JPH0698542A - 力率改善回路 - Google Patents
力率改善回路Info
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- JPH0698542A JPH0698542A JP24305892A JP24305892A JPH0698542A JP H0698542 A JPH0698542 A JP H0698542A JP 24305892 A JP24305892 A JP 24305892A JP 24305892 A JP24305892 A JP 24305892A JP H0698542 A JPH0698542 A JP H0698542A
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- output voltage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 昇圧形力率改善回路における出力電圧を、従
来の整流平滑回路による出力電圧と同程度まで抑えるこ
とを目的とする。 【構成】 入力電源e1を整流した脈流電圧を分圧,平
滑して得た直流電圧を基準電圧として誤差増幅器へ与え
る基準電圧発生回路6を設け、この直流電圧を誤差増幅
器の基準電圧とした。 【効果】 基準電圧は入力電源e1の実効値電圧に比例
する事となり、出力電圧は基準電圧に従うので、出力電
圧も入力電源e1の実効値電圧に比例する。例えばAC
100V系で使用する場合はその入力電圧に応じて出力
電圧も抑えられ、従来のコンデンサインプット形あるい
はチョークインプット形の整流平滑回路による出力電圧
に対して僅かな(10V程度の)上昇で抑えることがで
きる。
来の整流平滑回路による出力電圧と同程度まで抑えるこ
とを目的とする。 【構成】 入力電源e1を整流した脈流電圧を分圧,平
滑して得た直流電圧を基準電圧として誤差増幅器へ与え
る基準電圧発生回路6を設け、この直流電圧を誤差増幅
器の基準電圧とした。 【効果】 基準電圧は入力電源e1の実効値電圧に比例
する事となり、出力電圧は基準電圧に従うので、出力電
圧も入力電源e1の実効値電圧に比例する。例えばAC
100V系で使用する場合はその入力電圧に応じて出力
電圧も抑えられ、従来のコンデンサインプット形あるい
はチョークインプット形の整流平滑回路による出力電圧
に対して僅かな(10V程度の)上昇で抑えることがで
きる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は力率改善回路に関し、特
に昇圧形コンバータ方式による力率改善回路に関する。
に昇圧形コンバータ方式による力率改善回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に使用されている力率改善回
路としてコンデンサインプット形あるいはチョークイン
プット形の整流平滑回路によるものがあるが、昇圧形コ
ンバータ回路を用いたものもある。
路としてコンデンサインプット形あるいはチョークイン
プット形の整流平滑回路によるものがあるが、昇圧形コ
ンバータ回路を用いたものもある。
【0003】従来の昇圧形コンバータ回路を用いた力率
改善回路の一例を図2に示す。図2に示す力率改善回路
は、交流電源e1を整流するための整流器RC1と、整
流器RC1の出力電圧を昇圧するためのチョークコイル
L1、トランジスタQ1、ダイオードD1と、この昇圧
された出力を平滑するためのコンデンサC2と、本回路
から見た交流電源e1のインピーダンスを下げるための
デカップリングコンデンサC1と、コンデンサC2に現
れる出力電圧を分圧,検出するための抵抗R1,R2
と、抵抗R1,R2により検出された電圧によりトラン
ジスタQ1のオン/オフをPWM制御するためのPWM
制御回路4から構成される。
改善回路の一例を図2に示す。図2に示す力率改善回路
は、交流電源e1を整流するための整流器RC1と、整
流器RC1の出力電圧を昇圧するためのチョークコイル
L1、トランジスタQ1、ダイオードD1と、この昇圧
された出力を平滑するためのコンデンサC2と、本回路
から見た交流電源e1のインピーダンスを下げるための
デカップリングコンデンサC1と、コンデンサC2に現
れる出力電圧を分圧,検出するための抵抗R1,R2
と、抵抗R1,R2により検出された電圧によりトラン
ジスタQ1のオン/オフをPWM制御するためのPWM
制御回路4から構成される。
【0004】またPWM制御回路4は、固定された基準
電圧を発生する基準電圧発生回路1と、抵抗R1,R2
により検出された電圧と基準電圧発生回路1からの基準
電圧との差を増幅するための誤差増幅器A1と、誤差増
幅器A1の位相補償を行うための抵抗R3、コンデンサ
C3,C4と、一定周期、一定レベルの鋸歯波を発生さ
せる鋸歯波発生回路2と、鋸歯波発生回路2の出力と誤
差増幅器A1の出力を比較してトランジスタQ1のオン
・オフ時間を決めるためのコンパレータA2と、コンパ
レータA2の出力パルスに応じトランジスタQ1をスイ
ッチングさせるためのドライブ回路3とから構成され
る。
電圧を発生する基準電圧発生回路1と、抵抗R1,R2
により検出された電圧と基準電圧発生回路1からの基準
電圧との差を増幅するための誤差増幅器A1と、誤差増
幅器A1の位相補償を行うための抵抗R3、コンデンサ
C3,C4と、一定周期、一定レベルの鋸歯波を発生さ
せる鋸歯波発生回路2と、鋸歯波発生回路2の出力と誤
差増幅器A1の出力を比較してトランジスタQ1のオン
・オフ時間を決めるためのコンパレータA2と、コンパ
レータA2の出力パルスに応じトランジスタQ1をスイ
ッチングさせるためのドライブ回路3とから構成され
る。
【0005】次に動作について説明する。交流電源e1
は通常図3(a)に示すような商用交流電源である。交
流電源e1は整流器RC1により整流され、図3(b)
に示すような脈流電圧V1となる。脈流電圧V1はチョ
ークコイルL1,トランジスタQ1、ダイオードD1,
コンデンサC2,抵抗R1,R2及びPWM制御回路4
により昇圧,安定化される。
は通常図3(a)に示すような商用交流電源である。交
流電源e1は整流器RC1により整流され、図3(b)
に示すような脈流電圧V1となる。脈流電圧V1はチョ
ークコイルL1,トランジスタQ1、ダイオードD1,
コンデンサC2,抵抗R1,R2及びPWM制御回路4
により昇圧,安定化される。
【0006】ところで、脈流電圧V1をスイッチングす
る構成であるため、出力電圧V0 には脈流電圧V1 によ
る交流電源e1の2倍の周波数のリップル電圧Vr が表
れることがある。しかし抵抗R3,コンデンサC3,C
4による位相補償回路により誤差増幅器A1のロールオ
フ周波数をリップル電圧Vr の周波数より充分低く設定
することにより、リップル電圧Vr のPWM制御回路へ
の影響は排除され、脈流電圧V1の1周期中におけるト
ランジスタQ1のオン時間は一定となる。
る構成であるため、出力電圧V0 には脈流電圧V1 によ
る交流電源e1の2倍の周波数のリップル電圧Vr が表
れることがある。しかし抵抗R3,コンデンサC3,C
4による位相補償回路により誤差増幅器A1のロールオ
フ周波数をリップル電圧Vr の周波数より充分低く設定
することにより、リップル電圧Vr のPWM制御回路へ
の影響は排除され、脈流電圧V1の1周期中におけるト
ランジスタQ1のオン時間は一定となる。
【0007】さらにこのときの電流波形について説明す
る。通常は交流電源e1の周波数は50〜60Hzであ
り、これに対しトランジスタQ1のスイッチング周波数
は数十kHz以上に設定されるため、トランジスタQ1
のスイッチング一周期間における入力電圧はほぼ一定と
みなすことができ、この値をE1とする。トランジスタ
Q1がオンすると電流はL1→Q1の経路を流れる。チ
ョークコイルL1のインダクダンス値をLとすると、交
流電源e1から本力率改善回路へ流れ込む電流i1 は次
の(数1)ようになる。
る。通常は交流電源e1の周波数は50〜60Hzであ
り、これに対しトランジスタQ1のスイッチング周波数
は数十kHz以上に設定されるため、トランジスタQ1
のスイッチング一周期間における入力電圧はほぼ一定と
みなすことができ、この値をE1とする。トランジスタ
Q1がオンすると電流はL1→Q1の経路を流れる。チ
ョークコイルL1のインダクダンス値をLとすると、交
流電源e1から本力率改善回路へ流れ込む電流i1 は次
の(数1)ようになる。
【0008】
【数1】
【0009】次にトランジスタQ1がオフすると、チョ
ークコイルL1に蓄えられたエネルギーはダイオードD
1を通じてコンデンサC2へ供給される。トランジスタ
Q1がオフする直前の電流i1 の値をi1 (ton)と
するとトランジスタQ1がオフの間の電流は次の(数
2)のように表される。
ークコイルL1に蓄えられたエネルギーはダイオードD
1を通じてコンデンサC2へ供給される。トランジスタ
Q1がオフする直前の電流i1 の値をi1 (ton)と
するとトランジスタQ1がオフの間の電流は次の(数
2)のように表される。
【0010】
【数2】
【0011】トランジスタQ1の電流が0になった後、
トランジスタQ1が再びオンするように最大オンデュー
ティを設定することにより、スイッチング一周期におけ
る電流i1 の波形は図4(a)に示すように三角波とな
る。脈流電圧V1の一周期中においては、トランジスタ
Q1のオン時間tonは一定のため、入力電流i1 のピ
ーク値は脈流電圧V1と共に変化し、脈流電圧V1と相
似な波形となる。これを図4(b)に示す。
トランジスタQ1が再びオンするように最大オンデュー
ティを設定することにより、スイッチング一周期におけ
る電流i1 の波形は図4(a)に示すように三角波とな
る。脈流電圧V1の一周期中においては、トランジスタ
Q1のオン時間tonは一定のため、入力電流i1 のピ
ーク値は脈流電圧V1と共に変化し、脈流電圧V1と相
似な波形となる。これを図4(b)に示す。
【0012】この電流i1 はデカップリングコンデンサ
C1で平滑される事となるので、交流電源e1の波形と
相似な波形の入力電流が流れることになり、力率をほぼ
1に近い値まで改善させることができる。
C1で平滑される事となるので、交流電源e1の波形と
相似な波形の入力電流が流れることになり、力率をほぼ
1に近い値まで改善させることができる。
【0013】また、出力端子1,2間の出力電圧V0 の
値は脈流電圧V1について常に昇圧動作を行うため脈流
電圧V1のピーク値よりも高くなくてはならず、これは
抵抗R1,R2および基準電圧発生回路1より出力され
る基準電圧の値VREF により決定され、次の(数3)よ
うに表される。
値は脈流電圧V1について常に昇圧動作を行うため脈流
電圧V1のピーク値よりも高くなくてはならず、これは
抵抗R1,R2および基準電圧発生回路1より出力され
る基準電圧の値VREF により決定され、次の(数3)よ
うに表される。
【0014】
【数3】
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、脈流電圧V
1を平滑して得た直流電圧は脈流電圧V1のピーク値に
等しく、交流電源e1の実効値の約1.4倍である。そ
の電圧を昇圧形コンバータへ与える構成であり、昇圧形
コンバータの出力電圧は入力電圧よりも必ず高く、少な
くとも入力電圧の1.3倍程度になる。従って出力電圧
の値は、例えば交流電源e1がAC100V系の場合に
は190V以上、AC200V系の場合には380V以
上の値となる。AC100V系とAC200V系に対応
させるためには、昇圧形コンバータをその出力電圧が3
80V以上の値に固定されるように構成する必要があ
る。
1を平滑して得た直流電圧は脈流電圧V1のピーク値に
等しく、交流電源e1の実効値の約1.4倍である。そ
の電圧を昇圧形コンバータへ与える構成であり、昇圧形
コンバータの出力電圧は入力電圧よりも必ず高く、少な
くとも入力電圧の1.3倍程度になる。従って出力電圧
の値は、例えば交流電源e1がAC100V系の場合に
は190V以上、AC200V系の場合には380V以
上の値となる。AC100V系とAC200V系に対応
させるためには、昇圧形コンバータをその出力電圧が3
80V以上の値に固定されるように構成する必要があ
る。
【0016】力率改善回路の出力電圧がこのように高い
値に固定されると、後段に接続されるDC−DCコンバ
ータ等の負荷側装置もこの高い電圧値に耐え得るような
設計をする必要があり、たとえ使用者がAC100V系
だけで使用する場合でも負荷側装置を高い電圧値に耐え
得るように設計する必要があり、コスト高となってしま
い、不合理であった。
値に固定されると、後段に接続されるDC−DCコンバ
ータ等の負荷側装置もこの高い電圧値に耐え得るような
設計をする必要があり、たとえ使用者がAC100V系
だけで使用する場合でも負荷側装置を高い電圧値に耐え
得るように設計する必要があり、コスト高となってしま
い、不合理であった。
【0017】また、従来のコンデンサインプット形ある
いはチョークインプット形の整流平滑回路を用いた力率
改善回路から昇圧形コンバータを用いたものに交換する
場合には、出力電圧が高いので後段に接続されるDC−
DCコンバータ等の負荷側装置も変更する必要があっ
た。
いはチョークインプット形の整流平滑回路を用いた力率
改善回路から昇圧形コンバータを用いたものに交換する
場合には、出力電圧が高いので後段に接続されるDC−
DCコンバータ等の負荷側装置も変更する必要があっ
た。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の力率改善回路
は、整流された脈流電圧を分圧,平滑して得た直流電圧
を誤差増幅器へ与え、直流電圧を誤差増幅器の基準電圧
とした。
は、整流された脈流電圧を分圧,平滑して得た直流電圧
を誤差増幅器へ与え、直流電圧を誤差増幅器の基準電圧
とした。
【0019】
【作用】入力電圧の実効値に比例した電圧を誤差増幅器
の基準電圧として出力電圧を定電圧制御することとな
り、出力電圧は基準電圧に従うので、出力電圧も入力電
源e1の実効値電圧に比例する。例えばAC100V系
で使用する場合はその入力電圧に応じて出力電圧も抑え
られ、例えば従来のコンデンサインプット形あるいはチ
ョークインプット形の整流平滑回路による出力電圧に対
して僅かな(10V程度の)上昇で抑えることができ
る。
の基準電圧として出力電圧を定電圧制御することとな
り、出力電圧は基準電圧に従うので、出力電圧も入力電
源e1の実効値電圧に比例する。例えばAC100V系
で使用する場合はその入力電圧に応じて出力電圧も抑え
られ、例えば従来のコンデンサインプット形あるいはチ
ョークインプット形の整流平滑回路による出力電圧に対
して僅かな(10V程度の)上昇で抑えることができ
る。
【0020】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の実施例における力率改善回路
の回路図である。本実施例の力率改善回路も、整流器R
C1の出力を平滑し、得られた電圧をスイッチングパル
スでスイッチング制御して所定レベルの直流出力を得る
と同時に入力電流波形を整流器RC1の出力電圧波形に
相似な波形に補正する機能を有する昇圧形コンバータ回
路を備えている。5は昇圧形コンバータ回路を構成する
PWM制御回路、6はPWM制御回路5に設けられた基
準電圧発生回路である。本実施例においては、基準電圧
発生回路6をコンデンサと抵抗によるローパスフィルタ
にて実現した場合について説明する。なお図1中のコン
デンサe1,整流器RC1,チョークコイルL1,トラ
ンジスタQ1,ダイオードD1およびコンデンサC2か
ら成る部分は、図2に示した従来の昇圧形力率改善回路
を構成する回路と同様な構成である。
説明する。図1は本発明の実施例における力率改善回路
の回路図である。本実施例の力率改善回路も、整流器R
C1の出力を平滑し、得られた電圧をスイッチングパル
スでスイッチング制御して所定レベルの直流出力を得る
と同時に入力電流波形を整流器RC1の出力電圧波形に
相似な波形に補正する機能を有する昇圧形コンバータ回
路を備えている。5は昇圧形コンバータ回路を構成する
PWM制御回路、6はPWM制御回路5に設けられた基
準電圧発生回路である。本実施例においては、基準電圧
発生回路6をコンデンサと抵抗によるローパスフィルタ
にて実現した場合について説明する。なお図1中のコン
デンサe1,整流器RC1,チョークコイルL1,トラ
ンジスタQ1,ダイオードD1およびコンデンサC2か
ら成る部分は、図2に示した従来の昇圧形力率改善回路
を構成する回路と同様な構成である。
【0021】以下、基準電圧発生回路6について説明す
る。すなわち、出力電圧V0の値を決定するための基準
電圧として、脈流電圧V1を抵抗R4,R5,コンデン
サC5により平滑・分圧し得られる電圧を用いている。
このような構成によって供給することにより、出力電圧
V0の値が交流電源e1の実効値によって決まる事とな
り、e1の実効値が変化するのに従って出力電圧V0も
変化する。
る。すなわち、出力電圧V0の値を決定するための基準
電圧として、脈流電圧V1を抵抗R4,R5,コンデン
サC5により平滑・分圧し得られる電圧を用いている。
このような構成によって供給することにより、出力電圧
V0の値が交流電源e1の実効値によって決まる事とな
り、e1の実効値が変化するのに従って出力電圧V0も
変化する。
【0022】以下、さらに詳細に説明する。交流電源e
1は整流器RC1により整流され脈流電圧V1となる
が、この脈流電圧V1を抵抗R4,R5,コンデンサC
5により分圧、平滑して得られる直流電圧V1′の値は
交流電源のe1の実効値に比例したものとなる。この直
流電圧V1′を基準電圧とし誤差増幅器A1へ入力する
ことで出力電圧V0は次の(数4)のように表され、交
流電源e1の実効値に比例することになる。
1は整流器RC1により整流され脈流電圧V1となる
が、この脈流電圧V1を抵抗R4,R5,コンデンサC
5により分圧、平滑して得られる直流電圧V1′の値は
交流電源のe1の実効値に比例したものとなる。この直
流電圧V1′を基準電圧とし誤差増幅器A1へ入力する
ことで出力電圧V0は次の(数4)のように表され、交
流電源e1の実効値に比例することになる。
【0023】
【数4】
【0024】ここで、Eは交流電源e1の実効値、kは
抵抗R4,R5,コンデンサC5により決まる定数とす
る。すなわち、交流電源e1の波高値より出力電圧V0
の方が高くなるように抵抗R1,R2,R4,R5,コ
ンデンサC5を設定しておくことで、出力電圧V0 の値
は常に入力電圧よりも高くかつ、交流電源e1の実効値
に比例した変化を行うことができる。
抵抗R4,R5,コンデンサC5により決まる定数とす
る。すなわち、交流電源e1の波高値より出力電圧V0
の方が高くなるように抵抗R1,R2,R4,R5,コ
ンデンサC5を設定しておくことで、出力電圧V0 の値
は常に入力電圧よりも高くかつ、交流電源e1の実効値
に比例した変化を行うことができる。
【0025】こうして誤差増幅器A1の出力信号はコン
パレータA2にて、鋸歯波発生回路2より出力される一
定周期・レベルの鋸歯と比較され、コンパレータA2の
出力パルスはドライブ回路3によりトランジスタQ1を
スイッチングさせることで、通常のPWM制御が行われ
る。
パレータA2にて、鋸歯波発生回路2より出力される一
定周期・レベルの鋸歯と比較され、コンパレータA2の
出力パルスはドライブ回路3によりトランジスタQ1を
スイッチングさせることで、通常のPWM制御が行われ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力され
た交流電源を整流・平滑・分圧した電圧を基準電圧とし
て出力電圧の安定化制御をするように構成したので、基
準電圧は入力電源e1の実効値電圧に比例する事とな
り、出力電圧は基準電圧に従うので、出力電圧も入力電
源e1の実効値電圧に比例する。例えばAC100V系
で使用する場合はその入力電圧に応じて出力電圧も抑え
られ、この出力電圧の値を一般の整流平滑回路による出
力電圧に対して僅かな(10V程度の)上昇で抑える事
が出来る。従って従来の整流平滑回路との互換性を持た
せる事が出来る共に、設計時の素子の選択についても耐
圧についての制約条件を緩和できるという効果を有す
る。
た交流電源を整流・平滑・分圧した電圧を基準電圧とし
て出力電圧の安定化制御をするように構成したので、基
準電圧は入力電源e1の実効値電圧に比例する事とな
り、出力電圧は基準電圧に従うので、出力電圧も入力電
源e1の実効値電圧に比例する。例えばAC100V系
で使用する場合はその入力電圧に応じて出力電圧も抑え
られ、この出力電圧の値を一般の整流平滑回路による出
力電圧に対して僅かな(10V程度の)上昇で抑える事
が出来る。従って従来の整流平滑回路との互換性を持た
せる事が出来る共に、設計時の素子の選択についても耐
圧についての制約条件を緩和できるという効果を有す
る。
【図1】本発明の実施例における力率改善回路の回路図
【図2】従来の力率改善回路の回路図
【図3】(a)従来の力率改善回路の入力電圧を示す電
圧波形図 (b)従来の力率改善回路の整流後の電圧を示す電圧波
形図 (c)従来の力率改善回路の平滑後の電圧を示す電圧波
形図
圧波形図 (b)従来の力率改善回路の整流後の電圧を示す電圧波
形図 (c)従来の力率改善回路の平滑後の電圧を示す電圧波
形図
【図4】(a)従来の力率改善回路の電圧または電流波
形図 (b)従来の力率改善回路の電圧または電流波形図
形図 (b)従来の力率改善回路の電圧または電流波形図
e1 交流電源 C1,C2,C3,C4,C5 コンデンサ R1,R2,R3,R4,R5 抵抗 RC1 整流器 L1 チョークコイル D1 ダイオード Q1 トランジスタ A1 誤差増幅器 A2 コンパレータ 2 鋸歯波発生回路 3 ドライブ回路 5 PWM制御回路 6 基準電圧発生回路
Claims (1)
- 【請求項1】交流電圧を整流し脈流電圧に変換する整流
回路と、前記整流回路の出力をスイッチングパルスでス
イッチング制御して所定レベルの直流出力を得ると同時
に入力電流波形を前記整流回路の出力電圧波形に相似な
波形に補正する機能を有する昇圧形コンバータ回路と、
前記昇圧形コンバータ回路の出力電圧を検出して所定の
基準電圧と比較してその電圧差により前記スイッチング
パルスのパルス幅を帰還制御する制御回路とを有する力
率改善回路において、 前記脈流電圧を平滑し分圧して得られる直流電圧を基準
電圧として前記制御回路へ与える回路を有することを特
徴とする力率改善回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24305892A JPH0698542A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 力率改善回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24305892A JPH0698542A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 力率改善回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0698542A true JPH0698542A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17098180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24305892A Pending JPH0698542A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 力率改善回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0698542A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06233524A (ja) * | 1993-02-03 | 1994-08-19 | Nec Corp | 力率改善回路 |
JPH0955296A (ja) * | 1995-08-10 | 1997-02-25 | Eye Lighting Syst Corp | 放電灯点灯装置 |
KR100524883B1 (ko) * | 1998-01-07 | 2005-12-21 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 역률 보정 회로 |
JP2008253043A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Diamond Electric Mfg Co Ltd | 力率改善回路 |
-
1992
- 1992-09-11 JP JP24305892A patent/JPH0698542A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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