JPH09238467A - 昇圧型ac/dcコンバータ - Google Patents

昇圧型ac/dcコンバータ

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JPH09238467A
JPH09238467A JP8070979A JP7097996A JPH09238467A JP H09238467 A JPH09238467 A JP H09238467A JP 8070979 A JP8070979 A JP 8070979A JP 7097996 A JP7097996 A JP 7097996A JP H09238467 A JPH09238467 A JP H09238467A
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JP
Japan
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current
capacitor
circuit
peak current
input
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Pending
Application number
JP8070979A
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English (en)
Inventor
Isao Sugawara
庸 菅原
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Chiyoda Corp
Original Assignee
Chiyoda Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高効率、高力率で、特に大容量電源(約40
00W以上)において高調波の抑制効果が大きく、しか
も出力電圧が低下することもなく、設計の自由度の大き
い昇圧型AC/DCコンバータを提供する。 【解決手段】 コンデンサC1,C2とコイルL2との
共振により進み位相である第1のピーク電流aと、コイ
ルL2と平滑コンデンサC4により遅れ位相である第2
のピーク電流bとの入力電流波形を生ずるパッシブフィ
ルタ回路を有し、前記第1の整流回路BDの直流出力側
に、ダイオードD1,D2よりなる第2の整流回路とコ
ンデンサC3とによるコンデンサインプット型平滑回路
により、前記第1のピーク電流aと第2のピーク電流b
との間に第3のピーク電流cを生ずる中間位相電流形成
手段を設ける構成とし、これにより、AC側にあるリア
クトルL1と併せて、正弦波に近い電流波形に整形する
ことが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、スイッチング電
源、インバータエアコン、インバータ照明等の、交流を
整流して得た直流を利用する機器に使用される昇圧型A
C/DCコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】交流電源の整流回路に使用されるフィル
タには、大別してアクティブフィルタとパッシブフィル
タとがある。アクティブフィルタは制御素子を高周波で
制御することにより、力率を改善するものであるが、回
路が複雑で大型となり、高周波制御に伴う雑音が、特に
大容量使用時に発生し、このような高周波ノイズの対策
が困難であるという欠点を有する。
【0003】また、パッシブフィルタの場合は、回路は
シンプルであるが、電流波形の整形が困難であり、しか
もコイルなどの重量のある部品を使用するため、装置全
体の重量が増大してしまう。図6は、このような従来の
パッシブフィルタ回路を示したもので、図中、BDは整
流器、D3はダイオード、L3はコイル、C5はコンデ
ンサ、C6は平滑コンデンサ、RLは負荷である。
【0004】このパッシブフィルタ回路においては、あ
る程度の(約90パーセント程度)力率改善効果が得ら
れる。図7は、このような従来のパッシブフィルタ回路
の電流波形IACを示したもので、図中、波形のピークa
は図6のコンデンサC5とダイオードD3、コイルL3
の共振回路に由来し、ピークbはコイルL3による遅れ
位相の電流である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなパッシブフィルタ回路においても、力率の改善効果
は十分ではなく、特に近年の高調波規制(IEC,VC
CI等)をクリアするためにも高力率化が必要である。
また、通常図7のような波形では高調波含有率が高いた
め、整流器BDより交流電源側にリアクトルを挿入する
必要がある。しかし、リアクトルを挿入した場合、この
リアクトルによる電圧降下が生じ、パッシブフィルタ回
路の出力電圧EDCが低下し、所望の出力が得られない
という問題が生じていた。
【0006】この発明はかかる点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、高効率、高力率で、特に
大容量の電源(約4000W程度)において高調波の抑
制効果が大きく、しかも出力電圧が低下することもな
く、設計の自由度の大きい昇圧型AC/DCコンバータ
を提供することにある。
【0007】
【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、交流を整流するための第1の整流回路BD
と、この第1の整流回路BDの直流出力側に設けられた
コンデンサC1,C2とコイル(L2)とを備え、この
コンデンサC1,C2とコイル(L2)との共振により
進み位相である第1のピーク電流aと、コイル(L2)
と平滑コンデンサC4により遅れ位相である第2のピー
ク電流bとの入力電流波形を生ずるパッシブフィルタ回
路を有し、前記第1の整流回路BDの直流出力側に、ダ
イオードD1,D2よりなる第2の整流回路とコンデン
サC3とによるコンデンサインプット型平滑回路によ
り、前記第1のピーク電流aと第2のピーク電流bとの
間に第3のピーク電流cを生ずる中間位相電流形成手段
を設けることとした、
【0008】また、前記中間位相電流形成手段はチョー
クインプット用リアクトルであるコイルと昇圧用トラン
スとを一体としたインダクタL2を備えることとした。
【0009】また、前記第1の整流回路の交流側にリア
クトルを設けることとした。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図1は、本発明にかかる昇圧型AC/DC
コンバータの基本構成を示した回路図である。図におい
て、1,2は交流側入力端子、3,4は直流側出力端
子、L1はリアクトル、BDは第1の整流回路、C1,
C2は共振用のコンデンサ、L2はチョークインプット
用のリアクトルとしてのコイルと昇圧用トランスとを兼
ね備えたインダクタ、5はダイオードD1,D2による
第2の整流回路、C3はコンデンサインプット型平滑回
路の平滑コンデンサ、C4はチョークインプット回路6
の平滑コンデンサである。
【0011】しかして、入力端子の一端1はリアクトル
L1を介して第1の整流回路BDの交流側の一方の入力
端に接続され、入力端子の他端2は第1の整流回路BD
の交流側の他方の入力端に接続されている。この第1の
整流回路BDの直流側プラス端子は、コンデンサC1、
コンデンサC2の一端およびインダクタL2の一端Aに
接続され、第1の整流回路BDの直流側マイナス端子は
コンデンサC1の他端とコンデンサC4の他端、および
出力端子の他端4に接続されている。
【0012】前記インダクタL2には第1の中間タップ
Bと第2の中間タップCが設けられ、その他端Dはコン
デンサC2の他端と第2の整流回路5のダイオードD2
のアノードに接続され、第1の中間タップBは第2の整
流回路のダイオードD1のアノードに接続されている。
この第2の整流回路5のダイオードD1とダイオードD
2のカソードは共に接続され、コンデンサC3の一端と
出力端子3の一端に接続されている。また、第2の中間
タップCはコンデンサC3の他端とコンデンサC4の一
端に接続されている。
【0013】このような構成の昇圧型AC/DCコンバ
ータは、中間位相電流形成手段を有する。すなわち、い
ま図1の回路のリアクトルL1が無い場合の入力電流波
形を示すと、図2のようになる。この図において、進み
位相である第1のピーク電流aは、共振用コンデンサC
1,C2とインダクタL2の一端Aから他端Dによる共
振回路により与えられる。また、遅れ位相である第2の
ピーク電流bは、インダクタL2の一端Aから第2の中
間タップCまでと、平滑コンデンサC4によるチョーク
インプット回路6により与えられる。
【0014】そして、中間の位相である第3のピーク電
流cは、インダクタL2の第1の中間タップBに接続さ
れたダイオードD1と、インダクタL2の他端Dに接続
されたダイオードD2との第2の整流回路5と、平滑コ
ンデンサC3とからなるコンデンサインプット回路6、
つまり中間位相電流形成手段により与えられる。
【0015】さらに、前記インダクタL2の一端Aから
他端Dまで、および第2の中間タップCをコモンとし
て、それぞれ第1の中間タップBと他端Dとにより、単
巻トランスが形成され、この第2の中間タップC−第1
の中間タップB、第2の中間タップC−他端Dの巻数に
応じた電圧2EDCが得られる。
【0016】従って、前記チョークインプット回路6に
より得られる電圧1EDCと、このインダクタL2の第2
の中間タップC−第1の中間タップB、第2の中間タッ
プC−他端Dと整流回路5およびコンデンサC3による
コンデンサインプット回路の出力電圧2EDCとを加えた
電圧EDCが昇圧型AC/DCコンバータの出力電圧とな
る。このように、インダクタL2の第2の中間タップC
−第1の中間タップB、第2の中間タップC−他端Dの
巻数を変えることにより任意の電圧に調整することがで
き、電源回路の設計の自由度が増大する。
【0017】なお、コンデンサインプット回路の平滑コ
ンデンサC3には、電源周波数の4倍の周波数が印可さ
れるため、小さい容量でも十分な効果を得ることができ
る。また、この例では、コンデンサインプット回路の出
力電圧をインダクタL2の単巻トランスにて調整した
が、コストや、容積、重量の増加等を問題としなければ
複巻としても同等の効果を得ることができる。
【0018】また、図2の波形では高調波成分を多く含
むため、整流回路BDの交流側にリアクトルL1を設け
て波形整形を行う。このようにして、整形された入力電
流波形を図3に示す。この図から明らかなように、正弦
波に近似した波形となり、力率、効率ともに95パーセ
ント程度の値を得ることができる。また、リアクトルL
1による電圧降下は、前記コンデンサインプット回路に
より調整できるので問題ない。
【0019】以上のように、従来コンデンサとコイルに
より進み位相である第1のピーク電流と、遅れ位相であ
る第2のピーク電流の2点補正により、入力電流を整形
していたものが、中間位相電流形成手段により、前記2
点のピーク電流の間に第3のピーク電流が形成され、3
点補正となり、より優れた波形整形の効果が得られると
共に、昇圧回路により出力電圧の調整を行うこともでき
る。
【0020】
【実施例】次に、本発明にかかる昇圧型AC/DCコン
バータの、具体的な回路構成における特性を、従来例と
の対比において説明する。
【0021】図4は、図1の回路において、リアクトル
L1=9.3mH、コンデンサC1=100μF、コン
デンサC2=40μF、インダクタL2=20mH、コ
ンデンサC3=4700μF、コンデンサC4=390
0μFとし、入力電力=3940W AC入力 = 230V 18A : 4140VA DC出力 = 241V 15.5A : 3735W での高調波電流を測定したもので、縦軸が1次での電流
を100パーセントとした場合の各高調波電流値をパー
セントで表したもの(10%以上は省略)、横軸は高調
波の次数を示す。また、測定値の他に参考用として基準
値(IECによる規制値)を示した。
【0022】図5は同様に対照例として、図6の従来の
パッシブフィルタ回路において、コンデンサC5=12
0μF、コイルL3=10mH、コンデンサC6=39
00μFとし、 入力電力=2500W AC入力 = 230V 12A : 2460VA DC出力 = 263V 9.2A : 2419W での高調波電流を測定したものである。
【0023】これらの図から明らかなように、図4の本
発明にかかる昇圧型AC/DCコンバータは、図5の従
来例に比べ、高調波電流が格段に低減され、基準値を下
回っていることがわかる。また、図5の例では、力率ρ
=0.9、効率η=0.967であるのに対し、図4の
例では、力率ρ=0.951、効率η=0.948と力
率、効率共に向上している。また、リップル電圧もγ=
5.3V(r.m.s )と少ない値を示している。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明は、中間位相電流形
成手段により入力電流波形を3点補正により整形してい
るので、波形整形が容易となり、正弦波により近い波形
が得られ、高効率で高力率の昇圧型AC/DCコンバー
タとなった。
【0025】また、中間位相電流形成手段はチョークイ
ンプット用のコイルと昇圧用トランスとを一体としたイ
ンダクタを備えているので、効率の良い波形整形が行え
ると共に、出力電圧の調整が容易に行え、回路設計の自
由度が増大する。
【0026】また、第1の整流回路の交流側にリアクト
ルを設けることにより、さらに高調波を効果的に抑制す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる昇圧型AC/DCコンバータ
の、基本構成を示した回路図である。
【図2】図1の回路の、リアクトルがない場合の入力電
流を示した波形図である。
【図3】図1の回路の入力電流を示した波形図である
(リアクトルあり)。
【図4】本発明の一実施例である昇圧型AC/DCコン
バータの高調波電流を測定し、1次高調波電流値を10
0とした場合の各次の高調波電流値を、パーセントで示
したグラフである。
【図5】従来のパッシブフィルタ回路の高調波電流を測
定し、1次高調波電流値を100とした場合の各次の高
調波電流値を、パーセントで示したグラフである。
【図6】従来のパッシブフィルタを示した回路図であ
る。
【図7】図6の回路の、入力電流を示した波形図であ
る。
【符号の説明】
1,2 交流入力端子 3,4 直流出力端子 5 第2の整流回路 6 チョークインプット回路 L1 リアクトル BD 第1の整流回路(整流器) C1,C2 共振用のコンデンサ L2 インダクタ C3 平滑コンデンサ C4 平滑コンデンサ RL 負荷 L3 コイル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流を整流するための第1の整流回路
    と、この第1の整流回路の直流出力側に設けられたコン
    デンサとコイルとを備え、このコンデンサとコイルとに
    より進み位相である第1のピーク電流と、遅れ位相であ
    る第2のピーク電流との入力電流波形を生ずるパッシブ
    フィルタ回路を有し、 前記第1の整流回路の直流出力側に、第2の整流回路と
    コンデンサとによるコンデンサインプット型平滑回路に
    より、前記第1のピーク電流と第2のピーク電流との間
    に第3のピーク電流を生ずる中間位相電流形成手段を設
    けてなることを特徴とする昇圧型AC/DCコンバー
    タ。
  2. 【請求項2】 前記中間位相電流形成手段はチョーク
    インプット用のコイルと昇圧用トランスとを一体とした
    インダクタを備えてなることを特徴とする請求項1記載
    の昇圧型AC/DCコンバータ。
  3. 【請求項3】 前記第1の整流回路の交流側にリアク
    トルを設けてなることを特徴とする請求項1あるいは2
    記載の昇圧型AC/DCコンバータ。
JP8070979A 1996-02-29 1996-02-29 昇圧型ac/dcコンバータ Pending JPH09238467A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3104093B2 (ja) * 1992-01-10 2000-10-30 ソニー株式会社 光ディスク装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3104093B2 (ja) * 1992-01-10 2000-10-30 ソニー株式会社 光ディスク装置

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