JPH08140354A - 昇圧型アクティブフィルタの突入電流防止回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入出力が非絶縁タイプの昇圧型アクティブフ
ィルタにおいて、昇圧に係わるスイッチング素子Ｑ１の
スイッチング動作が停止しても、突入電流防止抵抗ＲＦ
の短絡ルートとして機能することにより、突入電流防止
抵抗ＲＦの焼損を防止し、再復帰可能な突入電流防止回
路を提供する 【構成】 電源装置の力率改善などのために導入される
入出力非絶縁タイプの昇圧型アクティブフィルタにおい
て、突入電流防止抵抗ＲＦを短絡するためのバイパス回
路１の電力制御素子をこの昇圧型アクティブフィルタの
出力電圧を監視する出力電圧検出回路２により光カプラ
を介して制御することとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電源装置の力率改善のた
めに用いられる昇圧型アクティブフィルタ、特に電源投
入時の突入電流を防止するための昇圧型アクティブフィ
ルタの突入電流防止回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】電源装置の力率を改善するための一つの
手段として、メインコンバータの前段にいわゆる昇圧型
アクティブフィルタを用いた装置が知られている。図４
はその原理を示した図で（ａ）は正弦波入力電圧Ｖとこ
れを高周波パルスで変調した波形Ｖｉｎ、（ｂ）は上記
入力波形の内、平滑コンデンサの端子電圧を超えた部分
の電流波形Ｉ’と出力された電流の波形Ｉを表してい
る。このように入力波形を高周波パルスで変調すること
により、出力には平滑コンデンサの端子電圧を超えた部
分を平均した電流が流れ、結果として力率の改善を図る
事ができ、この効果はディザー効果と呼ばれ、次の２つ
の手段によりほぼ同等の効果を得ることができる。 （１）整流した脈流波形に高周波の振動振幅のパルスを
重畳する。 （２）整流した脈流波形を高周波で短絡する。 そして、昇圧型アクティブフィルタは上記（２）の手法
を用いたものである。

【０００３】ところで、このような昇圧型アクティブフ
ィルタはいわゆるチョークインプット型の回路であるた
め電源投入時の突入電流が問題となり、これを防止する
手段として図２及び図３に示すような回路が従来より提
案されていた。

【０００４】図２はパワーサーミスタを用いた回路で、
サーミスタの温度による抵抗の変化を利用して突入電流
を防止するものである。図において、ＴＨ１，ＴＨ２は
パワーサミスタ、Ｄ１はダイオードブリッジにより構成
される整流器、Ｌ１はチョークコイル、Ｑ１はＭＯＳＦ
ＥＴ、トランジスタ等の高速スイッチング動作を行うス
イッチング素子、Ｄ２は逆流防止用のダイオード、Ｃ２
は平滑コンデンサである。

【０００５】しかし、このようなパワーサーミスタを用
いた回路は最も簡単な回路ではあるが、突入電流の仕様
をコールドスタートで規定して設計しなければならず、
電源のオン・オフを頻繁に行う場合には突入電流を防止
することが困難であり、またハイパワーの回路では連続
通電で非常に発熱する等の問題があった。

【０００６】図３はこのような問題点を解決するために
提案された回路で、突入電流防止用の抵抗とサイリスタ
とを組み合わせて、突入電流を防止するものである。図
において、Ｌ１０はチョークコイル、Ｎ１はその主巻線
で、Ｎ２は補助巻線、ＳＣＲはサイリスタ、ＲＦは突入
電流防止抵抗であり、その他の主な構成要素は図２の回
路と同一であり同一構成要素には同一符号を付し、説明
を省略する。

【０００７】このような構成の回路において、電源投入
時には突入電流防止抵抗ＲＦを通じて電流が流れ、スイ
ッチング素子Ｑ１が動作するとチョークコイルＬ１の補
助巻線Ｎ２に電圧が生じ、これをダイオードＤ１０にて
整流し、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１にて所定の電圧にすること
によりサイリスタＳＣＲをオンにして、突入電流防止抵
抗ＲＦをショートするルートを作るものである。なお、
Ｃ１０はサイリスタＳＣＲの動作を安定させる働きをす
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、パワーサーミ
スタＴＨ１，ＴＨ２を使用した場合に比べ発熱による効
率の低下等は軽減できるが、次段に接続される回路がワ
イドレンジで動作するＤＣ／ＤＣコンバータである場
合、例えばスイッチング素子Ｑ１の動作が過熱等何らか
の原因で保護回路が動作して停止した場合、補助巻線Ｎ
２に発生していた電圧は消失し、サイリスタＳＣＲもオ
フとなるが、突入電流防止抵抗ＲＦを通じて電流は流れ
るため、整流器Ｄ１にて整流され、チョークコイルＬ１
の１次巻線Ｎ１、逆流防止ダイオードＤ２を通じてこれ
が出力され、次段のＤＣ／ＤＣコンバータがワイドレン
ジであるため、出力電圧が低下していてもこのＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータが動作してしまい、結局スイッチング素子
Ｑ１が動作していないためアクティブフィルタとしては
動作していないので効率が低下し、消費電力が増加する
ため突入電流防止抵抗ＲＦの定格を超えた電流が流れて
この突入電流防止抵抗ＲＦは焼き切れてしまうことにな
る。

【０００９】また、通常保護回路等が動作して電源装置
が停止したような場合、電源をオフにして冷却等した後
電源を再投入することにより復帰できるが、上述のよう
に突入電流防止抵抗ＲＦが焼き切れてしまうと復帰不能
となり、しかもヒューズ等は切れていないためユーザー
はどのような事態になっているのか把握できず、アフタ
ーサービスの面での苦情等の問い合わせが増加し、不都
合が生じることがあった。

【００１０】本発明はかかる点に鑑みなされたものでそ
の目的とするところは、入出力が非絶縁タイプの昇圧型
アクティブフィルタにおいて、昇圧に係わるスイッチン
グ動作が停止しても機能することにより、突入電流防止
抵抗の焼損を防止し、再復帰可能な突入電流防止回路を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、電源装置の力率改善などのために導入され
る入出力非絶縁タイプの昇圧型アクティブフィルタにお
いて、突入電流防止抵抗ＲＦを短絡するためのバイパス
回路１をこの昇圧型アクティブフィルタの出力を監視す
る出力電圧検出回路２により制御することとした。ま
た、前記バイパス回路１は突入電流防止抵抗ＲＦを短絡
するための電力制御素子とこの電力制御素子のゲートに
トリガをかけるための光カプラの受光側にて構成され、
前記出力電圧検出回路２は電圧検出手段とこの電圧が所
定の範囲にあるときに前記光カプラの発光側を駆動する
スイッチ素子と光カプラの発光側とにより構成され、前
記バイパス回路１と出力電圧検出回路２とはこの光カプ
ラにより接続することとした。

【００１２】

【作用】チョークコイルＬ１０の誘導電圧により突入電
流防止抵抗ＲＦをショートするための電力制御素子にト
リガをかける回路では、スイッチング動作が停止してし
まうと誘導電圧が発生せず、電力制御素子がオフの状態
で、しかも効率の低下した電源装置が動作することによ
り突入電流防止抵抗ＲＦを焼損してしまう。このため昇
圧型アクティブフィルタの出力自体を出力電圧検出回路
２により監視し、この出力電圧検出回路２にて突入電流
防止抵抗ＲＦをショートするためのバイパス回路１を制
御することにより、スイッチング動作が停止しても所定
の範囲の電圧が出力されているときは、バイパス回路１
にて突入電流防止抵抗ＲＦをショートすることにより、
突入電流防止抵抗ＲＦが焼き切れるのを防止することが
できる。

【００１３】

【実施例】次に本発明の一実施例を図に沿って説明す
る。図１は本発明の代表的実施例である電源装置の昇圧
型アクティブフィルターの基本構成を示す回路図であ
る。

【００１４】図において、ＡＣは交流電源、ＲＦは突入
電流防止抵抗、１はこの突入電流防止抵抗ＲＦをショー
トするためのバイパス回路、２はこのバイパス回路１を
制御するための出力電圧検出回路である。また、その他
の構成は図２，３の回路と同一であり同一構成要素には
同一符号を付し説明を省略する。

【００１５】また、バイパス回路１の構成要素として、
ＴＡＣは突入電流防止抵抗ＲＦを短絡するための電力制
御素子としてのトライアック、ＰＨＣはこのトライアッ
クＴＡＣにトリガをかけるための光カプラとしてのフォ
トトライアックの受光側、Ｒ１，Ｒ２はトライアックＴ
ＡＣやフォトトライアックＰＨＣを適性に動作させるた
めの抵抗、Ｃ１はトライアックＴＡＣの動作を安定させ
るためのコンデンサである。

【００１６】さらに、出力電圧検出回路２の構成要素と
して、Ｄ３は電圧検出手段としてのツェナーダイオー
ド、Ｑ２は光カプラの発光側を駆動するスイッチ素子で
通常トランジスタやＦＥＴが使用される。また、ＰＨＣ
は光カプラの発光側でこの実施例ではフォトトライアッ
クのＬＥＤとなっている。さらに、ＬＥＤは出力確認用
のインジケータとして動作する発光ダイオード、その他
Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は所定の回路定数をえるための
抵抗、Ｃ３は動作を安定させるためのコンデンサであ
る。

【００１７】しかして、交流電源ＡＣの入力の一方は整
流器Ｄ１の入力の一端に接続され、他方は突入電流防止
抵抗ＲＦを介して整流器Ｄ１の入力の他端に接続されて
いる。そして、前記突入電流防止抵抗ＲＦと並列にトラ
イアックＴＡＣが接続されており、このトライアックＴ
ＡＣのゲートと交流入力の他方とは抵抗Ｒ１とコンデン
サＣ１の並列回路が接続され、ゲートと整流器Ｄ１の入
力の他端とはフォトトライアックＰＨＣの受光側と抵抗
Ｒ２の直列回路が接続されていて、これらによりバイパ
ス回路１を構成している。

【００１８】また、整流器Ｄ１のプラス出力はチョーク
コイルＬ１を介して逆流防止用のダイオードＤ２のアノ
ード、スイッチング素子Ｑ１のドレイン（コレクタ）に
それぞれ接続され、整流器Ｄ１のマイナス出力はアース
ラインとしてスイッチング素子Ｑ１のソース（エミッ
タ）、平滑コンデンサＣ２の他端および出力電圧検出回
路２を介してマイナス出力端にそれぞれ接続されてい
る。そして、前記ダイオードＤ２のカソードは平滑コン
デンサＣ２の一端および出力電圧検出回路２を介してプ
ラス出力端に接続され、このプラス出力端およびマイナ
ス出力端には図示しない次段のコンバータ回路が接続さ
れている。スイッチング素子Ｑ１のゲート（ベース）に
は図示しない制御回路が接続されていて、例えばＰＷＭ
制御により出力電圧が一定となるようなオン・オフパル
スがスイッチング素子Ｑ１に与えられる。

【００１９】出力電圧検出回路２はダイオードＤ２のカ
ソードとアースラインとの間に抵抗Ｒ３とツェナーダイ
オードＤ３が直列に接続され、この抵抗Ｒ３とツェナー
ダイオードＤ３の接続点であるツェナーダイオードＤ３
のカソード側はスイッチ素子Ｑ２Ｋベースに接続され、
さらに、コンデンサＣ３、抵抗Ｒ５を介してそれぞれ接
地されている。また、プラス出力端とスイッチ素子のコ
レクタとの間には抵抗Ｒ４および発光ダイオード、フォ
トトライアックの発光側がそれぞれ順方向に直列接続さ
れている。スイッチ素子Ｑ２のエミッタは抵抗Ｒ６を介
して接地されている。

【００２０】次にこのような構成の昇圧型アクティブフ
ィルターの動作について説明する。電源投入時はトライ
アックＴＡＣはオフになっているため、突入電流防止抵
抗ＲＦを介して交流入力が整流器Ｄ１に与えられ、突入
電流が抑制される。そして、スイッチング素子Ｑ１の動
作の有無にかかわらず、出力が一定の電圧を超えると出
力電圧検出回路２のツェナーダイオードＤ３に所定の電
圧が発生し、スイッチ素子Ｑ２がオンになる。スイッチ
素子Ｑ２に電流が流れると発光ダイオードＬＥＤ、フォ
トトライアックＰＨＣの発光側が発光し、これによりフ
ォトトライアックＰＨＣの受光側がオンになり、トライ
アックＴＡＣのゲートにトリガがかけられ、トライアッ
クＴＡＣがオンになり突入電流防止抵抗ＲＦを短絡する
ルートが形成される。

【００２１】そして、スイッチング素子Ｑ１の動作が停
止しても所定の電圧が出力されていれば出力電圧検出回
路２のスイッチ素子Ｑ２はオンになるように設定してあ
るため、トライアックＴＡＣはオンの状態を保つことが
でき、突入電流防止抵抗ＲＦの焼損を防止できる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、昇圧型ア
クティブフィルタの出力電圧を検出して突入電流防止抵
抗を短絡するバイパス回路を動作させているので、スイ
ッチング動作が停止しても突入電流防止抵抗を短絡する
ルートを保持することか可能となり、突入電流防止抵抗
の焼損を防止でき、アフターサービスにおける弊害も減
少できる。

【００２３】また、バイパス回路は突入電流防止抵抗Ｒ
Ｆを短絡するための電力制御素子とこの電力制御素子の
ゲートにトリガをかけるための光カプラの受光側とから
なり、出力電圧検出回路は電圧検出手段とこの電圧が所
定の範囲にあるときに光カプラの発光側を駆動するスイ
ッチ素子と光カプラの発光側とからなり、バイパス回路
と出力電圧検出回路とはこの光カプラにより接続されて
いるので、バイパス回路の動作電圧の設定が容易でかつ
広い範囲の設定が可能となり、またフォトトライアック
により２つの回路を接続しているので、両者の相互干渉
の心配がなく回路設計の自由度が増大する。という効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の基本構成を示した回路図で
ある。

【図２】パワーサーミスタを使用して突入電流を防止す
る従来例の回路例を示した図である。

【図３】突入電流防止抵抗とサイリスタを使用して突入
電流を防止する従来の回路例を示した図である。

【図４】昇圧型アクティブフィルタの力率改善の原理を
示した図で、（ａ）は正弦波入力電圧と変調された入力
電圧を示し、（ｂ）は平滑コンデンサの端子電圧を超え
た部分の電流と出力電流を示している。

【符号の説明】

１ バイパス回路 ２ 出力電圧検出回路 ＡＣ 交流電源 ＲＦ 突入電流防止抵抗 ＴＡＣ トライアック Ｄ１ 整流器 Ｌ１ チョークコイル Ｑ１ スイッチング素子 Ｄ２ ダイオード Ｃ２ 平滑コンデンサ Ｄ３ ツェナーダイオード ＬＥＤ 発光ダイオード ＰＨＣ フォトトライアック Ｑ２ スイッチ素子 ＴＨ１，ＴＨ２ パワーサーミスタ Ｌ１０ チョークコイル Ｎ１ 主巻線 Ｎ２ 補助巻線 ＳＣＲ サイリスタ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 7/06 Ｈ 9472−5Ｈ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源装置の力率改善などのために導入さ
   れる入出力非絶縁タイプの昇圧型アクティブフィルタに
   おいて、突入電流防止抵抗（ＲＦ）を短絡するためのバ
   イパス回路（１）をこの昇圧型アクティブフィルタの出
   力を監視する出力電圧検出回路（２）により制御するこ
   とを特徴とする昇圧型アクティブフィルタの突入電流防
   止回路。
2. 【請求項２】 前記バイパス回路（１）は突入電流防止
   抵抗（ＲＦ）を短絡するための電力制御素子とこの電力
   制御素子のゲートにトリガをかけるための光カプラの受
   光側にて構成され、前記出力電圧検出回路（２）は電圧
   検出手段とこの電圧が所定の範囲にあるときに前記光カ
   プラの発光側を駆動するスイッチ素子と光カプラの発光
   側とにより構成され、前記バイパス回路（１）と出力電
   圧検出回路（２）とはこの光カプラにより接続したこと
   を特徴とする請求項１記載の昇圧型アクティブフィルタ
   の突入電流防止回路。