JPS61132071A - Power source - Google Patents

Power source

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Publication number
JPS61132071A
JPS61132071A JP25159684A JP25159684A JPS61132071A JP S61132071 A JPS61132071 A JP S61132071A JP 25159684 A JP25159684 A JP 25159684A JP 25159684 A JP25159684 A JP 25159684A JP S61132071 A JPS61132071 A JP S61132071A
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JP
Japan
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voltage
power supply
rectifier
transistor
converter
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Pending
Application number
JP25159684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumio Ishiyama
文雄 石山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS61132071A publication Critical patent/JPS61132071A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress harmonic currents by applying a pulsating voltage from a rectifier to a DC/DC converter without smoothing. CONSTITUTION:An AC voltage supplied through a noise filter 2 from an AC power source 1 is full-wave rectified by a rectifier 3, and applied as a pulsating voltage to a DC/DC converter 4. A modulator 9 generates a drive pulse of the prescribed width by setting a voltage regulator 10, and applied to the base of a transistor 5 in the converter 4. Thus, a transistor 5 starts switching. Thus, a DC voltage is obtained across a smoothing condenser 8, and supplied to a load RL.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、商用電源よりの交流電圧を直流電圧に変換す
る電源装置に係り、特に高調波電流発生量の低減を図っ
たものに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a power supply device that converts alternating current voltage from a commercial power source into direct current voltage, and particularly relates to a power supply device that aims to reduce the amount of harmonic current generated.

[発明の技術的背景とその問題点] テレビ、ラジオ、ステレオ、電子レンジ等の家庭電器製
品には、交流電圧を直流電圧に変換する電源装置(交直
変換回路)が搭載されている。
[Technical background of the invention and its problems] Home appliances such as televisions, radios, stereos, and microwave ovens are equipped with power supplies (AC/DC conversion circuits) that convert AC voltage to DC voltage.

また、近年パワーエレクトロニクスの発達により、誘導
電動機の速度ill allにインバータ回路が使用さ
れるようになったが、このインバータ回路の前段にも上
記同様の交直変換回路が配置されている。
Furthermore, with the recent development of power electronics, inverter circuits have come to be used for all speeds of induction motors, and an AC/DC converter circuit similar to the above is also disposed in the preceding stage of this inverter circuit.

この交直変換回路の一般的回路構成を第3図に示す。同
図1は送電系統を含む交流電源、Dはこの交流電源1よ
りの交流電圧を全波整流する整流fi(一般にはブリッ
ジ接続されたシリコンダイオード群より成る)、Cはこ
の整流手段1により全波整流された電圧を平滑する平滑
用コンデンサであり、この平滑用コンデンサCの両端の
電圧が直流電圧として負荷RLに印加されるようになっ
ている。
The general circuit configuration of this AC/DC conversion circuit is shown in FIG. 1 is an AC power supply including a power transmission system, D is a rectifier fi (generally consisting of a group of bridge-connected silicon diodes) that performs full-wave rectification of the AC voltage from this AC power supply 1, and C is a This is a smoothing capacitor that smoothes the wave-rectified voltage, and the voltage across the smoothing capacitor C is applied to the load RL as a DC voltage.

ところで、第3図に示すように、整流器りのすぐ後に平
滑用コンデンサCが接続される交直変換回路にあっては
、回路のインピーダンスが電源電圧に対して非線形とな
るため、交流電源1に高調波電流が流れる。
By the way, as shown in Fig. 3, in an AC/DC converter circuit in which a smoothing capacitor C is connected immediately after the rectifier, the impedance of the circuit is non-linear with respect to the power supply voltage, so the AC power supply 1 is A wave current flows.

第4図は第3図の回路において交流電源1に流れる電流
と電源電圧との関係を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing the relationship between the current flowing through the AC power supply 1 and the power supply voltage in the circuit of FIG.

高調波電流(奇数次)が発生するために、電圧波形VL
に対して電流波形はiLで示すようになる。
Because harmonic current (odd order) is generated, the voltage waveform VL
In contrast, the current waveform becomes as shown by iL.

この高調波電流は交流電源1の電圧波形を歪ませるだけ
でなく、力率改善用コンデンサの過熱及び直列リアクト
ルの焼損、逆相検出器・漏電遮断機など保護継電器の誤
動作などの各種障害を発生する原因となる。このため、
高調波電流の低減対策は極めて重要である。
This harmonic current not only distorts the voltage waveform of the AC power supply 1, but also causes various failures such as overheating of the power factor correction capacitor, burnout of the series reactor, and malfunction of protective relays such as reverse phase detectors and earth leakage circuit breakers. cause For this reason,
Measures to reduce harmonic current are extremely important.

しかしながら、中小容量の機器にあっては低減対策を施
してないものが多く、特に家庭電器製品ではほとんど未
対策の状態にある。家庭電器製品の場合、消費電力が小
さく、装置一台当りの電力系統に与える影響は小さいか
らである。
However, many small and medium capacity devices do not have any reduction measures in place, especially home appliances. This is because home appliances have low power consumption and each device has little impact on the power system.

ところが、家庭電器製品の場合、使用される台数が多く
、しかも、使用される時間帯が集中する傾向にあるため
、高調波電流の低減対策を無視することはできず、その
対策が強く望まれている。
However, in the case of home appliances, the number of units used is large, and the times of use tend to be concentrated, so measures to reduce harmonic current cannot be ignored, and such measures are strongly desired. ing.

[発明の目的] 本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目
的とするところは、高調波電流発生量の極めて小さいと
ころの電源装置を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a power supply device that generates an extremely small amount of harmonic current.

[発明の概要] 上記目的を達成するための本発明の概要は、脈流電圧を
平滑する平滑手段を介在することなく、整流器よりの脈
流電圧をDC−DCコンバータ部に印加することを特徴
とし、高調波電流発生量の低減を図ったものである。
[Summary of the Invention] A summary of the present invention for achieving the above object is that the pulsating voltage from the rectifier is applied to the DC-DC converter section without intervening a smoothing means for smoothing the pulsating voltage. This is intended to reduce the amount of harmonic current generated.

[発明の実施例] 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。[Embodiments of the invention] Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

第1図は本発明の一実施例たる電源装置の回路図である
。同図2はノイズフィルタであり、後述するDC−DC
コンバータ部より発生するスイッチングノイズが交流電
源1側すなわち送電系へ流出するのを防ぐ働きをする。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention. 2 is a noise filter, which will be described later.
It functions to prevent switching noise generated from the converter section from flowing out to the AC power supply 1 side, that is, to the power transmission system.

3はこのノイズフィルタ2を介して入力する交1m圧を
全波整流することにより脈流電圧Eiを出力する整流器
、4はこの整流器3よりの脈流電圧Eiをスイッチング
した債に平滑することにより、負荷RLに印加ざ懸る直
流電圧Eoを出力するDC−DCコンバータ部である。
3 is a rectifier that outputs a pulsating voltage Ei by full-wave rectifying the AC 1 m pressure inputted through the noise filter 2, and 4 is a rectifier that outputs a pulsating voltage Ei from the rectifier 3 by smoothing it to a switched voltage. , a DC-DC converter section that outputs a DC voltage Eo that is applied to the load RL.

このDC−D、、Cコンバータ部4は、前記整流器3の
カソード―に接続されたスイッチング素子例えばトラン
ジスタ5と、このトランジ、1 スタ5のエミッタと前記整流器3のアノード側との間に
接続されたコイル6仁5、前記トランジスタ1□ 5のエミッタにカソード側、が接続されたダイオード7
と、このダイオード7の7ノード側と前記整流器3のア
ノード側との間に接続された平滑用コンデンサ8とを有
して構成される。また、9は前記トランジスタ5のベー
スにパルス状の駆動信号(以下、駆動パルスという)を
出力する変調回路、10はこの変調回路9より出力され
る駆動パルスのパルス幅(デユーティ比)を変えること
により前記DC−DCコンバータ4よりの直流電圧E。
This DC-D, C converter section 4 is connected between a switching element such as a transistor 5 connected to the cathode of the rectifier 3, an emitter of the transistor 5, and an anode side of the rectifier 3. a diode 7 whose cathode side is connected to the emitter of the transistor 1□5;
and a smoothing capacitor 8 connected between the 7 node side of this diode 7 and the anode side of the rectifier 3. Further, 9 is a modulation circuit that outputs a pulse-like drive signal (hereinafter referred to as a drive pulse) to the base of the transistor 5, and 10 is a circuit that changes the pulse width (duty ratio) of the drive pulse output from this modulation circuit 9. Therefore, the DC voltage E from the DC-DC converter 4.

の値を調整する電圧調整器である。This is a voltage regulator that adjusts the value of .

次に、以上構成による実施例装置の作用について説明す
る。
Next, the operation of the embodiment device having the above configuration will be explained.

交流型1111よりノイズフィルタ2を介して供給され
る交流電圧は、整流器3により全波整流され、脈流電圧
E1としてDC″−DCコンバータ部4に入力される。
The AC voltage supplied from the AC type 1111 via the noise filter 2 is full-wave rectified by the rectifier 3, and is input to the DC''-DC converter section 4 as a pulsating voltage E1.

一方、変調回路9は、電圧調整器10の設定により所定
パルス幅の駆動パルスを発生量これを前記DC−09コ
ンバータ4内のトランジスタ5のベースに印加する。、
これにより、トランジスタ5はスイッチング(開閉)動
作を開始する。
On the other hand, the modulation circuit 9 generates a drive pulse having a predetermined pulse width according to the setting of the voltage regulator 10 and applies this to the base of the transistor 5 in the DC-09 converter 4 . ,
As a result, the transistor 5 starts a switching (opening/closing) operation.

今、前記トランジスタ5がTon時間だけオンしたもの
とすると、コイル6には、 (1/2) L ((e /L ) −Ton) 2 
 ・・・・−(1)L、::コイル6のインダクタンス なるエネルギが蓄えられる。尚、この期間中ダイオード
7は逆バイアスのためオフしている。
Now, assuming that the transistor 5 is turned on for a time of Ton, the coil 6 has (1/2) L ((e/L) - Ton) 2
...-(1) L, :: The energy of the inductance of the coil 6 is stored. Note that during this period, the diode 7 is turned off due to reverse bias.

次に、前記トランジスタ5がオフすると、電流を流れ続
けさせようとするコイル6の性質により、負荷RL側か
らダイオード7の順方向に轡って電流が流れる。このと
き、先にコイル6に蓄えられたエネノーギが放出される
。このため、平滑用コンデンサ8は図示の極性に充電さ
れる。
Next, when the transistor 5 is turned off, the current flows from the load RL side in the forward direction of the diode 7 due to the property of the coil 6 that causes the current to continue flowing. At this time, the energy previously stored in the coil 6 is released. Therefore, the smoothing capacitor 8 is charged to the illustrated polarity.

上記の動作を繰り返すことにより、前記平滑用コンデン
サ8の両端に直流電圧EOが得られ、これが負荷RLに
供給される。
By repeating the above operations, a DC voltage EO is obtained across the smoothing capacitor 8, and this is supplied to the load RL.

ここに、トランジスタ5のスイッチング周波数と駆動パ
ルスのデユーティ比とが一定であって、しかも、前記ト
ランジスタ5のスイッチング周波数が交流電源1の周波
数に比べて十分高いものとすれば、前記DC−DCコン
バータ部4に供給される電力は、交流電源1における電
圧の瞬時値の2乗に比例する。交流電源1に、例えば抵
抗負荷を接続したものとすれば、その電力は電圧の2乗
に比例するとから、本実施例装置は、交流電源1から見
れば等価的に抵抗負荷となる。抵抗負荷であれば高調波
電流は生じない。
Here, if the switching frequency of the transistor 5 and the duty ratio of the drive pulse are constant, and the switching frequency of the transistor 5 is sufficiently higher than the frequency of the AC power supply 1, then the DC-DC converter The power supplied to the section 4 is proportional to the square of the instantaneous value of the voltage at the AC power supply 1. If, for example, a resistive load is connected to the AC power source 1, the power is proportional to the square of the voltage, so the device of this embodiment is equivalently a resistive load when viewed from the AC power source 1. If it is a resistive load, no harmonic current will occur.

第2図に、本実施例装置を動作させた際の交流電源1に
流れる電1iLtと電源電圧VLとの波形を示す。同図
より明らかなようにiLtとVLとは同位相となり、こ
れは、高調波電流が生じていないことを意味する。
FIG. 2 shows the waveforms of the current 1iLt flowing through the AC power supply 1 and the power supply voltage VL when the device of this embodiment is operated. As is clear from the figure, iLt and VL are in the same phase, which means that no harmonic current is generated.

尚、電圧調整器1oにより変調回路9よりの駆動パルス
のデユーティ比を変えれば直流電圧E0の値を変えるこ
とができる。また、トランジスタ5のスイッチング動作
によりスイッチングノイズが発生するが、これはノイズ
フィルタ2により阻止されるため、交流電源1に流出す
ることはない。
Note that by changing the duty ratio of the drive pulse from the modulation circuit 9 using the voltage regulator 1o, the value of the DC voltage E0 can be changed. Further, although switching noise is generated due to the switching operation of the transistor 5, this noise is blocked by the noise filter 2, so that it does not flow into the AC power supply 1.

このように本実施例装置にあっては、脈流電圧を平滑す
る平滑手段(例えば平滑用コンデンサ)を介在すること
なく、整流器3より出力される脈流電圧をDC−DCコ
ンバータ部4に印加し、この脈流電圧をトランジスタ5
によりスイッチングした後に平滑コンデンサ8により平
滑し、直流電圧を得るものであり、従来(第3図)の如
き整流器りの出力を平滑手段たる平滑用コンデンサCに
より直接平滑するものではないから、回路のインピーダ
ンスが電源電圧に対して非線形となることはなく、従っ
て、高調波電流は生じない。しかも、交流電源1と整流
器3との圓にノイズフィルタ2を配置することにより、
DC−DCCコンパ一部l[内のトランジスタ5のスイ
ッチング動作により生ずるスイッチングノイズが交流電
源1に流出するのを防止することができる。
In this way, in the device of this embodiment, the pulsating voltage output from the rectifier 3 is applied to the DC-DC converter section 4 without intervening a smoothing means (for example, a smoothing capacitor) for smoothing the pulsating voltage. Then, this pulsating voltage is transferred to transistor 5.
After switching, the DC voltage is obtained by smoothing by the smoothing capacitor 8, and the output of the rectifier is not directly smoothed by the smoothing capacitor C as the smoothing means as in the conventional method (Fig. 3). The impedance is never nonlinear with respect to the power supply voltage, so no harmonic currents occur. Moreover, by placing the noise filter 2 in the circle between the AC power supply 1 and the rectifier 3,
Switching noise generated by the switching operation of the transistor 5 in the DC-DCC comparator part 1 can be prevented from flowing into the AC power supply 1.

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の
範囲内で適宜に変形実施が可能であるのはいうまでもな
い。
Although one embodiment of the present invention has been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be modified as appropriate within the scope of the gist of the present invention.

上記実施例におけるDC−DCコンバータ部4は、所謂
非絶縁型であるが、変圧器を用いた絶縁型とすることも
できる。
Although the DC-DC converter section 4 in the above embodiment is of a so-called non-insulated type, it can also be of an insulated type using a transformer.

また、上記実施例では、スイッチング素子としてトラン
ジスタ5を適用したが、MO8型FETあるいはGTO
を適用することもできる。
Further, in the above embodiment, the transistor 5 is used as a switching element, but an MO8 type FET or a GTO
can also be applied.

さらに、第1図において、負荷RLの両端の電圧(すな
わち直流電圧Eo)を分圧して検出し、この電圧と基準
電圧との比較を行い、この比較結果に応じて変調回路9
よりの駆動パルスのデユーティ比をフィードバック制御
するようにしても良い。このようにすれば、直流電圧E
oの安定化を図ることができる。
Furthermore, in FIG. 1, the voltage across the load RL (that is, the DC voltage Eo) is divided and detected, this voltage is compared with a reference voltage, and the modulation circuit 9
The duty ratio of each drive pulse may be feedback-controlled. In this way, the DC voltage E
o can be stabilized.

[発明の効果1 以上詳述したように本発明によれば、高調波電流発生量
の極めて小さいところの電源装置を提供することができ
る。
[Advantageous Effects of the Invention 1] As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a power supply device that generates an extremely small amount of harmonic current.

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

第1図は本発明の一実施例たる電源装置の回路図、第2
図は第1図に示す電源装置を動作させた際の交流電源に
流れる電流と電源電圧との関係を示す波形図、第3図は
従来の電源装置たる交直変換回路の回路図、第4図は第
3図の回路において交i電源に流れる電流と電源電圧と
の関係を示す波形図である。 3・・・・・・整流器、 4・・・・・・DC−DCコンバータ部、C・・・・・
・平滑用コンデンサ(平滑手段)。
Fig. 1 is a circuit diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention;
The figure is a waveform diagram showing the relationship between the current flowing in the AC power supply and the power supply voltage when the power supply shown in Figure 1 is operated, Figure 3 is a circuit diagram of an AC/DC conversion circuit that is a conventional power supply, and Figure 4 4 is a waveform diagram showing the relationship between the current flowing through the AC i power source and the power supply voltage in the circuit of FIG. 3. FIG. 3... Rectifier, 4... DC-DC converter section, C...
- Smoothing capacitor (smoothing means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 交流電圧を整流して脈流電圧を出力する整流器と、入力
電圧をスイッチングした後に平滑することにより、直流
電圧を出力可能なDC−DCコンバータ部とを備える電
源装置において、前記脈流電圧を平滑する平滑手段を介
在することなく、前記整流器よりの脈流電圧を前記DC
−DCコンバータ部に印加することを特徴とした電源装
置。
A power supply device comprising a rectifier that rectifies an AC voltage to output a pulsating voltage, and a DC-DC converter unit that can output a DC voltage by switching and smoothing an input voltage, wherein the pulsating voltage is smoothed. The pulsating voltage from the rectifier is adjusted to
- A power supply device characterized by applying voltage to a DC converter section.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5034973A (en) * 1989-01-19 1991-07-23 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray generator comprising switching voltage regulator to reduce harmonic current components for supplying constant power
JPH0660258U (en) * 1993-01-18 1994-08-19 日本電池株式会社 DC uninterruptible power supply
WO2017208743A1 (en) * 2016-06-02 2017-12-07 Ntn株式会社 Battery charging device

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