JPH08154381A - 力率改善コンバータ - Google Patents

力率改善コンバータ

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Publication number
JPH08154381A
JPH08154381A JP6293084A JP29308494A JPH08154381A JP H08154381 A JPH08154381 A JP H08154381A JP 6293084 A JP6293084 A JP 6293084A JP 29308494 A JP29308494 A JP 29308494A JP H08154381 A JPH08154381 A JP H08154381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transformer
reactor
switching element
fet
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP6293084A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Morita
浩一 森田
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Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08154381A publication Critical patent/JPH08154381A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リアクトルの自己インダクタンスが大きくて
も効率が低下せず且つ制御信号の設定が簡単な力率改善
コンバータを提供する。 【構成】 本発明の力率改善コンバータは、交流電源1
に接続される整流回路4と、整流回路4の出力端子4
a、4bに接続されたリアクトル5及び第1のスイッチ
ング素子としての第1のFET21から成る直列回路
と、第1のFET21をオン・オフ制御する制御回路2
0と、第1のFET21の両端に接続されたトランス9
の1次巻線9a及び第1のコンデンサ10から成る直列
回路とを備え、トランスの2次巻線9bから出力整流平
滑回路26を介して安定化した直流出力を発生する。ト
ランス9の1次巻線9aの両端に第2のスイッチング素
子としての第2のFET22及び第2のコンデンサ23
から成る直列回路を接続し、第2のFET22と並列に
ダイオード25を接続し、第2のFET22は制御回路
20により第1のFET21と逆位相の関係でオン・オ
フ制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は力率改善コンバータ、特
に整流回路への入力電流波形を入力電圧波形に近似させ
ることにより力率を改善する力率改善コンバータに関す
る。
【0002】
【従来の技術】特開平3−207268号公報に開示さ
れる従来の力率改善コンバータを図4に示す。この力率
改善コンバータは、交流電源1に電源スイッチ2と交流
フィルタ3とを介して接続される整流回路4を備えてい
る。交流フィルタ3は一対のリアクトル3a、3bと小
容量のコンデンサ3cとから成る。整流回路4の出力端
子4a、4bにはリアクトル5及びスイッチング素子と
してのトランジスタ6から成る直列回路が接続され、ト
ランジスタ6のベースにはトランジスタ6をオン・オフ
制御する制御回路7が接続される。トランジスタ6のエ
ミッタ及びコレクタにはトランス9の1次巻線9a及び
平滑用コンデンサ10から成る直列回路が接続される。
トランス9の1次巻線9aの両端にはダイオード8a、
コンデンサ8b及び抵抗8cから成るトランス9の磁気
リセット回路8が接続される。トランス9の2次巻線9
bは出力整流平滑回路11を介して負荷12に接続され
る。トランス9の2次巻線9bの一端9cはダイオード
11aと平滑用リアクトル11dを介して、トランス9
の2次巻線9bの他端9dはダイオード11bを介して
それぞれ負荷12の一端12aに接続され、トランス9
の2次巻線9bのセンタタップ9eは負荷12の他端1
2bに接続される。フィードバックダイオード11cは
平滑用リアクトル11dの入力端11fと負荷12の他
端12bとの間に接続され、負荷12の両端には出力平
滑用コンデンサ11eが接続される。
【0003】電源スイッチ2をオン状態にすると交流電
源1から電力が供給されて力率改善コンバータが動作を
開始する。平滑用コンデンサ10はトランジスタ6がオ
ン状態のとき放電し、トランジスタ6がオフ状態のとき
充電される。これにより、トランス9を介して出力整流
平滑回路11にエネルギが与えられ、負荷12に安定化
した直流出力を供給する。図5に示すように、トランジ
スタ6のオン・オフ周期を交流電源1からの入力電圧e
の周期よりも短い周期(1/4以下)に設定することに
より入力電流iが断続的に流れる。断続的に流れる入力
電流iの振幅の最大値は入力電圧eに依存し、入力電圧
eが正弦波であれば各入力電流iの最大値の変化も正弦
波に追従する。従って、入力電流波形が入力電圧波形に
近似され、力率が改善される。
【0004】交流フィルタ3はトランジスタ6のオン・
オフ動作により断続された電流を平滑して近似正弦波と
する。磁気リセット回路8はリアクトル5を流れる電流
がゼロになった後におけるトランス9の磁気リセットを
行う。また、出力整流平滑回路11は負荷12への円滑
な出力の供給を促す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来例では、リ
アクトル5は、リアクトル5を流れる電流をトランジス
タ6のオン期間(図5のT1)に磁気エネルギとして蓄
え、トランジスタ6のオフ期間(図5のT2+T3)に再
び電流として放出する。図5では、期間T2で電流が流
れた後、期間T3として電流が流れない期間を設定して
いる。これは、電流が連続すると電流波形が正弦波でな
くなり力率が低下するため、各電流が断続することが必
要だからである。期間T3を確保するためには、トラン
ジスタ6がオン状態になる前に余裕をみてリアクトル5
を流れる電流がゼロになるのが望ましい。ところが、そ
のためにはリアクトル5の自己インダクタンスを小さく
しなければならず、結果としてトランジスタ6に流れる
電流のピークが大きくなり、スイッチングロスが増加す
る欠点があった。
【0006】加えて、図4の回路では、トランジスタ6
のデューティ比、即ち〔オン期間〕と〔オン期間+オフ
期間〕との比によりコンデンサ10の電圧と負荷12へ
供給する出力電圧との比が決まる。また、トランジスタ
6のオン期間の長さによりコンデンサ10の電圧の大き
さが決まる。従って、所望の値の出力電圧を得るには、
制御回路7から付与する制御信号の周波数とデューティ
比の両方を制御する必要がある。このため制御信号の設
定が複雑になり、制御回路7には高性能のコントロール
ICを用いなければならず、コスト高となる傾向があ
る。
【0007】そこで、本発明は、リアクトルの自己イン
ダクタンスが大きくても効率が低下せず且つ制御信号の
設定が簡単な力率改善コンバータを提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の力率改善コンバ
ータは、交流電源に接続される整流回路と、前記整流回
路の出力端子に接続されたリアクトル及び第1のスイッ
チング素子から成る直列回路と、前記第1のスイッチン
グ素子をオン・オフ制御する制御回路と、前記第1のス
イッチング素子の両端に接続されたトランスの1次巻線
及び第1のコンデンサから成る直列回路とを備え、前記
トランスの2次巻線から出力整流平滑回路を介して安定
化した直流出力を発生する。第2のスイッチング素子及
び第2のコンデンサから成る直列回路を前記トランスの
1次巻線の両端に接続し、前記第2のスイッチング素子
と並列にダイオードを接続し、前記制御回路により前記
第1のスイッチング素子と逆位相の関係で前記第2のス
イッチング素子をオン・オフ制御する。
【0009】
【作用】第1のスイッチング素子がオン状態のとき第2
のスイッチング素子はオフ状態である。このとき、整流
回路から供給されるエネルギがリアクトルに蓄積される
と共に、第1のコンデンサに充電されたエネルギがトラ
ンスの1次巻線に蓄積される。第1のスイッチング素子
がオフ状態になると、第2のスイッチング素子はオン状
態となり、リアクトル及びトランスの1次巻線に蓄積さ
れたエネルギがトランスの2次巻線へ出力される。この
とき、トランスの漏れインダクタンスに蓄積されたエネ
ルギ及びリアクトルのエネルギの一部がダイオードを通
って第2のコンデンサに供給されると共に、第2のコン
デンサのエネルギが第2のスイッチング素子を通ってト
ランスの1次巻線から2次巻線へ出力される。即ち、リ
アクトルに蓄積された過剰なエネルギが第2のスイッチ
ング素子を通してトランスの2次巻線へ出力されるた
め、リアクトルの自己インダクタンスが大きくても力率
改善コンバータの効率が低下しない。
【0010】
【実施例】以下、本発明による力率改善コンバータの実
施例を図1〜図3について説明する。図1及び図3で
は、図4に示す箇所と同一の部分には同一の符号を付
し、説明を省略する。
【0011】図1に示すように、本発明の力率改善コン
バータは、交流電源1に接続される整流回路4と、整流
回路4の出力端子4a、4bに接続されたリアクトル5
及び第1のスイッチング素子としての第1のFET21
から成る直列回路と、第1のFET21をオン・オフ制
御する制御回路20と、第1のFET21の両端に接続
されたトランス9の1次巻線9a及び第1のコンデンサ
10から成る直列回路とを備え、トランスの2次巻線9
bから出力整流平滑回路26を介して安定化した直流出
力を発生する。出力整流平滑回路26はダイオード26
a及びコンデンサ26bから成る。トランス9の1次巻
線9aの両端に第2のスイッチング素子としての第2の
FET22及び第2のコンデンサ23から成る直列回路
を接続し、第2のFET22と並列にダイオード25を
接続し、第2のFET22は制御回路20により第1の
FET21と逆位相の関係でオン・オフ制御される。第
2のFET22のソース端子には抵抗24が接続され
る。
【0012】制御回路20は第1のFET21及び第2
のFET22の各ゲート端子並びに負荷12の両端に接
続される。制御回路20は負荷12へ出力される電圧を
検出し、検出した出力電圧が所定の値に近づくように、
第1のFET21と第2のFET22を互いに逆位相の
関係でオン・オフ制御する。即ち、図2に示すように、
第1のFET21がオン状態のとき第2のFETはオフ
状態に、第1のFET21がオフ状態のとき第2のFE
Tはオン状態に制御される。
【0013】第1のFET21がオン状態で第2のFE
Tがオフ状態のとき、整流回路4から供給されるエネル
ギがリアクトル5に蓄積されると共に、第1のコンデン
サ10の電力が放電し、トランス9の1次巻線9aにエ
ネルギが蓄積される。次に、第1のFET21がオフ状
態で第2のFET22がオン状態となると、リアクトル
5及びトランス9の1次巻線9aに蓄積されたエネルギ
がトランス9の2次巻線9bを介して負荷12に出力さ
れる。このとき、トランス9の漏れインダクタンスに蓄
積されたエネルギ及びリアクトル5のエネルギの一部は
ダイオード25を通って第2のコンデンサ23に供給さ
れる。リアクトル5及びトランス9の1次巻線9aに蓄
積されたエネルギがゼロになると、第2のFET22が
オン状態となり、ダイオード25が逆バイアスされてト
ランス9の1次巻線9aに逆向きの励磁電流が流れ始
め、2次巻線9bを介して負荷12に出力される。この
とき、抵抗24において電圧降下が発生する。抵抗24
の電圧降下が一定レベル以上になったとき、再び第1の
FET21がオン状態となり第2のFET22がオフ状
態となる。
【0014】以上のように、リアクトル5に蓄積された
過剰なエネルギは第2のコンデンサ23に供給されると
共に、第2のFET22を通してトランス9の2次巻線
9bへ放出されるため、リアクトル5の自己インダクタ
ンスが大きい場合もリアクトル5を流れる電流がゼロに
なる期間(図2のT3)が確保できる。その結果、前記
の従来例と比べてスイッチングロスが低減され、コンバ
ータは効率良く動作する。
【0015】本発明は上記の実施例に限定されず、種々
の変更が可能である。例えば、図3に示すように、リア
クトル5と第1のFET21との間にダイオード27を
設けてもよい。図3の回路を動作させた場合において
は、第1のFET21がオフ状態で第2のFET22が
オン状態となったとき、トランス9の漏れインダクタン
スに蓄積されたエネルギはダイオード27で逆バイアス
となる。このため、図1の回路の場合と違い、トランス
9の漏れインダクタンスに蓄積されたエネルギはダイオ
ード25を通って第2のコンデンサ23に供給されな
い。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、リアクトルに蓄積され
た過剰なエネルギは第2のコンデンサに供給されると共
に、第2のスイッチング素子を通してトランスの2次巻
線へ放出されるため、リアクトルの自己インダクタンス
が大きくても力率改善コンバータの効率が低下しない。
また、複雑な制御信号の設定の必要がなく簡易な制御回
路で動作しうるので、装置全体のコストダウンが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による力率改善コンバータの実施例を
示す電気回路図
【図2】 図1の回路における入力電圧及び入力電流並
びに制御信号を示すタイムチャート
【図3】 本発明による他の力率改善コンバータの実施
例を示す電気回路図
【図4】 従来の力率改善コンバータを示す電気回路図
【図5】 図4の回路における入力電圧及び入力電流並
びに制御信号を示すタイムチャート
【符号の説明】
1・・・交流電源、4・・・整流回路、4a、4b・・
・整流回路の出力端子、5・・・リアクトル、9・・・
トランス、9a・・・トランスの1次巻線、9b・・・
トランスの2次巻線、10・・・第1のコンデンサ、2
0・・・制御回路、21・・・第1のFET(第1のス
イッチング素子)、22・・・第2のFET(第2のス
イッチング素子)、23・・・第2のコンデンサ、25
・・・ダイオード、26・・・出力整流平滑回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源に接続される整流回路と、前記
    整流回路の出力端子に接続されたリアクトル及び第1の
    スイッチング素子から成る直列回路と、前記第1のスイ
    ッチング素子をオン・オフ制御する制御回路と、前記第
    1のスイッチング素子の両端に接続されたトランスの1
    次巻線及び第1のコンデンサから成る直列回路とを備
    え、前記トランスの2次巻線から出力整流平滑回路を介
    して安定化した直流出力を発生する力率改善コンバータ
    において、 第2のスイッチング素子及び第2のコンデンサから成る
    直列回路を前記トランスの1次巻線の両端に接続し、前
    記第2のスイッチング素子と並列にダイオードを接続
    し、前記制御回路により前記第1のスイッチング素子と
    逆位相の関係で前記第2のスイッチング素子をオン・オ
    フ制御することを特徴とする力率改善コンバータ。
JP6293084A 1994-11-28 1994-11-28 力率改善コンバータ Pending JPH08154381A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009025517A3 (en) * 2007-08-22 2009-05-07 Silicon Mitus Inc Power factor correction circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009025517A3 (en) * 2007-08-22 2009-05-07 Silicon Mitus Inc Power factor correction circuit
US8320144B2 (en) 2007-08-22 2012-11-27 Silicon Mitus, Inc. Power factor correction circuit for reducing distortion of input current

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