JPH06233524A - 力率改善回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】入力信号数を減らし回路構成を簡素化して製造
原価低減を図る。 【構成】この力率改善回路は、フィルタ回路２通過後の
交流電源１出力を整流する全波整流回路３と、この全波
整流回路３出力をスイッチング素子５で接断しエネルギ
ーを蓄積するインダクタンス４と、このエネルギーをダ
イオード６を介して充電する平滑コンデンサ７とを備え
る。また、全波整流回路３の出力端子電圧を分圧する第
１の分圧器８と、平滑コンデンサ７の両端電圧を分圧す
る第２の分圧器９と、この第２の分圧器９の出力電圧の
位相を反転させる位相反転器１０の出力電圧と第１の分
圧器８の出力電圧とを誤差増幅する誤差増幅回路１１
と、この誤差増幅回路１１の出力電圧とのこぎり波発振
器１２の出力電圧とを比較増幅する電圧比較器１３と、
この電圧比較器１３の出力電圧を入力としてスイッチン
グ素子５を駆動する駆動回路１４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は力率改善回路に関し、特
に正弦波近似制御信号でスイッチング素子をスイッチン
グすることによりインダクタンスのエネルギー蓄積を利
用して高力率を保持するように構成する力率改善回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の力率改善回路の一例を示
すブロック図である。図３を参照すると、この従来の力
率改善回路において、フィルタ回路２０２は交流電源２
０１に接続されている。全波整流回路２０３はフィルタ
回路２０２の出力端子に接続されている。スイッチング
素子２０５は、全波整流回路２０３のプラス側出力端子
２０３ａに一方の端子を接続されているインダクタンス
２０４の他方の端子と、全波整流回路２０３のマイナス
側出力端子２０３ｂに一方の端子を接続されている抵抗
２０８の他方の端子との間に接続されている。ダイオー
ド２０６は、スイッチング素子２０５とインダクタンス
２０４との接続点にアノードを接続されている。平滑コ
ンデンサ２０７は、ダイオード２０６のカソードと、抵
抗２０８とスイッチング素子２０５との接続点に接続さ
れている。平滑コンデンサ２０７の両端電圧を分圧する
分圧手段２０９の出力電圧は演算増幅器２１９のマイナ
ス端子に入力され、演算増幅器２１９のマイナス端子と
出力端子間には抵抗２１３とコンデンサ２１２とが並列
接続されている。演算増幅器２１９のプラス端子は基準
電圧２１８に接続され、演算増幅器２１９の出力はマル
チプライヤ２２０の入力端子２２０ａに入力されてい
る。全波整流回路２０３の出力電圧は、フィルタ回路２
１７を通して平滑化されマルチプライヤ２２０の入力端
子２２０ｃに入力され、さらに基準電圧２１８との間を
抵抗２１１と抵抗２１０とで分圧する電圧をマルチプラ
イヤ２２０の入力端子２２０ｂに入力する。マルチプラ
イヤ２２０の出力端子２２０Ｙは演算増幅器２２１のプ
ラス端子に接続され、また抵抗２２５を介して全波整流
回路２０３のマイナス端子２０３ｂに接続されている。
演算増幅器２２１のマイナス端子は抵抗２２６を介して
平滑コンデンサ２０７とスイッチング素子２０５との接
続点に接続されている。演算増幅器２２１の出力端子と
マイナス端子間にはコンデンサ２１６が接続され、さら
に抵抗２１４とコンデンサ２１５との直列接続されたも
のが接続されている。さらに、演算増幅器２２１の出力
端子は電圧比較器２２３のマイナス端子に接続されてい
る。のこぎり波発振器２２２の出力電圧は電圧比較器２
２３のプラス端子に入力される。電圧比較器２２３は両
入力端子の入力電圧を比較し、その結果を駆動回路２２
４に送信する。駆動回路２２４はこの結果に基づいてス
イッチング素子２０５を制御する。

【０００３】次に、この従来例の主要部分の波形を示す
図４を図３に併せて参照して、この従来例の動作を説明
する。全波整流回路２０３の出力電圧（図４Ａ）はスイ
ッチング素子２０５の動作によりインダクタンス２０４
にエネルギーを蓄積し、ダイオード２０６を介して平滑
コンデンサ２０７に充電される。マルチプライヤ２２０
の入力端子２２０ａには平滑コンデンサ２０７の両端電
圧の分圧電圧と基準電圧２１８との差（図４Ｂ）が入力
される。マルチプライヤ２２０の入力端子２２０ｂには
全波整流回路２０３の出力電圧から整形される電圧（図
４Ｃ）が入力される。マルチプライヤ２２０の入力端子
２２０ｃには全波整流回路２０３の出力電圧をフィルタ
回路２１７で平滑化することにより全波整流回路２０３
の出力電圧の実効電圧値が直流値として入力される。マ
ルチプライヤ２２０の出力端子２２０Ｙには各各の入力
信号を、（出力端子２２０Ｙの信号）＝（入力端子２２
０ａの信号）・（入力端子２２０ｂの信号）／（入力端
子２２０ｃの信号）の演算結果に等しい電流（図４Ｅ）
が流れ出し、抵抗２２５の両端に電圧（図４Ｆ）を生じ
させる。この電圧は交流電源２０１の出力電流が正弦波
と相似にするための基準電圧になる。この基準電圧と抵
抗２０８に流れる電流により生じる抵抗２０８の両端電
圧とを演算増幅器２２１により差分増幅し、その出力を
電圧比較器２２３に入力する。このとき演算増幅器２２
１のマイナス端子と出力端子間にコンデンサ２１６が接
続され、さらに抵抗２１４とコンデンサ２１５との直列
接続されたものが接続されていて、演算増幅器２２１は
５０〜６０Ｈｚの低周波に応答するので、スイッチング
素子２０５のスイッチングにより生じるのこぎり波状の
電圧（図４Ｇ）には応答しない。この演算増幅器２２１
の出力端子とのこぎり波発振器２２２の出力電圧と（図
４Ｈ）を電圧比較器２２３は電圧比較し、その出力信号
（図４Ｉ）を駆動回路２２４に送出する。駆動回路２２
４はこの出力信号によりスイッチング素子を制御して、
交流電源２０１の出力電流（図４Ｊ）を正弦波状にし、
平滑コンデンサー２０７の両端電圧を安定化させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の力率改善回
路は、力率を改善するための検出信号が、全波整流回路
２０３の出力電圧の分圧電圧（図４Ｃ）と、平滑コンデ
ンサー２０７の両端電圧の分圧電圧（図４Ｂ）と、全波
整流回路２０３の出力実効電圧（図４Ｄ）と、全波整流
回路２０３の電流波形との４種類必要なため、回路構成
が複雑になり、製造原価が高くなる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の力率改善回路
は、交流電源出力を整流する整流手段と、この整流手段
出力をスイッチング素子で接断しエネルギーを蓄積する
蓄積手段と、このエネルギーを充電する充電手段と、前
記整流手段出力分圧と前記充電手段両端分圧との差分電
圧値にパルス幅が反比例する前記スイッチング素子駆動
パルス信号を生成する制御手段とを備える。

【０００６】また、本発明の力率改善回路の前記制御手
段は、のこぎり波発振手段の出力電圧値と前記差分電圧
値とを比較増幅する電圧比較手段と、この電圧比較手段
の出力電圧を入力として前記スイッチング素子を駆動す
る駆動手段とを備える。

【０００７】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。本発明の一実施例をブロックで示す図１を参照する
と、この実施例の力率改善回路において、フィルタ回路
２は交流電源端子１ａおよび１ｂ間に接続されている。
全波整流回路３はフィルタ回路２の出力端子２ａおよび
２ｂに接続されている。スイッチング素子５は、全波整
流回路３のプラス側出力端子３ａに一方の端子を接続さ
れているインダクタンス４の他方の端子と、全波整流回
路３のマイナス側出力端子３ｂとの間に接続されてい
る。ダイオード６はスイッチング素子５とインダクタン
ス４との接続点にアノードを接続されている。平滑コン
デンサ７は、ダイオード６のカソードと全波整流回路３
のマイナス側出力端子３ｂとの間に接続されている。第
１の分圧器８は全波整流回路３の出力端子電圧を抵抗な
どで分圧する。第２の分圧器９は平滑コンデンサ７の両
端電圧を抵抗などで分圧する。位相反転器１０は演算増
幅器などから構成され、第２の分圧器９の出力電圧の位
相を反転させる。誤差増幅回路１１は演算増幅器などか
ら構成され、位相反転器１０の出力電圧と第１の分圧器
８の出力電圧とを誤差増幅する。電圧比較器１３は誤差
増幅回路１１の出力電圧とのこぎり波発振器１２の出力
電圧とを比較増幅する。駆動回路１４は電圧比較器１３
の出力電圧を入力としてスイッチング素子５を駆動す
る。

【０００８】次に、この実施例の主要部分の波形を示す
図２を図１に併せて参照して、この実施例の動作を説明
する。交流電源１の出力電圧はフィルタ回路２を通過し
て全波整流回路３により全波整流される。スイッチング
素子５が動作することによりインダクタンス４にエネル
ギーが蓄積され、このエネルギーと交流電源１の出力電
圧とがダイオード６を通して平滑コンデンサ７に充電さ
れる。これらインダクタンス４、スイッチング素子５、
ダイオード６および平滑コンデンサ７は昇圧チョッパー
回路を構成し直流電圧を得る。全波整流回路３の出力電
圧は図２（１）に示す波形であるので、第１の分圧器８
の出力電圧は図２（２）になる。平滑コンデンサ７の両
端電圧を分圧する第２の分圧器９の出力電圧は位相反転
器１０により位相が反転され図２（３）に示す波形にな
る。この位相反転器１０の出力波形は負荷１５の変動が
なければ一定であるが、図２（３）では負荷１５の変動
がある場合を示している。第１の分圧器８および位相反
転器１０の出力電圧を誤差増幅回路１１は誤差増幅し、
図２（４）の実線で示す波形の電圧を出力する。この誤
差増幅回路１１の出力電圧と、図２（４）の破線で示す
のこぎり波発振器１２の出力電圧とを電圧比較器１３は
電圧比較し、図２（５）に示す波形の電圧を出力する。
この電圧比較器１３の出力パルス幅は誤差増幅回路１１
の出力電圧が高いとき狭く、出力電圧が低いとき広い。
誤差増幅回路１１の出力電圧波形は全波整流回路３の出
力電圧波形とほぼ相似であるので、駆動回路１４が電圧
比較器１３の出力パルスに基づいてスイッチング素子５
を駆動することにより、交流電源１の出力電流は交流電
源１の出力電圧とほぼ相似形の波形になる。

【０００９】いま、負荷１５の変動があり、平滑コンデ
ンサ７の両端電圧が上昇するとする。平滑コンデンサ７
の両端電圧が上昇すると、位相反転器１０の出力電圧は
マイナス方向に増加し、誤差増幅回路１１の出力電圧は
増加する。のこぎり波発振器１２の出力電圧の振幅は一
定なので、この出力電圧と誤差増幅回路１１の出力電圧
とを電圧比較すると、電圧比較器１３の出力パルス幅は
狭くなる。このためスイッチング素子５の導通時間が短
かくなり、インダクタンス４に蓄積されるエネルギーが
少なくなり、平滑コンデンサ７に充電される電荷が少な
くなり、平滑コンデンサ７の両端電圧は上昇しないよう
になる。

【００１０】次に、負荷１５の変動があり、平滑コンデ
ンサ７の両端電圧が下降するとする。平滑コンデンサ７
の両端電圧が下降すると、位相反転器１０の出力電圧は
プラス方向に減少し、誤差増幅回路１１の出力電圧は減
少する。従って、電圧比較器１３の出力パルス幅は広く
なる。このためスイッチング素子５の導通時間が長くな
り、インダクタンス４に蓄積されるエネルギーが多くな
り、平滑コンデンサ７に充電される電荷が大きくなり、
平滑コンデンサ７の両端電圧は下降しないようになる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
交流電源出力を整流する整流手段と、この整流手段出力
をスイッチング素子で接断しエネルギーを蓄積する蓄積
手段と、このエネルギーを充電する充電手段と、整流手
段出力分圧と充電手段両端分圧との差分電圧値にパルス
幅が反比例するスイッチング素子駆動パルス信号を生成
する制御手段とを備えることにより、力率改善を行なう
ための入力信号が、全波整流回路の出力電圧の分圧電圧
と平滑コンデンサーの両端電圧の分圧電圧との２つで済
み、簡単な回路構成で実用上問題のない程度の出力電圧
の安定化が図れ、製造原価が安くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】この実施例の主要部分の波形を示す図である。

【図３】従来例を示すブロック図である。

【図４】この従来例の主要部分の波形を示す図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ フィルタ回路 ３ 全波整流回路 ４ インダクタンス ５ スイッチング素子 ６ ダイオード ７ 平滑コンデンサ ８ 第１の分圧器 ９ 第２の分圧器 １０ 位相反転器 １１ 誤差増幅器 １２ のこぎり波発生器 １３ 電圧比較器 １４ 駆動回路 １５ 負荷

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源出力を整流する整流手段と、こ
   の整流手段出力をスイッチング素子で接断しエネルギー
   を蓄積する蓄積手段と、このエネルギーを充電する充電
   手段と、前記整流手段出力分圧と前記充電手段両端分圧
   との差分電圧値にパルス幅が反比例する前記スイッチン
   グ素子駆動パルス信号を生成する制御手段とを備えるこ
   とを特徴とする力率改善回路。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、こぎり波発振手段の出
   力電圧値と前記差分電圧値とのを比較増幅する電圧比較
   手段と、この電圧比較手段の出力電圧を入力として前記
   スイッチング素子を駆動する駆動手段とを備えることを
   特徴とする請求項１記載の力率改善回路。