JPH08266057A - 整流回路 - Google Patents

整流回路

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JPH08266057A
JPH08266057A JP7065997A JP6599795A JPH08266057A JP H08266057 A JPH08266057 A JP H08266057A JP 7065997 A JP7065997 A JP 7065997A JP 6599795 A JP6599795 A JP 6599795A JP H08266057 A JPH08266057 A JP H08266057A
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JP
Japan
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transformer
resonance
current
switching device
switching
Prior art date
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JP7065997A
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English (en)
Inventor
Kiwamu Hino
究 日野
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Shihen Technical Corp
Original Assignee
Shihen Technical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高力率化を図り、高調波歪みを低減すること
ができる整流回路を提供する。 【構成】 トランスTの1次側に、共振コンデンサCr
、共振インダクタLr 、スイッチングデバイスSW、
全波整流器DB、ローパスフィルタLPFからなる閉ル
ープの共振回路を形成し、この共振回路に流れる共振電
流を利用して、スイッチングデバイスSW、全波整流器
DBにおける0電流スイッチングを実行し、また同様
に、トランスTの2次側のダイオードD1 ,D2 による
0電圧スイッチングを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、AC−DC変換を行
うフォワード形の整流回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図15は従来例に係るフォワード形の整
流回路の構成図である。
【0003】図15に示されるフォワード形整流回路
は、商用電源(電圧Vi、電流iIN)を整流し、リプル
を持つ直流に変換する整流ダイオードブリッジDB、ス
イッチング動作により発生する高周波成分を除去するた
め、整流ダイオードブリッジDBの前段、あるいは後段
に入れられるローパスフィルタLPF、外部よりスイッ
チの状態が制御されるスイッチングデバイスSW、整流
ダイオードブリッジDB、ローパスフィルタLPF、ス
イッチングデバイスSWからなる1次側(入力側)で作
られた高周波エネルギーを2次側(出力側)に伝える、
1次巻線N1 および2次巻線N2 を有するトランスT、
1次側より送られた高周波を整流するダイオードD1 、
オフ期間に出力電流を流す還流ダイオードD2 、出力電
流を定電流とするためのチョークインダクタL0 、伝達
された電力を平滑し安定した直流電圧を得るために挿入
されたコンデンサC0 、および負荷Rにより構成されて
いる。
【0004】次にその動作を簡単に説明する。
【0005】商用電源の電源電流は、ローパスフィルタ
LPFを介して、整流ダイオードブリッジDBにより全
波整流され脈流となる。これをスイッチングデバイスS
Wのオン、オフによりスイッチングすると発振して、ト
ランスTの1次巻線N1 を励磁する。従ってトランスT
の2次巻線N2 も、N1 :N2 の巻数比に応じて励磁さ
れ、この起電力による2次側の電流は、ダイオードD1
,D2 により整流され、チョークインダクタL0 によ
り定電流化され、コンデンサC0 に充電される。そして
コンデンサC0 と並列に接続された負荷Rに、この充電
電圧が印加される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の整流回路においては、入力電流の導通角を広
げて力率の改善を図ることができるものの、入力電流は
完全な連続波形とならず、電源より発生する高調波の抑
制を目的とした高調波対策回路としてはあまり適さない
という問題がある。さらにスイッチのオン、オフは、高
電圧、高電流にて行われるパワースイッチとなるため、
スイッチング損、ノイズの発生が免れず、スイッチング
周波数の更なる高周波化が困難である。
【0007】本発明は、上記従来回路の欠点を解決し、
高力率化を図り、高調波歪みを低減することができる整
流回路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】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、トランスの1次側に、全波整流器
と、ローパスフィルタと、スイッチングデバイスを有
し、2次側に整流ダイオードと、還流ダイオードと、チ
ョークインダクタと、平滑コンデンサおよび負荷を有す
るフォワード形の整流回路において、トランスの1次側
に、1次巻線と並列接続された共振コンデンサおよびス
イッチングデバイスと直列接続された共振インダクタを
備えたことを特徴とする。
【0009】また、第2の発明は、トランスの1次側
に、全波整流器と、ローパスフィルタと、スイッチング
デバイスを有し、2次側に整流ダイオードと、還流ダイ
オードと、チョークインダクタと、平滑コンデンサおよ
び負荷を有するフォワード形の整流回路において、トラ
ンスの1次側に、1次巻線と並列に、共振コンデンサお
よび共振インダクタからなるLC直列共振回路を備えた
ことを特徴とする。
【0010】ここで、全波整流器としては、整流ダイオ
ードブリッジの他、センタータップ式ダイオード回路が
利用される。
【0011】
【作用】第1の発明においては、トランスの1次側に、
共振コンデンサ、共振インダクタ、スイッチングデバイ
ス、全波整流器、ローパスフィルタからなる閉ループの
共振回路が形成され、この共振回路に流れる共振電流を
利用して、スイッチングデバイス、全波整流器における
0電流スイッチングが実行される。また同様に、トラン
スの2次側のダイオードによる0電圧スイッチングが実
行される。
【0012】第2の発明においては、トランスの1次側
に、トランスと並列にLCからなる直列共振回路を備
え、トランスに漏れインダクタンスを作ることで、上記
と同様に、0電流スイッチング、0電圧スイッチングを
実行している。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。
【0014】図1は第1の実施例に係るフォワード形整
流回路の構成図である。
【0015】図1に示す第1の実施例においては、ロー
パスフィルタLPF、整流ダイオードブリッジDB、ス
イッチングデバイスSW、トランスT、ダイオードD1
,D2 、チョークインダクタL0 、コンデンサC0 の
他、トランスTの1次側に、1次巻線N1 と並列に接続
された共振コンデンサCr と、スイッチングデバイスS
Wに直列接続された共振インダクLr とを備えている。
【0016】このように、共振コンデンサCr と共振イ
ンダクタLr を備えることで、トランスTの1次側に
は、この共振コンデンサCr 、共振インダクタLr およ
びスイッチングデバイスSW、整流ダイオードブリッジ
DB、ローパスフィルタLPFからなる閉ループの共振
回路が形成されることになる。
【0017】なお、ローパスフィルタLPFを整流ダイ
オードブリッジDBの後段に用いる場合、あるいは整流
ダイオードブリッジDBにより逆電流が阻止できない場
合、逆電流を阻止するため、スイッチングデバイスSW
に直列に高速ダイオードを入れる必要がある。
【0018】次に第1の実施例の回路動作を説明する。
【0019】スイッチングデバイスSWがオンする瞬間
に、共振コンデンサCr の電圧は負の値を持ち、スイッ
チングデバイスSWが導通すると、共振コンデンサCr
に蓄えられた電荷により前述した共振回路において共振
が起こり、0から緩やかにスイッチ電流が上昇し始め
る。この電流が共振によりピークを迎えた後再び0に戻
ると、整流ダイオードブリッジDBが逆電流を阻止する
向きに入っているため、逆電流が阻止され、共振が終了
する。
【0020】この後、共振コンデンサCr の電圧が入力
電圧以上に上昇しているため、整流ダイオードブリッジ
DBはしばらくの間逆バイアス状態となり、この期間内
にスイッチングデバイスSWをオフすれば電流が流れて
いないため、スイッチング損、ノイズの発生がない。こ
のように共振電流を利用して、スイッチングデバイスS
W、整流ダイオードブリッジDBの0電流スイッチング
が実現されている。
【0021】図2は第2の実施例に係るフォワード形整
流回路の構成図である。
【0022】図2に示す第2の実施例においても、第1
の実施例と同様に、トランスTの1次側に共振コンデン
サCr と共振インダクタLr を備えているが、この実施
例の場合は、トランスTの1次巻線N1 と並列に、共振
コンデンサCr と共振インダクタLr からなるLC直列
共振回路を設け、トランスTに漏れインダクタンスを作
ることで、第1の実施例と同様に、0電流スイッチング
を行うようにしている。
【0023】図13(a),(b),(c)は本発明に
おけるスイッチング周期の各部動作波形図であり、同図
(a)はスイッチ電流および電圧を、同図(b)は出力
側のダイオードD1 の電流およびトランスTの2次巻線
N2 の電圧を、同図(c)は出力側のダイオードD2 の
電流および電圧を、それぞれ示している。
【0024】上述のように、スイッチングデバイスSW
は0電流スイッチングが実現されると共に、出力側のダ
イオードD1 ,D2 は0電圧スイッチングとなってお
り、本発明回路がスイッチング損、ノイズの発生の極め
て少ない回路方式であることが確認できる。
【0025】図14は本発明における入力波形図であ
る。
【0026】図14に示すように、本発明においては、
共振電流を含むスイッチ電流が電源周期の全期間にわた
って流れるため、この電流より、スイッチングによる高
周波成分をローパスフィルタLPFにより取り除いた入
力電流iINは連続波形となっている。この発明の整流回
路では、その動作モードにより入力電流iINがほぼ入力
電圧Viに比例して動作する期間と、入力電圧Viによ
らずほぼ一定の値となっている期間が存在するため、図
14のような台形状の波形となる。
【0027】このように、電源周期の全期間において入
力電流iINが流れる連続波形となるため、高力率が実現
でき、高調波成分も抑制される。
【0028】ところで、第1実施例では、共振コンデン
サCrと共振インダクタLr をトランスTの1次側に設
けているが、同様の特性を得るため、トランスTの漏れ
インダクタンスを共振インダクタとして用い、共振コン
デンサをトランスTの2次側に並列に接続することで、
2次側共振とすることもできる。このようなフォワード
形整流回路を、図3の第3の実施例、図4の第4の実施
例として示す。
【0029】図1、図2、図3、図4の変形例として、
図5、図6、図7、図8に示すフォワード形整流回路が
ある。これらのフォワード形整流回路では、スイッチン
グデバイスSWに直列に高速ダイオードD3 を接続して
いる。
【0030】さらに、図1、図2、図3、図4の別の変
形例として、図9、図10、図11、図12に示すフォ
ワード形整流回路がある。これらのフォワード形整流回
路では、ローパスフィルタLPFを整流ダイオードブリ
ッジDBの後段に接続している。
【0031】
【発明の効果】上述したように、請求項1、2記載の発
明によれば、共振電流を含むスイッチ電流により、入力
側のスイッチングデバイス、整流ダイオードでの0電流
スイッチングが実現され、また出力側のダイオードは0
電圧スイッチングで動作することで、スイッチング損、
ノイズの発生を抑えることができ、またこの結果、高周
波化が可能となる。
【0032】さらに、この共振電流を含むスイッチ電流
が電源周期の全期間にわたって流れるため、高周波成分
を取り除いた入力電流は台形状の連続な入力電流が得ら
れ、この結果、力率を高め、高調波歪みを低減すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るフォワード形整流
回路の構成図である。
【図2】本発明の第2の実施例に係るフォワード形整流
回路の構成図である。
【図3】本発明の第3の実施例に係るフォワード形整流
回路の構成図である。
【図4】本発明の第4の実施例に係るフォワード形整流
回路の構成図である。
【図5】図1の実施例の変形例のフォワード形整流回路
の構成図である。
【図6】図2の実施例の変形例のフォワード形整流回路
の構成図である。
【図7】図3の実施例の変形例のフォワード形整流回路
の構成図である。
【図8】図4の実施例の変形例のフォワード形整流回路
の構成図である。
【図9】図1の実施例の別の変形例のフォワード形整流
回路の構成図である。
【図10】図2の実施例の別の変形例のフォワード形整
流回路の構成図である。
【図11】図3の実施例の別の変形例のフォワード形整
流回路の構成図である。
【図12】図4の実施例の別の変形例のフォワード形整
流回路の構成図である。
【図13】スイッチング周期の各部動作波形図である。
【図14】本発明における入力波形図である。
【図15】従来例に係る整流回路の構成図である。
【符号の説明】
LPF ローパスフィルタ DB 整流ダイオードブリッジ(全波整流器) SW スイッチングデバイス Cr 共振コンデンサ Lr 共振インダクタ T トランス D1 ,D2 出力側のダイオード D3 高速ダイオード C0 コンデンサ R 負荷 L0 チョークインダクタ Vi 入力電圧 iIN 入力電流

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスの1次側に、全波整流器と、ロ
    ーパスフィルタと、スイッチングデバイスを有し、2次
    側に整流ダイオードと、還流ダイオードと、チョークイ
    ンダクタと、平滑コンデンサおよび負荷を有するフォワ
    ード形の整流回路において、 前記トランスの1次側に、1次巻線と並列接続された共
    振コンデンサおよび前記スイッチングデバイスと直列接
    続された共振インダクタを備えたことを特徴とする整流
    回路。
  2. 【請求項2】 トランスの1次側に、全波整流器と、ロ
    ーパスフィルタと、スイッチングデバイスを有し、2次
    側に整流ダイオードと、還流ダイオードと、チョークイ
    ンダクタと、平滑コンデンサおよび負荷を有するフォワ
    ード形の整流回路において、 前記トランスの1次側に、1次巻線と並列に、共振コン
    デンサおよび共振インダクタからなるLC直列共振回路
    を備えたことを特徴とする整流回路。
JP7065997A 1995-03-24 1995-03-24 整流回路 Pending JPH08266057A (ja)

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