JPH10155273A - Switching mode rectifying circuit - Google Patents

Switching mode rectifying circuit

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Publication number
JPH10155273A
JPH10155273A JP30935996A JP30935996A JPH10155273A JP H10155273 A JPH10155273 A JP H10155273A JP 30935996 A JP30935996 A JP 30935996A JP 30935996 A JP30935996 A JP 30935996A JP H10155273 A JPH10155273 A JP H10155273A
Authority
JP
Japan
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reactor
circuit
current charging
output
discharging
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Application number
JP30935996A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryozo Tanaka
良三 田中
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To considerably reduce a high frequency current flowing through a smoothening capacitor, by constituting two phases of current charging/ discharging circuits each comprising a reactor, switching element and diode, and by performing switching control by shifting each by a particular period, thereby reducing the peak current of a current flowing through the reactor. SOLUTION: An AC power source supplied between input terminals 1a and 1b is rectified by a single-phase full-wave rectifier constituted with diodes 4 to 7 through a filter constituted with a reactor 1 and a capacitor 3. This rectified output is stored as energy because a current in a reactor 8 increases when a transistor 9 of the switching element is in the on-state. A transistor 24 of a switching element is turned on after delaying by half-period from a transistor 9, during the on-period of the transistor 24, a current of a reactor 23 increases and the energy is stored, and when the transistor 24 is turned off, the energy of the AC power supply and the reactor 23 is supplied to a capacitor 11 and a load 12.

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】この発明は電源回路に関し、
交流電源を高力率で直流電源に変換するスイッチングモ
ード整流回路に関するものである。
The present invention relates to a power supply circuit,
The present invention relates to a switching mode rectifier circuit that converts an AC power supply into a DC power supply with a high power factor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は特開平7−15965号公報に示
された従来のスイッチングモード整流回路の構成図であ
る。図において、1a,1bは交流電源の入力端子、2
はリアクトル、3はコンデンサ、4〜7はダイオードで
あり、単相全波整流器を構成する。8はリアクトル、9
はスイッチング素子のトランジスタ、10はダイオー
ド、11はコンデンサ、12は負荷、13,14はダイ
オード、15は抵抗器、16は基準電源、17,18は
第1および第2の比較増幅器、19は乗算器、20は平
方根演算器、21は鋸歯状波発生器、22は第3の比較
増幅器である。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a block diagram of a conventional switching mode rectifier circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-15965. In the figure, 1a and 1b are input terminals of an AC power supply, 2
Is a reactor, 3 is a capacitor, and 4 to 7 are diodes, which constitute a single-phase full-wave rectifier. 8 is a reactor, 9
Is a switching element transistor, 10 is a diode, 11 is a capacitor, 12 is a load, 13 and 14 are diodes, 15 is a resistor, 16 is a reference power supply, 17 and 18 are first and second comparison amplifiers, and 19 is a multiplier. , 20 is a square root calculator, 21 is a sawtooth wave generator, and 22 is a third comparison amplifier.

【0003】また図中のviは入力端子1aと1b間の
入力電圧を、ilはリアクトル8の電流を、Erは基準
電源16の電圧を、Eoは負荷12の両端電圧を、Es
は鋸歯状波発生器21の出力電圧の波高値を、A,Bは
それぞれ第2の比較増幅器18、第1の比較増幅器17
の増幅度を示す。なお矢印の方向はそれぞれの電圧、電
流の正方向を示す。また図7は入力電圧viとリアクト
ル8の電流ilの時間変化を示すもので、横軸は入力電
圧の周波数facに対しては位相θを、スイッチング周
波数fsに対しては時間tを表しており、縦軸は入力電
圧viとリアクトル8の電流ilの値を表している。こ
の図7において各記号は以下のものを意味する。 |vi| :入力電圧vi(=Vi sinθ)の絶対値 Vi :入力電圧の波高値 T :スイッチング周期 ipθ :t=(θ/2/π/fac)+Tonθに於けるilの値 Tonθ :入力電圧の位相θにおいて、トランジスタ9がオンになって、 次にオフとなるまでの時間 Toffθ:Tonθ後にトランジスタ9がオフとなった時から、ilが零 になるまでの時間 Toθ :TonθとToffθの合計値
In the figure, vi denotes the input voltage between the input terminals 1a and 1b, il denotes the current of the reactor 8, Er denotes the voltage of the reference power supply 16, Eo denotes the voltage across the load 12, and Es denotes the voltage across the load 12.
Represents the peak value of the output voltage of the sawtooth wave generator 21, and A and B represent the second comparison amplifier 18 and the first comparison amplifier 17, respectively.
Shows the amplification degree. The directions of the arrows indicate the positive directions of the respective voltages and currents. FIG. 7 shows the time change of the input voltage vi and the current il of the reactor 8 with time. The horizontal axis shows the phase θ for the input voltage frequency fac and the time t for the switching frequency fs. The vertical axis represents the value of the input voltage vi and the current il of the reactor 8. In FIG. 7, each symbol means the following. | Vi |: absolute value of input voltage vi (= Vi sin θ) Vi: peak value of input voltage T: switching period ipθ: t = (θ / 2 / π / fac) + il value at Tonθ Tonθ: input voltage In the phase θ, the time from when the transistor 9 is turned on to when it is turned off next time Toffθ: The time from when the transistor 9 is turned off after Tonθ until the il becomes zero Toθ: The sum of Tonθ and Toffθ value

【0004】次に動作について説明する。入力端子1
a,1b間に供給された交流電源は、リアクトル2とコ
ンデンサ3で構成されるフィルタを通して、ダイオード
4〜7で構成されている単相全波整流器で整流される。
この整流出力は、スイッチング素子のトランジスタ9が
オンの期間中はリアクトル8を通して短絡されており、
この期間中はリアクトル8の電流が増加し、リアクトル
8にエネルギーが蓄えられる。トランジスタ9がオフと
なると、交流電源とリアクトル8のエネルギーが、ダイ
オード10を通してコンデンサ11と負荷12に供給さ
れる。
Next, the operation will be described. Input terminal 1
The AC power supplied between a and 1b is rectified by a single-phase full-wave rectifier composed of diodes 4 to 7 through a filter composed of a reactor 2 and a capacitor 3.
This rectified output is short-circuited through the reactor 8 while the transistor 9 of the switching element is on,
During this period, the current of reactor 8 increases, and energy is stored in reactor 8. When the transistor 9 is turned off, the AC power and the energy of the reactor 8 are supplied to the capacitor 11 and the load 12 through the diode 10.

【0005】一方出力電圧Eoは、第1および第2の比
較増幅器17,18で、それぞれ入力電圧viと基準電
圧Erと比較増幅されており、比較増幅器17,18の
出力電圧は乗算器19で乗算され、乗算器19の出力電
圧は平方根演算器20にて平方根演算される。平方根演
算器20の出力電圧は第3の比較増幅器22にて鋸歯状
波発生器21から送られて来る鋸歯状波電圧と比較増幅
され、比較増幅器22の出力が正のとき、トランジスタ
9がオンとなり、比較増幅器22の出力が負の時にトラ
ンジスタ9がオフとなるようになっている。
On the other hand, the output voltage Eo is compared and amplified by the first and second comparison amplifiers 17 and 18 with the input voltage vi and the reference voltage Er, respectively. The output voltage of the multiplier 19 is multiplied, and the output voltage of the multiplier 19 is subjected to a square root operation by a square root calculator 20. The output voltage of the square root calculator 20 is compared and amplified by the third comparison amplifier 22 with the sawtooth wave voltage sent from the sawtooth wave generator 21. When the output of the comparison amplifier 22 is positive, the transistor 9 is turned on. The transistor 9 is turned off when the output of the comparison amplifier 22 is negative.

【0006】この構成において、トランジスタ9のオン
時間は、スイッチング周期Tの間に流れるリアクトル8
の瞬時平均電流の包絡線が、入力電圧の正弦波と同相の
波形となるように制御されているので、高力率とするこ
とが出来る。
In this configuration, the on time of the transistor 9 is determined by the reactor 8 flowing during the switching cycle T.
Is controlled so that the envelope of the instantaneous average current becomes a waveform in phase with the sine wave of the input voltage, so that a high power factor can be obtained.

【0007】しかしながら、スイッチング周波数を一定
にするために、リアクトル8の電流ilは図7に示すよ
うに、スイッチング周期Tの間に必ず零となるように制
御する必要があるため、リアクトル8を流れる電流のピ
ーク値は瞬時平均値の包絡線の値の2倍以上となる。ま
た、平滑用コンデンサ11には図7に示すようにスイッ
チング周波数成分の大きなリップル電流が流れる。
However, in order to keep the switching frequency constant, it is necessary to control the current il of the reactor 8 to be always zero during the switching period T as shown in FIG. The peak value of the current is twice or more the value of the envelope of the instantaneous average value. In addition, a ripple current having a large switching frequency component flows through the smoothing capacitor 11, as shown in FIG.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のスイッチングモ
ード整流回路は以上のように構成されているので、リア
クトル8を流れる電流のピーク値が大きいため、トラン
ジスタ9のターンオフ時のスイッチング損失が大きく、
かつ導通時の損失も大きかった。また、平滑用コンデン
サ11に流れる高周波電流も大きいと言う問題があっ
た。
Since the conventional switching mode rectifier circuit is configured as described above, since the peak value of the current flowing through the reactor 8 is large, the switching loss at the time of turning off the transistor 9 is large.
In addition, the loss during conduction was large. There is also a problem that the high-frequency current flowing through the smoothing capacitor 11 is large.

【0009】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、リアクトルを流れる電流のピー
ク値を下げると共に、平滑用コンデンサに流れる高周波
電流を大幅に低減出来るスイッチングモード整流回路を
得ることを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. A switching mode rectifier circuit capable of lowering a peak value of a current flowing through a reactor and greatly reducing a high-frequency current flowing through a smoothing capacitor is provided. The purpose is to get.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係るスイッチ
ングモード整流回路は、交流入力を整流する整流器と、
コンデンサと負荷の並列回路と、上記整流器の出力と上
記並列回路の間に接続され、リアクトルとスイッチング
素子とダイオードからなる第1の電流充放電回路と、こ
の第1の電流充放電回路と並列になるように上記整流器
の出力と上記並列回路の間に接続され、リアクトルとス
イッチング素子とダイオードからなる第2の電流充放電
回路と、上記第1および第2の電流充放電回路を1/2
周期ずらしてスイッチング制御する同期パルス発生器と
を備えたものである。
A switching mode rectifier circuit according to the present invention comprises: a rectifier for rectifying an AC input;
A parallel circuit of a capacitor and a load, a first current charging / discharging circuit connected between the output of the rectifier and the parallel circuit, the reactor including a reactor, a switching element, and a diode; A second current charging / discharging circuit, which is connected between the output of the rectifier and the parallel circuit and includes a reactor, a switching element, and a diode; and the first and second current charging / discharging circuits are halved.
And a synchronous pulse generator that performs switching control by shifting the period.

【0011】また、第1および第2の電流充放電回路の
スイッチング素子は、互いに1/2周期ずれた一定の周
期Tで、かつ周期Tの間にリアクトルの電流が零になる
ようにスイッチング制御されるものである。
The switching elements of the first and second current charging / discharging circuits have a switching control so that the current of the reactor becomes zero at a constant period T shifted from each other by 周期 period and during the period T. Is what is done.

【0012】また、第1および第2の電流充放電回路と
同じ構成の第3もしくはそれ以上の電流充放電回路を、
上記第1および第2の電流充放電回路と並列になるよう
に接続し、同期パルス発生器により、上記第1、第2お
よび第3もしくはそれ以上の電流充放電回路を1/n
(n≧3)周期ずつずらしてスイッチング制御されるも
のである。
Further, a third or more current charging / discharging circuit having the same configuration as the first and second current charging / discharging circuits,
The first and second current charging / discharging circuits are connected in parallel with the first and second current charging / discharging circuits.
(N ≧ 3) The switching control is performed while being shifted by a period.

【0013】また、交流入力電圧信号の絶対値と基準電
圧との差信号を検出する第1の比較増幅器と、上記負荷
への出力電圧信号と基準電圧との差電圧を検出する第2
の比較増幅器と、上記第1および第2の比較増幅器の出
力信号を乗算する乗算器と、この乗算器の出力信号を平
方根演算する平方根演算器と、二つの出力端子を持ち、
それぞれ1/2周期ずれたパルス信号を送出する同期パ
ルス発生器と、この同期パルス発生器のそれぞれのパル
ス信号に個別に同期して動作する第1および第2の鋸歯
状波発生器と、この第1および第2の鋸歯状波発生器の
出力電圧と上記平方根演算器の出力電圧を個別に比較す
る第3および第4の比較増幅器と、この第3および第4
の比較増幅器のそれぞれの出力信号により駆動信号を送
出する第1および第2の駆動回路と、この第1または第
2の駆動回路の出力信号により、上記第1または第2の
電流充放電回路のスイッチング素子のオン、オフ制御を
行うものである。
A first comparison amplifier for detecting a difference signal between the absolute value of the AC input voltage signal and the reference voltage, and a second comparison amplifier for detecting a difference voltage between the output voltage signal to the load and the reference voltage.
, A multiplier that multiplies the output signals of the first and second comparison amplifiers, a square root calculator that performs a square root operation on the output signal of the multiplier, and two output terminals,
A synchronizing pulse generator for transmitting a pulse signal shifted by a half cycle, first and second sawtooth wave generators individually operating in synchronization with respective pulse signals of the synchronizing pulse generator; Third and fourth comparison amplifiers for individually comparing the output voltage of the first and second sawtooth wave generators with the output voltage of the square root calculator, and the third and fourth comparison amplifiers
A first and a second drive circuit for sending out a drive signal in accordance with respective output signals of the comparison amplifiers, and an output signal of the first or the second drive circuit for the first or the second current charge / discharge circuit. The on / off control of the switching element is performed.

【0014】また、 第1および第2の電流充放電回路
と同じ構成の第3もしくはそれ以上の電流充放電回路
を、上記第1および第2の電流充放電回路と並列になる
ように接続し、同期パルス発生器の出力端子を3もしく
はそれ以上とし、かつそれぞれの同期パルス出力を1/
n(n≧3)周期ずつずらし、さらに、鋸歯状波発生
器、駆動回路およびこれら両者の間の比較増幅器を、3
もしくはそれ以上設けたものである。
A third or more current charging / discharging circuit having the same configuration as the first and second current charging / discharging circuits is connected in parallel with the first and second current charging / discharging circuits. , The output terminal of the synchronous pulse generator is set to 3 or more, and each synchronous pulse output is set to 1 /
n (n ≧ 3) cycles, and further, a sawtooth generator, a driving circuit, and a comparison amplifier
Or more than that.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1によるス
イッチングモード整流回路を示す。図において、1〜2
2は図6に示す従来のスイッチングモード整流回路と同
一の構成である。23はリアクトル、24はスイッチン
グ素子のトランジスタ、25はダイオード、26は出力
電圧検出回路、27は入力電圧検出回路、28は同期パ
ルス発生器、29は第2の鋸歯状波発生器、30は第4
の比較増幅器、31はトランジスタ9を駆動する第1の
駆動回路、32はトランジスタ24を駆動する第2の駆
動回路、28a,28bは同期パルス発生器28の2つ
の出力端子、21a,29aは、それぞれ鋸歯状波発生
器21,29の出力端子である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1 FIG. 1 shows a switching mode rectifier circuit according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1-2
2 has the same configuration as the conventional switching mode rectifier circuit shown in FIG. 23 is a reactor, 24 is a switching element transistor, 25 is a diode, 26 is an output voltage detection circuit, 27 is an input voltage detection circuit, 28 is a synchronous pulse generator, 29 is a second sawtooth wave generator, and 30 is a 4
31 is a first drive circuit for driving the transistor 9, 32 is a second drive circuit for driving the transistor 24, 28a and 28b are two output terminals of the synchronous pulse generator 28, and 21a and 29a are These are output terminals of the sawtooth wave generators 21 and 29, respectively.

【0016】また、図中のviは入力端子1aと1b間
の入力電圧を、il1とil2はそれぞれリアクトル
8,23を流れる電流を、Erは基準電源16の電圧
を、Eoは負荷12の両端電圧を、K1は出力電圧検出
回路26の検出比を、K2は入力電圧検出回路27の検
出比を、Esは鋸歯状波発生器21,29の出力電圧の
波高値を、AとBはそれぞれ第2の比較増幅器18、第
1の比較増幅器17の増幅度を示す。なお、矢印の方向
はそれぞれの電圧、電流の正方向を示す。また、図2は
同期パルス発生器28の出力端子28a,28b並びに
鋸歯状波発生器21,29の出力端子21a,29aの
出力波形を示す。更に、図3は入力電圧viとリアクト
ル8,23の電流il1,il2の時間的変化を示すも
ので、横軸は入力電圧の周波数facに対しては位相θ
を、スイッチング周波数fsに対しては時間tを表して
おり、縦軸は入力電圧viとリアクトルの電流ilの値
を表している。この図3において各記号は以下のものを
意味する。 |vi| :入力電圧vi(=Vi sinθ)の絶対値 Vi :入力電圧の波高値 T :スイッチング周期 ipθ :t=(θ/2/π/fac)+Tonθに於けるil1(また はil2)の値 Tonθ :入力電圧の位相θにおいて、トランジスタ9(または24)が オンになって、次にオフとなるまでの時間 Toffθ:Tonθ後にトランジスタ9(または24)がオフとなった時 から、il1(またはil2)が零になるまでの時間 Toθ :TonθとToffθの合計値 また、図4はリアクトル8の電流il1とリアクトル2
3の電流il2のスイッチング周波数に対する位相のず
れの詳細と、電流の合成波形例を示す。
In the figure, vi represents an input voltage between the input terminals 1a and 1b, il1 and il2 represent currents flowing through the reactors 8 and 23, Er represents a voltage of the reference power supply 16, and Eo represents both ends of the load 12. Voltage, K1 is the detection ratio of the output voltage detection circuit 26, K2 is the detection ratio of the input voltage detection circuit 27, Es is the peak value of the output voltage of the sawtooth wave generators 21 and 29, and A and B are respectively The amplification degree of the second comparison amplifier 18 and the first comparison amplifier 17 is shown. The directions of the arrows indicate the positive direction of each voltage and current. FIG. 2 shows the output waveforms of the output terminals 28a and 28b of the synchronous pulse generator 28 and the output terminals 21a and 29a of the sawtooth wave generators 21 and 29. Further, FIG. 3 shows a temporal change of the input voltage vi and the currents il1 and il2 of the reactors 8 and 23. The horizontal axis represents the phase θ with respect to the frequency fac of the input voltage.
Represents the time t with respect to the switching frequency fs, and the vertical axis represents the values of the input voltage vi and the current il of the reactor. In FIG. 3, each symbol means the following. | Vi |: absolute value of input voltage vi (= Vi sin θ) Vi: peak value of input voltage T: switching cycle ipθ: t = (θ / 2 / π / fac) + of il1 (or il2) at Tonθ Value Tonθ: Time from when the transistor 9 (or 24) is turned on to when it is turned off in the phase θ of the input voltage. Toffθ: From when the transistor 9 (or 24) is turned off after Tonθ, il1 ( Or il2) until it becomes zero Toθ: the total value of Tonθ and Toffθ FIG. 4 shows the current il1 of the reactor 8 and the reactor 2
3 shows details of the phase shift of the current il2 with respect to the switching frequency, and an example of a composite waveform of the current.

【0017】次に動作について説明する。入力端子1
a,1b間に供給された交流電源は、リアクトル2とコ
ンデンサ3で構成されるフィルタを通して、ダイオード
4〜7で構成されている単相全波整流器で整流される。
この整流出力は、スイッチング素子のトランジスタ9が
オンの期間中はリアクトル8の電流が増加してエネルギ
ーが蓄えられ、トランジスタ9がオフになると交流電源
とリアクトル8のエネルギーがダイオード10を通して
コンデンサ11と負荷12に供給される。スイッチング
素子のトランジスタ24は、トランジスタ9より半周期
遅れてオンとなり、トランジスタ24がオンの期間中は
リアクトル23の電流が増加してエネルギーが蓄えら
れ、トランジスタ24がオフになると、交流電源とリア
クトル23のエネルギーが、ダイオード25を通してコ
ンデンサ11と負荷12に供給される。
Next, the operation will be described. Input terminal 1
The AC power supplied between a and 1b is rectified by a single-phase full-wave rectifier composed of diodes 4 to 7 through a filter composed of a reactor 2 and a capacitor 3.
When the transistor 9 of the switching element is turned on, the current of the reactor 8 increases and energy is stored while the transistor 9 is turned off. When the transistor 9 is turned off, the energy of the AC power supply and the energy of the reactor 8 is passed through the diode 10 to the capacitor 11 and the load. 12 is supplied. Transistor 24 as a switching element is turned on with a delay of a half cycle from transistor 9, and while transistor 24 is on, the current of reactor 23 is increased and energy is stored. When transistor 24 is turned off, the AC power supply and reactor 23 are turned off. Is supplied to the capacitor 11 and the load 12 through the diode 25.

【0018】一方、出力電圧は出力電圧検出回路26で
検出され、第2の比較増幅器18で基準電圧Erと比較
増幅される。また、入力電圧は入力電圧検出回路27で
検出され、第1の比較増幅器17で基準電圧Erと比較
増幅される。そして、比較増幅器17,18の出力電圧
は乗算器19で乗算され、乗算器19の出力電圧は平方
根演算器20にて平方根演算される。同期パルス発生器
28の2つの出力端子28a,28bからは、図2の
(1)と(2)に示すようにそれぞれ1/2周期ずれた
同期パルスが出力される。この2つの出力は第1および
第2の鋸歯状波発生器21,29の周期パルス入力端子
に送られ、鋸歯状波発生器21,29からは図2の
(3)と(4)に示すように、それぞれ1/2周期ずれ
た鋸歯状波信号が出力される。平方根演算器20の出力
は、第3および第4の比較増幅器22,30にて鋸歯状
波発生器21,29から送られてくる信号と個別に比較
され、比較増幅器22,30の出力信号はそれぞれ第1
および第2の駆動回路31,32に送られる。比較増幅
器22(または比較増幅器30)の出力が正の時には駆
動回路31(または駆動回路32)からトランジスタ9
(またはトランジスタ24)へオン信号が送出される。
一方、比較増幅器22(または比較増幅器30)の出力
が負の時には駆動回路31(または駆動回路32)から
トランジスタ9(またはトランジスタ24)にオフ信号
が送出されるようになっている。また、トランジスタ
9,24は、互いに半周期ずれた一定の周期Tで、かつ
周期Tの間にリアクトル8,23の電流が必ず零になる
ようにスイッチングされており、リアクトル8,23を
流れる電流は、図3、図4に示すようになる。トランジ
スタ9(またはトランジスタ24)のオン時間は下式
(1)より決まるのでTonθ/Tは下式(2)とな
る。なお√[ ]は[ ]の平方根を示すものとする。 √[AB(Er−K1Eo)(Er−K2Vi|sinθ|)] −(Es/T)Tonθ>0・・・ (1) Tonθ/T={√[AB(Er−K1Eo) (Er−K2Vi|sinθ|)]}/Es ・・・ (2) 一方、ipθ,Toffθ,Toθは下式(3),
(4),(5)で表される。ただし、Lはリアクトル8
(またはリアクトル23)のインダクタンスの値であ
る。 ipθ=(Vi|sinθ|/L)Tonθ ・・・ (3) Toffθ=L・ipθ/(Eo−Vi|sinθ|) ・・・ (4) Toθ=Tonθ+Toffθ =L・ipθ・Eo/[(Vi|sinθ|) (Eo−Vi|sinθ|)] ・・・ (5) また、周期Tの間のil1とil2の瞬時平均値をia
θとすると、 iaθ=(1/2)ipθ(Toθ/T) ・・・ (6) (6)式に(5)式と(3)式と(2)式を順次代入す
ると(7)式となる。 iaθ=[AB(Er−KlEo)EoViT/(2LEsEs)] *|sinθ|*(Er−K2Vi|sinθ|)/ (Eo−Vi|sinθ|) ・・・ (7) ここでK2=K1,K1Eo≒Erとすると、 iaθ=[AB(Er−K1Eo)KlEoViT/(2LEsEs)] *|sinθ| ・・・ (8) 従って、(Er−KlEo)Eoを一定となるように制
御することにより、リアクトル8(またはリアクトル2
3)の電流を入力電圧波形と同相にすることが可能とな
り、力率を向上させることが出来る。
On the other hand, the output voltage is detected by the output voltage detection circuit 26 and is compared and amplified by the second comparison amplifier 18 with the reference voltage Er. Further, the input voltage is detected by the input voltage detection circuit 27 and is compared and amplified by the first comparison amplifier 17 with the reference voltage Er. The output voltages of the comparison amplifiers 17 and 18 are multiplied by a multiplier 19, and the output voltage of the multiplier 19 is subjected to a square root operation by a square root calculator 20. From the two output terminals 28a and 28b of the synchronization pulse generator 28, synchronization pulses shifted by a half cycle are output as shown in (1) and (2) of FIG. These two outputs are sent to the periodic pulse input terminals of the first and second sawtooth wave generators 21 and 29, and from the sawtooth wave generators 21 and 29 are shown in (3) and (4) of FIG. Thus, the saw-tooth wave signals which are shifted from each other by 周期 cycle are output. The output of the square root calculator 20 is individually compared with signals sent from the sawtooth wave generators 21 and 29 by the third and fourth comparison amplifiers 22 and 30, and the output signals of the comparison amplifiers 22 and 30 are Each first
And sent to the second drive circuits 31 and 32. When the output of the comparison amplifier 22 (or the comparison amplifier 30) is positive, the driving circuit 31 (or the driving circuit 32)
(Or transistor 24).
On the other hand, when the output of the comparison amplifier 22 (or the comparison amplifier 30) is negative, an off signal is sent from the drive circuit 31 (or the drive circuit 32) to the transistor 9 (or the transistor 24). The transistors 9 and 24 are switched such that the current of the reactors 8 and 23 is always zero at a constant period T that is shifted by half a period from each other and during the period T. Is as shown in FIG. 3 and FIG. Since the ON time of the transistor 9 (or the transistor 24) is determined by the following equation (1), Tonθ / T is represented by the following equation (2). Note that √ [] indicates the square root of []. √ [AB (Er−K1Eo) (Er−K2Vi | sinθ |)] − (Es / T) Tonθ> 0 (1) Tonθ / T = {√ [AB (Er−K1Eo) (Er−K2Vi | sin θ |)]} / Es (2) On the other hand, ip θ, Toff θ, and To θ are given by the following equations (3),
(4), (5). Where L is reactor 8
(Or reactor 23). ipθ = (Vi | sinθ | / L) Tonθ (3) Toffθ = L · ipθ / (Eo−Vi | sinθ |) (4) Toθ = Tonθ + Toffθ = L · ipθ · Eo / [(Vi | Sin θ |) (Eo−Vi | sin θ |)] (5) Also, the instantaneous average value of il1 and il2 during the period T is ia
Assuming θ, iaθ = (1 /) ipθ (Toθ / T) (6) When the equations (5), (3) and (2) are sequentially substituted into the equation (6), the equation (7) is obtained. Becomes iaθ = [AB (Er−KIEo) EoViT / (2LEsEs)] * | sinθ | * (Er−K2Vi | sinθ |) / (Eo−Vi | sinθ |) (7) where K2 = K1, K1Eo Assuming that ≒ Er, iaθ = [AB (Er−K1Eo) K1EoViT / (2LEsEs)] * | sinθ | (8) Therefore, by controlling (Er−K1Eo) Eo to be constant, the reactor 8 (or reactor 2
The current of 3) can be made in phase with the input voltage waveform, and the power factor can be improved.

【0019】上述のように、リアクトル8の電流il1
とリアクトル23の電流il2のそれぞれの周期T間の
瞬時平均値の包絡線が、入力電圧の波形と同相になるよ
うに、トランジスタ9,24のオン時間が制御されてい
るので、その合成値も入力電圧の波形と同相になる。こ
のように、制御する電力をトランジスタ9とトランジス
タ24に分けているので、トランジスタ1個当たりを流
れる電流は半分となり、かつ周期を半周期ずらしてスイ
ッチングしているので、その合成電流のピーク値は図4
の(3)に示すように、トランジスタ1個当たりの電流
と大差なく、平滑用コンデンサ11を流れるスイッチン
グ周波数成分のリップル電流も小さくなる。
As described above, the current il1 of the reactor 8
The on time of the transistors 9 and 24 is controlled such that the envelope of the instantaneous average value between the respective periods T of the current il2 and the current il2 of the reactor 23 has the same phase as the waveform of the input voltage. Becomes in phase with the waveform of the input voltage. As described above, since the power to be controlled is divided into the transistor 9 and the transistor 24, the current flowing per transistor is halved, and the switching is performed by shifting the cycle by a half cycle. FIG.
As shown in (3), the ripple current of the switching frequency component flowing through the smoothing capacitor 11 is small without much difference from the current per transistor.

【0020】実施の形態2.なお上記実施の形態1で
は、リアクトルとスイッチング素子とダイオードからな
る電流充放電回路が2相の場合について説明したが、図
5に示すように3相でも良く、上記実施の形態1と同様
の効果を得る。図5において、33はリアクトル、34
はスイッチング素子のトランジスタ、35はダイオー
ド、36は第3の鋸歯状波発生器、37は第5の比較増
幅器、38は第3の駆動回路である。
Embodiment 2 In the first embodiment, the case where the current charging / discharging circuit including the reactor, the switching element, and the diode has two phases has been described. However, as shown in FIG. 5, the current charging / discharging circuit may have three phases, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. Get. In FIG. 5, reference numeral 33 denotes a reactor;
Is a switching element transistor, 35 is a diode, 36 is a third sawtooth generator, 37 is a fifth comparison amplifier, and 38 is a third drive circuit.

【0021】実施の形態3.また、電流充放電回路は4
相以上であっても良く、この場合、各相にリアクトルと
スイッチング素子とダイオードからなる電流充放電回路
を並列に接続し、さらに、第4以降の鋸歯状波発生器と
駆動回路、並びに第6以降の比較増幅器が、図5の場合
と同様に設けられる。
Embodiment 3 The current charging / discharging circuit is 4
In this case, a current charging / discharging circuit including a reactor, a switching element, and a diode may be connected in parallel to each phase, and a fourth and subsequent sawtooth wave generator, a driving circuit, and a sixth Subsequent comparison amplifiers are provided as in the case of FIG.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上のように、この発明によればリアク
トルとスイッチング素子とダイオードからなる電流充放
電回路を2相構成として、それぞれを1/2周期ずらし
てスイッチング制御を行っているので、一定の周期のス
イッチングで、かつリアクトルの電流が不連続なので制
御が簡単であり、また2相にすることにより、リアクト
ルの電流のピーク値が低く、平滑用コンデンサを流れる
高周波電流が少ない、スイッチングモード整流回路を得
られる効果がある。
As described above, according to the present invention, the current charging / discharging circuit including the reactor, the switching element, and the diode has a two-phase configuration, and the switching control is performed by shifting each of them by a half cycle. The switching of the switching mode rectification is simple and the reactor current is discontinuous because of the discontinuous switching, and the two-phase switching reduces the peak value of the reactor current, reduces the high-frequency current flowing through the smoothing capacitor, and reduces the switching mode rectification. There is an effect that a circuit can be obtained.

【0023】また、互いに1/2周期ずれた一定の周期
Tで、かつ周期Tの間にリアクトルの電流が零になるよ
うにスイッチング制御されるので、リアクトルを流れる
電流を入力電力波形と同相にすることが可能となり、力
率を向上させることができる。
Further, since the switching control is performed such that the current of the reactor becomes zero at a constant period T shifted from each other by 周期 period and during the period T, the current flowing through the reactor is made in phase with the input power waveform. And the power factor can be improved.

【0024】また、リアクトルとスイッチング素子とダ
イオードからなる電流充放電回路を3相以上の構成とし
て、それぞれ1/n(n≧3)周期ずつずらしてスイッ
チング制御を行うことにより、3相以上の場合でも2相
の場合と同等の効果が得られる。
Further, the current charging / discharging circuit including the reactor, the switching element, and the diode is configured to have three or more phases, and the switching control is performed by shifting each of them by 1 / n (n ≧ 3) cycles, so that the three or more phases are used. However, the same effect as in the case of two phases can be obtained.

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

【図1】 この発明の実施の形態1によるスイッチング
モード整流回路の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a switching mode rectifier circuit according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1による同期パルス発
生器と鋸歯状波発生器の出力波形を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing output waveforms of a synchronous pulse generator and a sawtooth wave generator according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態1による動作説明図で
ある。
FIG. 3 is an operation explanatory diagram according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態1によるリアクトルの
電流波形を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a current waveform of a reactor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態2によるスイッチング
モード整流回路の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a switching mode rectifier circuit according to Embodiment 2 of the present invention.

【図6】 従来のスイッチングモード整流回路の構成図
である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional switching mode rectifier circuit.

【図7】 従来のスイッチングモード整流回路の動作説
明図である。
FIG. 7 is an operation explanatory diagram of a conventional switching mode rectifier circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4〜7 ダイオード(単相全波整流器)、8,23,3
3 リアクトル、9,24,34 スイッチング素子用
トランジスタ、10,25,35 ダイオード、11
平滑用コンデンサ、12 負荷、13,14 ダイオー
ド、17,18第1および第2の比較増幅器、19 乗
算器、20 平方根演算器、21,29,36 第1、
第2および第3の鋸歯状波発生器、22,30,37
第3、第4および第5の比較増幅器、26 出力電圧検
出回路、27 入力電圧検出回路、28 同期パルス発
生器、31,32,38 第1、第2および第3の駆動
回路。
4-7 diode (single-phase full-wave rectifier), 8,23,3
3 Reactor, 9, 24, 34 Switching element transistor, 10, 25, 35 Diode, 11
Smoothing capacitor, 12 load, 13,14 diode, 17,18 first and second comparison amplifier, 19 multiplier, 20 square root calculator, 21,29,36 first,
Second and third sawtooth generators, 22, 30, 37
Third, fourth and fifth comparison amplifiers, 26 output voltage detection circuits, 27 input voltage detection circuits, 28 synchronous pulse generators, 31, 32, 38 first, second and third drive circuits.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流入力を整流する整流器と、コンデン
サと負荷の並列回路と、上記整流器の出力と上記並列回
路の間に接続され、リアクトルとスイッチング素子とダ
イオードからなる第1の電流充放電回路と、この第1の
電流充放電回路と並列になるように上記整流器の出力と
上記並列回路の間に接続され、リアクトルとスイッチン
グ素子とダイオードからなる第2の電流充放電回路と、
上記第1および第2の電流充放電回路を1/2周期ずら
してスイッチング制御する同期パルス発生器とを備えた
ことを特徴とするスイッチングモード整流回路。
1. A rectifier for rectifying an AC input, a parallel circuit of a capacitor and a load, and a first current charging / discharging circuit connected between an output of the rectifier and the parallel circuit, the reactor comprising a reactor, a switching element, and a diode. A second current charging / discharging circuit connected between the output of the rectifier and the parallel circuit so as to be in parallel with the first current charging / discharging circuit, the reactor including a reactor, a switching element, and a diode;
A switching mode rectifier circuit comprising: a synchronous pulse generator for performing switching control by shifting the first and second current charging / discharging circuits by a half cycle.
【請求項2】 第1および第2の電流充放電回路のスイ
ッチング素子は、互いに1/2周期ずれた一定の周期T
で、かつ周期Tの間にリアクトルの電流が零になるよう
にスイッチング制御されることを特徴とする請求項1記
載のスイッチングモード整流回路。
2. The switching element of the first and second current charging / discharging circuits has a constant period T which is shifted by 周期 period from each other.
The switching mode rectifier circuit according to claim 1, wherein switching control is performed such that the current of the reactor becomes zero during the period T.
【請求項3】 第1および第2の電流充放電回路と同じ
構成の第3もしくはそれ以上の電流充放電回路を、上記
第1および第2の電流充放電回路と並列になるように接
続し、同期パルス発生器により、上記第1、第2および
第3もしくはそれ以上の電流充放電回路を1/n(n≧
3)周期ずつずらしてスイッチング制御することを特徴
とする請求項1記載のスイッチングモード整流回路。
3. A third or more current charging / discharging circuit having the same configuration as the first and second current charging / discharging circuits is connected in parallel with the first and second current charging / discharging circuits. , The first, second, and third or more current charging / discharging circuits are divided by 1 / n (n ≧
3. The switching mode rectifier circuit according to claim 1, wherein the switching control is performed by shifting the period.
【請求項4】 交流入力を整流する整流器と、コンデン
サと負荷の並列回路と、上記整流器の出力と上記並列回
路の間に接続され、リアクトルとスイッチング素子とダ
イオードからなる第1の電流充放電回路と、この第1の
電流充放電回路と並列になるように上記整流器の出力と
上記並列回路の間に接続され、リアクトルとスイッチン
グ素子とダイオードからなる第2の電流充放電回路と、
交流入力電圧信号の絶対値と基準電圧との差信号を検出
する第1の比較増幅器と、上記負荷への出力電圧信号と
基準電圧との差電圧を検出する第2の比較増幅器と、上
記第1および第2の比較増幅器の出力信号を乗算する乗
算器と、この乗算器の出力信号を平方根演算する平方根
演算器と、二つの出力端子を持ち、それぞれ1/2周期
ずれたパルス信号を送出する同期パルス発生器と、この
同期パルス発生器のそれぞれのパルス信号に個別に同期
して動作する第1および第2の鋸歯状波発生器と、この
第1および第2の鋸歯状波発生器の出力電圧と上記平方
根演算器の出力電圧を個別に比較する第3および第4の
比較増幅器と、この第3および第4の比較増幅器のそれ
ぞれの出力信号により駆動信号を送出する第1および第
2の駆動回路と、この第1または第2の駆動回路の出力
信号により、上記第1または第2の電流充放電回路のス
イッチング素子のオン、オフ制御を行うことを特徴とす
るスイッチングモード整流回路。
4. A rectifier for rectifying an AC input, a parallel circuit of a capacitor and a load, and a first current charging / discharging circuit connected between an output of the rectifier and the parallel circuit and comprising a reactor, a switching element, and a diode. A second current charging / discharging circuit connected between the output of the rectifier and the parallel circuit so as to be in parallel with the first current charging / discharging circuit, the reactor including a reactor, a switching element, and a diode;
A first comparison amplifier for detecting a difference signal between the absolute value of the AC input voltage signal and the reference voltage, a second comparison amplifier for detecting a difference voltage between the output voltage signal to the load and the reference voltage, A multiplier for multiplying the output signals of the first and second comparison amplifiers, a square root calculator for performing a square root operation on the output signals of the multipliers, and two output terminals, each of which transmits a pulse signal shifted by a half cycle; Synchronous pulse generator, first and second sawtooth generators individually operating in synchronization with respective pulse signals of the synchronous pulse generator, and first and second sawtooth generators And the fourth and fourth comparison amplifiers for individually comparing the output voltage of the third and fourth comparison amplifiers with the output voltage of the square root calculator, and the first and fourth comparison amplifiers for transmitting a drive signal based on the respective output signals of the third and fourth comparison amplifiers. Two driving circuits; The by one or the output signal of the second driving circuit, the first or on the switching element of the second current charging and discharging circuit, a switching mode rectifier circuit and performing an off-control of.
【請求項5】 第1および第2の電流充放電回路と同じ
構成の第3もしくはそれ以上の電流充放電回路を、上記
第1および第2の電流充放電回路と並列になるように接
続し、同期パルス発生器の出力端子を3もしくはそれ以
上とし、かつそれぞれの同期パルス出力を1/n(n≧
3)周期ずつずらし、さらに、鋸歯状波発生器、駆動回
路およびこれら両者の間の比較増幅器を、3もしくはそ
れ以上設けたことを特徴とする請求項4記載のスイッチ
ングモード整流回路。
5. A third or more current charging / discharging circuit having the same configuration as the first and second current charging / discharging circuits is connected in parallel with the first and second current charging / discharging circuits. , The output terminal of the synchronous pulse generator is set to 3 or more, and the output of each synchronous pulse is 1 / n (n ≧ n).
3) The switching mode rectifier circuit according to claim 4, wherein three or more sawtooth wave generators, a drive circuit, and a comparison amplifier between both of them are provided, shifted by a period.
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