JPH0974761A - スイッチング型定電圧電源装置 - Google Patents

スイッチング型定電圧電源装置

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JPH0974761A
JPH0974761A JP25010995A JP25010995A JPH0974761A JP H0974761 A JPH0974761 A JP H0974761A JP 25010995 A JP25010995 A JP 25010995A JP 25010995 A JP25010995 A JP 25010995A JP H0974761 A JPH0974761 A JP H0974761A
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JP
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voltage
power supply
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capacitor
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JP25010995A
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Ryuta Mine
峯  隆太
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 商用交流電源の瞬断が起こった場合、その瞬
断が起こっている期間は高周波トランスに電力が供給さ
れず、出力電圧が低下してしまうため、安定した出力電
圧を得ることができない。 【解決手段】 万が一、商用入力電圧がある短期間低下
したり、瞬断されたとしても、瞬変/瞬断対策回路7の
コンデンサC1に蓄えたエネルギーを放出することで、
トランスT1の入力電力を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、商用交流電圧から
直流電圧を作り出すスイッチング型定電圧電源装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の力率改善回路を含んだフ
ライバックコンバータのスイッチング型定電圧電源装置
の構成を示すブロック図である。同図において、1,2
は交流電圧入力端子、DB1は交流電源電圧を整流する
ダイオードブリッジ、T4は高周波トランス、D4は二
次側出力電圧を整流するダイオード、C2は平滑用コン
デンサ、3,4は直流電圧出力端子である。また、5は
制御回路で、直流出力電圧を検出し、この検出した電圧
と内蔵している基準電圧とを比較増幅し、出力が一定と
なるようにスイッチングFET(電解効果トランジス
タ)Q1を制御する高周波パルス幅変調回路兼スイッチ
ングFET「Q1」駆動用の増幅回路である。6は直流
電圧出力端子3,4相互間に接続された負荷である。
【0003】このような構成のスイッチング型定電圧電
源装置の動作を説明する。
【0004】交流電圧入力端子1,2相互間に交流電源
Vinが接続されると、ダイオードブリッジDB1によ
り全波整流され、スイッチングFET「Q1」をスイッ
チングすることで高周波トランスT4に電流が流れ電力
が供給される。
【0005】スイッチングFET「Q1」がオンし、高
周波トランスT4に電流が流れている期間は、高周波ト
ランスT4の二次側においてコンデンサC2に充電され
たエネルギーにより、直流電圧出力端子3,4相互間に
接続された負荷6に電力を供給する。
【0006】制御回路5では、直流電圧出力端子3,4
における直流電圧を検出し、この検出電圧と、内蔵して
いる基準電圧とを比較増幅し、出力が一定となるように
スイッチングFET「Q1」を制御している。
【0007】図5におけるA点での電圧波形及び電流波
形を図6に示す。図6の(a)はA点での電圧波形、
(b)はA点での電流波形である。
【0008】A点に流れる電流は、図6に示すようにな
り、入力電流の導通角を広げることによって力率を改善
することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例にあっては、商用交流電源の瞬断が起こった場
合、その瞬断が起こっている期間は高周波トランスT4
に電力が供給されず、出力電圧が低下してしまうため、
安定した出力電圧を得ることができないという問題点が
あった。
【0010】本発明は上述した従来の技術の有するこの
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、出力電圧を一定に保つことができるスイ
ッチング型定電圧電源装置を提供しようとするものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載のスイッチング型定電圧電源装置は、商
用交流電圧から直流電圧を作り出すスイッチング型定電
圧電源装置において、商用交流電源を入力とし前記商用
交流電源を整流する整流回路に接続された入力電流の導
通角を広げることで力率を改善する力率改善回路と、前
記商用交流電源が一定期間供給されなくなった場合に出
力電圧を一定に保つ瞬変/瞬断対策回路とを具備したこ
とを特徴とするものである。
【0012】同じ目的を達成するために請求項2記載の
スイッチング型定電圧電源装置は、請求項1記載のスイ
ッチング型定電圧電源装置において、前記瞬変/瞬断対
策回路にコンデンサを用い、前記商用交流電源が一定期
間供給されなくなった場合に前記コンデンサに蓄えたエ
ネルギーにより出力を一定に保つことを特徴とするもの
である。
【0013】同じ目的を達成するために請求項3記載の
スイッチング型定電圧電源装置は、請求項2記載のスイ
ッチング型定電圧電源装置において、前記整流回路の出
力電圧の実効値またはピーク電圧値を検出する交流入力
電圧検出回路を備え、前記商用交流電源が正常に供給さ
れている場合は前記コンデンサからのエネルギーの供給
は行わず、前記商用交流電源が正常に供給されなくなっ
た場合のみ前記コンデンサからのエネルギーの供給を行
うことを特徴とするものである。
【0014】同じ目的を達成するために請求項4記載の
スイッチング型定電圧電源装置は、請求項2記載のスイ
ッチング型定電圧電源装置において、トランス補助巻線
の出力電圧を検出する補助巻線出力値検出回路を備え、
前記商用交流電源が正常に供給されている場合は前記コ
ンデンサからのエネルギーの供給は行わず、前記商用交
流電源が正常に供給されなくなった場合のみ前記コンデ
ンサからのエネルギーの供給を行うことを特徴とするも
のである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。
【0016】(第1の実施の形態)まず、本発明の第1
の実施の形態を図1及び図2に基づき説明する。図1
は、本発明の第1の実施の形態に係るフライバックコン
バータのスイッチング式定電圧電源装置の構成を示すブ
ロック図であり、同図において、上述した従来の図5と
同一部分には同一符号が付してある。図1において図5
と異なる点は、図5の構成に逆流阻止用のダイオードD
1、D2、D3及びコンデンサC1を付加したことであ
る。そして、ダイオードD1、D2及び平滑コンデンサ
C1により、系統1側に瞬変/瞬断対策回路7が構成さ
れている。また、ダイオードD3により、系統1と並列
の系統2側に力率改善回路8が構成されている。
【0017】平滑コンデンサC1はダイオードブリッジ
DB1により整流された電圧を平滑し、トランスT1に
電力を供給している。
【0018】次に、上記構成のスイッチング式定電圧電
源装置の動作を説明する。
【0019】交流電圧入力端子1,2相互間に交流電源
Vinが接続されると、ダイオードブリッジDB1によ
り全波整流され、その出力は系統1と系統2とに分割さ
れる。系統1に流れる電流は、逆流阻止のダイオードD
1を介して平滑コンデンサC1を充電すると共に、逆流
阻止のダイオードD2を介してトランスT1に電力を供
給する。
【0020】系統2に流れる電流は、逆流阻止のダイオ
ードD3を介してトランスT1に電力を供給する。
【0021】スイッチングFET「Q1」がオンし、ト
ランスT1に電流が流れている期間は、上述した従来例
と同様にトランスT1の二次側においてコンデンサC2
に充電されたエネルギーにより、直流電圧出力端子3,
4相互間に接続された負荷6に電力を供給する。
【0022】スイッチングFET「Q1」がオフし、ト
ランスT1に電流が流れなくなると、このトランスT1
の二次側において、このトランスT1の励磁エネルギー
によりダイオードD4を介してコンデンサC2で平滑さ
れ、直流電圧出力端子3,4に接続された図示しない負
荷に電力を供給する。
【0023】制御回路5では、直流電圧出力端子3,4
における直流電圧を検出し、この検出電圧と、内蔵して
いる基準電圧とを比較増幅し、出力が一定となるように
スイッチングFET「Q1」を制御し、出力電圧は一定
に保たれる。
【0024】図1において、トランスT1の第1の巻線
N1、第2の巻線N2における巻線比を1:1とした場
合、Aにおける電圧、つまりV(DB1)outが、交
流電源Vinの交流ピーク電圧Vpの1/2より大きい
期間(図2におけるt1,t2,t3)は、Aにおける
電圧が電圧V2に発生し、Aにおける電圧、つまりV
(DB1)outが、交流電源Vinの交流ピーク電圧
Vpの1/2より小さい期間(図2におけるt4)は、
電圧V1の1/2の電圧が電圧V2に発生する。
【0025】ここで、図1におけるA,B,Cの各点に
流れる電流波形を図2に示す。
【0026】図1のダイオードブリッジDB1の出力電
圧をV(DB1)outとし、平滑コンデンサC1の両
端部の電圧をVc1とし、各電圧波形を図2の(a)に
示す。図1のA点における電流波形を図2の(b)に示
す。図1のC点における電流波形を図2の(c)に示
す。図1のB点における電流波形を図2の(d)に示
す。
【0027】次に、各電流波形を説明する。
【0028】図2の区間t1においては、V(DB1)
outが1/2Vpよりも高い区間であり、系統1にお
いては、平滑コンデンサC1の両端部の電圧がA点の電
圧よりも高く、平滑コンデンサC1の充電は行われてお
らず、B点には電流は流れていない。系統2において
は、ダイオードD3のアノード側の方がカソード側より
電圧が高い状態にあり、図2に示す電流が流れている。
従って、A点にはC点に流れる電流のみが流れている。
【0029】図2の区間t2においては、区間t1と同
様に、V(DB1)outが1/2Vpよりも高い区間
であり、更に、平滑コンデンサC1の両端部の電圧がA
点の電圧よりも低くなり、平滑コンデンサC1が充電さ
れ、図2の(d)に示す充電電流がB点を経由して流れ
ている。系統2においては、ダイオードD3のアノード
側の方がカソード側より電圧が高い状態にあり、図2の
(c)に示す電流が流れている。従って、A点には図2
の(b)に示すB点とC点にそれぞれ流れる電流の合成
電流が流れている。
【0030】図2の区間t3においては、区間t1と同
様でV(DB1)outが1/2Vpよりも高い区間で
あり、系統1においては、平滑コンデンサC1の両端部
の電圧がA点の電圧よりも高く、平滑コンデンサC1の
充電は行われておらず、B点には電流は流れていない。
系統2においては、ダイオードD3のアノード側の方が
カソード側より電圧が高い状態にあり、図2の(c)に
示す電流が流れている。従って、A点にはC点に流れる
電流のみが流れている。
【0031】図2の区間t4においては、V(DB1)
outが1/2Vpよりも低い区間であり、系統1にお
いては、平滑コンデンサC1の両端部の電圧がA点の電
圧よりも高く、平滑コンデンサC1の放電が行われてお
り、B点には電流は流れていない。系統2においては、
ダイオードD3のカソード側の方がアノード側より電圧
が高い状態にあり、図2の(c)に示すようにC点には
電流は流れていない。従って、A点には電流が流れてい
ない。
【0032】このように、入力交流電流が常に供給され
ている期間においては、図2の(b)に示すような入力
電流が回路に供給され、安定した出力電圧を得ることが
できる。
【0033】そして、万が一、ある短期間の入力交流電
源の瞬断が発生した場合でも、上述したように、入力電
流の導通角を広げて力率を改善すると共に、平滑コンデ
ンサC1にエネルギーが保持できるため、このエネルギ
ーを放出することで、トランスT1の入力を保つことが
可能となり、常に一定の電圧を直流電圧出力端子3,4
に供給することができる。
【0034】なお、トランスT1の第1の巻線N1及び
第2の巻線N2の巻線比を変えることにより、回路に流
れる電流の導通角を調整することができる。
【0035】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態を図3に基づき説明する。図3は、本発明
の第2の実施の形態に係るフライバックコンバータのス
イッチング式定電圧電源装置の構成を示すブロック図で
あり、同図において、上述した図1と同一部分には同一
符号が付してある。図3において図1と異なる点は、図
1の構成から逆流阻止用のダイオードD2を削除すると
共に、図1の構成に交流入力電圧検出回路9とスイッチ
素子10を付加したことである。
【0036】交流入力電圧検出回路9は、ダイオードブ
リッジDB1の出力である全波整流された交流入力電圧
の実効値を検出する回路であり、その検出値に応じて、
スイッチ素子10をオン/オフ制御するための信号を出
力している。スイッチ素子10は、常に正しい入力電圧
が供給されている定常状態においては、オフとなってお
り、平滑コンデンサC1とトランスT2とは導通してい
ない。
【0037】次に、上記構成のスイッチング式定電圧電
源装置の動作を説明する。
【0038】交流電圧入力端子1,2相互間に交流電源
Vinが接続されると、ダイオードブリッジDB1によ
り全波整流され、その出力は逆流阻止のダイオードD3
を介してトランスT2に電力を供給する。
【0039】スイッチングFET「Q1」がオンし、ト
ランスT2にエネルギーが蓄えられ、スイッチングFE
T「Q1」のオフ時にそのエネルギーがダイオードD4
を介して直流電圧出力端子3,4相互間に接続された負
荷6に電力を供給する。
【0040】制御回路5では、直流電圧出力端子3,4
における直流電圧を検出し、この検出電圧と、内蔵して
いる基準電圧とを比較増幅し、出力が一定となるように
スイッチングFET「Q1」を制御し、出力電圧は一定
に保たれる。
【0041】交流入力電圧検出回路9では、全波整流さ
れた入力電圧の実効値を検出し、交流入力電圧である商
用交流電圧の実効値が、ある値以下に低下した場合にス
イッチ素子10をオンさせて、平滑コンデンサC1に充
電されていたエネルギーをトランスT2に供給すること
で、商用交流電源の電圧低下や瞬断が発生した場合で
も、直流電圧出力端子3,4に安定した出力を供給する
ことができる。
【0042】このようにして、商用交流整流回路負荷か
ら大容量のコンデンサを取り除くことで、入力電流の導
通角を広げて力率を向上させることができ、平滑コンデ
ンサC1に保持したエネルギーにより、万が一、商用入
力電圧がある短期間低下したり、瞬断されたとしても、
平滑コンデンサC1に保持したエネルギーを放出するこ
とで、トランスT2の入力を保つことが可能となり、常
に一定の出力電圧を直流電圧出力端子3,4に供給する
ことができる。
【0043】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施の形態を図4に基づき説明する。図4は、本発明
の第3の実施の形態に係るフライバックコンバータのス
イッチング式定電圧電源装置の構成を示すブロック図で
あり、同図において、上述した図3と同一部分には同一
符号が付してある。図4において図3と異なる点は、図
3の構成からを交流入力電圧検出回路9を削除すると共
に、図3の構成に補助巻線出力電圧値検出回路11、整
流ダイオードD5及び平滑コンデンサC3を付加したこ
とである。
【0044】スイッチ素子10は、常に正しい入力電圧
が供給されている定常状態においては、オフとなってお
り、平滑コンデンサC1とトランスT3とは導通してい
ない。
【0045】トランスT3は、図3のトランスT2に補
助巻線を追加したもので、その補助巻線出力には、整流
ダイオードD5及び平滑コンデンサC3を介して補助巻
線出力電圧値検出回路11が接続されている。補助巻線
出力電圧値検出回路11は、トランスT3の補助巻線出
力電圧値を検出し、その検出電圧値がある値以下になっ
たならスイッチ素子10をオンさせるための信号を出力
する回路である。
【0046】次に、上記構成のスイッチング式定電圧電
源装置の動作を説明する。
【0047】交流電圧入力端子1,2相互間に交流電源
Vinが接続されると、ダイオードブリッジDB1によ
り全波整流され、その出力は逆流阻止のダイオードD3
を介してトランスT3に電力を供給する。
【0048】スイッチングFET「Q1」がオンし、ト
ランスT3にエネルギーが蓄えられ、スイッチングFE
T「Q1」のオフ時にそのエネルギーがダイオードD4
を介して直流電圧出力端子3,4相互間に接続された負
荷6に電力を供給する。
【0049】制御回路5では、直流電圧出力端子3,4
における直流電圧を検出し、この検出電圧と、内蔵して
いる基準電圧とを比較増幅し、出力が一定となるように
スイッチングFET「Q1」を制御し、出力電圧は一定
に保たれる。
【0050】補助巻線出力電圧値検出回路9では、トラ
ンスT3の補助巻線の出力電圧値を検出し、その検出電
圧値が、ある値以下に低下した場合にスイッチ素子10
をオンさせて、平滑コンデンサC1に充電されていたエ
ネルギーをトランスT3に供給することで、商用交流電
源の電圧低下や瞬断が発生した場合でも、直流電圧出力
端子3,4に安定した出力を供給することができる。
【0051】このようにして、商用交流整流回路負荷か
ら大容量のコンデンサを取り除くことで、入力電流の導
通角を広げて力率を向上させることができ、平滑コンデ
ンサC1に保持したエネルギーにより、万が一、商用入
力電圧がある短期間低下したり、瞬断されたとしても、
平滑コンデンサC1に保持したエネルギーを放出するこ
とで、トランスT3の入力を保つことが可能となり、常
に一定の出力電圧を直流電圧出力端子3,4に供給する
ことができる。
【0052】
【発明の効果】以上詳述したように本発明のスイッチン
グ型定電圧電源装置によれば、万が一、商用入力電圧が
ある短期間低下したり、瞬断されたとしても、瞬変/瞬
断対策回路に蓄えたエネルギーを放出することで、トラ
ンスの入力電力を保つことが可能となり、常に一定の出
力を負荷に供給することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るスイッチング
型定電圧電源装置の構成を示すブロック図である。
【図2】同スイッチング型定電圧電源装置における各部
の波形を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係るスイッチング
型定電圧電源装置の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係るスイッチング
型定電圧電源装置の構成を示すブロック図である。
【図5】従来のスイッチング型定電圧電源装置の構成を
示すブロック図である。
【図6】同従来のスイッチング型定電圧電源装置におけ
る各部の波形を示す図である。
【符号の説明】
1 商用交流電圧入力端子 2 商用交流電圧入力端子 3 直流電圧出力端子 4 直流電圧出力端子 5 制御回路 6 負荷 7 瞬変/瞬断対策回路 8 力率改善回路 9 交流入力電圧検出回路 10 スイッチ素子 11 補助巻線出力電圧値検出回路 DB1 ダイオードブリッジ D1 逆流阻止ダイオード D2 逆流阻止ダイオード D3 逆流阻止ダイオード D4 整流ダイオード D5 整流ダイオード C1 平滑コンデンサ C2 平滑コンデンサ C3 平滑コンデンサ T1 高周波トランス T2 高周波トランス T3 高周波トランス Q1 スイッチングFET

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用交流電圧から直流電圧を作り出すス
    イッチング型定電圧電源装置において、商用交流電源を
    入力とし前記商用交流電源を整流する整流回路に接続さ
    れた入力電流の導通角を広げることで力率を改善する力
    率改善回路と、前記商用交流電源が一定期間供給されな
    くなった場合に出力電圧を一定に保つ瞬変/瞬断対策回
    路とを具備したことを特徴とするスイッチング型定電圧
    電源装置。
  2. 【請求項2】 前記瞬変/瞬断対策回路にコンデンサを
    用い、前記商用交流電源が一定期間供給されなくなった
    場合に前記コンデンサに蓄えたエネルギーにより出力を
    一定に保つことを特徴とする請求項1記載のスイッチン
    グ型定電圧電源装置。
  3. 【請求項3】 前記整流回路の出力電圧の実効値または
    ピーク電圧値を検出する交流入力電圧検出回路を備え、
    前記商用交流電源が正常に供給されている場合は前記コ
    ンデンサからのエネルギーの供給は行わず、前記商用交
    流電源が正常に供給されなくなった場合のみ前記コンデ
    ンサからのエネルギーの供給を行うことを特徴とする請
    求項2記載のスイッチング型定電圧電源装置。
  4. 【請求項4】 トランス補助巻線の出力電圧を検出する
    補助巻線出力値検出回路を備え、前記商用交流電源が正
    常に供給されている場合は前記コンデンサからのエネル
    ギーの供給は行わず、前記商用交流電源が正常に供給さ
    れなくなった場合のみ前記コンデンサからのエネルギー
    の供給を行うことを特徴とする請求項2記載のスイッチ
    ング型定電圧電源装置。
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