JPH0880049A - 直流電源装置 - Google Patents

直流電源装置

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Publication number
JPH0880049A
JPH0880049A JP20958594A JP20958594A JPH0880049A JP H0880049 A JPH0880049 A JP H0880049A JP 20958594 A JP20958594 A JP 20958594A JP 20958594 A JP20958594 A JP 20958594A JP H0880049 A JPH0880049 A JP H0880049A
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JP
Japan
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capacitor
load
rectifier circuit
power supply
circuit
Prior art date
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Application number
JP20958594A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Hosoya
裕 細谷
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Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
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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

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  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電源装置の力率を改善する。 【構成】 本発明の直流電源装置では、FET1がオン
状態である期間はコンデンサ5が放電し、FET1がオ
フ状態である期間は整流回路7から直流供給回路8を介
して負荷10へ出力電流IOUT1が流れる。整流回路7の
整流電圧VRがコンデンサ5の電圧VC1を超えると、整
流回路7からコンデンサ5へ充電電流IC1が流れる。交
流電源20からの入力電流IIN1は整流回路7の負荷1
0への出力電流IOUT1とコンデンサ5への充電電流IC1
との和であるから、交流電源20からの入力電流IIN1
は休止区間が短くかつピーク値が低い波形となり、力率
が非常に良くなる。

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、特に力率を改
善して安定した直流出力を発生する直流電源装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】例えば図8に示すように、交流電源20
に接続した整流回路7の正側端子71と負側端子72と
の間にコンデンサ5を接続し、整流回路7の整流電圧を
コンデンサ5で平滑して負荷10に直流電力を供給する
コンデンサインプット型整流平滑回路を備えた直流電源
装置が従来から広く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の直流
電源装置では、負荷10への直流電圧の極端な変動を抑
制できる反面、力率が極めて低い欠点があった。即ち、
コンデンサ5が放電中は、整流回路7の整流電圧がコン
デンサ5の電圧よりも低いため、整流回路7からコンデ
ンサ5への充電電流は流れず、整流回路7から負荷10
への電流も流れない。一方、コンデンサ5の充電中は、
整流回路7からコンデンサ5へ充電電流が流れるととも
に、整流回路7から負荷10へ電流が流れる。このた
め、交流電源20からの入力電流は、整流回路7からコ
ンデンサ5へ充電電流を流している区間に限って流れ
る。したがって、交流電源20からの入力電流の波形は
休止区間が長くかつピーク値が高い波形となるので、力
率が非常に低かった。
【0004】そこで本発明の目的は、力率を改善し且つ
負荷に安定した直流出力を供給することのできる直流電
源装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による直流電源装
置は、交流電源に接続される整流回路と、該整流回路の
正側端子と負側端子との間に接続され且つ負荷の両端に
接続されたコンデンサとを備えている。この直流電源装
置では、前記整流回路と前記負荷とを直接接続する直流
供給回路と、前記整流回路と前記コンデンサとの間に接
続された整流素子と、前記コンデンサと前記負荷との間
に接続され、前記直流供給回路と前記コンデンサとの電
位差が所定のレベルになったときにオン状態となるスイ
ッチング素子とを備え、前記スイッチング素子がオン状
態のときに前記コンデンサから前記負荷に電力を供給
し、前記スイッチング素子がオフ状態のときに前記直流
供給回路から前記負荷に電力を供給する。前記整流素子
と直列に充電電流制御手段を接続してもよい。
【0006】また、本発明による他の直流電源装置で
は、前記整流回路と前記負荷とを直接接続する直流供給
回路と、前記整流回路と前記コンデンサとの間に接続さ
れた整流素子と、前記コンデンサと前記負荷との間に接
続され、前記交流電源の電圧が所定のレベルになったと
きに出力を発生するレベル検出手段と、レベル検出手段
の出力によってオン状態となるスイッチング素子とを備
え、前記スイッチング素子がオン状態のときに前記コン
デンサから前記負荷に電力を供給し、前記スイッチング
素子がオフ状態のときに前記直流供給回路から前記負荷
に電力を供給する。前記整流素子と直列に充電電流制御
手段を接続してもよい。
【0007】
【作用】整流回路の整流電圧がコンデンサの電圧を超え
且つスイッチング素子がオフ状態のとき、整流回路に接
続されたコンデンサが充電される。整流回路の直流出力
を負荷に直接供給する直流供給回路とコンデンサとの電
位差が所定のレベルになると、スイッチング素子がオン
状態となり、コンデンサに蓄積された電荷が負荷に放出
される。直流供給回路とコンデンサとの電位差が所定の
レベルを下回ると、スイッチング素子がオフ状態とな
り、コンデンサが負荷への放電を停止すると共に、整流
回路から直流供給回路を介して負荷へ電流が流れる。交
流電源からの入力電流は整流回路の負荷への出力電流と
コンデンサへの充電電流との和であるから、交流電源か
らの入力電流は休止区間が短くなり、力率が改善され
る。
【0008】更に、充電電流制御手段を設けた場合は、
整流回路からコンデンサへの充電電流が制限されて充電
電流のピーク値が低下するので、力率を更に向上するこ
とが可能である。本発明の他の実施例では、交流電源の
電圧にもとづいてスイッチング素子がオン・オフ状態と
なり、負荷に電力が供給される。
【0009】
【実施例】以下、本発明による直流電源装置の実施例を
図1〜図7について説明する。図1〜図5では図8に示
す箇所と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を
省略する。本実施例の直流電源装置は、図1に示すよう
に、図8の回路に整流回路7の直流出力を負荷10に直
接供給する直流供給回路8を形成し、整流回路7とコン
デンサ5との間に整流素子として逆流阻止用ダイオード
6を接続する。また、コンデンサ5と負荷10との間に
スイッチング素子としてFET(電界効果トランジス
タ)1を接続すると共に、FET1のゲートとコンデン
サ5との間にゲート制御回路としてツェナダイオード4
を接続し、FET1と直列に逆流阻止用ダイオード12
を接続する。
【0010】次に、図1の直流電源装置の動作を図6の
タイムチャートについて説明する。図6(a)は整流回
路7の整流電圧VRであり、この整流電圧VRが図6
(b)のコンデンサ5の電圧VC1を超えると、逆流阻止
用ダイオード6がオン状態となり、コンデンサ5の充電
が開始される。この充電は整流電圧VRが正弦半波のピ
ーク電圧に達するまで続き、図6(f)に示す充電電流
C1が流れる。その後、整流電圧VRが正弦半波に沿っ
て降下し、整流電圧VRとコンデンサ5の電圧VC1との
差が所定のレベルに達すると、ツェナダイオード4がオ
ン状態となり、FET1もオン状態となる。即ち、ツェ
ナダイオード4で設定された電圧を含むFET1の閾値
電圧をVTHとすると、整流電圧VRが図6(c)に示す
電圧VC1−VT Hを下回り、VC1−VRがVTHを超えるた
め、FET1がオン状態となる。その結果、コンデンサ
5が放電を開始し、コンデンサ5に蓄積された電荷が負
荷10に放出される。この時、図6(d)に示すよう
に、出力電圧VOUT1にはVC1−VTHが現われる。整流回
路7の整流電圧VRがコンデンサ5の電圧VC1よりも低
いために、整流回路7から直流供給回路8を介して負荷
10へ電流が供給されることはない。コンデンサ5に蓄
積された電荷が放電し、整流電圧VRとコンデンサ5の
電圧VC1との差が所定のレベルを下回ると、即ち、整流
回路7の整流電圧VRがVC1−VTHを超え、VC1−VR
THを下回るとツェナダイオード4がオフ状態となり、
FET1もオフ状態となり、コンデンサ5は負荷10へ
の放電を停止する。従って、これ以後、出力電圧VOUT1
には整流回路7の整流電圧VRがそのまま現われ、図6
(e)に示すように整流回路7から直流供給回路8を介
して負荷10へ電流IOUT1が流れる。この電流は、整流
回路7の整流電圧VRがVC1−VTHを下回りFET1が
オン状態となるまで継続して流れる。更に、整流回路7
の整流電圧VRがコンデンサ5の電圧VC1を上回ると、
逆流阻止用ダイオード6がオン状態となり、コンデンサ
5の充電が再び開始される。交流電源20からの入力電
流IIN1は整流回路7から直流供給回路8を介して負荷
10へ供給される電流IOUT1とコンデンサ5への充電電
流IC1との和であるから、交流電源20からの入力電流
IN1は図6(g)に示すように休止区間が短く且つピ
ーク値が低い電流波形を描き、力率が改善される。
【0011】図2は本発明による直流電源装置の第2の
実施例を示す。図2の回路は、図1の回路のFET1及
び逆流阻止用ダイオード12の代わりにサイリスタ2を
接続し、サイリスタ2のゲートとコンデンサ5との間に
ツェナダイオード4を接続すると共に、充電電流制御手
段としてのリアクトル21を逆流阻止用ダイオード6と
直列に接続する。リアクトル21は抵抗又は定電圧回路
に置換してもよい。その他の構成は図1の回路と同様で
ある。次に、図2の直流電源装置の動作を図7のタイム
チャートに基づいて説明する。図7(b)に示すコンデ
ンサ5の電圧をVC2、ツェナダイオード4で設定された
電圧を含むサイリスタ2のブレークオーバ電圧をVB
すると、図7(a)に示す整流回路7の整流電圧VR
図7(c)に示すVC2−VBを下回ると、VC2−VRがV
Bを超えツェナダイオード4がオン状態となり、サイリ
スタ2にゲート信号が付与される。このため、サイリス
タ2がオン状態となり、コンデンサ5が放電を開始す
る。この時、図7(d)に示すように出力電圧VOUT2
はコンデンサ5の電圧VC2がそのまま現われ、整流回路
7の整流電圧VRがコンデンサ5の電圧VC2よりも低い
ために、整流回路7から負荷10へ電流が供給されるこ
とはない。整流回路7の整流電圧VRがコンデンサ5の
電圧VC2に近づき、サイリスタ2に流れる電流がサイリ
スタ2の保持電流以下になると、サイリスタ2がオフ状
態となりコンデンサ5の放電は中断される。整流回路7
の整流電圧VRがコンデンサ5の電圧VC2を超えると、
逆流阻止用ダイオード6がオン状態となり、コンデンサ
5の充電が開始され、図7(f)に示すように整流回路
7からコンデンサ5へ充電電流IC2が流れる。この時、
出力電圧VOUT2には整流回路7の整流電圧VRがそのま
ま現われ、図7(e)に示すように整流回路7から直流
供給回路8を介して負荷10へ電流IOUT2が流れる。こ
の電流は、整流回路7の整流電圧VRがVC2−VBを下回
りサイリスタ2がオン状態となるまで継続して流れる。
整流回路7の整流電圧VRがコンデンサ5の電圧VC2
下回ると、逆流阻止用ダイオード6がオフ状態となり、
コンデンサ5の充電が終了する。図2に示す実施例でも
図1の場合と同様に、交流電源20からの入力電流IIN
2は、図7(g)に示すように休止区間が短くかつピー
ク値が低い電流波形となり、力率が非常に良くなる。図
2に示す実施例では、リアクトル21により整流回路7
からコンデンサ5への充電電流のピーク値が図7(g)
に示すように図1の実施例の場合(図6(g))に比較
して制限され、力率改善効果が大きい。
【0012】図3に示す本発明の第3の実施例では、図
2に示すサイリスタ2、ツェナダイオード4、逆流阻止
用ダイオード6及びリアクトル21を整流回路7の負側
端子72側に接続した例を示す。第4図に示す本発明の
第4の実施例では、負荷10の負側端子とコンデンサ5
との間にFET1を接続し、コンデンサ5と整流回路7
の負側端子72との間に逆流阻止用ダイオード6を直列
に接続している。また、整流回路7の正側端子71とコ
ンデンサ5の負側端子との間にゲート制御回路としてF
ET1のバイアス用抵抗11とトランジスタ3とを直列
に接続すると共に、抵抗11とトランジスタ3のコレク
タとの接続点をFET1のゲートに接続する。更に、整
流回路7の負側端子72とコンデンサ5の負側端子との
間にツェナダイオード4と抵抗13とを直列に接続し、
ツェナダイオード4と抵抗13との接続点をトランジス
タ3のベースに接続している。この回路では、整流回路
7の整流電圧がコンデンサ5の電圧よりも高くなると、
逆流阻止用ダイオード6を介してコンデンサ5が充電さ
れると共に整流回路7から直流供給回路8を介して直接
負荷10に電流が供給される。このとき、ツェナダイオ
ード4及び抵抗13を通じて電流が流れるから、トラン
ジスタ3がオン状態となり、FET1がオフ状態とな
る。整流回路7の整流電圧がコンデンサ5に充電された
電圧レベルよりも低くなると、ツェナダイオード4及び
抵抗13を通じて電流が流れなくなるので、トランジス
タ3がオフ状態となり、FET1がオン状態となり、コ
ンデンサ5に蓄積された電荷が負荷10に放出される。
本発明の第5の実施例を示す図5では、負荷10の負側
端子とコンデンサ5の負側端子との間にダイオード12
とFET1とを直列に接続する。また、整流回路7の正
側端子71とコンデンサ5の負側端子との間にゲート制
御回路として抵抗11と、受光トランジスタ24と、抵
抗13とを直列に接続し、抵抗11と受光トランジスタ
34のコレクタとの接続点をFET1のゲートに接続す
る。また、トランジスタ3のコレクタをFET1のゲー
トに、ベースを受光トランジスタ24と抵抗13との接
続点に、エミッタをコンデンサ5の負側端子に接続す
る。更に、交流電源20の両端にそれぞれ接続した入力
電圧整流用ダイオード35と36の各カソードと整流回
路7の負側端子72との間に、交流電源電圧のレベル検
出手段となるツェナダイオード31、抵抗32及び受光
トランジスタ34とホトカプラを構成する発光ダイオー
ド33を直列に接続する。ツェナダイオード31は交流
電源20の電圧が所定のレベルを超えたときにオン状態
となり、ホトカプラを介してトランジスタ3をオン状態
にする。このため、FET1はオフ状態になる。交流電
源20の電圧が低下して、ツェナダイオード31がオフ
状態のときは、ホトカプラは作動せず、トランジスタ3
がオフ状態になる。このため、FET1はオン状態にな
り、コンデンサ5に蓄積された電荷が負荷10に放出さ
れる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、整流回路から整流電圧
をコンデンサを介さずに直接負荷に付与する回路と、整
流回路から整流電圧をコンデンサを介して負荷に付与す
る回路とを設け、整流回路の整流電圧がコンデンサ電圧
よりも高い期間にコンデンサを充電するとともに、負荷
に電力を供給するようにしたので、交流電源からの入力
電流の休止区間を短くすることができ、力率を改善して
電力を有効に使用することができる。また、負荷への安
定した直流電圧の付与が可能となり、電子機器を常に正
常に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による直流電源装置の第1の実施例を
示す電気回路図
【図2】 本発明による直流電源装置の第2の実施例を
示す電気回路図
【図3】 本発明による直流電源装置の第3の実施例を
示す電気回路図
【図4】 本発明による直流電源装置の第4の実施例を
示す電気回路図
【図5】 本発明による直流電源装置の第5の実施例を
示す電気回路図
【図6】 図1の回路の各部の電圧及び電流を示すタイ
ムチャート
【図7】 図2の回路の各部の電圧及び電流を示すタイ
ムチャート
【図8】 従来の直流電源装置を示す電気回路図
【符号の説明】
1・・・FET、2・・・サイリスタ、4・・・ツェナ
ダイオード、5・・・コンデンサ、6、12・・・逆流
阻止用ダイオード、7・・・整流回路、8・・・直流供
給回路、10・・・負荷、20・・・交流電源、21・
・・リアクトル(充電電流制御手段)、71・・・正側
端子、72・・・負側端子

Claims (4)

    【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、該整
    流回路の正側端子と負側端子との間に接続され且つ負荷
    の両端に接続されたコンデンサとを備えた直流電源装置
    において、 前記整流回路と前記負荷とを直接接続する直流供給回路
    と、 前記整流回路と前記コンデンサとの間に接続された整流
    素子と、 前記コンデンサと前記負荷との間に接続され、前記直流
    供給回路と前記コンデンサとの電位差が所定のレベルに
    なったときにオン状態となるスイッチング素子とを備
    え、 前記スイッチング素子がオン状態のときに前記コンデン
    サから前記負荷に電力を供給し、前記スイッチング素子
    がオフ状態のときに前記直流供給回路から前記負荷に電
    力を供給することを特徴とする直流電源装置。
  2. 【請求項2】 前記整流素子と直列に充電電流制御手段
    を接続した「請求項1」に記載の直流電源装置。
  3. 【請求項3】 交流電源に接続される整流回路と、該整
    流回路の正側端子と負側端子との間に接続され且つ負荷
    の両端に接続されたコンデンサとを備えた直流電源装置
    において、 前記整流回路と前記負荷とを直接接続する直流供給回路
    と、 前記整流回路と前記コンデンサとの間に接続された整流
    素子と、 前記コンデンサと前記負荷との間に接続され、前記交流
    電源の電圧が所定のレベルになったときに出力を発生す
    るレベル検出手段と、 レベル検出手段の出力によってオン状態となるスイッチ
    ング素子とを備え、 前記スイッチング素子がオン状態のときに前記コンデン
    サから前記負荷に電力を供給し、前記スイッチング素子
    がオフ状態のときに前記直流供給回路から前記負荷に電
    力を供給することを特徴とする直流電源装置。
  4. 【請求項4】 前記整流素子と直列に充電電流制御手段
    を接続した「請求項3」に記載の直流電源装置。
JP20958594A 1994-09-02 1994-09-02 直流電源装置 Pending JPH0880049A (ja)

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