JPH09285130A - スイッチング電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチングコンバータの力率改善方法で、
力率がよく、リップルの少ない一石形のコンバータを得
る。 【構成】 トランスの一次側を二系統の一次巻線で構成
する。一つは、一次側電力が整流器を介してライン交流
電源から供給される一次巻線、他の一つは、一次側電力
が他の整流器を介して直流電源から供給される一次巻線
である。二系統の一次巻線の巻数比を次のように設定す
る。トランスの一次側電力を、ライン交流電源サイクル
の高電圧域では交流側一次巻線を介してライン交流電源
から供給し、低電圧域では直流側一次巻線を介して直流
電源から供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源の力
率改善方法に係わるものであり、主としてトランスの一
次側巻線の構成および電力の供給方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】力率改善方法には、要求仕様により各種
の方式がある。力率改善を施していないスイッチング電
源の前段に、アクティブフィルタ、例えばリアクトル、
コンデンサ、スイッチからなるブースタを設ける方式は
高力率であるが、一般に２コンバータであり高価で、寸
法大となる。

【０００３】スイッチング電源の前段にリアクトルを設
ける方式は簡単な構成であるが、高重量になる。図４に
示すワンコンバータのフライバック形（例えば、日刊工
業新聞社 電子技術 １９９４ ＶＯＬ．３６ ＮＯ．
３ Ｐ５１−５６参照）は構成が簡単で力率がよいが、
一次側に平滑コンデンサがないため、負荷に電源周波数
の２倍のリプルが生ずる。 ページ（２）

【０００４】図５は、一次側に平滑コンデンサを備えた
ワンコンバータの例（前記文献参照）である。出力電力
は全てリアクトルと平滑コンデンサを経由しているか
ら、これら部品の容量、寸法は大きくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、簡単な回路で、力率がよ
く、負荷のリプルが少ないスイッチング電源を提供する
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はトランスの一次側を次の二系統の一次巻線
で構成する。一つは、一次側電力が整流器を介してライ
ン交流電源から供給される一次巻線（以下、交流側一次
巻線と称する）、他の一つは、一次側電力が他の整流器
を介して直流電源から供給される一次巻線（以下、直流
側一次巻線と称する）である。

【０００７】二系統の一次巻線の巻数比を次のように定
める。交流側一次巻線の巻数をｎｅ、直流側一次巻線の
巻数をｎｃとする。直流電源の電圧をＶｃ、ライン交流
電源サイクルにおける高電圧域と低電圧域の境界電圧を
Ｅｔとすると、ｎｅ／ｎｃ＝Ｅｔ／Ｖｃ。

【０００８】トランスの一次側電力を、ライン交流電源
サイクルの高電圧域では交流側一次巻線を介してライン
交流電源から供給し、低電圧域では直流側一次巻線を介
して直流電源から供給する。

【０００９】

【作用】トランスの一次側が閉路したときに、交流側一
次巻線に印加されるライン交流電源の電圧をＥとする。
電圧Ｅが境界電圧Ｅｔを超えると交流側一次巻線が導通 ページ（３） して、一次側電力はライン交流電源から供給される。直
流側一次巻線は、交流側一次巻線による誘起電圧でブロ
ックされ、電流が流れない。

【００１０】Ｅ＜Ｅｔの領域では逆になり、直流側一次
巻線が導通して一次側電力は直流電源から供給される。
交流側一次巻線はブロックされて電流が流れない。

【００１１】

【実施例】図１はフライバック形コンバータで、ライン
交流電源を整流して直流電源とした実施例の要部であ
る。

【００１２】平滑コンデンサ１０は整流器３、５を介し
てライン交流電源１から充電され、トランス４に対する
直流電源である。直流電源電圧Ｖｃはライン交流電源１
の最大電圧にほぼ等しい。

【００１３】スイッチ７は通常の自励または他励法で、
例えば周波数１００ｋＨｚでオンオフする。出力電力
は、スイッチ７のオフ期間にトランス４の二次巻線Ｎ２
から整流器８を介して平滑コンデンサ９に出力される。
スイッチ７のデュティは、例えば平滑コンデンサ９の出
力電圧が一定になるよう制御する。フィルタ２は低域フ
ィルタである。

【００１４】ライン交流電源の電圧Ｅが境界電圧Ｅｔよ
り大きい領域では、スイッチ７がオンすると、交流側一
次巻線Ｎ１１が導通して、一次側電力はライン交流電源
１から供給され、図２の模式図に示すライン電流１１が
流れる。直流側一次巻線Ｎ１２は、交流側一次巻線Ｎ１
１による誘起電圧と整流器６でブロックされ、電流が流
れない。

【００１５】Ｅ＜Ｅｔの領域では逆になり、直流側一次
巻線Ｎ１２が導通して一次側電力は平滑コンデンサ１０
から供給され、図２に示す放電電流１２が流れる。整流
器３、５、６にブロックされて、交流側一次巻線Ｎ１１
には電流が流れない。 ページ（４）

【００１６】図３は、図１における直流電源の電力供給
源を、トランスの二次側出力を整流した回路に置き換え
た実施例の要部である。平滑コンデンサ１０は整流器１
４を介してトランス１３の二次巻線Ｎ３から充電され
る。

【００１７】図１と比較すると、平滑コンデンサ１０は
トランス１３から、ライン交流電源サイクルの広い範囲
で充電されるので力率がよい。また、交流電源投入時の
平滑コンデンサ１０に対する突入電流が抑制される。

【００１８】以上いずれもフライバック形コンバータの
場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、フィードフォワード形、ハーフブリッジ形、フル
ブリッジ形等のスイッチング電源にも適用できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。

【００２０】ライン交流電源の最大電圧に対して前記の
境界電圧Ｅｔを低く選定すると、交流電源サイクルの広
い範囲でライン電流が流れ、力率が向上する。交流電源
電圧が低い領域では、別途に設けた直流電源から電力が
供給される結果、負荷に対してライン交流電源サイクル
の全域で電力供給ができる。また、平滑コンデンサ１０
の放電期間は限定されるので、その容量は小さくてよ
い。

【００２１】上記の効果の他に、請求項３のスイッチン
グ電源においては、平滑コンデンサ１０は交流電源サイ
クルの広い範囲で充電されるので力率がよい。また、交
流電源投入時の平滑コンデンサ１０に対する突入電流が
抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】力率改善形フライバックコンバータの実施例回
路要部図である。

【図２】ページ（５） ラインおよび直流電源の電流模式図である。

【図３】力率改善形フライバックコンバータの他の実施
例回路要部図である。

【図４】従来の力率改善形フライバックコンバータの回
路要部図である。

【図５】従来の力率改善形フライバックコンバータの回
路要部図である。

【符号の説明】

Ｎ１１、Ｎ１２ 一次巻線 Ｎ２、Ｎ３ 二次巻線 １ 交流電源 ２ フィルタ ３、５、６、８、１４、１９、２０、２１、２２ 整流
器 ４、１３、１５、１６ トランス ７ スイッチ ９、１０ 平滑コンデンサ １１ ライン電流模式図 １２ 平滑コンデンサ電流模式図 １７、１８ リアクトル

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【手続補正書】

【提出日】平成８年６月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 スイッチング電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランスの一次巻線を、一次側電力が整
   流器を介してライン交流電源から供給される一次巻線
   と、一次側電力が他の整流器を介して直流電源から供給
   される一次巻線の二系統で構成し、一次側電力が、ライ
   ン交流電源サイクルの高電圧域ではライン交流電源から
   供給され、低電圧域では直流電源から供給されるように
   一次巻線の巻数比を定めてなるスイッチング電源。
2. 【請求項２】 ライン交流電源を整流して直流電源とす
   る請求項１記載のスイッチング電源。
3. 【請求項３】 トランスの二次側出力を整流して直流電
   源とする請求項１記載のスイッチング電源。