JPH09285129A - 高調波電流抑制回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング部分を一つにして回路構成を簡
素化するとともに、制御を簡単に行うことのできる高調
波電流抑制回路を提供する。 【解決手段】 交流入力における高周波電流を入力側に
流れないようにするローパスフィルタ１と、この交流入
力を整流する整流ダイオード２と、この整流ダイオード
２にて整流された高周波電流を流すチョークコイル３
と、一次側と二次側とを絶縁するトランス（スイッチン
グレギュレータ）４と、このトランス４にエネルギーを
送るための電荷を蓄積するコンデンサ５と、前記チョー
クコイル３に高周波電流を流して前記トランス４に高周
波電圧を発生させるスイッチング素子６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置における
スイッチングレギュレータから発生する高調波電流を抑
制する高調波電流抑制回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気機器の電源入力電流が正弦
波でない場合に、スイッチングレギュレータに高調波電
流が発生し、他の機器に悪影響を及ぼすことが明らかに
なっている。従来、この高調波電流を抑制するための回
路として、図１１に示されるような電源回路が提案さ
れ、実用に供されている。

【０００３】この図１１に示される電源回路において
は、交流入力における高周波電流を入力側に流れないよ
うにするローパスフィルタ５１が設けられるとともに、
この交流入力を整流する整流ダイオード５２が設けら
れ、この整流ダイオード５２にて整流された高周波電流
はチョークコイル５３，第１スイッチング素子５４，ダ
イオード５５およびコンデンサ５６で構成される昇圧コ
ンバータにより入力電流の力率が１に近づくように制御
され、第２スイッチング素子５７，トランス（スイッチ
ングレギュレータ）５８およびダイオード５９，コンデ
ンサ６０で構成されるＤＣ／ＤＣコンバータで安定した
電圧が２次側に出力されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
回路構成では、スイッチング部分（スイッチング素子５
４，５７）を二箇所に設ける必要があり、これに伴って
それらスイッチング素子をそれぞれ制御するために二つ
の制御回路が必要になることから、回路が複雑であると
ともに制御も複雑になってしまうという問題点がある。

【０００５】本発明は、このような問題点を解消するこ
とを目的として、スイッチング部分を一つにして回路構
成を簡素化するとともに、制御を簡単に行うことのでき
る高調波電流抑制回路を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、本発明による高調波電流抑制回
路は、電源装置におけるスイッチングレギュレータから
発生する高調波電流を抑制する高調波電流抑制回路であ
って、（ａ）交流入力における高周波電流を入力側に流
れないようにするローパスフィルタ、（ｂ）前記交流入
力を整流する整流ダイオード、（ｃ）この整流ダイオー
ドにて整流された高周波電流を流すチョークコイル、
（ｄ）前記スイッチングレギュレータへのエネルギー供
給のための電荷を蓄積するコンデンサおよび（ｅ）オン
作動時に前記チョークコイルおよび前記スイッチングレ
ギュレータの一次側にエネルギーが蓄積され、オフ作動
時にその一次側に蓄積されているエネルギーが二次側に
伝えられるとともに、前記チョークコイルに蓄積されて
いるエネルギーの一部が前記コンデンサに蓄積されるよ
うにオン・オフ制御されるスイッチング素子を備えるこ
とを特徴とするものである。

【０００７】本発明においては、単一のスイッチング素
子を含む簡素化された回路構成により、交流入力に流れ
る電流の力率の改善が図られ、スイッチングレギュレー
タから発生する高調波電流が抑制される。こうして、入
力力率の改善により商用電源の容量の低減が図られ、ま
た高調波電流の抑制により他の機器へ悪影響を及ぼすの
が防がれて直流電源装置として多くの分野で利用できる
高調波電流抑制回路を得ることが可能となる。

【０００８】本発明においては、更に前記スイッチング
レギュレータの二次側に発生する電圧を整流するダイオ
ードと、平滑用のコンデンサとを備えるものとするのが
好ましい。これにより、スイッチングレギュレータの二
次側から放出されるエネルギーをダイオードで整流して
コンデンサで平滑化した後、直流電圧として取り出すこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明による高調波電流抑
制回路の具体的実施例につき、図面を参照しつつ説明す
る。

【００１０】図１は、本発明の一実施例に係る高調波電
流抑制回路の回路図である。図示のように、本実施例の
高調波電流抑制回路においては、交流入力における高周
波電流を入力側に流れないようにするローパスフィルタ
１が設けられるとともに、この交流入力を整流する整流
ダイオード２が設けられ、更にその整流ダイオード２に
て整流された高周波電流を流すチョークコイル３と、一
次側と二次側とを絶縁するトランス（スイッチングレギ
ュレータ）４と、このトランス４にエネルギーを送るた
めの電荷を蓄積するコンデンサ５と、前記チョークコイ
ル３に高周波電流を流して前記トランス４に高周波電圧
を発生させるスイッチング素子６とが設けられている。
また、前記トランス４の二次側には、この二次側に発生
した電圧を整流するダイオード７と、平滑用のコンデン
サ８とが設けられ、出力端に電気機器の負荷が接続され
て直流出力が取り出されるようになっている。

【００１１】次に、この高調波電流抑制回路の動作につ
いて説明する。

【００１２】出力側に負荷が接続されて電流が流れてい
るとして、今、入力端子に図２に示されるような電圧が
入力されたとする。コンデンサ５に予め充電された後に
スイッチング素子６がスイッチング動作しているとする
と、このスイッチング素子６のスイッチング波形は図３
に示されるようになる。なお、この図３において、スイ
ッチング素子６の発振周波数は説明の都合上、入力周波
数の２０倍で表されているが、実際には４００倍以上の
周波数で発振される。

【００１３】こうして、図４に示されているように、前
記スイッチング素子６のオン作動時には、チョークコイ
ル３側およびコンデンサ５側の双方からそのスイッチン
グ素子６に電流が流れ込むことによってその電流量が増
加し、これによってチョークコイル３とトランス４の一
次側のコイルとにエネルギーが蓄積される。一方、この
スイッチング素子６のオフ作動時には、トランス４の一
次側に蓄積されたエネルギーがそのトランス４の二次側
に伝えられるとともに、前記チョークコイル３に蓄積さ
れたエネルギーの一部がコンデンサ５に蓄積され、残り
のエネルギーがトランス４を通ってそのトランス４の二
次側に伝えられる。

【００１４】この結果、チョークコイル３には、図５に
示されるように、スイッチング素子６のオン作動時に上
り勾配で、オフ作動時に下り勾配となる波形の電流が流
れることとなる。一方、トランス４およびコンデンサ５
には、図６に示されるように、チョークコイル３に蓄積
されたエネルギーが流れ込むときに正方向の電流が流
れ、スイッチング素子６がオン作動してコンデンサ５に
蓄積されたエネルギーが流れるときに負方向の電流が流
れることとなる。

【００１５】したがって、トランス４の二次側の出力電
流は、図７に示されるように、スイッチング素子６のオ
ン作動中にチョークコイル３とトランス４の一次側とに
蓄積されたエネルギーが、スイッチング素子６のオフ作
動時に放出される電流波形となる。

【００１６】トランス４に蓄積されたエネルギーは、図
７の電流波形（トランス４の二次側の出力電流波形）と
図６の電流波形（トランス４に流れ込む電流波形）との
差をとることによって得られる。図８には、このトラン
ス４に蓄積されたエネルギーとしての電流波形が、トラ
ンス４の巻数比を補正して示されている。この図８にお
いて、上り勾配の部分がトランス４の一次側コイルにエ
ネルギーが蓄積されていることを示し、下り勾配の部分
がそのトランス４の二次側コイルからエネルギーが放出
されていることを示している。

【００１７】こうして、トランス４の二次側コイルから
放出されたエネルギーはダイオード７で整流され、コン
デンサ８で平滑化された後、直流電圧として取り出され
る。なお、このコンデンサ８の両端子間の電圧は、前記
スイッチング素子６のスイッチング周波数を高くするこ
とでリップル電圧を少なくすることができるため、安定
化された直流電圧となる。

【００１８】一方、ローパスフィルタ１の整流ダイオー
ド２側に流れる電流は、図９に示されるような波形にな
るが、実際には周波数が高いことから、このローパスフ
ィルタ１の入力側の電流波形は図１０に示されるように
正弦波に近い波形になる。

【００１９】以上のように、本実施例の高調波電流抑制
回路によれば、図示されない制御回路にて出力電圧が一
定に保たれるようにスイッチング素子６をパルス幅制御
することによって、交流入力に流れる電流の力率を改善
することができるとともに、トランス４から発生する高
調波電流を抑制することができる。

【００２０】本実施例において、前記チョークコイル３
の容量は、スイッチング素子６のオフ作動時に図４に示
されるような電流停止部分（電流＝０となる部分）が存
在するような大きさに設定される必要がある。また、前
記コンデンサ５の容量は、電流を平滑化するのに足りる
十分な容量のものが使用される必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係る高調波電流抑
制回路を示す図である。

【図２】図２は、入力電圧波形を示すグラフである。

【図３】図３は、スイッチング波形を示すグラフであ
る。

【図４】図４は、スイッチング素子に流れる電流波形を
示すグラフである。

【図５】図５は、チョークコイルに流れる電流波形を示
すグラフである。

【図６】図６は、トランスおよびコンデンサに流れる電
流波形を示すグラフである。

【図７】図７は、トランスの二次側出力電流波形を示す
グラフである。

【図８】図８は、トランスに蓄積されるエネルギーを示
すグラフである。

【図９】図９は、ローパスフィルタの整流ダイオード側
に流れる電流波形を示すグラフである。

【図１０】図１０は、ローパスフィルタの入力側の電流
波形を示すグラフである。

【図１１】図１１は、従来の高調波電流抑制回路を示す
図である。

【符号の説明】

１ ローパスフィルタ ２ 整流ダイオード ３ チョークコイル ４ トランス（スイッチングレギュレータ） ５ コンデンサ ６ スイッチング素子 ７ ダイオード ８ 平滑用のコンデンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源装置におけるスイッチングレギュレ
   ータから発生する高調波電流を抑制する高調波電流抑制
   回路であって、（ａ）交流入力における高周波電流を入
   力側に流れないようにするローパスフィルタ、（ｂ）前
   記交流入力を整流する整流ダイオード、（ｃ）この整流
   ダイオードにて整流された高周波電流を流すチョークコ
   イル、（ｄ）前記スイッチングレギュレータへのエネル
   ギー供給のための電荷を蓄積するコンデンサおよび
   （ｅ）オン作動時に前記チョークコイルおよび前記スイ
   ッチングレギュレータの一次側にエネルギーが蓄積さ
   れ、オフ作動時にその一次側に蓄積されているエネルギ
   ーが二次側に伝えられるとともに、前記チョークコイル
   に蓄積されているエネルギーの一部が前記コンデンサに
   蓄積されるようにオン・オフ制御されるスイッチング素
   子を備えることを特徴とする高調波電流抑制回路。
2. 【請求項２】 さらに、前記スイッチングレギュレータ
   の二次側に発生する電圧を整流するダイオードと、平滑
   用のコンデンサとを備えることを特徴とする請求項１に
   記載の高調波電流抑制回路。