいて少なくとも前記スイッチング素子がオ
ンしている間に流れる正方向の電流量が負方向の電流量
に比べて多くなるように前記インダクタの値を変化させ
るように制御を行う回路を付加したことを特徴とする電
源装置。
3. An AC power supply, a full-wave rectifier for full-wave rectifying the AC voltage of the AC power supply, and a switching element for connecting and disconnecting the rectified output of the full-wave rectifier to intermittently accumulate energy in the inductor. And a chopper circuit configured to discharge the stored energy of the inductor through a diode for blocking a reverse current, and to turn on the switching element for a certain period after detecting that the current flowing in the inductor has become zero. In a power supply device having a control circuit for controlling, based on the pulsating current waveform after full-wave rectification, the amount of current in the positive direction flowing at least while the switching element is on becomes larger than the amount of current in the negative direction. A power supply device characterized in that a circuit for performing control so as to change the value of the inductor is added.
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WO2018002998A1 (en) * 2016-06-28 2018-01-04 新電元工業株式会社 Power supply device, and method for controlling power supply device

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