JPS63154064A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPS63154064A
JPS63154064A JP29824286A JP29824286A JPS63154064A JP S63154064 A JPS63154064 A JP S63154064A JP 29824286 A JP29824286 A JP 29824286A JP 29824286 A JP29824286 A JP 29824286A JP S63154064 A JPS63154064 A JP S63154064A
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JP
Japan
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voltage
power supply
capacitor
chopper
waveform
Prior art date
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Pending
Application number
JP29824286A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Shiomi
務 塩見
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、昇圧型あるいは昇降圧型のチ房ツバ−を用い
て、入力電流波形の包路線を入力電圧波形(正弦波)に
一致させ、高力率化と同時に、低入力電流波形歪みをを
達成するための制御手段を有する電源vc置に関するも
のである。
[背景技術1 商用電源に流れる電流は歪率の少ないことが機器間の相
互干渉の点で望まれている。また、個々のR器の力率を
高めることにより、配#!容量の面でも有利となる。商
用電源を整流平滑して直流電源を楕成し、負荷を駆動す
る装置では、一般に商用電源を整流素子を介して大容量
のコンデンサに直接接続しただけで直流を得ているため
力率が低く、入力電流歪も者しく^くなっている。
ところで、近年、半導体スイッチング素子の性能向上に
上って、1石弐チ1ツバ−を用いて、入力電流歪を小さ
く保ちながら高力率化を達成し、直流電源を負荷に供給
する電源!!置がある。
これは、整流素子の直後の大容量コンデンサの前に昇圧
型あるいは昇降圧型の1石チョッパーを入れ、チi!l
 ’/パー電流のピークの包絡線が入力電源電圧波形に
添うように制御し、インダクタ及びコンデンサからなる
フィルタを介することによって、入力電流波形がほとん
ど電ri電圧波形と位相差がない略等しい波形とするこ
とによって行なわれる。
従来、これを達成し得たものに、第9図に示す方法があ
る。ナツツパ−1は、トランジスタQ5、イングクタン
ス素子L1グイオー)’D+等から楕成されており、P
WM制御回路2は、トランジスタQ1のデユーティ比を
変えてパルス幅変調を行なうものである。商用電源AC
を全波整流したプリツノ整流器DBの出力の脈流をナツ
ツパー1等の電源としている。プリツノ9流器DBの出
力を抵抗R、、R2で分圧してv2とし、これと負極側
に挿入した抵抗Rdtに流れる千ダッ゛パー電流によっ
て発生する電圧を■、としている。この電圧v1゜■2
を第10図(a)に示す。そして、この電圧■。
と■2とを比較器CMP 、で比較し、同図(d)に示
すよ。
うにV、>V2となったときに、比較′acNPlの出
力は同図(e)に示すようにHレベルとなり、このトI
レベルの信号で同図(「)に示すように7リツプ707
プFFをリセットし、ドライブ回路3を介してスイッチ
ング素子であるトランジスタQ1をオフとする。一方、
発振器OSCの出力からは同図(b)に示すような三角
波が出力されており、この三角波と基準電圧Vrlとを
比較器C’MP2で比較することにより、三角波の電圧
>Vr、となったときに、同図(c)に示すように、比
較器CMP2の出力端はHレベルとなり、このHレベル
の信号によl) 7リツプ70ツブFFをセットし、ド
ライブ回路3を介してトランジスタQ1を駆動する。こ
こで、電圧■2は同図(、)に示すように脈流状に変化
するので、ナツツパー電流は、略sin波の包絡線を持
つ。ただし、!@10図では、商用電源ACとプリ7ノ
整流器DBとの開のLCフィルタは省いである。ここて
・、電源装置の役割として、平滑用のコンデンサC1の
両端電圧である出力であるvncを安定にすることが望
まれる。これを達成するために、出力電圧V I、Cを
抵抗R3t R4で分圧し、基準電圧Vr2と増幅器へ
HPで大小比較し、その差で、7オトカツプラーPCの
発光側であるダイオードD2に流れる電流を変化させ、
これに応じて受光側のダイオードD、のオン状態を変化
することにより、脈流の分圧比を変化させて、ナツツパ
ー電流のピーク値を変化し、出力電圧V[lCを安定に
保つようにしである。第10図(a)の右側の破線は増
幅器AMPの出力で電圧■2を変化した場合を°示して
いる。
この方法によれば、出力電圧VOCを一定にしながら、
入力電流を略sin波にし、高力率、低入力電流歪を達
成できるが、検出手段として、入力端子、出力電圧、チ
ッッ゛パー電流の3つを検出する必要があり、動作が複
雑であり、容易に実現するのが困難であるという問題が
ある。
1発明の目的1 本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、簡
単な構成で、低入力電流歪、高力率を図ることを目的と
した電源装置を提供するものである。
[発明の開示1 (楕成) 本発明は、商用電源を余波整流した脈流を電源とし、ス
イッチング素子、イングクタンス素子等から楕成される
性圧型ないしは昇降圧型のナツツパーを形成し、該ナツ
ツパーの直流出力電圧を、負荷との間に接続された平滑
用コンデンサに供給するようにした電源装置において、
上記コンデンサの両端の直流電圧のリップル成分を低減
するリップル成分低減手段と、リップル成分低減手段を
介して出力されたコンデンサの両端電圧と予め設定した
波形とを比較して該波形の電圧の方が大きい場合に上記
チI!ツバ−のスイッチング素子のオン時間を制御して
チョッパーの入力電流波形を商用電源の電圧波形に近付
けるPWM制御回路とを具備することで、リップル成分
低減手段で平滑用コンデンサの両端に生じる出力電圧の
リップルを低減させ、更に、す7ブルを低減した出力電
圧と予め設定した波形とを比較して、該波形の電圧の方
が大きい場合は、PWM制御回路によりチョッパーのス
イッチング素子のオン時間を制御してチョッパーの入力
電流波形を商用電源の電圧波形に近付けるようにしたこ
とを特徴とするむのである。
(実施例1) 以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第1図は本発明の基本的な構成を示すブロック図であり
、出力側のコンデンサC3の両端の出力電圧Vt)Cを
検出し、この出力電圧VOCのリップル成分をリップル
成分低減手段4により除去ないし低減するようにしてい
る。コンデンサC3の両端の出力電圧V r+cと予め
設定した基準電圧との差を増幅した増幅出力と、発振器
OSCの三角波と比較し、その出力でもって、商用型[
ACの半サイクル内で一定の電圧値をPWM制御回路2
に与え、パルス幅変調によりチョッパ−1のスイッチン
グ素子であるトランジスタQ1の駆動時間を決定させる
ようにしたものである。尚、過電圧検出回路5は後述す
るように所謂オーバーシュートに対処するためのもので
ある。
以下具体的に説明する。第2図は第1実施例を示し、チ
ョッパ−1の出力電圧V ocを抵抗R1゜R4で検出
し、この検出した電圧と、抵抗R5〜R2を外付けした
増幅器^HPにより基準電圧Vrと比較して、その差を
増幅する。そして、増幅4八〇Pの出力と発振器O8C
の三角波とを比較器CMP、で比較し、三角波が大きい
ときはドライブ回路3を介してトランジスタQ1を駆動
する。ここで、平滑用コンデンサCIは実際に負荷に対
して必要な容量よりもはるかに大きな値とし、出力電圧
VDCのリップル成分が極力少なくなるようにし、リッ
プルによる誤差を少な(′シている。つまり、+1個の
コンデンサCを用いており、このn個のコンデンサCが
リップル成分低減手段4を構成する。
昇圧型と外陣圧型チジッパーの場合、ブリッジ整流器D
Bを流れる電流Icは である。尚、Vsは商用電源ACの電圧である。
また、電流Icのピーク値lcpは、トランジスタQ1
のオンの時間をjanとすると次式のようになる。
ここで、Vsはsin波であるから、Vs=Vmsin
ωtとすると、 となり、rcpはsin波になる。ただし、トランジス
タQ1にオンオフの1周期でインダクタンス素子りにエ
ネルギは残留していないこととする。すなわち、商用電
源ACの電圧の半サイクル内で、jo++を一定にすれ
ば、Icpはsin波となり、高入力力率、低入力電流
波形歪が達成できる。尚、この実施例のように、コンデ
ンサC3を例えば、80W負荷なら、100μF程度で
十分なところを、1000μFとか1ooooμFにす
ることになり、非現実的ではある。
(実施例2) 第3図は第2天施例を示し、平滑用コンデンサC2の開
破を非現実的な程大きくせず、出力電圧vncの検出を
実施例1では抵抗R,,R,の分圧だけであったものを
、更に、コンデンサC2を加え、検出電圧を十分長い時
定数で積分することにより、増幅器^HP出力のリップ
ル成分を極力減らすようにしたものであり、このように
することで、簡単で現実的なものとなる。このコンデン
サC2でリップル成分低減手段4を構成してぃ゛る。
(実施例3) 第4図は第3実施例を示し、増幅4八HP、によって増
幅された出力電圧VOCのリップルを含む誤差を、4象
限アナログ乗算器14(ILと、積分器の増幅4八HP
、、コンデンサC1、抵抗R,によって、2乗平均回路
6を枯成し、結果的に出力電圧■Dcの実効値の2乗を
P W M i制御回路2の比較信号とし、精度の高い
P W M III 11ができるようにしたものであ
る。この時、積分器の時定数を決定するコンデンサCり
、抵抗R1は電源の半周期に等しくすると良い。上記2
乗平均回路6でもりてリップル成分低減手段4を枯成し
、増幅4八HP、の出力を2乗することで、リップルに
よる誤差を少なくしている。
(実施例4) 第5図は第4実施例を示し、比較器CMP、でチ1ツバ
−1の入力側の電圧つまり脈流と、基準電圧Vr3とを
比較し、V「、〉脈流の電圧のとき、比較icMP、の
出力をHレベルとし、この信号を利用したものである。
上記基準電圧Vr3は、極力低くしておき、第6図(a
)(b)に示すように脈流の零点付近で比較器CMP、
の出力がHレベルとなるようにする。比較器C14P、
の出力がHレベルになると、コンデンサC1と抵抗R1
の微分回路でトランジスタQ2が一瞬オンし、このトラ
ンジスタQ2のオン;こよりコンデンサCsの電荷が抜
けて、すぐにトランジスタQ2はオフする。また、比較
器CHP、の出力は所謂アナログスイッチSWに人力さ
れ、比較器CMP、の出力がHレベルのときアナログス
イッチSWは導通している。7すaグスイッチSWが導
通している閏に、出力電圧VnCのリップルを含む誤差
分を増幅4八HP、より増幅して出力し、コンデンサC
1の電位を決定する。比較器Cl4P 、の出力は、短
い時間で■7レベルとな゛るので、PWM11IIIg
4回路2は脈流の半周期の闇コンデンサC5の電位で動
作を決定する。従って、これら比較器CHPいアナログ
スイッチSW1コンデンサ05等でリフプル成分低減手
段4が構成され、出力電圧VDCのリップルによる誤差
を少なくしている。尚、増幅4八HP、はインピーダン
スを高めるだけのらので、必ずしも必要ではない、ポイ
ントは出力電圧VOCのリップルが入力の周期と等しい
ため、入力のある位相におけるリップルで出力電圧VD
C:を決定し得ることにある。
(実施例5) tIS7U!Uは第5実施例を示し、基本的なリップル
除去は実施例2と同じである。ところで、出力電圧VD
Cを検出する回路の時定数を大きくして行くと、入力電
流はどんどんsin波に近付くが、負荷が過渡的に変化
したときなど、検出回路の応答が遅れるため、出力電圧
VDCが一瞬規定値以上になる所謂オーバーシュートが
発生する。例えば、負荷は急に無負荷状態になったよう
なときである。
この関係を図示すると第8図のようになる。すなわち、
検出時定数を大きくすると、入力端子歪みは小さくなる
ものの、オーパーンニートが発生するものであり、入力
電流をsin波に近付ければ、それだけオーバーシェー
ド電圧が高くなり、素子の耐量不足等の不具合も生じる
ことになる。
そこで、第7図に示すように、出力電圧VOCを抵抗R
,,,R口で分圧し、その分圧電圧と基準電圧Vr4と
を比較器CMP sで比較し、出力電圧■ncがある一
定値以上になると、トランジスタQ1のドライブを、比
較器CMP y、ドライブ回路3を介して完全に停止す
るよう、にしているものである、つまり、分圧電圧>V
r4の関係になると比較器CMP。
の出力がHレベルとなり、比較器Cl4P、の出力を常
にLレベルとすることで、トランジスタQ、を駆動しな
いようにしている。
1発明の効果1 本発明は上述のように、商用電°源を余波整流した風流
を電源とし、スイッチング素子、インダクタンス素子等
から構成される昇圧型ないしは昇降圧型のチm7パーを
形成し、該チョッパrの直流出力電圧を、負荷との間に
接続された平滑用コンデンサに供給するようにした電源
装置において、上記コンデンサの両端の直流電圧のリッ
プル成分を低減するリップル成分低減手段と、リップル
成分低減手段を介して出力されたコンデンサの両端電圧
と予め設定した波形とを比較して該波形の電圧の方が大
きい場合に上記チョッパーのスイッチング素子のオン時
開を制御してチョッパーの入力電流波形を商用電源の電
圧波形に近付けるPWM制御回路とをlilしたもので
あるから、リップル成分低減手段で平滑用コンデンサの
両端に生じる出力電圧のリップルを低減させ、更に、リ
フプルを低減した出力電圧と予め設定した波形とを比較
して、該波形の電圧の方が大軽い場合は、PWM制御回
路によりチジッパーのスイッチング素子のオン時間を制
御してチョッパーの入力電流波形を商用電源の電圧波形
に近付けるようにするものであり、このようにリップル
成分低減手段により出力電圧のリップル成分を低減させ
ることで、実際の出力電圧のリップルによる誤差を少な
くすることができ、従って、出力電圧と波形の電圧とを
比較した比較出力でPWM制御回路を制御してチッツパ
ーのスイッチング素子を駆動制御できるため、従来、入
力電圧、出力電圧、チaツバ−電流の3つを検出してい
たのと比べ、構成が簡単となり、しかも、高入力力率、
低入力電流歪を達成できる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のブロック図、第2図は同上の
tjS1実施例の具体回路図、第3図は同上の第2実施
例の具体回路図、第4図は同上の第3実施例の具体回路
図、第5図は同上の第4実施例の具体回路図、第6図は
同上の動作波形図、第7図は同上の第5実施例の具体回
路図、第8図は同上の説明図、第9図は従来例の具体回
路図、第10図は同上の動作波形図である。 1はチョッパー、2はPWM制御回路、4はリップル成
分低減手段、C3は平滑用コンデンサ、16はインダク
タンス素子である。 代理人 弁理士 五 [(艮 上 第1 図 第2図 第4図 第6図 第7ryJ 第8図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)商用電源を全波整流した脈流を電源とし、スイッ
    チング素子、インダクタンス素子等から構成される昇圧
    型ないしは昇降圧型のチョッパーを形成し、該チョッパ
    ーの直流出力電圧を、負荷との間に接続された平滑用コ
    ンデンサに供給するようにした電源装置において、上記
    コンデンサの両端の直流電圧のリップル成分を低減する
    リップル成分低減手段と、リップル成分低減手段を介し
    て出力されたコンデンサの両端電圧と予め設定した波形
    とを比較して該波形の電圧の方が大きい場合に上記チョ
    ッパーのスイッチング素子のオン時間を制御してチョッ
    パーの入力電流波形を商用電源の電圧波形に近付けるP
    WM制御回路とを具備して成る電源装置。
  2. (2)上記スイッチング素子のオフの間にインダクタン
    ス素子のエネルギ蓄積が無くなるようにしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の電源装置。
  3. (3)脈流の一定位相におけるリップルの瞬時値を入力
    電源の半周期の間ホールドして、PWM制御回路の制御
    電圧としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の電源装置。
  4. (4)上記コンデンサの両端電圧が規定値を越えると、
    スイッチング素子をオフする手段を設けたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の電源装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02106171A (ja) * 1988-10-14 1990-04-18 Sanken Electric Co Ltd 直流電源装置
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WO1997003494A1 (en) * 1995-07-11 1997-01-30 Kabushiki Kaisha Meidensha Converter circuit to which sine wave is inputted

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