JPH11164555A - スイッチング電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高調波電流抑制のための回路を利用して、突
入電流抑制回路を確実に動作させ得るバックアップ型ス
イッチング電源を提供する。 【解決手段】 ＰＦＣコンバータ１１は、整流回路１０
の整流出力をスイッチングし、交流電源ｅの側に疑似正
弦波電流を流す。突入電流抑制回路１２の駆動回路１３
は、ＰＦＣコンバータのチョークコイル１１２に誘導結
合された巻線１３０を含み、巻線１３０に誘起する電圧
を利用して、突入電流抑制回路１２の３端子スイッチ素
子１２１を駆動する。平滑コンデンサ１４は、ＰＦＣコ
ンバータ１１の後段に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
に関し、更に詳しくは、バッテリー等の蓄電素子によっ
てバックアップする機能を有するスイッチング電源に係
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のスイッチング電源は、商用電源
が停電した時でも、バッテリーバックアップにより、動
作を維持する必要のある用途、例えばＰＨＳ基地局用電
源等に用いられるもので、従来より種々のタイプのもの
が提案されている。例えば、特開平９ー５６０８５号公
報は、メインのコンバータ回路を構成する電力変換回路
に備えられた変換トランスの二次側にバッテリーでなる
バックアップ素子を有する充放電回路を接続しておき、
変換トランスの二次巻線に生じる誘起電圧を利用してバ
ックアップ素子を充電し、商用交流電源の供給が停止し
たときは、バックアップ素子に蓄積されたエネルギを、
変換トランスを介することなく、充電回路に備えられた
コンバータ回路によって変換し、変換された電力を負荷
に供給する電源装置を開示している。

【０００３】特開平８ー２７５５２１号公報は、電力変
換回路を構成する変換トランスの二次巻線に定電流回路
を接続し、定電流回路によりバッテリを充電し、商用交
流電源の停電時にはバッテリの充電電圧を、インバータ
に供給し、インバータから負荷に電力を供給する電源装
置を開示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術文献
に見られるように、従来のこの種のスイッチング電源
は、交流電源電圧を入力として動作するメインの電力変
換回路とは別に、バックアップバッテリの電力を変換す
るコンバータを備える必要があった。このため、部品点
数が増大し、小型化を図ることが困難であった。

【０００５】特開昭６４ー８８３６号公報に開示された
無停電電源装置は、交流電源を整流する整流回路の出力
側に、蓄電池を接続する回路構成を取るので、交流電源
の整流電圧に適合した起電力、及び、耐電圧等を持つ蓄
電池を用いなければならない。

【０００６】本発明の課題は、部品点数が少なくて、小
型化の容易なバックアップ型スイッチング電源を提供す
ることである。

【０００７】本発明のもう一つの課題は、高調波電流抑
制機能を有したバッテリバックアップ型スイッチング電
源を提供することである。

【０００８】本発明の更にもう一つの課題は、突入電流
抑制回路を有する場合に、高調波電流抑制のための回路
を利用して、突入電流抑制回路を確実に動作させ得るバ
ックアップ型スイッチング電源を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係るスイッチング電源は、入力回路と、第
１のコンバータと、第２のコンバータとを含む。

【００１０】前記入力回路は、整流回路と、突入電流抑
制回路と、高調波電流抑制用コンバータと、平滑コンデ
ンサとを含んでいる。前記整流回路は、交流電源から供
給される交流電圧を整流して出力する。

【００１１】前記高調波電流抑制用コンバータは、電源
ラインに直列に入るチョークコイルを含み、前記整流回
路の整流出力をスイッチングし、そのスイッチング動作
を制御することにより、前記交流電源の側に疑似正弦波
電流を流す。

【００１２】前記突入電流抑制回路は、３端子スイッチ
素子と、制限抵抗と、駆動回路とを含み、前記高調波電
流抑制用コンバータの前段に備えられる。前記３端子ス
イッチ素子は、主電極間に前記制限抵抗が並列接続さ
れ、主電極が前記電源ラインに直列に挿入されている。
前記駆動回路は、前記高調波電流抑制用コンバータの前
記チョークコイルに誘導結合された巻線を含み、前記巻
線に誘起する電圧を利用して前記３端子スイッチ素子を
駆動する回路を構成している。。

【００１３】前記平滑コンデンサは、前記高調波電流抑
制用コンバータの後段に接続されている。

【００１４】前記第１のコンバータは、前記平滑コンデ
ンサから変換トランスを通して供給される直流電圧をス
イッチングし、スイッチング出力を直流電圧に変換し
て、負荷に直流出力電圧を供給する。

【００１５】前記第２のコンバータは、前記交流電圧の
供給が停止したとき、二次電池に蓄積されたエネルギー
をスイッチングし、前記変換トランスを通して、前記負
荷に前記直流出力電圧を供給する。

【００１６】本発明に係るスイッチング電源において、
入力回路は、整流回路と、高調波電流抑制用コンバータ
と、平滑コンデンサとを含んでいる。そして、整流回路
により商用交流電圧を整流して出力し、高調波電流抑制
用コンバータにより、整流回路の整流出力をスイッチン
グし、平滑コンデンサを、高調波電流抑制用コンバータ
のスイッチング出力によって充電する。この構成の典型
例はアクティブ．フィルタであり、高調波電流抑制用コ
ンバータのスイッチング動作を制御することにより、商
用交流電源側にほぼ連続する疑似正弦波電流を流すこと
ができるので、高調波電流を抑制し得る。

【００１７】第１のコンバータは、平滑コンデンサの端
子間に現れる直流電圧をスイッチングし、スイッチング
出力を直流電圧に変換して、負荷に直流出力電圧を供給
するから、交流電圧が正常に供給されている間は、第１
のコンバータから負荷に対して、直流出力電圧を供給す
ることができる。

【００１８】第２のコンバータは、交流電圧の供給が停
止したとき、二次電池に蓄積されたエネルギーをスイッ
チングし、変換トランスを通して、負荷に前記直流出力
電圧を供給する。これにより、交流電源の停電時にも、
負荷に電力を継続して供給できる。

【００１９】本発明に係るスイッチング電源は、突入電
流抑制回路を備える。本発明に係るスイッチング電源に
おいて、第１のコンバータは、通常、商用交流電源を整
流回路によって整流し、整流出力を平滑コンデンサによ
って平滑して、直流電圧を得ているので、商用交流電源
を投入するまでは、平滑コンデンサには電荷が蓄積され
ていない。このため、商用交流電源を投入した瞬間に平
滑コンデンサに大きな突入電流が流れ込み、部品破壊等
を招くことがある。そこで、突入電流を抑制する手段と
して、平滑コンデンサの前段に突入電流抑制回路を挿入
する。突入電流抑制回路は、例えば、サイリスタ等の３
端子スイッチ素子と、制限抵抗とを並列に接続した回路
を、電源ラインに直列に挿入して構成される。

【００２０】交流電源投入の初期には、第１のコンバー
タは、制限抵抗によって制限された電流値で動作を開始
する。そして、平滑コンデンサに対する充電が進んだあ
る時点で、突入電流抑制回路を構成する３端子スイッチ
素子をターン．オンさせ、定常動作状態に入る。

【００２１】更に特徴的な構成として、本発明の突入電
流抑制回路は、駆動回路が高調波電流抑制用コンバータ
のチョークコイルに誘導結合された巻線を含んでいる。
そして、この巻線に誘起する電圧を利用して３端子スイ
ッチ素子を駆動する。高調波電流抑制用コンバータは、
交流電源が停電していれば動作しないから、チョークコ
イルに誘導結合された巻線には、電圧は誘起しない。従
って、突入電流抑制回路の３端子スイッチ素子は、交流
電源の投入時及び復電時したとき、オフである。このた
め、交流電源の投入及び復電の何れの場合も、突入電流
抑制回路の電流抑制作用を確実に発揮させることができ
る。

【００２２】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。図面は単
に実施例を示すものに過ぎない。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るスイッチング
電源の電気回路図である。図示するように、本発明に係
るスイッチング電源は、入力回路１と、第１のコンバー
タ２と、第２のコンバータ３とを含む。参照符号４は制
御回路を示している。

【００２４】入力回路１は、整流回路１０と、高調波電
流抑制用コンバータ１１と、突入電流抑制回路１２と、
平滑コンデンサ１４とを含んでいる。整流回路１０は、
交流入力端子６１、６２に供給される商用交流電圧Ｅｉ
ｎを整流して出力する。図示された整流回路１０はダイ
オードブリッジでなる全波整流回路である。

【００２５】高調波電流抑制用コンバータ１１は整流回
路１０の整流出力をスイッチングする。平滑コンデンサ
１４は高調波電流抑制用コンバータ１１のスイッチング
出力によって充電される。このような構成をとる典型例
はアクティブ．フィルタである。アクティブ．フィルタ
型の高調波電流抑制用コンバータ１１では、そのスイッ
チング動作を制御することにより、商用交流電源ｅの側
にほぼ連続する疑似正弦波電流を流すことができるの
で、高調波電流を抑制し、力率を改善することができ
る。従って、高調波電流抑制用コンバータ１１は力率改
善回路と称することもできる。力率改善回路は当業者間
ではＰＦＣ回路（Power Factor correctionCircuit）と
称されているので、以下、高調波電流抑制用コンバータ
１１をＰＦＣコンバータと称することとする。

【００２６】図示されたＰＦＣコンバータ１１は、きわ
めて一般的な昇圧型アクティブ．フィルタであり、スイ
ッチ素子１１１と、チョークコイル１１２と、ダイオー
ド１１３とを備える。

【００２７】ＰＦＣコンバータ１１において、スイッチ
素子１１１のオン期間に、チョークコイル１１２に蓄積
されたエネルギーが、スイッチ素子１１１のオフ時にダ
イオード１１３を通して、平滑コンデンサ１４に転送さ
れる。平滑コンデンサ１４には、整流回路１０から出力
される整流電圧と、チョークコイル１１２に生じる起電
力との重畳電圧が印加される。制御回路４は、商用交流
電源ｅの側にほぼ連続する疑似正弦波電流が流れるよう
に、スイッチ素子１１１を制御する。

【００２８】突入電流抑制回路１２は、３端子スイッチ
素子１２１と、制限抵抗１２２と、駆動回路１３とを含
み、ＰＦＣコンバータ１１の前段に備えられる。３端子
スイッチ素子１２１は、主電極間に制限抵抗１２２が並
列接続され、主電極が電源ラインに直列に挿入されてい
る。

【００２９】駆動回路１３は、ＰＦＣコンバータ１１の
チョークコイル１１２に誘導結合された巻線１３０を含
み、巻線１３０に誘起する電圧を利用して３端子スイッ
チ素子１２１を駆動する回路を構成している。図示され
た駆動回路１３は、巻線１３０に誘起する電圧を、ダイ
オード１３１及びコンデンサ１３２によって整流平滑
し、抵抗１３３及びコンデンサ１３４でなる遅延回路
（積分回路）の出力によって、突入電流抑制回路１２を
構成する３端子スイッチ素子１２１をトリガするように
なっている。３端子スイッチ素子１２１は、抵抗１３３
及びコンデンサ１３４によって定まる時定数だけ遅れ
て、ターン．オンする。これにより、交流電源ｅの投入
及び復電の直後は、抵抗１２２を通して、ＰＦＣコンバ
ータ１１に整流出力が供給され、抵抗１２２によって抑
制された電流が流れる。そして、抵抗１３３及びコンデ
ンサ１３４によって定まる時定数だけ遅れて、３端子ス
イッチ素子１２１がターン．オンし、定常動作に入る。

【００３０】第１のコンバータ２は、平滑コンデンサ１
４の端子間に現れる直流電圧Ｖ１をスイッチングし、ス
イッチング出力を直流電圧に変換して、負荷Ｌに直流出
力電圧Ｖｏを供給する。実施例において、第１のコンバ
ータ２は、電力変換回路２１と、出力回路２２とを含
む。電力変換回路２１は、変換トランス２３と、スイッ
チ素子２４と含んでいる。変換トランス２３は、第１の
巻線２３１及び第２の巻線２３２を含み、第１の巻線２
３１は入力回路１から直流電圧Ｖ１の供給を受ける。

【００３１】スイッチ素子２４は、第１の巻線２３１を
通して供給される直流電圧Ｖ１をスイッチングする。ス
イッチ素子２４は、制御回路４から供給される信号Ｓ１
によって、そのスイッチング動作が制御される。信号Ｓ
１は通常はパルス幅変調信号として与えられる。スイッ
チ素子２４は、パルス幅変調信号Ｓ１によって、直流出
力電圧Ｖｏが一定となるように制御される。スイッチ素
子２４は代表的には電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で
構成されるが、バイポーラトランジスタ等、他の３端子
スイッチ素子であってもよい。スイッチ素子２４の主電
極回路は、変換トランス２３の第１の巻線２３１に直列
に接続されている。

【００３２】出力回路２２は、第２の巻線２３２に接続
され、第２の巻線２３２に現れるスイッチ出力を直流電
圧に変換して、負荷Ｌに直流出力電圧Ｖｏを供給する。
図示された出力回路２２は、いわゆるフォワードコンバ
ータ回路を構成しており、スイッチ素子２４がオンして
いるときに導通するダイオード２２１と、チョークコイ
ル２２３に蓄積されたエネルギを、スイッチ素子２４が
オフしている期間に放出するダイオード２２２とでなる
整流回路と、出力平滑用コンデンサ２２４とを備える。
但し、このような回路構成に限定するものではないこと
はいうまでもない。

【００３３】第２のコンバータ３は、二次電池３１と、
充放電回路３２とを含む。商用交流電源ｅが正常であっ
て、交流電圧Ｅｉｎが供給されている時は、入力回路１
から供給されるエネルギーによって二次電池３１が充電
される。実施例において、充電放電回路３２はスイッチ
素子によって表現されているが、実際にはより複雑な回
路として実現される。充電放電回路３２を構成するスイ
ッチ素子がオンになると、二次電池３１が充電され、ま
たは、二次電池３１に蓄積された電荷が放電される。二
次電池３１に蓄積された電荷は、第１のコンバータ２を
構成するスイッチ素子２４のスイッチング動作により、
変換トランス２３の第１の巻線２３１から第２の巻線２
３２に伝送され、出力回路２２を介して、負荷Ｌに供給
される。充放電回路３２の動作は制御回路４から供給さ
れる信号Ｓ２によって制御される。

【００３４】上述した本発明に係るスイッチング電源に
おいて、まず、交流電源ｅが正常で、交流電圧Ｅｉｎが
交流入力端子６１、６２に供給されている場合について
説明する。入力回路１は、整流回路１０により商用交流
電圧Ｅｉｎを整流して出力し、ＰＦＣコンバータ１１に
より、整流回路１０の整流出力をスイッチングし、平滑
コンデンサ１４を、ＰＦＣコンバータ１１のスイッチン
グ出力によって充電する。このとき、ＰＦＣコンバータ
１１のスイッチング動作を制御することにより、商用交
流電源ｅの側にほぼ連続する疑似正弦波電流を流すこと
ができるので、高調波電流を抑制し得る。

【００３５】第１のコンバータ２は、平滑コンデンサ１
４の端子間に現れる直流電圧Ｖ１をスイッチングし、ス
イッチング出力を直流電圧に変換して、負荷Ｌに直流出
力電圧Ｖｏを供給する。即ち、交流電源ｅから入力端子
６１、６２に交流電圧Ｅｉｎが正常に供給されている間
は、第１のコンバータ２から負荷Ｌに対して、直流出力
電圧Ｖｏが供給される。

【００３６】第２のコンバータ３を構成する二次電池３
１は、入力回路１から供給されるエネルギーによって充
電される。入力回路１は、前述したように、ＰＦＣコン
バータ１１を含んでおり、その出力電圧Ｖ１はほぼ安定
化されている。実施例によれば、ＰＦＣコンバータ１１
のこの特性を利用し、その出力電圧Ｖ１によって第２の
コンバータ３の二次電池３１を、充電電圧Ｖ２まで充電
することができる。

【００３７】ＰＦＣコンバータ１１の出力電圧Ｖ１は、
二次電池３１の充電電圧Ｖ２にほぼ比例させる。実施例
の場合、ＰＦＣコンバータ１１の出力電圧Ｖ１は、二次
電池３１の充電電圧Ｖ２にほぼ等しい（比例定数１）。
このような構成であれば、ＰＦＣコンバータ１１の出力
電圧Ｖ１を用いて、二次電池３１を直接的に充電でき
る。また、バックアップ動作に当たって、二次電池３１
の充電電圧Ｖ２を、第１のコンバータ２により、直接に
変換できる。

【００３８】従って、本発明においては、第２のコンバ
ータ３に専用されるコンバータが不要になるから、部品
点数が少なく、小型化及び低コスト化に有効な高調波電
流抑制機能を有したスイッチング電源を得ることができ
る。

【００３９】次に、交流電源ｅが停電し、入力端子６
１、６２に対する交流電圧Ｅｉｎの供給が停止した場合
について説明する。この場合は、第２のコンバータ３の
スイッチ３２がオンになる。スイッチ３２がオンになる
と二次電池３１に蓄積された電荷が、スイッチ３２を通
して放電される。実施例の場合、二次電池３１の充電電
圧Ｖ２は、スイッチ３２を通して、第１のコンバータ２
を構成する変換トランス２３の巻線２３１及びメインの
スイッチ素子１１１に供給される。そして、二次電池３
１の充電電圧Ｖ２が、スイッチ素子２４によってスイッ
チングされ、スイッチング出力が変換トランス２３の巻
線２３１から巻線２３２に伝送される。巻線２３２に現
れたスイッチング出力は、出力回路２２によって直流電
圧に変換される、負荷Ｌに直流出力電圧Ｖｏが供給され
る。なお、交流電源ｅの通電時に二次電池３１を充電す
る回路を別途設けることができる。

【００４０】次に、突入電流抑制回路１２について説明
する。本発明に係るスイッチング電源において、第１の
コンバータ２は、商用交流電源ｅを整流回路１０によっ
て整流し、整流出力を平滑コンデンサ１４によって平滑
して、直流電圧Ｖ１を得ているので、商用交流電源ｅを
投入するまでは、平滑コンデンサ１４には電荷が蓄積さ
れていない。このため、商用交流電源ｅを投入した瞬間
に平滑コンデンサ１４に大きな突入電流が流れ込み、部
品破壊等を招くことがある。そこで、突入電流を抑制す
る手段として、平滑コンデンサ１４の前段に突入電流抑
制回路１２を挿入してある。

【００４１】交流電源ｅの投入初期には、第１のコンバ
ータ１は、制限抵抗１２２によって制限された電流値で
動作を開始する。そして、平滑コンデンサ１４に対する
充電が進んだある時点で、突入電流抑制回路１２を構成
する３端子スイッチ素子１２１をターン．オンさせ、定
常動作状態に入る。３端子スイッチ素子１２１のター
ン．オン時期は、抵抗１３３及びコンデンサ１３４によ
って設定される。

【００４２】突入電流抑制回路１２の駆動回路１３は、
ＰＦＣコンバータ１１のチョークコイル１１２に誘導結
合された巻線１３０を含んでいる。そして、この巻線１
３０に誘起する電圧を利用して、３端子スイッチ素子１
２１を駆動する。かかる構成であると、突入電流抑制回
路１２を有する場合に、ＰＦＣコンバータ１１を利用し
て、交流電源ｅの投入時のみならず、復電時にも、突入
電流抑制回路１２を確実に動作させ得る。次に、この点
について、更に詳しく説明する。

【００４３】突入電流抑制回路１２の３端子スイッチ素
子１２１をターン．オンさせる回路手法として、第１の
コンバータ２に含まれる変換トランス２３を利用し、メ
インのスイッチ素子２４のスイッチング動作に伴って補
助巻線（図示しない）に生じる誘起電圧を、３端子スイ
ッチ素子１２１の制御電極に供給することによって行な
うこともできる。本発明においては、上述したようにこ
のような回路手法を採らない。その理由は、次の通りで
ある。

【００４４】即ち、メインのスイッチ素子２４のスイッ
チング動作に伴って補助巻線に生じる誘起電圧を、３端
子スイッチ素子１２１の制御電極に供給することによっ
て、ターン．オンさせる構成の場合、交流電源ｅの停電
時にも、バックアップ回路を構成する第２のコンバータ
３の動作により、変換トランス２３の巻線２３１及び補
助巻線を介して、突入電流抑制回路１２の３端子スイッ
チ素子１２１がオンを継続する。このため、交流電源ｅ
が復電した場合、突入電流抑制回路１２の制限抵抗１２
２による電流抑制作用が機能せず、平滑コンデンサ１４
の残存蓄積電荷によっては、大きな突入電流が流れてし
まう。

【００４５】これに対して、本発明においては、ＰＦＣ
コンバータ１１に含まれるチョークコイル１１２に誘導
結合された巻線１３０に誘起する電圧を利用して、突入
電流抑制回路１２の３端子スイッチ素子１２１を駆動す
る。ＰＦＣコンバータ１１は、交流電源ｅが停電してい
れば動作しないから、チョークコイル１１２に誘導結合
された巻線１３０には、電圧は誘起しない。従って、突
入電流抑制回路１２の３端子スイッチ素子１２１は、交
流電源ｅの投入時のみならず、停電から復電したときも
オフである。このため、交流電源ｅの投入及び復電の何
れの場合も、突入電流抑制回路１２の電流抑制作用を確
実に発揮させることができる。

【００４６】図１に示した実施例では、第２のコンバー
タ３は、その大部分を、本来、スイッチング電源に備え
られるべき各構成部分、すなわち、変換トランス２３及
び出力回路２２を、第１のコンバータ２との間で共用し
て、二次電池３１のエネルギを負荷Ｌに供給するように
なっているから、部品点数を減少させ、小型化を達成す
ることができる。

【００４７】図２は本発明に係るスイッチング電源の更
に別の実施例を示す電気回路図である。図において、図
１に示された構成部分と同一の構成部分については、同
一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、バッ
クアップ用二次電池３１を変換トランス２３の二次側に
配置し、変換トランス２３に備えられた第３の巻線２３
３に接続したことである。次に具体的に説明する。

【００４８】第２のコンバータ３は、充放電回路３２
と、第３の巻線２３３と、二次電池３１とを含んでい
る。図示された充放電回路３２において、第３の巻線２
３３、ダイオード３３、制限抵抗１２２及び二次電池３
１で構成される回路ループが充電回路ＣＨとなる。充電
回路ＣＨを構成するダイオード３３は、メインのスイッ
チ素子２４がオンになったときに、図示極性（図中黒丸
表示）の第３の巻線２３３に現れるフォワード電圧ＶＦ
に対して、順方向となるように方向付けられている。充
電回路ＣＨにおいて、ダイオード３３及びコンデンサ３
７により、整流平滑回路が構成されており、この整流平
滑回路３３、３７によりフォワード電圧ＶＦを整流平滑
し、整流平滑された電圧によって二次電池３１を充電す
る。

【００４９】また、二次電池３１、ダイオード３６、第
３の巻線２３３及びスイッチ素子３５で構成される回路
ループが放電回路となる。放電回路ＤＨを構成するダイ
オード３６は、アノードが、二次電池３１の正極に接続
されている。参照符号３７はコンデンサである。

【００５０】スイッチ素子３５は、３端子素子で構成さ
れ、主電極回路が第３の巻線２３３及び二次電池３１を
含む放電回路ＤＨに対して直列に入るように接続されて
いる。スイッチ素子３５に適した３端子素子はＦＥＴで
ある。スイッチ素子３５がＦＥＴでなる場合、ＦＥＴの
ソース．ドレイン間ダイオードをダイオード３３として
利用できるので、充放電回路３２の回路構成を、より簡
素化できる。

【００５１】第１のコンバータ２が動作しているとき
は、第２のコンバータ３は、充放電回路３２が充電回路
ＣＨとなるように切り替えられる。充電回路ＣＨに切り
替えられたときは、変換トランス２３の第３の巻線２３
３から供給される電力によって二次電池３１が充電され
る。従って、電力変換回路２１のスイッチング動作によ
って、変換トランス２３の第３の巻線２３３に誘起する
電圧により、二次電池３１が充電される。実施例に示す
回路構成においては、二次電池３１に対する充電は、メ
インのスイッチ素子２４のオン期間に、第３の巻線２３
３に現れるフォワード電圧ＶＦによって行なわれる。第
１のコンバータ２に入力される直流電圧Ｖ１は、ＰＦＣ
コンバータ１１によってある程度は安定化されているの
で、第３の巻線２３３に現れるフォワード電圧ＶＦを整
流平滑して得られ得る電圧も概略安定している。従っ
て、二次電池３１を安定化されたフォワード電圧ＶＦに
よって充電することができる。

【００５２】図２に示された実施例の場合、ＰＦＣコン
バータ１１の出力電圧Ｖ１を、変換トランス２３の第３
の巻線２３３及び第１の巻線２３１との間で換算された
二次電池３１の充電電圧Ｖ２に設定する。換算ファクタ
には、第３の巻線２３３及び第１の巻線２３１の間の巻
き数比やリーケージインダクタンス等が含まれる。かか
る構成によると、二次電池３１の充電電圧Ｖ２が、商用
交流電源ｅを入力電力とした時の第１のコンバータ２の
入力電圧と大きく異なっていても、第２のコンバータ３
の接続されている変換トランス２３の第３の巻線２３３
と、第１のコンバータ２に接続されている変換トランス
２３の第１の巻線２３１の巻き数比等を適切に選定する
ことにより、コンバータ等を必要とすることなしに、第
３の巻線２３３に生じるフォワード電圧ＶＦにより、第
２のコンバータ３の二次電池３１を充電することができ
る。

【００５３】次に、交流電源ｅの停電時には、第２のコ
ンバータ３が放電回路ＤＨに切り替えられる。放電モー
ドに切り替えられると、二次電池３１が電力供給源とな
る。第２のコンバータ３のスイッチ素子３５は、制御回
路４から供給される制御信号Ｓ２によって制御されてス
イッチング動作をし、二次電池３１から供給されるエネ
ルギをスイッチングし、スイッチング出力を第３の巻線
２３３に供給する。

【００５４】第３の巻線２３３は、変換トランス２３の
巻線であり、変換トランス２３の第２の巻線２３２と誘
導結合されているから、二次電池３１から供給されるエ
ネルギをスイッチングして得られた電流によって、第３
の巻線２３３の巻線が励磁された場合、そのエネルギは
第３の巻線２３３から第２の巻線２３２に伝送される。
変換トランス２３の第２の巻線２３２には出力回路２２
が接続されているから、第２の巻線２３２に現れる第２
のコンバータ３のスイッチング出力が出力回路２２によ
って直流電圧に変換され、負荷Ｌに直流出力電圧Ｖｏが
供給される。

【００５５】上記説明から明らかなように、図２に示し
た実施例では、第２のコンバータ３は、その大部分を、
本来、スイッチング電源に備えられるべき各構成部分、
すなわち、変換トランス２３及び出力回路２２を、第１
のコンバータ２との間で共用して、二次電池３１のエネ
ルギを負荷Ｌに供給するようになっているから、部品点
数を減少させ、小型化を達成することができる。

【００５６】しかも、第２のコンバータ３によるバック
アップ動作は、充放電回路３２を構成するスイッチ素子
３５及びメインのスイッチ素子２４の選択によって、容
易に実現することができる。

【００５７】突入電流抑制回路１２は、図１に示した実
施例と同じであり、図１を参照して説明したような作用
効果を奏する。

【００５８】図３は本発明に係るスイッチング電源の更
に別の実施例を示す電気回路図である。図３において、
図２に示された構成部分と同一の構成部分については、
同一の参照符号を付してある。この実施例では、ダイオ
ード１３５の極性が、チョークコイル１１２に誘導結合
された巻線１３０に誘起するフライバック電圧に対し
て、順方向となるように定められている。参照符号１３
６、１３７は分圧抵抗である。ＰＦＣコンバータ１１に
おいて、チョークコイル１１２及び巻線１３０に誘起す
るフライバック電圧は、整流電圧が零となる付近で大き
くなり、整流電圧のピーク値付近では、ほぼ零になる。
従って、実施例によれば、３端子スイッチ素子１２１を
整流電圧（交流電圧）の零クロス付近で、ターン．オン
させることができるので、３端子スイッチ素子１２１が
ターン．オンした時に流れる電流のピーク値を小さく
し、損失を低減させることができる。

【００５９】図４は本発明に係るスイッチング電源の更
に別の実施例を示す電気回路図である。図４において、
図３に示された構成部分と同一の構成部分については、
同一の参照符号を付してある。図４の実施例は、メイン
の第１のコンバータ２を動作させた後、ＰＦＣコンバー
タ１１を動作させるようになっている。ＰＦＣコンバー
タ１１は起動回路５を介して起動される。起動回路５は
変換トランス２３に備えられた第４の巻線２４２に誘起
する電圧があるレベルに達した時に、ＰＦＣコンバータ
１１を起動させる。

【００６０】図４に示された実施例において、第１のコ
ンバータ１が起動した後、第４の巻線２３４に生じる誘
起電圧があるレベルに到達するまでは、ＰＦＣコンバー
タ１１は動作を停止している。ＰＦＣコンバータ１１が
動作を停止している間は、突入電流抑制回路１２の３端
子スイッチ素子１２１にはトリガがかからない。従っ
て、第１のコンバータ１が起動してからある動作状態に
達するまで、即ち、第４の巻線２３４に生じる誘導電圧
によって、ＰＦＣコンバータ１１を起動させるに充分な
電圧に到達するまでは、突入電流抑制回路１２の制限抵
抗１２２によって制限された電流を流し、電源投入時ま
たは復電時に突入電流が流れるのを阻止することができ
る。

【００６１】以上、具体的な実施例を参照して、本発明
の内容を説明したが、当業者であれば、本発明の基本的
な技術思想及び教示に基づいて、種々の変形、修正が可
能であることは自明である。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 （ａ）部品点数が少なくて、小型化の容易なバックアッ
プ型スイッチング電源を提供することができる。 （ｂ）高調波電流抑制機能を有したバッテリバックアッ
プ型スイッチング電源を提供することができる。 （ｃ）突入電流抑制回路を有する場合に、高調波電流抑
制のための回路を利用して、突入電流抑制回路を確実に
動作させ得るバックアップ型スイッチング電源を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスイッチング電源の実施例を示す
電気回路図である。

【図２】本発明に係るスイッチング電源の他の実施例を
示す電気回路図である。

【図３】本発明に係るスイッチング電源の更に別の実施
例を示す電気回路図である。

【図４】本発明に係るスイッチング電源の更に別の実施
例を示す電気回路図である。

【符号の説明】

１ 入力回路 ２ 第１のコンバータ ２１ 電力変換回路 ２２ 出力回路 ３ 第２のコンバータ ３１ 二次電池 ３２ 充放電回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 1/12 Ｈ０２Ｍ 1/12 3/155 3/155 Ｂ Ｆ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力回路と、第１のコンバータと、第２
   のコンバータとを含むスイッチング電源であって、 前記入力回路は、整流回路と、突入電流抑制回路と、高
   調波電流抑制用コンバータと、平滑コンデンサとを含ん
   でおり、 前記整流回路は、交流電源から供給される交流電圧を整
   流して出力し、 前記高調波電流抑制用コンバータは、電源ラインに直列
   に入るチョークコイルを含み、前記整流回路の整流出力
   をスイッチングし、そのスイッチング動作を制御するこ
   とにより、前記交流電源の側に疑似正弦波電流を流す回
   路であり、 前記突入電流抑制回路は、３端子スイッチ素子と、制限
   抵抗と、駆動回路とを含み、前記高調波電流抑制用コン
   バータの前段に備えられ、 前記３端子スイッチ素子は、主電極間に前記制限抵抗が
   並列接続され、主電極が前記電源ラインに直列に挿入さ
   れており、 前記駆動回路は、前記高調波電流抑制用コンバータの前
   記チョークコイルに誘導結合された巻線を含み、前記巻
   線に誘起する電圧を利用して前記３端子スイッチ素子を
   駆動する回路を構成しており、 前記平滑コンデンサは、前記高調波電流抑制用コンバー
   タの後段に接続されており、 前記第１のコンバータは、前記平滑コンデンサから変換
   トランスを通して供給される直流電圧をスイッチング
   し、スイッチング出力を直流電圧に変換して、負荷に直
   流出力電圧を供給し、 前記第２のコンバータは、前記交流電圧の供給が停止し
   たとき、二次電池に蓄積されたエネルギーをスイッチン
   グし、前記変換トランスを通して、前記負荷に前記直流
   出力電圧を供給するスイッチング電源。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたスイッチング電源
   であって、前記駆動回路は、前記チョークコイルに誘導
   結合された前記巻線に誘導電圧が生じた時点を基準にし
   て、時間的に遅延された信号を生成し、前記信号を前記
   ３端子スイッチ素子の制御電極に供給してターンオンさ
   せるスイッチング電源。
3. 【請求項３】 請求項１に記載されたスイッチング電源
   であって、 前記駆動回路は、前記高調波電流抑制用コンバータのス
   イッチ素子がオフしているときに、前記チョークコイル
   に誘導結合された前記巻線に生じる誘起電圧を利用し
   て、前記３端子スイッチ素子をターンオンさせるスイッ
   チング電源。
4. 【請求項４】 請求項３に記載されたスイッチング電源
   であって、 前記高調波電流抑制用コンバータよりも先に、前記第１
   のコンバータが動作を開始するスイッチング電源。