JPH07264865A

JPH07264865A - スイッチング電源回路

Info

Publication number: JPH07264865A
Application number: JP4840494A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sato; 弘行佐藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】商用電源を安定した直流に変換して出力する電
源装置として、特にスイッチング電源に関し、力率改善
とともに停電時の出力保持が可能で小型のスイッチング
電源を提供することを目的とする。【構成】交流入力を整流する整流回路２と、整流出力を
スイッチングする第１のスイッチ手段３と、スイッチン
グされた整流回路２の出力を二次側に出力するトランス
４と、トランス４の出力を平滑する平滑部５と、スイッ
チング手段５の開閉を制御する第１の制御回路６と、整
流回路２に並列に接続された、ダイオード８とコンデン
サ７の直列回路手段と、ダイオード８に並列に接続され
た第２のスイッチ手段９と、スイッチ手段９の開閉を制
御する第２の制御回路１０により構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、商用電源を安定した直
流に変換して出力する電源装置として、特にスイッチン
グ電源の力率改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来技術におけるコンデンサイン
プット型のフォワード方式スイッチング電源の回路構成
図である。図４において、１００は交流電源、２００は
整流回路、３００はスイッチ素子、４００はトランス、
５００は平滑回路、６００は制御回路、７００は平滑コ
ンデンサである。

【０００３】以下にこの回路の動作を説明する。交流電
源１００から供給される電力を４個のダイオード２０１
〜２０４で構成された整流回路２００で全波整流波（図
６の波形Ａ）に変換し、この全波整流波を平滑コンデン
サ７００によって平滑して平滑電圧（図６の波形Ｂ）を
得る。平滑された電圧は、制御回路６００からの信号に
従ってオン／オフを繰り返すスイッチ素子３００により
パルス状にチョップされ、トランス２４を介して平滑部
２５で安定した直流電圧に変換される。

【０００４】制御回路６００は出力電圧を検出し、これ
を安定するようにスイッチ素子３００のオン／オフ制御
を行う。しかし、上記平滑コンデンサ７００を充電する
充電電流は、交流周期の全期間は流れず、短時間内に突
発的な電流（図６の波形Ｃ）が流れる。この電流には大
量の高調波成分が含まれている。高調波成分が多く含ま
れるほど力率は低下するので、図４に示した回路では力
率の低下が問題になっていた。

【０００５】図５は図４における問題点を解決するた
め、力率の改善を目的としたフォワード方式のスイッチ
ング電源の回路構成図である。本回路における動作は以
下の通りである。交流電源１００から供給される電圧を
４個のダイオード２０１〜２０２で構成された整流回路
２００で全波整流波（図７の波形Ａ）に変換する。この
全波整流波は制御回路６０１からの信号に従ってオン／
オフを繰り返すスイッチ手段３００によりスイッチング
される。

【０００６】制御回路６０１は出力電圧を検出し、これ
を安定させるとともに、交流電源１００の電圧及び電流
をモニターし、入力電流Ｉｉｎが正弦波状になるように
ようにスイッチ素子３００のオン／オフ制御を行う。ス
イッチングされた入力電流の波形は図７に示した波形Ｃ
１のようになるが、平均値をとると波形Ｃ２のような正
弦波状となる。

【０００７】スイッチングされた全波整流波はトランス
２４を介して平滑回路２５で安定した直流出力に変換さ
れる。このように図５に示した回路は平滑コンデンサ７
００を取り除き、入力電流を正弦波状にすることにより
力率を改善する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した回路で
は、交流電源１が停電したときの出力電圧の保持ができ
ない。出力保持のためには、一次側または二次側にエネ
ルギー蓄積用のコンデンサを挿入することが考えられ
る。しかし、一次側にコンデンサを挿入すると、図４に
示したコンデンサインプット型のスイッチング電源のよ
うになり、力率の低下を招く。また、２次側にコンデン
サを挿入すると、二次側電圧は一次側電圧に比べて低い
ので、大容量のコンデンサが必要になり、電源の体積が
大きくなるという問題が生じる。

【０００９】そこで、本発明は力率改善とともに、停電
時の出力保持が可能で小型のスイッチング電源を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。即ち、本発明のスイッチング電源は、交流電源１
からの交流を整流する整流回路２と、整流回路２の出力
をスイッチングする第１のスイッチ手段３と、スイッチ
手段３でスイッチングされた整流回路２の出力を１次側
に入力し、変換を行って二次側に出力するトランス４
と、トランス４の二次側出力を平滑する平滑部５と、ス
イッチング手段５の開閉を制御する第１の制御回路６
と、整流回路２の出力に並列に接続されたコンデンサ７
とダイオード８の直列回路手段と、ダイオード８に並列
に接続された第２のスイッチ手段９と、スイッチ手段９
の開閉を制御する第２の制御回路１０により構成され
る。

【００１１】

【作用】正常時、第２のスイッチ手段９はオフしてお
り、交流電源１からの電圧が印加されると整流回路２で
整流され、ダイオード８を介してコンデンサ７が充電さ
れる。コンデンサ７が交流電源１の電圧のピーク値まで
充電されると、ダイオード８がオフしてコンデンサは回
路から切り離された状態となり、入力電流は正弦波状と
なるので力率が改善される。

【００１２】第２の制御回路１０が停電を検出するとス
イッチ９がオンし、コンデンサ７が放電するので、出力
電圧を一定時間保持できる。

【００１３】

【実施例】図２は本発明の第１の実施例における回路構
成図である。図３は本発明の第２の実施例における回路
構成図である。図２及び図３において、図１に示したも
のと同一または対応する部分については同一の符号を付
して説明する。

【００１４】１は交流電源であり、ＡＣ１００Ｖの商用
電力を供給するものである。２は整流回路であり、４個
のダイオード２１〜２４がブリッジ接続されているもの
である。交流電源１の出力は整流回路２を介すことによ
り全波整流波に変換される。３はスイッチ手段としての
トランジスタであり、後述の制御回路６からの制御信号
に基づいてオン／オフが制御される。

【００１５】４はトランスであり、上記スイッチ手段３
でスイッチングされた整流回路２の出力を変圧して二次
側回路にに出力する。５は平滑回路であり、ダイオード
５１、５２、コイル５３及びコンデンサ５４によって構
成され、この平滑回路５の出力が本スイッチング電源の
直流出力となる。本実施例においてはフォワード型の回
路構成をとっているが、フライバック型の回路構成をと
ってもよい。

【００１６】６は第１の制御回路であり、平滑回路５の
出力電圧を検出し、出力電圧が安定した直流となるよう
にするとともに、交流電源１の出力電圧及びカレントト
ランス６１を介して整流回路の出力電流を入力し、入力
電流Ｉｉｎが正弦波状になるように、スイッチグトラン
ジスタ３オン／オフを制御する。ここで、交流電源１の
出力電圧は、入力電流Ｉｉｎを正弦波に制御する際の基
準正弦波として用いられ、出力電流は現在の電流値を認
識するためにとりこまれる。

【００１７】７は交流電源１が停電したときに、エネル
ギーの供給源となるコンデンサである。８はダイオード
であり、入力電流Ｉｉｎを導通させる方向に接続されて
いる。９はスイッチであり、オンするとコンデンサに蓄
積されたエネルギーを放出するようになっている。

【００１８】なお、ダイオード８及びスイッチ９で構成
される並列回路とコンデンサ７の接続位置を入れ替えて
もよい。本図には機械的スイッチを図示したが、トラン
ジスタやフォトカプラ等の半導体スイッチを用いてもよ
い。１０は第２の制御回路であり、停電検出回路１１が
交流電源１の出力電圧を監視し、その電圧値に応じて、
スイッチオン／オフ回路１２がスイッチ９のオン／オフ
の制御を行うものである。ここで停電検出回路１１は交
流電源１の停電を監視しているが、整流回路２または図
３に示したように平滑回路５の出力の電圧の低下を監視
するような構成をとってもよい。

【００１９】以下に、本実施例における動作を説明す
る。交流電源１から電力が供給されると、整流回路２で
全波整流波に変換される。正常時において、スイッチ９
はオフ状態であり、全波整流波はダイオード８を介して
コンデンサ７を充電する。コンデンサ７の両端の電圧が
交流電源１のピーク電圧に達すると充電が完了し、ダイ
オード８はオフ状態となるのでコンデンサ７は回路から
切り離された状態となる。

【００２０】この状態における等価回路は、図５に示し
た回路と同一となり、制御回路６が入力電流Ｉｉｎを正
弦波状となるようにスイッチングトランジスタ３のオン
／オフを制御するので力率が改善される。また、スイッ
チングされた全波整流はトランス２４を介して平滑部２
５へ伝達され、安定した直流出力に変換される。

【００２１】しかし、停電検出回路１１が交流電源１の
停電を検出すると、スイッチオン／オフ回路１２がスイ
ッチ９をオンさせるので、コンデンサが放電を開始す
る。放出された電力は、トランス４を介して２次側回路
へ伝達され平滑回路５で安定した直流出力に変換され
る。このように停電時においても安定した出力を保持す
ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば力
率を改善するとともに、小型・軽量で入力停電時におけ
るリカバリー機能を持つスイッチング電源を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図

【図２】本発明の１実施例を示す図

【図３】本発明の２実施例を示す図

【図４】従来のコンデンサインプット型スイッチング電
源の回路図

【図５】従来の力率改善型スイッチング電源の回路図

【図６】コンデンサインプット型スイッチング電源の動
作説明図

【図７】従来の力率改善形スイッチング電源の動作説明
図

【符号の説明】

１・・・交流電源２・・・整流回路３・・・第１のスイッチ手段４・・・トランス５・・・平滑回路６・・・第１の制御回路７・・・コンデンサ８・・・ダイオード９・・・第２のスイッチ手段１０・・・第２のスイッチ制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源（１）からの入力を整流する整流
回路（２）と、該整流回路（２）の出力をスイッチング
する第１のスイッチ手段（３）と、このスイッチング出
力を変圧して二次側に伝達するトランス（４）と、該ト
ランス（４）の出力を平滑して、安定した直流出力に変
換する平滑回路（５）と、該スイッチ手段（３）の開閉
を制御する第１の制御回路（６）とを有するスイッチン
グ電源回路において、該整流回路（２）の出力に並列に接続された、ダイオー
ド（８）とコンデンサ（７）の直列回路手段と、該ダイオード（８）と並列に接続された第２のスイッチ
手段（９）と、該スイッチ手段（９）の開閉を制御する第２の制御回路
（１０）とを有することを特徴とするスイッチング電源
回路。
【請求項２】前記第２の制御回路（１０）は前記平滑回
路（５）の出力電圧に応じて前記第２のスイッチ手段
（９）の開閉を制御することを特徴とする請求項１に記
載のスイッチング電源回路。
【請求項３】前記第２の制御回路（１０）は前記交流電
源（１）の出力電圧に応じて前記第２のスイッチ手段
（９）の開閉を制御することを特徴とする請求項１に記
載のスイッチング電源回路。
【請求項４】前記第２の制御回路（１０）は前記整流回
路（２）の出力電圧に応じて前記第２のスイッチ手段
（９）の開閉を制御することを特徴とする請求項１に記
載のスイッチング電源回路。