JPH02307365A - 電源装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は商用周波交流電源から入力された電力を変換し
て直流電力を供給する直流電源装置に関するもので、電
気・電子機器一般に利用できるものである。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点従来の直
流電源装置は整流回路と受動素子による平滑回路を有し
ているものが一般に多（受動素子による平滑回路には第
３図に示すコンデンサ入力型や、第４図に示すチョーク
入力型などの種類があり、入力電流波形は各々パルス状
または方形波状となって、通常の正弦波に近い入力電圧
波形とは異なり、力率が悪く、高調波電流により交流電
源側に接続される他の機器または近接する通信線への誘
導雑音など悪影響を与える問題があった。

また第５図に示す能動素子による平滑回路は従来、昇圧
型チョッパ回路で構成されており、入力の商用周波交流
電源の電圧よりも低い電圧の直流電力を供給しようとす
る場合には適用できなかった。

問題点を解決するための手段 本発明は上記の問題点を解決した電源装置を提供するも
ので、交流電力を入力とする全波整流回路と、該全波整
流回路の整流出力端子間に接続された第１のコンデンサ
と、該第１のコンデンサの一方の端子を共通ラインとし
、他方の端子に一端を接続した第１のスイッチング素子
と、該第１のスイッチング素子の他端に一端を接続され
たインダクタと、該第１のスイッチング素子と該インダ
クタの接続点との共通ライン間に接続された第１の整流
素子と、該インダクタの他端に一端を接続された第２の
整流素子と、該インダクタと第２の整流素子の接続点と
の共通ライン間に接続された第２のスイッチング素子と
、該第２の整流素子と共通ラインとの間に接続された第
２のコンデンサを有し、第２のコンデンサの両端を直流
出力端とする電源装置であって入力する交流電力の周波
数の６倍以上の周波数で、ほぼ同時に第１、第２のスイ
チング素子をＯＮ、ＯＦＦさせ、該全波整流回路の整流
出力端子の電圧波形と該第１のスイッチング素子の電流
波形の短時間平均値波形とが略比例するように第１、第
２のスイッチング素子のＯＮ、ＯＦＦ時間を制御するこ
とを特徴とする電源装置である。また、上記電源装置に
おいて整流出力端子の電圧波形と第１のスイッチング素
子の電流波形の短時間平均値との比例係数を、可変抵抗
器またはスイッチなどにより可変としたことを特徴とす
るものである。さらに、上記電源装置において整流出力
端子の電圧波形と第１のスイッチング素子の電流波形の
短時間平均値との比例係数を電源装置の外部または内部
からの電気信号により可変としたことを特徴とするもの
である。

作用 本発明は、全波整流回路と昇降圧型チョッパ回路を縦続
接続して、入力電流を入力電圧に略比例した値に制御す
ることにより、原理的には任意の入力交流電圧と出力直
流電圧の組合わせに対して入力電流の力率を１に近い値
に保ち、無効電力や高調波電流の発生を抑制した理想的
な電源装置を実現したものである。

実施例 以下、本発明を第１図の実施例により説明する。

第１図は本発明の電源装置の要部の回路図で、その動作
を説明する。Ｃ５は昇降圧型チョッパ回路のスイッチン
グ周波数に対して平滑効果を持ち、交流入力の商用周波
数に対しては高インピーダンスとなるような静電容量値
のコンデンサで％ＤＴ〜０４からなる整流回路の出力電
圧■１の波形が第２図（ａ）に示すような脈流波形とな
り、チョッパスイッチング素子Ｑ、　、Ｃ２の同時ＯＮ
、ＯＦＦを操返して、チョッパインダクタＬ、に一時蓄
えたエネルギーを昇圧または降圧して出力側へ送り出す
とこの時チョッパ制御回路ＣＨＣにより、チョッパスイ
ッチング素子Ｑ４、Ｃ２を流れるチョッパスイッチング
電流ｉｓが第２図（ｂ）に示す包絡線ＩＪ２の値に達し
た時にチョッパスイッチング素子Ｑ５、Ｃ２をＯＦＦす
るよう制御することにより、昇降圧チョッパ回路のスイ
ッチング電流ｉｓおよびＣ１により平滑された整流回路
の出力電流ｉ、は第２図（１））に示す波形となる。第
２図（ａ）と第２図（ｂ）の整流回路の出力電圧波形■
１と出力電流波形ｉ、はほぼ比例した形となっており、
力率が１に近い理想的な交流入力電流を実現している。

なお、同図で■２は出力電圧波形である。

制御回路ＣＨＣでは外部から出力電圧設定値■ｒｅｆが
与えられ、抵抗器Ｒ３、Ｒ４で出力電圧をモニタしてお
り、商用周波の数サイクルに及ぶ電圧制御誤差に対して
、スイッチング電流の包絡線値を制御して出力電圧を調
整する。

また抵抗器Ｒ６により出力電流をモニタし、負荷矢豆絡
や過負荷などの異常時に回路動作を停止する。

抵抗器Ｒ，、Ｒ２は整流回路の出力電圧■、をモニタす
る分圧抵抗、また抵抗器Ｒ５はスイッチング電流ｉ５を
モニタする抵抗である。

チョッパスイッチング電流包絡線値１ｊ２は、チョッパ
スイッチング素子のＯＮ、ＯＦＦの繰り返し周期を一定
とする場合、整流回路出力電圧波形ｖ１に比例して変化
させれば整流回路出力電流１１を■、と比例した形にす
ることができる。この場合チョッパインダクタＬ、の電
流がゼロになる期間が生じる。

チョッパインダクタＬ１の電流がゼロになると同時に再
びチョッパスイッチング素子をＯＮする場合、チョッパ
スイッチング電流包絡線値１１は以下のような値とすれ
ば良い。入力電圧波形が正弦波である場合、整流回路出
力電圧波形は、ゼロクロスからの位相角をθとして Ｖ、＝Ｖ、０ｓｉｎθ で表わされる。

また、このときのチョッパスイッチング素子を導通させ
る期間をｔｌこのときのチョッパインダクタＬ、のピー
ク電流をＩＬとし、その後チョッパスイッチング素子を
非導通としてチョッパダイオード０５、Ｄ６を通じチョ
ッパインダクタＬ１の電流が０となるのを待つ期間をｔ
２とすると、昇降圧型チョッパ回路の出力電圧ｖ２のと
き、略である。

チョッパスイッチング素子のデユーティ−比１、　／１
．　＋１２は 乞＋　＋ｔ２　　　１　＋Ｖ＋　／Ｖ２となる。

チョッパスイッチング電流ｉ５はコンデンサＣ２により
平滑されて、平均値的に整流回路の出力電流ｉ、となる
ので、整流回路の出力電流波形を１、＝ｌ、。ｓｉｎθ とい、う理想的な形にするためには、チョッパスイッチ
ング電流包絡線値１１は、 で求められる値とするのが良くチョッパ制御回路中に７
ナログまたはディジタル演算回路を設けて、チョッパス
イッチング素子の電流がこの値に達した時にターンオフ
し、チョッパインダクタＬ１を流れる電流がゼロとなっ
た時に再びチョッパスイッチング素子をターンオンする
ことで理想的な入力電流波形を得ることができる。

発明の効果 本発明は、以上述べたように全波整流回路と昇降圧型チ
ョッパ回路を縦続接続して、入力電流を入力電圧に略比
例した値に制御するため、力率が向上し他の機器への誘
導雑音が少なく、−設電子・電気機器の電源装置に応用
でき、工業上有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部の回路図、第２図は整流
回路における波形特性図で、（ａ）は電圧一時間特性図
、（ｂ）は電流一時間特性図、第３図、第４図は従来の
直流電流装置の平滑回路図、第５図は従来の能動素子に
よる平滑回路図である。 Ｃ５、Ｃ２：コンデンサ Ｒ，、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒｓ　：抵抗Ｑ、、Ｑ
２　ニスイツチング素子 り、：チョッパインダクタ Ｃ）Ｉｃ　：チョッパ制御回路 Ｄｌ、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６　：ダイオード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電力を入力とする全波整流回路と該全波整流回路の
   整流出力端子間に接続された第１のコンデンサと、該第
   １のコンデンサの一方の端子を共通ラインとし、他方の
   端子に一端を接続した第１のスイッチング素子と、該第
   １のスイッチング素子の他端に一端を接続されたインダ
   クタと、該第１のスイッチング素子と該インダクタの接
   続点との共通ライン間に接続された第１の整流素子と、
   該インダクタの他端に一端を接続された第２の整流素子
   と、該インダクタと第２の整流素子の接続点との共通ラ
   イン間に接続された第２のスイッチング素子と、該第２
   の整流素子と共通ラインとの間に接続された第２のコン
   デンサを有し、第２のコンデンサの両端を直流出力端と
   する電源装置であって入力する交流電力の周波数の６倍
   以上の周波数で、ほぼ同時に第１、第２のスイッチング
   素子をＯＮ、ＯＦＦさせ、該全波整流回路の整流出力端
   子の電圧波形と該第１のスイッチング素子の電流波形の
   短時間平均値波形とが略比例するように第１、第２のス
   イッチング素子のＯＮ、ＯＦＦ時間を制御することを特
   徴とする電源装置。