JPH0746844A - 電源装置 - Google Patents
電源装置Info
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- JPH0746844A JPH0746844A JP19121793A JP19121793A JPH0746844A JP H0746844 A JPH0746844 A JP H0746844A JP 19121793 A JP19121793 A JP 19121793A JP 19121793 A JP19121793 A JP 19121793A JP H0746844 A JPH0746844 A JP H0746844A
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- Japan
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- voltage
- power supply
- switched capacitor
- circuit
- load
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入力歪の改善が図れるとともに、負荷電圧を
一定値以上に保持でき、しかも、装置の小型化が図れる
電源装置を提供すること。 【構成】 交流電源Vacと、整流器DBと、複数個のキ
ャパシタCとスイッチSで構成されたスイッチドキャパ
シタ回路SCを少なくとも2組以上備えた電源装置であ
って、スイッチドキャパシタ回路SCの一方の組は、キ
ャパシタCを整流器DBを介して交流電源電圧を充電す
るようにスイッチ素子Sを動作させ、他方の組は、交流
電源電圧にキャパシタCが持つエネルギ−を重畳するよ
うにスイッチ素子Sを動作させ、各々の組がそれらの動
作を交互に繰り返すことにより、負荷電圧を一定電圧以
上に保持するとともに、入力電流値Iinが入力電圧値V
inに比例して変化するように各々のキャパシタ値を設定
したことを特徴とする。
一定値以上に保持でき、しかも、装置の小型化が図れる
電源装置を提供すること。 【構成】 交流電源Vacと、整流器DBと、複数個のキ
ャパシタCとスイッチSで構成されたスイッチドキャパ
シタ回路SCを少なくとも2組以上備えた電源装置であ
って、スイッチドキャパシタ回路SCの一方の組は、キ
ャパシタCを整流器DBを介して交流電源電圧を充電す
るようにスイッチ素子Sを動作させ、他方の組は、交流
電源電圧にキャパシタCが持つエネルギ−を重畳するよ
うにスイッチ素子Sを動作させ、各々の組がそれらの動
作を交互に繰り返すことにより、負荷電圧を一定電圧以
上に保持するとともに、入力電流値Iinが入力電圧値V
inに比例して変化するように各々のキャパシタ値を設定
したことを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電圧を直流電圧に
変換し、入力歪を改善した電源装置に関するものであ
る。
変換し、入力歪を改善した電源装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の電源装置として、図18
に示すような回路があり、図19はその動作波形図であ
る。この従来例は、交流電源Vacに整流器DBを設け、
その出力にインダクタLとスイッチSとの直列回路を接
続するとともに、スイッチSと並列にダイオードDと平
滑・負荷回路(コンデンサCと負荷Zとよりなる)との
直列回路を接続した、いわゆる昇圧チョッパ回路であ
る。なお、以下の説明において、交流電源Vacを整流し
た後の電圧をVin、電流をIinとする。
に示すような回路があり、図19はその動作波形図であ
る。この従来例は、交流電源Vacに整流器DBを設け、
その出力にインダクタLとスイッチSとの直列回路を接
続するとともに、スイッチSと並列にダイオードDと平
滑・負荷回路(コンデンサCと負荷Zとよりなる)との
直列回路を接続した、いわゆる昇圧チョッパ回路であ
る。なお、以下の説明において、交流電源Vacを整流し
た後の電圧をVin、電流をIinとする。
【0003】次に、上記従来例回路の回路動作を図19
を参照して説明する。まず、時刻t0 〜t1 において、
電圧Vinが増加している時に、スイッチSをオンする
と、交流電源Vacより整流器DBを介してインダクタL
にエネルギ−が蓄積され、電流Iinは電圧Vinの増加分
も合わせて増加して行く(同図(c)参照)。
を参照して説明する。まず、時刻t0 〜t1 において、
電圧Vinが増加している時に、スイッチSをオンする
と、交流電源Vacより整流器DBを介してインダクタL
にエネルギ−が蓄積され、電流Iinは電圧Vinの増加分
も合わせて増加して行く(同図(c)参照)。
【0004】次に、時刻t0 〜t1 において、スイッチ
Sをオフすると、インダクタLに流れていた電流Iinに
よりコンデンサCが充電され、電圧Vinの増加と合わせ
て負荷Zの両端電圧VZ は徐々に増加して行く(同図
(d)参照)。
Sをオフすると、インダクタLに流れていた電流Iinに
よりコンデンサCが充電され、電圧Vinの増加と合わせ
て負荷Zの両端電圧VZ は徐々に増加して行く(同図
(d)参照)。
【0005】再び、時刻t0 〜t1 において、スイッチ
Sをオンすると、交流電源Vacより整流器DBを介して
インダクタLにエネルギ−が蓄積され、電流Iinは電圧
Vinの増加分を合わせて増加して行く(同図(c)参
照)。また、ダイオードDがオフされるので、コンデン
サCの電荷が負荷Zに供給されながら、負荷電圧VZ は
徐々に減少して行く(同図(d)参照)。
Sをオンすると、交流電源Vacより整流器DBを介して
インダクタLにエネルギ−が蓄積され、電流Iinは電圧
Vinの増加分を合わせて増加して行く(同図(c)参
照)。また、ダイオードDがオフされるので、コンデン
サCの電荷が負荷Zに供給されながら、負荷電圧VZ は
徐々に減少して行く(同図(d)参照)。
【0006】また、時刻t1 〜t2 において、電圧Vin
が減少している時に、上記のような動作を行うと、電流
Iin、負荷電圧VZ とも、電圧Vinの減少分も合わせて
減少するが、電流Iinに関しては、スイッチSがオンの
時の方が、オフの時よりも、その傾斜は緩やかであり
(同図(c)参照)、負荷電圧VZ に関しては、スイッ
チSがオンの時の方が、オフの時よりも、その傾斜は急
である(同図(d)参照)。
が減少している時に、上記のような動作を行うと、電流
Iin、負荷電圧VZ とも、電圧Vinの減少分も合わせて
減少するが、電流Iinに関しては、スイッチSがオンの
時の方が、オフの時よりも、その傾斜は緩やかであり
(同図(c)参照)、負荷電圧VZ に関しては、スイッ
チSがオンの時の方が、オフの時よりも、その傾斜は急
である(同図(d)参照)。
【0007】以上のような動作を繰り返し、図19
(d)に示すような、電圧Vinのピーク値VA よりも常
に高い電圧を負荷Zに印加でき、また、スイッチSを同
図(b)に示すようなPWM制御を行うことにより、同
図(c)に示すように、電流Iinを電圧Vinに略比例し
た波形にして、入力歪を改善することができる。
(d)に示すような、電圧Vinのピーク値VA よりも常
に高い電圧を負荷Zに印加でき、また、スイッチSを同
図(b)に示すようなPWM制御を行うことにより、同
図(c)に示すように、電流Iinを電圧Vinに略比例し
た波形にして、入力歪を改善することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、インダクタLを用いるため、回路が大
型化してしまうという問題があった。
来例においては、インダクタLを用いるため、回路が大
型化してしまうという問題があった。
【0009】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、入力歪の改善が図れると
ともに、負荷電圧を一定値以上に保持でき、しかも、装
置の小型化が図れる電源装置を提供することにある。
で、その目的とするところは、入力歪の改善が図れると
ともに、負荷電圧を一定値以上に保持でき、しかも、装
置の小型化が図れる電源装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、交流電源と、整流器と、複数個のキャパシタ
と複数個のスイッチで構成されたスイッチドキャパシタ
回路を少なくとも2組以上備えた電源装置であって、前
記スイッチドキャパシタ回路の一方の組は、複数個のキ
ャパシタを整流器を介して交流電源電圧を充電するよう
にスイッチ素子を動作させ、他方の組は、交流電源電圧
にキャパシタが持つエネルギ−を重畳するようにスイッ
チ素子を動作させ、各々の組がそれらの動作を交互に繰
り返すことにより、負荷電圧を一定電圧以上に保持する
とともに、入力電流値が入力電圧値に比例して変化する
ように各々のキャパシタ値を設定したことを特徴とする
ものである。
本発明は、交流電源と、整流器と、複数個のキャパシタ
と複数個のスイッチで構成されたスイッチドキャパシタ
回路を少なくとも2組以上備えた電源装置であって、前
記スイッチドキャパシタ回路の一方の組は、複数個のキ
ャパシタを整流器を介して交流電源電圧を充電するよう
にスイッチ素子を動作させ、他方の組は、交流電源電圧
にキャパシタが持つエネルギ−を重畳するようにスイッ
チ素子を動作させ、各々の組がそれらの動作を交互に繰
り返すことにより、負荷電圧を一定電圧以上に保持する
とともに、入力電流値が入力電圧値に比例して変化する
ように各々のキャパシタ値を設定したことを特徴とする
ものである。
【0011】
【実施例】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例を
示す回路図で、図2は同回路の動作波形図であり、図3
は図2(b)の詳細図である。
示す回路図で、図2は同回路の動作波形図であり、図3
は図2(b)の詳細図である。
【0012】本実施例は、整流器DBを介して交流電源
Vacと並列に、複数のキャパシタC i1(i=1,2, …,n) と
スイッチ素子Si11,Si12,Si13,Si14 (i=1,2, …,n)
から成る第1のスイッチドキャパシタ回路SC1 と、複
数のキャパシタCi2(i=1,2,…,n) とスイッチ素子S
i21,Si22,Si23,Si24 (i=1,2, …,n) から成る第2の
スイッチドキャパシタ回路SC2 を接続し、それぞれの
スイッチドキャパシタ回路SC1 ,SC2 の出力端を負
荷Zにスイッチ素子S1 ,S2 を介して接続してある。
Vacと並列に、複数のキャパシタC i1(i=1,2, …,n) と
スイッチ素子Si11,Si12,Si13,Si14 (i=1,2, …,n)
から成る第1のスイッチドキャパシタ回路SC1 と、複
数のキャパシタCi2(i=1,2,…,n) とスイッチ素子S
i21,Si22,Si23,Si24 (i=1,2, …,n) から成る第2の
スイッチドキャパシタ回路SC2 を接続し、それぞれの
スイッチドキャパシタ回路SC1 ,SC2 の出力端を負
荷Zにスイッチ素子S1 ,S2 を介して接続してある。
【0013】ここで、スイッチドキャパシタ回路SC1
は、交流電源Vacと並列に、スイッチ素子Si13 (i=1,
2, …,n) 、キャパシタCi1(i=1,2, …,n) 、スイッチ
素子S i12 (i=1,2, …,n) からなるn個の直列回路を接
続し、スイッチ素子Si13 (i=1,2, …,n) とキャパシタ
Ci1(i=1,2, …,n) の直列回路と並列にスイッチ素子S
i11 (i=1,2, …,n) を接続し、スイッチ素子Si13 (i=
1,2, …,n) とキャパシタCi1(i=1,2, …,n) の接続点
とスイッチ素子S1 との間にスイッチ素子Si14 (i=1,
2, …,n) を接続して構成されている。またスイッチド
キャパシタ回路SC2も同様に構成されている。
は、交流電源Vacと並列に、スイッチ素子Si13 (i=1,
2, …,n) 、キャパシタCi1(i=1,2, …,n) 、スイッチ
素子S i12 (i=1,2, …,n) からなるn個の直列回路を接
続し、スイッチ素子Si13 (i=1,2, …,n) とキャパシタ
Ci1(i=1,2, …,n) の直列回路と並列にスイッチ素子S
i11 (i=1,2, …,n) を接続し、スイッチ素子Si13 (i=
1,2, …,n) とキャパシタCi1(i=1,2, …,n) の接続点
とスイッチ素子S1 との間にスイッチ素子Si14 (i=1,
2, …,n) を接続して構成されている。またスイッチド
キャパシタ回路SC2も同様に構成されている。
【0014】次に、上記実施例回路の動作を説明する。
まず、第1のスイッチドキャパシタ回路SC1 におい
て、スイッチ素子Si13(i=1,2, …,n) とスイッチ素子
Si12 (i=1,2, …,n) がオンすると、各キャパシタCi1
(i=1,2, …,n) は入力電圧Vinまで充電される。次に、
スイッチ素子Si1 3 (i=1,2, …,n) とスイッチ素子S
i12 (i=1,2, …,n) がオフし、スイッチ素子Si11 (i=
1,2, …,n) 、スイッチ素子Si14 (i=1,2, …,n) 、ス
イッチ素子S1がオンすると、入力電圧Vinにキャパシ
タCi1(i=1,2, …,n) の両端電圧VCi1(i=1,2, …,n)
が重畳され、負荷Zの両端に印加される。
まず、第1のスイッチドキャパシタ回路SC1 におい
て、スイッチ素子Si13(i=1,2, …,n) とスイッチ素子
Si12 (i=1,2, …,n) がオンすると、各キャパシタCi1
(i=1,2, …,n) は入力電圧Vinまで充電される。次に、
スイッチ素子Si1 3 (i=1,2, …,n) とスイッチ素子S
i12 (i=1,2, …,n) がオフし、スイッチ素子Si11 (i=
1,2, …,n) 、スイッチ素子Si14 (i=1,2, …,n) 、ス
イッチ素子S1がオンすると、入力電圧Vinにキャパシ
タCi1(i=1,2, …,n) の両端電圧VCi1(i=1,2, …,n)
が重畳され、負荷Zの両端に印加される。
【0015】ここで、各々のキャパシタCi1(i=1,2,
…,n) を充電する時刻を、図3に示すように、入力電圧
Vinの変化に応じて順々に変えることにより、図2
(a)に示す時刻t0 〜t1 の期間の入力電圧Vinの総
和と略等しい電圧V1 がスイッチドキャパシタ回路SC
1 に充電される。
…,n) を充電する時刻を、図3に示すように、入力電圧
Vinの変化に応じて順々に変えることにより、図2
(a)に示す時刻t0 〜t1 の期間の入力電圧Vinの総
和と略等しい電圧V1 がスイッチドキャパシタ回路SC
1 に充電される。
【0016】同様にして、第2のスイッチドキャパシタ
回路SC2 は、時刻t1 〜t2 の期間の入力電圧Vinの
総和と略等しい電圧V2 で充電される。
回路SC2 は、時刻t1 〜t2 の期間の入力電圧Vinの
総和と略等しい電圧V2 で充電される。
【0017】次に、時刻t3 〜t4 の期間において、上
述のように、各キャパシタCi1(i=1,2, …,n) を交流電
源Vacに直列接続されるように、第1のスイッチドキャ
パシタ回路SC1 を動作させると、入力電圧Vinと電圧
V1 の和が負荷Zに印加されて、負荷Zの両端電圧VZ
として、図2(d)に示すように、一定電圧以上の波形
となる。
述のように、各キャパシタCi1(i=1,2, …,n) を交流電
源Vacに直列接続されるように、第1のスイッチドキャ
パシタ回路SC1 を動作させると、入力電圧Vinと電圧
V1 の和が負荷Zに印加されて、負荷Zの両端電圧VZ
として、図2(d)に示すように、一定電圧以上の波形
となる。
【0018】時刻t4 〜t5 の期間においても、時刻t
3 〜t4 の期間と同様にして、入力電圧Vinと電圧V2
が重畳され、負荷Zの両端電圧VZ は、図2(d)に示
すように、一定電圧以上となる。
3 〜t4 の期間と同様にして、入力電圧Vinと電圧V2
が重畳され、負荷Zの両端電圧VZ は、図2(d)に示
すように、一定電圧以上となる。
【0019】以上のような動作を繰り返し、負荷電圧V
Z は図2(d)に示すように、常に一定電圧以上とな
る。
Z は図2(d)に示すように、常に一定電圧以上とな
る。
【0020】また、上記各キャパシタCi1(i=1,2, …,
n) が放電し、各キャパシタCi2(i=1,2, …,n) が充電
しているとして、 Vac=VA sin ωt Vin=VA |sin ωt | とおくと、 (|sin ωt |/|cos ωt |)×Ci1+Ci2=一定 ……… と表される。
n) が放電し、各キャパシタCi2(i=1,2, …,n) が充電
しているとして、 Vac=VA sin ωt Vin=VA |sin ωt | とおくと、 (|sin ωt |/|cos ωt |)×Ci1+Ci2=一定 ……… と表される。
【0021】式のようにキャパシタCi1(i=1,2, …,
n) とキャパシタCi2(i=1,2, …,n)の値を決めると、入
力電流Iinの包絡線は、図2(e)に示すように、入力
電圧Vinに比例した形となり、入力歪も解消される。
n) とキャパシタCi2(i=1,2, …,n)の値を決めると、入
力電流Iinの包絡線は、図2(e)に示すように、入力
電圧Vinに比例した形となり、入力歪も解消される。
【0022】本実施例では、スイッチドキャパシタ回路
SC1 ,SC2 は、充電した時刻より1.5 周期遅れて放
電させたが、必要とする負荷電圧が得られるように、任
意に遅らせて放電させても、本実施例と同様に効果は変
わらない。
SC1 ,SC2 は、充電した時刻より1.5 周期遅れて放
電させたが、必要とする負荷電圧が得られるように、任
意に遅らせて放電させても、本実施例と同様に効果は変
わらない。
【0023】(実施例2)図4は本発明の第2の実施例
を示す回路図であり、図5は同回路の動作波形図であ
る。本実施例は、実施例1において示した、複数のキャ
パシタCi1(i=1,2,…,n) とスイッチ素子Si11,Si12,
Si13,Si14 (i=1,2, …,n) から成る第1のスイッチド
キャパシタ回路SC1 と同様の回路を、その回路SC1
も含めてm組並列に接続し、それぞれのスイッチドキャ
パシタ回路SCj (j=1,2, …,m) の出力端と負荷Zの間
にスイッチ素子Sj (j=1,2, …,m) を設けものである。
を示す回路図であり、図5は同回路の動作波形図であ
る。本実施例は、実施例1において示した、複数のキャ
パシタCi1(i=1,2,…,n) とスイッチ素子Si11,Si12,
Si13,Si14 (i=1,2, …,n) から成る第1のスイッチド
キャパシタ回路SC1 と同様の回路を、その回路SC1
も含めてm組並列に接続し、それぞれのスイッチドキャ
パシタ回路SCj (j=1,2, …,m) の出力端と負荷Zの間
にスイッチ素子Sj (j=1,2, …,m) を設けものである。
【0024】次に、上記実施例回路の動作を簡単に説明
する。それぞれのスイッチドキャパシタ回路SCj (j=
1,2, …,m) に充電された電圧Vj (j=1,2, …,m) は、
図5(b)〜(d)に示すように、入力電圧Vinに対し
て互いに位相を少しずつ、ずらしながら、負荷Zに(入
力電圧Vin+V1 +V2+…Vm )なる電圧を印加する
ように動作する。
する。それぞれのスイッチドキャパシタ回路SCj (j=
1,2, …,m) に充電された電圧Vj (j=1,2, …,m) は、
図5(b)〜(d)に示すように、入力電圧Vinに対し
て互いに位相を少しずつ、ずらしながら、負荷Zに(入
力電圧Vin+V1 +V2+…Vm )なる電圧を印加する
ように動作する。
【0025】その結果、負荷電圧VZ の波形は、図5
(e)に示すような波形となり、一定電圧以上の負荷電
圧VZ が得られる。スイッチドキャパシタ回路の数mの
値によって、図5(e)に示す電圧VX 及び電圧VY は
変化するが、例えば、m=9の場合、前記電圧Vj (j=
1,2, …,9) は順々に等間隔に遅れて出力され、各々の
ピークが入力電圧Vinのピークと重ならないとすると、 VX ≒8.25VA ……… VY ≒5.31VA ……… となる。(上記式、式の算出根拠については下記に
詳述する)この場合、実施例1と同様にして、図5
(f)に示すように、入力電流Iinの包絡線が入力電圧
Vinに比例するように、各キャパシタCij(i=1,2, …,
n:j=1,2, …,m) の値を決めておくことが必要である。
(e)に示すような波形となり、一定電圧以上の負荷電
圧VZ が得られる。スイッチドキャパシタ回路の数mの
値によって、図5(e)に示す電圧VX 及び電圧VY は
変化するが、例えば、m=9の場合、前記電圧Vj (j=
1,2, …,9) は順々に等間隔に遅れて出力され、各々の
ピークが入力電圧Vinのピークと重ならないとすると、 VX ≒8.25VA ……… VY ≒5.31VA ……… となる。(上記式、式の算出根拠については下記に
詳述する)この場合、実施例1と同様にして、図5
(f)に示すように、入力電流Iinの包絡線が入力電圧
Vinに比例するように、各キャパシタCij(i=1,2, …,
n:j=1,2, …,m) の値を決めておくことが必要である。
【0026】また、本実施例においてmの値を増すと、
スイッチドキャパシタの数も増すため、前記電圧VX ,
VY の値はさらに大きくなり、電圧VX と電圧VY の電
位差も小さくなり、負荷電圧VZ は、より大きな電位を
持ち、その波形はより平坦に近づく。その他の動作は、
実施例1に示した通りである。
スイッチドキャパシタの数も増すため、前記電圧VX ,
VY の値はさらに大きくなり、電圧VX と電圧VY の電
位差も小さくなり、負荷電圧VZ は、より大きな電位を
持ち、その波形はより平坦に近づく。その他の動作は、
実施例1に示した通りである。
【0027】(上記式、式の算出根拠) Vin=|VA sin x| (bπ≦x≦(b+1)π,b=0,1,2,…)…(1) とおく。上述のように、V1 〜Vm は、順々に等間隔に
遅れて出力され、各々のピークが入力電圧Vinのピーク
と重ならないとすると、 Vm =|VA sin 〔sπ/(m+1) +x〕|(m=1,2,3 …,s=1,2,3 …<m) (2) と表される。(1),(2) 式より VZ =Vin+V1 +V2 +……+Vm ……… (3) 今、m=9とすると、(3) 式より VZ ≒VA |cos x|×6.31+VA |sin x|×5.31 ……… (4) (4) 式の両辺をxで微分する。
遅れて出力され、各々のピークが入力電圧Vinのピーク
と重ならないとすると、 Vm =|VA sin 〔sπ/(m+1) +x〕|(m=1,2,3 …,s=1,2,3 …<m) (2) と表される。(1),(2) 式より VZ =Vin+V1 +V2 +……+Vm ……… (3) 今、m=9とすると、(3) 式より VZ ≒VA |cos x|×6.31+VA |sin x|×5.31 ……… (4) (4) 式の両辺をxで微分する。
【0028】 bπ≦x≦[(b+1)/2] π (b=0,1,2,…)のとき dVZ /dx=6.31VA (-sin x) +5.31VA cos x =0 とおく 6.31VA sin x=5.31VA cos x ⇔ tan x=5.31/6.31 ⇔ x= tan-1(5.31/6.31) ≒40° =2/9π のとき VZ は最大 ……… (5) [(b+1)/2] π≦x≦ (b+1)π (b=0,1,2,…)の
とき dVZ /dx=6.31VA sin x+5.31VA cos x =0 とおく ⇔ tan x=−5.31/6.31 x≒−40° =−2/9π ……… (6) (5),(6) 式より x=±2/9π+bπ ( b=0,1,2,…) よって VZ (x=±2/9π+bπ)≒8.25VA VZ (x=bπ) ≒6.31VA VZ (x=π/2+bπ) ≒5.31VA となる。 故に、x=±2/9π+bπの時 VZ ≒8.25VA で最
大 x=π/2+bπ の時 VZ ≒5.31VA で最小(但
し、b=0,1,2,…)となる。
とき dVZ /dx=6.31VA sin x+5.31VA cos x =0 とおく ⇔ tan x=−5.31/6.31 x≒−40° =−2/9π ……… (6) (5),(6) 式より x=±2/9π+bπ ( b=0,1,2,…) よって VZ (x=±2/9π+bπ)≒8.25VA VZ (x=bπ) ≒6.31VA VZ (x=π/2+bπ) ≒5.31VA となる。 故に、x=±2/9π+bπの時 VZ ≒8.25VA で最
大 x=π/2+bπ の時 VZ ≒5.31VA で最小(但
し、b=0,1,2,…)となる。
【0029】(実施例3)図6は本発明の第3の実施例
を示す回路図であり、図7は同回路の動作波形図であ
る。本実施例は、実施例1における第1のスイッチドキ
ャパシタ回路SC1が、入力電圧Vinが図7(a)にお
ける時刻t0 〜t2 の期間、充電されるのに対し、その
期間の半分、つまり、図7(a)における時刻t0 〜t
1 の間に第1のスイッチドキャパシタ回路SC1 を充電
し、時刻t1 〜t2 の間に第2のスイッチドキャパシタ
回路SC2 を充電して、負荷電圧VZ が一定電圧以上に
なるように、第1及び第2のスイッチドキャパシタ回路
SC1 ,SC2 の出力電圧V1,V2 を入力電圧Vinに
重畳してなるものである。
を示す回路図であり、図7は同回路の動作波形図であ
る。本実施例は、実施例1における第1のスイッチドキ
ャパシタ回路SC1が、入力電圧Vinが図7(a)にお
ける時刻t0 〜t2 の期間、充電されるのに対し、その
期間の半分、つまり、図7(a)における時刻t0 〜t
1 の間に第1のスイッチドキャパシタ回路SC1 を充電
し、時刻t1 〜t2 の間に第2のスイッチドキャパシタ
回路SC2 を充電して、負荷電圧VZ が一定電圧以上に
なるように、第1及び第2のスイッチドキャパシタ回路
SC1 ,SC2 の出力電圧V1,V2 を入力電圧Vinに
重畳してなるものである。
【0030】このように構成したことにより、実施例1
に比べて、半分の数のキャパシタとスイッチ素子とで充
分である。
に比べて、半分の数のキャパシタとスイッチ素子とで充
分である。
【0031】その他の構成及び動作は実施例1に示した
通りであり、実施例2のように、スイッチドキャパシタ
回路SC1 をm個接続しても本実施例の効果は変わらな
い。また、本実施例では、スイッチドキャパシタ回路S
C1 ,SC2 を充電した時刻より1/2周期遅れて放電
させたが、必要とする負荷電圧が得られるように、任意
に遅らせても本実施例の効果は変わらない。
通りであり、実施例2のように、スイッチドキャパシタ
回路SC1 をm個接続しても本実施例の効果は変わらな
い。また、本実施例では、スイッチドキャパシタ回路S
C1 ,SC2 を充電した時刻より1/2周期遅れて放電
させたが、必要とする負荷電圧が得られるように、任意
に遅らせても本実施例の効果は変わらない。
【0032】(実施例4)図8は本発明の第4の実施例
を示す回路図であり、図9は同回路の動作波形図であ
る。本実施例は、実施例1における負荷Zの両端に、出
力電圧平滑用コンデンサCHを接続したものであり、第
1及び第2のスイッチドキャパシタ回路SC 1 ,SC2
の出力と入力電圧Vinの和の電圧を、一時保留するため
に設けたものであり、出力電圧VZ の波形は、図9
(d)に示すように、略平坦である。
を示す回路図であり、図9は同回路の動作波形図であ
る。本実施例は、実施例1における負荷Zの両端に、出
力電圧平滑用コンデンサCHを接続したものであり、第
1及び第2のスイッチドキャパシタ回路SC 1 ,SC2
の出力と入力電圧Vinの和の電圧を、一時保留するため
に設けたものであり、出力電圧VZ の波形は、図9
(d)に示すように、略平坦である。
【0033】その他の構成及び動作は実施例1に示した
通りであり、実施例2のように、スイッチドキャパシタ
回路SC1 をm個並列接続しても、また、実施例3のよ
うに回路動作をさせても本実施例の効果は変わらない。
さらに、本実施例では、スイッチドキャパシタ回路SC
1 ,SC2 を充電した時刻より1.5周期遅れて放電さ
せたが、必要とする負荷電圧が得られるように、任意に
遅らせても本実施例の効果は変わらない。
通りであり、実施例2のように、スイッチドキャパシタ
回路SC1 をm個並列接続しても、また、実施例3のよ
うに回路動作をさせても本実施例の効果は変わらない。
さらに、本実施例では、スイッチドキャパシタ回路SC
1 ,SC2 を充電した時刻より1.5周期遅れて放電さ
せたが、必要とする負荷電圧が得られるように、任意に
遅らせても本実施例の効果は変わらない。
【0034】(実施例5)図10は本発明の第5の実施
例を示す回路図で、図11は同回路の動作波形図であ
り、図12は図11(b)の詳細図である。
例を示す回路図で、図11は同回路の動作波形図であ
り、図12は図11(b)の詳細図である。
【0035】上述の実施例1〜4においては、入力電圧
Vinの波形をほとんど似た若しくはその半周期の波形
を、スイッチドキャパシタ回路SCj (j=1,2, …,m) の
出力波形Vj (j=1,2, …,m) として、入力電圧Vinに重
畳して出力電圧VZ を得ていたが、本実施例において
は、スイッチドキャパシタ回路SCj (j=1,2, …,m) 内
のp個(p≠n)のキャパシタの放電する順序を入れ換
える等して、必要な電圧分のみ入力電圧Vinに重畳し
て、任意の出力電圧VZ を得るようにしたものである。
Vinの波形をほとんど似た若しくはその半周期の波形
を、スイッチドキャパシタ回路SCj (j=1,2, …,m) の
出力波形Vj (j=1,2, …,m) として、入力電圧Vinに重
畳して出力電圧VZ を得ていたが、本実施例において
は、スイッチドキャパシタ回路SCj (j=1,2, …,m) 内
のp個(p≠n)のキャパシタの放電する順序を入れ換
える等して、必要な電圧分のみ入力電圧Vinに重畳し
て、任意の出力電圧VZ を得るようにしたものである。
【0036】例えば、図11(b),(c)に示すよう
な電圧V1 ,V2 を作り、それらを入力電圧Vinに重畳
することにより、図11(d)に示すような、平坦な出
力電圧VZ を得ることもできる。この場合、各キャパシ
タC11〜C1p,C21〜C2pに充電する際、図1に示す実
施例1回路の場合より少ない数のキャパシタを必要と
し、図11(b),(c)に示す電圧V1 ,V2 を得る
ために必要な電圧分のみを充電した。なお、図12は電
圧V1 の詳細図である。
な電圧V1 ,V2 を作り、それらを入力電圧Vinに重畳
することにより、図11(d)に示すような、平坦な出
力電圧VZ を得ることもできる。この場合、各キャパシ
タC11〜C1p,C21〜C2pに充電する際、図1に示す実
施例1回路の場合より少ない数のキャパシタを必要と
し、図11(b),(c)に示す電圧V1 ,V2 を得る
ために必要な電圧分のみを充電した。なお、図12は電
圧V1 の詳細図である。
【0037】その他の構成及び動作は実施例1に示した
通りであり、実施例2のように、スイッチドキャパシタ
回路SC1 をm個並列接続しても、また、実施例1また
は実施例3のように回路動作をさせても、さらに、実施
例4のように負荷Zに並列に平滑用コンデンサを接続し
ても、その効果は変わらない。
通りであり、実施例2のように、スイッチドキャパシタ
回路SC1 をm個並列接続しても、また、実施例1また
は実施例3のように回路動作をさせても、さらに、実施
例4のように負荷Zに並列に平滑用コンデンサを接続し
ても、その効果は変わらない。
【0038】(実施例6)図13は本発明の第6の実施
例を示す回路図で、図14は図13におけるスイッチド
キャパシタ回路A1nの一例を示す回路図である。
例を示す回路図で、図14は図13におけるスイッチド
キャパシタ回路A1nの一例を示す回路図である。
【0039】本実施例は、実施例1におけるスイッチド
キャパシタ回路の代わりに、例えば図14に示すような
スイッチドキャパシタ回路Ai1(i=1,2, …,n) ,Ai2(i
=1,2, …,n) を用いたものである。
キャパシタ回路の代わりに、例えば図14に示すような
スイッチドキャパシタ回路Ai1(i=1,2, …,n) ,Ai2(i
=1,2, …,n) を用いたものである。
【0040】本実施例における、例えばスイッチドキャ
パシタ回路A1nにおいて、キャパシタC1n1 ,C1n2 ,
C1n3 を直列に接続して充電を行い、その後、並列に接
続して放電すると降圧動作となり、その逆の動作を行う
と昇圧動作となる。
パシタ回路A1nにおいて、キャパシタC1n1 ,C1n2 ,
C1n3 を直列に接続して充電を行い、その後、並列に接
続して放電すると降圧動作となり、その逆の動作を行う
と昇圧動作となる。
【0041】その他の動作は実施例1に示した通りであ
り、実施例1〜5のように回路を構成したり動作させて
も、また、スイッチドキャパシタ回路Ai1(i=1,2, …,
n) ,Ai2(i=1,2, …,n) は図14に示すような回路で
なくても、他のスイッチ素子とコンデンサから成る、電
力変換を行うことの可能な回路であっても、本実施例の
効果は変わらない。
り、実施例1〜5のように回路を構成したり動作させて
も、また、スイッチドキャパシタ回路Ai1(i=1,2, …,
n) ,Ai2(i=1,2, …,n) は図14に示すような回路で
なくても、他のスイッチ素子とコンデンサから成る、電
力変換を行うことの可能な回路であっても、本実施例の
効果は変わらない。
【0042】(実施例7)図15は本発明の第7の実施
例を示す回路図である。
例を示す回路図である。
【0043】本実施例は、実施例1におけるスイッチド
キャパシタ回路SC1 ,SC2 の配置を、電源に対して
並列接続から直列接続に変えただけであり、その他の構
成及び動作は実施例1と同様であり、スイッチドキャパ
シタ回路を複数個直列接続しても、実施例3〜6のよう
に動作させても、本実施例の効果は変わらない。
キャパシタ回路SC1 ,SC2 の配置を、電源に対して
並列接続から直列接続に変えただけであり、その他の構
成及び動作は実施例1と同様であり、スイッチドキャパ
シタ回路を複数個直列接続しても、実施例3〜6のよう
に動作させても、本実施例の効果は変わらない。
【0044】(実施例8)図16は本発明の第8の実施
例を示す回路図であり、図17は同回路の動作波形図で
ある。
例を示す回路図であり、図17は同回路の動作波形図で
ある。
【0045】本実施例は、実施例1における整流器DB
の代わりに、半波整流のために、交流電源Vacとスイッ
チドキャパシタ回路SC1 ,SC2 の入力端との間に、
それぞれダイオードD11,D12を設け、スイッチドキャ
パシタ回路SC1 ,SC2 の出力端の低電位側と負荷Z
の間に、新たにスイッチ素子S3 ,S4 を設けたもので
ある。
の代わりに、半波整流のために、交流電源Vacとスイッ
チドキャパシタ回路SC1 ,SC2 の入力端との間に、
それぞれダイオードD11,D12を設け、スイッチドキャ
パシタ回路SC1 ,SC2 の出力端の低電位側と負荷Z
の間に、新たにスイッチ素子S3 ,S4 を設けたもので
ある。
【0046】上記実施例回路の動作を簡単に説明する。
まず、交流電源Vacが正の時は、ダイオードD11がオ
ン、ダイオードD12がオフされ、この時、スイッチ素子
S1 ,S3 はオン、スイッチ素子S2 ,S4 はオフす
る。この為、第1のスイッチドキャパシタ回路SC1 は
動作し、第2のスイッチドキャパシタ回路SC2 は動作
しない。従って、例えば、同じ時に、キャパシタC11〜
Cq1(q=2,3, …,n-1) を充電し、キャパシタC(q+1)1〜
Cn1(q=2,3,…,n-1) の両端電圧を交流電源Vacに重畳
するように動作させる。
まず、交流電源Vacが正の時は、ダイオードD11がオ
ン、ダイオードD12がオフされ、この時、スイッチ素子
S1 ,S3 はオン、スイッチ素子S2 ,S4 はオフす
る。この為、第1のスイッチドキャパシタ回路SC1 は
動作し、第2のスイッチドキャパシタ回路SC2 は動作
しない。従って、例えば、同じ時に、キャパシタC11〜
Cq1(q=2,3, …,n-1) を充電し、キャパシタC(q+1)1〜
Cn1(q=2,3,…,n-1) の両端電圧を交流電源Vacに重畳
するように動作させる。
【0047】次に、交流電源Vacが負の時は、ダイオー
ドD11がオフ、ダイオードD12がオンされ、この時、ス
イッチ素子S1 ,S3 はオフ、スイッチ素子S2 ,S4
はオンする為、第2のスイッチドキャパシタ回路SC2
のみ動作する。この時、第2のスイッチドキャパシタ回
路SC2 は、上述の第1のスイッチドキャパシタ回路S
C1 のように動作させる。
ドD11がオフ、ダイオードD12がオンされ、この時、ス
イッチ素子S1 ,S3 はオフ、スイッチ素子S2 ,S4
はオンする為、第2のスイッチドキャパシタ回路SC2
のみ動作する。この時、第2のスイッチドキャパシタ回
路SC2 は、上述の第1のスイッチドキャパシタ回路S
C1 のように動作させる。
【0048】例えば、時刻t0 〜t1 の期間に充電され
た電圧は、時刻t1 〜t2 の期間に放電し、時刻t1 〜
t2 の期間に充電された電圧は、時刻t3 〜t4 の期間
に放電させる。以上のような動作を繰り返すことによ
り、出力電圧VZ は一定電圧以上となる。
た電圧は、時刻t1 〜t2 の期間に放電し、時刻t1 〜
t2 の期間に充電された電圧は、時刻t3 〜t4 の期間
に放電させる。以上のような動作を繰り返すことによ
り、出力電圧VZ は一定電圧以上となる。
【0049】その他の構成及び動作は実施例1と同様で
あり、実施例1〜6のように回路を構成したり、動作さ
せても、本実施例の効果は変わらない。
あり、実施例1〜6のように回路を構成したり、動作さ
せても、本実施例の効果は変わらない。
【0050】
【発明の効果】本発明は上記のように、複数個のキャパ
シタの放電電圧を交流電源電圧に重畳するようにしたこ
とにより、入力歪の改善が図れるとともに、負荷電圧を
一定電圧以上に保持でき、しかも、装置の小型化が図れ
る電源装置を提供することができた。
シタの放電電圧を交流電源電圧に重畳するようにしたこ
とにより、入力歪の改善が図れるとともに、負荷電圧を
一定電圧以上に保持でき、しかも、装置の小型化が図れ
る電源装置を提供することができた。
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】実施例1の動作波形図である。
【図3】図2(b)の詳細図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図5】実施例2の動作波形図である。
【図6】本発明の第3の実施例を示す回路図である。
【図7】実施例3の動作波形図である。
【図8】本発明の第4の実施例を示す回路図である。
【図9】実施例4の動作波形図である。
【図10】本発明の第5の実施例を示す回路図である。
【図11】実施例5の動作波形図である。
【図12】図11(b)の詳細図である。
【図13】本発明の第6の実施例を示す回路図である。
【図14】図13におけるスイッチドキャパシタ回路A
1nの一例を示す回路図である。
1nの一例を示す回路図である。
【図15】本発明の第7の実施例を示す回路図である。
【図16】本発明の第8の実施例を示す回路図である。
【図17】実施例8の動作波形図である。
【図18】従来例を示す回路図である。
【図19】従来例の動作波形図である。
Vac 交流電源 DB 整流器 Z 負荷 Ci1(i=1,2, …,n) キャパシタ Ci2(i=1,2, …,n) キャパシタ Si11,Si12,Si13,Si14 (i=1,2, …,n) スイッチ素
子 Si21,Si22,Si23,Si24 (i=1,2, …,n) スイッチ素
子 SC1 第1のスイッチドキャパシタ回路 SC2 第2のスイッチドキャパシタ回路 S1 スイッチ素子 S2 スイッチ素子
子 Si21,Si22,Si23,Si24 (i=1,2, …,n) スイッチ素
子 SC1 第1のスイッチドキャパシタ回路 SC2 第2のスイッチドキャパシタ回路 S1 スイッチ素子 S2 スイッチ素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年10月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】(実施例2)図4は本発明の第2の実施例
を示す回路図であり、図5は同回路の動作波形図であ
る。本実施例は、実施例1において示した、複数のキャ
パシタCi1(i=1,2,…,n) とスイッチ素子Si11,Si12,
Si13,Si14 (i=1,2, …,n) から成る第1のスイッチド
キャパシタ回路SC1 と同様の回路を、その回路SC1
も含めてm組並列に接続し、それぞれのスイッチドキャ
パシタ回路SCj (j=1,2, …,m) の出力端と負荷Zの間
にスイッチ素子Sj (j=1,2, …,m) を設けたものであ
る。
を示す回路図であり、図5は同回路の動作波形図であ
る。本実施例は、実施例1において示した、複数のキャ
パシタCi1(i=1,2,…,n) とスイッチ素子Si11,Si12,
Si13,Si14 (i=1,2, …,n) から成る第1のスイッチド
キャパシタ回路SC1 と同様の回路を、その回路SC1
も含めてm組並列に接続し、それぞれのスイッチドキャ
パシタ回路SCj (j=1,2, …,m) の出力端と負荷Zの間
にスイッチ素子Sj (j=1,2, …,m) を設けたものであ
る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図15
【補正方法】変更
【補正内容】
【図15】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図16
【補正方法】変更
【補正内容】
【図16】
Claims (6)
- 【請求項1】 交流電源と、整流器と、複数個のキャパ
シタと複数個のスイッチで構成されたスイッチドキャパ
シタ回路を少なくとも2組以上備えた電源装置であっ
て、前記スイッチドキャパシタ回路の一方の組は、複数
個のキャパシタを整流器を介して交流電源電圧を充電す
るようにスイッチ素子を動作させ、他方の組は、交流電
源電圧にキャパシタが持つエネルギ−を重畳するように
スイッチ素子を動作させ、各々の組がそれらの動作を交
互に繰り返すことにより、負荷電圧を一定電圧以上に保
持するとともに、入力電流値が入力電圧値に比例して変
化するように各々のキャパシタ値を設定したことを特徴
とする電源装置。 - 【請求項2】 個々のスイッチドキャパシタ回路が出力
する電圧の総和が、交流電源電圧の1/2周期分の総和
に略等しいことを特徴とする請求項1記載の電源装置。 - 【請求項3】 個々のスイッチドキャパシタ回路が出力
する電圧の総和が、交流電源電圧の1/4周期分の総和
に略等しいことを特徴とする請求項1記載の電源装置。 - 【請求項4】 個々のスイッチドキャパシタ回路に充電
された電圧を任意に交流電源電圧に重畳して負荷に供給
することにより、任意の出力電圧を得ることを特徴とす
る請求項1記載の電源装置。 - 【請求項5】 負荷に並列に出力電圧平滑用のコンデン
サを接続したことを特徴とする請求項1〜4記載のいず
れかの電源装置。 - 【請求項6】 整流器の代わりに交流電源と個々のスイ
ッチドキャパシタ回路の入力端との間に半波整流用のダ
イオードを接続するとともに、個々のスイッチドキャパ
シタ回路の出力端の低電位側と負荷の間にスイッチ素子
を設けたことを特徴とする請求項1〜5記載のいずれか
の電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19121793A JPH0746844A (ja) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | 電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19121793A JPH0746844A (ja) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | 電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0746844A true JPH0746844A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16270859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19121793A Withdrawn JPH0746844A (ja) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | 電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0746844A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003111419A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 電源装置 |
JP2003348773A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-12-05 | Takion Co Ltd | マイクロ波送電法、マイクロ波受電装置及びidタグシステム |
JP2009004949A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Renesas Technology Corp | 半導体集積回路、それを搭載したカードおよびその動作方法 |
JP2009200053A (ja) * | 1999-12-14 | 2009-09-03 | Takion Co Ltd | 電源装置及びledランプ装置 |
DE102013106444A1 (de) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | Andrej I. Shchedrin | Umsetzer einer Wechselspannung in eine Gleichspannung |
-
1993
- 1993-08-02 JP JP19121793A patent/JPH0746844A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009200053A (ja) * | 1999-12-14 | 2009-09-03 | Takion Co Ltd | 電源装置及びledランプ装置 |
JP4353667B2 (ja) * | 1999-12-14 | 2009-10-28 | 株式会社タキオン | Ledランプ装置 |
JP2011258589A (ja) * | 1999-12-14 | 2011-12-22 | Takion Co Ltd | Ledランプ装置 |
JP2015079764A (ja) * | 1999-12-14 | 2015-04-23 | 株式会社ナオコ | Ledランプ装置 |
JP2003111419A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 電源装置 |
JP2003348773A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-12-05 | Takion Co Ltd | マイクロ波送電法、マイクロ波受電装置及びidタグシステム |
JP2009004949A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Renesas Technology Corp | 半導体集積回路、それを搭載したカードおよびその動作方法 |
DE102013106444A1 (de) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | Andrej I. Shchedrin | Umsetzer einer Wechselspannung in eine Gleichspannung |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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