JPH0378469A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH0378469A
JPH0378469A JP21058689A JP21058689A JPH0378469A JP H0378469 A JPH0378469 A JP H0378469A JP 21058689 A JP21058689 A JP 21058689A JP 21058689 A JP21058689 A JP 21058689A JP H0378469 A JPH0378469 A JP H0378469A
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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】 (産業上の利用分野) この発明は、交流電源から安定な直流電源をつくるスイ
ッチング方式の電源装置(AC/DCC/式−タ)に関
する。
(従来の技術) 最近、第3図に示すような力率改善方式のAC/DCC
/式−タが開発された。第3図において、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、以下に詳述する昇圧型のチョッパ回路20に
入力される。チョッパ回路20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/オフ駆動されるスイッチング素子Q1と、スイッ
チング素子Q1とともに整流回路10の出力間に直列接
続されたインダクタL1と、スイッチング素子Q1のオ
フ時にインダクタL1を通して電流が流れるようにスイ
ッチング素子Q1の両端に直列接続されたダイオードD
1とコンデンサC1とを有する。コンデンサC1は相当
大きな容量があり、これの両端から平滑化され電圧安定
化(後述)された直流出力が取り出される。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、本装置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の信号はVCA
 (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。チョッパ回路20のインダクタL1
を流れる電流11が変流器34で検出され、その低周波
成分の信号が差動増幅器33に入力される。PWM回路
31は、この差動増幅器33の差動出力に従って動作し
、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。また、チョッ
パ回路20の出力電圧v2の基準電圧Vsに対する誤差
が誤差増幅器35で検出され、この出力が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、チョッパ回
路20の入力v1の波形と、インダクタL1を流れる電
流11の波形とが比較され、電流波形が電圧波形に追従
して変化するように、PWM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を通してインダクタL1に電流が
流れ、インダクタL1にエネルギーが蓄積される。この
オン期間の電流増加値は、入力電圧v1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Q】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
が整流回路10の出力に重畳されてコンデンサC1側に
供給される。
入力電圧波形とインダクタL1の電流波形との比較によ
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(なり、V2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。
以上詳細に説明したように、この方式の電源装置では、
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(力率が
改善される)。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、前記チョッパ回路の昇圧作用と、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とによって、
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
85V電源から交流264v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。
(発明が解決しようとする課題) 前記の構成の電源装置によれば、交流入力電源の広い電
圧範囲にわたって無調整で対応することができる。しか
しチョッパ回路2oは昇圧型なので、交流電源の電圧ピ
ーク値が規定の出力電圧V2以上になると、スイッチン
グ素子Q1のオン/オフ駆動は停止し、スイッチング素
子Q1はオフのままになり、整流回路1oからインダク
タL1、ダイオードD1を通17て出力コンデンサc1
に間欠的に電流が流れる状態となる。これは従来のコン
デンサ・インプット型整流回路と同じ動作であり、出力
電圧V2がほぼ基準電圧Vsに等しくても、本装置によ
る力率改善効果はなく、入力電流は交流電源に同期した
パルス電流となる。このような状態は本装置の正しい使
用状態ではない。
この発明は前記の問題点に鑑みなされたもので、その目
的は、前記チョッパ回路におけるスイッチング素子のス
イッチング動作が停止するような異常状態を回避できる
ようにした電源装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) そこでこの発明では、前述した構成の電源装置において
、定電圧源からの目標電圧Aと前記整流回路の出力電圧
Bとを比較し、電圧Bが電圧Aより小さい場合は電圧A
を前記第2の制御手段の前記基準電圧Vsとして与え、
電圧Bが電圧Aより大きい場合はその差に応じて電圧A
より大きい電圧を前記基準電圧Vsとして与える基準電
圧可変回路を付加した。
(作 用) 出力の目標電圧Aに対して入力電圧が高すぎると、整流
回路の出力電圧Bが目標電圧Aより高くなると、前記第
2の制御手段の前記基準電圧Vsが目標電圧Aより適宜
に高く変更されるので、前記チョッパ回路におけるスイ
ッチング素子のスイッチング動作が停止することはない
(実施例) 第1図は本発明の一実施例を示すもので、第3図と全く
同じ電源装置に基準電圧可変回路50を付加したもので
ある。電源装置の基本となる構成ど動作については既に
詳しく説明したので、以下では基準電圧可変回路50の
構成と動作を説明する。
基準電圧可変回路50は、第2の制御手段の誤差増幅器
35に基準電圧Vs(チョッパ回路20の出力電圧V2
と比較される電圧)を与える回路である。この基準電圧
可変回路50は、所定の目標電圧Voを発生する定電圧
[51を有し、この基準電圧Voと整流回路10の出力
電圧V1とを演算増幅器52で比較して基準電圧Vsを
作りだす一種の関数発生器である。これの入出力特性は
第2図に示すように、整流回路10の出力電圧V1が目
標電圧Voより小さい領域では基準電圧VSとして目標
電圧Voを出力し、電圧v1が目標電圧Voより大きく
なると、その差に応じて基準電圧Vsを目標電圧Voよ
り大きくする。なお、定電圧源51から発生する目標電
圧Voは適宜に可変設定することができるものである。
以上の説明から明らかなように、チョッパ回路20の出
力電圧V2の目標値としてVOを定電圧源51で設定し
、交流入力電源を全波整流した電圧v1が目標電圧Vo
より小さい場合、先に詳しく説明した動作によってV2
#V、となるようにスイッチング制御が行われる。また
、交流入力電源の電圧が高く、電圧■1が目標電圧Vo
より大きくなると、基準電圧可変回路5oがら発生する
基準電圧Vsが目標電圧Voより大きくなり、出力電圧
v2をVoより大きいVSに合わせるようにスイッチン
グ制御が行われる。従ってスイッチング素子Q1のスイ
ッチング動作が停止することはない。
(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、力率改善方式の構成において、交流入力電圧が目標
出力電圧に対して高すぎてチョッパ回路のスイッチング
素子のスイッチング動作が停止して力率改善効果が無く
なるという異常事態を未然に回避することができる。な
お、この発明による機能でもってスイッチング動作が停
止するのを回避している状態では、出力電圧は目標電圧
より高くなるが、この電源装置の後段にDC−DCコン
バータを接続するような使用状態では(これが−船釣で
ある)当該電源装置の出力電圧が多少高くなっても力率
改善効果が失われないという効果の方が重要である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による電源装置の構成図、第
2図は同上電源装置における基準電圧可変回路の入出力
特性図、第3図は従来の電源装置の構成図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  交流電源を全波整流して脈流出力を得る整流回路と; 前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、このスイッチング素子ととも
    に上記整流回路の出力間に直列接続されたインダクタと
    、前記スイッチング素子のオフ時に前記インダクタを通
    して電流が流れるように前記スイッチング素子の両端に
    直列接続されたダイオードとコンデンサを含み、このコ
    ンデンサの両端から平滑された直流出力を得るチョッパ
    回路と; 前記インダクタまたは前記スイッチング素子を流れる電
    流の低周波成分の波形が上記整流回路の出力電圧の波形
    に追従して変化するように前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; 前記チョッパ回路の出力電圧と基準電圧との誤差を小さ
    くするように前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; 定電圧源からの目標電圧Aと前記整流回路の出力電圧B
    とを比較し、電圧Bが電圧Aより小さい場合は電圧Aを
    前記第2の制御手段の前記基準電圧として与え、電圧B
    が電圧Aより大きい場合はその差に応じて電圧Aより大
    きい電圧を前記基準電圧として与える基準電圧可変回路
    と; を備えたことを特徴とする電源装置。
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