JPH03230753A - コンバータの制御方法 - Google Patents

コンバータの制御方法

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JPH03230753A
JPH03230753A JP2558490A JP2558490A JPH03230753A JP H03230753 A JPH03230753 A JP H03230753A JP 2558490 A JP2558490 A JP 2558490A JP 2558490 A JP2558490 A JP 2558490A JP H03230753 A JPH03230753 A JP H03230753A
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正興 関根
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岩崎 武司
Yasushi Sekido
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用外!f〕 本発明は交流電圧を整流・平滑し直流電圧に変換するコ
ンバータにおいて、入力端子波形を入力端子波形と相似
にするコンバータの制御方法に関する。
〔従来の技術〕
第8閲及び第9図は従来のコンバータの’M m 方法
を説明するための図であり、第8図は回路図第9図は動
作波形図を示す。
第8図において、交流電圧を高周波用フィルタIを介し
て全波U流回路2で全波V流し、チシ7バ回路3のスイ
ッチング素子4.5を交流電圧の周波数よりも充分高い
周波数でスイッチングさせることによりチコフパ回1I
II3の出力に直fLf!圧を得る。
第8図のチ」ツバ回路3の動作を第9図に示す動作波形
図に従って説明する。先ず、スイッチング素子4.5を
同時にオンさせると、チョークコイル6にエネルギが蔚
棲され、チョークコイル6を流れる電IILIt  (
第9図181に示す)及びスイッチング素子4.5を流
れる電filz(第9図181に示す)はチョークコイ
ル6のインダクタンスをL全′eL?iW流回路2によ
り全波整流された電圧をE(第9図181に示す)とす
ると、E/Lの傾きで上賀する。次に、スイッチング素
子4,5を同時にオフさせると、チョークコイル6に酉
棲されたエネルギにより、整流用ダイオード7、フライ
ボイル川ダイオード8を介して電!(チラークコイル6
を流れるfa流■、を第9図1b+に、v1流用ダイオ
ード7を流れるfIi流2.を第9[idlに示す)が
流れ、大きな容量の平滑用コンデンサ9を充電しこのコ
ンデンサ9から直流出力電圧E0を得る。
チョークコイル6を流れる電流11を変*mlOで検出
してその低周波成分を取り出した電流検出値、!:、 
出力i圧+>、 と基I′Frri圧E1..との偏差
を誤差増幅器11で検出・増幅し交流電圧の全波整流電
圧波形の比例値とを電圧制御型利得増幅器(以下vCA
という)12で演算して得られた電圧検出値との差を差
動増幅器13で増幅し、その出力が最小になるようにパ
ルス幅制御回路14でスイッチング素子4.5の駆動を
14g1する。
このように1Amすることにより、チョークコイル6の
1を浦波形(第9図1b+に示す)を全波整流電圧波形
(第9図181に示す)と相似形にし、入力端子のAi
調波成分を低減している。
[発明が解決しようとする!l!題〕 しかしこのようなMl)1方法では、チョークコイルの
電流波形を全波整流電圧波形と相似形にするため、コン
デンサインプット形整流回路に比較して高調波を低減で
きるが、入力電流波形は入力端子波形と相似形ではなく
なる。なぜならば、入力電流波形を入力電圧波形と相似
形にするためには電圧位相に関係なくスイッチング素子
のデユーティ比を一定にしなければならないが、この9
1のようにチラークコイルの電流を正弦波とすると。
スイッチング素子のデユーティ比を電圧位相で制(ML
なければならなくなるからである。その結果入力の力率
が悪くなるという欠点がある。またVCAは高価でオフ
セットyi整が必要であるという問題がある。更に、変
流器は直流電流を測定するため特殊なものが必要になる
〔課題を解決するための手段〕
本発明は以上の欠点を除去するために、交流電圧を全波
整流して全波整流電圧を得る全波整流回路と、該全波整
流回路の出力に接続され上記交流電圧より充分高い変換
周波数で同時にオン・オフNi1される2つのスイッチ
ング素子と、該スイッチング素子に挟まれたチョークコ
イルと、該チョークコイルの両端に接続された2つのダ
イオードと、平滑用コンデンサとを備え、上記スイッチ
ング素子のオン時に上記チョークコイルにエネルギを蓄
え、オフ時に上記2つのダイオードを介して上記平滑用
コンデンサにエネルギを紋出し、該コンデンサの両端か
ら負荷へ電力を供給するコンバータのv40+1方法に
おいて、上記チラークコイルの電流をスイッチング毎に
リセットすると共に、上記スイッチング素子の駆動を固
定周波数とし、出力電圧の変動に応じてオン時間を14
rRすることを特徴とするコンバータの14FB方法、
及び交流電圧を全波整流して全波整流電圧を得る全波整
流回路と、i全波整流回路の出力に1次5IIIAが接
続されたトランスと、該トランスの1次巻線と上記全波
整流回路の出力間に接続され上記交流電圧より充分高い
変換周波数でオン・オフ制御されるスイッチング素子と
、上記トランスの2次巻線に接続されたダイオードと平
滑用コンデンサの直列回路とを備え、上記スイッチング
素子のオン時に上記トランスの1次S6にエネルギを蓄
え、オフ時に上記トランスの2次巻線から上記ダイオー
ドを介して上記平滑用コンデンサにエネルギを放出し、
該コンデンサの両端から負荷へ電力を供給するコンバー
タのt14御方法において、上記トランスの1次巻線の
電流をスイッチング毎にリセットすると共に、上記スイ
ッチング素子の駆動を固定周波数とし、出力電圧の変動
に応じてオン時間を′!i制御することを特徴とするコ
ンバータの111g11方法を提供するものである。
(作用〕 このようなコンバータの[6方法によれば、入力電流波
形を入力端子波形と相似形にでき、あたかも入力端子に
抵抗が接続されたようになり、入力の力率改善が図れる
〔実施例〕
第1図及び第2図は本発明の一実施例を説明するための
間であり、第1図は回路図、第2図は動作波形図を示す
第1図において、交流電圧を高周波用フィルタlを介し
て全′m51流回路2の入力端子に接続し、全波整流回
路2の直流出力端子間にはスイッチング1子4.チラー
クコイル6.スイツチング素子5の直列回路を接続する
。そして、スイッチング妻子5と並列に整流用ダイオー
ド7と平滑用コンデンサ9の直列回路を接続し、スイッ
チング素子4とチロ−クコイル6との接続点とスイッチ
ング妻子5と平滑用コンデンサ9との接続点間にフライ
ホイル用ダイオード8をスイッチング妻子45がオフの
時に導通する方向に接続し、平滑用コンデンサ9の端子
間より出力を取り出す、そして出力電圧の安定化14m
は、W4差増幅回路15において出力電圧E0を抵抗1
6.17で分圧し、基準電圧E□、との1%差を誤差増
幅′S11で増幅し、パルス幅am回路14でパルス幅
に変換後、駆動回路1819に送りスイッチング素子4
,5をオン・オフ駆動することにより行う。
次に動作を説明する。全波整流電圧の任意の位相におけ
る電圧健をEとすると、スイッチング素子4.5の同時
オン時に流れる電流■、は、チョークコイル6のインダ
クタンス−をLとすると。
1、=Et/Lとなり、オン時間であるtが一定でチラ
ークコイルの電流がスイッチング毎にリセットされれば
、電流1.のビーク値を結んだ線は第21iJfblに
示すように第2図ialに示す全波整流電圧の波形と相
似になる。
交流電圧の周波数に比べ充分高いスイッチング周波数で
スイッチング素子4,5を駆動し、スイッチング毎にチ
ラークコイル6の電流をリセットさせると、全波整流回
路2の出力電流はスイッチング毎にスイッチング妻子4
.5に流れる電流I2の平均値の連続となる。各スイッ
チング毎の平均値l□は、スイッチング周期をT、オン
時間をTon とすると。
ET、、/Lは前述したように全波整流電圧波形と相似
であるからTon/Tを一定に保てば、全波整流回路の
出力電流は全波整流電圧波形と相似形になり、従って、
入力電流波形は入力電圧波形と相似形になる。
人力に流れた電流はすべて出力に流れるため平滑用コン
デンサ9の電圧は全波整流電圧Eの基本周波数で変動す
る。出力電圧の安定化制御が、全波整流電圧Eの基本周
波数に対してゲインを持っているとこの周波数成分の変
動を減らそうと、スイッチング!子のオフ時間をmmす
ることになりゴ。、、/Tが変化し、入力端子波形は電
圧波形と相似形とならない。そこで、第111Zの誤差
増幅回路15の交流ゲインをコンデンサ20と抵抗21
とで充分落とし、全波整流電圧Eの基本周波数に対して
は応答しないようにし、直流に対してのみ安定化制御で
きるようにすることにより、入力端子波形は電圧波形と
相似形になる。
第3図は本発明の他の一実施例を説明するための図であ
り、第1図の回路の出力電圧検出部にバンドパスフィル
タ22を挿入し、全波整流電圧Eの基本周波数成分を取
り除いてから、r!差増幅器!1に人力するもので、負
荷変動や入力変動に対する応答の改善を図ったものであ
る。
1114図は本発明の他の一実施例を説明するための図
であり1第1図の回路の出力部に高速応答コンバータ回
路23を接続したものである。第1図の実施例では応答
が遅く、また第3図の実施例でも全波整流電圧の基本周
波数成分の電圧脈動があり負荷に支障をきたす場合や、
入出力の絶縁が必要な場合、高速に安定化i4mを行い
、且つ入出力を絶縁し負荷に電圧精度の良い電力を供給
できるように構成したものである。尚、このコンバータ
回1!823は良く知られているので、動作説明は省略
する。また、この実施例ではフォワードコンバータを示
しているが、フライバックコンバータ等どのような回路
構成でも同様な効果が得られる。
第5図は本発明の他の一実施例を説明するための図であ
り、第1図の千17パ回路の代わりにフライバック形回
路で構成したものであり1人出力を絶縁する必要のある
場合等に用いられる。
第5図において、交流電圧を高・周波用フィルタlを介
して全波整流回路2の入力端子に接続し、全波整流回路
2の直流出力端子間にはトランス24の1次巻mNlと
スイッチング素子4の直列回路を接続する。そして、ト
ランス24の2次S緯N2に整流用ダイオード7と平滑
用コンデンサ9の直列回路を接続し、平滑用コンデンサ
9の端子間より出力を取り出す、そして、出力電圧の安
定化!4御はlI!I差増幅回路15において出力電圧
E、を抵抗1617で分圧し、基Ijfli圧E、、、
、との誤差を誤差増幅311で増幅し、フォトカプラ2
5で絶縁してlくルス輻1A御回g314に伝達してパ
ルス幅ら変換後、駆動回路18に送りスイッチング素子
4をオン・オフ駆動することにより行う、この実施例に
おし)ても第1図の実施例で説明したのとほぼ同様の動
作であり、同様の効果が得られる。
第6図は本発明の他の一実施例を説明するための図であ
り、第5図の回路の出力電圧検出部に/インドパスフィ
ルタ22を挿入し、全波整流電圧Eの基本周波数成分を
取り除いてから、a差増幅器11に人力するもので、負
荷変動や入力変動に対する応答の改河を図ったものであ
る。
第7図は本発明の他の一実施例を説明するための図であ
り、第5図の回路の出力部に高速応答チジッパ回路26
を接続したものである。第5図の実施例では応答が遅く
、また第5図の実施例でも全波整流電圧の基本周波数成
分の電圧脈動があり負荷に支障をきたす場合、lIi達
に安定化!4御を行い負荷に電圧精度の良い電力を供給
できるように構成したものである。尚、このチコッパ回
路26は良(知られているので、動作説明は省略する。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明は、電流波形制御の電流検
出用度fLSやVCAが不必要になる等回路に特別なも
のを使用せず、簡単な構成で、入力電流波形を入力電圧
波形と相似形にでき、あたかも入力端子に抵抗が接続さ
れたようになり、入力の力率改河が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の一実施例を説明するための
図、第3図乃至第7図は夫々本発明の一実施例を説明す
るための図、第8図及び第9図は従来例を説明するため
の図である。 l・・・高周波用フィルタ 2・・・全波整流回路3・
・・チ1フパ回路 4.5・・・スイッチング稟子 6・・・チク−クコイル  7・・・整流用ダイオード
8・・・フライホイル用ダイオード 9・・・平滑用コンデンサ 10・・・変流器II・・
・誤差増幅乙    12・・・VCA13・・・差動
増幅2514・・・パルス幅制御回路15・・・誤差増
幅回路   16.17・・・抵抗18、19・・・駆
動回路   20・・・コンデンサ21・・・抵抗22
・・・バンドパスフィルタ23・・・高速応答コンバー
タ回路 24・・−トランス     25・・・フォトカプラ
26・・・高速応答チlI7パ回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流電圧を全波整流して全波整流電圧を得る全波
    整流回路と、該全波整流回路の出力に接続され上記交流
    電圧より充分高い変換周波数で同時にオン・オフ制御さ
    れる2つのスイッチング素子と、該スイッチング素子に
    挟まれたチョークコイルと、該チョークコイルの両端に
    接続された2つのダイオードと、平滑用コンデンサとを
    備え、上記スイッチング素子のオン時に上記チョークコ
    イルにエネルギを蓄え、オフ時に上記2つのダイオード
    を介して上記平滑用コンデンサにエネルギを放出し、該
    コンデンサの両端から負荷へ電力を供給するコンバータ
    の制御方法において、 上記チョークコイルの電流をスイッチング毎にリセット
    すると共に、上記スイッチング素子の駆動を固定周波数
    とし、出力電圧の変動に応じてオン時間を制御すること
    を特徴とするコンバータの制御方法。
  2. (2)交流電圧を全波整流して全波整流電圧を得る全波
    整流回路と、該全波整流回路の出力に1次巻線が接続さ
    れたトランスと、該トランスの1次巻線と上記全波整流
    回路の出力間に接続され上記交流電圧より充分高い変換
    周波数でオン・オフ制御されるスイッチング素子と、上
    記トランスの2次巻線に接続されたダイオードと平滑用
    コンデンサの直列回路とを備え、上記スイッチング素子
    のオン時に上記トランスの1次巻線にエネルギを蓄え、
    オフ時に上記トランスの2次巻線から上記ダイオードを
    介して上記平滑用コンデンサにエネルギを放出し、該コ
    ンデンサの両端から負荷へ電力を供給するコンバータの
    制御方法において、 上記トランスの1次巻線の電流をスイッチング毎にリセ
    ットすると共に、上記スイッチング素子の駆動を固定周
    波数とし、出力電圧の変動に応じてオン時間を制御する
    ことを特徴とするコンバータの制御方法。
  3. (3)上記スイッチング素子のオン時間は、上記全波整
    流電圧の基本周波数に対しては応答しないようにしたこ
    とを特徴とする請求項1または2記載のコンバータの制
    御方法。
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