JPH08331849A - Rectifying circuit - Google Patents

Rectifying circuit

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JPH08331849A
JPH08331849A JP15830495A JP15830495A JPH08331849A JP H08331849 A JPH08331849 A JP H08331849A JP 15830495 A JP15830495 A JP 15830495A JP 15830495 A JP15830495 A JP 15830495A JP H08331849 A JPH08331849 A JP H08331849A
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JP
Japan
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voltage
input
choke coil
output voltage
circuit
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JP15830495A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Asayama
厚 朝山
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To reduce size, cost and noise and also make small the variation range of an output voltage by outputting a rectified voltage through a voltage- drop chopper circuit, operating a yoke coil thereof in the current non-continuous mode and controlling the output voltage to the predetermined value which is lower than the peak value of the input voltage. CONSTITUTION: After a commercial power source voltage Vin is rectified with a diode bridge DB, it is then inputted to a voltage-drop chopper circuit 12 via a low-pass filter 11. Here, an inductance value of the choke coil L2 is set so that the choke coil L2 can be operated under the current non-continuous mode even under the maximum load condition to operate FETQ1 with a PIIM control circuit 13 with the predetermined on-duty. An output voltage V0 is inputted to an error amplifier 15 via a differential amplifier 15 and the reference voltage VREF is set so that the output voltage V0 becomes lower than the peak value of the commercial power source voltage Vin . Thereby, the output voltage V0 is controlled to have the constant value even when a load power is changed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は整流回路に関し、特に、
電子機器の電源入力回路の高調波電流規制用の整流回路
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rectifier circuit, and more particularly to
The present invention relates to a rectifier circuit for regulating harmonic current of a power input circuit of electronic equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、商用電源に接続されるコンピュー
タ機器、複写機又はプリンタ等の電子機器において、商
用電源ラインの波形歪(電源高調波歪)による電子機器
の誤動作等の問題が深刻化している。このような高調波
歪の発生を抑制するために、電子機器の入力電流の高調
波成分を規制する法律が整備されつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, in electronic equipment such as computer equipment, copying machines and printers connected to a commercial power source, problems such as malfunction of the electronic equipment due to waveform distortion (power source harmonic distortion) of the commercial power source line have become serious. There is. In order to suppress the occurrence of such harmonic distortion, laws that regulate the harmonic components of the input current of electronic devices are being developed.

【0003】一般に、電子機器の電源入力回路(スイッ
チング電源)には、図8に示すようにコンデンサC4を
ダイオードブリッジDB2の出力側に設けたコンデンサ
インプット型整流回路が用いられている。従って、後段
の回路(例えばDC/DCコンバータ等)に出力される
電流は、多くの高調波成分を含むピーク電流波形とな
る。
Generally, a capacitor input type rectifier circuit in which a capacitor C4 is provided on the output side of a diode bridge DB2 as shown in FIG. 8 is used for a power supply input circuit (switching power supply) of electronic equipment. Therefore, the current output to the circuit in the subsequent stage (for example, a DC / DC converter or the like) has a peak current waveform including many harmonic components.

【0004】従来、このような高調波成分を規制するた
めに、 (A)図9に示すように、商用電源とコンデンサインプ
ット型整流回路との間に1個のチョークコイルL3を追
加して、入力電流の導入角を大きくする。
Conventionally, in order to regulate such a harmonic component, (A) as shown in FIG. 9, one choke coil L3 is added between a commercial power source and a capacitor input type rectifier circuit. Increase the input angle of the input current.

【0005】(B)図10に示すように、電源入力回路
に昇圧型アクティブフィルタ回路を用いて、入力電圧波
形と相似する入力電流波形を得る。という手法が提案さ
れている。
(B) As shown in FIG. 10, a step-up active filter circuit is used in the power supply input circuit to obtain an input current waveform similar to the input voltage waveform. Has been proposed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
(A)の手法によれば、チョークコイルL3のインダク
タンスとして10mH程度が必要であり、これを実現す
るためにはチョークコイルL3が大型化し、回路の小型
化及び軽量化が困難になるという問題点があった。
However, according to the above method (A), the inductance of the choke coil L3 needs to be about 10 mH, and in order to realize this, the choke coil L3 becomes large and the circuit There is a problem that it is difficult to reduce the size and weight.

【0007】図11は、図8〜図10に示した電源入力
回路の入力電圧Vinに対する出力電圧(整流後電圧)
Voの関係を示す図、図12は電源入力回路にかかる負
荷電力Poに対する出力電圧Voの関係を示す図であ
る。両図において、は図8に示したコンデンサインプ
ット型整流回路を用いた場合の特性を示し、は図9に
示したコンデンサインプット型整流回路に1個のチョー
クコイルL3を追加した場合の特性を示し、は図10
に示した昇圧型アクティブフィルタ回路を用いた場合の
特性を示す。
FIG. 11 shows an output voltage (voltage after rectification) with respect to the input voltage Vin of the power supply input circuit shown in FIGS.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship of Vo, and FIG. 12 is a diagram showing the relationship of the output voltage Vo with respect to the load power Po applied to the power supply input circuit. In both figures, shows the characteristic when the capacitor input type rectifier circuit shown in FIG. 8 is used, and shows the characteristic when one choke coil L3 is added to the capacitor input type rectifier circuit shown in FIG. , Is shown in FIG.
The characteristics when the step-up active filter circuit shown in are used are shown.

【0008】図11及び図12から明らかなように、チ
ョークコイルL3を追加した回路において、負荷電力P
oが増加した場合又は入力電圧Vinの低下により入力
電流Iinが増加した場合は、チョークコイルL3のイ
ンピーダンスにより出力電圧Voが著しく低下する。そ
のため、後段に接続されるDC/DCコンバータ等の素
子の動作範囲を低入力電圧まで広げたり、瞬時停電対策
のためにコンデンサC4の容量を増加させる必要が生
じ、コストアップや電源入力回路の大型化を招くという
問題点があった。
As is apparent from FIGS. 11 and 12, in the circuit in which the choke coil L3 is added, the load power P
When o increases or when the input current Iin increases due to the decrease of the input voltage Vin, the impedance of the choke coil L3 significantly decreases the output voltage Vo. Therefore, it is necessary to extend the operating range of elements such as a DC / DC converter connected in the subsequent stage to a low input voltage, or to increase the capacity of the capacitor C4 as a countermeasure against momentary power failure, resulting in increased cost and large power input circuit. However, there is a problem in that

【0009】また、上記(B)の手法によれば、トラン
ジスタQ3がオン状態であるときにチョークコイルL3
を流れる電流ΔIは、トランジスタQ3がオン状態にあ
る期間をTon、チョークコイルL5のインダクタンス
をL5とすると、 ΔI=(Vin/L5)×Ton で表され、この式から明らかなように、トランジスタQ
3の負担を小さくするためにはチョークコイルL5のイ
ンダクタンスを大きくする必要がある。そのため、チョ
ークコイルL5のサイズを大きくする、又は、トランジ
スタQ3の電流容量を大きくしなければならない。ま
た、トランジスタQ3がオン状態であるときのみチョー
クコイルL5にエネルギーが蓄えられるので、トランジ
スタQ3を流れる電流のピーク値を大きくしなければな
らない。更には、図10に示したように、昇圧型アクテ
ィブフィルタ回路を実現するためには複雑な制御回路が
必要である。従って、上記(B)の手法を用いたとして
も、電源入力回路の複雑化による効率の低下、電源入力
回路の大型化、ノイズの増大及びコストの大幅アップ等
を招くという問題点があった。
Further, according to the above method (B), the choke coil L3 is generated when the transistor Q3 is in the ON state.
The current ΔI flowing through is expressed by ΔI = (Vin / L5) × Ton, where Ton is the period during which the transistor Q3 is in the on-state and L5 is the inductance of the choke coil L5.
In order to reduce the load of No. 3, it is necessary to increase the inductance of the choke coil L5. Therefore, it is necessary to increase the size of the choke coil L5 or increase the current capacity of the transistor Q3. Further, since energy is stored in the choke coil L5 only when the transistor Q3 is in the ON state, it is necessary to increase the peak value of the current flowing through the transistor Q3. Furthermore, as shown in FIG. 10, a complicated control circuit is required to realize the boost type active filter circuit. Therefore, even if the method (B) is used, there is a problem in that efficiency is reduced due to complication of the power supply input circuit, the power supply input circuit is increased in size, noise is increased, and cost is significantly increased.

【0010】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、比較的小型で低コスト化及び低ノイズ化
を実現し、後段に接続される素子の動作入力電圧範囲を
小さくして該素子の小型化及びコストダウンを図ること
ができる電源入力回路の高調波電流規制用の整流回路を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and realizes a relatively small size, low cost, and low noise, and reduces the operating input voltage range of elements connected in the subsequent stage. It is an object of the present invention to provide a rectifier circuit for regulating harmonic current of a power supply input circuit, which can reduce the size of the element and reduce the cost.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の整流回路は、電子機器に入力される入力電
圧を整流する整流手段と、チョークコイル及びスイッチ
素子を有し、前記整流手段により整流された入力電圧を
降圧する降圧チョッパ回路と、商用周波数より十分に高
い周波数で、且つ前記チョークコイルが電流不連続モー
ドで動作可能な程度に小さいオンデューティで前記スイ
ッチ素子を制御する制御手段と、前記降圧チョッパ回路
の出力電圧を前記入力電圧のピーク値よりも低い所定値
に制御する出力電圧制御手段とを備えることを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a rectifying circuit of the present invention has a rectifying means for rectifying an input voltage input to an electronic device, a choke coil and a switch element. A step-down chopper circuit for stepping down the input voltage rectified by the control means, and a control for controlling the switch element at a frequency sufficiently higher than the commercial frequency and with an on-duty small enough for the choke coil to operate in the current discontinuous mode. Means, and output voltage control means for controlling the output voltage of the step-down chopper circuit to a predetermined value lower than the peak value of the input voltage.

【0012】制御手段は、上述した電子機器の負荷電力
に応じたデューティでスイッチ素子を制御することが好
ましい。
It is preferable that the control means controls the switching element with a duty corresponding to the load power of the electronic device.

【0013】制御手段は、上記入力電圧に応じたデュー
ティでスイッチ素子を制御することが好ましい。
The control means preferably controls the switch element with a duty corresponding to the input voltage.

【0014】制御手段は、上記入力電圧の値が降圧チョ
ッパ回路の出力電圧より低い場合はスイッチ素子をオン
状態に維持するようにしてもよい。
The control means may maintain the switch element in the ON state when the value of the input voltage is lower than the output voltage of the step-down chopper circuit.

【0015】所定値は、入力電流の導通角に応じて設定
されることが好ましい。
The predetermined value is preferably set according to the conduction angle of the input current.

【0016】チョークコイルのインダクタンスは、上述
の負荷電力が最大であるときにも当該チョークコイルが
電流不連続モードで動作可能な値に設定されることが好
ましい。
It is preferable that the inductance of the choke coil is set to a value at which the choke coil can operate in the current discontinuous mode even when the load power is maximum.

【0017】[0017]

【作用】請求項1の整流回路によれば、整流手段により
整流された入力電圧が降圧チョッパ回路により降圧・平
滑化された後、出力電圧制御手段により入力電圧のピー
ク値よりも低い所定値に制御される。また、制御手段に
より、商用周波数より十分に高い周波数で、且つ前記チ
ョークコイルが電流不連続モードで動作可能な程度に小
さいオンデューティで、スイッチ素子が制御される。
According to the rectifier circuit of claim 1, after the input voltage rectified by the rectifying means is stepped down / smoothed by the step-down chopper circuit, the output voltage control means sets it to a predetermined value lower than the peak value of the input voltage. Controlled. Also, the control means controls the switching element at a frequency sufficiently higher than the commercial frequency and at an on-duty small enough to allow the choke coil to operate in the current discontinuous mode.

【0018】請求項2の整流回路によれば、電子機器の
負荷電力に応じたデューティで、スイッチ素子が制御さ
れる。
According to the rectifier circuit of the second aspect, the switch element is controlled with the duty according to the load power of the electronic device.

【0019】請求項3の整流回路によれば、入力電圧に
応じたデューティで、スイッチ素子が制御される。
According to the rectifier circuit of the third aspect, the switch element is controlled with the duty corresponding to the input voltage.

【0020】請求項4の整流回路によれば、入力電圧の
値が降圧チョッパ回路の出力電圧より低い場合は、スイ
ッチ素子がオン状態に維持される。
According to the rectifier circuit of the fourth aspect, when the value of the input voltage is lower than the output voltage of the step-down chopper circuit, the switch element is maintained in the ON state.

【0021】請求項5の整流回路によれば、入力電流の
導通角に応じて所定値が設定される。
According to the rectifier circuit of the fifth aspect, the predetermined value is set according to the conduction angle of the input current.

【0022】請求項6の整流回路によれば、チョークコ
イルのインダクタンスが負荷電力が最大であるときにも
当該チョークコイルが電流不連続モードで動作可能な値
に設定される。
According to the rectifier circuit of the sixth aspect, the inductance of the choke coil is set to a value at which the choke coil can operate in the discontinuous current mode even when the load power is maximum.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

(第1実施例)以下、図1〜図4を参照して、本発明の
第1実施例を説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0024】図1は、本実施例に係る電子機器の電源入
力回路に用いられる整流回路の構成を示す電気回路図で
ある。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing the configuration of a rectifier circuit used in the power supply input circuit of the electronic apparatus according to this embodiment.

【0025】同図において、本実施例にかかる整流回路
は、ダイオードブリッジDBを有し、該ダイオードブリ
ッジDBは商用電源Vinに接続されている。ダイオー
ドブリッジDBの出力端子は、コンデンサC1,C2及
びコイルL1から構成されるローパスフィルタ11及び
スイッチング素子であるFETトランジスタQ1(以
下、FETQ1という),フライホイールダイオードD
1(以下、ダイオードD1という),チョークコイルL
2及び平滑用コンデンサC3から構成される降圧チョッ
パ回路12を介して、後段のDC/DCコンバーター等
の回路に接続される。具体的には、ダイオードブリッジ
DBの出力側はローパスフィルタ11のコイルL1とコ
ンデンサC1との接続点に接続され、コイルL1とコン
デンサC2との接続点は降圧チョッパ回路12のダイオ
ードD1のカソードに接続され、ローパスフィルタ11
のコンデンサC1とC2との接続点はFETQ1のソー
スに接続される。FETQ1のドレインはダイオードD
1のアノードに接続され、FETQ1のドレインとダイ
オードD1のアノードとの接続点と平滑用コンデンサC
3との間にはチョークコイルL2が接続されている。本
実施例では、チョークコイルL2のインダクタンス値
は、最大負荷時にも当該チョークコイルL2が電流不連
続モードで動作可能となるように設定される。
In the figure, the rectifier circuit according to this embodiment has a diode bridge DB, and the diode bridge DB is connected to a commercial power source Vin. The output terminal of the diode bridge DB is a low-pass filter 11 composed of capacitors C1 and C2 and a coil L1, a FET transistor Q1 (hereinafter referred to as FET Q1) which is a switching element, and a flywheel diode D.
1 (hereinafter referred to as diode D1), choke coil L
It is connected to a circuit such as a DC / DC converter in the subsequent stage via a step-down chopper circuit 12 composed of 2 and a smoothing capacitor C3. Specifically, the output side of the diode bridge DB is connected to the connection point between the coil L1 and the capacitor C1 of the low pass filter 11, and the connection point between the coil L1 and the capacitor C2 is connected to the cathode of the diode D1 of the step-down chopper circuit 12. The low-pass filter 11
The connection point between the capacitors C1 and C2 is connected to the source of the FET Q1. The drain of FET Q1 is a diode D
1 and the connection point between the drain of the FET Q1 and the anode of the diode D1 and the smoothing capacitor C.
A choke coil L2 is connected between the two. In this embodiment, the inductance value of the choke coil L2 is set so that the choke coil L2 can operate in the current discontinuous mode even at the maximum load.

【0026】また、降圧チョッパ回路12の出力端子は
差動増幅器15の入力端子に接続され、該差動増幅器1
5の出力端子は、誤差増幅器14の一方の入力端子に接
続される。誤差増幅器14の他方の入力端子は基準電圧
Vrefに接続されており、出力端子はPWM制御回路
13に接続されている。チョッパ回路の出力電圧Vo
は、差動増幅器15を介して誤差増幅器14に入力さ
れ,基準電圧Vrefと比較される。そして、出力電圧
Voと基準電圧Vrefとの差に応じた信号が、誤差増
幅器14からPWM制御回路13に入力される。PWM
制御回路13は、誤差増幅器14の出力信号に応じた信
号を降圧チョッパ回路12のFETQ1に入力する。こ
れにより、出力電圧Voは、基準電圧Vrefに応じた
一定の値をとるようにフィードバック制御される。
The output terminal of the step-down chopper circuit 12 is connected to the input terminal of the differential amplifier 15, and the differential amplifier 1
The output terminal of 5 is connected to one input terminal of the error amplifier 14. The other input terminal of the error amplifier 14 is connected to the reference voltage Vref, and the output terminal is connected to the PWM control circuit 13. Output voltage Vo of the chopper circuit
Is input to the error amplifier 14 via the differential amplifier 15 and compared with the reference voltage Vref. Then, a signal corresponding to the difference between the output voltage Vo and the reference voltage Vref is input from the error amplifier 14 to the PWM control circuit 13. PWM
The control circuit 13 inputs a signal corresponding to the output signal of the error amplifier 14 into the FET Q1 of the step-down chopper circuit 12. As a result, the output voltage Vo is feedback-controlled so as to take a constant value according to the reference voltage Vref.

【0027】上記構成において、商用電源Vinをダイ
オードブリッジDBで整流した後の電圧(以下、整流後
電圧という)Vsはローパスフィルタ11に入力され、
ローパスフィルタ11の出力は降圧型チョッパ回路12
に入力される。降圧型チョッパ回路12の出力電圧Vo
が所定の値をとるように、入力される商用電源の商用周
波数より十分に高い所定周波数で、且つ所定のオンデュ
ーティで、FETQ1は制御される。このような動作に
より、図2(a)に示すように、ダイオードブリッジD
Bによる整流後電圧Vsは徐々に上昇し、整流後電圧V
sが出力電圧Voより大きい期間、即ち図2の時点t1
から時点t2の間及び時点t3から時点t4の間に、図
2(b)に示す入力電流Isが流れる。つまり、入力電
流の導通角はVs>Voである期間に対応するので、出
力電圧Voを適当な値(例えば、入力電圧230V系に
対してVo≦250V)に設定することにより、高調波
電流を抑制することが可能となる。図3は、負荷電力P
oが200Wの場合に得られる入力電圧Vinと出力電
圧Voとの関係を示し、図4は、入力電圧Vinが23
0Vである場合に得られる負荷電力Poと出力電圧Vo
との関係を示す(図中、の直線)。両図から明らかな
ように、出力電圧Voは、負荷電力Poが変化しても一
定の値をとるように制御されると共に、入力電圧Vin
が所定値(図示した例では190V)より大きいときに
も一定の値をとるように制御される。また、入力電圧V
inが所定値以下のときは、FETQ1は常にオン状態
に制御されるので、従来のコンデンサインプット型整流
回路と同様の特性を示す。
In the above structure, the voltage Vs after the commercial power source Vin is rectified by the diode bridge DB (hereinafter referred to as the rectified voltage) Vs is input to the low-pass filter 11.
The output of the low-pass filter 11 is the step-down chopper circuit 12
Is input to Output voltage Vo of the step-down chopper circuit 12
So as to take a predetermined value, the FET Q1 is controlled at a predetermined frequency sufficiently higher than the commercial frequency of the input commercial power source and at a predetermined on-duty. By such operation, as shown in FIG. 2A, the diode bridge D
The rectified voltage Vs due to B gradually increases, and the rectified voltage Vs
A period in which s is larger than the output voltage Vo, that is, time t1 in FIG.
From time t2 to time t2 and from time t3 to time t4, the input current Is shown in FIG. 2B flows. That is, since the conduction angle of the input current corresponds to the period in which Vs> Vo, the harmonic current is set by setting the output voltage Vo to an appropriate value (for example, Vo ≦ 250V for the 230V input voltage system). It becomes possible to suppress. FIG. 3 shows the load power P
The relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vo obtained when o is 200 W is shown in FIG.
Load power Po and output voltage Vo obtained when the voltage is 0V
Shows the relationship with (the straight line in the figure). As is clear from both figures, the output voltage Vo is controlled so as to take a constant value even when the load power Po changes, and the input voltage Vin is controlled.
Is controlled to take a constant value even when is larger than a predetermined value (190V in the illustrated example). Also, the input voltage V
When in is equal to or less than the predetermined value, the FET Q1 is always controlled to be in the ON state, and thus exhibits the same characteristics as the conventional capacitor input type rectifier circuit.

【0028】以下、図1に示した電源入力回路の動作に
ついて、図5を参照して説明する。図5はダイオードブ
リッジDBの出力電流Is及びチョークコイルL2に流
れる電流Iの変化を示す図である。
The operation of the power supply input circuit shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing changes in the output current Is of the diode bridge DB and the current I flowing in the choke coil L2.

【0029】t1においてVs>Voとなると、チョー
クコイルL2に電流Iが流れ始める。例えば、t2から
t3までの期間Tonに亘ってFETQ1がオン状態に
されると、チョークコイルL2に流れる電流Iは増加す
る。また、t3でFETQ1をオフ状態にすると、チョ
ークコイルL2を流れる電流Iの値は徐々に減少し、t
3から期間Toff´経過したt4で0になる。また、
t3においてFETQ1をオフ状態にしてから期間To
ffが経過したt5においてFETQ1は再びオン状態
にされ、t2以降と同様の動作が繰り返される。このよ
うに変化するチョークコイルL2に流れる電流Iは、以
下ように求めるられる。 (a)Vs≦Voの期間 FETQ1がオン状態にあるとき、チョークコイルL2
及びFETQ1に流れる電流Iは、 I=0 ……… (1) FETQ1がオフ状態にあるとき、チョークコイルL2
及びダイオードD1に流れる電流Iは、 I=0 ……… (2) (b)Vs>Voの期間 FETQ1がオン状態にあるとき、チョークコイルL2
及びFETQ1に流れる電流Iは、FETQ1がオン状
態にされてからの経過時間をTとすると I={(Vs−Vo)/L2}×T ……… (3) で表され、時間の経過と共に増加する。そのピーク値は Ip={(Vs−Vo)/L2}×Ton ……… (4) である。
When Vs> Vo at t1, the current I starts to flow in the choke coil L2. For example, when the FET Q1 is turned on for the period Ton from t2 to t3, the current I flowing through the choke coil L2 increases. Further, when the FET Q1 is turned off at t3, the value of the current I flowing through the choke coil L2 gradually decreases,
It becomes 0 at t4 when the period Toff 'has elapsed from 3. Also,
At the time period To after the FET Q1 is turned off at t3
At t5 when ff has passed, the FET Q1 is turned on again, and the same operation as that after t2 is repeated. The current I flowing in the choke coil L2 that changes in this way is obtained as follows. (A) Period of Vs ≦ Vo When the FET Q1 is in the ON state, the choke coil L2
And the current I flowing in the FET Q1 is: I = 0 ... (1) When the FET Q1 is in the off state, the choke coil L2
And the current I flowing through the diode D1 is as follows: I = 0 (2) (b) Vs> Vo period When the FET Q1 is in the ON state, the choke coil L2
And the current I flowing in the FET Q1 is expressed as I = {(Vs-Vo) / L2} × T (3), where T is the elapsed time after the FET Q1 is turned on, and with time, To increase. The peak value is Ip = {(Vs-Vo) / L2} × Ton ... (4).

【0030】一方、FETQ1がオフ状態にあるとき、
チョークコイルL2及びダイオードD1に流れる電流I
´は、 I´=Ip−{(Vo/L2)×T} ……… (5) で表され、時間の経過とともに減少する。従って、電流
I´の値が0になるまでの時間Toff´は Toff´={(Vs−Vo)/Vo}×Ton ……… (6) である。本実施例では、図5に示したように、最大負荷
時でもToff´<Toff(ToffはFETQ1が
オフ状態にされる時間)となるように、即ち最大負荷時
でもチョークコイル2が電流不連続モードで動作可能と
なるように、チョークコイルL2のインダクタンスを決
定する。これにより、チョークコイルL2に蓄えられた
エネルギーは各周期毎にすべて放出される。
On the other hand, when the FET Q1 is off,
Current I flowing through choke coil L2 and diode D1
′ Is represented by I ′ = Ip − {(Vo / L2) × T} (5) and decreases with the passage of time. Therefore, the time Toff ′ until the value of the current I ′ becomes 0 is Toff ′ = {(Vs−Vo) / Vo} × Ton ... (6). In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the choke coil 2 has a current discontinuity such that Toff ′ <Toff (Toff is the time during which the FET Q1 is turned off) even under the maximum load. The inductance of the choke coil L2 is determined so that it can operate in the mode. As a result, all the energy stored in the choke coil L2 is released in each cycle.

【0031】入力電流Isの値は、 Is={(1/2)×Ton×Ip}/T ={Ton2/(2×T×L2)}×(Vs−Vo) …(7) であり、入力電流波形は入力電圧(整流後電圧)Vsと
出力電圧Voとの差(Vs−Vo)に比例する。例え
ば、整流後電圧Vsが正弦波であるときは、入力電流I
sは正弦波の一部を切り取った波形となり、入力電流の
導通角は、Voとして適切な値を設定することにより、
任意の値をとることができる。
The value of the input current Is is Is = {(1/2) × Ton × Ip} / T = {Ton 2 / (2 × T × L2)} × (Vs-Vo) (7) The input current waveform is proportional to the difference (Vs-Vo) between the input voltage (voltage after rectification) Vs and the output voltage Vo. For example, when the rectified voltage Vs is a sine wave, the input current I
s is a waveform obtained by cutting a part of the sine wave, and the conduction angle of the input current is set as Vo by setting an appropriate value,
It can take any value.

【0032】なお、FETQ1がオン状態となるデュー
ティは、上述したようにチョークコイルL2に蓄えられ
たエネルギーをすべて放出可能な程度に、十分に小さく
設定されることが好ましく、また、上記デューティは、
当該整流回路が適用される電源入力回路にかかる負荷電
力に応じて、又は整流回路への入力電流に応じて設定さ
れることが好ましい。
The duty with which the FET Q1 is turned on is preferably set to be sufficiently small so that all the energy stored in the choke coil L2 can be released, as described above.
It is preferably set according to the load power applied to the power supply input circuit to which the rectifier circuit is applied, or according to the input current to the rectifier circuit.

【0033】以上説明したように、本実施例によれば、
基準電圧Vrefを適当な値に設定するだけで電流の導
通角を設定することができるので、従来より簡単な構成
で、高調波を抑制することができるようになる。
As described above, according to this embodiment,
Since the conduction angle of the current can be set only by setting the reference voltage Vref to an appropriate value, the harmonics can be suppressed with a simpler structure than the conventional one.

【0034】また、図4に示したように、低入力電圧時
にはコンデンサインプット型整流回路と同様の特性を示
すので、単にチョークコイルを電源入力回路に追加した
だけの図9の従来例のような負荷電力の増加に伴う出力
電圧の低下を防止することができる。そのため、後段に
接続される素子の入力電圧範囲を低電圧側に広げる必要
がなくなり、また、瞬時停電対策として平滑用コンデン
サの容量を大きくする必要もなくなる。
Further, as shown in FIG. 4, at the time of low input voltage, it shows the same characteristics as the capacitor input type rectifier circuit, so that the choke coil is simply added to the power input circuit as in the conventional example of FIG. It is possible to prevent the output voltage from decreasing due to an increase in load power. Therefore, it is not necessary to widen the input voltage range of the element connected in the subsequent stage to the low voltage side, and it is not necessary to increase the capacity of the smoothing capacitor as a countermeasure against an instantaneous power failure.

【0035】また、出力電圧Voを入力電圧のピーク値
より低くなるように制御するので、コンデンサインプッ
ト型整流回路に比較して出力電圧Voの上限を低く設定
でき、後段に接続される素子の入力電圧範囲を狭くする
ことができる。従って、後段に接続される素子として低
耐電圧の素子を用いることができ、該素子の小型化、低
ノイズ化及びコストダウンが可能となる。
Further, since the output voltage Vo is controlled to be lower than the peak value of the input voltage, the upper limit of the output voltage Vo can be set lower than that of the capacitor input type rectifier circuit, and the input of the element connected in the subsequent stage can be set. The voltage range can be narrowed. Therefore, an element having a low withstand voltage can be used as an element connected in the subsequent stage, and it is possible to reduce the size of the element, reduce noise, and reduce the cost.

【0036】また、図10に示した従来の昇圧型アクテ
ィブフィルタを用いる場合にチョークコイルにかかる電
圧はVsであるが、本実施例によれば、チョークコイル
L2にかかる電圧を(Vs−Vo)まで下げることがで
きる。従って、チョークコイルL2のインダクタンスを
小さくすることができるので、回路の小型化、低コスト
化を図ることができる。更に、従来の昇圧型アクティブ
フィルタと比較して、制御回路を単純化することが可能
となる。
Further, when the conventional step-up active filter shown in FIG. 10 is used, the voltage applied to the choke coil is Vs, but according to this embodiment, the voltage applied to the choke coil L2 is (Vs-Vo). Can be lowered to. Therefore, since the inductance of the choke coil L2 can be reduced, the circuit can be downsized and the cost can be reduced. Further, the control circuit can be simplified as compared with the conventional boost active filter.

【0037】また、FETQ1が整流回路の直列要素に
なっているため、整流回路をFETQ1を用いた突入電
流制限回路として使用することができる。従って、従来
のコンデンサインプット型整流回路や昇圧型アクティブ
フィルタを用いた電源入力回路に必要とされた突入電流
制限回路としてトライアック、サイクリスタ等のパワー
デバイスを省くことができる。
Further, since the FET Q1 is a series element of the rectifier circuit, the rectifier circuit can be used as an inrush current limiting circuit using the FET Q1. Therefore, it is possible to omit power devices such as triacs and cyclistors as a rush current limiting circuit required for a conventional capacitor input type rectifier circuit and a power source input circuit using a boost type active filter.

【0038】更に、整流回路の構成が簡単になるので、
ノイズを低減することができる。 (第2実施例)次に、図6を参照して、本発明の第2実
施例について説明する。
Furthermore, since the structure of the rectifier circuit is simplified,
Noise can be reduced. (Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0039】図6は、本実施例に係る整流回路の構成を
示す電気回路図である。本実施例は、上述した第1実施
例の図1に示したチョッパ回路12の構成が異なる。即
ち、本実施例では、スイッチング素子として、FETQ
1の代わりにNPN型トランジスタQ2が採用される。
トランジスタQ2のコレクタはローパスフィルタ11の
コイルL1とコンデンサC2との接続点に接続され、エ
ミッタはダイオードD1のカソードに接続される。ま
た、チョークコイルL2はダイオードD1のカソードと
平滑用コンデンサC3との間に設けられる。トランジス
タQ2のベースはPWM制御回路13に接続される。
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing the structure of the rectifier circuit according to this embodiment. This embodiment is different in the configuration of the chopper circuit 12 shown in FIG. 1 of the first embodiment described above. That is, in this embodiment, the FET Q is used as the switching element.
Instead of 1, the NPN transistor Q2 is adopted.
The collector of the transistor Q2 is connected to the connection point between the coil L1 of the low-pass filter 11 and the capacitor C2, and the emitter is connected to the cathode of the diode D1. The choke coil L2 is provided between the cathode of the diode D1 and the smoothing capacitor C3. The base of the transistor Q2 is connected to the PWM control circuit 13.

【0040】上記構成において、チョッパ回路12´の
出力電圧Voは誤差増幅回路14の一方の入力端子に入
力され、他方の入力端子に接続されている基準電圧Vr
efと比較される。そして、出力電圧Voと基準電圧V
refとの差に応じた信号が、誤差増幅回路14からP
WM制御回路13に入力される。PWM制御回路13
は、入力された信号に応じて、トランジスタQ2のベー
スに制御電流を流し、トランジスタQ2を流れる電流を
制御する。
In the above configuration, the output voltage Vo of the chopper circuit 12 'is input to one input terminal of the error amplification circuit 14 and the reference voltage Vr connected to the other input terminal.
ef is compared. Then, the output voltage Vo and the reference voltage V
A signal corresponding to the difference from ref is output from the error amplification circuit 14 to P
It is input to the WM control circuit 13. PWM control circuit 13
Controls a current flowing through the transistor Q2 by causing a control current to flow through the base of the transistor Q2 in accordance with the input signal.

【0041】チョークコイルL2には、ダイオードブリ
ッジDBにより整流された整流後電圧Vsが出力電圧V
oより大きくなったときに電流Iが流れる。トランジス
タQ2は、第1実施例のFETQ1と同様に、入力電圧
Vinの周波数(商用周波数)より十分に高い周波数
で、且つ所定のデューティで、オン/オフ制御される。
即ち、チョークコイルL2を流れる電流Iは、上述した
式(1)〜(7)のように表すことができる。
In the choke coil L2, the rectified voltage Vs rectified by the diode bridge DB is output voltage Vs.
The current I flows when it becomes larger than o. Similarly to the FET Q1 of the first embodiment, the transistor Q2 is on / off controlled at a frequency sufficiently higher than the frequency (commercial frequency) of the input voltage Vin and at a predetermined duty.
That is, the current I flowing through the choke coil L2 can be expressed by the above-described equations (1) to (7).

【0042】このように、本実施例によれば、スイッチ
ング素子としてNPN型トランジスタを用いることによ
り、第1実施例で用いた差動増幅回路15を省いた簡単
な構成で、第1実施例と同様の効果を得ることができ
る。 (第3実施例)次に、図7を参照して、本発明の第3実
施例を説明する。
As described above, according to the present embodiment, by using the NPN type transistor as the switching element, the differential amplifier circuit 15 used in the first embodiment is omitted and the simple configuration is omitted. The same effect can be obtained. (Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0043】図7は、本実施例にかかる整流回路の構成
を示す電気回路図である。本実施例は、上述した第1実
施例の図1に示した整流回路の、PWM制御回路13と
商用電源が入力される入力端子との間に発信器16を設
けたものである。入力電源の投入時に、発信器16の周
波数を大きくすることにより、チョークコイルL2のイ
ンピーダンスは見掛け上大きくなる。
FIG. 7 is an electric circuit diagram showing the structure of the rectifier circuit according to this embodiment. In this embodiment, the oscillator 16 is provided between the PWM control circuit 13 and the input terminal to which the commercial power source is input in the rectifier circuit shown in FIG. 1 of the first embodiment. By increasing the frequency of the oscillator 16 when the input power is turned on, the impedance of the choke coil L2 is apparently increased.

【0044】このように構成することにより、整流回路
を突入電流を制限する突入電流制限回路として使用でき
るので、サイリスタやトライアック等のパワーデバイス
を省略し、従来の整流回路と比較して小型化、高効率化
及び低コスト化を図ることができるうえ、高調波を抑制
することができる。
With such a configuration, the rectifier circuit can be used as an inrush current limiting circuit for limiting the inrush current. Therefore, a power device such as a thyristor or a triac can be omitted and the size can be reduced as compared with a conventional rectifier circuit. Higher efficiency and lower cost can be achieved, and harmonics can be suppressed.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の整流回
路によれば、電子機器に入力される入力電圧を整流する
整流手段と、チョークコイル及びスイッチ素子を有し、
前記整流手段により整流された入力電圧を降圧する降圧
チョッパ回路と、商用周波数より十分に高い周波数で、
且つ前記チョークコイルが電流不連続モードで動作可能
な程度に小さいオンデューティで前記スイッチ素子のオ
ン/オフを制御する制御手段と、前記降圧チョッパ回路
の出力電圧を前記入力電圧のピーク値よりも低い所定値
に制御する出力電圧制御手段とを備えるようにしたの
で、従来の整流回路より簡単な構成で、比較的小型で低
コスト化及び低ノイズ化を実現し、且つ後段に接続され
る素子の動作入力電圧範囲を小さくして該素子の小型化
及びコストダウンを図ることができるという効果が得ら
れる。
As described above, according to the rectifying circuit of the first aspect, the rectifying means for rectifying the input voltage input to the electronic device, the choke coil and the switch element are provided.
A step-down chopper circuit for stepping down the input voltage rectified by the rectifying means, and a frequency sufficiently higher than the commercial frequency,
Further, the output voltage of the step-down chopper circuit is lower than the peak value of the input voltage, and a control means for controlling on / off of the switch element with an on-duty small enough to allow the choke coil to operate in a discontinuous current mode. Since the output voltage control means for controlling to a predetermined value is provided, a relatively simpler structure, a lower cost and lower noise can be realized with a simpler configuration than a conventional rectifier circuit, and an element connected in a subsequent stage can be provided. There is an effect that the operating input voltage range can be reduced and the device can be downsized and the cost can be reduced.

【0046】請求項4の整流回路によれば、制御手段
は、入力電圧の値がチョッパ回路の出力電圧より低い場
合は、スイッチ素子をオン状態に維持するので、負荷電
力の増加に伴う出力電圧の低下を防止することができ
る。そのため、後段に接続される素子の入力電圧範囲を
低電圧側に広げる必要がなくなると共に、瞬時停電対策
として平滑用コンデンサの容量を大きくする必要もなく
なるという効果が得られる。
According to the rectifier circuit of the fourth aspect, the control means maintains the switch element in the ON state when the value of the input voltage is lower than the output voltage of the chopper circuit. Therefore, the output voltage accompanying the increase in load power is increased. Can be prevented. Therefore, it is not necessary to widen the input voltage range of the element connected in the subsequent stage to the low voltage side, and it is not necessary to increase the capacity of the smoothing capacitor as a measure against an instantaneous power failure.

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

【図1】本発明の第1実施例に係る整流回路の構成を示
す電気回路図である。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration of a rectifier circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した整流回路における導通角を説明す
るための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a conduction angle in the rectifier circuit shown in FIG.

【図3】負荷電力Poが200Wの場合に得られる入力
電圧Vinと出力電圧Voとの関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an input voltage Vin and an output voltage Vo obtained when the load power Po is 200 W.

【図4】入力電圧Vinが230Vである場合に得られ
る負荷電力Poと出力電圧Voとの関係を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a load power Po and an output voltage Vo obtained when an input voltage Vin is 230V.

【図5】図1に示した整流回路におけるダイオードブリ
ッジDBの出力電流Is及びチョークコイルL2に流れ
る電流Iの変化を示す図である。
5 is a diagram showing changes in an output current Is of a diode bridge DB and a current I flowing in a choke coil L2 in the rectifier circuit shown in FIG.

【図6】本発明の第2実施例に係る整流回路の構成を示
す電気回路図である。
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a configuration of a rectifying circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例に係る整流回路の構成を示
す電気回路図である。
FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a configuration of a rectifier circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図8】従来のコンデンサインプット型整流回路の構成
を示す電気回路図である。
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing a configuration of a conventional capacitor input type rectifier circuit.

【図9】商用電源とコンデンサインプット型整流回路と
の間に1個のチョークコイルL3を追加した従来の整流
回路を示す電気回路図である。
FIG. 9 is an electric circuit diagram showing a conventional rectifier circuit in which one choke coil L3 is added between a commercial power source and a capacitor input type rectifier circuit.

【図10】従来の整流回路に用いられる昇圧型アクティ
ブフィルタ回路の電気回路図である。
FIG. 10 is an electric circuit diagram of a step-up active filter circuit used in a conventional rectifier circuit.

【図11】図8〜図10に示した電源入力回路の入力電
圧Vinに対する出力電圧Voの関係を示す図である。
11 is a diagram showing the relationship between the output voltage Vo and the input voltage Vin of the power supply input circuit shown in FIGS.

【図12】図8〜図10に示した電源入力回路の負荷電
力Poに対する出力電圧Voの関係を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the output voltage Vo and the load power Po of the power supply input circuit shown in FIGS. 8 to 10.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 降圧チョッパ回路 13 PWM制御回路 (出力電圧制御手段、制御手
段) 14 誤差増幅回路 (出力電圧制御手段) 15 作動増幅回路 (出力電圧制御手段) DB ダイオードブリッジ(整流手段) L2 チョークコイル Q1 FETトランジスタ
12 step-down chopper circuit 13 PWM control circuit (output voltage control means, control means) 14 error amplification circuit (output voltage control means) 15 operation amplification circuit (output voltage control means) DB diode bridge (rectification means) L2 choke coil Q1 FET transistor

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子機器に入力される入力電圧を整流す
る整流手段と、チョークコイル及びスイッチ素子を有
し、前記整流手段により整流された入力電圧を降圧する
降圧チョッパ回路と、商用周波数より十分に高い周波数
で、且つ前記チョークコイルが電流不連続モードで動作
可能な程度に小さいオンデューティで前記スイッチ素子
を制御する制御手段と、前記降圧チョッパ回路の出力電
圧を前記入力電圧のピーク値よりも低い所定値に制御す
る出力電圧制御手段とを備えることを特徴とする整流回
路。
1. A step-down chopper circuit for stepping down the input voltage rectified by the rectifying means, a step-down chopper circuit for rectifying an input voltage input to an electronic device, a choke coil and a switch element, and a frequency more than a commercial frequency. A control means for controlling the switch element at a very high frequency and an on-duty that is small enough to allow the choke coil to operate in a current discontinuous mode; and an output voltage of the step-down chopper circuit that is higher than a peak value of the input voltage. A rectifier circuit, comprising: an output voltage control unit that controls the voltage to a low predetermined value.
【請求項2】 前記制御手段は、前記電子機器の負荷電
力に応じたデューティで前記スイッチ素子を制御するこ
とを特徴とする請求項1に記載の整流回路。
2. The rectifier circuit according to claim 1, wherein the control unit controls the switch element with a duty according to a load power of the electronic device.
【請求項3】 前記制御手段は、前記入力電圧に応じた
デューティで前記スイッチ素子を制御することを特徴と
する請求項1又は2に記載の整流回路。
3. The rectifier circuit according to claim 1, wherein the control unit controls the switch element with a duty according to the input voltage.
【請求項4】 前記制御手段は、前記入力電圧の値が前
記降圧チョッパ回路の出力電圧より低い場合は前記スイ
ッチ素子をオン状態に維持することを特徴とする請求項
1〜3のいずれか1項に記載の整流回路。
4. The control means maintains the switch element in an ON state when the value of the input voltage is lower than the output voltage of the step-down chopper circuit. The rectifier circuit according to item.
【請求項5】 前記所定値は、入力電流の導通角に応じ
て設定されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
1項に記載の整流回路。
5. The rectifier circuit according to claim 1, wherein the predetermined value is set according to a conduction angle of an input current.
【請求項6】 前記チョークコイルのインダクタンス
は、前記負荷電力が最大であるときにも当該チョークコ
イルが電流不連続モードで動作可能な値に設定されるこ
とを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の整
流回路。
6. The inductance of the choke coil is set to a value at which the choke coil can operate in a discontinuous current mode even when the load power is maximum. The rectifier circuit according to any one of items.
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