JPH10108467A - Power factor improving converter circuit - Google Patents

Power factor improving converter circuit

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JPH10108467A
JPH10108467A JP27288296A JP27288296A JPH10108467A JP H10108467 A JPH10108467 A JP H10108467A JP 27288296 A JP27288296 A JP 27288296A JP 27288296 A JP27288296 A JP 27288296A JP H10108467 A JPH10108467 A JP H10108467A
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JP
Japan
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power factor
circuit
switching
winding
converter
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JP27288296A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Yasumura
昌之 安村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize reduction in size and weight and also realize low manufacturing cost. SOLUTION: A series-connected circuit, consisting of a control coil NC of an orthogonal-type drive transformer PRT, a Zener diode ZD2 and a resistor R are provided in parallel to a smoothing capacitor Ci, and a control current IC is made to flow into the control coil NC via the resistor R1 , the Zener diode ZD2 from a rectifying smoothing voltage Ei. Thereby, the power factor is controlled to be almost constant by varying the switching frequency with the control current IC varied depending on change of an AC input voltage. Moreover, the power consumption by the control current IC can be controlled, when an AC input voltage which assures that the high power factor is rather low by the insertion of the Zener diode ZD2 .

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、例えば、スイッチ
ング電源回路において力率を改善可能なように構成され
る力率改善コンバータ回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power factor improving converter circuit configured to improve a power factor in a switching power supply circuit, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高周波の比較的大きい電流及び電
圧に耐えることができるスイッチング素子の開発によっ
て、商用電源を整流して所望の直流電圧を得る電源装置
としては、大部分がスイッチング方式の電源装置になっ
ている。スイッチング電源はスイッチング周波数を高く
することによりトランスその他のデバイスを小型にする
と共に、大電力のDC−DCコンバータとして各種の電
子機器の電源として使用される。
2. Description of the Related Art In recent years, as a power supply device for rectifying a commercial power supply to obtain a desired DC voltage by developing a switching element capable of withstanding a relatively large current and voltage of a high frequency, a switching type power supply is mostly used. It is a device. The switching power supply is used as a power supply for various electronic devices as a high power DC-DC converter while increasing the switching frequency to reduce the size of a transformer and other devices.

【0003】ところで、一般に商用電源を整流すると平
滑回路に流れる電流は歪み波形になるため、電源の利用
効率を示す力率が損なわれるという問題が生じる。ま
た、歪み電流波形となることによって発生する高調波を
抑圧するための対策が必要とされている。
In general, when a commercial power supply is rectified, the current flowing through the smoothing circuit has a distorted waveform, which causes a problem that the power factor indicating the efficiency of use of the power supply is impaired. Further, there is a need for a measure for suppressing harmonics generated due to the distorted current waveform.

【0004】そこで、スイッチング電源回路において力
率を改善する力率改善手段として、整流回路系において
PWM制御方式の昇圧型コンバータを設けて力率を1に
近付ける、いわゆるアクティブフィルタを設ける方法が
知られている。ただし、このようなアクティブフィルタ
は、高EMI対策のための部品の増加/大型化などによ
って回路規模の拡大、高コストなど要因を多く抱えてい
ることから、電源回路の小型化及び低コスト化の観点か
らは不利となる。また、アクティブフィルタにおける電
力損失が比較的大きいことも知られている。
Therefore, as a power factor improving means for improving a power factor in a switching power supply circuit, there is known a method of providing a PWM control type boost converter in a rectifying circuit system and providing a so-called active filter for bringing the power factor close to one. ing. However, since such an active filter has many factors such as an increase in circuit scale and a high cost due to an increase in the number of components and an increase in size for high EMI countermeasures, it is necessary to reduce the size and cost of the power supply circuit. It is disadvantageous from a viewpoint. It is also known that power loss in an active filter is relatively large.

【0005】そこで先に本出願人により、自励式の電流
共振形コンバータを用いて整流出力をスイッチングし、
これによって交流入力電流の導通角を拡大して力率改善
を図るように構成された力率改善コンバータ回路が各種
提案されている。このような電流共振形コンバータによ
る力率改善コンバータ回路では、コンバータ回路のスイ
ッチング動作が電流共振形とされることで、アクティブ
フィルタと比較して、低ノイズ化が実現されると共に回
路規模も小さくて済み、これに伴って低コスト化を図る
ことも可能とされる。また、電力損失も大幅に低減され
て電力変換効率も向上される。
[0005] Therefore, the applicant has previously switched the rectified output using a self-excited current resonance type converter,
There have been proposed various power factor improving converter circuits configured to increase the conduction angle of the AC input current to thereby improve the power factor. In a power factor improving converter circuit using such a current resonance type converter, since the switching operation of the converter circuit is a current resonance type, low noise is realized and the circuit scale is small as compared with an active filter. Thus, the cost can be reduced accordingly. In addition, power loss is greatly reduced, and power conversion efficiency is improved.

【0006】図5は、先に本出願人により出願された発
明に基づいて構成可能とされるスイッチング電源回路と
して、力率改善コンバータ回路を備えた電源回路の一例
を示す回路図である。この図に示す電源回路において
は、商用交流電源ACに対してコモンモードのノイズを
除去するノイズフィルタとして、コモンモードチョーク
コイルCMCとアクロスコンデンサCL が設けられてい
る。商用交流電源ACはブリッジ整流回路D1 により全
波整流される。この場合には、ブリッジ整流回路D1
整流出力ラインと、平滑回路である平滑コンデンサCi
間に対して力率改善コンバータ部20が設けられて、後
述するようにして力率改善を図る。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a power supply circuit having a power factor improving converter circuit as a switching power supply circuit which can be configured based on the invention previously filed by the present applicant. In the power supply circuit shown in this figure, a common mode choke coil CMC and an across capacitor CL are provided as a noise filter for removing common mode noise from the commercial AC power supply AC. AC voltage AC is full-wave rectified by a bridge rectifier D 1. In this case, the rectified output line of the bridge rectifier circuit D 1, a smoothing capacitor Ci is smooth circuit
A power factor improving converter section 20 is provided for the space therebetween, and improves the power factor as described later.

【0007】スイッチング電源部1は、平滑コンデンサ
Ciの両端に得られる整流平滑電圧Eiを入力してスイ
ッチング動作を行い、二次側より直流出力電圧E1 、E
2 を出力するDC−DCコンバータとされ、例えばこの
場合には、PWM方式により定電圧化制御を行うスイッ
チングコンバータが備えられている。
The switching power supply 1 performs a switching operation by inputting a rectified and smoothed voltage Ei obtained between both ends of a smoothing capacitor Ci, and performs DC output voltages E 1 and E from a secondary side.
In this case, for example, a switching converter for performing constant voltage control by a PWM method is provided.

【0008】この図に示す力率改善コンバータ部20に
おいては、先ず、ブリッジ整流回路D1 の正極出力端子
と平滑コンデンサCiの正極端子間のライン(整流出力
ライン)に対して、フィルタチョークコイルLN −高速
リカバリ型ダイオードD2 が直列に挿入されている。こ
こで、高速リカバリ型ダイオードD2 はアノードがブリ
ッジ整流回路D1 側となる方向により挿入されている。
この場合、ブリッジ整流回路D1 の正極出力端子と上記
フィルタチョークコイルLN の接続点と、平滑コンデン
サCiの正極端子間にはフィルタコンデンサCN が挿入
されて、フィルタチョークコイルLN と共にノーマルモ
ードのローパスフィルタを形成している。また、高速リ
カバリ型ダイオードD2 に対しては並列に共振用コンデ
ンサC2 が接続されている。なお、共振用コンデンサC
2 の作用については後述する。
In the power factor improving converter section 20 shown in FIG. 1 , first, a line (rectified output line) between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit D1 and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci is applied to the filter choke coil L. N - high speed recovery type diode D 2 are connected in series. Here, the high speed recovery type diode D 2 is inserted by the direction in which the anode is a bridge rectifier circuit D 1 side.
In this case, the connection point of the positive output terminal and said filter choke coil L N of the bridge rectifier circuit D 1, a filter capacitor C N is inserted between the positive terminal of the smoothing capacitor Ci, normal mode with filter choke coil L N Is formed. Further, resonant capacitor C 2 is connected in parallel for high speed recovery type diode D 2. The resonance capacitor C
The operation of 2 will be described later.

【0009】この力率改善コンバータ部20においては
整流平滑電圧Eiを動作電源とする自励式の電流共振形
コンバータが備えられている。この電流共振形コンバー
タとしては、図のようにハーフブリッジ結合された2つ
のバイポーラトランジスタのスイッチング素子Q1 、Q
2 が備えられ、整流平滑電圧Eiを動作電源としてスイ
ッチング動作を行う。この場合、スイッチング素子Q1
のコレクタが平滑コンデンサCiの正極端子と接続さ
れ、エミッタはスイッチング素子Q2 のコレクタと接続
される。スイッチング素子Q2 のエミッタは一次側アー
スに接地される。また、スイッチング素子Q1 、Q2
各コレクタ−ベース間には、それぞれ起動抵抗RS1、R
S2が挿入され、抵抗RB1、RB2によりスイッチング素子
1 、Q2 のベース電流(ドライブ電流)を調整する。
また、スイッチング素子Q1 、Q2 の各ベース−エミッ
タ間にはそれぞれクランプダイオードDB1、DB2が挿入
される。このクランプダイオードDB1、DB2には、低速
ダイオードが用いられる。そして、共振コンデンサ
B1、CB2は次に説明するドライブトランスPRTの駆
動巻線NB1、NB2と共に、スイッチング素子を自励発振
駆動するための直列共振回路を形成している。また、ス
イッチング素子Q1 、Q2 の各コレクタ−エミッタ間に
はそれぞれコンデンサCC1、CC2が並列に接続されて、
矩形波となるスイッチング素子Q1 、Q2 のスイッチン
グ電圧の立ち上がり/立ち下がり帰還に傾きを与え、ス
イッチングノイズを抑制するようにしている。
The power factor improving converter section 20 includes a self-excited current resonance type converter using the rectified smoothed voltage Ei as an operating power supply. As the current resonance type converter, switching elements Q 1 and Q 2 of two bipolar transistors half-bridge-coupled as shown in the figure are used.
2, and performs a switching operation using the rectified smoothed voltage Ei as an operation power supply. In this case, the switching element Q 1
The collector is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci, the emitter is connected to the collector of the switching element Q 2. The emitter of the switching element Q 2 is grounded to the primary side ground. The starting resistors R S1 and R S1 are connected between the collectors and the bases of the switching elements Q 1 and Q 2 , respectively.
S2 is inserted, and the base current (drive current) of the switching elements Q 1 and Q 2 is adjusted by the resistors R B1 and R B2 .
Further, the bases of the switching elements Q 1, Q 2 - each clamp diode between the emitter D B1, D B2 is inserted. Low-speed diodes are used for the clamp diodes DB1 and DB2 . The resonance capacitors C B1 and C B2 together with the drive windings N B1 and N B2 of the drive transformer PRT described below form a series resonance circuit for driving the switching element by self-excited oscillation. Capacitors C C1 and C C2 are connected in parallel between the collectors and emitters of the switching elements Q 1 and Q 2 , respectively.
A gradient is applied to the rising / falling feedback of the switching voltage of the switching elements Q 1 and Q 2 which form a square wave, so as to suppress switching noise.

【0010】ドライブトランスPRT(Power Regulati
ng Transformer) は、スイッチング素子Q1 、Q2 を駆
動すると共にスイッチング周波数を可変制御する。この
ドライブトランスPRTは、駆動巻線NB1、NB2と、駆
動巻線NB1を巻き上げるようにして設けられる巻線ND
に対して、その巻回方向が直交するようにして巻装され
た制御巻線NC が設けられる直交型の可飽和リアクトル
とされている。駆動巻線NB1は、その一端が抵抗RB1
共振コンデンサCB1を介してスイッチング素子Q1 のベ
ースと接続され、他端はスイッチング素子Q1 のエミッ
タに接続される。また、駆動巻線NB2の一端はアースに
接地されると共に、他端は抵抗RB2−共振コンデンサC
B2を介してスイッチング素子Q2 のベースと接続されて
おり、駆動巻線NB1とは逆の極性の電圧が出力されるよ
うになされている。
[0010] Drive transformer PRT (Power Regulati
ng Transformer) drives the switching elements Q 1 and Q 2 and variably controls the switching frequency. The drive transformer PRT includes drive windings N B1 and N B2 and a winding N D provided to wind up the drive winding N B1.
In contrast, a saturable reactor of the orthogonal type provided with a control winding N C wound so that the winding directions are orthogonal to each other. Drive winding N B1 has one end resistance R B1 -
It is connected to the base of switching element Q 1 via a resonant capacitor C B1, and the other end is connected to the emitter of the switching element Q 1. One end of the drive winding N B2 is is grounded to the earth, the other end resistor R B2 - resonant capacitor C
Is connected to the base of the switching element Q 2 via the B2, it is adapted to reverse polarity voltage is outputted to the drive winding N B1.

【0011】コンバータトランスCVT−11は、一次
巻線N1 と三次巻線N3 を巻装して構成される。なお、
この場合一次巻線N1 は後述するようにして整流経路に
スイッチング電圧を重畳するためのインダクタとして機
能する。上記コンバータトランスCVT−11の一次巻
線N1 の一端は、巻線ND を介してスイッチング素子Q
1 のエミッタとスイッチング素子Q2 のコレクタの接続
点(スイッチング出力点)と接続されて、その他端は直
列共振コンデンサC1 を介してフィルタチョークコイル
N と高速リカバリ型ダイオードD2 との接続点と接続
される。上記接続形態によると、コンバータトランスC
VT−11の一次巻線N1 と直列共振コンデンサC1
直列に接続されることになるが、一次巻線N1 のインダ
クタンス成分と直列共振コンデンサC1 のキャパシタン
スとによって、このスイッチングコンバータを電流共振
形とするための直列共振回路を形成するようにされてい
る。そして、この直列共振回路に対してスイッチング素
子Q1 、Q2 のスイッチング動作により得られるスイッ
チング出力が供給されると共に、このスイッチング出力
を、フィルタチョークコイルLN と高速リカバリ型ダイ
オードD2の接続点に印加するようにされる。
[0011] converter transformer CVT-11 is constructed by winding a primary winding N 1 and the tertiary winding N 3. In addition,
In this case, the primary winding N 1 functions as an inductor for superimposing a switching voltage to the rectifier path as described below. One end of the primary winding N 1 of the converter transformer CVT-11, the switching element through the winding N D Q
1 the emitter and the collector of the connection point of the switching element Q 2 is connected to the (switching output point), the other end a connection point between the filter choke coil L N and the high-speed recovery type diode D 2 via the series resonance capacitor C 1 Connected to According to the above connection configuration, the converter transformer C
Primary winding N 1 and the series resonant capacitor C 1 of the VT-11 is to be connected in series, by the primary winding N 1 of the inductance component and the series resonant capacitor C 1 capacitance current the switching converter A series resonance circuit for forming a resonance type is formed. A switching output obtained by the switching operation of the switching elements Q 1 and Q 2 is supplied to the series resonance circuit, and this switching output is connected to a connection point between the filter choke coil LN and the high-speed recovery type diode D 2 . To be applied.

【0012】また、トランジスタQ10は、制御巻線NC
に対して制御電流IC を供給するために設けられる。こ
の場合、トランジスタQ10のベースは、整流平滑電圧E
iのラインと一次側アース間に対して直列に挿入された
分圧抵抗R11、R12の分圧点と接続されて、整流平滑電
圧Eiのレベルに応じた直流電流が供給される。また、
コンバータトランスCVT−11の三次巻線N3 には、
一次巻線N1 に得られるスイッチング出力により、交番
電圧が励起されるが、上記三次巻線N3に対しては接続
された整流ダイオードD3 、平滑コンデンサC3 からな
る半波整流回路及び抵抗R3 及びツェナーダイオードZ
1 からなる定電圧回路によって所定レベルの低圧直流
電圧が生成される。この直流電圧は、トランジスタQ10
の動作電源として制御巻線NC を介してトランジスタQ
10のコレクタに供給される。トランジスタQ10のエミッ
タは抵抗R13を介して一次側アースに接地される。
Further, the transistor Q 10 is connected to the control winding N C
For supplying the control current I C to In this case, the base of the transistor Q 10 is rectified and smoothed voltage E
i line and is connected to the voltage dividing point of the voltage dividing resistors R 11, R 12 which is inserted in series with between the primary side ground, a DC current corresponding to the level of the rectification smoothed voltage Ei is supplied. Also,
The tertiary winding N 3 of the converter transformer CVT-11,
The resulting switching output to the primary winding N 1, but an alternating voltage is excited, the rectifier diode D 3 which is connected to said tertiary winding N 3, a smoothing capacitor C 3 half-wave rectifier circuit and a resistor R 3 and Zener diode Z
Low DC voltage of a predetermined level is generated by the constant voltage circuit consisting of D 1. This DC voltage is applied to the transistor Q 10
Transistor Q through the control winding N C as the operating power supply
Supplied to 10 collectors. The emitter of the transistor Q 10 is grounded to the primary side ground via a resistor R 13.

【0013】力率改善コンバータ部20は上記のように
して構成されるが、その電流共振形コンバータのスイッ
チング動作としては次のようになる。先ず商用交流電源
が投入されると、例えば起動抵抗RS1、RS2を介してス
イッチング素子Q1 、Q2 のベースにベース電流が供給
されることになるが、例えばスイッチング素子Q1 が先
にオンとなったとすれば、スイッチング素子Q2 はオフ
となるように制御される。そしてスイッチング素子Q1
の出力として、共振電流検出巻線ND →一次巻線N1
直列共振コンデンサC1 に共振電流が流れるが、この共
振電流が0となる近傍でスイッチング素子Q2 がオン、
スイッチング素子Q1 がオフとなるように制御される。
そして、スイッチング素子Q2 を介して先とは逆方向の
共振電流が流れる。以降、スイッチング素子Q1 、Q2
が交互にオンとなる自励式のスイッチング動作が開始さ
れる。このように、平滑コンデンサCiの端子電圧を動
作電源としてスイッチング素子Q1 、Q2 が交互に開閉
を繰り返すことによって、コンバータトランスCVT−
11の一次側巻線N1 に共振電流波形に近いドライブ電
流を供給する。なお、ドライブトランスPRTによるス
イッチング周波数の可変制御については後述する。
The power factor improving converter section 20 is constructed as described above. The switching operation of the current resonance type converter is as follows. First, when a commercial AC power source is turned on, for example, starting resistors R S1, although the base to the base current of the switching element Q 1, Q 2 through R S2 will be supplied, for example, the switching element Q 1 is ahead if turned on, the switching element Q 2 is being controlled to be turned off. And the switching element Q 1
Output of the resonance current detection winding N D → primary winding N 1
Flows resonance current in series resonant capacitor C 1, in the vicinity of the resonant current becomes zero switching element Q 2 on,
The switching element Q 1 is controlled so as to be turned off.
The reverse resonant current flows from the preceding through the switching element Q 2. Hereinafter, switching elements Q 1 , Q 2
Are turned on alternately to start a self-excited switching operation. As described above, the switching elements Q 1 and Q 2 alternately open and close by using the terminal voltage of the smoothing capacitor Ci as the operating power supply, so that the converter transformer CVT-
Supplying a drive current is close to the resonant current waveform to the primary winding N 1 of 11. Note that the variable control of the switching frequency by the drive transformer PRT will be described later.

【0014】そして、力率改善コンバータ部20におけ
る力率改善動作としては次のようになる。上述のよう
に、電流共振形コンバータのスイッチング動作が行われ
ると、そのスイッチング出力はコンバータトランスCV
T−11の一次巻線N1 に供給される。そして、コンバ
ータトランスCVT−11においては一次巻線N1 に供
給されたスイッチング出力により発生するスイッチング
周期の交番電圧を、直列共振コンデンサC1 の静電容量
結合を介して、フィルタチョークコイルLN と高速リカ
バリ型ダイオードD2 の接続点に印加する。上記フィル
タチョークコイルLN と高速リカバリ型ダイオードD2
は、ブリッジ整流回路D1 の正極出力ラインに挿入され
ていることから、直列共振回路を介して印加されたスイ
ッチング電圧により、整流経路を介する整流出力電圧に
対してスイッチング電圧が重畳されることになる。そし
て、このスイッチング電圧の重畳分によって、整流経路
に挿入されている高速リカバリ型ダイオードD2 では整
流電流をスイッチング周期で断続する動作が得られるこ
とになる。この動作により、力率改善コンバータ部20
においては整流出力電圧にスイッチング出力が重畳され
た状態で平滑コンデンサCiに充電を行うようにされ、
このスイッチング電圧の重畳分によって平滑コンデンサ
Ciの両端電圧をスイッチング周期で引き下げるように
される。このため、整流出力電圧レベルが平滑コンデン
サの両端電圧(整流平滑電圧Ei)よりも低いとされる
期間にも平滑コンデンサCiへ充電電流が流れるように
される。この結果、交流入力電流の平均的な波形が交流
入力電圧の波形に近付くようにされ、交流入力電流の導
通角が拡大されることになって力率改善が図られること
になる。
The power factor improving operation in the power factor improving converter section 20 is as follows. As described above, when the switching operation of the current resonance type converter is performed, the switching output is output from the converter transformer CV.
Is supplied to the primary winding N 1 of the T-11. Then, an alternating voltage of the switching period generated by the switching output supplied to the primary winding N 1 in converter transformer CVT-11, via a capacitive coupling of the series resonance capacitor C 1, a filter choke coil L N It is applied to the connection point of the high speed recovery type diode D 2. The above filter choke coil L N and high-speed recovery type diode D 2
, Since it is inserted to the positive output line of the bridge rectifier circuit D 1, the switching voltage applied through the series resonant circuit, that the switching voltage is superimposed on the rectified output voltage across the rectifier path Become. Then, the superposed portion of the switching voltage, a fast-recovery diode D 2 in the rectified current is inserted in the rectification path that operates intermittently at the switching period is obtained. By this operation, the power factor improving converter section 20
In, the smoothing capacitor Ci is charged in a state where the switching output is superimposed on the rectified output voltage,
By the superposition of the switching voltage, the voltage across the smoothing capacitor Ci is reduced in the switching cycle. Therefore, the charging current flows to the smoothing capacitor Ci even during the period when the rectified output voltage level is lower than the voltage across the smoothing capacitor (rectified smoothed voltage Ei). As a result, the average waveform of the AC input current is made closer to the waveform of the AC input voltage, and the conduction angle of the AC input current is increased, thereby improving the power factor.

【0015】また、高速リカバリ型ダイオードD2 に対
して並列に接続される共振用コンデンサC2 は、例えば
フィルタチョークコイルLN 及びフィルタコンデンサC
N と共に並列共振回路を形成する。この並列共振回路は
負荷変動に対応してその共振インピーダンスが変化する
ようにされており、この電源回路の負荷が軽くなった時
に、整流経路に帰還されるスイッチング電圧を抑圧する
ようにしている。この結果、軽負荷時の平滑コンデンサ
Ciの端子電圧の上昇を抑制することになる。
Further, resonant capacitor C 2 connected in parallel to the high speed recovery type diode D 2, for example a filter choke coil L N and filter capacitor C
Form a parallel resonance circuit with N. The resonance impedance of the parallel resonance circuit is changed in response to a load change. When the load of the power supply circuit is reduced, the switching voltage fed back to the rectification path is suppressed. As a result, an increase in the terminal voltage of the smoothing capacitor Ci at a light load is suppressed.

【0016】また、この図に示すような力率改善コンバ
ータ回路のように、電流共振形コンバータのスイッチン
グ出力を整流経路に帰還するように構成された力率改善
コンバータにおいては、仮にスイッチング周波数が固定
されていると、入力される交流入力電圧が上昇するのに
従って、力率特性が低下する。そこで、ドライブトラン
スPRTにより電流共振形コンバータのスイッチング周
波数を可変することによって、入力される交流入力電圧
レベルに対して力率がほぼ一定となるように制御可能に
構成されている。
Further, in a power factor correction converter configured to feed back a switching output of a current resonance type converter to a rectification path, such as a power factor correction converter circuit as shown in FIG. In this case, the power factor characteristic decreases as the input AC input voltage increases. Therefore, by changing the switching frequency of the current resonance type converter using the drive transformer PRT, the power factor can be controlled to be substantially constant with respect to the input AC input voltage level.

【0017】例えば、この図に示す電源回路の商用交流
電源に入力される交流入力電圧VACが上昇したように変
化したとすると、これに対応して整流平滑電圧Eiも上
昇することから、整流平滑電圧Eiから分圧抵抗R11
介してトランジスタQ10のベースに供給されるベース電
流が増加する。これによりトランジスタQ10は、コレク
タ電流レベルを大きくするように動作することから、コ
レクタに接続された制御巻線NC には、上記コレクタ電
流が制御電流IC として流れることになる。つまり、交
流入力電圧レベルが上昇するのに応じて制御巻線NC
流れる制御電流IC のレベルが大きくなるように制御さ
れる。ドライブトランスPRTでは、上記のように制御
電流IC のレベルが大きくなることにより、駆動巻線N
B1、NB2のインダクタンスを小さくする。これにより、
駆動巻線NB1と共振コンデンサCB1、及び駆動巻線NB2
と共振コンデンサCB2により形成される2組の自励発振
駆動回路の共振周波数を低下させ、スイッチング素子Q
11、Q12のスイッチング周波数を高くするように制御す
ることになる。この場合、直列共振回路の共振周波数に
対してスイッチング周波数が変化することになるが、こ
れによって直列共振回路に供給されるスイッチング出力
の帰還量が変化して、この場合には力率を高めるように
制御されることになる。
[0017] For example, when the AC input voltage V AC input to a commercial AC power source of the power supply circuit shown in FIG changes as rose, since also increases rectified smoothed voltage Ei corresponding to, rectification base current supplied to the base of the transistor Q 10 via a voltage dividing resistor R 11 from smoothed voltage Ei is increased. Thus the transistor Q 10, since it operates so as to increase the collector current level, the control winding N C which is connected to the collector, so that the collector current flows as the control current I C. That is, the control is performed such that the level of the control current I C flowing through the control winding N C increases as the AC input voltage level increases. In the drive transformer PRT, as the level of the control current I C increases as described above, the drive winding N
Reduce the inductance of B1 and NB2 . This allows
The drive winding N B1 and the resonance capacitor C B1 , and the drive winding N B2
Lowers the resonant frequency of the two sets of self-oscillation driving circuit formed by the resonance capacitor C B2 and the switching element Q
11, will be controlled so as to increase the switching frequency of the Q 12. In this case, the switching frequency changes with respect to the resonance frequency of the series resonance circuit, and this changes the amount of feedback of the switching output supplied to the series resonance circuit. In this case, the power factor is increased. Will be controlled.

【0018】図6は、上記図5に示した電源回路の要部
の動作を商用電源周期により示す波形図であり、ここで
は、最大負荷時において力率PF=0.9が得られてい
る条件での動作波形が示されている。例えば、図6
(a)に示すようにAC100Vの交流入力電圧VAC
入力されている場合、スイッチング素子Q2 のコレクタ
電流ICPは、図6(b)に示す抱絡線により、スイッチ
ング周期で断続された高周波電流として得られる。この
コレクタ電流ICPは、図から分かるように、交流入力電
圧レベルの絶対値が整流平滑電圧レベルよりも高いとさ
れるτ期間において、その振幅が大きくなるような波形
となっている。そして、交流入力電流IACは図6(c)
に示すようにτ期間において正弦波状に流れる波形が得
られ、実際には0.9の力率が得られる程度にその導通
角が拡大されている。
FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of the main part of the power supply circuit shown in FIG. 5 according to the cycle of the commercial power supply. Here, a power factor PF = 0.9 is obtained at the maximum load. The operation waveform under the condition is shown. For example, FIG.
When AC input voltage V AC of AC100V, as shown in (a) is input, the collector current I CP of the switching element Q 2 is, by an envelope shown in FIG. 6 (b), was intermittently at the switching period Obtained as high frequency current. As can be seen from the figure, the collector current ICP has a waveform such that its amplitude increases in a period τ where the absolute value of the AC input voltage level is higher than the rectified smoothed voltage level. The AC input current I AC is as shown in FIG.
As shown in (1), a waveform that flows in a sine wave form in the period τ is obtained, and in practice, the conduction angle is increased to such an extent that a power factor of 0.9 is obtained.

【0019】図7には、図5に示した電源回路の特性と
して、交流入力電圧の変化に対する力率特性を示してい
る。この図から分かるように、図5に示した電源回路に
おいては、実線で示す最大負荷電力PO =150W時の
場合と、破線で示す最小負荷電力PO =10W時の場合
とで共に、交流入力電圧の上昇に関わらず力率がほぼ
0.9程度で維持されるように制御されている。
FIG. 7 shows a power factor characteristic with respect to a change in the AC input voltage as a characteristic of the power supply circuit shown in FIG. As can be seen from the figure, in the power supply circuit shown in FIG. 5, both the case where the maximum load power P O = 150 W shown by the solid line and the case where the minimum load power P O = 10 W shown by the broken line are, The power factor is controlled so as to be maintained at about 0.9 regardless of an increase in the input voltage.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】電源回路が搭載される
機器のサイズの小型化やコスト等の観点から見れば、電
源回路や力率改善コンバータ回路等においてもできるだ
け部品点数を削減する等して、小型/軽量化及び低コス
ト化を図ることが好ましい。例えば、図5に示した電源
回路であれば、力率改善コンバータ部20においてトラ
ンジスタQ10を備えてなる増幅回路を設けることによ
り、交流入力電圧の変化に対して力率がほぼ一定となる
ように制御することを可能としているが、この増幅回路
を形成するには、トランジスタQ10に対し接続される抵
抗R11,R12,R13の他、定電圧回路を形成する三次巻
線N3 、整流ダイオードD3 、抵抗R3、平滑コンデン
サC3 及びツェナーダイオードZD1 等の比較的多くの
部品を必要とする。また、上記三次巻線N3 はコンバー
タトランスCVT−11に巻装されているが、これによ
っても、コンバータトランスCVT−11の小型化が困
難になると共に、製造工程も複雑化してそれだけコスト
に影響を与えることに繋る。
From the viewpoint of miniaturization of the size of the equipment on which the power supply circuit is mounted, cost, and the like, the number of parts is reduced as much as possible in the power supply circuit and the power factor correction converter circuit. It is preferable to reduce the size, weight, and cost. For example, if the power source circuit shown in FIG. 5, by providing an amplifier circuit comprising transistors including transistors Q 10 in the power factor improvement converter 20, so that the power factor with respect to the change of the AC input voltage is substantially constant In order to form this amplifier circuit, in addition to the resistors R 11 , R 12 and R 13 connected to the transistor Q 10 , a tertiary winding N 3 forming a constant voltage circuit is formed. , A rectifier diode D 3 , a resistor R 3 , a smoothing capacitor C 3, and a zener diode ZD 1 . Further, the tertiary winding N 3 is wound around the converter transformer CVT-11, but which also, the converter with the miniaturization of the transformer CVT-11 becomes difficult, affecting the correspondingly cost and manufacturing steps complicated Will lead to giving.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た問題点を考慮して、平滑回路から出力される整流平滑
電圧を動作電源として自励発振によりスイッチング動作
を行い、そのスイッチング出力を直列共振コンデンサ及
び直列共振巻線のインダクタンスにより形成される直列
共振回路に供給するようにされる自励式電流共振形コン
バータと、この直列共振回路から整流電流経路に対して
帰還されたスイッチング出力に基づいて力率改善を図る
ようにされた力率改善手段と、交流入力電圧レベルに対
して、スイッチング周波数を可変することにより力率が
ほぼ一定となるように制御を行う力率制御手段を備えて
力率改善コンバータ回路を構成することとし、上記力率
制御手段は、上記平滑回路を形成する平滑コンデンサに
対して並列に設けられ、少なくとも抵抗及び制御巻線か
らなる直列接続回路と、自励式電流共振形コンバータの
自励発振回路を形成する駆動巻線に対して、その巻回方
向が直交するように上記制御巻線が巻装されて形成され
る直交型トランスとを備えて構成することとした。ま
た、上記直列接続回路は、ツェナーダイオード素子を直
列に挿入して形成することとした。
In view of the above-mentioned problems, the present invention performs a switching operation by self-excited oscillation using a rectified smoothed voltage output from a smoothing circuit as an operating power supply, and connects the switching output in series. A self-excited current resonance type converter that is supplied to a series resonance circuit formed by a resonance capacitor and an inductance of a series resonance winding, and a switching output that is fed back from the series resonance circuit to a rectified current path. A power factor improving device includes a power factor improving device configured to improve a power factor, and a power factor controlling device that performs control such that a power factor is substantially constant by changing a switching frequency with respect to an AC input voltage level. The power factor control means is provided in parallel with a smoothing capacitor forming the smoothing circuit. The control winding is arranged such that the winding direction is orthogonal to a series connection circuit comprising at least a resistor and a control winding and a drive winding forming a self-excited oscillation circuit of the self-excited current resonance type converter. And an orthogonal transformer wound and formed. The series connection circuit is formed by inserting a zener diode element in series.

【0022】上記構成によれば、力率改善コンバータ回
路において交流入力電圧変動に対して力率を一定に保つ
ための力率制御手段を、スイッチング素子を自励発振さ
せるための駆動巻線に対してその巻回方向が直交するよ
うに直交型トランスに巻装される制御巻線と、この制御
巻線に直列接続される抵抗のみにより形成することが可
能となる。また、上記制御巻線と抵抗の直列接続回路に
対してツェナーダイオードを直列に挿入することによっ
て、交流入力電圧が所定レベル以下の場合には制御巻線
に電流を流さないようにして、力率制御手段の機能をオ
フさせることが可能となる。
According to the above configuration, the power factor control means for maintaining the power factor constant with respect to the AC input voltage fluctuation in the power factor improving converter circuit is provided for the drive winding for causing the switching element to self-oscillate. It can be formed only by the control winding wound around the orthogonal transformer such that the winding directions are orthogonal to each other, and a resistor connected in series to the control winding. Also, by inserting a zener diode in series with the series connection circuit of the control winding and the resistor, when the AC input voltage is lower than a predetermined level, no current flows through the control winding and the power factor is reduced. The function of the control means can be turned off.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態としての力率改善コンバータを備えて構成されるスイ
ッチング電源回路の構成を示す回路図である。なお、こ
の図に示す力率改善コンバータ部10において、スイッ
チング素子Q1 ,Q2 を備えてなる電流共振形コンバー
タの回路構成及び、直列共振コンデンサC1 の静電容量
結合を介するようにしてスイッチング出力を帰還する力
率改善のための回路構成は、図5と同様であることか
ら、各回路の構成部分については同一符号を付して説明
を省略する。また、他の構成部分において図5と同一と
なる部分についても同一符号を付すことにより説明を省
略する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a switching power supply circuit provided with a power factor improving converter according to a first embodiment of the present invention. In the power factor improving converter section 10 shown in FIG. 1 , the switching is performed via the circuit configuration of the current resonance type converter including the switching elements Q 1 and Q 2 and the capacitance coupling of the series resonance capacitor C 1. Since the circuit configuration for improving the power factor for feeding back the output is the same as that in FIG. 5, the components of each circuit are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Also, in the other components, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 5, and the description will be omitted.

【0024】この図に示す力率改善コンバータ部10
(本実施の形態としての力率改善コンバータ回路)にお
いては、直交型のドライブトランスPRTの制御巻線N
C はその一端が抵抗R1 を介して平滑コンデンサCiの
正極端子と接続され、他端は直接一次側アースに接続さ
れている。これによると、上記抵抗R1 と制御巻線NC
との直列接続回路が、平滑コンデンサCiに対して並列
に設けられたことになる。つまり、本実施の形態におい
て力率を安定化するための力率制御回路としては、例え
ば図5に示したようなスイッチング素子Q10及びその周
辺部品よりなる増幅回路(N3 ,D3 ,R3 ,C3 ,Z
1 よりなる定電圧回路を含む)は設けられておらず、
代わりに、上記抵抗R1 と制御巻線NC との直列接続回
路が設けられたものと見ることができる。
The power factor improving converter 10 shown in FIG.
In the power factor improving converter circuit according to the present embodiment, the control winding N of the orthogonal drive transformer PRT is used.
C is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci one end through a resistor R 1, the other end is connected directly to the primary side ground. According to this, the resistance R 1 and the control winding N C
Is provided in parallel with the smoothing capacitor Ci. That is, in the present embodiment, as a power factor control circuit for stabilizing the power factor, for example, an amplifier circuit (N 3 , D 3 , R 3) including the switching element Q 10 and its peripheral components as shown in FIG. 3, C 3, Z
Includes a constant voltage circuit consisting of D 1) is not provided,
Alternatively, it can be seen as the series connection circuit of the resistor R 1 and the control winding N C is provided.

【0025】上記のような回路構成とすることによっ
て、本実施の形態の力率改善コンバータ部10と図5に
示した力率改善コンバータ部20を比較した場合、本実
施の形態の力率改善コンバータ部10のほうが力率制御
回路を形成する部品点数が大幅に削減されることにな
る。これに伴い、本実施の形態においては三次巻線N3
も省略されることから、コンバータトランスCVT−1
を製造するのに際しては、一次巻線N1 を巻装するのみ
でよくなり、それだけコンバータトランスCVT−1の
製造工程の簡略化が実現され、そのサイズの小型化を図
ることも可能となる。
With the above circuit configuration, when the power factor improving converter section 10 of the present embodiment is compared with the power factor improving converter section 20 shown in FIG. The converter 10 greatly reduces the number of components forming the power factor control circuit. Accordingly, in the present embodiment, the tertiary winding N 3
Is also omitted, the converter transformer CVT-1
In for making becomes better only wound a primary winding N 1, is realized simplified correspondingly converter transformer CVT-1 of the manufacturing process, it is also possible to reduce the size of that size.

【0026】この図に示す力率制御回路では、整流平滑
電圧Eiから抵抗R1 を介することにより、制御巻線N
C に流すべき制御電流IC が生成されることになる。そ
して、例えばこの図に示す電源回路の商用交流電源に入
力される交流入力電圧VACが上昇したように変化したと
する。これにより、整流平滑電圧Eiも上昇するのに応
じて制御巻線NC に流れる制御電流IC のレベルも大き
くなり、以降は、図5における説明と同様の作用によっ
て、スイッチング素子Q1 、Q2 のスイッチング周波数
を高くするように制御する結果、交流入力電圧VACが上
昇に対して力率を高めるように制御することが可能とな
る。
[0026] In the power factor control circuit shown in this figure, by passing through the resistor R 1 from the rectified smoothed voltage Ei, control winding N
A control current I C to be passed to C is generated. Then, for example, it is assumed that the AC input voltage VAC input to the commercial AC power supply of the power supply circuit shown in FIG. As a result, the level of the control current I C flowing through the control winding N C increases in accordance with the rise of the rectified smoothed voltage Ei. Thereafter, the switching elements Q 1 and Q 1 are operated by the same operation as described in FIG. As a result of controlling to increase the switching frequency of No. 2 , it becomes possible to control to increase the power factor with respect to the increase of the AC input voltage VAC.

【0027】図2は、上記図1に示した構成の電源回路
において、交流入力電圧の変化に対する力率の関係を示
している。この場合には負荷電力がパラメータとされて
いる。この図において、実線は最大負荷電力(PO =1
50W)時における力率特性を示しており、交流入力電
圧VACの上昇に対して若干力率PFが低下していく傾向
が現れているものの、平均的に力率PF0.9を維持し
ている特性が得られる。また、破線で示す最小負荷電力
(PO =10W)時としては、上記最大負荷電力時の場
合よりも力率PFの値が若干下回るものの、交流入力電
圧VACの上昇に対しては同様の力率PF変化の傾向が得
られている。本実施の形態においては、力率制御回路と
して増幅回路が設けられずに、抵抗R1 のみによって整
流平滑電圧Eiから制御巻線NC に制御電流IC を流す
ように構成していることから、交流入力電圧VACの変化
に対する制御電流IC の感度が図5に示す力率改善コン
バータ部20よりも低下するために、上記図2のよう
に、交流入力電圧VACの上昇に対して力率PFがなだら
かに低下していくような特性となる。これに対して図5
に示す力率PF改善コンバータ部20の動作では、図7
に示したように交流入力電圧VACの変化に対して力率P
Fが0.9としてほぼ一定となるように制御されてい
る。
FIG. 2 shows the relationship between the AC input voltage and the power factor in the power supply circuit having the configuration shown in FIG. In this case, the load power is a parameter. In this figure, the solid line indicates the maximum load power (P O = 1)
50 W), the power factor PF shows a tendency to slightly decrease with an increase in the AC input voltage VAC. Characteristics can be obtained. When the minimum load power (P O = 10 W) indicated by the broken line is used, although the value of the power factor PF is slightly lower than that at the time of the maximum load power, the same applies to the increase in the AC input voltage VAC. The tendency of the power factor PF change is obtained. In the present embodiment, an amplifier circuit is not provided as a power factor control circuit, and the control current I C flows from the rectified smoothed voltage Ei to the control winding N C by only the resistor R 1. , because the sensitivity of the control current I C relative to the change of the ac input voltage V AC is lower than the power factor improvement converter 20 shown in FIG. 5, as FIG. 2, with the rise of the ac input voltage V AC The characteristic is such that the power factor PF gradually decreases. In contrast, FIG.
In the operation of the power factor PF improvement converter section 20 shown in FIG.
The power factor P with respect to the change of the ac input voltage V AC as shown in
Control is performed so that F is substantially constant at 0.9.

【0028】ただし、本実施の形態としては、図2に示
すような力率特性が得られていれば、例えば交流入力電
圧AC100V時には、最大/最小負荷電力時とで共に
力率0.9にほぼ近い特性が得られていることから実用
上は問題がないことになり、前述した部品点数削減や製
造工程の簡略化のメリットを併せて考慮した場合には、
低コスト化を実現しながら実用性を有しているという点
で、図5の構成による力率改善コンバータ部20よりも
有利な力率改善コンバータ回路であるということができ
る。
However, in this embodiment, if the power factor characteristic as shown in FIG. 2 is obtained, for example, when the AC input voltage is 100 V AC, the power factor becomes 0.9 at both the maximum / minimum load power. Since almost similar characteristics are obtained, there is no problem in practical use, and when considering the merits of reducing the number of parts and simplifying the manufacturing process as described above,
It can be said that this is a power factor improving converter circuit which is more advantageous than the power factor improving converter section 20 of the configuration of FIG. 5 in that it has practicality while realizing low cost.

【0029】また、力率改善コンバータ部11における
力率制御回路に関する部品選定として、例えばドライブ
トランスPRTの制御巻線NC として60μφの銅線を
1000T巻装してその直流抵抗値として220Ωを設
定したうえで抵抗R1 には47KΩを選定することがで
きる。この場合、制御巻線NC に流すべき制御電流の可
変範囲を0〜6mAとして、交流入力電圧AC100V
で負荷電力が10W時の条件では、整流平滑電圧Eiは
140V程度となり、このときに力率制御に要する制御
電力(即ち、制御電流IC が流れることにより発生する
電力である)は0.42Wとなる。これに対して、例え
ば図5に示した力率制御回路(増幅回路)では0.1W
程度の制御電力となる。そこで、本実施の形態の力率制
御回路において、例えば制御巻線NC のターン数を40
00Tに増加し、抵抗R1 は200KΩとすれば制御電
流IC が定常的に低減されるために、図5の力率制御回
路と同等の制御電力特性を得ることができる。
Further, as the parts selection regarding the power factor control circuit in the power factor improvement converter 11, for example, setting a 220Ω copper wire 60μφ as a control winding N C of the drive transformer PRT as a DC resistance and 1000T wound the resistor R 1 in terms of the can be selected 47kohm. This case, the variable range of the control current to be supplied to the control winding N C as 0~6MA, AC input voltage AC100V
In the condition when the load power is 10W, the rectified smoothed voltage Ei becomes about 140 V, the control power required for the power factor control at this time (i.e., a power generated by the control current I C flows) is 0.42W Becomes On the other hand, for example, the power factor control circuit (amplifier circuit) shown in FIG.
Control power. Therefore, the power factor control circuit of the present embodiment, for example, the number of turns control winding N C 40
Increased to 00T, the resistor R 1 in order to 200KΩ Tosureba control current I C is constantly reduced, it is possible to obtain the same control power characteristics and the power factor control circuit of FIG.

【0030】図3は、本発明の第2の実施の形態として
の力率改善コンバータ回路(力率改善コンバータ部)を
備えて構成されるスイッチング電源回路の一例を示す回
路図であり、図1と同一部分には同一符号を付して説明
を省略する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply circuit including a power factor improving converter circuit (power factor improving converter section) according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG.

【0031】ところで、力率改善回路の構成として、先
に本出願人により電流共振形コンバータの直列共振回路
に得られるスイッチング出力を、トランスやチョークコ
イル等の磁気結合を介して整流電流経路に帰還するよう
にした構成が各種提案されているが、本実施の形態の力
率改善コンバータ部11においては、力率改善回路とし
てこの磁気結合方式を採用した構成が採用されているこ
とから、先ず力率改善回路の構成について説明する。
By the way, as a configuration of the power factor improving circuit, the switching output obtained by the applicant of the present invention in the series resonance circuit of the current resonance type converter is fed back to the rectification current path via a magnetic coupling such as a transformer or a choke coil. Although various configurations have been proposed, the power factor improving converter 11 of the present embodiment employs a configuration employing this magnetic coupling method as a power factor improving circuit. The configuration of the rate improvement circuit will be described.

【0032】この図に示す力率改善コンバータ部11に
おいては、コンバータトランスCVT−2が設けられて
おり、このコンバータトランスCVT−2には直列共振
回路の一次巻線N1 と重畳用巻線N2 とが、磁気結合が
得られるようにして巻装されている。上記重畳用巻線N
2 は、整流電流経路に対して高速リカバリ型ダイオード
2 のカソードと平滑コンデンサCiの正極端子間に直
列に挿入されている。上記のような力率改善回路の構成
の場合、直列共振回路の一次巻線N1 に得られる電流共
振形コンバータのスイッチング出力は、コンバータトラ
ンスCVT−2の磁気結合を介して重畳用巻線N2 に伝
達される。この重畳用巻線N2 は整流電流経路に挿入さ
れていることから、整流経路を介する整流出力電圧に対
してスイッチング電圧が重畳されることになる。そし
て、このスイッチング電圧の重畳分によって、整流経路
に挿入されている高速リカバリ型ダイオードD2 では整
流電流をスイッチング周期で断続する動作が得られるこ
とになる。この動作により、以降は、例えば図5にて説
明したと同様の作用によって交流入力電流の導通角が拡
大されて、力率改善が図られることになる。
[0032] In the power factor improvement converter 11 shown in this figure, the converter transformer CVT-2 are provided, the converter transformer CVT-2 of the series resonant circuit in the primary winding N 1 and superimposing winding N 2 are wound so that magnetic coupling can be obtained. Above winding N
2 is inserted in series between the positive terminal of the high speed recovery type diode D 2 cathode and a smoothing capacitor Ci with respect to the rectifier current path. For construction of the power factor correction circuit as described above, the switching output of the current resonant converter obtained at the primary winding N 1 of the series resonant circuit, the converter transformer CVT-2 of the magnetic coupling of the through superimposing winding N It is transmitted to 2 . Since the superimposing winding N 2 is being inserted in the rectification current path, so that the switching voltage is superimposed on the rectified output voltage across the rectifier path. Then, the superposed portion of the switching voltage, a fast-recovery diode D 2 in the rectified current is inserted in the rectification path that operates intermittently at the switching period is obtained. By this operation, thereafter, for example, the conduction angle of the AC input current is expanded by the same operation as that described with reference to FIG. 5, and the power factor is improved.

【0033】なお、本実施の形態においては、共振用コ
ンデンサC2 は重畳用巻線N2 に対して並列に設けられ
ているが、このような接続形態の場合には、共振用コン
デンサC2 は主として重畳用巻線N2 のインダクタンス
と共に並列共振回路を形成して、図5にて説明した作用
によって軽負荷時の平滑コンデンサCiの端子電圧の上
昇を抑制することになる。また、本実施の形態において
は、フィルタコンデンサCN は、その一端がフィルタチ
ョークコイルLN と高速リカバリ型ダイオードD2 との
接続点に対して接続されているが、このような接続形態
によってもフィルタチョークコイルLN と共にノーマル
モードのローパスフィルタを形成する。
In the present embodiment, the resonance capacitor C 2 is provided in parallel with the superposition winding N 2 , but in such a connection form, the resonance capacitor C 2 is provided. to form a parallel resonant circuit together with the primarily superimposing winding N 2 inductance, thus to suppress an increase in the terminal voltage of the smoothing capacitor Ci at light loads by the action explained in FIGS. Further, in the present embodiment, one end of the filter capacitor C N is connected to the connection point between the filter choke coil L N and the high-speed recovery type diode D 2. A normal mode low-pass filter is formed together with the filter choke coil LN .

【0034】次に、力率改善コンバータ部11における
力率制御回路としては、図1に示した力率改善コンバー
タ部10における力率制御回路の構成に対して、ツェナ
ーダイオードZD2 が追加されている。この場合ツェナ
ーダイオードZD2 は、そのアノードが制御巻線NC
一端と接続され、カソード側が抵抗R1 の一端と接続さ
れるようにして設けられている。つまり、本実施の形態
においては力率制御回路として、抵抗R1 −ツェナーダ
イオードZD2 −制御巻線NC の直列接続回路が、平滑
コンデンサCiに対して並列に設けられていることにな
る。また、この力率制御回路では、例えば交流入力電圧
AC103V以下に対応するレベルの整流平滑電圧Ei
が得られている場合には、ツェナーダイオードZD2
非導通の状態を保ち、交流入力電圧AC103V以上に
対応するレベルの整流平滑電圧Eiが得られている場合
には、導通した状態となるように所要の関連部品が選定
される。これにより、交流入力電圧AC103V以下で
は制御巻線NC に制御電流IC が流れないことになり、
交流入力電圧AC103V以下(即ち、交流入力電圧A
C100V系時)の条件では制御電力が生じないことに
なる。
Next, as the power factor control circuit in the power factor improvement converter 11, the configuration of the power factor control circuit in the power factor improvement converter 10 shown in FIG. 1, the Zener diode ZD 2 is added I have. Zener diode ZD 2 In this case, an anode connected to one end of the control winding N C, are provided so as cathode is connected to one end of resistor R 1. In other words, the power factor control circuit in the present embodiment, resistor R 1 - Zener diode ZD 2 - series circuit of control winding N C is thus provided in parallel with the smoothing capacitor Ci. Further, in this power factor control circuit, for example, a rectified smoothed voltage Ei having a level corresponding to the AC input voltage AC 103 V or less.
As is obtained if and is Zener diode ZD 2 keeps the non-conducting state, when the rectification smoothed voltage Ei of a level corresponding to or higher AC input voltage AC103V is obtained, which becomes conductive state The required related parts are selected. As a result, the control current I C does not flow through the control winding N C at the AC input voltage AC 103 V or less,
AC input voltage AC 103 V or less (that is, AC input voltage A
Under the condition of C100V system), no control power is generated.

【0035】図4は、上記図3に示す構成の電源回路に
おける力率特性として、交流入力電圧の変化に対する力
率の関係を示しており、この場合にも負荷電力がパラメ
ータとされている。この図に示す特性としては、交流入
力電圧AC103V以上ではツェナーダイオードZD2
が導通することにより、先に図1の電源回路の力率特性
として示した図2の特性と、最大負荷電力時(実線)と
最小負荷電力時(破線)とで共に同様となり、この場合
も充分実用的な特性が得られている。これに対して、交
流入力電圧AC103V以下の状態では、力率制御が無
効となり、交流入力電圧の上昇に伴って力率が低下して
いく特性が現れているが、このように交流入力電圧レベ
ルが低い(AC100V系時)とされる条件では、特に
力率の安定化制御を図らなくとも高力率が得られるた
め、この点では特に問題とならない。
FIG. 4 shows a relationship between a power factor and a change in AC input voltage as a power factor characteristic of the power supply circuit having the configuration shown in FIG. 3, and in this case, load power is used as a parameter. As a characteristic shown in this figure, the Zener diode ZD 2
Are conducted, the characteristics of FIG. 2 previously shown as the power factor characteristics of the power supply circuit of FIG. 1 are the same at the time of maximum load power (solid line) and at the time of minimum load power (dashed line). Sufficient practical characteristics have been obtained. On the other hand, when the AC input voltage is lower than AC 103 V, the power factor control becomes invalid, and the power factor decreases as the AC input voltage increases. Is low (at AC 100 V system), a high power factor can be obtained without particularly stabilizing control of the power factor. Therefore, there is no particular problem in this respect.

【0036】ところで、これまで説明してきた各実施の
形態は、力率改善を図るために既存のスイッチング電源
回路に付加することのできる力率改善コンバータ回路と
されているが、本発明の力率改善コンバータ回路は単体
のスイッチング電源回路自体として利用することも当然
可能とされるものである。例えば、具体的に図1に示し
た力率改善コンバータ部10の構成に基づいてスイッチ
ング電源回路を構成するのであれば、図示は省略する
が、例えばコンバータトランスの代わりに、絶縁コンバ
ータトランスPIT(Power Isolation Transformer)を
設け、一次側巻線とされる一次巻線N1 と、二次側に交
番電圧を得るための二次側巻線を分割配置して粗結合に
より巻装してリーケージインダクタンスを構成する。そ
して、絶縁コンバータトランスPITの二次側巻線に得
られた交番電圧を整流することによって二次側直流電圧
が得られるように、二次側に整流平滑回路を設ければよ
い。
In each of the embodiments described so far, the power factor improving converter circuit can be added to an existing switching power supply circuit in order to improve the power factor. The improved converter circuit can naturally be used as a single switching power supply circuit itself. For example, if a switching power supply circuit is specifically configured based on the configuration of the power factor correction converter unit 10 illustrated in FIG. 1, although not illustrated, for example, instead of a converter transformer, an insulated converter transformer PIT (Power Isolation Transformer) to provided a primary winding N 1 is the primary winding, the leakage inductance by winding a separately arranged to loosely-coupled secondary winding for obtaining an alternating voltage on the secondary side Configure. Then, a rectifying and smoothing circuit may be provided on the secondary side so that a secondary DC voltage is obtained by rectifying the alternating voltage obtained on the secondary winding of the insulating converter transformer PIT.

【0037】なお、上記各実施の形態に示すスイッチン
グ電源部1としては、PWM方式によるフライバックコ
ンバータあるいはフォワードコンバータ等のほか、RC
C(リンギングチョークコンバータ)をはじめとする他
の方式による各種タイプのスイッチングコンバータが用
いられても構わないことはいうまでもないが、スイッチ
ング動作の電流波形もしくは電圧波形が矩形波となるス
イッチングコンバータが接続される場合に適用して好適
とされる。また、先に本出願人により上記各実施の形態
に示す回路構成以外で、電流共振形コンバータのスイッ
チング出力を整流電流経路に帰還することにより力率改
善を図るスイッチング電源回路が各種提案されている
が、これらの発明の構成を本発明の力率改善コンバータ
回路の構成として適用することも可能とされる。
The switching power supply unit 1 shown in each of the above embodiments may be a flyback converter or a forward converter based on a PWM method, or may be an RC converter.
It is needless to say that various types of switching converters such as C (ringing choke converter) may be used. However, a switching converter in which the current waveform or the voltage waveform of the switching operation is a rectangular wave is used. It is suitable for application when connected. In addition, the applicant has previously proposed various switching power supply circuits for improving the power factor by feeding back the switching output of the current resonance type converter to the rectification current path, other than the circuit configuration shown in each of the above embodiments. However, these configurations of the present invention can be applied as the configuration of the power factor improving converter circuit of the present invention.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、力率改善
コンバータ回路において交流入力電圧の変化に対して力
率がほぼ一定となるように制御を行う力率制御回路とし
て、直交形ドライブトランスの制御巻線と抵抗の直列接
続回路を平滑コンデンサに対して並列に設けるようにし
て構成していることから、それだけ部品点数が削減され
て、回路の小型/軽量化及び低コスト化を図ることがで
きる。また、上記直列接続回路に対してツェナーダイオ
ードを挿入して接続することによって、交流入力電圧が
所定レベル以下の場合には制御巻線に制御電流を流さな
いようにすることで、交流入力電圧が所定レベル以下の
条件下では力率制御のための電力が消費されないように
して、消費電力の節減を図ることが可能となる。
As described above, the present invention provides an orthogonal drive transformer as a power factor control circuit for controlling a power factor in a power factor improvement converter circuit so that the power factor becomes substantially constant with respect to a change in AC input voltage. Since the series connection circuit of the control winding and the resistor is provided in parallel with the smoothing capacitor, the number of components is reduced accordingly, and the circuit is reduced in size / weight and cost. Can be. Also, by inserting and connecting a zener diode to the series connection circuit, when the AC input voltage is equal to or lower than a predetermined level, the control current is not supplied to the control winding, so that the AC input voltage is reduced. Under the condition of a predetermined level or less, power for power factor control is not consumed, so that power consumption can be reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態としての力率改善コ
ンバータ回路を備えたスイッチング電源回路の構成を示
す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply circuit including a power factor correction converter circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態のスイッチング電源回路の力
率特性を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating power factor characteristics of the switching power supply circuit according to the first embodiment.

【図3】第2の実施の形態としての力率改善コンバータ
回路を備えたスイッチング電源回路の構成を示す回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration of a switching power supply circuit including a power factor correction converter circuit according to a second embodiment.

【図4】第2の実施の形態のスイッチング電源回路の力
率特性を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating power factor characteristics of a switching power supply circuit according to a second embodiment.

【図5】先行技術としての力率改善コンバータ回路を備
えたスイッチング電源回路の構成を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply circuit including a power factor correction converter circuit as a prior art.

【図6】図5に示すスイッチング電源回路の動作を商用
電源周期で示す波形図である。
6 is a waveform chart showing the operation of the switching power supply circuit shown in FIG. 5 in a commercial power supply cycle.

【図7】図5に示すスイッチング電源回路の力率特性を
示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating power factor characteristics of the switching power supply circuit illustrated in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スイッチング電源部、2 制御回路、10,11,
力率改善コンバータ回路、D1 ブリッジ整流回路、
Ci 平滑コンデンサ、CVT−1,CVT−2 コ
ンバータトランス、、PRT ドライブトランス、 Q
1 ,Q2 スイッチング素子、ZD2 ツェナーダイオー
ド、C1 直列共振コンデンサ、N1 一次巻線、N2
重畳用巻線、LN フィルタチョークコイル、CN
ィルタコンデンサ、D2 高速リカバリ型ダイオード、
2 共振用コンデンサ
1 switching power supply section, 2 control circuits, 10, 11,
Power factor improving converter circuit, D 1 bridge rectifier circuit,
Ci smoothing capacitor, CVT-1, CVT-2 converter transformer, PRT drive transformer, Q
1, Q 2 switching elements, Z D2 zener diode, C 1 series resonant capacitor, N 1 primary winding, N 2
Superimposing winding, L N filter choke coil, C N filter capacitor, D 2 high speed recovery type diode,
C 2 resonance capacitor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平滑回路から出力される整流平滑電圧を
動作電源として自励発振によりスイッチング動作を行
い、そのスイッチング出力を直列共振コンデンサ及び直
列共振巻線のインダクタンスにより形成される直列共振
回路に供給するようにされる自励式電流共振形コンバー
タと、 上記直列共振回路から整流電流経路に対して帰還された
スイッチング出力に基づいて力率改善を図るようにされ
た力率改善手段と、 交流入力電圧レベルに対して、スイッチング周波数を可
変することにより力率がほぼ一定となるように制御を行
う力率制御手段を備え、 上記力率制御手段は、上記平滑回路を形成する平滑コン
デンサに対して並列に設けられ、少なくとも抵抗及び制
御巻線からなる直列接続回路と、 上記自励式電流共振形コンバータの自励発振回路を形成
する駆動巻線に対して、その巻回方向が直交するように
上記制御巻線が巻装されて形成される直交型トランスと
を備えて構成される、 ことを特徴とする力率改善コンバータ回路。
1. A switching operation is performed by self-excited oscillation using a rectified and smoothed voltage output from a smoothing circuit as an operation power supply, and the switching output is supplied to a series resonance circuit formed by a series resonance capacitor and an inductance of a series resonance winding. Self-excited current resonance type converter, power factor improvement means configured to improve a power factor based on a switching output fed back from the series resonance circuit to a rectified current path, and an AC input voltage. Power level control means for controlling the power factor to be substantially constant by varying the switching frequency with respect to the level, wherein the power factor control means is in parallel with a smoothing capacitor forming the smoothing circuit. And a series connection circuit comprising at least a resistor and a control winding; and a self-excited oscillation of the self-excited current resonance type converter. A power transformer comprising: a drive transformer forming a path; and an orthogonal transformer formed by winding the control winding so that the winding direction is orthogonal to the drive winding. Improved converter circuit.
【請求項2】 上記直列接続回路に対して、ツェナーダ
イオード素子が直列に挿入されていることを特徴とする
請求項1に記載の力率改善コンバータ回路。
2. The power factor improving converter circuit according to claim 1, wherein a Zener diode element is inserted in series with the series connection circuit.
【請求項3】 上記力率改善手段は、 整流回路の出力に対して設けられるフィルタチョークコ
イル及びフィルタコンデンサからなるノーマルモードの
ローパスフィルタと、 整流回路の整流電流経路に直列に挿入される高速リカバ
リ型整流素子と、 上記直列共振コンデンサの作用による静電容量結合を介
して、上記高速リカバリ型整流素子に対してスイッチン
グ出力を印加するようにして帰還するスイッチング出力
帰還手段と、 を備えて構成されていることを特徴とする請求項1に記
載の力率改善コンバータ回路。
3. A normal mode low-pass filter comprising a filter choke coil and a filter capacitor provided for an output of a rectifier circuit, and a high-speed recovery device inserted in series in a rectifier current path of the rectifier circuit. Type rectifying element, and switching output feedback means for applying a switching output to the fast recovery type rectifying element and feeding back through the capacitive coupling by the action of the series resonance capacitor. The power factor improving converter circuit according to claim 1, wherein
【請求項4】 上記力率改善手段は、 整流回路の出力に対して設けられるフィルタチョークコ
イル及びフィルタコンデンサからなるノーマルモードの
ローパスフィルタと、 整流回路の整流電流経路に直列に挿入される高速リカバ
リ型整流素子と、 磁気結合を介するようにして、上記高速リカバリ型整流
素子に対してスイッチング出力を印加するようにして帰
還するスイッチング出力帰還手段と、 を備えて構成されていることを特徴とする請求項1に記
載の力率改善コンバータ回路。
4. The power factor improving means includes: a normal mode low-pass filter including a filter choke coil and a filter capacitor provided for an output of a rectifier circuit; and a high-speed recovery device inserted in series in a rectifier current path of the rectifier circuit. Type rectifying element, and switching output feedback means for applying switching output to the fast recovery type rectifying element via magnetic coupling and performing feedback. The power factor improving converter circuit according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6352193B1 (en) 2000-08-01 2002-03-05 General Electric Company Apparatus for joining electrically conductive materials
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