JPH1098881A

JPH1098881A - 整流回路

Info

Publication number: JPH1098881A
Application number: JP25061496A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Suzuki; 康暢鈴木; Toru Tejima; 透手島
Original assignee: Hitsutsu Kenkyusho Kk I; I HITSUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: Hitsutsu Kenkyusho Kk I; I HITSUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】入力交流電流に含まれている高調波電流を減
少させ、且つ非常に優れた力率および整流効率を得るこ
とのできる新しい整流回路を提供する。【解決手段】交流電源に接続されている整流器により
交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を整流器の
出力端に接続されている平滑フィルタにより平滑化し、
この平滑直流電圧を直流入力負荷に供給する整流回路に
おいて、交流電源と整流器との間に昇圧用補助巻線が付
加された交流インダクタが接続されており、この昇圧用
補助巻線が付加された交流インダクタを一次コイルとし
て、この一次コイルに近接して２つの巻線から構成され
る二次コイルが配置されており、この二次コイルには補
助整流器が接続され、この補助整流器の出力端子は補助
平滑コンデンサを介して平滑フィルタに接続されてお
り、そして一次コイルの昇圧用補助巻線側の端子には進
相用コンデンサを介してハーフ・ブリッジ回路が接続さ
れ、このハーフ・ブリッジ回路の出力端子は整流器の出
力端子に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、整流回路に関す
るものである。さらに詳しくは、この発明は入力交流電
流に含まれる高調波電流を減少させ、優れた力率および
整流効率を得ることのできる整流回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、スイッチング電源
は、映像機器、音響機器、コンピュータ等の電子機器、
および、空調機、調理器、照明機器、産業用モーターコ
ントロール機器、無停電電力供給回路等の交流出力装置
等に広く一般的に使用されており、このスイッチング電
源は、半導体のスイッチング、専用制御回路のＬＳＩ
化、磁性材料およびコンデンサの高周波化などの電子技
術の進歩に伴って、その需要を急激に伸ばしている。

【０００３】しかしながら、このようなスイッチング電
源としての整流回路は、その入力力率が０．５５〜０．
６程度と、消費電力に対する入力電流値が大きく、給配
電系における無効電力の増加を伴い、地球資源エネルギ
ーの無駄使いとなっていると指摘されている。また、交
流入力電流に含まれる高調波電流成分により電波障害や
受変電設備等の事故も発生し、高調波電流成分が電流供
給系統における公害であるとも指摘されている。

【０００４】たとえば、図１（ａ）（ｂ）は、各々、イ
ンバータ型蛍光灯の点灯回路の一例を示したものであ
る。この図１（ａ）（ｂ）において、（１）は交流電
源、（２）はコンダクタＣ４とインダクタＬ１とにより
構成されている高調波フィルタ、（３）はダイオードＤ
１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とにより構成されている単相ブリ
ッジ整流器、（４）はダイオードＤ１、Ｄ２とにより構
成されているハーフ・ブリッジ整流器、（５）は平滑コ
ンデンサＣ１、Ｃ２により構成されている平滑フィル
タ、（６）はハーフ・ブリッジ発振回路、（７）は電子
バラスト、（８）は蛍光灯、（９）は起動用コンデンサ
である。

【０００５】図２は、図１（ａ）（ｂ）の回路における
交流入力電圧ｅと交流入力電流ｉと平滑コンデンサの端
子電圧Ｖｃの波形を例示したものである。この図２に例
示した各波形から明らかなように、交流入力電流ｉは、
交流入力電圧ｅの最大値付近でしか流れておらず、ピー
ク値が大きい、つまり、図１に例示したような従来の整
流回路は、波形率が悪く、高調波電流を多く含む交流電
流が流れ、さらに力率が低下してしまう。

【０００６】このような現状から、整流回路における力
率や高調波電流の規制が国際電気標準会議（ＩＥＣ：In
ternational Electrotechinical Comission ）によって
決定されており、我が国においてもそのための対応が迫
られている。そこで、この発明は、以上のとおりの事情
に鑑みてなされたものであり、高調波電流を減少させる
ことができ、且つ優れた力率および整流効率を得ること
のできる新しい整流回路を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、交流電源に接続されている整流
器により交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を
整流器の出力端に接続されている平滑フィルタにより平
滑化し、この平滑直流電圧を直流入力負荷に供給する整
流回路において、交流電源と整流器との間に昇圧用補助
巻線が付加された交流インダクタが接続されており、こ
の昇圧用補助巻線が付加された交流インダクタを一次コ
イルとして、この一次コイルに近接して２つの巻線から
構成される二次コイルが配置されており、この二次コイ
ルには補助整流器が接続され、この補助整流器の出力端
子は補助平滑コンデンサを介して平滑フィルタに接続さ
れており、そして一次コイルの昇圧用補助巻線側の端子
には進相用コンデンサを介してハーフ・ブリッジ回路が
接続され、このハーフ・ブリッジ回路の出力端子は整流
器の出力端子に接続されていることを特徴とする整流回
路を提供する。

【０００８】また、この発明は、交流電源の一方の端子
に接続されているハーフ・ブリッジ整流器により交流電
圧を直流電圧に変換し、この直流電圧をハーフ・ブリッ
ジ整流器の出力端に接続されている４つのダイオードと
２つの倍電圧充電用コンデンサと２つの倍電圧平滑用コ
ンデンサとにより構成される４倍電圧整流器により平滑
化し、この平滑直流電圧を直流入力負荷に供給する整流
回路において、ハーフ・ブリッジ整流器を構成する２つ
のダイオードそれぞれに進相用コンデンサが一つずつ並
列に接続されており、交流電源の他方の端子と４倍電圧
整流器の２つの倍電圧充電用コンデンサ間の入力交流端
子との間に交流インダクタが接続されており、４倍電圧
整流器の４つのダイオードの中間点と２つの倍電圧平滑
用コンデンサの中間点とが接続されていることを特徴と
する整流回路をも提供する。

【０００９】また、この発明は、交流電源に接続されて
いる整流器により交流電圧を直流電圧に変換し、この直
流電圧に含まれる脈動電圧を整流器の出力端に接続され
ているｎ個のダイオードおよびコンデンサにより構成さ
れるｎ段の倍電圧整流器により平滑化し、この平滑直流
電圧を直流入力負荷に供給する整流回路において、倍電
圧整流器の入力端にピーク電流制御用チョークコイルが
接続され、倍電圧整流器の最下段および最上段のダイオ
ードにそれぞれ力率改善用コンデンサおよび高調波バイ
パス用コンデンサが並列に接続されていることを特徴と
する整流回路をも提供する。

【００１０】さらにまた、この発明は、交流電源に接続
されている整流器により交流電圧を直流電圧に変換し、
この直流電圧を整流器の出力端に接続されているチョー
クコイルとコンデンサとにより構成されるチョーク入力
型平滑フィルタにより平滑化し、この平滑直流電圧を直
流入力負荷に供給する整流回路において、整流器とチョ
ーク入力型平滑フィルタとの間に、高調波再整流用ダイ
オードと該高調波再整流用ダイオード用コンデンサとピ
ーク電流制限用チョークコイルと力率改善用コンデンサ
とにより構成される高調波・力率改善用回路が備えられ
ており、高調波再整流用ダイオードはチョーク入力型平
滑フィルタの平滑チョークコイルと直列に接続され、高
調波再整流用ダイオード用コンデンサは高調波再整流用
ダイオードに並列に接続され、ピーク電流制限用チョー
クコイルと力率改善用コンデンサとは、ピーク電流制御
用チョークコイルの一方の端子と力率改善用コンデンサ
のプラス端子とが接続されて、互いに直列接続され、そ
して、ピーク電流制御用チョークコイルの他方の端子が
高調波再整流用ダイオードの入力端子に接続され、力率
改善用コンデンサのマイナス端子がチョーク入力型平滑
フィルタの平滑コンデンサのプラス端子もしくはマイナ
ス端子に接続されていることを特徴とする整流回路をも
提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面に沿って実施
例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）図３は、この発明の整流回路の一実施例を
例示したものである。たとえばこの図３に例示したよう
に、この発明の整流回路では、交流電圧を発生するため
の交流電源（１）と、この交流電源（１）に接続されて
いるダイオードＤ１、Ｄ２により構成されるハーフ・ブ
リッジ整流器（４）と、このハーフ・ブリッジ整流器
（４）の出力端（１５ａ）（１５ｂ）に接続されている
平滑コンデンサＣ１、Ｃ２により構成される平滑フィル
タ（５）と、この平滑フィルタ（５）に接続されている
直流入力負荷（１０）とが備えられている。

【００１３】そして、交流入力源（１）の一方の端子
（１３ａ）とハーフ・ブリッジ整流器（４）の入力端子
（１４ａ）との間に、交流インダクタｎ１が接続されて
おり、この交流インダクタｎ１には昇圧用補助巻線ｎ２
が付加されている。この昇圧用補助巻線ｎ２が付加され
た交流インダクタｎ１を一次コイル（１６）とし、この
一次コイル（１６）に近接して、２つの巻線ｎ３、ｎ４
とから構成される二次コイル（１７）が配置されてい
る。

【００１４】この二次コイル（１７）には、ダイオード
Ｄ７、Ｄ８とにより構成される補助整流器としての二相
半波整流器（１２）が接続されており、この二相半波整
流器（１２）の出力端子（１８）は補助平滑コンデンサ
Ｃ３を介して平滑フィルタ（５）に接続されている。一
次コイル（１６）の昇圧用補助巻線ｎ２側の端子（１
９）には、進相用コンデンサＣ４を介してハーフ・ブリ
ッジ回路（１１）が接続され、このハーフ・ブリッジ回
路（１１）の一方の出力端子（２０ａ）は、二次コイル
（１７）の巻線ｎ３とｎ４間の端子（２１）を介してハ
ーフ・ブリッジ整流器（４）の一方の出力端子（１５
ａ）に接続され、またその他方の出力端子（２０ｂ）
は、ハーフ・ブリッジ回路（４）の他方の出力端子（１
５ｂ）に接続されている。

【００１５】このようなこの発明の整流回路の動作を、
図４および図５（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて説明する。
図４は、図３のこの発明の整流回路における電流と電圧
の波形を例示したものである。また、図５（ａ）（ｂ）
（ｃ）は、各々、図４の波形の各時間域Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３における入力交流電流経路を例示したものである。

【００１６】図４の波形における正の半サイクルにおい
て、時間域をＴ１、Ｔ２、Ｔ３に分割する。まず、時間
域Ｔ１において、入力交流電流ｉ_T1は、図５（ａ）に例
示したように、昇圧用補助巻線ｎ２、進相用コンデンサ
Ｃ４、およびダイオードＤ５を通して平滑コンデンサＣ
１を充電する。進相用コンデンサＣ４による進相電流ｉ
_C4は、図４に例示したように、入力交流半サイクル区間
の初期時間領域に流れる。さらに、やや遅れて巻線ｎ３
に励起した電圧により、ダイオードＤ８を通して補助平
滑コンデンサＣ３が充電される。そして、入力交流電流
ｉ_T1はｉ_C4＋（ｎ４／ｎ１）²ｉ_Rとなって交流電源
（１）に戻る。

【００１７】時間域Ｔ２になると、入力交流電流ｉ
_T2は、図５（ｂ）に例示したように、交流インダクタｎ
１およびダイオードＤ１を通して平滑コンデンサＣ１を
充電する。また、これと並行して巻線ｎ４に励起した電
圧により、ダイオードＤ７を通して平滑コンデンサＣ３
が充電される。そして、入力交流電流ｉ_T2はｉ_n1＋（ｎ
３／ｎ１）²ｉ_Rとなって交流電源（１）に戻る。

【００１８】そして、時間域Ｔ３では、入力交流電流ｉ
_T3は、図５（ｃ）に例示したように、交流インダクタｎ
１に主に流れ、ダイオードＤ１を通して平滑コンデンサ
Ｃ１を充電し、交流電源（１）に戻る。この発明の整流
回路は、このような動作を行うため、図４に例示したよ
うに、各時間域における入力交流電流ｉ_T1、ｉ_T2、ｉ_T3
の合成値、つまり進相電流ｉ_c4と抵抗電流ｉ_Rと遅れ電
流ｉ_n1との合成値が、尖頭値が抑えられた正弦波形に近
くなり、入力交流電流に含まれる高調波電流成分が大幅
に減少し、数キロワットの整流回路においてもＩＥＣの
規制値を満足する高力率および高整流効率を得ることが
できる。

【００１９】たとえば、前述のように従来の整流回路に
おける力率は約０．５５〜０．６であるが、この発明の
整流回路では０．９程度の高力率を得ることができ、力
率を大幅に改善することができる。また、図６は、この
発明の整流回路の他の一例を示したものである。この図
６においては、整流器が単相ブリッジ整流器（３）とな
っており、交流電源（１）の端子（１３ｂ）が単相ブリ
ッジ整流器（３）の入力端子（１４ｂ）に接続されてい
る。また、直流入力負荷（１０）として、ＤＣ／ＡＣイ
ンバータ（４５）、電子バラスト（７）、蛍光灯
（８）、および起動用コンデンサ（９）が接続されてい
る。その他の構成は、図３の整流回路と同じである。

【００２０】また、図７は、図３と図６に例示したこの
発明の整流回路を組み合わせて構成されている入力電圧
１００Ｖ系および２００Ｖ系で共用した場合の回路を例
示したものである。この図７においては、交流電源
（１）の端子（１３ｂ）が、単相ブリッジ整流器（３）
の入力端子（１４ｂ）と、平滑フィルタ（４）の平滑コ
ンデンサＣ１およびＣ２間の端子（２２）とに切替接続
されている。

【００２１】これら図６および図７に例示したこの発明
の整流回路も、図３の回路と同様に、高調波電流成分を
減少させ、優れた力率および整流効率を得ることができ
る。（実施例２）図８（ａ）は、この発明の整流回路の一実
施例を示したものである。たとえばこの図８（ａ）に例
示したように、この発明の整流回路では、交流電圧を発
生するための交流電源（１）と、この交流電源（１）の
一方の端子（１３ａ）に接続されているダイオードＤ
１、Ｄ２により構成されるハーフ・ブリッジ整流器
（４）と、このハーフ・ブリッジ整流器（４）の出力端
子（１５ａ）（１５ｂ）に接続されているダイオードＤ
３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６および倍電圧充電用コンデンサＣ
ａ２、Ｃｂ２および倍電圧平滑用コンデンサＣａ３、Ｃ
ｂ３により構成される４倍電圧整流器（２３）と、この
４倍電圧整流器（２３）の直流出力端（２５ａ）（２５
ｂ）に接続されている直流入力負荷（１０）とが備えら
れており、そして、ハーフ・ブリッジ整流器（４）のダ
イオードＤ１およびＤ２に、それぞれ進相用コンデンサ
Ｃａ１およびＣｂ１が並列に接続されており、交流電源
（１）の他方の端子（１３ｂ）と４倍電圧整流器（２
３）の倍電圧充電用コンデンサＣａ２およびＣｂ２間の
入力交流端子（２４）との間に交流インダクタＬが接続
されており、４倍電圧整流器（２３）のダイオードＤ４
およびＤ５の中間点Ｐ１と倍電圧平滑用コンデンサＣａ
３およびＣｂ３の中間点Ｐ２とが接続されている。ま
た、直流入力負荷（１０）として、ＤＣ／ＡＣインバー
タ（４５）、電子バラスト（７）、蛍光灯（８）、およ
び起動用コンデンサ（９）が接続されている。

【００２２】この図８に例示したこの発明の整流回路
は、４倍電圧整流器（２３）の倍電圧充電用コンデンサ
Ｃａ２およびＣｂ２が、進相用コンデンサＣａ１および
Ｃｂ１よりも十分に大きな容量であるため、図８（ｂ）
に例示したような２Ｃ１とＬとの直列共振回路と等価的
に見做すことができる。この図８（ｂ）において、２Ｃ
１とＬとの直列共振周波数を電源周波数の２倍、すなわ
ち整流器の出力に最も多く含まれる第２高調波の周波数
付近に選ぶことにより、非常に優れた整流効率を得るこ
とができる。

【００２３】このようなこの発明の整流回路の動作を、
図９および図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて説明す
る。図９は、図８のこの発明の整流回路における電流と
電圧の波形を例示したものである。また、図１０（ａ）
（ｂ）（ｃ）は、各々、図９の波形の各時間域Ｔ１、Ｔ
２、Ｔ３における入力交流電流経路を例示したものであ
る。

【００２４】この図９および図１０では、交流電源
（１）の一方の端子（１３ａ）を接地し、他方の端子
（１３ｂ）に正弦波交流電圧Ｖ_inを加えているとする。
まず、たとえば図９に例示したように、交流電源（１）
の端子（１３ｂ）に波形（ア）のような正弦波交流電圧
Ｖ_inを加えると、交流インダクタＬの両端には波形
（イ）のような交流インダクタ電圧Ｖ_Lが発生し、正弦
波交流電圧Ｖ_iと交流インダクタ電圧Ｖ_Lとの合成電圧
は波形（ウ）のようになる。

【００２５】この時、倍電圧充電用コンデンサＣａ２、
Ｃｂ２それぞれの両端電圧Ｖ_Ca2、Ｖ_Cb2は、波形
（エ）（オ）のように充放電を行うため、４倍電圧整流
器（２３）におけるダイオードと倍電圧充電用コンデン
サＣａ２、Ｃｂ２との接続点Ｑ１、Ｑ２では、波形
（カ）（キ）のような電圧となり、出力端子（２５ａ）
（２５ｂ）では、それぞれ波形（ク）（ケ）のような電
圧となる。

【００２６】すなわち、出力端子（２５ａ）（２５ｂ）
間の直流出力電圧Ｅ_DCは、波形（ク）（ケ）の電圧の電
位差として取り出される。また、交流入力電流Ｉ_inは、
まず時間域Ｔ１において、図１０（ａ）に例示した矢印
の経路で流れ、倍電圧充電用コンデンサＣｂ２、倍電圧
平滑用コンデンサＣａ３およびＣｂ３を充電させ、倍電
圧充電用コンデンサＣａ２および進相用コンデンサＣｂ
１を放電させる。

【００２７】時間域Ｔ１が終わり時間域Ｔ２において
は、交流入力電流Ｉ_inは、図１０（ｂ）に例示した矢印
の経路で流れ、ハーフ・ブリッジ整流器（４）のダイオ
ードＤ２を通って、接地してある端子（１３ａ）に流出
する。そして、時間域Ｔ３においては、交流入力電流Ｉ
_inは、負のサイクルとなるため、図１０（ｃ）に例示し
た矢印の経路のように逆の方向に流れ、進相用コンデン
サＣｂ１、倍電圧充電用コンデンサＣａ２、倍電圧平滑
用コンデンサＣａ３およびＣｂ３を充電させ、進相用コ
ンデンサＣａ１および倍電圧充電用コンデンサＣｂ２を
放電させる。

【００２８】そして、時間域Ｔ３の後は、ハーフ・ブリ
ッジ整流器（４）のダイオードＤ１を通って、端子（１
３ｂ）に戻る。この発明の整流回路は、上述のような動
作を行うため、交流インダクタＬ、進相用コンエンサＣ
ａ１、Ｃｂ１、倍電圧充電用コンデンサＣａ２、Ｃｂ
２、および倍電圧平滑用コンデンサＣａ３、Ｃｂ３とし
て適宜な値を有するものを用いることにより、入力交流
電流に含まれる高調波電流成分を十分に減少させること
ができ、約０．９５〜１の高力率、および高整流効率を
得ることができる。

【００２９】また、この発明の整流回路では、その起動
時における直流出力電圧は、４倍電圧整流器、つまり２
組の倍電圧整流器の出力電圧の電圧加算により、入力交
流電圧をｅとすると、４√２ｅまで昇圧されるため、放
電灯や蛍光灯などの放電開始に対して容易に十分な放電
開始電圧を与えることができ、より短時間で点灯させる
ことができる。

【００３０】（実施例３）図１２は、この発明の整流回
路の一実施例を示したものである。たとえばこの図１２
に例示したように、この発明の整流回路では、交流電圧
を発生するための交流電源（１）と、この交流電源
（１）に接続されているダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、
Ｄ４により構成される単相ブリッジ整流器（３）と、こ
の単相ブリッジ整流器（３）の出力端に接続されている
トーテムポール状に接続されたダイオードＤ５、Ｄ６、
Ｄ７、Ｄ８、Ｄ９およびコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、
Ｃ４により構成される倍電圧整流器（２６）と、この倍
電圧整流器（２６）の出力端に接続されている直流入力
負荷（１０）とが備えられており、そして、倍電圧整流
器（２６）において、倍電圧整流器（２６）の入力端子
（２７）にピーク電流制御用チョークコイルＬが接続さ
れ、倍電圧整流器（２６）の最下段のダイオードＤ９お
よび最上段のダイオードＤ５に、それぞれ力率改善用コ
ンデンサＣｐおよび高調波バイパス用コンデンサＣｏが
並列に接続されている。

【００３１】この場合、さらに詳しく説明すると、単相
ブリッジ整流器（３）の出力端に接続されている倍電圧
整流器（２６）は、ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ
８、Ｄ９がそれぞれトーテムポール状に接続されてお
り、ダイオードＤ５とＤ６に並列にコンデンサＣ１が接
続され、ダイオードＤ７とＤ８に並列およびコンデンサ
Ｃ１に直列にコンデンサＣ２が接続され、ダイオードＤ
６とＤ７に並列にコンデンサＣ３が接続され、ダイオー
ドＤ８とＤ９に並列およびコンデンサＣ３に直列にコン
デンサＣ４が接続されている。

【００３２】この倍電圧整流器（２６）において、ピー
ク電流制御用チョークコイルＬは、その一方の端子（２
８ａ）が倍電圧整流器（２６）の入力端子（２７）に、
またその他方の端子（２８ｂ）がコンデンサＣ１のプラ
ス端子（２９）に接続されている。力率改善用コンデン
サＣｐは、そのプラス端子（３０ａ）がダイオードＤ９
の出力端子（３１ａ）およびコンデンサＣ２のマイナス
端子（３２）に、またそのマイナス端子（３０ｂ）がダ
イオードＤ９の入力端子（３１ｂ）に接続されて、倍電
圧整流器（２６）の最下段のダイオードＤ９に並列接続
されている。

【００３３】高調波バイパス用コンデンサＣｏは、その
マイナス端子（３３ａ）がダイオードＤ５の入力端子
（３５）およびコンデンサＣ３のプラス端子（３４）
に、またそのプラス端子（３３ｂ）がダイオードＤ５の
出力端子に接続されて、倍電圧整流器（２６）の最上段
のダイオードＤ５に並列接続されている。このようなこ
の発明の整流回路では、倍電圧整流器（２６）により、
単相ブリッジ整流器（３）の直流電力に含まれている脈
動電圧が平滑化され、さらに、この倍電圧整流器（２
６）の入力端子（２７）に接続されたピーク電流制御用
チョークコイルＬと、その最下段のダイオードＤ９に並
列接続された力率改善用コンデンサＣｐとにより、交流
入力電流に含まれる高調波電流成分を減少させることが
でき、そして力率を改善することができる。

【００３４】また、最上段のダイオードＤ５に並列接続
された高調波バイパス用コンデンサＣｏにより、たとえ
ば直流入力負荷（１０）としてＤＣ−ＤＣコンバータや
ＤＣ−ＡＣインバータなどのようなスイッチング動作を
伴う負荷が接続される場合などにおいて、電源インピー
ダンスを低くし、スイッチングに基づくパルス状電流に
対しても電源電圧を平滑に保つことができ、さらに、上
述のような位置に高調波バイパス用コンデンサＣｏを接
続することにより、耐圧が低くなるため、この高調波バ
イパス用コンデンサＣｏとして低耐圧の素子を使用する
ことでき、整流回路の小型化および軽量化をも図ること
ができる。

【００３５】図１３は、この発明の整流回路の他の一実
施例を例示したものであり、図１２の整流回路よりも段
数の多い倍電圧整流器が接続されている。図１４は、図
１３の整流回路を１００Ｖ系および２００Ｖ系で共用し
た場合の回路を例示したものである。この図１３および
図１４に例示したこの発明の整流回路においても、図１
２のこの発明の整流回路と同様に、高調波電流成分を減
少させることができ、且つ優れた力率を得ることができ
る。

【００３６】たとえば、前述のように従来の整流回路に
おける力率は約０．５５〜０．６であるが、この発明の
整流回路では０．９程度の高力率を得ることができ、力
率を大幅に改善することができる。さらに、図１５
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、各々、図１１、図１２、
図１３、図１４に例示した整流回路における電流波形を
例示したものである。

【００３７】この図１５から明らかなように、図１２の
この発明の整流回路における脈動電圧ＦとＧ、および図
１３のこの発明の整流回路における脈動電圧ＨとＩは、
図１１の従来の整流回路における脈動電圧ＣとＤよりも
少なく、また、図１１の従来の整流回路における整流効
率、つまり直流出力／交流入力（＝Ｐｆ×η×１００）
は約８２．８％、図１２、図１３、および図１４のこの
発明の整流回路における整流効率は、それぞれ約８６．
５％、約８５．５％、および約８３．６％である。

【００３８】つまり、この発明の整流回路は、従来の整
流回路よりも、より多くの脈動電圧を平滑化することが
でき、よってより大きい整流効率を得ることができる。
このように、この発明の整流回路は、高調波電流成分を
減少させ、且つ非常に優れた力率および整流効率を得る
ことができ、ＩＥＣの規制値を十分に満足することがで
きる小型で軽量な回路である。

【００３９】（実施例４）図１６は、この発明の整流回
路の一実施例を示したものである。また、図１７は、図
１６に例示したこの発明の整流回路における各高調波電
流次数毎の高調波電流比率を例示したものである。たと
えばこの図１６に例示したように、この発明の整流回路
では、交流電圧を発生するための交流電源（１）と、こ
の交流電源（１）に接続されているダイオードＤ１、Ｄ
２、Ｄ３、Ｄ４により構成される単相ブリッジ整流器
（３）と、この単相ブリッジ整流器（３）の出力端に接
続されている平滑チョークコイルＬ１と平滑コンデンサ
Ｃ１により構成されるチョーク入力型平滑フィルタ（４
４）と、このチョーク入力型平滑フィルタ（４４）に接
続されている直流入力負荷（１０）とが備えられてお
り、そして、単相ブリッジ整流器（３）とチョーク入力
型平滑フィルタ（４４）との間に、高調波再整流用ダイ
オードＤ５と高調波再整流用ダイオード用コンデンサＣ
３とピーク電流制限用チョークコイルＬ２と力率改善用
コンデンサＣ２とにより構成されている高調波・力率改
善用回路（３６）が備えられている。

【００４０】この場合、さらに詳しく説明すると、高調
波・力率改善用回路（３６）において、高調波再整流用
ダイオードＤ５は、その入力端子（３７ａ）および出力
端子（３７ｂ）がそれぞれ単相ブリッジ整流器（３）の
出力端子（３８）および平滑チョークコイルＬ１の一端
子（４０）に接続されて、平滑チョークコイルＬ１と直
列に接続されている。

【００４１】高調波再整流用ダイオード用コンデンサＣ
３は、そのマイナス端子（３９ａ）およびプラス端子
（３９ｂ）が、それぞれ高調波再整流用ダイオードＤ５
の入力端子（３７ａ）および出力端子（３７ｂ）に接続
されて、高調波再整流用ダイオードＤ５に並列接続され
ている。また、ピーク電流制限用チョークコイルＬ２と
力率改善用コンデンサＣ２とは、ピーク電流制限用チョ
ークコイルＬ２の一方の端子（４１ｂ）と力率改善用コ
ンデンサＣ２のプラス端子（４２ａ）とが接続されて、
互いに直列接続されており、さらに、ピーク電流制限用
チョークコイルＬ２の他方の端子（４１ａ）は、高調波
最整流用ダイオードＤ５の入力端子（３７ａ）に接続さ
れ、力率改善用コンデンサＣ２のマイナス端子（４２
ｂ）は、平滑コンデンサＣ１のマイナス端子（４３）に
接続されている。

【００４２】このようなこの発明の整流回路では、チョ
ーク入力型平滑フィルタ（４４）の平滑チョークコイル
Ｌ１と、高調波・力率改善用回路（３６）のピーク電流
制限用チョーク・コイルＬ２と力率改善用コンデンサＣ
２とにより、第２高調波の共振を発生させ、その高調波
成分を高調波再整流用ダイオードＤ５により半波整流
し、その整流出力を単相ブリッジ整流器（３）の直流出
力に加えることにより、直流出力電圧の上昇および整流
効率の向上を図ることができ、さらに、高調波再整流用
ダイオード用コンデンサＣ３が高調波再整流用ダイオー
ドＤ５に並列接続されていることにより、直流出力電圧
および直流出力電力をより上昇させることができる。

【００４３】このため、図１７に例示したように、ＩＥ
Ｃ−１０００−３−２クラスＡの規制値を十分に満足す
るように、高調波電流成分を減少させることができる。
さらに、この整流回路では、２００Ｖ、３．９Ａ、７２
０Ｗの交流入力電力から、２３５Ｖ、２．９Ａ、６８
１．５Ｗの直流出力電力を得ることができ、Ｐｆは０．
９２３、ηは０．９４６であり、その力率は９０％以
上、整流効率は約９５％と、非常に優れた力率および整
流効率が得られる。

【００４４】このように、この発明の整流回路は、高調
波電流および力率の改善だけでなく、整流効率の改善を
も行うことができ、ＩＥＣの規制値を十分に満足するこ
とができる。また、図１８は、図１６に例示したこの発
明の整流回路を入力電圧１００Ｖ系および２００Ｖ系で
共用した場合の回路を例示したものである。この図１８
に例示した１００Ｖ系・２００Ｖ系整流回路において
も、図１６の整流回路と同様に、高調波成分を減少さ
せ、力率および整流効率を向上することができる。

【００４５】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、入力交流電流に含まれている高調波電流を減少さ
せ、且つ非常に優れた力率および整流効率を得ることの
できる新しい整流回路が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は、各々、従来のインバータ型蛍
光灯の点灯回路を例示した回路構成図である。

【図２】図１（ａ）（ｂ）の回路における交流入力電圧
ｅと交流入電流ｉと平滑コンデンサの端子電圧Ｖｃの波
形を例示した概念図である。

【図３】この発明の整流回路の一例を例示した回路構成
図である。

【図４】図３のこの発明の整流回路における電流と電圧
の波形を例示した概念図である。

【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、図４の波形の各
時間域Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３における入力交流電流経路を例
示した概念図である。

【図６】この発明の整流回路の一実施例を示した回路構
成図である。

【図７】図３と図６とに例示したこの発明の整流回路を
組み合わせて構成されているこの発明の整流回路の一応
用例を例示した回路構成図である。

【図８】図８（ａ）は、この発明の整流回路の一実施例
を示した回路構成図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）
の整流回路の等価回路を例示した回路構成図である。

【図９】図８のこの発明の整流回路における電流と電圧
の波形を例示した概念図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、図９の波形の
各時間域Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３における入力交流電流経路を
例示した概念図である。

【図１１】倍電圧整流器が備えられている従来の整流回
路の一例を示した回路構成図である。

【図１２】この発明の整流回路の一実施例を示した回路
構成図である。

【図１３】この発明の整流回路の一実施例を示した回路
構成図である。

【図１４】図１１のこの発明の整流回路を入力電圧１０
０Ｖ系および２００Ｖ系で共用した場合のこの発明の一
応用例を例示した回路構成図である。

【図１５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、各々、図１
１、図１２、図１３、図１４に例示した整流回路におけ
る電流波形を例示した図である。

【図１６】この発明の整流回路の一実施例を示した回路
構成図である。

【図１７】図１６のこの発明の整流回路における各高調
波電流次数毎の高調波電流比率を例示した図である。

【図１８】図１６のこの発明の整流回路を入力電圧１０
０Ｖ系および２００Ｖ系で共用した場合のこの発明の一
応用例を例示した回路構成図である。

【符号の説明】

１交流電源２高調波フィルタ３単相ブリッジ整流器４ハーフ・ブリッジ整流器５平滑フィルタ６ハーフ・ブリッジ発振回路７電子バラスタ８蛍光灯９起電用コンデンサ１０直流入力負荷１１ハーフ・ブリッジ回路１２二相半波整流器１３ａ、１３ｂ交流電源の端子１４ａ、１４ｂ整流器の入力端子１５ａ、１５ｂ整流器の出力端子１６一次コイル１７二次コイル１８補助整流器の出力端子１９一次コイルの補助昇圧用巻線側の端子２０ａ、２０ｂハーフ・ブリッジ回路の出力端子２１二次コイルの巻線間の端子２２平滑フィルタの平滑コンデンサ間の端子２３４倍電圧整流器２４４倍電圧整流器の入力端子２５ａ、２５ｂ４倍電圧整流器の出力端子２６倍電圧整流器２７倍電圧整流器の入力端子２８ａ、２８ｂピーク電流制御用チョークコイルの端
子２９倍電圧整流器のコンデンサＣ１のプラス端子３０ａ、３０ｂ力率改善用コンデンサのプラス端子と
マイナス端子３１ａ、３１ｂ倍電圧整流器のダイオードＤ９の出力
端子と入力端子３２倍電圧整流器のコンデンサＣ２のマイナス端子３３ａ、３３ｂ高調波バイパス用コンデンサのマイナ
ス端子とプラス端子３４倍電圧整流器のコンデンサＣ３のプラス端子３５倍電圧整流器のダイオードＤ５の入力端子３６高調波・力率改善用回路３７ａ、３７ｂ高調波再整流用ダイオードの入力端子
と出力端子３８単相ブリッジ整流器の出力端子３９ａ、３９ｂ高調波再整流用ダイオード用コンデン
サのマイナス端子とプラス端子４０平滑チョークコイルの端子４１ａ、４１ｂピーク電流制限用チョークコイルの端
子４２ａ、４２ｂ力率改善用コンデンサのプラス端子と
マイナス端子４３平滑コンデンサのマイナス端子４４チョーク入力型平滑フィルタ４５ＤＣ／ＡＣインバータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源に接続されている整流器により
交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を整流器の
出力端に接続されている平滑フィルタにより平滑化し、
この平滑直流電圧を直流入力負荷に供給する整流回路に
おいて、交流電源と整流器との間に昇圧用補助巻線が付
加された交流インダクタが接続されており、この昇圧用
補助巻線が付加された交流インダクタを一次コイルとし
て、この一次コイルに近接して２つの巻線から構成され
る二次コイルが配置されており、この二次コイルには補
助整流器が接続され、この補助整流器の出力端子は補助
平滑コンデンサを介して平滑フィルタに接続されてお
り、そして一次コイルの昇圧用補助巻線側の端子には進
相用コンデンサを介してハーフ・ブリッジ回路が接続さ
れ、このハーフ・ブリッジ回路の出力端子は整流器の出
力端子に接続されていることを特徴とする整流回路。
【請求項２】交流電源の一方の端子に接続されている
ハーフ・ブリッジ整流器により交流電圧を直流電圧に変
換し、この直流電圧をハーフ・ブリッジ整流器の出力端
に接続されている４つのダイオードと２つの倍電圧充電
用コンデンサと２つの倍電圧平滑用コンデンサとにより
構成される４倍電圧整流器により平滑化し、この平滑直
流電圧を直流入力負荷に供給する整流回路において、ハ
ーフ・ブリッジ整流器を構成する２つのダイオードそれ
ぞれに進相用コンデンサが一つずつ並列に接続されてお
り、交流電源の他方の端子と４倍電圧整流器の２つの倍
電圧充電用コンデンサ間の入力交流端子との間に交流イ
ンダクタが接続されており、４倍電圧整流器の４つのダ
イオードの中間点と２つの倍電圧平滑用コンデンサの中
間点とが接続されていることを特徴とする整流回路。
【請求項３】交流電源に接続されている整流器により
交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧に含まれる
脈動電圧を整流器の出力端に接続されているｎ個のダイ
オードおよびコンデンサにより構成されるｎ段の倍電圧
整流器により平滑化し、この平滑直流電圧を直流入力負
荷に供給する整流回路において、倍電圧整流器の入力端
にピーク電流制御用チョークコイルが接続され、倍電圧
整流器の最下段および最上段のダイオードにそれぞれ力
率改善用コンデンサおよび高調波バイパス用コンデンサ
が並列に接続されていることを特徴とする整流回路。
【請求項４】交流電源に接続されている整流器により
交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を整流器の
出力端に接続されているチョークコイルとコンデンサと
により構成されるチョーク入力型平滑フィルタにより平
滑化し、この平滑直流電圧を直流入力負荷に供給する整
流回路において、整流器とチョーク入力型平滑フィルタ
との間に、高調波再整流用ダイオードと該高調波再整流
用ダイオード用コンデンサとピーク電流制限用チョーク
コイルと力率改善用コンデンサとにより構成される高調
波・力率改善用回路が備えられており、高調波再整流用
ダイオードはチョーク入力型平滑フィルタの平滑チョー
クコイルと直列に接続され、高調波再整流用ダイオード
用コンデンサは高調波再整流用ダイオードに並列に接続
され、ピーク電流制限用チョークコイルと力率改善用コ
ンデンサとは、ピーク電流制御用チョークコイルの一方
の端子と力率改善用コンデンサのプラス端子とが接続さ
れて、互いに直列接続され、そして、ピーク電流制御用
チョークコイルの他方の端子が高調波再整流用ダイオー
ドの入力端子に接続され、力率改善用コンデンサのマイ
ナス端子がチョーク入力型平滑フィルタの平滑コンデン
サのプラス端子もしくはマイナス端子に接続されている
ことを特徴とする整流回路。