JPH0315264A

JPH0315264A - 入力電流波形成形回路

Info

Publication number: JPH0315264A
Application number: JP26913288A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Takahashi; 守高橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1991-01-23

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、オフィスオートメーション（０＾）機器等の
電源として使用される入力電流波形成形回路に関する。

（従来の技術）従来より、商用電ｉ１ｉＫ　（ＩＯＯＶ　／５０１−１
２等）から供給される電流または電圧を整流平滑して直
流にする場合、第３図に示すような回路が用いられてい
る。

すなわち、交流電源１から供給される電流または電圧を
ダイオードブリッジ２によって整流し、コンデンサ３に
よって平滑する。

第３図における各部の電圧波形や電流波形は第４図のよ
うになる。すなわち、交ａ電源１から同図（ａ）に示す
ような入力電圧が供給されると、これに対してコンデン
サ３の端子間電圧は同図（ｂ）の実線のようになる。こ
こで、同図（ｂ）の点線はコンデンサ３がない場合の負
荷にかかる電圧波形を示している。

そして入力電流は、同図（ｃ）に示すように、同図（ｂ
）において点線と実線が重なっている間だけ流れる。

しかし、このような回路では、入力電流が第４図（Ｃ）
に示すように、同図（ｂ）での電圧のピーク付近でのみ
流れるため、電流のピーク値が大きくなり、これにより
電圧波形が歪んでしまう。

またこれに伴って交流電源１の効率も低下してしまう。

（発明がＭ決しようとする課題）このように、上述した従来の回路では、交流電源１の効
率が低下してしまう。

本発明は、このような事情により威されたもので、電源
から供給される電力の力率の向上を図ることができる入
力電流波形成形回路を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の入力電流波形戊形回路は、スイッチング素子を
有しこのスイッチング素子のスイッチング動作に基づい
て入力電圧の変圧および平滑を行う変圧平滑手段と、入
力電圧と変圧平滑手段を流れる入力電流に比例した比例
電圧とを比較増幅し、入力電圧より比例電圧が低い場合
にはスイッチング素子のオン時間を長くオフ時間を短く
し、入力電圧より比例電圧が高い場合にはスイッチング
素子のオン時間を短くオフ時間を長くするよう制御する
制御手段と、変圧平滑手段の負荷に応じて制御手段の増
幅率を変動させる増幅率変動手段とを具備したものであ
る。

（作　用）本発明の入力電流波形成形回路では、変圧平滑手段がス
イッチング素子のスイッチング動作に基づいて入力電圧
の変圧および平滑を行う。このとき、制御手段が入力電
圧と変圧平滑手段を流れる入力電流に比例した比例電圧
とを比較増幅し、入力電圧より比例電圧が低い場合には
スイッチング素子のオン時間を長くオフ時間を短くし、
入力電圧より比例電圧が高い場合にはスイッチング素子
のオン時間を短くするよう制御する。

この結果、入力電流波形を入力電圧波形に相似させるこ
とができる。

また制御値変動手段が変圧平滑手段の負荷に応じて制御
手段の増幅率を変動させるので、入力電流を負荷に応じ
た値とすることもできる。

（実施例）以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示す入力電流波形成形回
路である。

同図に示すように、入力電流波形成形回路には、変圧平
滑手段としての昇圧チョッパＩ、制御手段としての制御
回路■および増幅率変動手段としての帰還回路■が備え
られている。

昇圧チョッパＩには、交流電源５からの電流または電圧
の整流を行うダイオードブリッジ６からの交流成分の流
れを阻止するチョークコイル７が備えられている。チョ
ークコイル７には、一次側コイル８ａおよび二次側コイ
ル８ｂを有するカレントトランス８の二次側コイル８ｂ
を介して、スイッチングトランジスタ９とダイオード１
０とが接続されている。ダイオード１０には、このダイ
オード１０を介して供給されるパルス電圧を平滑して負
荷に直流電圧を供給するコンデンサ１１が接続されてい
る。

制御回路■には、カレントトランス８の出力を整流平滑
しトランジスタ９を流れるパルス電流のピーク値に比例
する電圧を得るダイオード１２およびコンデンサ１３が
備えられている。コンデンサ１３には、このコンデンサ
１３の電圧を分圧する抵抗１４．１５が接続されている
。抵抗１４，１５間には、抵抗１６を介してこれら抵抗
１４．１５による分圧した電圧を増幅する増幅器１７の
非反転入力端子が接続されている。増幅器１７の反転入
力端子には、抵抗１８が接続されている。

そしてこれら抵抗１６．１８によって演算七幅器１７の
特性が調整されている。

また演算増幅器１７の反転入力端子と出力側との間には
、この演算増幅器１７の利得の範囲を設定する抵抗１９
．２０が並列に接続されている。

そして演算増幅器１７の利得は、抵抗１９，２０および
後述するフォトトランジスタ３９のインピーダンスの合
成抵抗と抵抗１８との比で決定される。

演算増幅器１７の出力側には、抵抗２１を介して演算増
幅器２２の非反転入力端子が接続されている。演算増幅
器２２の反転入力端子には、抵抗２３が接続されている
。抵抗２３には、上記のダイオードブリッジ６からの出
力電圧を分圧する抵抗２４．２５が接続されている。演
算増幅器２２の出力側と反転入力端子側とには、抵抗２
６が接続されている。

そしてこれら抵抗２１，２３．２６によって漬算増幅器
２２の特性が調整されている。

演算増幅器２２の出力側には、比較器２７の反転入力端
子が接続されている。比較器２７の非反転入力端子には
、一定周期の鋸歯状波を発生させる発振器（ＯＳＣ）　
２　８が接続されている。比較器２７の出力側には、こ
の比較器２７の出力パルスに応じてトランジスタ９をオ
ン／オフする駆動回路２つが接続されている。

帰還回路■には、コンデンサ１１からの直流電圧を分圧
する抵抗３０．３１が備えられている。

いる。抵抗３０．３１には、抵抗３２と一定電圧を得る
ツエナーダイオード３３が並列に接続されている。また
抵抗３０．３１間には、抵抗３４を介して演算増幅器３
５の反転入力端子が接続されている。抵抗３２とツエナ
ーダイオード３３との間には、抵抗３６を介して演算増
幅器３５の非反転入力端子が接続されている。演算増幅
器３５の出力側と反転入力端子側とには、抵抗３７が接
続されている。

そしてこれら抵抗３４，３６．３７によって演算増幅器
３５の特性が調整されている。

演算増幅器３５の出力側には、フォトダイオード３８お
よびフォトトランジスタ３つからなるフォトカブラ４０
が接続されている。フォトダイオード３８には、このフ
ォトダイオード３８を流れる電流の量を制限する制限抵
抗４１が接続されている。

なお、図中４２は負荷を示している。

次に、このような構成の入力電流波形成形回路の動作を
第２図を用いて説明する。

なお、交流電源５による電圧の印加開始時点では、コン
デンサ１１の電圧が０であるため、入力電流波形或形回
路の最初の動作は定常時の動作と若干異なるが、ここで
は定常時の動作についてのみ説明する。

まず、交流電源５から同図（ａ）に示す波形の電圧が印
加されると、この印加された電圧はダイオードブリッジ
６によって同図（ｂ）に示す波形に整流される。

ここで、昇圧チョッパＩを構或するコンデンサ１１の電
圧は、定常時において同図（ｂ）に示す波形のピークよ
り高くなるように設定されている。

すなわち、トランジスタ９がオン状態となるとチョーク
コイル７を流れる電流がエネルギとして蓄えられる。次
いで、トランジスタ９がオフ状態となるとチョークコイ
ル７に蓄えられていたエネルギによってチョークコイル
７の出力電圧が入力電圧より高くなり、これによりダイ
オード１０を通してコンデンサｌ１に電荷が蓄えられる
。

次に、制御回路■によってオン／オフするトランジスタ
９の動作について説明する。

まず、発振器２８からは同図（ｃ）に示す鋸歯状の高周
波が供給される。但し、このときの高周波は、例えば２
０ＫＨｚ位の高周波であるため実際には非常に細い波形
となるが、説明の便宜上、粗くしてあり、またこれに伴
う同図（ｄ）〜（ｇ）の波形も同様に粗くしてある。

トランジスタ９がオン状態となると、このトランジスタ
９にチョークコイル７を流れる電流、すなわち交流電源
５から供給される入力電流の全て（但し、抵抗２４を流
れる電流は微少電流であるため無視する）が流れる。

このとき、トランジスタ９に流れる電流は、第１図のＡ
−Ｃ点間の電位差、すなわち同図（ｂ）の一時点の電圧
の高さ（トランジスタ９のオン時間は非常に短かいので
、その間はほぼ一定の電圧と見なすことができる）に比
例した傾斜で増える。

これに対し、トランジスタ９がオフ状態となると、チョ
ークコイル７を流れる電流、すなわち上記と同様に入力
電流の全てがダイオード１０を流れ、このダイオード１
０を流れる電流は、Ａ−Ｂ点間の電位差（ＶＡ＜ＶＢ）
に比例した傾斜で減少する。

従って、この間のチョークコイル７を流れる電流のピー
ク値は、トランジスタ９がオン時のピーク電流であり、
これに比例した電圧がカレントトランス８の一次側コイ
ル８ａおよびダイオード１２を介してコンデンサ１３に
電荷として蓄えられる。

次いで、コンデンサ１３の電圧は、抵抗１４，１５によ
って分圧された後、演算増幅器１７の人力に与えられる
。演算増幅器１７によって増幅された電圧は、演算増幅
器２２の非反転入力端子に与えられる。このとき、演算
増幅器２２の反転入力端子には、Ａ−Ｃ点間の電圧を抵
抗２４．２５で分圧した電圧が与えられ、演算増幅器２
２はこの分圧した電圧と演算増幅器１７からの増幅され
た電圧とを比較し、その差を増幅する。すなわち、入力
電流に比例した演算増幅器１７による増幅された電圧が
抵抗２４．２５で分圧した電圧より低い場合は出力電圧
を高く、逆の場合は出力電圧を低くする方向に増幅する
。

演算増幅器２２からの出力は、比較器２７によって発振
器２８からの鋸歯状波と比較される。このとき、比較器
２７からは、同図（ｄ）または（ｆ）に示すパルスが駆
動回路２つに出力される（但し、同図（ｄ）または（ｆ
）に示すパルスについては後述する）。

そしてトランジスタ９は、演算増幅器２２からの出力が
発振器２８からの鋸歯状波より低いとき駆動回路２９に
よってオン状態とされる。これに対し、トランジスタ９
は、演算増幅器２２からの出力が発振器２８からの鋸歯
状波より高いとき駆動回路２つによってオフ状態とされ
る。

これにより、抵抗２４．２５で分圧した電圧に比して入
力電流に比例した演算増幅器１７による増幅された電圧
が低い場合、トランジスタ９のオン時間が長く、オフ時
間が短かくなるため、チョ−クコイル７を流れる電流が
平均的に増加傾向となる。逆に、抵抗２４．２５で分圧
した電圧に比して入力電流に比例した演算増幅器１７に
よる増幅された電圧が高い場合、トランジスタ９のオン
峙間が短かく、オフ時間が長くなるため、チョークコイ
ル７を流れる電流が平均的に減少傾向となる。

この結果、チョークコイル７を流れる電流、すなわち交
流電源５から供給される入力電流波形は、平均的に入力
電圧波形に相似となる。

次に、帰還回路■に基づくトランジスタ９の動作につい
て説明する。

まず、演算増幅器３５は、抵抗３０．３１によって分圧
されたコンデンサ１１からの電圧とツエナーダイオード
１５による基準電圧との差を増幅する。

このとき、コンデンサ１１の電圧が低い場合、すなわち
重負荷時においては、演算増幅器３５の出力が高くなり
、これによりフォトカブラ４０のフォトトランジスタ３
つのインピーダンスが低くなる。

この結果、フォトトランジスタ３つのインピーダンスが
低くなることにより、演算増幅器１７の増幅率が低くな
る。

逆に、コンデンサ１１の電圧が高い場合、すなわち軽負
荷時においては、演算増幅器３５の出力が低くなり、こ
れによりフォトヵプラ４ｏのフォトトランジスタ３つの
インピーダンスが高くなる。

この結果、フォトトランジスタ３９のインピーダンスが
高くなることにより、演算増幅器１７の増幅率が高くな
る。

そしてコンデンサ１１の電圧、すなわち出力電圧が低い
場合は演算増幅器１７の増幅率が低くなり、これにより
チョークコイル７を流れる電流が同図（ｅ）に示すよう
に全体的に大きくなる。

これに対し、出力電圧が高い場合には演算増幅器１７の
増幅率が高くなり、これによりチョークコイル７を流れ
る電流が同図（ｇ）に示すように全体的に小さくなる。

このように、本実施例では、演算増幅器２２がＡ−Ｃ点
間の電圧を抵抗２４．２５で分圧した電圧と演算増幅器
１７からの増幅された電圧とを比較し、その差を増幅す
る。次いで、比較器２７が演算増幅器２２からの出力と
発振器２８からの鋸歯状波とを比較し、この比較結果を
駆動回路２９に出力する。そしてトランジスタ９は、演
算増幅器２２からの出力が発振器２８からの鋸歯状波よ
り低いとき駆動回路２つによってオン状態とされ、逆に
演算増幅器２２からの出力が発振器２８からの鋸歯状波
より高いとき駆動回路２９によってオフ状態とされる。

これにより、抵抗２４．２５で分圧した電圧に比して入
力電流に比例した漬算増幅器１７による増幅された電圧
が低い場合、トランジスタ９のオン時間が長く、オフ時
間が短かくなるため、チョークコイル７を流れる電流が
平均的に増加傾向となる。逆に、抵抗２４．２５で分圧
した電圧に比して入力電流に比例した演算増幅器１７に
よる増幅された電圧が高い場合、トランジスタ９のオン
時間が短かく、オフ時間が長くなるため、チヨークコイ
ル７を流れる電流が平均的に減少傾向となる。

また演算増幅器１７の増幅率は、演算増幅器３５の出力
が高い場合、フォトカプラ−４０のフォトトランジスタ
３９のインピーダンスが低くなるため、小さくなる。こ
れに対し、演算増幅器３５の出力が低い場合には、フォ
トトランジスタ３９のインピーダンスが高くなるため、
大きくなる。

この結果、交流電源５からの入力を負荷４２に応じた値
とすることもできる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の入力電流波形或形回路に
よれば、入力電流波形を入力電圧波形に相似させること
ができるので、ｉｌｌから供給される電力の力率の向上
を図ることができる。また制御値変動手段が変圧平滑手
段の負荷に応じて制御手段の増幅率を変動させるので、
入力電流を負荷に応じた値とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す入力電流波形成形回路
の回路図、第２図（ａ）〜（ｇ）は第１図の入力電流波
形成形回路の動作を説明するための波形図、第３図は従
来の商用電源からの電流を整流平滑して直流にする場合
に用いられる回路を示す回路図、第４図は第３図の回路
の各部の電圧や電流を示す波形図である。５・・・交流電源、６・・・ダイオードブリッジ、７・
・・チョークコイル、８・・・カレントトランス、９・
・・スイッチングトランジスタ、１０・・・ダイオード
、１１・・・コンデンサ、１７，２２．３５・・・演算
増幅器、２７・・・比較器、２８・・・発振器、２９・
・・駆動回路、３３・・・ツエナーダイオード、４０・
・・フォトカブラ、３８・・・フォトダイオード、３つ
・・・フォトトランジスタ、４２・・・負荷。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スイッチング素子を有しこのスイッチング素子の
スイッチング動作に基づいて入力電圧の変圧および平滑
を行う変圧平滑手段と、前記入力電圧と前記変圧平滑手段を流れる入力電流に比
例した比例電圧とを比較増幅し、入力電圧より比例電圧
が低い場合には前記スイッチング素子のオン時間を長く
オフ時間を短くし、入力電圧より比例電圧が高い場合に
は前記スイッチング素子のオン時間を短くオフ時間を長
くするよう制御する制御手段と、前記変圧平滑手段の負荷に応じて前記制御手段の増幅率
を変動させる増幅率変動手段とを具備したことを特徴とする入力電流波形成形回路。