JPH1066331A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高入力電圧でも出力電力が過大となるのを防止
するとともに、スイッチング素子がＡＳＯ破壊するのを
防止する。 【解決手段】交流電源１とアクティブフィルタ２０との
間に入力電圧の所定電圧値を越える部分をカットする入
力電圧波形整形手段（ツェナーダイオード３０）を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブフィル
タを備えたスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、スイッチング電源装置の従来構
成を示す。図において、１は交流電源，９は負荷，１０
は整流回路（ダイオードブリッジ），２０はアクティブ
フィルタである。

【０００３】交流電源１は、所定電圧（８５〜２７６
Ｖ）の商用電源〔例えば、周波数５０（又は６０）Ｈｚ
で８５〜１３８Ｖ又は１８７〜２７６Ｖの商用電源〕と
されている。この交流電源１には、図示しないノイズフ
ィルタを介して整流回路（１０）が接続されている。負
荷９へは、整流回路１０およびアクティブフィルタ２０
等を介して２４Ｖあるいは５ＶのＤＣ出力が供給され
る。なお、図３中、Ｃ１，Ｃ２は平滑コンデンサであ
る。

【０００４】アクティブフィルタ２０は、スイッチング
素子（ＦＥＴ２１），インダクタ（チョークコイル２
２），制御回路２３を含み、交流電源１からの入力電圧
に入力電流が比例するようにスイッチング素子（２１）
をオン・オフ制御する手段である。

【０００５】スイッチング素子（２１）は、整流回路
（１０）の正極側電路Ｌｐと負極側電路Ｌｎとの間に接
続されている。また、チョークコイル２２は電路Ｌｐに
接続されている。

【０００６】制御回路２３は、誤差増幅器２４，乗算器
２５，コンパレータ２６，フリップフロップ２７，ドラ
イバ２８等から構成されている。かかる制御回路２３で
は、全波整流電圧（入力電圧）は分割抵抗（Ｒ１，Ｒ
４）で分割され入力電圧検出端子（ＭＰＩ）を介して乗
算器２５に入力される。

【０００７】一方、出力電圧は、出力検出端子（ＥＩ）
を介して誤差増幅器２４に入力される。この誤差増幅器
２４からの出力は、乗算器２５に入力され、当該乗算器
２５で誤差増幅器２４からの出力とＭＰＩの電圧とが乗
算される。

【０００８】コンパレータ２６で、乗算器２５の出力と
スイッチング素子（２１）に流れた電流の検出値（検出
抵抗Ｒ３の電圧降下Ｖｃｓ）が比較され、該検出値（Ｖ
ｃｓ）が乗算器２５の出力電圧を越えたとき、スイッチ
ング素子（２１）がオン（ＯＮ）からオフ（ＯＦＦ）へ
切り換えられる。

【０００９】ここにおいて、スイッチング素子（２１）
がオンすると、チョークコイル２２に電流が流れ、エネ
ルギが蓄えられる。スイッチング素子（２１）がオフさ
れると、チョークコイル２２からエネルギが放出されダ
イオードＤ１を介して負荷９側に流れる。

【００１０】したがって、正弦波状の入力電圧に対して
上記各素子（２１等）を流れる電流の波形は図４に示す
如くなる。ここで、Ｖ１：入力電圧，Ｉ１：入力電流，
Ｉ２：チョークコイル２２を流れる電流，Ｉ３：ダイオ
ードＤ１を流れる電流，Ｉ４：スイッチング素子（２
１）を流れる電流である。

【００１１】ダイオードＤ１を流れる電流（Ｉ３）と，
スイッチング素子（２１）を流れる電流（Ｉ４）とを加
えたものが、チョークコイル２２を流れる電流（Ｉ２）
になる。この電流（Ｉ２）は、鋸歯状となるが、コンデ
ンサＣ１によって平滑され、入力電流（Ｉ１）は正弦波
状となる。これにより、高調波歪電流が減小し電源電圧
歪が大幅に低減される。

【００１２】上記したＶｃｓとＭＰＩとの間には、Ｋを
利得を決定する端子の電圧（ＶＥＯ）とすれば次式が成
り立つ。 Ｖｃｓ＝Ｋ×ＭＰＩ 上式より、入力電圧が高いときほど大きな出力負荷が取
れることになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したス
イッチング電源装置では、Ｖｃｓ＝Ｋ×ＭＰＩの関係式
より、高入力電圧では負荷が大きく取れ過ぎて過電力と
なりやすい欠点を有する。

【００１４】また、アクティブフィルタ２０は、パワー
オンの際に制御の遅れが生じ、出力過電圧状態を経てか
ら定常出力になる。出力過電圧となると、間欠発振を始
め、スイッチング素子（２１）オンのときに一気に電流
を流そうとするため、入力電圧が高いときでは、スイッ
チング素子（２１）に大きな電流が流れてＡＳＯ（安全
動作領域）破壊が生じたり、チョークコイル２２の飽和
が起こってしまう。

【００１５】本発明の目的は、高入力電圧でも出力電力
が過大となるのを防止することができるとともに、スイ
ッチング素子がＡＳＯ破壊するのを防止することができ
るスイッチング電源装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源に接
続されたスイッチング素子と、交流電源からの入力電圧
に入力電流が比例するようにスイッチング素子をオン・
オフ制御可能な制御回路とを有するアクティブフィルタ
を備え、所定の直流電圧を出力可能に構成されたスイッ
チング電源装置において、前記交流電源と前記アクティ
ブフィルタとの間に入力電圧の所定電圧値を越える部分
をカットする入力電圧波形整形手段を設けたことを特徴
とする。

【００１７】かかる発明によれば、入力電圧波形整形手
段によって、入力電圧の所定電圧値を越える部分がカッ
トされる。そのため、アクティブフィルタによって入力
電圧に比例するように制御される入力電流のピーク値が
抑えられることになる。

【００１８】したがって、高入力電圧でも出力電力が過
大となるのを防止することができるとともに、スイッチ
ング素子がＡＳＯ破壊するのを防止することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明する。本スイッチング電源装置は、図１に示す如
く、基本的構成は従来例（図３）と同様とされている
が、入力電圧波形整形手段（３０）を設け、入力電圧の
所定電圧値を越える部分をカット可能に構成されてい
る。

【００２０】なお、従来例（図３）と共通する構成要素
については同一の符号を付し、その説明を簡略化又は省
略する。

【００２１】入力電圧波形整形手段は、分圧抵抗Ｒ４と
並列に入れられたツェナーダイオード３０から形成され
ており、分圧抵抗Ｒ４にかかる電圧のツェナー電圧ＶＺ
Ｄを越えた部分をカットする手段である。

【００２２】かかる構成により、図２に示す如く、アク
ティブフィルタ２０によって入力電圧（Ｖ１）に比例す
るように制御される入力電流（Ｉ１）のピークは押さえ
られることになり、出力電力が制限される。また、スイ
ッチング素子（２１）に流れる電流Ｉ２が過大になるの
が阻止されるので、ＡＳＯ破壊されるのが防止される。
また、チョークコイル２２の飽和点を低く設定すること
ができる（したがって、トランス・サイズの縮小が図れ
る）。なお、入力電流波形（Ｉ１）が、図２に示す如
く、正弦波のピークが潰れたような波形となり、若干高
調波歪電流成分は増えるものの、使用に際して悪影響を
与えない。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、交流電源とアクティブ
フィルタとの間に入力電圧の所定電圧値を越える部分を
カットする入力電圧波形整形手段を設けたので、高入力
電圧でも出力電力が過大となるのを防止することができ
るとともに、スイッチング素子がＡＳＯ破壊するのを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための図である。

【図２】同じく、入力電圧に対して各素子を流れる電流
波形を説明するための図である。

【図３】スイッチング電源装置の従来構成を説明するた
めの図である。

【図４】同じく、入力電圧に対して各素子を流れる電流
波形を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 １０ ダイオードブリッジ（整流回路） ２０ アクティブフィルタ ２１ ＦＥＴ（スイッチング素子） ２２ チョークコイル ２３ 制御回路 ３０ ツェナーダイオード（入力電圧波形整形手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅谷 実 静岡県田方郡大仁町大仁570番地 株式会 社テック大仁事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源に接続されたスイッチング素子
   と、交流電源からの入力電圧に入力電流が比例するよう
   にスイッチング素子をオン・オフ制御可能な制御回路と
   を有するアクティブフィルタを備え、所定の直流電圧を
   出力可能に構成されたスイッチング電源装置において、 前記交流電源と前記アクティブフィルタとの間に入力電
   圧の所定電圧値を越える部分をカットする入力電圧波形
   整形手段を設けたことを特徴とするスイッチング電源装
   置。