JPH01152956A - 電源装置 - Google Patents
電源装置Info
- Publication number
- JPH01152956A JPH01152956A JP30970787A JP30970787A JPH01152956A JP H01152956 A JPH01152956 A JP H01152956A JP 30970787 A JP30970787 A JP 30970787A JP 30970787 A JP30970787 A JP 30970787A JP H01152956 A JPH01152956 A JP H01152956A
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- switching element
- circuit
- transformer
- output
- voltage
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、交流電源から直流電源をつくるスイッチン
グ方式の電源装置に関する。
グ方式の電源装置に関する。
（従来の技術）
商用電源などを入力とする一般的なスイッチング電源の
ほとんどは、第３図に示すようなコンデンサ・インプッ
ト型整流回路を使用している。つまり、ダイオードブリ
ッジからなる整流回路１で交流入力が全波整流され、そ
の脈流がコンデンサ２で平滑されてＤＣ−ＤＣコンバー
タ３に入力される。このコンデンサ・インプット型整流
回路の各部の波形は、周知のとおり第４図のようになる
。
ほとんどは、第３図に示すようなコンデンサ・インプッ
ト型整流回路を使用している。つまり、ダイオードブリ
ッジからなる整流回路１で交流入力が全波整流され、そ
の脈流がコンデンサ２で平滑されてＤＣ−ＤＣコンバー
タ３に入力される。このコンデンサ・インプット型整流
回路の各部の波形は、周知のとおり第４図のようになる
。
（発明が解決しようとする問題点）
例えば「スイッチング・レギュレータ設計ノウハウＪ
（ＣＱ出版株式会社、１９８６年８月１日発行、著者
：長谷用彰）の１７０〜１７１ページにも解説されてい
るように、コンデンサ・インプット型整流回路において
は、入力電流Ｉｔは、交流入力の半周期ごとにごく短時
間だけ流れるパルス電流となり、電流ピーク値は非常に
大きくなる。
（ＣＱ出版株式会社、１９８６年８月１日発行、著者
：長谷用彰）の１７０〜１７１ページにも解説されてい
るように、コンデンサ・インプット型整流回路において
は、入力電流Ｉｔは、交流入力の半周期ごとにごく短時
間だけ流れるパルス電流となり、電流ピーク値は非常に
大きくなる。
そのため、入力電流が流れる部分の回路素子（整流ダイ
オードや突入防止回路などの素子）に充分な耐電流特性
のものを使用しなければならず、このことがコスト低減
の阻害要因の１つになっている。
オードや突入防止回路などの素子）に充分な耐電流特性
のものを使用しなければならず、このことがコスト低減
の阻害要因の１つになっている。
また、交流電源ラインに鋭くてピーク値の大きいパルス
電流が流れることで、ノイズ環境を相当悪化させている
。このパルス電流は電源の波形に同期しているので、商
用電源に多数のスイッチング・レギュレータが接続され
た場合、それぞれのパルス電流が重畳されてしまい、問
題はより大きくなる。
電流が流れることで、ノイズ環境を相当悪化させている
。このパルス電流は電源の波形に同期しているので、商
用電源に多数のスイッチング・レギュレータが接続され
た場合、それぞれのパルス電流が重畳されてしまい、問
題はより大きくなる。
またコンデンサ・インプット型整流回路の場合、交流入
力の電圧を例えば１００Ｖから２００ｖに変更すると、
平滑コンデンサ２の出力電圧も同様に変わるので、その
ままではＤＣ−ＤＣコンバータ３への入力電圧が許容範
囲を超えてしまい、安定化電源としては動作しない。入
力として１００Ｖ電源と２００ｖ電源の両方に対応でき
るようにした従来の装置では、整流部の構成を倍電圧整
流回路と普通の全波整流回路とにスイッチによって切り
換えるようにしている。入力電源の電圧ランクによって
上記スイッチを切り換えることで、ＤＣ−ＤＣコンバー
タに許容範囲内の平滑電圧を供給することができる。ま
た別の従来装置では入力段にトランスを設け、トランス
のタップ切り換えによって入力電圧の変更に対応できる
ようにしている。いずれにしても従来の装置では、使用
する交流電源の電圧ランクに応じた切り換え操作が必要
であった。
力の電圧を例えば１００Ｖから２００ｖに変更すると、
平滑コンデンサ２の出力電圧も同様に変わるので、その
ままではＤＣ−ＤＣコンバータ３への入力電圧が許容範
囲を超えてしまい、安定化電源としては動作しない。入
力として１００Ｖ電源と２００ｖ電源の両方に対応でき
るようにした従来の装置では、整流部の構成を倍電圧整
流回路と普通の全波整流回路とにスイッチによって切り
換えるようにしている。入力電源の電圧ランクによって
上記スイッチを切り換えることで、ＤＣ−ＤＣコンバー
タに許容範囲内の平滑電圧を供給することができる。ま
た別の従来装置では入力段にトランスを設け、トランス
のタップ切り換えによって入力電圧の変更に対応できる
ようにしている。いずれにしても従来の装置では、使用
する交流電源の電圧ランクに応じた切り換え操作が必要
であった。
（問題点を解決するための手段）
この発明に係る電源装置は、交流電源を全波整流して脈
流出力を得る整流回路と、上記交流電源より充分に高い
周波数でオン／オフ駆動されるスイッチング素子と、一
次巻線が上記スイッチング素子と直列に上記整流回路の
出力間に直列接続されたトランスと、このトランスの二
次巻線の側から平滑した直流出力を得る濾波回路と、上
記整流回路の出力電圧の波形および上記スイッチング素
子に流れる電流の低周波成分の波形とをそれぞれ検出し
、電流波形が電圧波形に追従して変化するように上記ス
イッチング素子の駆動パルス幅を制御する第１の制御手
段と、上記濾波回路の出力電圧の基準電圧に対する誤差
を検出し、その誤差を小さくするように上記スイッチン
グ素子の駆動パルス幅を制御する第２の制御手段とを備
えたものである。
流出力を得る整流回路と、上記交流電源より充分に高い
周波数でオン／オフ駆動されるスイッチング素子と、一
次巻線が上記スイッチング素子と直列に上記整流回路の
出力間に直列接続されたトランスと、このトランスの二
次巻線の側から平滑した直流出力を得る濾波回路と、上
記整流回路の出力電圧の波形および上記スイッチング素
子に流れる電流の低周波成分の波形とをそれぞれ検出し
、電流波形が電圧波形に追従して変化するように上記ス
イッチング素子の駆動パルス幅を制御する第１の制御手
段と、上記濾波回路の出力電圧の基準電圧に対する誤差
を検出し、その誤差を小さくするように上記スイッチン
グ素子の駆動パルス幅を制御する第２の制御手段とを備
えたものである。
（作 用）
上述の構成において、第１の制御手段によって上記スイ
ッチング素子の駆動パルス幅が制御され、上記スイッチ
ング素子および上記トランスの一次巻線を流れる電流の
低周波成分は全波整流電圧波形にほぼ追従して変化する
。また、第２の制御手段によって上記スイッチング素子
の駆動パルス幅が制御され、上記濾波回路の出力電圧は
基準電圧にほぼ等しく保たれる。
ッチング素子の駆動パルス幅が制御され、上記スイッチ
ング素子および上記トランスの一次巻線を流れる電流の
低周波成分は全波整流電圧波形にほぼ追従して変化する
。また、第２の制御手段によって上記スイッチング素子
の駆動パルス幅が制御され、上記濾波回路の出力電圧は
基準電圧にほぼ等しく保たれる。
（実施例）
第１図はこの発明の一実施例による電源装置の構成を示
し、第２図はその主要部分の波形図である。
し、第２図はその主要部分の波形図である。
正弦波の交流入力はダイオードブリッジからなる整流回
路１０で全波整流され、この整流出力がスイッチング素
子Ｑ１とトランス２０の一次巻線Ｌ１との直列回路に印
加される。こスイッチング素子Ｑ１は、ＰＷＭ（パルス
幅制御）回路３１によって交流電源より充分に高い周波
数でオン／オフ駆動される。その結果トランス２ｏの二
次巻線Ｌ２にエネルギーが誘起され、二次側の出力がダ
イオードＤ１とコンデンサＣ１からなる濾波回路によっ
て平滑され、コンデンサＣ１から平滑化された直流出力
が取出される。なお、コンデンサＣ２は高周波リップル
を吸収するための小容量のコンデンサで、本発明に必須
のものではない。
路１０で全波整流され、この整流出力がスイッチング素
子Ｑ１とトランス２０の一次巻線Ｌ１との直列回路に印
加される。こスイッチング素子Ｑ１は、ＰＷＭ（パルス
幅制御）回路３１によって交流電源より充分に高い周波
数でオン／オフ駆動される。その結果トランス２ｏの二
次巻線Ｌ２にエネルギーが誘起され、二次側の出力がダ
イオードＤ１とコンデンサＣ１からなる濾波回路によっ
て平滑され、コンデンサＣ１から平滑化された直流出力
が取出される。なお、コンデンサＣ２は高周波リップル
を吸収するための小容量のコンデンサで、本発明に必須
のものではない。
整流回路１０の全波整流の出力電圧ｖ１の波形信号はＶ
ＣＡ （電圧制御型可変利得増幅器）３２を経て差動増
幅器３３に入力される。トランス一次巻線Ｌ１とスイッ
チング素子Ｑ１の直列回路を流れる一次側の電流１１が
変流器３４で検出され、その低周波成分の信号がフィル
タ３７で抽出されて差動増幅器３３に入力される。ＰＷ
Ｍ回路３１は、この差動増幅器３３の差動出力にしたが
って動作し、差動出力が最小になるようにスイッチング
素子Ｑ１の駆動パルス幅（オン時間）を変化させる。
ＣＡ （電圧制御型可変利得増幅器）３２を経て差動増
幅器３３に入力される。トランス一次巻線Ｌ１とスイッ
チング素子Ｑ１の直列回路を流れる一次側の電流１１が
変流器３４で検出され、その低周波成分の信号がフィル
タ３７で抽出されて差動増幅器３３に入力される。ＰＷ
Ｍ回路３１は、この差動増幅器３３の差動出力にしたが
って動作し、差動出力が最小になるようにスイッチング
素子Ｑ１の駆動パルス幅（オン時間）を変化させる。
さらに、コンデンサＣ１の両端の出力地電圧Ｖ２の基＄
電圧Ｖｓに対する誤差が誤差増幅器３５で検出され、そ
の出力がフォトアイソレータ３６を介してＶＣＡ３２の
制御電圧となる。
電圧Ｖｓに対する誤差が誤差増幅器３５で検出され、そ
の出力がフォトアイソレータ３６を介してＶＣＡ３２の
制御電圧となる。
以上の構成において、差動増幅器３３では、整流回路１
０の出力電圧Ｖ１の波形と、トランス２０の一次側の電
流１１の低周波成分の波形とが比較され、電流波形（低
周波成分）が電圧波形に追従して変化するように、ＰＷ
Ｍ回路３１によってスイッチング素子Ｑ１のオン時間が
変えられる。
０の出力電圧Ｖ１の波形と、トランス２０の一次側の電
流１１の低周波成分の波形とが比較され、電流波形（低
周波成分）が電圧波形に追従して変化するように、ＰＷ
Ｍ回路３１によってスイッチング素子Ｑ１のオン時間が
変えられる。
スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、整流回路１０から
スイッチング素子Ｑ１を通してトランス一次巻線Ｌ１に
電流が流れ、これにエネルギーが蓄積される。このオン
期間の電流増加量は、入力電圧■１に比例するとともに
オン時間に比例する。
スイッチング素子Ｑ１を通してトランス一次巻線Ｌ１に
電流が流れ、これにエネルギーが蓄積される。このオン
期間の電流増加量は、入力電圧■１に比例するとともに
オン時間に比例する。
スイッチング素子Ｑ１がオフすると、これに蓄積された
エネルギーの放出による電流が二次巻線Ｌ２側に流れ、
ダイオードＤ１とコンデンサＣ１からなる濾波回路を介
して負荷（図示省略）に直流電力が供給される。
エネルギーの放出による電流が二次巻線Ｌ２側に流れ、
ダイオードＤ１とコンデンサＣ１からなる濾波回路を介
して負荷（図示省略）に直流電力が供給される。
入力電圧波形と一次側の電流波形（低周波成分）との比
較によるによるパルス幅制御は、結果として、入力電圧
ｖ１が大きいほどスイッチング素子Ｑ１のオン時間を短
くするように作用する。この制御によって電流波形の変
化が、入力電圧の全波整流波形にほぼ等しくなる。つま
り、交流入力側から見ると、入力電圧と入力電流とがほ
ぼ同じ波形で位相差もなくなり、あたかも負荷が抵抗で
ある場合とほぼ同じ状態になる。以上が前述した第１の
制御手段の作用である。
較によるによるパルス幅制御は、結果として、入力電圧
ｖ１が大きいほどスイッチング素子Ｑ１のオン時間を短
くするように作用する。この制御によって電流波形の変
化が、入力電圧の全波整流波形にほぼ等しくなる。つま
り、交流入力側から見ると、入力電圧と入力電流とがほ
ぼ同じ波形で位相差もなくなり、あたかも負荷が抵抗で
ある場合とほぼ同じ状態になる。以上が前述した第１の
制御手段の作用である。
また、第２の制御手段は次のように作用する。
出力電圧ｖ２が基準電圧Ｖｓより大きいほどＶＣＡ３２
のゲインが小さくなり、■２がＶｓより小さいほどＶＣ
Ａ３２のゲインが大きくなる。このＶＣＡ３２は第１の
制御手段における入力電圧の波形信号が通る回路であり
、これのゲインは第１の制御手段の基底的なパラメータ
となる。つまり、出力電圧ｖ２が高すぎるとスイッチン
グ素子Ｑ１のオン時間が短縮され、反対に低すぎるとオ
ン時間が伸長され、出力電圧ｖ２を基準電圧Ｖｓに近ず
けるように作用する。
のゲインが小さくなり、■２がＶｓより小さいほどＶＣ
Ａ３２のゲインが大きくなる。このＶＣＡ３２は第１の
制御手段における入力電圧の波形信号が通る回路であり
、これのゲインは第１の制御手段の基底的なパラメータ
となる。つまり、出力電圧ｖ２が高すぎるとスイッチン
グ素子Ｑ１のオン時間が短縮され、反対に低すぎるとオ
ン時間が伸長され、出力電圧ｖ２を基準電圧Ｖｓに近ず
けるように作用する。
なお、上記の実施例ではトランス２０とフォトアイソレ
ータ３６とで入出力を完全に絶縁しているが、絶縁の必
要がない場合はフォトアイソレータ３６は要らない。
ータ３６とで入出力を完全に絶縁しているが、絶縁の必
要がない場合はフォトアイソレータ３６は要らない。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、この発明に係る電源装置で
は、入力電流が交流入力電圧にほぼ追従して変化し、位
相差のないほぼ正弦波状になり、交流電源側から見た電
圧と電流の関係が抵抗負荷の場合とほぼ同様になる。従
って、従来のコンデンサ・インプット型整流回路のよう
に短時間に集中的に大きなパルス電流が流れることがな
く、回路素子の耐電流特性の面の制約が緩和されるとと
もに、交流電源ラインに様々な悪影響を及ぼすノイズを
低減することができる。
は、入力電流が交流入力電圧にほぼ追従して変化し、位
相差のないほぼ正弦波状になり、交流電源側から見た電
圧と電流の関係が抵抗負荷の場合とほぼ同様になる。従
って、従来のコンデンサ・インプット型整流回路のよう
に短時間に集中的に大きなパルス電流が流れることがな
く、回路素子の耐電流特性の面の制約が緩和されるとと
もに、交流電源ラインに様々な悪影響を及ぼすノイズを
低減することができる。
また、上述の第２の制御手段による出力電圧のフィード
バック制御作用によって、交流入力の電圧が変動したり
、あるいは電圧ランクを変更した場合でも、出力電圧を
一定に保つことができる。
バック制御作用によって、交流入力の電圧が変動したり
、あるいは電圧ランクを変更した場合でも、出力電圧を
一定に保つことができる。
その結果、まったく切り換えを必要とせず、例えば交流
１００Ｖ電源から交流４００Ｖ電源まで適合する電源装
置が容易に構成できるようになる。
１００Ｖ電源から交流４００Ｖ電源まで適合する電源装
置が容易に構成できるようになる。
第１図は本発明の一実施例による電源装置の回路図、第
２図は第１図の回路の要部波形図、第３図は従来のコン
デンサ・インプット型の電源装置の回路図、第４図は第
３図の回路の要部波形図である。 １０・・・・・・整流回路 ２０・・・・・・トランス ３１・・・・・・パルス幅制御回路 特許出願人 富士電気化学株式会社代 理
人 弁理士 −色 健 軸間
弁理士 松 本 雅 利第２図 ′Ｈ３図 １に４図
２図は第１図の回路の要部波形図、第３図は従来のコン
デンサ・インプット型の電源装置の回路図、第４図は第
３図の回路の要部波形図である。 １０・・・・・・整流回路 ２０・・・・・・トランス ３１・・・・・・パルス幅制御回路 特許出願人 富士電気化学株式会社代 理
人 弁理士 −色 健 軸間
弁理士 松 本 雅 利第２図 ′Ｈ３図 １に４図
Claims (1)
- （１）交流電源を全波整流して脈流出力を得る整流回路
と、上記交流電源より充分に高い周波数でオン／オフ駆
動されるスイッチング素子と、一次巻線が上記スイッチ
ング素子と直列に上記整流回路の出力間に直列接続され
たトランスと、このトランスの二次巻線の側から平滑し
た直流出力を得る濾波回路と、上記整流回路の出力電圧
の波形および上記スイッチング素子に流れる電流の低周
波成分の波形とをそれぞれ検出し、電流波形が電圧波形
に追従して変化するように上記スイッチング素子の駆動
パルス幅を制御する第１の制御手段と、上記濾波回路の
出力電圧の基準電圧に対する誤差を検出し、その誤差を
小さくするように上記スイッチング素子の駆動パルス幅
を制御する第２の制御手段とを備えたことを特徴とする
電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309707A JPH0787691B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309707A JPH0787691B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01152956A true JPH01152956A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0787691B2 JPH0787691B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=17996320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309707A Expired - Fee Related JPH0787691B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787691B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05146153A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-06-11 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 電源装置 |
| JP2013099142A (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-20 | Rohm Co Ltd | 力率改善回路およびそれを用いた電源装置、電子機器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59198873A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-10 | Toshiba Corp | 整流電源回路 |
| JPS62100166A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-09 | エルバ産業株式会社 | 高力卒整流回路 |
| JPS62277075A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | Hitachi Ltd | 整流回路の制御装置 |
| JPS6349107U (ja) * | 1986-09-12 | 1988-04-02 |
-
1987
- 1987-12-09 JP JP62309707A patent/JPH0787691B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59198873A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-10 | Toshiba Corp | 整流電源回路 |
| JPS62100166A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-09 | エルバ産業株式会社 | 高力卒整流回路 |
| JPS62277075A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | Hitachi Ltd | 整流回路の制御装置 |
| JPS6349107U (ja) * | 1986-09-12 | 1988-04-02 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05146153A (ja) * | 1991-11-22 | 1993-06-11 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 電源装置 |
| JP2013099142A (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-20 | Rohm Co Ltd | 力率改善回路およびそれを用いた電源装置、電子機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0787691B2 (ja) | 1995-09-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |