JPH07123721A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高周波のスイッチング電源回路の力率の改善に
関する。 【構成】交流電圧を整流するブリッジ回路（１１）と、
前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧に基づいてスイッ
チング素子（ＴＲ１１）のスイッチング動作を制御する
スイッチング回路（１２）と、前記ブリッジ回路（１
１）の出力電圧に基づいて電源電圧を生成するトランス
（１３）と、前記トランス（１３）の電源電圧生成のス
イッチング動作をするスイッチング素子（ＴＲ１１）
と、前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧に、直流電圧
を上乗する電圧供給回路（１４）とを有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電源回路に関し、更に詳
しく言えば、高周波のスイッチング電源回路の力率の改
善に関する。近年、スイッチング電源を利用した電子機
器の普及に伴い、電源ラインへの高周波電流が増加し、
他の電子機器に障害を起こしたり、送電系や配電系に高
調波障害を引き起こすため現在その規制が検討されてお
り、それに対応すべく、さらなる力率の改善が要求され
てきている。

【０００２】

【従来の技術】以下で、従来例に係る電源回路について
図面を参照しながら説明する。図４は従来例に係る電源
回路の回路図である。従来例に係る電源回路は、図４に
示すように整流用のブリッジ回路（１）、スイッチング
制御回路（２）、トランス（３）、数百〜数千μＦの電
解コンデンサからなる平滑用コンデンサ（Ｃ１）及びス
イッチングトランジスタ（ＴＲ１）からなる。

【０００３】上記回路によれば、まず交流電圧がブリッ
ジ回路（１）に入力され、整流される（以下こうして得
られたブリッジ回路（１）の出力電圧を入力電圧と称す
る）。この入力電圧が平滑用コンデンサ（Ｃ１）によっ
て平滑化され、トランス（３）の１次コイル側に出力さ
れる。トランス（３）の１次コイルには直列にスイッチ
ングトランジスタ（ＴＲ１）が接続されており、スイッ
チングトランジスタ（ＴＲ１）がスイッチング回路
（２）によってＯＮ／ＯＦＦ動作することにより、直流
電圧を断続制御し、トランス（３）の２次コイルから得
られる電圧をダイオード（Ｄ１）、コンデンサ（Ｃ２）
からなる整流回路を介して所定の電圧付近で安定化され
た電源電圧（Ｖout）が外部に出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電源回路によると、平滑用コンデンサ（Ｃ１）は数
百〜数千μＦと比較的容量の大きいコンデンサを用いて
いるために、図５に示すようにその放電期間には、交流
電源からの入力電圧と同程度の電圧が保持でき、出力さ
れることになる。

【０００５】このため、入力電圧の波形はかなり平坦化
されて安定化するものの、力率に寄与する導通角が図５
に示すように非常に小さくなるので、力率が低下すると
いう問題が生じていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、図１に示すように、交流電圧を
整流するブリッジ回路（１１）と、前記ブリッジ回路
（１１）の出力電圧をスイッチング素子（ＴＲ１１）に
よりスイッチング動作させ制御するスイッチング制御回
路（１２）と、前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧を
変換し電源電圧を生成するトランス（１３）と、前記ト
ランス（１３）の電源電圧生成のスイッチング動作をす
るスイッチング素子（ＴＲ１１）と、前記ブリッジ回路
（１１）の出力電圧に、直流電圧を上乗する電圧供給回
路（１４）とを有することにより、力率の改善が可能に
なる電源回路を提供するものである。

【０００７】

【作 用】本発明に係る電源回路によれば、図１に示す
ように、ブリッジ回路（１１）の出力電圧である入力電
圧に直流電圧を上乗する電圧供給回路（１４）を有して
いる。このため、ブリッジ回路（１１）の出力電圧に直
流電圧が加えられていることにより、導通角が拡大でき
るので、容易に力率を改善することが可能になる。

【０００８】また、本発明に係る電源回路において、電
圧供給回路（１４）は、トランス（１３）の１次コイル
と同軸に巻かれた補助コイル（Ｌ１１）の一端に補助ダ
イオード（Ｄ１２）の一端が接続され、補助コイル（Ｌ
１１）の他端と補助ダイオード（Ｄ１２）の他端とに補
助コンデンサ（Ｃ１２）が接続されてなる。このため、
簡単な回路構成で入力電圧に直流電圧を上乗することが
できるので、簡単な回路構成で容易に力率を改善するこ
とができ、また、補助コイル（Ｌ１１）の巻き数を変化
することによって入力電圧に上乗する直流電圧を変化さ
せることが可能になり、需要に応じた柔軟な対応が可能
になる。

【０００９】

【実施例】以下で、本発明の実施例に係る電源回路につ
いて図面を参照しながら説明する。本発明の実施例に係
る電源回路は、図２に示すように、ブリッジ回路（１
１）、スイッチング制御回路（１２）、トランス（１
３）、電圧供給回路（１４）、ノイズ除去用コンデンサ
（Ｃ１１）及びスイッチングトランジスタ（ＴＲ１１）
からなる。

【００１０】ブリッジ回路（１１）は、不図示のダイオ
ードなどからなる整流回路であって、自身に入力される
交流電圧を整流し、スイッチング回路（１２）、トラン
ス（１３）、ノイズ除去用コンデンサ（Ｃ１１）などに
出力する回路である。スイッチング制御回路（１２）は
スイッチングトランジスタ（ＴＲ１１）のＯＮ／ＯＦＦ
動作の制御をする回路である。

【００１１】トランス（１３）は、その１次コイルに印
加された電圧によって１次コイル及び２次コイルの巻数
に応じて２次コイルに誘導起電力を発生させてダイオー
ド（Ｄ１３）及びコンデンサ（Ｃ１３）からなる整流回
路に出力するものである。電圧供給回路（１４）は、ト
ランス（１３）の１次コイルと同軸に巻かれた補助コイ
ル（Ｌ１１）と、補助ダイオード（Ｄ１２）と、補助コ
ンデンサ（Ｃ１２）と、逆流防止用のダイオード（Ｄ１
１）からなる回路であって、ブリッジ回路（１１）の出
力部に接続され、ブリッジ回路（１１）からの入力電圧
に、直流電圧（Ｖｃ）を印加する回路である。

【００１２】なお、この電圧供給回路（１４）のうち、
ダイオード（Ｄ１１）を除いた部分は、トランス（１
３）の２次コイル、ダイオード（Ｄ１３）及びコンデン
サ（Ｃ１３）からなる整流回路と等価な回路になってい
る。スイッチングトランジスタ（ＴＲ１１）は、スイッ
チング素子の一例であって、スイッチング制御回路（１
２）の動作制御に基づいて、トランス（１３）の１次コ
イルに電圧を供給／非供給するｎチャネルのＭＯＳ型ト
ランジスタである。

【００１３】ノイズ除去用コンデンサ（Ｃ１１）は、数
μＦのコンデンサであって、入力電圧のノイズを除去す
るフィルタとして作用するコンデンサである。なお、こ
のノイズ除去用コンデンサ（Ｃ１１）は従来の図５に示
す回路の平滑用コンデンサ（Ｃ１１）と同様の接続関係
にあるが、容量が数μＦと小さいため、入力電圧の平滑
化の効果はなく、力率の変動には寄与しない。

【００１４】上記回路の動作を以下で説明する。まず本
発明の実施例では、最大値１４１Ｖ，実効値１００Ｖの
交流電圧がブリッジ回路（１１）に入力され、整流され
て入力電圧としてトランス（１３）の１次コイル側に出
力される。このとき、トランス（１３）の１次コイルに
誘導される磁束によって、補助コイル（Ｌ１１）によっ
て誘導起電力が生成され、補助ダイオード（Ｄ１２）、
補助コンデンサ（Ｃ１２）によって約７０Ｖの直流電圧
（Ｖｃ）が生成され、ダイオード（Ｄ１１）を介してブ
リッジ回路（１１）の出力に印加される。

【００１５】このため、全波整流された入力電圧に、直
流電圧（Ｖｃ）が加算されることにより、入力電圧が図
５に示すような波形になり、その導通角（θ）が、従来
回路による図３に示すような導通角（θ）よりも大きく
なる。これにより、その入力電流も図３に示すような波
形となり、導通角（θ）が拡大されるので、従来の回路
に比して力率の改善が可能になる。

【００１６】また、トランス（１３）の１次コイルには
直列にスイッチングトランジスタ（ＴＲ１１）が接続さ
れており、このスイッチング制御回路（１２）によって
スイッチングトランジスタ（ＴＲ１１）の動作制御がな
される。すなわち、スイッチング制御回路（１２）によ
って、予め設定された所定の電圧以上になるとスイッチ
ングトランジスタ（ＴＲ１１）がＯＦＦされて電圧が降
下し、所定の周期になるとスイッチングトランジスタ
（ＴＲ１１）がＯＮされて電圧が上昇するというよう
に、スイッチングトランジスタ（ＴＲ１１）がＯＮ／Ｏ
ＦＦ動作することで、直流電圧を断続制御させることに
より、トランス（１３）の１次コイルにエネルギーが供
給されて、トランス（１３）の２次コイル側に誘導起電
力が生じ、ダイオード（Ｄ１３）、コンデンサ（Ｃ１
３）からなる整流回路を介して生成される電源電圧（Ｖ
out ）は安定化されて出力される。

【００１７】以上説明したように、本発明の実施例に係
る電源回路によれば、電圧供給回路（１４）で入力電圧
に直流電圧（Ｖｃ）を上乗しているので、導通角（θ）
が拡大でき、力率の改善が可能になる。また、電圧供給
回路（１４）は、トランス（１３）の１次コイルと同軸
に巻かれた補助コイル（Ｌ１１）の一端に補助ダイオー
ド（Ｄ１２）の一端が接続され、補助コイル（Ｌ１１）
の他端と補助ダイオード（Ｄ１２）の他端とに補助コン
デンサ（Ｃ１２）が接続されているだけなので、簡単な
回路構成で入力電圧に直流電圧（Ｖｃ）を上乗すること
で、容易に力率を改善することができる。

【００１８】さらに、補助コイル（Ｌ１１）の巻き数を
変化することによって入力電圧に上乗する直流電圧（Ｖ
ｃ）を変化させることが可能になり、需要に応じた柔軟
な対応が可能になる。 なお、本実施例では、電圧生成
回路（１４）としてトランス（１３）の１次コイルと同
軸に巻かれた補助コイル（Ｌ１１）と、補助ダイオード
（Ｄ１２）と、補助コンデンサ（Ｃ１２）と、逆流防止
用のダイオード（Ｄ１１）からなる回路を用いている
が、本発明はこれに限らず、直流電圧を生成するような
回路であればどのような回路であっても、同様の効果を
奏する。

【００１９】また本実施例では、フライバック方式のス
イッチング電源回路を用いているが、他の方式のスイッ
チング電源回路であっても、同様の効果を奏する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電源回
路によれば、ブリッジ回路（１１）の出力電圧である入
力電圧に直流電圧を上乗する電圧供給回路（１４）を有
しているので、導通角が拡大でき、容易に力率を改善す
ることが可能になる。また、本発明に係る電源回路にお
いて、電圧供給回路（１４）は、トランス（１３）の１
次コイルと同軸に巻かれた補助コイル（Ｌ１１）の一端
に補助ダイオード（Ｄ１２）の一端が接続され、補助コ
イル（Ｌ１１）の他端と補助ダイオード（Ｄ１２）の他
端とに補助コンデンサ（Ｃ１２）が接続されているだけ
なので、簡単な回路構成で容易に力率を改善することが
でき、しかも、補助コイル（Ｌ１１）の巻き数を変化す
ることによって入力電圧に上乗する直流電圧を変化させ
ることが可能になり、需要に応じた柔軟な対応が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源回路の原理図である。

【図２】本発明の実施例に係る電源回路の回路図であ
る。

【図３】本発明に係る電源回路の動作を説明するグラフ
である。

【図４】従来例に係る電源回路の回路図である。

【図５】従来例に係る電源回路の問題点を説明するグラ
フである。

【符号の説明】

（１１） ブリッジ回路 （１２） スイッチング制御回路 （１３） トランス （１４） 電圧供給回路 （ＴＲ１１）スイッチングトランジスタ（スイッチング
素子） （Ｃ１１） ノイズ除去用コンデンサ （Ｃ１２） 補助コンデンサ （Ｄ１２） 補助ダイオード （Ｌ１１） 補助コイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧を整流するブリッジ回路（１
   １）と、 前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧をスイッチング素
   子（ＴＲ１１）によりスイッチング動作させ制御するス
   イッチング制御回路（１２）と、 前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧を変換し電源電圧
   を生成するトランス（１３）と、 前記トランス（１３）の電源電圧生成のスイッチング動
   作をするスイッチング素子（ＴＲ１１）と、 前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧に、直流電圧を上
   乗する電圧供給回路（１４）とを有することを特徴とす
   る電源回路。
2. 【請求項２】 交流電圧を整流するブリッジ回路（１
   １）と、 前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧をスイッチング素
   子（ＴＲ１１）によりスイッチング動作させ制御するス
   イッチング制御回路（１２）と、 前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧を変換し電源電圧
   を生成するトランス（１３）と、 前記トランス（１３）の電源電圧生成のスイッチング動
   作をするスイッチング素子（ＴＲ１１）と、 前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧に、直流電圧を上
   乗する電圧供給回路（１４）とを有し、 該電圧供給回路（１４）は、補助コイル（Ｌ１１）の一
   端に補助ダイオード（Ｄ１２）の一端が接続され、前記
   補助コイル（Ｌ１１）の他端と補助ダイオード（Ｄ１
   ２）の他端との間に補助コンデンサ（Ｃ１２）が接続さ
   れてなることを特徴とする電源回路。
3. 【請求項３】 交流電圧を整流するブリッジ回路（１
   １）と、 前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧をスイッチング素
   子（ＴＲ１１）によりスイッチング動作させ制御するス
   イッチング制御回路（１２）と、 前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧を変換し電源電圧
   を生成するトランス（１３）と、 前記トランス（１３）の電源電圧生成のスイッチング動
   作をするスイッチング素子（ＴＲ１１）と、 前記ブリッジ回路（１１）の出力電圧に、直流電圧を上
   乗する電圧供給回路（１４）とを有し、 該電圧供給回路（１４）は、前記トランス（１３）の１
   次コイルと同軸に巻かれた補助コイル（Ｌ１１）の一端
   に補助ダイオード（Ｄ１２）の一端が接続され、前記補
   助コイル（Ｌ１１）の他端と補助ダイオード（Ｄ１２）
   の他端との間に補助コンデンサ（Ｃ１２）が接続されて
   なることを特徴とする電源回路。