JPH10257769A - 力率改善回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、電子機器に広く用いられている、
コンデンサーインプットタイプの整流回路の力率を、機
器の大型化や、電力効率の低下及び大幅な価格の上昇を
伴う事無く改善し、社会問題化し始めている、高調波障
害の発生を低減する手段を提供しようとするものであ
る。 【構成】主整流器と、主平滑コンデンサーからなる整流
回路の整流器に並列に、適当な容量の副コンデンサーと
副整流器からなる副回路を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この発明は、電子機器の電力供給
装置として広く使用されている、コンデンサーインプッ
トタイプの整流回路の力率を改善し、高調波発生の低減
を目的とする、力率改善回路に関する。

【０００１】［従来の技術］主として、整流器と平滑コ
ンデンサーのみで構成される、コンデンサーインプット
タイプの整流回路の力率改善回路としては、アクティブ
フィルター回路や、ワンコンバーター回路等が考案さ
れ、一部実用化されている。

【０００２】［改善すべき課題］従来の力率改善回路で
は、装置の大型化と、電力の利用効率の低下及び装置価
格の上昇が大きいと言う問題があった。

【０００３】［課題を解決する為の手段］この発明で
は、整流回路の、主整流器に並列に、適当な容量の副コ
ンデンサーと副整流器を接続し、前記主整流器の非導通
サイクル期間中に、前記副コンデンサーを副整流器を通
して交流入力により充電し、次のサイクルで、主整流器
が導通するに先立つて、前記副コンデンサーに蓄積され
た電力を副整流器を通して、直流出力回路へ放電する様
にした。

【０００４】［作用］今、回路の主整流器が非導通期間
にあるとすると、副整流器を適当に接続する事により、
入力電力を副コンデンサーに充電する事が出来る。そし
て、もう一つの副整流器を適当に接続する事により、前
記副コンデンサーに蓄積された電力を、次のサイクル
で、主整流器が導通するに先立つて、入力電力に重畳し
て放電させる事ができる。従って、副コンデンサーの充
放電期間だけ、回路の導通期間が延長された事になり、
更に、前記副コンデンサーを経て供給される電力分だ
け、主整流器を流れる電流の尖頭値が減少し、回路の力
率が改善され、高調波の発生が減少する。この場合、力
率の改善度は、前記副コンデンサーの容量の大小により
決定される。また、電力を殆ど消費しないので、装置の
電力効率を低下させる事が少なく、ノイズを発生する事
も無い。

【０００５】［実施例］次に、この発明による、力率改
善回路の一実施例について、図面を参照して、説明す
る。［図１］は、この発明による、力率改善回路を半波
整流回路に適用した、一実施例の回路図である。図にお
いて、１，１’は交流入力端子であり、ここから交流電
力が入力される。２の主整流器と、３の主平滑コンデン
サーは、整流回路を構成し、平坦な直流電力を出力端子
２０，２０’へ出力する。４は副コンデンサーであり、
適当な容量値を選ぶ事により、希望する力率値を達成す
ることができる。５及び６の整流器は、副整流器であ
り、副整流器５は、主整流器２の非導通期間に、副コン
デンサー４を充電し、副整流器６は、副コンデンサー４
の放電経路を形成する。

【０００６】［図２］は、この回路の動作状態を示す、
電圧電流波形である。図において、鎖線の波形３０は入
力交流電圧波形を示し、点線の波形３１及び実線の波形
３２は、それぞれ主回路のみの場合の入力電流波形及び
副回路が追加された場合の入力電流波形を示している。
図から明らかな様に、主回路のみの場合の入力電流波形
３１は、その導通角も狭く、尖頭値も高い。一方、副回
路が追加された場合は、主回路の非導通期間の前半で、
逆方向に、副コンデンサーへの充電電流が流れ、次のサ
イクルで、主回路が導通する前に、副コンデンサーから
の放電電流が流れている事が分かる。従って、副回路を
追加する事により、回路全体の導通角が広がり、電流の
尖頭値が減少し、回路の力率が改善され、高調波の発生
が減少する。

【０００７】この回路では、副回路からの供給電力が、
負荷に流れる電力よりも大きくなると出力直流電圧が上
昇する。こうした状態を防止する為に、出力直流電圧或
いは電流を検知して、副回路の動作を停止する必要があ
る。［図３］（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）にその実
施例を示す。［図３］（ａ）及び（ｂ）において、７は
電圧検出回路であり、８及び９はスイッチ回路である。
出力直流電圧が、設定値に達すると、電圧検出回路７が
動作し、スイッチ回路８又は９へ信号を送る。スイッチ
回路８又は９は、この信号を受けて副回路を主回路から
分離し、動作を停止させる。この場合、スイッチ回路８
は、副コンデンサー４への充電を停止し、スイッチ回路
９はその放電を停止して、副回路の動作を停止させる。
［図３］（ｃ）及び（ｄ）は主回路を流れる電流を検出
して、副回路の動作を停止する場合の実施例を示してい
る。図において、１０は電流検出回路である。回路を流
れる電流が設定値より少なくなると、電流検出回路１０
が動作して、信号をスイッチ回路８又は９へ送る。信号
を受けたスイッチ回路８又は９は、前述した場合と同様
に、副回路を主回路から分離して、その動作を停止す
る。

【０００８】次に、全波整流回路における実施例に付い
て説明する。［図４］（ａ）、（ｂ）（ｃ）及び（ｄ）
は、全波整流回路における一実施例を示す回路図であ
る。［図４］（ａ）は、副コンデンサーを１個だけ使用
した場合の実施例である。図において、１１は整流ブリ
ッジを示している。その他の符号は、前述の半波整流の
場合と同様である。この実施例においては、整流ブリッ
ジ内の整流器が副整流器の役割を果たすので、特に副整
流器を設ける必要は無い。この実施例の動作及び低負荷
時の副回路の動作停止回路等は、前述の半波整流回路の
場合と同一であるが、整流ブリッジを構成する、個々の
主整流器を流れる入力電流が、各半サイクル毎に異なっ
た値となる。

【０００９】［図４］（ｂ）は、副コンデンサーとして
４及び４’の２個のコンデンサーを用いた場合の実施例
である。［図４］（ｃ）は、主平滑コンデンサーを直列
に接続された２個のコンデンサー３及び３’によって構
成し、その中間接続点と入力端子１の間に副コンデンサ
ーを接続した実施例の回路図である。この場合には、副
コンデンサー４は、正負両方向に充電されるので無極性
のコンデンサーを使用する必要がある。この場合、主コ
ンデンサー３及び３’の代わりに専用のコンデンサーを
用いても同様に機能させる事が出来る。これらの実施例
では、整流ブリッジを構成する、主整流器が副整流器の
機能を兼ねるので、特に副整流器を設ける必要は無い。
また、個々の副回路の動作は、前述の半波整流回路の場
合と同一である。

【００１０】また、［図５］（ａ）及び（ｂ）に示す様
に、１個の副コンデンサー及び２個の副整流器で構成さ
れる独立した副回路を２組、用いても同様に機能させる
事が出来る。図中４，４’は副コンデンサーを示し、
５、５’及び６、６’は、それぞれ副整流器を示してい
る。その他の符号に付いては、前述の半波整流回路の場
合と同様である。また、その動作についても、それぞれ
の副回路が交互に、前述の半波整流回路の副回路と同一
の動作を行っている。

【００１１】［図６］は、この発明を、１００Ｖ及び２
００Ｖ両用の整流回路に適用した場合の実施例を示す回
路図である。この整流回路には、スイッチ２１が設けら
れており、スイッチ２１がＯＦＦの場合は、この回路は
２００Ｖ用の整流回路として動作し、通常の全波整流動
作を行う。スイッチ２１がＯＮになると、この回路は、
１００Ｖ用の整流回路となり、倍電圧整流回路として動
作する。この回路の場合には、２組の副回路は、入力端
子１と、主平滑コンデンサー３及び３’の中間接続点間
に設けられる。副回路の動作そのものは、前述の半波整
流回路の場合と同様であるが、この場合には、副コンデ
ンサー４及び４’に主平滑コンデンサー３及び３’が直
列に接続されるので、副コンデンサーの動作電圧は半分
になり、同一効果を得る為には、その容量を二倍にする
必要がある。この実施例の場合も、半波整流回路の場合
と同様、副回路から供給される電力が負荷で消費される
電力よりも大きい場合には、出力直流電圧が上昇するの
で、電圧検出回路又は電流検出回路とスイッチ回路を設
けて、副回路の動作を停止する必要がある。

【００１２】この発明に用いられる、副コンデンサー
は、動作中に可成り大きい電流が流れるので、許容最大
リップル電流に十分余裕が必要である。しかし、一般
に、許容最大リップル電流が大きいと、外形も大きくな
るので、外形寸法の制限から、動作電圧を制限せざるを
得ない場合がある。［図７」は、そうした場合の実施例
を示す回路図である。図において、１２は、電圧検出回
路であり、副コンデンサーに加わる電圧が設定値に達す
ると、信号をスイッチ回路１３へ送る。スイッチ回路１
３は、電圧検出回路１２からの信号を受けると、回路を
分離し、それ以上の充電を停止し、副コンデンサー４に
耐電圧値以上の電圧が掛かるのを防止する。この説明で
は、半波整流回路に付いて説明したが、その他の回路に
付いても同様に実施可能な事は勿論である。以上、この
発明の実施例に付いて説明したが、その他、この発明の
主旨を変えない範囲で、種々変更可能な事は言うまでも
無い。

【００１３】［効果］以上詳述した様に、この発明によ
れば、比較的簡単な回路で、効率の低下や、大幅な価格
の上昇を伴う事なく、整流回路の導通角を拡大し、その
力率を改善し、高調波の発生を低減する事が出来る。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

【図１】は、この発明による半波整流回路の回路図であ
る。

【図２】は、［図１］の回路の動作電圧電流波形であ
る。

【図３】（ａ），（ｂ）は、［図１］の回路に電圧検出
回路と、動作停止回路を設けた場合のブロック回路図で
ある。

【図３】（ｃ），（ｄ）は、［図１］の回路に、電流検
出回路と、動作停止回路を設けた場合のブロック回路図
である。

【図４】（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、全波整流回路
に、この発明を適用した場合の回路図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、全波整流回路に、この発
明を適用した場合の、別の実施例の回路図である。

【図６】は、倍電圧整流回路に、この発明を適用した場
合の回路図である。

【図７】は、副コンデンサーに電圧制限回路を設けた場
合のブロック回路図である。

【符号の説明】

１，１， 入力端子 ２，５，５’，６，６’ 整流器 ３，３’，４，４’ コンデンサー ７，１２ 電圧検出回路 ８，９，１３ スイッチ回路 １０ 電流検出回路 １１ 整流ブリッジ ２０，２０’ 出力端子 ２１ スイッチ ３０ 電圧波形 ３１ 原電流波形 ３２ 改善された電流波形

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主として、主整流器と主平滑コンデンサー
   で構成される整流回路の整流器に並列に、適当な容量の
   副コンデンサーと副整流器を接続し、主整流器の非導通
   サイクル期間に、前記副コンデンサーを交流入力電力に
   より充電し、次のサイクルにおいて、主整流器が導通す
   るのに先立つて、前記副コンデンサーに蓄積された電力
   を直流出力回路へ放電する事を特徴とする、力率改善回
   路。
2. 【請求項２】整流回路の、出力直流電圧が、設定値を越
   えた場合または、入力電流が、設定値未満となった場合
   に、前記副コンデンサーへの充電または、副コンデンサ
   ーからの放電を停止する事を特徴とする、［請求項１］
   に係る力率改善回路。
3. 【請求項３】副コンデンサーへの充電電圧を制限する、
   電圧制限回路を持つ事を特徴とする、［請求項１］に係
   る、力率改善回路。