JPH09289770A - Power factor converter - Google Patents

Power factor converter

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JPH09289770A
JPH09289770A JP3520397A JP3520397A JPH09289770A JP H09289770 A JPH09289770 A JP H09289770A JP 3520397 A JP3520397 A JP 3520397A JP 3520397 A JP3520397 A JP 3520397A JP H09289770 A JPH09289770 A JP H09289770A
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Izumi Morimoto
出身 森本
Yasushi Kitamura
康 北村
Taiji Tomokuni
泰治 友国
Katsuya Hirachi
克也 平地
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Yuasa Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain DC output which has no distortion in AC input current and whose output ripple voltage is small. SOLUTION: This device is provided, in a converter circuit which is connected to a rectification circuit 2 which rectifies AC input power and consists of a switching element 31, a diode 42, a choke coil 51 and a capacitor 61, with an auxiliary circuit constituted of a capacitor 62 which is charged through diodes 43, 45 and a choke coil 52 from an output of the switching element 31, and a switching element 32 which supplies power stored in the capacitor 62 into the choke coil 51 of the converter circuit. As a result, the switching element 31 is controlled so that AC input current may become a sinewave, and output voltage is controlled so as to be constant voltage without the switching element 32 being turned on together with the switching element 31.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は高力率コンバータに
関し、特に交流電源から供給される交流入力電流を正弦
波にすることにより、入力力率の改善及び高調波抑制を
行うとともに、直流出力のリップルを低減することを確
保した高力率コンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high power factor converter, and more particularly, by making an AC input current supplied from an AC power source a sine wave, the input power factor is improved and harmonics are suppressed, and the DC output The present invention relates to a high power factor converter that ensures reduction of ripple.

【0002】[0002]

【従来の技術】ACを入力として所望のDCを得る高力
率コンバータ回路は、交流入力電源からの交流電力を整
流する整流回路の直流側に接続され、その交流入力電流
を正弦波状にするとともに、その直流側の電圧を安定化
するコンバータである。この方法としては、従来、例え
ば特開平4−289774号公報に述べられている昇圧
型、昇降圧型及び図23に示す降圧型が知られている。
2. Description of the Related Art A high power factor converter circuit that obtains a desired DC with AC as an input is connected to the DC side of a rectifier circuit that rectifies the AC power from an AC input power source, and makes the AC input current sinusoidal. , A converter that stabilizes the voltage on the DC side. Conventionally known as this method are, for example, a step-up type, a step-up / down type, and a step-down type shown in FIG. 23, which are described in JP-A-4-289774.

【0003】以下、図23の降圧型を例として参照しつ
つ従来の回路例を説明する。
A conventional circuit example will be described below with reference to the step-down type shown in FIG.

【0004】交流入力電源1からの交流電力を全波整流
する整流回路2の一方の直流端子aと他方の直流端子b
との間に、スイッチング素子3とダイオード4とを直列
に接続するとともに、ダイオード4と並列にチョークコ
イル5とコンデンサ6とを直列接続し、制御回路100
の制御出力によりスイッチング素子3のオン、オフ比を
交流入力電圧の変化に対応させて制御することによって
整流回路2の交流入力電流を正弦波状にし、また整流回
路2の交流側に接続された高周波フィルタ7によって交
流入力電流から高周波成分が除去されて正弦波化するも
のである。
One DC terminal a and the other DC terminal b of the rectifier circuit 2 for full-wave rectifying the AC power from the AC input power supply 1.
, The switching element 3 and the diode 4 are connected in series, and the choke coil 5 and the capacitor 6 are connected in series in parallel with the diode 4 to control the control circuit 100.
By controlling the ON / OFF ratio of the switching element 3 in accordance with the change of the AC input voltage by the control output of, the AC input current of the rectifier circuit 2 is made sinusoidal, and the high frequency wave connected to the AC side of the rectifier circuit 2 is controlled. A high frequency component is removed from the AC input current by the filter 7 to form a sine wave.

【0005】次に、この降圧型の高力率コンバータ回路
の制御回路100による上述した動作について説明す
る。制御回路100は、交流入力電圧対応電圧を絶対値
に変換する絶対値回路101と、絶対値回路101の出
力電圧と交流入力電源の周波数に対して十分高い周波数
の三角波電圧1021とを比較する比較回路102と、
比較回路102の出力をスイッチング素子3の駆動信号
1031に変換する駆動回路103とからなり、絶対値
回路101の出力電圧と三角波電圧とを比較回路102
で比較し、絶対値回路101の出力電圧が三角波電圧よ
り大である区間でスイッチング素子3をオンさせるよう
な駆動信号1031を駆動回路103によって作成す
る。
Next, the above-mentioned operation of the control circuit 100 of this step-down type high power factor converter circuit will be described. The control circuit 100 compares an absolute value circuit 101 for converting an AC input voltage corresponding voltage into an absolute value and an output voltage of the absolute value circuit 101 and a triangular wave voltage 1021 having a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC input power supply. Circuit 102,
And a drive circuit 103 for converting the output of the comparison circuit 102 into a drive signal 1031 for the switching element 3, and compares the output voltage of the absolute value circuit 101 with the triangular wave voltage.
Then, the drive circuit 103 generates the drive signal 1031 for turning on the switching element 3 in the section where the output voltage of the absolute value circuit 101 is higher than the triangular wave voltage.

【0006】従って、スイッチング素子3には、図24
に示すように、交流入力電圧の波高値が高い区間ほど長
い期間電流が流れ、整流回路2の交流側には図25に示
したような電流が流れ、さらに交流入力電流は高周波フ
ィルタ7によって高周波成分が除去されて交流入力電圧
と同位相の完全な正弦波にすることができる。
Therefore, the switching element 3 has a structure shown in FIG.
25, a current flows for a longer period in a section where the peak value of the AC input voltage is higher, a current as shown in FIG. 25 flows on the AC side of the rectifier circuit 2, and the AC input current is high frequency by the high frequency filter 7. The component can be removed to form a perfect sine wave in phase with the AC input voltage.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の高力率コンバータ回路は、降圧型、昇圧型及び
昇降圧型いずれの場合でも、交流入力電流を正弦波に制
御するスイッチング周波数には関係なく直流出力側に整
流回路方式により決まる交流入力周波数に応じたリップ
ル電圧を生じ、例えば、単相ブリッジ整流の場合は交流
入力周波数の2倍の周波数のリップルが生じる。また、
図23の場合においては、チョークコイル5の電流を入
力交流周波数において電流連続性を保つためインダクタ
ンスを非常に大きくする必要がある。
However, the above-described conventional high power factor converter circuit, regardless of whether it is a step-down type, a step-up type or a step-up / down type, has no relation to the switching frequency for controlling the AC input current into a sine wave. A ripple voltage corresponding to the AC input frequency determined by the rectifier circuit system is generated on the DC output side, and, for example, in the case of single-phase bridge rectification, a ripple having a frequency twice the AC input frequency is generated. Also,
In the case of FIG. 23, the inductance of the choke coil 5 needs to be very large in order to maintain the current continuity at the input AC frequency.

【0008】上述したリップル電圧を低減するために受
動素子を用いる場合には、直流出力側のフィルタ、すな
わち図23の場合ではチョークコイル5及びコンデンサ
6の値を非常に大きくしてスイッチング素子3に流れる
電流のピーク値を図24のように一定にしなければなら
ないため、これらチョークコイル及びコンデンサが非常
に大型化し価格も高くなる。
When a passive element is used to reduce the above-mentioned ripple voltage, the filter on the DC output side, that is, the choke coil 5 and the capacitor 6 in the case of FIG. Since the peak value of the flowing current must be constant as shown in FIG. 24, the choke coil and the capacitor become very large and the cost becomes high.

【0009】また、リップル電圧を低減するために能動
素子を用いる方法としては、例えば前述した特開平4−
289774号公報にも述べられている如く、電圧変換
もかねてDC−DCコンバータを後段に接続する方法
や、特開平3−164068号公報の如く、リップル電
圧を含んだ直流出力にこのリップル電圧を打ち消す極性
を付与した直流電圧を別に作って印加することによりリ
ップル電圧を低減する方法などがあるが、いずれも一旦
直流変換した後の制御であり、効率、価格及び大きさな
どの点で問題が多いという欠点がある。
Further, as a method of using an active element for reducing the ripple voltage, for example, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-
As described in Japanese Patent No. 289774, a method of connecting a DC-DC converter in the latter stage without voltage conversion, or a method of canceling this ripple voltage in a DC output including a ripple voltage, as in Japanese Patent Laid-Open No. 3-1664068. There is a method to reduce the ripple voltage by separately creating and applying a DC voltage with polarity, but both are control after DC conversion once, and there are many problems in terms of efficiency, price and size. There is a drawback that.

【0010】本発明の目的は上述した欠点を除き、交流
入力電流を交流入力電圧と同相且つ同一波形となして交
流入力電流の歪みを根本的に排除し、また直流出力の含
むリップル電圧を著しく抑圧しうる高効率で簡素な構成
の高力率コンバータを提供することにある。
Except for the above-mentioned drawbacks, the object of the present invention is to fundamentally eliminate the distortion of the AC input current by making the AC input current in phase and with the same waveform as the AC input voltage, and to significantly reduce the ripple voltage included in the DC output. It is to provide a high power factor converter having a highly efficient and simple configuration that can be suppressed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明の請求項1の高力率コンバータは次の手段
構成を有する。
In order to achieve the above-mentioned object, the high power factor converter of claim 1 of the present invention has the following means configuration.

【0012】即ち、本発明の高力率コンバータは、交流
入力電流を正弦波とすることにより入力力率の改善と高
調波抑制並びに直流出力のリップル低減を確保する降圧
型、昇圧型もしくは昇降圧型の高力率コンバータにおい
て、交流入力電源を全波整流する整流回路と、前記整流
回路の出力する直流出力電圧を前記交流入力電源の周波
数よりも十分に高い周波数で駆動される第1のスイッチ
ング素子でスイッチングして出力するスイッチング回路
と、前記スイッチング回路の出力を平滑化して負荷に供
給すべく第1のチョークコイルと第1のコンデンサとを
接続して出力フィルタを形成する出力回路と、前記第1
のスイッチング素子の出力を充電すべく前記第1のスイ
ッチング素子と前記出力回路との間に配置した第2のチ
ョークコイルと第2のコンデンサとの直列接続を含む充
電回路と、前記充電回路の含む第2のコンデンサの充電
電圧を前記出力回路に第2のスイッチング素子を介して
印加する充電電圧印加回路と、前記スイッチング回路の
出力と前記充電電圧印加回路の出力とを交互に前記出力
回路に送出して前記第1のスイッチング素子と前記第2
のスイッチング素子を介して前記出力回路に供給される
電力の和を常に一定ならしめるように前記第1及び第2
のスイッチング素子を制御する制御回路とを備えた構成
を有する。
That is, the high power factor converter of the present invention is a step-down type, step-up type or step-up / down type which ensures the improvement of the input power factor, the suppression of harmonics, and the ripple reduction of the DC output by making the AC input current a sine wave. In the high power factor converter, a rectifier circuit for full-wave rectifying an AC input power source, and a first switching element driven by a DC output voltage output from the rectifier circuit at a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC input power source. A switching circuit for switching and outputting with a switch, an output circuit for forming an output filter by connecting a first choke coil and a first capacitor so as to smooth the output of the switching circuit and supply it to a load, 1
A charging circuit including a series connection of a second capacitor and a second choke coil arranged between the first switching element and the output circuit to charge the output of the switching element of A charging voltage applying circuit that applies a charging voltage of a second capacitor to the output circuit via a second switching element, and an output of the switching circuit and an output of the charging voltage applying circuit are alternately sent to the output circuit. The first switching element and the second switching element
So that the sum of the electric powers supplied to the output circuit via the switching element of
And a control circuit for controlling the switching element of.

【0013】また、本発明の請求項2の高力率コンバー
タは、前記整流回路に対する交流入力電流の波形が正弦
波になるとともに前記第2のコンデンサの充電電圧が定
電圧となるように前記第1のスイッチング素子を所定の
第1のパルス幅変調信号で制御する制御回路を備えた構
成を有する。
According to a second aspect of the present invention, in the high power factor converter, the waveform of the AC input current to the rectifier circuit is a sine wave, and the charging voltage of the second capacitor is a constant voltage. It has a configuration including a control circuit for controlling one switching element with a predetermined first pulse width modulation signal.

【0014】また、本発明の請求項3の高力率コンバー
タは、前記第2のスイッチング素子が前記第1のスイッ
チング素子と同時には出力しないように駆動するととも
に、負荷に印加すべき前記出力回路による直流出力電圧
が定電圧になるように前記第2のスイッチング素子を所
定の第2のパルス幅変調信号で制御する制御回路を備え
た構成を有する。
According to a third aspect of the present invention, in the high power factor converter, the second switching element is driven so as not to output at the same time as the first switching element, and the output circuit to be applied to the load. And a control circuit for controlling the second switching element with a predetermined second pulse width modulation signal so that the DC output voltage is constant.

【0015】また、本発明の請求項4の高力率コンバー
タは、前記第1のスイッチング素子の出力電流を検出し
て得られる第1の検出電圧と、前記交流入力電源と、前
記交流入力電源よりも十分に高い周波数のリセット信号
及び鋸歯状波を出力する発振器のリセット信号とに基づ
いて、前記全波整流回路の交流入力電流を前記交流入力
電源の電圧に同期した波形とするように前記第1のスイ
ッチング素子の動作を制御する前記第1のパルス幅変調
信号を出力するとともに、前記第1のチョークコイルの
導通電流を検出して得られる第2の検出電圧と、前記第
1のコンデンサの充電電圧と、前記発振器の鋸歯状波
と、前記第1のパルス幅変調信号とに基づいて、前記第
1のスイッチング素子を介して負荷側に供給される電力
と前記第2のスイッチング素子を介して負荷側に供給さ
れる電力との和がパルスごとに一定となるように前記第
2のスイッチング素子の動作を制御する前記第2のパル
ス幅変調信号を出力する制御回路を備えた構成を有す
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the high power factor converter, a first detection voltage obtained by detecting an output current of the first switching element, the AC input power source, and the AC input power source are provided. Based on a reset signal of a frequency sufficiently higher than that and a reset signal of an oscillator that outputs a sawtooth wave, so that the AC input current of the full-wave rectifier circuit has a waveform synchronized with the voltage of the AC input power supply. A second detection voltage obtained by detecting the conduction current of the first choke coil while outputting the first pulse width modulation signal for controlling the operation of the first switching element, and the first capacitor. Power supplied to the load side via the first switching element and the second switch based on the charging voltage of the oscillator, the sawtooth wave of the oscillator, and the first pulse width modulation signal. A control circuit that outputs the second pulse width modulation signal that controls the operation of the second switching element so that the sum of the power supplied to the load side via the switching element is constant for each pulse. It has a different configuration.

【0016】また、本発明の請求項5の高力率コンバー
タは、前記第1及び第2のスイッチング素子によって形
成されるスイッチング電圧を変換する高周波トランスも
しくは入力側と出力側とを分離する絶縁トランスを備え
た構成を有する。
A high power factor converter according to a fifth aspect of the present invention is a high frequency transformer for converting a switching voltage formed by the first and second switching elements or an insulating transformer for separating an input side and an output side. It has a configuration including.

【0017】また、請求項6記載の発明は、交流電源電
流を正弦波とすることにより入力力率の改善と高調波抑
制並びに直流出力のリップル低減を確保する降圧型、昇
圧型または昇降圧型の高力率コンバータにおいて、交流
電源電力を全波整流する整流回路と、前記整流回路の出
力する直流電圧を交流電源の周波数よりも十分に高い周
波数で駆動される、第1のスイッチング素子を有する第
1のスイッチング回路及び第3のスイッチング素子を有
する第3のスイッチング回路と、前記第1のスイッチン
グ回路の出力を平滑化して負荷に供給すべく第1のチョ
ークコイルと第1のコンデンサとを接続して出力フィル
タを形成する出力回路と、前記第3のスイッチング回路
の出力を充電すべく前記第3のスイッチンッグ回路と前
記出力回路との間に配置した第2のチョークコイルと第
2のコンデンサとの直列接続を含む充電回路と、前記第
2のコンデンサの充電電圧を前記出力回路に第2のスイ
ッチング素子を介して印加する充電電圧印加回路と、前
記第1のスイッチング回路の出力と前記充電電圧印加回
路の出力とを交互に前記出力回路に送出して前記出力回
路に供給される電力の和を常に一定ならしめるように前
記第1、第3のスイッチング素子を制御する制御回路と
を備えることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 6 is of a step-down type, a step-up type or a step-up / down type which secures the improvement of the input power factor, the suppression of harmonics and the ripple reduction of the DC output by making the AC power supply current a sine wave. In a high power factor converter, a rectifier circuit for full-wave rectifying AC power, and a first switching element for driving a DC voltage output from the rectifier circuit at a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC power supply. A third switching circuit having a first switching circuit and a third switching element is connected to a first choke coil and a first capacitor in order to smooth the output of the first switching circuit and supply it to a load. An output circuit forming an output filter between the third switching circuit and the output circuit to charge the output of the third switching circuit. A charging circuit including a serial connection of the arranged second choke coil and a second capacitor; and a charging voltage applying circuit for applying the charging voltage of the second capacitor to the output circuit via a second switching element. , The output of the first switching circuit and the output of the charging voltage applying circuit are alternately sent to the output circuit so that the sum of the electric power supplied to the output circuit is always constant. And a control circuit for controlling the switching element of No. 3.

【0018】また、請求項7記載の発明は、請求項6記
載の高力率コンバータにおいて、前記制御回路が整流回
路に対する交流電源電流の波形が正弦波になるとともに
前記第2のコンデンサの充電電圧が定電圧となるように
前記第1及び第3のスイッチング素子を第1及び第3の
パルス幅変調信号で制御する機能を備えることを特徴と
する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the high power factor converter according to the sixth aspect, the control circuit causes the waveform of the AC power supply current to the rectifier circuit to be a sine wave and the charging voltage of the second capacitor. Is provided with a function of controlling the first and third switching elements with the first and third pulse width modulation signals so that the voltage becomes a constant voltage.

【0019】また、請求項8記載の発明は、請求項6記
載の高力率コンバータにおいて、前記制御回路が第2の
スイッチング素子と第1のスイッチング素子とが同時に
出力を送出しないように駆動されるとともに、負荷に印
加すべき前記出力回路による直流出力電圧が定電圧とな
るように前記第2のスイッチング素子を第2のパルス幅
変調信号で制御する機能を備えることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the high power factor converter according to the sixth aspect, the control circuit is driven so that the second switching element and the first switching element do not output simultaneously. In addition, it has a function of controlling the second switching element with a second pulse width modulation signal so that the DC output voltage from the output circuit to be applied to the load becomes a constant voltage.

【0020】また、請求項9記載の発明は、請求項7ま
たは8記載の高力率コンバータにおいて、前記制御回路
が整流回路の直流電流を検出して得られる第1の検出電
圧と、整流回路の直流電圧と、前記交流電源の周波数よ
りも十分に高い周波数の鋸歯状波を出力する発振器の信
号に基づいて、前記整流回路の交流電流を交流電源電圧
に同期した波形とするような前記第1のパルス幅変調信
号を出力し、前記第1の検出電圧と、前記第2のコンデ
ンサの充電電圧と、前記第3のスイッチング素子の導通
電流を検出して得られる第3の検出電圧と、前記鋸歯状
波とに基づいて、前記整流回路の交流電流を交流電源電
圧に同期した波形とするような前記第3のパルス幅変調
信号を出力し、前記出力回路による直流出力電圧と、前
記第1のチョークコイルの導通電流を検出して得られる
第2の検出電圧と、前記鋸歯状波とに基づいて、前記第
1のスイッチング素子を介して負荷に供給される電力と
前記第2のスイッチング素子を介して負荷に供給される
電力との和を各パルスごとに一定にするような前記第2
のパルス幅変調信号を出力する機能を備えることを特徴
とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the high power factor converter according to the seventh or eighth aspect, the control circuit detects a direct current of the rectifier circuit, a first detected voltage, and a rectifier circuit. The direct current voltage and a signal of an oscillator that outputs a sawtooth wave having a frequency sufficiently higher than the frequency of the alternating current power supply, and the alternating current of the rectifier circuit has a waveform synchronized with the alternating current power supply voltage. A pulse width modulation signal of 1, and a third detection voltage obtained by detecting the first detection voltage, the charging voltage of the second capacitor, and the conduction current of the third switching element, Based on the sawtooth wave, outputs the third pulse width modulation signal that causes the alternating current of the rectifier circuit to have a waveform synchronized with the alternating current power supply voltage, and outputs the direct current output voltage by the output circuit, One chalk Power supplied to the load via the first switching element and the second switching element based on the second detection voltage obtained by detecting the conduction current of the coil and the sawtooth wave. The second power supply unit to keep the sum of the power supplied to the load constant for each pulse.
Of the pulse width modulation signal.

【0021】また、請求項10記載の発明は、請求項
6、7、8または9記載の高力率コンバータにおいて、
前記第1のスイッチング回路の出力及び前記充電電圧印
加回路の出力を変換して出力回路に得る高周波トランス
または前記第1のスイッチング回路及び前記充電電圧印
加回路と出力回路との間を絶縁する絶縁トランスを備え
ることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the high power factor converter according to the sixth, seventh, eighth or ninth aspect,
A high frequency transformer for converting the output of the first switching circuit and the output of the charging voltage applying circuit into an output circuit or an insulating transformer for insulating the first switching circuit and the charging voltage applying circuit from the output circuit. It is characterized by including.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】スイッチング素子を用い、ACか
ら所望のDCを得る従来の高力率コンバータ回路では、
交流入力電流を正弦波に制御するとスイッチング周波数
には関係なく直流出力側に整流回路方式により決まる交
流入力周波数に応じたリップル電圧を生じる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a conventional high power factor converter circuit for obtaining a desired DC from an AC using a switching element,
When the AC input current is controlled to a sine wave, a ripple voltage corresponding to the AC input frequency determined by the rectifier circuit system is generated on the DC output side regardless of the switching frequency.

【0023】このリップル電圧を低減するために受動素
子を用いる場合には、直流出力側のフィルタを構成する
チョークコイルやコンデンサの値を非常に大きくしてス
イッチング素子電流のピーク値を一定にしなければなら
ないため、チョークコイル及びコンデンサが非常に大型
化し価格も高くなる。
When a passive element is used to reduce the ripple voltage, the values of the choke coil and the capacitor that form the filter on the DC output side must be made very large to make the peak value of the switching element current constant. Therefore, the choke coil and the capacitor become very large and the price becomes high.

【0024】また、リップル電圧を低減するために能動
素子を用いる方法を採る場合には、いずれも一度直流に
した後の制御であり、効率、価格、大きさなどの点で問
題が多い。
Further, when adopting the method of using the active element to reduce the ripple voltage, the control is performed after the DC voltage is once applied, and there are many problems in terms of efficiency, price and size.

【0025】本発明の請求項1、2、3、4及び5にあ
っては、第1のスイッチング素子(図1の31)は交流
入力電流を交流入力電圧に同期した波形となるように制
御する。また、第2のスイッチング素子(図1の32)
を、第1のスイッチング素子から出力側に供給される電
力と第2のスイッチング素子から出力側に供給される電
力との和が各パルス毎に一定となるように制御すること
により、交流入力電流を交流入力電圧と同相同一波形と
することができ、しかも直流出力のリップル電圧も著し
く低減することができ、さらに直流出力側のフィルタも
小さくすることができるようにすることを、基本的な発
明の実施の形態としている。
In the first, second, third, fourth and fifth aspects of the present invention, the first switching element (31 in FIG. 1) is controlled so as to have a waveform in which the AC input current is synchronized with the AC input voltage. To do. In addition, the second switching element (32 in FIG. 1)
Is controlled so that the sum of the electric power supplied from the first switching element to the output side and the electric power supplied from the second switching element to the output side is constant for each pulse. Can be made to have the same waveform and phase as the AC input voltage, the ripple voltage of the DC output can be significantly reduced, and the filter on the DC output side can be made smaller. This is an embodiment of the invention.

【0026】本発明の請求項6、7、8、9は、第1の
スイッチング素子及び第3のスイッチング素子によって
交流電源電流を交流電源電圧に同期した波形になるよう
に制御し、第2のスイッチング素子によって、第1のス
イッチング素子から負荷に供給される電力と第2のスイ
ッチング素子から負荷に供給される電力との和を各パル
スごとに一定にするように制御することにより、交流電
源電流を交流電源電圧と同一で、同位相の波形にするこ
とができ、しかも直流出力電圧に重畳されるリップルも
著しく低減することができ、チョークコイル及びコンデ
ンサも小型化することを特徴とする。
According to the sixth, seventh, eighth and ninth aspects of the present invention, the AC power supply current is controlled by the first switching element and the third switching element to have a waveform synchronized with the AC power supply voltage. By controlling the sum of the electric power supplied to the load from the first switching element and the electric power supplied to the load from the second switching element to be constant for each pulse by the switching element, the AC power supply current Is the same as the AC power supply voltage and has the same phase, and the ripple superimposed on the DC output voltage can be remarkably reduced, and the choke coil and the capacitor are also downsized.

【0027】[0027]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。
Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0028】図1は、本発明の第1の実施例の構成を示
す回路図である。図1に示す実施例は降圧型の高力率コ
ンバータを例とし、また図23と同じ機構を有する部分
には同じ符号を付している。本実施例の構成は、整流回
路を構成する整流回路2と、整流回路2の出力に接続さ
れるスイッチング回路を構成する図23のスイッチング
素子3に対応する第1のスイッチング素子31と、図2
3のダイオード4に対応するダイオード41と、出力回
路を構成する図23のチョークコイル5に対応する第1
のチョークコイル51及び図23のコンデンサ6に対応
する第1のコンデンサ61とから成るコンバータ回路
に、新たに追加する充電回路を構成するダイオード4
3,同45及び第2のチョークコイル52、チョークコ
イル52を通して充電される第2のコンデンサ62を含
む回路と、充電電圧印加回路を構成すべくコンデンサ6
2に貯えられた電力を制御して第1のチョークコイル5
1に供給するように第2のスイッチング素子32とダイ
オード42,同44を接続した回路とを有する。なお、
ダイオード42及び同44は逆流素子ダイオードであ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, a step-down type high power factor converter is taken as an example, and parts having the same mechanism as those in FIG. 23 are designated by the same reference numerals. The configuration of the present embodiment includes a rectifier circuit 2 that constitutes a rectifier circuit, a first switching element 31 that corresponds to the switching element 3 of FIG. 23 that constitutes a switching circuit connected to the output of the rectifier circuit 2, and FIG.
The diode 41 corresponding to the diode 4 of No. 3 and the first corresponding to the choke coil 5 of FIG.
Of the choke coil 51 of FIG. 23 and the first capacitor 61 corresponding to the capacitor 6 of FIG.
3, the same circuit 45, the second choke coil 52, a circuit including the second capacitor 62 charged through the choke coil 52, and a capacitor 6 to form a charging voltage application circuit.
The first choke coil 5 is controlled by controlling the electric power stored in 2.
1 has a circuit in which the second switching element 32 and the diodes 42 and 44 are connected to each other. In addition,
The diodes 42 and 44 are reverse current element diodes.

【0029】また、図1の高力率コンバータには、第1
のスイッチング素子31を流れる電流に対応する第1の
検出電圧V31を出力する第1の電圧検出器9Aと、第1
のチョークコイル51を流れる電流に対応する第2の検
出電圧V51を出力する第2の電圧検出器9Bとを設け、
各出力と交流入力電圧とが入力されて第1及び第2のス
イッチング素子31及び同32を制御する制御回路10
を備える。
The high power factor converter of FIG.
A first voltage detector 9A for outputting a first detection voltage V31 corresponding to the current flowing through the switching element 31 of
A second voltage detector 9B for outputting a second detection voltage V51 corresponding to the current flowing through the choke coil 51 of
A control circuit 10 for controlling the first and second switching elements 31 and 32 by receiving each output and an AC input voltage
Is provided.

【0030】また、制御回路10は、発振器8と、交流
入力電圧VACを絶対値VACR に変換する絶対値回路11
と、第1の電圧検出器9Aによる第1の検出電圧V31を
積分してパルス面積変調信号VPSとするとともに発振器
8から出力されるリセット信号Rによってリセットする
積分回路12と、第2のコンデンサ62の電圧V62と第
1の基準電圧VREF1とを差動増幅して第1の誤差電圧V
ER1 を得る第1の誤差増幅器13と、第1の誤差電圧V
ER1 と絶対値VACR とを乗算して乗算信号VMLを得る乗
算器14と、乗算信号VMLとパルス面積変調信号VPSと
を比較して第1のスイッチング素子31の動作を制御す
る第1のPWM変調信号VPWM1を得る第1の比較回路1
5と、第1のコンデンサ61の電圧V61と第2の基準電
圧VREF2とを差動増幅して第2の誤差電圧VER2 を得る
第2の誤差増幅器16と、第2の誤差電圧VER2 と第2
の電圧検出器9Bによって生成される第2の検出電圧V
51とを差動増幅して第3の誤差電圧VER3 を得る第3の
誤差増幅器17と、第3の誤差電圧VER3 をリセット信
号Rと同一周波数の鋸歯状波Sと比較して比較信号VCO
MPを得る第2の比較回路18と、比較信号VCOMPと第1
のスイッチング素子31に印加する第1のPWM変調信
号VPWM1とに基づいて第2のスイッチング素子32の動
作を制御する第2のPWM変調信号VPWM2を得る論理回
路19とを備える。
Further, the control circuit 10 includes an oscillator 8 and an absolute value circuit 11 for converting the AC input voltage VAC into an absolute value VACR.
An integrating circuit 12 for integrating the first detection voltage V31 by the first voltage detector 9A into a pulse area modulation signal VPS and resetting it by a reset signal R output from the oscillator 8; and a second capacitor 62. Of the first reference voltage VREF1 by differentially amplifying the voltage V62 and the first reference voltage VREF1.
The first error amplifier 13 for obtaining ER1 and the first error voltage V
A multiplier 14 that multiplies ER1 and the absolute value VACR to obtain a multiplication signal VML, and a first PWM modulation that controls the operation of the first switching element 31 by comparing the multiplication signal VML and the pulse area modulation signal VPS. First comparison circuit 1 for obtaining signal VPWM1
5, the second error amplifier 16 for differentially amplifying the voltage V61 of the first capacitor 61 and the second reference voltage VREF2 to obtain the second error voltage VER2, the second error voltage VER2 and the second error voltage VER2.
Second detection voltage V generated by the voltage detector 9B of
A third error amplifier 17 that differentially amplifies 51 and a third error voltage VER3 and a comparison signal VCO that compares the third error voltage VER3 with a sawtooth wave S having the same frequency as the reset signal R
The second comparison circuit 18 for obtaining MP, the comparison signal VCOMP and the first
And a logic circuit 19 for obtaining a second PWM modulation signal VPWM2 for controlling the operation of the second switching element 32 based on the first PWM modulation signal VPWM1 applied to the switching element 31.

【0031】次に、本実施例の動作について、第1のス
イッチング素子31と第2のスイッチング素子32の動
作状態の組合せに対応して異なる動作モードに分類して
説明する。
Next, the operation of this embodiment will be described by classifying it into different operation modes corresponding to the combination of the operation states of the first switching element 31 and the second switching element 32.

【0032】(a)動作モード1 第1のスイッチング素子31がオンし、第2のスイッチ
ング素子32がオフしている場合の動作モードである。
この場合は、整流回路2の一方の直流端子t1→第1の
スイッチング素子31→ダイオード43→第2のチョー
クコイル52→第2のコンデンサ62→第1の電圧検出
器9A→整流回路2の他方の直流端子t2なる経路で電
流が流れて、第2のチョークコイル52には整流回路2
の直流出力電圧から第2のコンデンサ62の電圧V62を
減じた電圧が印加される。
(A) Operation Mode 1 This is an operation mode when the first switching element 31 is on and the second switching element 32 is off.
In this case, one DC terminal t1 of the rectifier circuit 2 → first switching element 31 → diode 43 → second choke coil 52 → second capacitor 62 → first voltage detector 9A → the other side of the rectifier circuit 2 Current flows through the path of the DC terminal t2 of the rectifier circuit 2 in the second choke coil 52.
The voltage obtained by subtracting the voltage V62 of the second capacitor 62 from the DC output voltage is applied.

【0033】第2のチョークコイル52に流れる電流が
増加するとともに、整流回路2の直流端子t1→第1の
スイッチング素子31→ダイオード41→第1のチョー
クコイル51→第1のコンデンサ61及び負荷20→第
2の電圧検出器9B→第1の電圧検出器9A→整流回路
2の他方の直流端子t2なる経路で電流が流れ、整流回
路2の直流出力電圧が第1のコンデンサ61の電圧V61
より大きいときは第1のチョークコイル51に流れる電
流は増加する。整流回路2の直流出力電圧が、第1のコ
ンデンサ61の電圧V61より小さいときは、第1のチョ
ークコイル51に流れる電流は減少する。
As the current flowing through the second choke coil 52 increases, the DC terminal t1 of the rectifier circuit 2 → the first switching element 31 → the diode 41 → the first choke coil 51 → the first capacitor 61 and the load 20. → second voltage detector 9B → first voltage detector 9A → current flows through the path of the other DC terminal t2 of the rectifier circuit 2, and the DC output voltage of the rectifier circuit 2 is the voltage V61 of the first capacitor 61.
When it is larger, the current flowing through the first choke coil 51 increases. When the DC output voltage of the rectifier circuit 2 is smaller than the voltage V61 of the first capacitor 61, the current flowing through the first choke coil 51 decreases.

【0034】(b)動作モード2 第1のスイッチング素子31がオフし、第2のスイッチ
ング素子32がオンしている場合の動作モードである。
この場合は、第2のチョークコイル52に第2のコンデ
ンサ62の電圧V62が逆極性に印加され、第2のチョー
クコイル52→第2のコンデンサ62→ダイオード45
→第2のチョークコイル52なる経路で電流が還流し、
第2のチョークコイル52に流れる電流は減少する。
(B) Operation Mode 2 This is an operation mode when the first switching element 31 is off and the second switching element 32 is on.
In this case, the voltage V62 of the second capacitor 62 is applied to the second choke coil 52 in the opposite polarity, and the second choke coil 52 → the second capacitor 62 → the diode 45.
→ Current flows back in the path of the second choke coil 52,
The current flowing through the second choke coil 52 decreases.

【0035】同時に、第2のコンデンサ62→第2のス
イッチング素子32→ダイオード44→第1のチョーク
コイル51→第1のコンデンサ61及び負荷20→第2
の電圧検出器9B→第2のコンデンサ62なる経路で電
流が流れ、第1のチョークコイル51に流れる電流は増
加する。
At the same time, the second capacitor 62 → second switching element 32 → diode 44 → first choke coil 51 → first capacitor 61 and load 20 → second
The current flows in the path of the voltage detector 9B → the second capacitor 62, and the current flowing in the first choke coil 51 increases.

【0036】(c)動作モード3 第1のスイッチング素子31がオフし、第2のスイッチ
ング素子32もオフしている場合の動作モードである。
この場合は、第1のチョークコイル51には第1のコン
デンサ61の電圧V61が逆極性に印加され、第1のチョ
ークコイル51→第1のコンデンサ61及び負荷20→
第2の電圧検出器9B→ダイオード41なる経路で電流
が還流し、第1のチョークコイル51に流れる電流は減
少する。
(C) Operation Mode 3 This is an operation mode when the first switching element 31 is off and the second switching element 32 is also off.
In this case, the voltage V61 of the first capacitor 61 is applied to the first choke coil 51 in reverse polarity, and the first choke coil 51 → first capacitor 61 and load 20 →
The current flows back through the path of the second voltage detector 9B → diode 41, and the current flowing through the first choke coil 51 decreases.

【0037】上述した(a)ないし(c)の各動作モー
ドにおいて、第1及び第2のスイッチング素子31,同
32のオン、オフは交流入力電源1の周波数に対して十
分高い周波数で行い、且つ第2のチョークコイル52は
インダクタンスを小さくしているので、第2のチョーク
コイル52には図2に示すように、整流回路2の直流出
力電圧が第2のコンデンサ62の電圧より大である期
間、即ち交流入力電圧の瞬時値の大きい期間のみ電流が
流れ、整流回路2の直流出力電圧が第2のコンデンサ6
2の電圧より小である期間すなわち交流入力電圧のゼロ
クロス付近では電流が流れない、交流入力電源の周波数
の2倍の周波数の包絡線を有する三角波状の波形とな
る。
In each of the operation modes (a) to (c) described above, the first and second switching elements 31 and 32 are turned on and off at a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC input power supply 1. Moreover, since the second choke coil 52 has a small inductance, the DC output voltage of the rectifier circuit 2 is larger than the voltage of the second capacitor 62 in the second choke coil 52, as shown in FIG. The current flows only during the period, that is, the period when the instantaneous value of the AC input voltage is large, and the DC output voltage of the rectifier circuit 2 is the second capacitor 6
In the period of being smaller than the voltage of 2, that is, in the vicinity of the zero cross of the AC input voltage, a current does not flow, and the waveform becomes a triangular wave having an envelope of a frequency twice the frequency of the AC input power source.

【0038】次に、本発明の高力率コンバータ回路の制
御回路10の動作について説明する。積分回路12は、
シャントなどからなる第1の電圧検出器9Aから提供さ
れる第1の検出電圧V31を入力してパルス面積変調信号
VPSを出力し、第1の比較回路15に供給する機能を有
し、交流入力電源1の周波数に対して十分高い周波数の
信号を送出する発振器8から提供されるリセット信号R
によってリセットされることによって、図3に示すよう
に交流入力電源1の周波数の2倍の周波数の包絡線を有
するパルス波形列を得ている。
Next, the operation of the control circuit 10 of the high power factor converter circuit of the present invention will be described. The integrating circuit 12 is
It has a function of inputting the first detection voltage V31 provided from the first voltage detector 9A composed of a shunt, outputting the pulse area modulation signal VPS, and supplying it to the first comparison circuit 15, and the AC input A reset signal R provided from an oscillator 8 which outputs a signal having a frequency sufficiently higher than the frequency of the power supply 1.
As a result, the pulse waveform train having an envelope with a frequency twice that of the AC input power source 1 is obtained as shown in FIG.

【0039】一方、第1の誤差増幅器13は、第2のコ
ンデンサ62の電圧V62と第1の基準電圧VREF1とを差
動増幅して第1の誤差電圧VER1 を出力するが、この第
1の誤差電圧VER1 は、乗算器14で絶対値回路11か
ら提供される交流入力電圧VACの絶対値VACR と乗算さ
れて乗算信号VMLとなる。この乗算信号VMLは図3のよ
うな、正弦波の絶対値の波形となる。
On the other hand, the first error amplifier 13 differentially amplifies the voltage V62 of the second capacitor 62 and the first reference voltage VREF1 and outputs the first error voltage VER1. The error voltage VER1 is multiplied by the absolute value VACR of the AC input voltage VAC provided from the absolute value circuit 11 in the multiplier 14 to become the multiplication signal VML. This multiplication signal VML has a waveform of the absolute value of a sine wave as shown in FIG.

【0040】パルス面積変調信号VPSと乗算信号VMLと
は第1の比較回路15に入力され、パルス面積変調信号
VPSが乗算信号VMLより大である区間で第1のスイッチ
ング素子31をオンさせるような第1のPWM変調信号
VPWM1を得ている。
The pulse area modulation signal VPS and the multiplication signal VML are input to the first comparison circuit 15, and the first switching element 31 is turned on in the section where the pulse area modulation signal VPS is larger than the multiplication signal VML. The first PWM modulation signal VPWM1 is obtained.

【0041】このようにして、第1のスイッチング素子
31がPWM制御されるので、交流入力電流は交流入力
電圧と同相の正弦波に整形されるとともに第2のコンデ
ンサ62の電圧V62が定電圧制御される。
Since the first switching element 31 is PWM-controlled in this way, the AC input current is shaped into a sine wave in phase with the AC input voltage, and the voltage V62 of the second capacitor 62 is controlled to a constant voltage. To be done.

【0042】また、第2の誤差増幅器16は、第1のコ
ンデンサ61の電圧V61と第2の基準電圧VREF2とを差
動増幅して第2の誤差電圧VER2 を得るためのもので、
この第2の誤差電圧VER2 と、シャントなどからなる第
2の電圧検出器9Bからの第2の検出電圧V51とは第3
の誤差増幅器17によって差動増幅されて第3の誤差電
圧VER3 を得ている。
The second error amplifier 16 is for differentially amplifying the voltage V61 of the first capacitor 61 and the second reference voltage VREF2 to obtain the second error voltage VER2.
The second error voltage VER2 and the second detection voltage V51 from the second voltage detector 9B including a shunt are the third
Is differentially amplified by the error amplifier 17 to obtain the third error voltage VER3.

【0043】この第3の誤差電圧VER3 は第2の比較回
路18に入力されてリセット信号Rと同一周波数の鋸歯
状波Sと比較され、鋸歯状波Sが第3の誤差電圧VER3
より大である区間でパルスを出力する比較信号VCOMPを
得ている。
The third error voltage VER3 is input to the second comparison circuit 18 and compared with the sawtooth wave S having the same frequency as the reset signal R, and the sawtooth wave S is supplied to the third error voltage VER3.
The comparison signal VCOMP that outputs a pulse in a larger section is obtained.

【0044】第1のPWM変調信号VPWM1と比較信号V
COMPとは論理回路19に入力され、図4に示すように比
較信号VCOMPがHレベルであり、且つ第1のPWM変調
信号VPWM1がLレベルであるときに第2のスイッチング
素子32をオンさせる第2のPWM変調信号VPWM2を得
ている。
First PWM modulation signal VPWM1 and comparison signal V
COMP is input to the logic circuit 19 and turns on the second switching element 32 when the comparison signal VCOMP is at H level and the first PWM modulation signal VPWM1 is at L level as shown in FIG. 2 PWM modulation signal VPWM2 is obtained.

【0045】このようにして、第2のスイッチング素子
32がPWM制御されるので、第1のコンデンサ61の
電圧V61は定電圧制御され、このため第1のチョークコ
イル51のインダクタンス及び第1のコンデンサ61の
容量が小さくても電圧V61にはほとんどリップル電圧が
含まれなくて済む。
In this way, since the second switching element 32 is PWM-controlled, the voltage V61 of the first capacitor 61 is constant-voltage controlled, and therefore the inductance of the first choke coil 51 and the first capacitor 61 are controlled. Even if the capacitance of 61 is small, almost no ripple voltage is included in the voltage V61.

【0046】なお、高周波フィルタ7は、交流入力電源
1と整流回路2の交流入力側の間に挿入したが、整流回
路2の一方の直流端子t1と他方の直流端子t2の間に
挿入してもよいことは明らかである。また、交流入力電
源1と高周波フィルタ7の間に絶縁のためのトランスを
挿入する場合は、そのリーケージインダクタンスを利用
して高周波フィルタのチョークコイルを省略することも
できることも又明らかである。
Although the high frequency filter 7 is inserted between the AC input power source 1 and the AC input side of the rectifier circuit 2, it is inserted between one DC terminal t1 of the rectifier circuit 2 and the other DC terminal t2. Obviously good. Moreover, when a transformer for insulation is inserted between the AC input power supply 1 and the high frequency filter 7, it is also clear that the leakage inductance can be used to omit the choke coil of the high frequency filter.

【0047】図5に第2の実施例の回路を示す。図1の
実施例と同じ働きをする部品には同一番号を付与してい
る。図1の実施例に対し、スイッチング電圧を変換する
高周波トランス21、整流用のダイオード46及びリセ
ット用のダイオード47を追加し入出力間を絶縁し、入
力側の影響を出力側に与えないようにするもので、図示
しない図1の実施例と同様の制御回路で同様の動作をさ
せることができる。
FIG. 5 shows a circuit of the second embodiment. Parts having the same functions as those in the embodiment of FIG. 1 are given the same numbers. In comparison with the embodiment of FIG. 1, a high frequency transformer 21 for converting a switching voltage, a rectifying diode 46 and a resetting diode 47 are added to insulate the input and output from each other so that the input side is not affected by the output side. However, the same operation can be performed by a control circuit similar to the embodiment of FIG. 1 (not shown).

【0048】図6に第3の実施例の回路を示す。図1の
実施例と同じ働きをする部品と図5と同じ部品には同一
番号を付与している。スイッチング電源回路の高周波ト
ランス21Aの2次側にチョークコイル52、スイッチ
ング素子32、ダイオード43,同44,同45、コン
デンサ62から成る回路を付加することにより、図示し
ない図1の実施例と同様の制御回路で同様の動作をさせ
ることができる。この回路を用いても入出力を高周波ト
ランスで絶縁することができる。
FIG. 6 shows a circuit of the third embodiment. Parts having the same functions as those of the embodiment shown in FIG. 1 and parts having the same functions as those shown in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. By adding a circuit composed of the choke coil 52, the switching element 32, the diodes 43, the same 44, the same 45, and the capacitor 62 to the secondary side of the high frequency transformer 21A of the switching power supply circuit, a circuit similar to that of the embodiment of FIG. The same operation can be performed by the control circuit. Even with this circuit, the input and output can be isolated by the high frequency transformer.

【0049】図7に第4の実施例の回路を示す。図1の
実施例と同じ働きをする部品と図5、図6と同じ部品に
は同一番号を付与している。スイッチング素子31Aを
追加して成るプッシュプル型スイッチング電源回路の高
周波トランス21Bの2次側に、チョークコイル52、
ダイオード42,同44,同45、コンデンサ62から
成る回路を付加することにより、図示しない図1と同様
の制御回路で同様の動作をさせることができる。この回
路を用いると入出力を高周波トランスで絶縁することが
できる。
FIG. 7 shows a circuit of the fourth embodiment. Parts having the same functions as those of the embodiment shown in FIG. 1 and parts having the same functions as those shown in FIGS. 5 and 6 are designated by the same reference numerals. A choke coil 52 is provided on the secondary side of the high frequency transformer 21B of the push-pull type switching power supply circuit including the switching element 31A.
By adding a circuit including the diodes 42, 44, 45, and the capacitor 62, the same operation can be performed by a control circuit (not shown) similar to that of FIG. With this circuit, the input and output can be isolated by a high frequency transformer.

【0050】図8に第5の実施例の回路を示す。本第5
の実施例は、本発明を昇圧型に適用した例で、図1の実
施例と同じ働きをする部品には同一番号を付与してい
る。この回路において、第1のスイッチング素子31を
交流入力電流が正弦波となるように、また第2のスイッ
チング素子32を第1のコンデンサ61の電圧すなわち
直流出力電圧を定電圧になるように、図示しない図1の
実施例と同様な制御回路で制御することにより同様の効
果を得ることができる。
FIG. 8 shows a circuit of the fifth embodiment. Book 5
In this embodiment, the present invention is applied to a step-up type, and the parts having the same functions as those of the embodiment of FIG. In this circuit, the first switching element 31 is shown so that the AC input current is a sine wave, and the second switching element 32 is shown so that the voltage of the first capacitor 61, that is, the DC output voltage is a constant voltage. The same effect can be obtained by controlling with a control circuit similar to that of the embodiment of FIG.

【0051】図9及び図10に、第6及び第7の実施例
の回路を示す。本発明を昇降圧型に適用した例で、図1
の実施例と同じ働きをする部品と、図8と同じ部品には
同一番号を付与している。この回路において、第1のス
イッチング素子31を交流入力電流が正弦波となるよう
に、また第2のスイッチング素子32を第1のコンデン
サ61の電圧すなわち直流出力電圧を定電圧になるよう
に、図示しない図1の実施例と同様な制御回路で制御す
ることにより同様の効果を得ることができる。
9 and 10 show the circuits of the sixth and seventh embodiments. FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a buck-boost type.
The parts having the same functions as those in the above embodiment and the parts having the same functions as those in FIG. In this circuit, the first switching element 31 is shown so that the AC input current is a sine wave, and the second switching element 32 is shown so that the voltage of the first capacitor 61, that is, the DC output voltage is a constant voltage. The same effect can be obtained by controlling with a control circuit similar to that of the embodiment of FIG.

【0052】なお、図8、図9及び図10において、交
流入力電源1と整流回路2との間に、入出力側を絶縁す
る絶縁トランスを介在させることも容易に実施し得る。
Note that, in FIGS. 8, 9 and 10, it is also easy to interpose an insulating transformer for insulating the input and output sides between the AC input power source 1 and the rectifier circuit 2.

【0053】図11は本発明の第8の実施例の構成を示
す回路図である。図11に示す実施例は降圧型の高力率
コンバータの例であり、図23と同じ機能を有する部分
には同じ符号を付している。本実施例の構成は、整流回
路2と、整流回路2の直流側に接続される、第1のスイ
ッチング素子31及び第3のスイッチング素子33と、
前記第1のスイッチング素子の出力を平滑化して負荷2
0に供給すべく第1のチョークコイル51と第1のコン
デンサ61とを接続して出力フィルタを形成する出力回
路と、前記第3のスイッチング素子33の出力を充電す
べく前記第3のスイッチング素子33と前記出力回路と
の間に配置した第2のチョークコイル52と第2のコン
デンサ62との直列接続を含む充電回路と、前記第2の
コンデンサ62の充電電圧を前記出力回路に第2のスイ
ッチング素子32を介して印加する充電電圧印加回路
と、前記第1のスイッチング素子31の出力と前記充電
電圧印加回路の出力とを交互に前記出力回路に送出して
前記出力回路に供給される電力の和を常に一定ならしめ
るように前記第1及び第2のスイッチング素子31,3
2を制御する制御回路10を備えている。さらに、本実
施例では、図23のダイオード4に対応するダイオード
41、逆流阻止ダイオード42,44、第2のスイッチ
ング回路に設けられたダイオード43及び充電回路50
に設けられたダイオード45を備えている。
FIG. 11 is a circuit diagram showing the structure of the eighth embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 11 is an example of a step-down type high power factor converter, and parts having the same functions as those in FIG. 23 are designated by the same reference numerals. The configuration of this embodiment includes a rectifier circuit 2, a first switching element 31 and a third switching element 33 connected to the DC side of the rectifier circuit 2,
The load of the load 2 by smoothing the output of the first switching element
An output circuit that connects the first choke coil 51 and the first capacitor 61 to form an output filter to supply 0, and the third switching element to charge the output of the third switching element 33. 33 and a charging circuit including a series connection of a second capacitor 62 and a second choke coil 52 arranged between the output circuit, and a charging voltage of the second capacitor 62 to the output circuit. Power to be supplied to the output circuit by alternately sending the charging voltage applying circuit applied via the switching element 32, the output of the first switching element 31 and the output of the charging voltage applying circuit to the output circuit. Of the first and second switching elements 31, 3 so that the sum of
A control circuit 10 for controlling the control unit 2 is provided. Further, in this embodiment, the diode 41 corresponding to the diode 4 in FIG. 23, the reverse current blocking diodes 42 and 44, the diode 43 provided in the second switching circuit, and the charging circuit 50.
It has a diode 45 provided in the.

【0054】また、図11の高力率コンバータでは、整
流回路2の直流電流に対応する第1の検出電圧V31を出
力する第1の電圧検出器9Aと、第3のスイッチング素
子33の導通電流に対応する第3の検出電圧V33を出力
する第3の電圧検出器9Cと、第1のチョークコイル5
1の導通電流に対応する第2の検出電圧V51を出力する
第2の電圧検出器9Bとが設けられ、各検出電圧と交流
入力電圧、第2のコンデンサ62の充電電圧及び出力回
路による直流出力電圧とが制御回路10に入力されて第
1、第2及び第3のスイッチング素子31,32及び3
3を制御する第1、第2及び第3のパルス幅変調信号が
作成される。
Further, in the high power factor converter of FIG. 11, the conduction voltage of the first voltage detector 9A which outputs the first detection voltage V31 corresponding to the DC current of the rectifier circuit 2 and the conduction current of the third switching element 33. A third voltage detector 9C for outputting a third detection voltage V33 corresponding to the first choke coil 5
A second voltage detector 9B that outputs a second detection voltage V51 corresponding to the conduction current of 1 is provided, and each detection voltage and an AC input voltage, a charging voltage of the second capacitor 62, and a DC output by the output circuit. The voltage and the voltage are input to the control circuit 10, and the first, second and third switching elements 31, 32 and 3 are input.
A first, a second and a third pulse width modulated signal controlling 3 are created.

【0055】前記制御回路10には、交流電源1の周波
数よりも十分に高い周波数の鋸歯状波を出力する発振器
8と、交流入力電圧VACを絶対値VACR に変換する絶対
値回路11の出力V21に後述するように定めた第3の誤
差電圧VER3 を乗じる第1の乗算器14Aと、第1の検
出電圧V31を平均値化する第1の高周波フィルタ104
Aと、第1の高周波フィルタ104Aの出力電圧と第1
の乗算器14Aの出力電圧とを差動増幅する第1の差動
増幅器101と、第1の差動増幅器101の出力電圧を
鋸歯状波と比較する第1の比較回路15とが備えられ、
第1の比較回路15の出力電圧が第1のスイッチング素
子31の動作を制御する第1のPWM変調信号VPWM1と
なる。
The control circuit 10 includes an oscillator 8 which outputs a sawtooth wave having a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC power source 1, and an output V21 of an absolute value circuit 11 which converts the AC input voltage VAC into an absolute value VACR. A first multiplier 14A that multiplies a third error voltage VER3 determined as described later, and a first high-frequency filter 104 that averages the first detection voltage V31.
A, the output voltage of the first high frequency filter 104A and the first
A first differential amplifier 101 that differentially amplifies the output voltage of the multiplier 14A and a first comparison circuit 15 that compares the output voltage of the first differential amplifier 101 with a sawtooth wave,
The output voltage of the first comparison circuit 15 becomes the first PWM modulation signal VPWM1 that controls the operation of the first switching element 31.

【0056】また、前記制御回路10には、前記絶対値
回路11の出力から分圧回路19で得た該直流電圧V2
の分圧値を減算する減算器106と、第2のコンデンサ
62の充電電圧V62と第1の基準電圧VREF1とを比較増
幅して第1の誤差電圧VER1を得る第1の誤差増幅器1
3と、第1の誤差電圧VER1 に減算器106の出力電圧
を乗じる第2の乗算器14Bと、第2の検出電圧V33を
増幅する第2の高周波フィルタ104Bと、第2の高周
波フィルタ104Bの出力電圧と第2の乗算器14Bの
出力電圧とを差動増幅する第2の差動増幅器102と、
第2の差動増幅器102の出力電圧を鋸歯状波と比較す
る第3の比較器103とが備えられ、第3の比較器10
3の出力電圧が第3のスイッチング素子33の動作を制
御する第3のPWM変調信号VPWM3となる。
Further, the control circuit 10 is provided with the DC voltage V2 obtained by the voltage dividing circuit 19 from the output of the absolute value circuit 11.
The subtracter 106 for subtracting the divided voltage value of the first error amplifier 1 and the first error amplifier 1 for obtaining the first error voltage VER1 by comparing and amplifying the charging voltage V62 of the second capacitor 62 and the first reference voltage VREF1.
3, a second multiplier 14B that multiplies the first error voltage VER1 by the output voltage of the subtractor 106, a second high frequency filter 104B that amplifies the second detection voltage V33, and a second high frequency filter 104B. A second differential amplifier 102 that differentially amplifies the output voltage and the output voltage of the second multiplier 14B,
A third comparator 103 for comparing the output voltage of the second differential amplifier 102 with the sawtooth wave, and the third comparator 10
The output voltage of 3 becomes the third PWM modulation signal VPWM3 that controls the operation of the third switching element 33.

【0057】また、前記制御回路10には、直流出力電
圧V61と第2の基準電圧VREF2とを比較増幅して第2の
誤差電圧VER2 を得る第2の誤差増幅器16の出力と、
第2の電圧検出器9Bによって生成される第2の検出電
圧V51とを差動増幅して第3の誤差電圧VER3 を得る第
3の誤差増幅器17と、第3の誤差電圧VER3 と鋸歯状
波とが比較される第2の比較器18とが備えられ、第2
の比較器18の出力電圧が第2のスイッチング素子32
の動作を制御する第2のPWM変調信号VPWM2となる。
Further, the control circuit 10 outputs the second error amplifier 16 which obtains the second error voltage VER2 by comparing and amplifying the DC output voltage V61 and the second reference voltage VREF2.
A third error amplifier 17 for differentially amplifying a second detection voltage V51 generated by the second voltage detector 9B to obtain a third error voltage VER3, a third error voltage VER3 and a sawtooth wave. And a second comparator 18 with which
The output voltage of the comparator 18 of the second switching element 32
It becomes the second PWM modulation signal VPWM2 for controlling the operation of.

【0058】また、前記第3の誤差増幅器17の出力電
圧VER3 を第1の乗算器14に入力することにより、第
1のスイッチング回路の出力電力を第2のスイッチング
回路の出力電力に比例した適切な値に設定することがで
きる。
By inputting the output voltage VER3 of the third error amplifier 17 to the first multiplier 14, the output power of the first switching circuit is appropriately proportional to the output power of the second switching circuit. It can be set to any value.

【0059】上述した各動作において、第1、第2及び
第3のスイッチング素子31,32,33のオン、オフ
を交流電源1の周波数に対して十分高い周波数で行い、
第2のチョークコイル52のインダクタンスを小さくす
るとともに、第1のスイッチング素子31を図12
(a)のような、前記絶対値回路11の出力電圧VACR
に対応させて制御し、第3のスイッチング素子33を図
13(a)のような、絶対値回路の出力電圧VACR から
分圧回路19で得た該直流電圧VACR の分圧値を減算器
106で減算して得た出力電圧に対応させて制御する
と、第1のスイッチング素子31には図12(b)のよ
うな電流が流れ、第3のスイッチング素子33には図1
3(b)のような電流が流れるので、第2のチョークコ
イル52には、図14(a)のような、交流電源電圧の
瞬時値が大である期間に交流電源1の周波数の2倍の周
波数の包絡線を有する正弦波状の波形の電流が流れ、第
1のチョークコイル51には、図14(b)のような波
形の電流が流れる。
In each operation described above, the first, second and third switching elements 31, 32 and 33 are turned on and off at a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC power supply 1.
In addition to reducing the inductance of the second choke coil 52,
The output voltage VACR of the absolute value circuit 11 as shown in (a)
13A, the third switching element 33 is subtracted from the output voltage VACR of the absolute value circuit as shown in FIG. 13A by the subtractor 106 of the divided voltage value of the DC voltage VACR obtained by the voltage dividing circuit 19. When controlled in accordance with the output voltage obtained by the subtraction in step 1, a current as shown in FIG. 12B flows through the first switching element 31 and a current as shown in FIG.
3 (b), a current flows through the second choke coil 52 at twice the frequency of the AC power supply 1 during the period when the instantaneous value of the AC power supply voltage is large as shown in FIG. 14 (a). A current having a sinusoidal waveform having an envelope of frequency f flows, and a current having a waveform as shown in FIG. 14B flows through the first choke coil 51.

【0060】次に、図11の高力率コンバータの制御回
路10の動作について説明する。
Next, the operation of the control circuit 10 of the high power factor converter shown in FIG. 11 will be described.

【0061】すなわち、第1の乗算器14Aによって絶
対値回路11の出力電圧VACR に第3の誤差電圧VER3
を乗じ、第1の高周波フィルタ104Aによって整流回
路2の出力電流に対応する第1の検出電圧V31を得、第
1の差動増幅器101によって前記第1の乗算器14A
の出力電圧と前記第1の高周波フィルタ104Aの出力
電圧とを差動増幅し、第1のPWM変調信号VPWM1は前
記第1の差動増幅器101の出力電圧を鋸歯状波と比較
して得ているので、第1のスイッチング素子31の出力
電力を第2のスイッチング素子32の出力電力に比例し
た適切な値に設定することができる。
That is, the output voltage VACR of the absolute value circuit 11 is converted to the third error voltage VER3 by the first multiplier 14A.
And a first detection voltage V31 corresponding to the output current of the rectifier circuit 2 is obtained by the first high-frequency filter 104A, and the first multiplier 14A is obtained by the first differential amplifier 101.
Output voltage of the first high frequency filter 104A is differentially amplified, and a first PWM modulation signal VPWM1 is obtained by comparing the output voltage of the first differential amplifier 101 with a sawtooth wave. Therefore, the output power of the first switching element 31 can be set to an appropriate value proportional to the output power of the second switching element 32.

【0062】また、減算器106によって絶対値回路1
1の出力電圧VACR から該直流電圧VACR の分圧値を減
算し、第1の誤差増幅器13によって第2のコンデンサ
の充電電圧V62と第1の基準電圧VER1 とを比較増幅し
て第1の誤差電圧VER1 を得、第2の乗算器14Bによ
って前記減算器106の出力電圧に第1の誤差電圧VER
1 を乗じ、第2の高周波フィルタ104Bによって第2
のスイッチング素子の導通電流に対応する第2の検出電
圧V98を得、第2の差動増幅器102によって前記第2
の乗算器14Bの出力電圧と前記第2の高周波フィルタ
104Bの出力電圧とを差動増幅し、第3のPWM変調
信号VPWM3は前記第2の差動増幅器102の出力電圧を
鋸歯状波と比較して得ているので、第3のスイッチング
素子33のオン、オフによってコンデンサの充電電圧V
62は第1の基準電圧VER1 に対応する定電圧になる。同
時に第2のリアクトル52の電流波形を図4(a)に示
した波形に制御することができる。
Further, the absolute value circuit 1 is controlled by the subtractor 106.
The divided voltage value of the DC voltage VACR is subtracted from the output voltage VACR of 1, and the first error amplifier 13 compares and amplifies the charging voltage V62 of the second capacitor and the first reference voltage VER1 to obtain the first error. The voltage VER1 is obtained, and the second multiplier 14B outputs the first error voltage VER to the output voltage of the subtractor 106.
Multiply by 1 and the second high frequency filter 104B
A second detection voltage V98 corresponding to the conduction current of the switching element of the second differential amplifier 102, and the second detection voltage V98 is obtained by the second differential amplifier 102.
Differentially amplify the output voltage of the multiplier 14B and the output voltage of the second high frequency filter 104B, and the third PWM modulation signal VPWM3 compares the output voltage of the second differential amplifier 102 with the sawtooth wave. Therefore, the charging voltage V of the capacitor is turned on and off by turning on and off the third switching element 33.
62 is a constant voltage corresponding to the first reference voltage VER1. At the same time, the current waveform of the second reactor 52 can be controlled to the waveform shown in FIG.

【0063】また、第2の誤差増幅器16によって直流
出力電圧V61と第2の基準電圧VER2 とを比較増幅して
第2の誤差電圧VER2 を得、第2の電圧検出器9Bによ
って第1のチョークコイル51の導通電流に対応する第
3の検出電圧V51を生成し、両者を差動増幅器17によ
って増幅し第3の誤差電圧VER3 を得、第2のPWM変
調信号VPWM2は前記第2の誤差電圧VER2 を鋸歯状波と
比較して得ているので、第2のスイッチング素子32の
オン、オフによって直流出力電圧V61は第2の基準電圧
VER2 に対応する定電圧になる。
The second error amplifier 16 compares and amplifies the DC output voltage V61 with the second reference voltage VER2 to obtain the second error voltage VER2, and the second voltage detector 9B causes the first choke to operate. A third detection voltage V51 corresponding to the conduction current of the coil 51 is generated, and both are amplified by the differential amplifier 17 to obtain a third error voltage VER3. The second PWM modulation signal VPWM2 is the second error voltage. Since VER2 is obtained by comparing with the sawtooth wave, the DC output voltage V61 becomes a constant voltage corresponding to the second reference voltage VER2 by turning on and off the second switching element 32.

【0064】図15は本発明の第9実施例の構成を示す
回路図で、図11のものと同じ機能を有する部分には同
じ符号を付している。この第9実施例の構成は第1及び
第3のスイッチング素子31,33の出力を高周波トラ
ンス21によって絶縁し、整流用ダイオード46及びリ
セット用ダイオード47を追加したものである。
FIG. 15 is a circuit diagram showing the structure of the ninth embodiment of the present invention, in which parts having the same functions as those in FIG. 11 are designated by the same reference numerals. In the structure of the ninth embodiment, the outputs of the first and third switching elements 31 and 33 are insulated by the high frequency transformer 21, and a rectifying diode 46 and a resetting diode 47 are added.

【0065】図16は本発明の第10実施例の構成を示
す回路図で、図11及び図15のものと同じ機能を有す
る部分には同じ符号を付している。この第10実施例の
構成は第1のスイッチング素子31を31A及び31B
としたプッシュプル方式とし、第2のスイッチング素子
32を32A及び32Bとしたプッシュプル方式とし、
第1及び第3のスイッチング回路の出力を高周波トラン
ス21によって絶縁し、高周波トランス22の二次側に
ダイオード46を追加したものである。
FIG. 16 is a circuit diagram showing the structure of the tenth embodiment of the present invention, in which parts having the same functions as those in FIGS. 11 and 15 are designated by the same reference numerals. The configuration of the tenth embodiment is such that the first switching element 31 includes 31A and 31B.
And a push-pull method in which the second switching element 32 is 32A and 32B,
The outputs of the first and third switching circuits are insulated by a high frequency transformer 21, and a diode 46 is added to the secondary side of the high frequency transformer 22.

【0066】図17は本発明の第11実施例の構成を示
す回路図で、図11、図15及び図16のものと同じ機
能を有する部分には同じ符号を付している。この第11
実施例の構成は第1のスイッチング素子31を31A,
31B,31C及び31Dとしたフルブリッジ方式と
し、第2のスイッチング素子32を32A,32B,3
2C及び32Dとしたフルブリッジ方式とし、第1及び
第3のスイッチング素子の出力を高周波トランス21に
よって絶縁し、高周波トランス21の二次側にダイオー
ド46を追加したものである。
FIG. 17 is a circuit diagram showing the structure of the eleventh embodiment of the present invention, in which parts having the same functions as those in FIGS. 11, 15 and 16 are designated by the same reference numerals. This eleventh
In the configuration of the embodiment, the first switching element 31 includes 31A,
31B, 31C and 31D are full bridge type, and the second switching element 32 is 32A, 32B, 3
2C and 32D are used as a full bridge system, the outputs of the first and third switching elements are insulated by a high frequency transformer 21, and a diode 46 is added to the secondary side of the high frequency transformer 21.

【0067】図18及び図19は本発明の第12及び第
13実施例の構成を示す回路図で、図11、図15、図
16及び図17のものと同じ機能を有する部分には同じ
符号を付している。この第12及び第13実施例の構成
は図11のダイオード41をチョークコイル53とし、
このチョークコイル53と並列にダイオード49とコン
デンサ63とを直列接続して第10実施例の構成を昇降
圧型に変形したものである。図18は入出力非絶縁方式
の図であり、図19はチョークコイル53に代えてトラ
ンス21を用いた入出力絶縁方式の図である。
FIGS. 18 and 19 are circuit diagrams showing the configurations of the twelfth and thirteenth embodiments of the present invention, in which parts having the same functions as those in FIGS. 11, 15, 16 and 17 are designated by the same reference numerals. Is attached. In the configurations of the twelfth and thirteenth embodiments, the diode 41 of FIG. 11 is used as the choke coil 53,
A diode 49 and a capacitor 63 are connected in series with the choke coil 53 in series, and the configuration of the tenth embodiment is modified into a buck-boost type. FIG. 18 is a diagram of the input / output non-insulation system, and FIG. 19 is a diagram of the input / output isolation system in which the transformer 21 is used instead of the choke coil 53.

【0068】図20及び図21は本発明の第14及び第
15実施例の構成を示す回路図で、図11、図15〜図
19のものと同じ機能を有する部分には同じ符号を付し
ている。この第14及び第15実施例の構成は第1のス
イッチング回路をチョークコイル54と第1のスイッチ
ング素子31との直列接続及び第1のスイッチング素子
31と並列のダイオード42と第1のコンデンサ61と
の直列接続とし、第2のスイッチング回路302をチョ
ークコイル55と第2のスイッチング素子32との直列
接続及び第2のスイッチング素子32と並列のダイオー
ド43と第2のコンデンサ62との直列接続とし、充電
電圧印加回路をチョークコイル56と第3のスイッチン
グ素子33との直列接続及び第3のスイッチング素子3
3と並列のダイオード44と第1のコンデンサ61との
直列接続とし、第9実施例の構成を昇圧型に変形したも
のである。図20は入出力非絶縁方式の図であり、図2
1はトランス21を用いた入出力絶縁方式の図である。
20 and 21 are circuit diagrams showing the configurations of the fourteenth and fifteenth embodiments of the present invention, in which parts having the same functions as those in FIGS. 11 and 15 to 19 are designated by the same reference numerals. ing. In the constructions of the fourteenth and fifteenth embodiments, the first switching circuit includes a choke coil 54 and a first switching element 31 connected in series, a diode 42 and a first capacitor 61 in parallel with the first switching element 31. And the second switching circuit 302 is connected in series with the choke coil 55 and the second switching element 32, and with the diode 43 in parallel with the second switching element 32 and the second capacitor 62. The charging voltage application circuit is connected in series with the choke coil 56 and the third switching element 33, and the third switching element 3 is connected.
The diode 44 in parallel with 3 and the first capacitor 61 are connected in series, and the configuration of the ninth embodiment is modified to a boost type. FIG. 20 is a diagram of the input / output non-insulation method.
FIG. 1 is a diagram of an input / output insulation method using a transformer 21.

【0069】図22は図11の回路からプラス側の直流
ラインに挿入されていた部品をすべてマイナス側に移動
させたものである。このような回路構成とすることによ
り、プラス側を接地するシステムに対応することができ
る。
FIG. 22 shows that all the components inserted in the plus DC line from the circuit of FIG. 11 have been moved to the minus side. With such a circuit configuration, it is possible to support a system in which the positive side is grounded.

【0070】[0070]

【発明の効果】上記した如く、本発明によれば、交流電
源電流に含まれる高調波の低減と直流出力のリップルの
低減とを同時に達成することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously reduce the harmonics contained in the AC power supply current and the ripple of the DC output.

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

【図1】本発明の第1実施例の高力率コンバータの回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a high power factor converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の第2のチョークコイル52に流れる電流
と関連電圧波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram of a current flowing through a second choke coil 52 of FIG. 1 and a related voltage.

【図3】図1の制御回路10のパルス面積変調信号VPS
と乗算信号VMLの波形図である。
3 is a pulse area modulation signal VPS of the control circuit 10 of FIG.
FIG. 7 is a waveform diagram of a multiplication signal VML.

【図4】図1の制御回路の第1のPWM変調信号VPWM
1、第2のPWM変調信号VPWM2及び比較信号VCOMPの
波形図である。
4 is a first PWM modulation signal VPWM of the control circuit of FIG.
3 is a waveform diagram of the first and second PWM modulation signals VPWM2 and the comparison signal VCOMP. FIG.

【図5】本発明の第2の実施例の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施例の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施例の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第6の実施例の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a sixth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第7の実施例の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a seventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第8の実施例の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of an eighth embodiment of the present invention.

【図12】図11の高力率コンバータの第1のスイッチ
ング素子の制御波形図である。
12 is a control waveform diagram of the first switching element of the high power factor converter of FIG. 11. FIG.

【図13】図11の高力率コンバータの第3のスイッチ
ング素子の制御波形図である。
13 is a control waveform diagram of a third switching element of the high power factor converter of FIG.

【図14】図11の高力率コンバータの第1及び第2の
チョークコイルの電流波形図である。
FIG. 14 is a current waveform diagram of the first and second choke coils of the high power factor converter of FIG.

【図15】本発明の第9の実施例の回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram of a ninth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第10の実施例の回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram of a tenth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第11の実施例の回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram of an eleventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第12の実施例の回路図である。FIG. 18 is a circuit diagram of a twelfth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第13の実施例の回路図である。FIG. 19 is a circuit diagram of a thirteenth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第14の実施例の回路図である。FIG. 20 is a circuit diagram of a fourteenth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第15の実施例の回路図である。FIG. 21 is a circuit diagram of a fifteenth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第16の実施例の回路図である。FIG. 22 is a circuit diagram of a sixteenth embodiment of the present invention.

【図23】従来の降圧型高力率コンバータ回路の回路図
である。
FIG. 23 is a circuit diagram of a conventional step-down high power factor converter circuit.

【図24】図23のスイッチング素子3に流れる電流の
波形図である。
24 is a waveform diagram of a current flowing through the switching element 3 of FIG.

【図25】図23の整流回路2の交流側に流れる電流と
交流入力電圧の波形図である。
25 is a waveform diagram of a current flowing on the AC side of the rectifier circuit 2 of FIG. 23 and an AC input voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流入力電源 2 整流回路 3,31A スイッチング素子 4 ダイオード 5,53,54,55 チョークコイル 6 コンデンサ 7 高周波フィルタ 8 発振器 9A 第1の電圧検出器 9B 第2の電圧検出器 9C 第3の電圧検出器 10,100 制御回路 11 絶対値回路 12 積分回路 13 第1の誤差増幅器 14 乗算器 15 第1の比較回路 16 第2の誤差増幅器 17 第3の誤差増幅器 18 第2の比較回路 19 論理回路 20 負荷 21,21A,21B 高周波トランス 31 第1のスイッチング素子 32 第2のスイッチング素子 33 第3のスイッチング素子 41〜49 ダイオード 51 第1のチョークコイル 52 第2のチョークコイル 61 第1のコンデンサ 62 第2のコンデンサ 101 第1の差動増幅器 102 第2の差動増幅器 103 第3の比較回路 104A,104B 高周波フィルタ 106 減算器 107 分圧回路 1 AC input power supply 2 Rectifier circuit 3,31A Switching element 4 Diodes 5,53,54,55 Choke coil 6 Capacitor 7 High frequency filter 8 Oscillator 9A First voltage detector 9B Second voltage detector 9C Third voltage detection 10, 100 Control circuit 11 Absolute value circuit 12 Integration circuit 13 First error amplifier 14 Multiplier 15 First comparison circuit 16 Second error amplifier 17 Third error amplifier 18 Second comparison circuit 19 Logic circuit 20 Load 21,21A, 21B High frequency transformer 31 1st switching element 32 2nd switching element 33 3rd switching element 41-49 Diode 51 1st choke coil 52 2nd choke coil 61 1st capacitor 62 2nd Capacitor 101 first differential amplifier 102 second differential Width 103 third comparator circuit 104A, 104B high frequency filter 106 subtractor 107 dividing circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友国 泰治 大阪府高槻市城西町6番6号 株式会社ユ アサコーポレーション内 (72)発明者 平地 克也 大阪府高槻市城西町6番6号 株式会社ユ アサコーポレーション内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Taiji Tomokuni, 6-6 Josaimachi, Takatsuki-shi, Osaka Prefecture, Yuasa Corporation (72) Inventor, Katsuya Hirachi 6-6, Josaimachi, Takatsuki, Osaka Inside Yuasa Corporation

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流入力電流を正弦波とすることにより
入力力率の改善と高調波抑制並びに直流出力のリップル
低減を確保する降圧型、昇圧型もしくは昇降圧型の高力
率コンバータにおいて、交流入力電源を全波整流する整
流回路と、前記整流回路の出力する直流出力電圧を前記
交流入力電源の周波数よりも十分に高い周波数で駆動さ
れる第1のスイッチング素子でスイッチングして出力す
るスイッチング回路と、前記スイッチング回路の出力を
平滑化して負荷に供給すべく第1のチョークコイルと第
1のコンデンサとを接続して出力フィルタを形成する出
力回路と、前記第1のスイッチング素子の出力を充電す
べく前記第1のスイッチング素子と前記出力回路との間
に配置した第2のチョークコイルと第2のコンデンサと
の直列接続を含む充電回路と、前記充電回路の含む第2
のコンデンサの充電電圧を前記出力回路に第2のスイッ
チング素子を介して印加する充電電圧印加回路と、前記
スイッチング回路の出力と前記充電電圧印加回路の出力
とを交互に前記出力回路に送出して前記第1のスイッチ
ング素子と前記第2のスイッチング素子を介して前記出
力回路に供給される電力の和を常に一定ならしめるよう
に前記第1及び第2のスイッチング素子を制御する制御
回路とを備えることを特徴とする高力率コンバータ。
1. A step-down, step-up or step-up / down type high power factor converter that improves the input power factor, suppresses harmonics, and reduces ripples in the DC output by using an AC input current as a sine wave. A rectifying circuit for full-wave rectifying a power supply; and a switching circuit for switching and outputting a DC output voltage output from the rectifying circuit by a first switching element driven at a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC input power supply. , An output circuit that forms an output filter by connecting a first choke coil and a first capacitor to smooth the output of the switching circuit and supply it to a load, and charges the output of the first switching element. Therefore, a charging circuit including a series connection of a second choke coil and a second capacitor arranged between the first switching element and the output circuit. An electric circuit and a second part included in the charging circuit
A charging voltage applying circuit for applying the charging voltage of the capacitor to the output circuit via a second switching element, and an output of the switching circuit and an output of the charging voltage applying circuit are alternately sent to the output circuit. A control circuit for controlling the first and second switching elements so that the sum of electric power supplied to the output circuit via the first switching element and the second switching element is always constant. A high power factor converter characterized in that
【請求項2】 前記整流回路に対する交流入力電流の波
形が正弦波になるとともに前記第2のコンデンサの充電
電圧が定電圧となるように前記第1のスイッチング素子
を所定の第1のパルス幅変調信号で制御する制御回路を
備えることを特徴とする請求項1記載の高力率コンバー
タ。
2. A predetermined first pulse width modulation of the first switching element so that the waveform of the AC input current to the rectifier circuit becomes a sine wave and the charging voltage of the second capacitor becomes a constant voltage. The high power factor converter according to claim 1, further comprising a control circuit controlled by a signal.
【請求項3】 前記第2のスイッチング素子が前記第1
のスイッチング素子と同時には出力しないように駆動す
るとともに、負荷に印加すべき前記出力回路による直流
出力電圧が定電圧になるように前記第2のスイッチング
素子を所定の第2のパルス幅変調信号で制御する制御回
路を備えることを特徴とする請求項1記載の高力率コン
バータ。
3. The second switching element is the first switching element.
The switching element is driven so as not to output at the same time as the switching element, and the second switching element is supplied with a predetermined second pulse width modulation signal so that the DC output voltage from the output circuit to be applied to the load becomes a constant voltage. The high power factor converter according to claim 1, further comprising a control circuit for controlling.
【請求項4】 前記第1のスイッチング素子の出力電流
を検出して得られる第1の検出電圧と、前記交流入力電
源と、前記交流入力電源よりも十分に高い周波数のリセ
ット信号及び鋸歯状波を出力する発振器のリセット信号
とに基づいて、前記全波整流回路の交流入力電流を前記
交流入力電源の電圧に同期した波形とするように前記第
1のスイッチング素子の動作を制御する前記第1のパル
ス幅変調信号を出力するとともに、前記第1のチョーク
コイルの導通電流を検出して得られる第2の検出電圧
と、前記第1のコンデンサの充電電圧と、前記発振器の
鋸歯状波と、前記第1のパルス幅変調信号とに基づい
て、前記第1のスイッチング素子を介して負荷側に供給
される電力と前記第2のスイッチング素子を介して負荷
側に供給される電力との和がパルスごとに一定となるよ
うに前記第2のスイッチング素子の動作を制御する前記
第2のパルス幅変調信号を出力する制御回路を備えるこ
とを特徴とする請求項1記載の高力率コンバータ。
4. A first detection voltage obtained by detecting an output current of the first switching element, the AC input power supply, and a reset signal and a sawtooth wave having a frequency sufficiently higher than that of the AC input power supply. Based on a reset signal of an oscillator for outputting the first switching element for controlling the operation of the first switching element so that the AC input current of the full-wave rectifier circuit has a waveform synchronized with the voltage of the AC input power supply. And a second detection voltage obtained by detecting a conduction current of the first choke coil, a charging voltage of the first capacitor, and a sawtooth wave of the oscillator. Power supplied to the load side via the first switching element and power supplied to the load side via the second switching element based on the first pulse width modulation signal. The high power factor converter according to claim 1, further comprising a control circuit that outputs the second pulse width modulation signal that controls the operation of the second switching element so that the sum is constant for each pulse. .
【請求項5】 前記第1及び第2のスイッチング素子に
よって形成されるスイッチング電圧を変換する高周波ト
ランスもしくは入力側と出力側とを分離する絶縁トラン
スを備えることを特徴とする請求項1、2、3または4
記載の高力率コンバータ。
5. A high frequency transformer for converting a switching voltage formed by the first and second switching elements or an insulating transformer for separating an input side and an output side is provided. 3 or 4
High power factor converter as described.
【請求項6】 交流電源電流を正弦波とすることにより
入力力率の改善と高調波抑制並びに直流出力のリップル
低減を確保する降圧型、昇圧型もしくは昇降圧型の高力
率コンバータにおいて、交流電源を全波整流する整流回
路と前記整流回路の出力する直流出力電圧を交流電源の
周波数よりも十分に高い周波数で駆動される第1のスイ
ッチング素子でスイッチングして出力する第1のスイッ
チング回路及び第3のスイッチング回路と第1のスイッ
チング回路の出力を平滑して負荷に供給すべく第1のチ
ョークコイルと第1のコンデンサとを接続して出力フィ
ルタを形成する出力回路と前記第3のスイッチング素子
の出力を充電すべく前記第3のスイッチング回路と前記
出力回路との間に配置した第2のチョークコイルと第2
のコンデンサとの直列接続を含む充電回路と前記充電回
路の含む第2のコンデンサの充電電圧を前記出力回路に
第2のスイッチング素子を介して印加する充電電圧印加
回路と前記第1のスイッチング回路の出力と前記充電電
圧印加回路の出力とを交互に前記出力回路に送出して前
記出力回路に供給される電力の和を常に一定ならしめる
よう前記第1及び第2のスイッチング素子を制御する制
御回路とを備えることを特徴とする高力率コンバータ。
6. A step-down, step-up or step-up / down type high power factor converter that secures input power factor improvement, harmonic suppression, and DC output ripple reduction by using an AC power supply current as a sine wave. A full-wave rectifying circuit, a first switching circuit that outputs a direct-current output voltage output from the rectifying circuit by switching with a first switching element driven at a frequency sufficiently higher than the frequency of an alternating-current power supply, and And an output circuit for forming an output filter by connecting the first choke coil and the first capacitor in order to smooth the outputs of the switching circuit of No. 3 and the first switching circuit and supply them to the load. A second choke coil disposed between the third switching circuit and the output circuit to charge the output of the second choke coil and the second choke coil.
Of a charging circuit including a series connection with the capacitor and a charging voltage of a second capacitor included in the charging circuit to the output circuit via a second switching element, and the first switching circuit. A control circuit for controlling the first and second switching elements so that the output and the output of the charging voltage application circuit are alternately sent to the output circuit so that the sum of the electric power supplied to the output circuit is always constant. And a high power factor converter.
【請求項7】 前記制御回路は整流回路に対する交流電
源電流の波形が正弦波になるとともに前記第2のコンデ
ンサの充電電圧が定電圧となるように前記第1及び第3
のスイッチング素子を第1及び第3のパルス幅変調信号
で制御する機能を備えることを特徴とする請求項6記載
の高力率コンバータ。
7. The first and third control circuits are configured such that the waveform of the AC power supply current to the rectifier circuit is a sine wave and the charging voltage of the second capacitor is a constant voltage.
7. The high power factor converter according to claim 6, further comprising a function of controlling the switching element of 1. by the first and third pulse width modulation signals.
【請求項8】 前記制御回路は第2のスイッチング素子
と第1のスイッチング素子とが同時に出力を送出しない
ように駆動されるとともに、負荷に印加すべき前記出力
回路による直流出力電圧が定電圧となるように前記第2
のスイッチング素子を第2のパルス幅変調信号で制御す
る機能を備えることを特徴とする請求項1記載の高力率
コンバータ。
8. The control circuit is driven so that the second switching element and the first switching element do not output simultaneously and the DC output voltage from the output circuit to be applied to the load is a constant voltage. To be the second
2. The high power factor converter according to claim 1, further comprising a function of controlling the switching element of 1. by the second pulse width modulation signal.
【請求項9】 前記制御回路は整流回路の直流電流を検
出して得られる第1の検出電圧と、整流回路の直流電圧
と、前記交流電源の周波数よりも十分に高い周波数の鋸
歯状波を出力する発振器の信号に基づいて、前記整流回
路の交流電流を交流電源電圧に同期した波形とするよう
な前記第1のパルス幅変調信号を出力し、前記第1の検
出電圧と、前記第2のコンデンサの充電電圧と、前記第
3のスイッチング素子の導通電流を検出して得られる第
3の検出電圧と、前記鋸歯状波とに基づいて、前記整流
回路の交流電流を交流電源電圧に同期した波形とするよ
うな前記第3のパルス幅変調信号を出力し、前記出力回
路による直流出力電圧と、前記第1のチョークコイルの
導通電流を検出して得られる第2の検出電圧と、前記鋸
歯状波とに基づいて、前記第1のスイッチング素子を介
して負荷に供給される電力と前記第2のスイッチング素
子を介して負荷に供給される電力との和を各パルスごと
に一定にするような前記第2のパルス幅変調信号を出力
する機能を備えることを特徴とする請求項7または8記
載の高力率コンバータ。
9. The control circuit generates a first detection voltage obtained by detecting a DC current of a rectifying circuit, a DC voltage of the rectifying circuit, and a sawtooth wave having a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC power supply. Based on the output signal of the oscillator, the first pulse width modulation signal that outputs a waveform in which the alternating current of the rectifier circuit is synchronized with the alternating current power supply voltage is output, and the first detection voltage and the second detection voltage are output. The AC current of the rectifier circuit is synchronized with the AC power supply voltage based on the charging voltage of the capacitor, the third detection voltage obtained by detecting the conduction current of the third switching element, and the sawtooth wave. And outputting a third pulse width modulation signal having a waveform as described above, detecting a DC output voltage from the output circuit, and a conduction current of the first choke coil; Based on sawtooth and , The second pulse for making the sum of the power supplied to the load via the first switching element and the power supplied to the load via the second switching element constant for each pulse 9. The high power factor converter according to claim 7, further comprising a function of outputting a width modulation signal.
【請求項10】 前記第1のスイッチング回路の出力及
び前記充電電圧印加回路の出力を変換して出力回路に得
る高周波トランスまたは前記第1のスイッチング回路及
び前記充電電圧印加回路と出力回路との間を絶縁する絶
縁トランスを備えることを特徴とする請求項6、7、8
または9記載の高力率コンバータ。
10. A high frequency transformer for converting the output of the first switching circuit and the output of the charging voltage applying circuit into an output circuit or between the first switching circuit and the charging voltage applying circuit and the output circuit. 9. An insulating transformer for insulating is provided.
Or the high power factor converter described in 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009195022A (en) * 2008-02-14 2009-08-27 Mitsumi Electric Co Ltd Dc-dc converter and semiconductor integrated circuit for controlling power supply
CN104272570A (en) * 2012-11-01 2015-01-07 明知大学产学协力团 Device for compensating for ripples of output voltage of PFC converter and battery charging device for electric vehicle using same
JP2015505454A (en) * 2012-11-01 2015-02-19 ミョンジ ユニバーシティー インダストリー アンド アカデミア コーポレーション ファウンデーション Output voltage ripple compensation device for PFC converter and battery charger for electric vehicle using the same

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