JPH0974762A - スイッチング電源 - Google Patents

スイッチング電源

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JPH0974762A
JPH0974762A JP7251839A JP25183995A JPH0974762A JP H0974762 A JPH0974762 A JP H0974762A JP 7251839 A JP7251839 A JP 7251839A JP 25183995 A JP25183995 A JP 25183995A JP H0974762 A JPH0974762 A JP H0974762A
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実 田中
Haruo Watanabe
晴夫 渡辺
Yutaka Sekine
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Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
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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） 【目的】 本発明は、力率改善型スイッチング電源の入
力電圧の急激な上昇時に、内部に発生する過大な電流に
よって起こる素子の破壊と出力電圧の低下を防止するこ
とを目的とする。 【構成】 スイッチング電源装置内部のインダクタ及び
トランスの制御巻線に発生する電位差を抑制する手段、
例えばインピ−ダンス短絡用ダイオ−ドを備えたことを
特徴とする力率改善型スイッチング電源。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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装置の力率改善に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】
（３） 図１は、特開平７−１５９６７で開示されている力率改
善型スイッチング電源の基本回路図である。この技術は
１組のスイッチング素子と制御回路からなる簡単な構成
で高力率、高効率な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ものである。
【０００３】構成は交流電源１に接続された全波整流器
２、３、４、５の直流出力に平滑コンデンサ８を接続
し、該平滑コンデンサ８の端子間にトランス７の１次巻
線Ｎ1とスイッチ素子９の直列回路を接続し、該トラン
ス７の２次巻線Ｎ2に、ダイオ−ド１０、１１、リアク
トル１２及びコンデンサ１３から成る整流平滑回路を接
続して出力側の負荷に電力を供給するスイッチング電源
に於いて、全波整流器２、３、４、５の直流出力側の一
端に、インダクタ６とトランス７の制御巻線Ｎ3の直列
回路を接続して、平滑コンデンサ８の一端に接続する様
に構成されている。
【０００４】その動作は、スイッチ素子９がオン期間
に、平滑コンデンサ８のエネルギ−はトランス７に蓄え
られ、スイッチ素子７がオフの期間にトランス７に蓄え
られたエネルギ−が、トランス７の２次側Ｎ2より整流
平滑回路を介して負荷に送られる。これと同時にインダ
クタ６の電流はトランス７の制御巻線Ｎ3を介して平滑
コンデンサ８に流れ込み、同時に、トランス７の制御巻
線Ｎ3に電流が流れた結果、トランス７の１次巻線Ｎ1と
制御巻線Ｎ3との巻数比に対応する電流が、トランス７
の２次巻線Ｎ2より整流平滑回路を通して出力平滑コン
デンサ１３に流れる。
【０００５】即ち、スイッチ素子９がオフの期間には、
インダクタ６に蓄えられていたエネルギ−が入力平滑コ
ンデンサ８と整流平滑回路のコンデンサ１３に送られ
る。
【０００６】この結果、インダクタ６に流れる電流波形
ピ−ク値のエンベロ−プ（包絡線）が正弦波状をえがく
為、インダクタンス６とトランス７の制御巻線Ｎ3を加
えるだけで力率 を改善する事が出来る。 （４）
【０００７】さらに、スイッチ素子９がオフの期間にイ
ンダクタ６に印加される電圧は、従来の交流入力スイッ
チング電圧の場合は、平滑コンデンサ８の電圧と入力電
圧との差電圧であるのに対し、図１の回路では平滑コン
デンサ８の電圧とトランス７の制御巻線Ｎ3に発生して
いる電圧の和から入力電圧を差し引いた値なので、イン
ダクタ６の電流をリセットするのに必要な平滑コンデン
サ８の電圧は、従来の交流入力スイッチング電源に対
し、トランス７の制御巻線Ｎ3に発生する電圧分だけ低
くすることが出来る。即ち、スイッチ素子として低耐圧
で、オン抵抗の小さいものを使用する事が出来るので、
スイッチング電源の高効率化を図ることが出来る。
【０００８】図２は倍電圧整流回路を使用した力率改善
型スイッチング電源の一実施例である。図１で示したス
イッチング電源に対して、第２のインダクタ６′とトラ
ンス７の第２の制御巻線Ｎ4の直列回路を設けて第２の
平滑コンデンサ８′の一端に接続し、平滑コンデンサ８
及び８′のコモン点より、交流電源の電圧が低い場合オ
ンさせる第２のスイッチ素子１４を設けて、倍電圧入力
回路を構成している。
【０００９】交流電源１の電圧が低い場合は第２のスイ
ッチ素子１４をオンさせる。これにより、正の半サイク
ルでは、交流電源１→ダイオ−ド２→インダクタ６→制
御巻線Ｎ3→平滑コンデンサ８→第２のスイッチ素子１
４→ダイオ−ド５→交流電源１のル−トで電流が流れ、
負の半サイクルでは、交流電源１→第２のスイッチ素子
１４→第２の平滑コンデンサ８′→第２の制御巻線Ｎ4
→第２のインダクタ６′→ダイオ−ド４→交流電源１の
ル−トで電流が流れる。
【００１０】これによって平滑コンデンサ８及び８′は
それぞれ交流入力電圧のピ−ク値で充電される為、全波
整流した場合の二倍の入力電圧を得ることが出来る。
【００１１】 （５） 尚交流電源１の電圧が高い場合は、第２のスイッチ素子
１４をオフさせれば単なる全波整流回路となる。
【００１２】力率改善に関するインダクタ及び制御巻線
の動作は前述の図１の場合とほぼ同様であるので説明は
省略する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】これまで述べた従来技
術は、入力側整流回路にインダクタとトランス制御巻線
の直列回路を設けるだけで力率改善及び高効率化が実現
出来る点では非常に有効な回路である。
【００１４】しかし、交流入力電圧が、例えば変動許容
範囲内で急激に上昇した場合、力率改善用に設けたイン
ダクタ及びトランスの制御巻線が逆に弊害となってしま
う。すなわち、入力電圧急変により、図１の入力整流後
の電圧（Ａ点）と平滑コンデンサ８の電圧（Ｂ点）との
間に電位差が発生し、インダクタ６とトランスの制御巻
線Ｎ3の直列インピ−ダンスで除した過大な電流が流れ
る。
【００１５】この電流はトランス７の制御巻線Ｎ3から
１次巻線Ｎ1に、巻数比に応じて誘起され、その結果ス
イッチ素子９に過大な電流が流れ、素子を破損させるお
それがある。
【００１６】又、スイッチ素子９と直列に電流検出回路
が設けてある場合は、通常動作状態であるにも拘らず、
過電流として検出して垂下状態となり、出力電圧を大幅
に低下させてしまうおそれがある。これらの要因によっ
て、電源システムの信頼性を低下させてしまう原因とも
なる。
【００１７】従って本発明は、かかる欠点を解決する為
に、入力電圧の急激な上昇に対し、入力側回路に過大な
電流が流れる事を抑制し、スイッチ素子の破壊や出力電
圧の （６） 低下を防止する技術を提案するものである。
【００１８】図２の倍電圧回路の場合についても、前述
と全く同様な問題点がある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】従って本発明は、力率改
善用に設けたインダクタとトランス制御巻線の直列回路
と並列にダイオ−ドを設け、入力電圧が急上昇した時に
生じようとする差電圧を、入力平滑コンデンサ電圧にク
ランプさせる様に回路構成した事を特徴とするスイッチ
ング電源である。
【００２０】
【実施例】図３は、図１の従来技術に本発明の技術を適
用したスイッチング電源の一実施例である。図１と同一
符号は同一名称であるので説明を省略する。図３に於い
て、インダクタ６とトランス７の制御巻線Ｎ3の直列回
路と並列に、平滑コンデンサ８Ｎの充電方向にダイオ−
ド１４を設けてある。
【００２１】これによって、交流電源１の電圧が入力電
圧変動範囲内で急激に上昇した場合、入力整流後の電圧
（Ａ点）と平滑コンデンサ８の電圧（Ｂ点）との間に電
位差が発生するが、ダイオ−ド１４により入力整流後の
電圧（Ａ点）と平滑コンデンサ８の電圧（Ｂ点）との間
を短絡する事により、発生しようとする電位差を速やか
に低下させる。
【００２２】この結果、インダクタ６と制御巻線Ｎ3の
直列インピ−ダンスで除いた電流はほぼ零となり、従っ
て制御巻線Ｎ3から１次巻線Ｎ1に巻線比に応じて誘起さ
れる電流も零となる。その結果スイッチ素子９には過大
電流が流れることなく、スイッチ素子９を破損させた
り、過電流検出による出力電圧低下といった不具合が生
ずることはなくな （７） る。
【００２３】図４は、図１の従来技術に本発明の技術を
適用したスイッチング電源の他の実施例である。図１と
同一符号は同一名称であり、交流電源１の両極から各々
ダイオ−ド１５、１６を通して平滑コンデンサ８への充
電ル−トを設ける事により、入力電圧急上昇時にインダ
クタ６及び制御巻線Ｎ3に電位差が発生しない様にして
いる。動作の説明は図２の場合とほぼ同様であるので省
略する。
【００２４】図５は、図２の倍電圧入力スイッチング電
源に本発明の技術を適用した第１の実施例である。図２
と同一符号は同一名称であり説明は省略する。
【００２５】インダクタ６及び制御巻線Ｎ3の直列回路
に並列に、平滑コンデンサ８を充電する方向にダイオ−
ド１７を設けると共に、第２のインダクタ６′及び第２
の制御巻線Ｎ′の直列回路と並列に、第２の平滑コンデ
ンサ８′を放電する方向にダイオ−ド１８が設けてあ
る。入力電圧急上昇時、インダクタ及び制御巻線に発生
しようとする電位差をダイオ−ドによって短絡する原理
については前述と同じであるので説明は省略する。
【００２６】図６は、図２の倍電圧入力のスイッチング
電源に於ける本発明の他の実施例である。この場合も図
２と同一符号のものは省略するが、本発明では交流入力
１の両極よりダイオ−ド１９、２０を通して、平滑コン
デンサ８への充電ル−トを設けると共に、平滑コンデン
サ８′からの放電ル−トをダイオ−ド２１、２２を通し
て交流電源１の両極にそれぞれ帰還するル−トを設けて
いる。これにより入力電圧が急上昇した時にインダクタ
６及び制御巻線Ｎ3、第２のインダクタ６′及び第２の
制御巻線Ｎ4に電位差が発生しない様にしている。
【００２７】
【発明の効果】
（８） 本発明によれば、入力電圧が急激に上昇した時、スイッ
チ素子を破損させる事もなく、又出力電圧の低下を抑制
出来る為、信頼性の高い力率改善型スイッチング電源を
提供し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の力率改善型スイッチング電源の一実施例
【図２】倍電圧整流回路を使用した従来の力率改善型ス
イッチング電源の一実施例
【図３】図１の従来型スイッチング電源に本発明技術を
適用したスイッチング電源の一実施例
【図４】図１の従来型スイッチング電源に本発明技術を
適用したスイッチング電源の他の実施例
【図５】図２の倍電圧入力型スイッチング電源に本発明
技術を適用したスイッチング電源の一実施例
【図６】図２の倍電圧入力型スイッチング電源に本発明
技術を適用したスイッチング電源の他の実施例
【符号の説明】
１ 交流電源 ２〜５ 全波整流器 ６ インダクタ ６′ 第２のインダクタ ７ トランス ８ 平滑コンデンサ ８′ 第２の平滑コンデンサ （９） ９ スイッチ素子 １０、１１ ダイオ−ド １２ リアクトル １３ コンデンサ １４ 第２のスイッチ素子 １５〜２２ ダイオ−ド Ｎ1 トランス７の１次巻線 Ｎ2 トランス７の２次巻線 Ｎ3 トランス７の制御巻線 Ｎ4 トランス７の第２の制御巻線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、前記平滑コンデンサ
    の端子間にトランスの１次巻線とスイッチ素子の直列回
    路を接続し、前記トランスの２次巻線に整流平滑回路を
    接続し、前記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、前記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、前記全波整流器と前記
    平滑コンデンサの間に、インダクタと前記トランスの制
    御巻線を直列に接続したスイッチング電源に於いて、前
    記インダクタと前記トランスの制御巻線の直列回路に並
    列に、前記平滑コンデンサを充電する極性のダイオ−ド
    を接続した事を特徴とするスイッチング電源。
  2. 【請求項２】 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、前記平滑コンデンサ
    の端子間にトランスの１次巻線とスイッチ素子の直列回
    路を接続し、前記トランスの２次巻線に整流平滑回路を
    接続し、前記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、前記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、前記全波整流器と前記
    平滑コンデンサの間に、インダクタと前記トランスの制
    御巻線を直列に接続したスイッチング電源に於いて、前
    記交流電源の両極から各々、前記平滑コンデンサを充電
    する極性のダイオ−ドを接続した事を特徴とするスイッ
    チング電源。
  3. 【請求項３】 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、前記平滑コンデンサ
    の端子間にトランスの一次巻線とスイッチング素子の直
    列回路を接続し、前記トランスの二次巻線に整流平滑回
    路を接続し、この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、前記整流平滑回路の
    出力電圧が規定の電圧になるように、前記スイッチング
    素子を制御する制御回路を備え、前記全波整流器の出力
    端子と前記平滑コンデンサの各端子間にそれぞれインダ
    クタと前記トランスの制御巻線の直列回路を接続すると （２） ともに、前記平滑コンデンサを第１、第２の平滑コンデ
    ンサの直列接続で構成し、第１の平滑コンデンサと第２
    の平滑コンデンサとの接続点と前記交流電源の一端との
    間にスイッチ素子を介装し、前記スイッチ素子を、前記
    交流電源の出力電圧が低い期間にオン状態とし、前記交
    流電源の出力電圧が高い期間にオフ状態にするよう構成
    したスイッチング電源に於いて前記インダクタと前記ト
    ランスの制御巻線の直列回路に並列に、前記平滑コンデ
    ンサを充電する極性のダイオ−ドを接続した事を特徴と
    するスイッチング電源。
  4. 【請求項４】 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、前記平滑コンデンサ
    の端子間にトランスの一次巻線とスイッチング素子の直
    列回路を接続し、前記トランスの二次巻線に整流平滑回
    路を接続し、この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、前記整流平滑回路の
    出力電圧が規定の電圧になるように、前記スイッチング
    素子を制御する制御回路を備え、前記全波整流器の出力
    端子と前記平滑コンデンサの各端子間にそれぞれインダ
    クタと前記トランスの制御巻線の直列回路を接続すると
    ともに、前記平滑コンデンサを第１、第２の平滑コンデ
    ンサの直列接続で構成し、第１の平滑コンデンサと第２
    の平滑コンデンサとの接続点と前記交流電源の一端との
    間にスイッチ素子を介装し、前記スイッチ素子を、前記
    交流電源の出力電圧が低い期間にオン状態とし、前記交
    流電源の出力電圧が高い期間にオフ状態にするよう構成
    したスイッチング電源に於いて、前記交流電源の両極か
    ら各々、前記平滑コンデンサを充電する極性のダイオ−
    ドを接続した事を特徴とするスイッチング電源。
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