JPH0919139A - スイッチング電源 - Google Patents
スイッチング電源Info
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- JPH0919139A JPH0919139A JP7183405A JP18340595A JPH0919139A JP H0919139 A JPH0919139 A JP H0919139A JP 7183405 A JP7183405 A JP 7183405A JP 18340595 A JP18340595 A JP 18340595A JP H0919139 A JPH0919139 A JP H0919139A
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- transformer
- switch element
- winding
- power factor
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
交流入力スイッチング電源において、１組のスイッチ素
子と制御回路からなる簡単な構成で高力率で高効率の交
流入力スイッチング電源を提供することを目的とする。 【構成】 交流電源に接続された全波整流器の出力端子
間に平滑コンデンサを接続し、平滑コンデンサの端子間
に主トランスの１次巻線とスイッチ素子の直列回路を接
続し、主トランスの２次巻線に整流平滑回路を接続し、
整流平滑回路の出力端子間に接続された負荷に電力を供
給すると同時に、整流平滑回路の出力電圧を検出して、
既定の電圧になるように、該スイッチ素子を制御する制
御回路を備えたスイッチング電源に於いて、全波整流器
と平滑コンデンサとの間に、インダクタンスと力率改善
用トランスの制御巻線を直列に接続し、力率改善用トラ
ンスの１次巻線を主トランスの１次巻線と並列に接続し
た事を特徴とするスイッチング電源。又、必要に応じて
主トランスをＮ個１次巻線側で並列接続して、容量アッ
プを図ることも出来る。
子と制御回路からなる簡単な構成で高力率で高効率の交
流入力スイッチング電源を提供することを目的とする。 【構成】 交流電源に接続された全波整流器の出力端子
間に平滑コンデンサを接続し、平滑コンデンサの端子間
に主トランスの１次巻線とスイッチ素子の直列回路を接
続し、主トランスの２次巻線に整流平滑回路を接続し、
整流平滑回路の出力端子間に接続された負荷に電力を供
給すると同時に、整流平滑回路の出力電圧を検出して、
既定の電圧になるように、該スイッチ素子を制御する制
御回路を備えたスイッチング電源に於いて、全波整流器
と平滑コンデンサとの間に、インダクタンスと力率改善
用トランスの制御巻線を直列に接続し、力率改善用トラ
ンスの１次巻線を主トランスの１次巻線と並列に接続し
た事を特徴とするスイッチング電源。又、必要に応じて
主トランスをＮ個１次巻線側で並列接続して、容量アッ
プを図ることも出来る。
Description
【０００１】
【本発明の属する分野】本発明は、交流を入力とするス
イッチング式直流安定化電源の力率改善に関するもので
ある。
イッチング式直流安定化電源の力率改善に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１は特開平７−１５９６７号公報にお
いて提案されている従来の回路例である。
いて提案されている従来の回路例である。
【０００３】その構成は、交流電源２０に接続された全
波整流器２１の出力端子間に平滑コンデンサ３２を接続
し、該平滑コンデンサ３２の端子間に主トランス２７の
１次 （２） 巻線２８とスイッチ素子３４の直列回路を接続し、該ト
ランス２７の２次巻線２９に整流平滑回路４５を接続
し、該整流平滑回路４５の出力端子に接続された負荷４
０に電力を供給する。
波整流器２１の出力端子間に平滑コンデンサ３２を接続
し、該平滑コンデンサ３２の端子間に主トランス２７の
１次 （２） 巻線２８とスイッチ素子３４の直列回路を接続し、該ト
ランス２７の２次巻線２９に整流平滑回路４５を接続
し、該整流平滑回路４５の出力端子に接続された負荷４
０に電力を供給する。
【０００４】この様なスイッチング電源において該全波
整流器２１と、該平滑コンデンサ３２の間にインダクタ
２６と、該トランスの制御巻線３１を直列に接続する。
整流器２１と、該平滑コンデンサ３２の間にインダクタ
２６と、該トランスの制御巻線３１を直列に接続する。
【０００５】その動作は、スイッチ素子３４が、入力商
用交流周波数より高い周波数でオン、オフし、オン時に
インダクタ２６に電流を蓄え、オフ時にこれを放出する
動作を繰り返すことによって、入力電流Ｉin(1)の波形
を電圧波形の正弦波に近似させる。従って、力率の高い
電源を構成できる。
用交流周波数より高い周波数でオン、オフし、オン時に
インダクタ２６に電流を蓄え、オフ時にこれを放出する
動作を繰り返すことによって、入力電流Ｉin(1)の波形
を電圧波形の正弦波に近似させる。従って、力率の高い
電源を構成できる。
【０００６】また、平滑コンデンサ３２で、リップルの
少ない直流に平滑した後、スイッチ素子３４がオン、オ
フすることによって、主トランス２７の１次巻線２８に
交流電圧が与えられ、その出力は、主トランス２７の２
次巻線２９から整流平滑回路に与えられて整流平滑し、
直流の出力電圧として負荷４０に与える。
少ない直流に平滑した後、スイッチ素子３４がオン、オ
フすることによって、主トランス２７の１次巻線２８に
交流電圧が与えられ、その出力は、主トランス２７の２
次巻線２９から整流平滑回路に与えられて整流平滑し、
直流の出力電圧として負荷４０に与える。
【０００７】ここで、制御回路４１は、該整流平滑回路
４５の出力電圧を検出して、それが既定の電圧となるよ
うに、スイッチ素子３４をオン、オフする。
４５の出力電圧を検出して、それが既定の電圧となるよ
うに、スイッチ素子３４をオン、オフする。
【０００８】以上のように、本構成は、高力率を得なが
ら、商用交流電源２０の入力を安定な直流電圧に交換
し、出力する機能を持っている。
ら、商用交流電源２０の入力を安定な直流電圧に交換
し、出力する機能を持っている。
【０００９】
【従来技術の問題点】しかし従来技術には次の様な問題
点がある。 １．一つのトランスに一次巻線２８、制御巻線（キャン
セル巻線）３１、二次巻線２９を巻き込むことにより成
立するので、トランスのパラ化が容易にできず、容量ア
ップが困難であった。 （３）
点がある。 １．一つのトランスに一次巻線２８、制御巻線（キャン
セル巻線）３１、二次巻線２９を巻き込むことにより成
立するので、トランスのパラ化が容易にできず、容量ア
ップが困難であった。 （３）
【００１０】２．スイッチ素子３４がＯＮすると、素子
３４に流れる電流は、 （ａ）入力電流の波形を電圧波形の正弦波に近似させる
為、商用入力２０からの電流Ｉ1 （ｂ）二次側へのフライバック出力として、コンデンサ
３２からの電流Ｉ2 を合成したものとなるため、一次巻線２８は通常のＲＣ
Ｃに比べ太い線を使用する必要がある。このため、トラ
ンス２７から得られる容量は、低減されたものとなる。
３４に流れる電流は、 （ａ）入力電流の波形を電圧波形の正弦波に近似させる
為、商用入力２０からの電流Ｉ1 （ｂ）二次側へのフライバック出力として、コンデンサ
３２からの電流Ｉ2 を合成したものとなるため、一次巻線２８は通常のＲＣ
Ｃに比べ太い線を使用する必要がある。このため、トラ
ンス２７から得られる容量は、低減されたものとなる。
【００１１】
【発明の目的】本発明は上記の点を鑑みなされたもの
で、インダクタンス２６と一緒になって力率改善を行う
トランス２７と、二次側へ負荷電力を供給するトランス
を分ける事が出来、容量をアップした交流入力スイッチ
ング電源を提供することを目的とする。
で、インダクタンス２６と一緒になって力率改善を行う
トランス２７と、二次側へ負荷電力を供給するトランス
を分ける事が出来、容量をアップした交流入力スイッチ
ング電源を提供することを目的とする。
【００１２】
【実施例】図２は本発明の一実施例である。容量アップ
の必要状況により、トランスＡに対してトランスＢ、Ｃ
・・・・と追加が可能である。
の必要状況により、トランスＡに対してトランスＢ、Ｃ
・・・・と追加が可能である。
【００１３】この動作は次のようになる。力率改善用ト
ランス２７′の各巻線の巻数を、それぞれ１次巻線２８
がＮ１、制御巻線３１がＮ２とし、図２の図中でａ点、
ｂ点、ｃ点の電位をそれぞれＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとする。
ランス２７′の各巻線の巻数を、それぞれ１次巻線２８
がＮ１、制御巻線３１がＮ２とし、図２の図中でａ点、
ｂ点、ｃ点の電位をそれぞれＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとする。
【００１４】ここでＮ１＝Ｎ２に設定すると、スイッチ
素子３４がオンの時、力率改善用トランス２７′の１次
巻線２８には、平滑コンデンサ３２の電圧、即ち、Ｖｂ
が印加される。 （４） この時、Ｎ１＝Ｎ２と設定しておいたので、トランス２
７の制御巻線３１はほぼＶｂに等しくなる。
素子３４がオンの時、力率改善用トランス２７′の１次
巻線２８には、平滑コンデンサ３２の電圧、即ち、Ｖｂ
が印加される。 （４） この時、Ｎ１＝Ｎ２と設定しておいたので、トランス２
７の制御巻線３１はほぼＶｂに等しくなる。
【００１５】そこで、ａ点の電圧Ｖａは、平滑コンデン
サ３２の電圧Ｖｂから、力率改善用トランス２７′の制
御巻線３１の発生電圧Ｖｂを差し引くと零ボルトにな
る。即ちスイッチ素子３４がオンの時にａ点の電位は零
ボルトになる。
サ３２の電圧Ｖｂから、力率改善用トランス２７′の制
御巻線３１の発生電圧Ｖｂを差し引くと零ボルトにな
る。即ちスイッチ素子３４がオンの時にａ点の電位は零
ボルトになる。
【００１６】また、スイッチ素子３４がオンの時にはａ
点の電圧Ｖａは零ボルトになるので、インダクタ２６
に、入力電圧Ｖin(2)が印加され、インダクタ２６のイ
ンダクタンスをＬ２６、インダクタ２６を流れる電流を
ＩL(on)、スイッチ素子３４をオンしてからの時間をｔ
とすると ＩL(on)＝Ｖin(2)／Ｌ26・ｔ・・・・・・（１） で決定される電流がインダクタ２６を流れる。
点の電圧Ｖａは零ボルトになるので、インダクタ２６
に、入力電圧Ｖin(2)が印加され、インダクタ２６のイ
ンダクタンスをＬ２６、インダクタ２６を流れる電流を
ＩL(on)、スイッチ素子３４をオンしてからの時間をｔ
とすると ＩL(on)＝Ｖin(2)／Ｌ26・ｔ・・・・・・（１） で決定される電流がインダクタ２６を流れる。
【００１７】この電流は、まず、力率改善用トランス２
７′の制御巻線３１を流れ、その結果として、力率改善
用トランス２７′の１次巻線２８を流れ、スイッチ素子
３４を流れていく。このような電流の流れによって、商
用交流電源２０のエネルギ−がインダクタ２６に蓄えら
れる。この電流をＩ1とする。
７′の制御巻線３１を流れ、その結果として、力率改善
用トランス２７′の１次巻線２８を流れ、スイッチ素子
３４を流れていく。このような電流の流れによって、商
用交流電源２０のエネルギ−がインダクタ２６に蓄えら
れる。この電流をＩ1とする。
【００１８】さらに、スイッチ素子３４がオンの時に
は、平滑コンデンサ３２からの電流が主トランスＡの１
次巻線Ａ１を通り、Ａ１にエネルギ−を蓄えて、スイッ
チ素子３４を流れていく。この電流をＩ2とする。
は、平滑コンデンサ３２からの電流が主トランスＡの１
次巻線Ａ１を通り、Ａ１にエネルギ−を蓄えて、スイッ
チ素子３４を流れていく。この電流をＩ2とする。
【００１９】スイッチ素子３４がＯＦＦの期間には、主
トランスＡに蓄えられたエネルギ−が、整流平滑回路４
５を介して負荷に送られると同時に、インダクタ２６の
電流は、力率改善用トランス２７′の制御巻線３１を介
して平滑コンデンサ３２に流れ込む。 （５）
トランスＡに蓄えられたエネルギ−が、整流平滑回路４
５を介して負荷に送られると同時に、インダクタ２６の
電流は、力率改善用トランス２７′の制御巻線３１を介
して平滑コンデンサ３２に流れ込む。 （５）
【００２０】以上のような動作と同時に制御回路４１は
整流平滑回路４５の出力電圧が限定の電圧になるよう
に、スイッチ素子３４のオン、オフの期間を変えて制御
している。
整流平滑回路４５の出力電圧が限定の電圧になるよう
に、スイッチ素子３４のオン、オフの期間を変えて制御
している。
【００２１】図４は本発明の実施例（図２）の各部動作
波形図で、前述のように、インダクタ２６の端子間には
スイッチ素子３４がオンの期間には、入力電圧Ｖin(2)
が印加される。
波形図で、前述のように、インダクタ２６の端子間には
スイッチ素子３４がオンの期間には、入力電圧Ｖin(2)
が印加される。
【００２２】ここでＶin(2)は商用入力電圧で、Ｌ26は
インダクタ２６のインダクタンスであり、ｔはスイッチ
素子３４がオンしてからの時間であり、またスイッチ素
子３４がオンする直前にインダクタ２６の電流は零アン
ペアになるように設定してある。
インダクタ２６のインダクタンスであり、ｔはスイッチ
素子３４がオンしてからの時間であり、またスイッチ素
子３４がオンする直前にインダクタ２６の電流は零アン
ペアになるように設定してある。
【００２３】そこで、本発明回路のスイッチング電源が
定常動作をしている時は、スイッチ素子３４のオン幅ｔ
ｏｎは、商用交流サイクルで、ほぼ一定とみなされるの
で、スイッチ素子３４が高周波でオン、オフする１周期
中のインダクタ２６の電流のピ−ク値をＩL(P)とする
と、 ＩL(P)＝Ｖin(2)／Ｌ26・ｔｏｎ・・・・・（２） となる。
定常動作をしている時は、スイッチ素子３４のオン幅ｔ
ｏｎは、商用交流サイクルで、ほぼ一定とみなされるの
で、スイッチ素子３４が高周波でオン、オフする１周期
中のインダクタ２６の電流のピ−ク値をＩL(P)とする
と、 ＩL(P)＝Ｖin(2)／Ｌ26・ｔｏｎ・・・・・（２） となる。
【００２４】そこでＶin(2)は正弦波であり、上式より
インダクタ２６の電流のピ−ク値ＩL(P)の包絡線も正弦
波になることがわかる。
インダクタ２６の電流のピ−ク値ＩL(P)の包絡線も正弦
波になることがわかる。
【００２５】図３は本発明の他の実施例回路図で、この
実施例では図２に比し、コンデンサ５０をスイッチ素子
３４の端子間に接続したことである。この動作はスイッ
チ素子３４がオフの期間に力率改善用トランス２７及び
主トランスＡ、Ｂ、Ｃの励磁電流が零アンペアにリセッ
トされた後に、力率改善用トランス２７′及び主トラ （６） ンスのＡ、Ｂ、Ｃの励磁インダクタンスと、コンデンサ
５０が共振して、スイッチ素子３４がオンする前に、ス
イッチ素子３４の端子間電圧を零ボルト近辺まで、下げ
てくれるのでスイッチ素子のタ−ン・オン時のスイッチ
ング損失を減少させることができることである。
実施例では図２に比し、コンデンサ５０をスイッチ素子
３４の端子間に接続したことである。この動作はスイッ
チ素子３４がオフの期間に力率改善用トランス２７及び
主トランスＡ、Ｂ、Ｃの励磁電流が零アンペアにリセッ
トされた後に、力率改善用トランス２７′及び主トラ （６） ンスのＡ、Ｂ、Ｃの励磁インダクタンスと、コンデンサ
５０が共振して、スイッチ素子３４がオンする前に、ス
イッチ素子３４の端子間電圧を零ボルト近辺まで、下げ
てくれるのでスイッチ素子のタ−ン・オン時のスイッチ
ング損失を減少させることができることである。
【００２６】
【発明の効果】従来のスイッチング電源（図１）では、
入力力率を改善させるための電流Ｉ1と、負荷へ電力を
供給する電流Ｉ2が同時に一次巻線２８を流れていたた
め、太い線を使用する必要があり容量アップが困難であ
った。しかしながら、本発明の電源（図２、図３）では
Ｉ1とＩ2を完全に分割することができるため高容量化も
簡単である。
入力力率を改善させるための電流Ｉ1と、負荷へ電力を
供給する電流Ｉ2が同時に一次巻線２８を流れていたた
め、太い線を使用する必要があり容量アップが困難であ
った。しかしながら、本発明の電源（図２、図３）では
Ｉ1とＩ2を完全に分割することができるため高容量化も
簡単である。
【００２７】また、従来の電源（図１）におけるトラン
ス２７の設計は、力率改善と通常のフライバックを兼ね
たものであるため、わずらわしい計算が必要であった。
しかし、今回発明の電源（図２、図３）における主トラ
ンスＡ、Ｂ、Ｃ・・・は通常のフライバックトランスの
設計と全く同じにすることができ、力率改善用のトラン
ス２７′は一次巻線２８と制御巻線３１の巻数のみに注
目することにより、平易に設計ができるようになった。
又、必要により主トランスを追加することにより、容易
に容量アップする事も出来る。
ス２７の設計は、力率改善と通常のフライバックを兼ね
たものであるため、わずらわしい計算が必要であった。
しかし、今回発明の電源（図２、図３）における主トラ
ンスＡ、Ｂ、Ｃ・・・は通常のフライバックトランスの
設計と全く同じにすることができ、力率改善用のトラン
ス２７′は一次巻線２８と制御巻線３１の巻数のみに注
目することにより、平易に設計ができるようになった。
又、必要により主トランスを追加することにより、容易
に容量アップする事も出来る。
【図１】従来の力率改善型スイッチング電源
【図２】本発明の力率改善型スイッチング電源の一実施
例
例
【図３】本発明の力率改善型スイッチング電源の他の実
施例
施例
【図４】 （７） 本発明のスイッチング電源の各部波形
２０ 交流電源 ２１ 全波整流器 ２２〜２５ ダイオ−ド ２６ インダクタンス ２７ 主トランス ２８ 一次巻線 ２９ 二次巻線 ３１ 制御巻線 ３２ コンデンサ ３４ スイッチ素子 ４０ 負荷 ４１ 制御回路 ４５ 整流平滑回路 ４６ ダイオ−ド ４７ コンデンサ ２７′本発明の力率改善用トランス Ａ、Ｂ、Ｃ 主トランス ５０ コンデンサ
Claims (2)
- 【請求項１】 交流電源に接続された全波整流器の出力
端子間に平滑コンデンサを接続し、該平滑コンデンサの
端子間に主トランスの１次巻線とスイッチ素子の直列回
路を接続し、該主トランスの２次巻線に整流平滑回路を
接続し、該整流平滑回路の出力端子間に接続された負荷
に電力を供給すると同時に、該整流平滑回路の出力電圧
を検出して、既定の電圧になるように、該スイッチ素子
を制御する制御回路を備えたスイッチング電源に於い
て、前記全波整流器と前記平滑コンデンサとの間に、イ
ンダクタンスと力率改善用トランスの制御巻線を直列に
接続し、該力率改善用トランスの１次巻線を前記主トラ
ンスの１次巻線と並列に接続した事を特徴とするスイッ
チング電源。 - 【請求項２】 主トランスをＮ個設け、該主トランスの
１次巻線の各々を並列接続し、該主トランスの各々の２
次巻線毎に整流平滑回路を接続し、該各整流回路の出力
端子間毎に、負荷に電力を供給する様に構成した事を特
徴とする請求項１記載のスイッチング電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07183405A JP3096229B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | スイッチング電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07183405A JP3096229B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | スイッチング電源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0919139A true JPH0919139A (ja) | 1997-01-17 |
| JP3096229B2 JP3096229B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=16135211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07183405A Expired - Fee Related JP3096229B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | スイッチング電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3096229B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19901930B4 (de) * | 1998-02-27 | 2006-12-21 | Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki | Schaltnetzteil |
| KR100916046B1 (ko) * | 2007-12-20 | 2009-09-08 | 삼성전기주식회사 | 무손실 역률 개선 회로 |
| JP4619556B2 (ja) * | 2001-03-01 | 2011-01-26 | Ｔｄｋラムダ株式会社 | 電源装置 |
| WO2017203666A1 (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 三菱電機株式会社 | フライバック電源、インバータ及び電動車両 |
-
1995
- 1995-06-27 JP JP07183405A patent/JP3096229B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19901930B4 (de) * | 1998-02-27 | 2006-12-21 | Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki | Schaltnetzteil |
| JP4619556B2 (ja) * | 2001-03-01 | 2011-01-26 | Ｔｄｋラムダ株式会社 | 電源装置 |
| KR100916046B1 (ko) * | 2007-12-20 | 2009-09-08 | 삼성전기주식회사 | 무손실 역률 개선 회로 |
| WO2017203666A1 (ja) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 三菱電機株式会社 | フライバック電源、インバータ及び電動車両 |
| JPWO2017203666A1 (ja) * | 2016-05-26 | 2018-10-25 | 三菱電機株式会社 | フライバック電源、インバータ及び電動車両 |
| US10978953B2 (en) | 2016-05-26 | 2021-04-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Flyback power supply, inverter and electrically powered vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3096229B2 (ja) | 2000-10-10 |
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Legal Events
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