JP2001095248A - Switching power supply circuit - Google Patents
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- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 無負荷時における直流入力電圧の上昇を抑
え、一次側の平滑コンデンサの耐圧向上を不要とする。
【解決手段】 複合共振形コンバータの力率改善回路と
しては、絶縁コンバータトランスに巻装した三次巻線か
ら直列共振コンデンサCAを介してスイッチングパルス
が帰還されるようにする。そして、この帰還出力によっ
ブリッジ整流回路DiFを形成する高速リカバリ型の整
流ダイオードにより整流電流を断続させて力率改善を図
るようにするが、直列共振コンデンサCAを含む共振回
路の共振動作によって整流ダイオードが導通しない期間
にも共振電流が平滑コンデンサに充電されるようにす
る。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To suppress an increase in a DC input voltage at the time of no load, and to make it unnecessary to improve the withstand voltage of a primary-side smoothing capacitor. SOLUTION: As a power factor improving circuit of a composite resonance converter, a switching pulse is fed back from a tertiary winding wound around an insulating converter transformer via a series resonance capacitor CA. The feedback output forms a bridge rectifier circuit DiF to form a bridge rectifier circuit DiF to interrupt the rectification current to improve the power factor. However, the rectification is performed by the resonance operation of the resonance circuit including the series resonance capacitor CA. The resonance current is charged to the smoothing capacitor even during the period when the diode is not conducting.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、力率改善回路を備
えたスイッチング電源回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply circuit having a power factor correction circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】先に本出願人は、一次側に共振形コンバ
ータを備えた電源回路を各種提案している。また、共振
形コンバータに対して力率改善を図るための力率改善回
路を備えて構成した電源回路も各種提案している。2. Description of the Related Art The applicant has previously proposed various power supply circuits having a resonance type converter on the primary side. Further, various power supply circuits including a power factor improving circuit for improving the power factor of the resonant converter have been proposed.
【0003】図5は、先に本出願人により出願された発
明に基づいて構成されるスイッチング電源回路の一例を
示す回路図である。この電源回路は自励式による電圧共
振形のスイッチングコンバータに対して力率改善のため
の力率改善回路が設けられた構成とされている。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply circuit constructed based on the invention previously filed by the present applicant. This power supply circuit has a configuration in which a power factor improving circuit for improving a power factor is provided for a self-excited voltage resonance type switching converter.
【0004】この図に示すスイッチング電源回路におい
ては、交流電源ACに対してコモンモードのノイズを除
去するノイズフィルタとしてコモンモードチョークコイ
ルCMCとアクロスコンデンサCL が設けられている。
交流電源ACは、4本のダイオードからなるブリッジ整
流回路Di により全波整流され、その整流出力は力率
改善回路20を介して平滑コンデンサCiに充電され
る。なお、力率改善回路20の構成及びその動作につい
ては後述する。In the switching power supply circuit shown in FIG. 1, a common mode choke coil CMC and an across capacitor CL are provided as a noise filter for removing a common mode noise from the AC power supply AC.
The AC power supply AC is full-wave rectified by a bridge rectifier circuit Di composed of four diodes, and the rectified output is charged to a smoothing capacitor Ci via a power factor correction circuit 20. The configuration and operation of the power factor correction circuit 20 will be described later.
【0005】この図において、電圧共振形のスイッチン
グコンバータは、例えば高耐圧のバイポーラトランジス
タとしてのスイッチング素子Q1 を1石備えた構成とさ
れる。つまり、いわゆるシングルエンド方式とされる。
このスイッチング素子Q1 のベースは、起動抵抗RS を
介して平滑コンデンサCiの正極側に接続されて、起動
時のベース電流が整流平滑ラインから得られるようにし
ている。また、スイッチング素子Q1のベースは、スイ
ッチング駆動回路部2に対しても接続される。スイッチ
ング駆動回路部2は、スイッチング素子Q1を自励発振
式により駆動するための自励発振駆動回路系と、この自
励発振駆動回路系における発振周波数(つまりスイッチ
ング周波数)を可変して定電圧化を図るためのするため
のスイッチング周波数制御系とを備えて構成される。こ
のようなスイッチング駆動回路部2の具体的構成として
は、先に本出願人が出願した各種電源回路にみられるよ
うに、例えば、上記自励発振駆動回路系は、駆動巻線と
共振用コンデンサからなる共振回路と、上記駆動巻線に
交番電圧を伝達する検出巻線により形成される。検出巻
線は、例えばここでは図示していないが実際には一次巻
線N1に対して直列に接続される。つまり、スイッチン
グ素子Q1は、この自励発振駆動回路の共振回路の共振
出力によってスイッチング駆動されるものであり、この
共振周波数がスイッチング周波数となる。そして、スイ
ッチング周波数制御系としては、この共振周波数を可変
するための構成が採られる。このためには、例えば上記
駆動巻線のインダクタンスを可変する制御トランスPR
Tが備えられる。この制御トランスPRTは、例えば上
記駆動巻線と検出巻線をトランス結合した上で、この駆
動巻線と検出巻線とその巻回方向が同一とならないよう
にして巻装された制御巻線が巻装された構造とされる。
制御巻線に対しては、制御回路1から出力される直流の
制御電流が供給される。In FIG. 1, a voltage-resonant type switching converter is provided with, for example, a single switching element Q1 as a high withstand voltage bipolar transistor. That is, a so-called single-end system is used.
The base of the switching element Q1 is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor Ci via a starting resistor RS so that a base current at the time of starting can be obtained from a rectifying and smoothing line. The base of the switching element Q1 is also connected to the switching drive circuit 2. The switching drive circuit section 2 includes a self-excited oscillation drive circuit system for driving the switching element Q1 by a self-excited oscillation method, and a variable oscillation frequency (that is, a switching frequency) in the self-excited oscillation drive circuit system to make the voltage constant. And a switching frequency control system for achieving the above. As a specific configuration of such a switching drive circuit section 2, as seen in various power supply circuits applied for by the present applicant, for example, the self-excited oscillation drive circuit system includes a drive winding and a resonance capacitor. And a detection winding for transmitting an alternating voltage to the drive winding. The detection winding is, for example, not shown here, but is actually connected in series to the primary winding N1. That is, the switching element Q1 is switched by the resonance output of the resonance circuit of the self-excited oscillation drive circuit, and the resonance frequency is the switching frequency. The switching frequency control system employs a configuration for varying the resonance frequency. For this purpose, for example, a control transformer PR for varying the inductance of the drive winding is used.
T is provided. The control transformer PRT includes, for example, a transformer-coupled drive winding and a detection winding, and a control winding wound so that the winding directions of the drive winding and the detection winding are not the same. The structure is wound.
A DC control current output from the control circuit 1 is supplied to the control winding.
【0006】制御回路1では、二次側直流出力電圧Eo
に応じたレベルの制御電流を上記制御巻線に対して出力
するようにされる。制御トランスPRTでは、制御巻線
に流れる制御電流レベルに応じて、駆動巻線のインダク
タンスを可変するようにされる。駆動巻線のインダクタ
ンスが変化すれば、自励発振駆動回路系の共振周波数、
つまり、スイッチング周波数が可変制御されることにな
る。なお、このようなスイッチング周波数制御による定
電圧作用については後述する。In the control circuit 1, the secondary side DC output voltage Eo
Is output to the control winding. In the control transformer PRT, the inductance of the drive winding is varied according to the level of the control current flowing through the control winding. If the inductance of the drive winding changes, the resonance frequency of the self-excited oscillation drive circuit system,
That is, the switching frequency is variably controlled. The constant voltage operation by such switching frequency control will be described later.
【0007】スイッチング素子Q1のコレクタは絶縁コ
ンバータトランスPRTの一次巻線N1 を介して平滑コ
ンデンサEiの正極端子と接続され、エミッタは接地さ
れる。また、この場合にはスイッチング素子Q1のコレ
クタ−エミッタ間にはクランプダイオードDDが接続さ
れ、スイッチング素子Q1のオフ時に流れるダンパー電
流の経路を形成する。[0007] The collector of the switching element Q1 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ei via the primary winding N1 of the insulating converter transformer PRT, and the emitter is grounded. In this case, a clamp diode DD is connected between the collector and the emitter of the switching element Q1 to form a path for a damper current flowing when the switching element Q1 is turned off.
【0008】また、第1共振コンデンサCrは、後述す
る力率改善回路2内の第2共振コンデンサCr1と共
に、主としては絶縁コンバータトランスPITの一次巻
線N1の漏洩インダクタンスとによって並列共振回路を
形成している。そして、この並列共振回路の作用によっ
て、スイッチング素子Q1のスイッチング動作として電
圧共振形の動作が得られるようにされている。これに対
応して、スイッチング素子Q1のコレクタ−エミッタ間
の両端電圧VCPとしては、スイッチング素子がオフとな
る期間において正弦波状のパルス波形が得られる。The first resonance capacitor Cr forms a parallel resonance circuit mainly with the leakage inductance of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT together with the second resonance capacitor Cr1 in the power factor correction circuit 2 described later. ing. By the operation of the parallel resonance circuit, a voltage resonance type operation is obtained as the switching operation of the switching element Q1. Correspondingly, a sinusoidal pulse waveform is obtained as the voltage VCP between the collector and the emitter of the switching element Q1 during the period when the switching element is off.
【0009】絶縁コンバ−タトランスPITは、スイッ
チング素子Q1 のスイッチング出力を二次側に伝送する
絶縁コンバータトランスPITは、図11に示すよう
に、例えばフェライト材によるE型コアCR1、CR2
を互いの磁脚が対向するように組み合わせたEE型コア
が備えられ、このEE型コアの中央磁脚に対して、分割
ボビンBを利用して一次巻線N1 と、二次巻線N2をそ
れぞれ分割した状態で巻装している。そして、中央磁脚
に対しては図のようにギャップGを形成するようにして
いる。これによって、所要の結合係数による疎結合が得
られるようにしている。ギャップGは、E型コアCR
1,CR2の中央磁脚を、2本の外磁脚よりも短く形成
することで形成することが出来る。また、結合係数kと
しては、例えばk≒0.85という疎結合の状態を得る
ようにしており、その分、飽和状態が得られにくいよう
にしている。The insulating converter transformer PIT, which transmits the switching output of the switching element Q1 to the secondary side, has an E-shaped core CR1, CR2 made of, for example, a ferrite material as shown in FIG.
An EE-type core is provided so that the magnetic legs of the EE-type core are opposed to each other. A primary winding N1 and a secondary winding N2 are attached to the center magnetic leg of the EE-type core by using a divided bobbin B. Each is wound in a divided state. A gap G is formed for the center magnetic leg as shown in the figure. As a result, loose coupling with a required coupling coefficient can be obtained. Gap G is E-type core CR
1 and CR2 can be formed by forming the center magnetic leg shorter than the two outer magnetic legs. The coupling coefficient k is set to a loosely coupled state of, for example, k ≒ 0.85, so that a saturated state is hardly obtained.
【0010】上記絶縁コンバ−タトランスPITの一次
巻線N1の一端は、スイッチング素子Q1 のコレクタと
接続され、他端側は平滑コンデンサCiの正極(整流平
滑電圧Ei)と接続されている。One end of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT is connected to the collector of the switching element Q1, and the other end is connected to the positive electrode (rectified smoothing voltage Ei) of the smoothing capacitor Ci.
【0011】また、絶縁コンバ−タトランスPITの二
次側では、一次巻線N1 により誘起された交番電圧が二
次巻線N2に発生する。この場合、二次巻線N2に対して
は、二次側並列共振コンデンサC2 が並列に接続される
ことで、二次巻線N2のリーケージインダクタンスL2と
二次側並列共振コンデンサC2のキャパシタンスとによ
って並列共振回路が形成される。この並列共振回路によ
り、二次巻線N2に励起される交番電圧は共振電圧とな
る。つまり二次側において電圧共振動作が得られる。On the secondary side of the insulating converter transformer PIT, an alternating voltage induced by the primary winding N1 is generated in the secondary winding N2. In this case, the secondary parallel resonance capacitor C2 is connected in parallel to the secondary winding N2, so that the leakage inductance L2 of the secondary winding N2 and the capacitance of the secondary parallel resonance capacitor C2 are determined. A parallel resonance circuit is formed. The alternating voltage excited by the secondary winding N2 by this parallel resonance circuit becomes a resonance voltage. That is, a voltage resonance operation is obtained on the secondary side.
【0012】即ち、この電源回路では、一次側にはスイ
ッチング動作を電圧共振形とするための並列共振回路が
備えられ、二次側にも整流回路系において電圧共振動作
を得るための並列共振回路が備えられる。なお、本明細
書では、このように一次側及び二次側に対して共振回路
が備えられて動作する構成のスイッチングコンバータに
ついては、「複合共振形スイッチングコンバータ」とも
いうことにする。That is, in this power supply circuit, the primary side is provided with a parallel resonance circuit for performing a voltage resonance type switching operation, and the secondary side is also provided with a parallel resonance circuit for obtaining a voltage resonance operation in a rectifier circuit system. Is provided. In the present specification, such a switching converter configured to operate with a resonance circuit provided on the primary side and the secondary side is also referred to as a “composite resonance type switching converter”.
【0013】上記のようにして形成される二次側の並列
共振回路に対しては、二次巻線N2に対してセンタータ
ップを設けた上で、整流ダイオードDO及び平滑コンデ
ンサCoからなる半波整流回路が設けられる。この半波
整流回路は、上記した二次側並列共振回路から供給され
る共振電圧を入力して直流出力電圧EOとして出力す
る。With respect to the secondary parallel resonance circuit formed as described above, a center tap is provided for the secondary winding N2, and a half-wave composed of a rectifier diode DO and a smoothing capacitor Co is provided. A rectifier circuit is provided. This half-wave rectifier circuit receives the resonance voltage supplied from the secondary parallel resonance circuit and outputs it as a DC output voltage EO.
【0014】ところで、絶縁コンバータトランスPIT
においては、一次巻線N1 、二次巻線N2 の極性(巻方
向)と整流ダイオードDO の接続との関係によって、一
次巻線N1 のインダクタンスL1と二次巻線N2 のイン
ダクタンスL2 との相互インダクタンスMについて、+
Mとなる場合と−Mとなる場合とがある。例えば、図1
2(a)に示す接続形態を採る場合に相互インダクタン
スは+M(フォワード方式)となり、図12(b)に示
す接続形態を採る場合に相互インダクタンスは−M(フ
ライバック方式)となる。これを、図5に示す電源回路
の二次側の動作に対応させてみると、例えば二次巻線N
2に得られる交番電圧が正極性のときに整流ダイオード
DOに整流電流が流れる動作は+Mの動作モード(フォ
ワード方式)とみることができる。つまり、図5に示す
電源回路では、二次巻線に得られる交番電圧が正/負と
なるごとに、相互インダクタンスが+M(フォワード方
式)のモードで動作することになる。By the way, the insulation converter transformer PIT
, The mutual inductance between the inductance L1 of the primary winding N1 and the inductance L2 of the secondary winding N2 depends on the relationship between the polarity (winding direction) of the primary winding N1 and the secondary winding N2 and the connection of the rectifier diode DO. About M, +
There are cases where it becomes M and cases where it becomes -M. For example, FIG.
When the connection form shown in FIG. 2A is employed, the mutual inductance is + M (forward method), and when the connection form shown in FIG. 12B is employed, the mutual inductance is -M (flyback method). If this is made to correspond to the operation of the secondary side of the power supply circuit shown in FIG.
The operation in which a rectified current flows through the rectifier diode DO when the alternating voltage obtained in 2 has a positive polarity can be regarded as a + M operation mode (forward mode). That is, the power supply circuit shown in FIG. 5 operates in the mode of the mutual inductance of + M (forward system) each time the alternating voltage obtained in the secondary winding becomes positive / negative.
【0015】このような構成では、二次側並列共振回路
の作用によって増加された負荷側に電力が供給される。
これにより、それだけ負荷側に供給される電力も増加し
て、最大負荷電力の増加率も向上する。このような負荷
条件への対応は、先に図11にて説明したように、絶縁
コンバータトランスPITに対してギャップGを形成し
て所要の結合係数による疎結合としたことによって、更
に飽和状態となりにくい状態を得たことで実現されるも
のである。例えば、絶縁コンバータトランスPITに対
してギャップGが設けられない場合には、フライバック
動作時において絶縁コンバータトランスPITが飽和状
態となって動作が異常となる可能性が高く、上述した整
流動作が適正に行われるのを望むのは難しい。In such a configuration, power is supplied to the load side increased by the action of the secondary side parallel resonance circuit.
As a result, the power supplied to the load side increases accordingly, and the rate of increase of the maximum load power also increases. In order to cope with such load conditions, as described above with reference to FIG. 11, a gap G is formed in the insulating converter transformer PIT to loosely couple with a required coupling coefficient, thereby further saturating the transformer. This is achieved by obtaining a difficult state. For example, when the gap G is not provided for the insulating converter transformer PIT, there is a high possibility that the insulating converter transformer PIT will be in a saturated state during flyback operation and the operation will be abnormal. It is difficult to want to be done.
【0016】図5に示す回路においては、定電圧制御の
ためにスイッチング周波数を可変するのであるが、この
スイッチング周波数可変動作としては、スイッチング素
子Q1がオフとなる期間は一定としたうえで、オンとな
る期間を可変制御する動作が得られる。つまり、この電
源回路では、定電圧制御動作として、スイッチング周波
数を可変制御するように動作することで、スイッチング
出力に対する共振インピーダンス制御を行い、これと同
時に、スイッチング周期におけるスイッチング素子の導
通角制御(PWM制御)も行っているものと見ることが
出来る。そして、この複合的な制御動作を1組の制御回
路系によって実現している。ここで、スイッチング周波
数制御としては、例えば軽負荷の傾向になるなどして二
次側出力電圧が上昇したときに、スイッチング周波数を
高くすることで、二次側出力を抑制するように制御が行
われるものとされる。In the circuit shown in FIG. 5, the switching frequency is varied for the purpose of constant voltage control. The switching frequency variable operation is such that the period during which the switching element Q1 is turned off is constant and then the switching element Q1 is turned on. The operation of variably controlling the period of time is obtained. In other words, in this power supply circuit, as a constant voltage control operation, an operation is performed to variably control the switching frequency, thereby performing resonance impedance control on the switching output, and at the same time, controlling the conduction angle of the switching element in the switching cycle (PWM). Control). This complex control operation is realized by a set of control circuit systems. Here, as the switching frequency control, when the secondary output voltage increases due to, for example, a tendency toward light load, the control is performed so as to suppress the secondary output by increasing the switching frequency. It is supposed to be done.
【0017】また、力率改善は力率改善回路20により
行われる。この図に示す力率改善回路20は、図のよう
に、ブリッジ整流回路Di の正極出力と平滑コンデン
サCiの正極端子間に対して、チョークコイルLsと高
速リカバリ型ダイオードD2の直列接続回路が挿入され
る。高速リカバリ型ダイオードD2は、そのアノードが
チョークコイルLsに接続され、カソードが平滑コンデ
ンサCiの正極端子側に接続される。また、チョークコ
イルLsは、後述するようにして帰還されるスイッチン
グ出力の負荷として機能する。そして、このチョークコ
イルLsと−高速リカバリ型ダイオードD2の直列接続
に対しては、フィルタコンデンサCN が並列に接続され
る。ここでチョークコイルLs とフィルタコンデンサ
CN とによりノーマルモードのLCローパスフィルタが
形成され、スイッチング周波数の高周波ノイズがACラ
インに流入するのを阻止するようにされる。また、先に
述べた第1並列共振コンデンサCr −第2並列共振コ
ンデンサCr1の直列接続の接続点(分圧点)は、チョ
ークコイルLsと高速リカバリ型ダイオードD2の接続
点に対して接続される。The power factor is improved by a power factor improving circuit 20. In the power factor correction circuit 20 shown in the figure, a series connection circuit of a choke coil Ls and a high-speed recovery type diode D2 is inserted between the positive output of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci, as shown in the figure. Is done. The fast recovery diode D2 has an anode connected to the choke coil Ls and a cathode connected to the positive terminal side of the smoothing capacitor Ci. The choke coil Ls functions as a load of a switching output that is fed back as described later. A filter capacitor CN is connected in parallel to the series connection of the choke coil Ls and the high-speed recovery type diode D2. Here, a normal mode LC low-pass filter is formed by the choke coil Ls and the filter capacitor CN to prevent high frequency noise of the switching frequency from flowing into the AC line. The connection point (voltage division point) of the series connection of the first parallel resonance capacitor Cr and the second parallel resonance capacitor Cr1 is connected to the connection point of the choke coil Ls and the high-speed recovery type diode D2. .
【0018】ここで、第1並列共振コンデンサCr=8
200pF、第2並列共振コンデンサCr1=0.02
7μF、チョークコイルLs=75μH、フィルタコン
デンサCN=1μFが選定されているものとする。Here, the first parallel resonance capacitor Cr = 8
200 pF, second parallel resonance capacitor Cr1 = 0.02
It is assumed that 7 μF, choke coil Ls = 75 μH, and filter capacitor CN = 1 μF are selected.
【0019】このような接続形態の力率改善回路20で
は、スイッチング素子Q1がスイッチング動作をおこな
っているときに、そのオフ時に得られる共振パルス電圧
Vcpが第1並列共振コンデンサCr −第2並列共振
コンデンサCr1の直列接続により分圧され、その分圧
された電圧がチョークコイルLsと高速リカバリ型ダイ
オードD2の接続点に対して帰還されるようにして印加
される。例えば共振パルス電圧Vcpとしては600V
pが得られるとすると、チョークコイルLsと高速リカ
バリ型ダイオードD2の接続点には、3:1程度に分圧
された約150Vpの電圧が帰還されることになる。In the power factor improving circuit 20 having such a connection configuration, when the switching element Q1 is performing a switching operation, the resonance pulse voltage Vcp obtained when the switching element Q1 is turned off is equal to the first parallel resonance capacitor Cr-second parallel resonance. The voltage is divided by the series connection of the capacitor Cr1, and the divided voltage is applied so as to be fed back to the connection point between the choke coil Ls and the high-speed recovery type diode D2. For example, the resonance pulse voltage Vcp is 600 V
If p is obtained, a voltage of about 150 Vp, which is divided about 3: 1, is fed back to the connection point between the choke coil Ls and the high-speed recovery type diode D2.
【0020】ここで交流入力電圧VACが正負のピーク近
辺となるタイミングでは、高速リカバリ型ダイオードD
2が導通する。このときには、ブリッジ整流回路Diの
出力端子から、チョークコイルLs−高速リカバリ型ダ
イオードD2を介して、急峻に立ち上がったパルス波形
の電流が平滑コンデンサCiに流れて充電を行う。これ
に対して、交流入力電圧VACが正負のピーク近辺となる
以外の期間では、上述のようにして電圧V2として帰還
される共振パルス電圧によって、高速リカバリ型ダイオ
ードD2はスイッチング動作を繰り返す。また、このス
イッチング動作時において高速リカバリ型ダイオードD
2がオフとなるタイミングでは、第2並列共振コンデン
サCr1,チョークコイルLs,フィルタコンデンサCN
からなる回路に並列共振電流が流れ、オンとなるタイミ
ングでは交流入力電圧VACからチョークコイルLsを介
して高周波の充電電流が平滑コンデンサCiに流れる。
このようにして、整流電流経路に帰還された一次側の電
圧共振パルスを利用し、整流電流経路に流すべき電流を
高周波化するようにして交番化する動作を得ることによ
り交流入力電流IACの導通角が拡大されて力率の改善が
図られる。Here, at the timing when the AC input voltage VAC is near the positive and negative peaks, the high-speed recovery type diode D
2 conducts. At this time, a steeply rising pulse waveform current flows from the output terminal of the bridge rectifier circuit Di via the choke coil Ls and the high-speed recovery type diode D2 to the smoothing capacitor Ci to perform charging. On the other hand, during a period other than when the AC input voltage VAC is near the positive or negative peak, the high-speed recovery diode D2 repeats the switching operation by the resonance pulse voltage fed back as the voltage V2 as described above. In this switching operation, the high-speed recovery type diode D
2 is turned off, the second parallel resonance capacitor Cr1, the choke coil Ls, and the filter capacitor CN
A parallel resonance current flows through the circuit consisting of the following, and at the timing of turning on, a high-frequency charging current flows from the AC input voltage VAC to the smoothing capacitor Ci via the choke coil Ls.
In this way, by using the primary-side voltage resonance pulse fed back to the rectification current path, the operation of alternating the current to be passed through the rectification current path is obtained by increasing the frequency, thereby conducting the AC input current IAC. The corners are enlarged to improve the power factor.
【0021】上記図5に示す構成による電源回路の特性
として、負荷変動に対する力率と直流入力電圧(整流平
滑電圧Ei)の変化特性を図6に示す。また、この図に
おいては、図5に示した力率改善回路20を備えた回路
の特性(実線)と共に、図5に示した回路として力率改
善回路20を備えない回路の特性と比較して示してい
る。この図によれば、負荷電力Poが0W〜200Wの
範囲において、力率PFとしては、図5に示した力率改
善回路20を備えた構成のほうが、力率改善回路を有さ
ない回路よりも力率が向上していることがわかる。特
に、図5に示す回路では、負荷電力Po=50W付近で
力率がピークとなる特性が得られている。また、整流平
滑電圧Eiは、負荷電力Poが小さくなるに従ってレベ
ルが高くなっていく傾向が得られていることが分かる。FIG. 6 shows, as characteristics of the power supply circuit having the configuration shown in FIG. 5, a change factor of a power factor and a DC input voltage (rectified smoothed voltage Ei) with respect to a load change. Further, in this figure, the characteristics (solid line) of the circuit provided with the power factor correction circuit 20 shown in FIG. 5 are compared with the characteristics of the circuit not provided with the power factor correction circuit 20 as the circuit shown in FIG. Is shown. According to this figure, when the load power Po is in the range of 0 W to 200 W, the configuration having the power factor improvement circuit 20 shown in FIG. 5 is more powerful than the circuit having no power factor improvement circuit as the power factor PF. It can also be seen that the power factor has improved. In particular, the circuit shown in FIG. 5 has a characteristic in which the power factor has a peak near the load power Po = 50 W. It can also be seen that the level of the rectified smoothed voltage Ei tends to increase as the load power Po decreases.
【0022】図7は、交流入力電圧VACの変動に対する
力率と直流入力電圧(整流平滑電圧Ei)の変化特性を
示している。この図においても、図5に示した力率改善
回路20を備えた回路の特性(実線)と共に、図5に示
した回路として力率改善回路20を備えない回路の特性
を比較として示している。この図に示すように、交流入
力電圧VACが80V〜140Vの範囲で上昇するのに応
じて力率改善が行われない回路構成では力率が低下する
のに対して、図5に示す回路では力率PFの向上が図ら
れた上で、交流入力電圧VACの上昇に伴って力率PFが
上昇するという特性が得られる。また、整流平滑電圧E
iは、交流入力電圧VACの上昇に応じて、上昇していく
特性が得られている。FIG. 7 shows the change characteristics of the power factor and the DC input voltage (rectified smoothed voltage Ei) with respect to the fluctuation of the AC input voltage VAC. In this figure as well, the characteristics (solid line) of the circuit provided with the power factor correction circuit 20 shown in FIG. 5 and the characteristics of the circuit not provided with the power factor correction circuit 20 as the circuit shown in FIG. 5 are shown for comparison. . As shown in this diagram, the power factor is reduced in the circuit configuration in which the power factor improvement is not performed as the AC input voltage VAC increases in the range of 80 V to 140 V, whereas in the circuit shown in FIG. In addition to the improvement of the power factor PF, the characteristic that the power factor PF increases as the AC input voltage VAC increases is obtained. The rectified smoothed voltage E
i has a characteristic of increasing with an increase in the AC input voltage VAC.
【0023】次に、図8の回路図に、先に本出願人によ
り出願された発明に基づいて構成されるスイッチング電
源回路としての他の例を示す。この電源回路もまた、自
励式による電圧共振形のスイッチングコンバータに対し
て力率改善のための力率改善回路が設けられた構成とさ
れている。なお、この図において図5と同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。Next, the circuit diagram of FIG. 8 shows another example of a switching power supply circuit constructed based on the invention previously filed by the present applicant. This power supply circuit also has a configuration in which a power factor improving circuit for improving a power factor is provided for a self-excited voltage resonance type switching converter. In this figure, the same parts as those in FIG.
【0024】この図に示す電源回路においては、力率改
善回路21が備えられる。この力率改善回路21は、先
に図5に示した力率改善回路20に対して、高速リカバ
リ型ダイオードD2とチョークコイルLsの接続が逆に
なっている点が異なる。つまり、高速リカバリ型ダイオ
ードD2のアノードがブリッジ整流回路Diの正極出力
端子に接続され、カソードがチョークコイルLsの一端
に接続される。チョークコイルLsの他端は平滑コンデ
ンサCiの正極端子に対して接続される。そして、この
高速リカバリ型ダイオードD2とチョークコイルLsの
接続点に対して、第1並列共振コンデンサCr −第2
並列共振コンデンサCr1により分圧された電圧共振パ
ルスVcpが印加される接続形態となっている。The power supply circuit shown in FIG. 1 includes a power factor improving circuit 21. The power factor improving circuit 21 is different from the power factor improving circuit 20 shown in FIG. 5 in that the connection between the high-speed recovery type diode D2 and the choke coil Ls is reversed. That is, the anode of the fast recovery diode D2 is connected to the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di, and the cathode is connected to one end of the choke coil Ls. The other end of the choke coil Ls is connected to a positive terminal of the smoothing capacitor Ci. Then, the connection point between the high-speed recovery type diode D2 and the choke coil Ls is connected to the first parallel resonance capacitor Cr-second connection.
The connection configuration is such that the voltage resonance pulse Vcp divided by the parallel resonance capacitor Cr1 is applied.
【0025】このような構成の場合にも、ここで交流入
力電圧VACが正負のピーク近辺となるタイミングでは、
高速リカバリ型ダイオードD2が導通し、ブリッジ整流
回路Diの出力端子から、高速リカバリ型ダイオードD
2−チョークコイルLsを介して、急峻に立ち上がった
パルス波形の電流が平滑コンデンサCiに充電される。Even in the case of such a configuration, at the timing when the AC input voltage VAC is near the positive and negative peaks,
The high-speed recovery type diode D2 conducts, and the high-speed recovery type diode D
Through the 2-choke coil Ls, a steeply rising pulse waveform current is charged in the smoothing capacitor Ci.
【0026】この場合には、交流入力電圧VACの絶対値
レベルが或るレベルにまで低下すると高速リカバリ型ダ
イオードD2は一時オフとなり、このとき、第2並列共
振コンデンサCr1//チョークコイルLsからなる並
列共振回路によって電圧共振が生じる。この電圧共振に
よって、高速リカバリ型ダイオードD2のカソード電位
V2(分圧された共振パルス電圧)には正弦波状のパル
ス電圧が重畳される。そして、このカソード電位V2と
高速リカバリ型ダイオードD2のアノード側の電位V1と
の電位差によって高速リカバリ型ダイオードD2は、ス
イッチング動作を繰り返す。そしてこのスイッチング動
作において高速リカバリ型ダイオードD2がオンとなる
期間に、フィルタコンデンサCNから平滑コンデンサC
iへの充電電流が流れるようにされる。この動作によっ
て、交流入力電流IACの導通角が拡大されて力率の改善
が図られる。In this case, when the absolute value level of the AC input voltage VAC drops to a certain level, the high-speed recovery type diode D2 is temporarily turned off, and at this time, the second parallel resonance capacitor Cr1 // the choke coil Ls is formed. Voltage resonance is caused by the parallel resonance circuit. Due to this voltage resonance, a sine wave pulse voltage is superimposed on the cathode potential V2 (divided resonance pulse voltage) of the fast recovery diode D2. Then, the high speed recovery type diode D2 repeats the switching operation due to the potential difference between the cathode potential V2 and the potential V1 on the anode side of the high speed recovery type diode D2. In this switching operation, during the period in which the high-speed recovery type diode D2 is turned on, the filter capacitor CN is switched to the smoothing capacitor C2.
The charging current to i flows. By this operation, the conduction angle of the AC input current IAC is expanded, and the power factor is improved.
【0027】ここで図9に、上記図8に示す構成による
電源回路の特性として、負荷変動に対する力率と直流入
力電圧(整流平滑電圧Ei)の変化特性を示す。また、
図10に交流入力電圧変動に対する力率と直流入力電圧
(整流平滑電圧Ei)の変化特性を示す。なお、これら
の図においては、後の説明との兼ね合いから、第2並列
共振コンデンサCr1の定数について0.033μFを
選定した場合と、0.043μFを選定した場合とにつ
いての特性が示される。FIG. 9 shows, as characteristics of the power supply circuit having the configuration shown in FIG. 8, a change characteristic of a power factor and a DC input voltage (rectified smoothed voltage Ei) with respect to a load change. Also,
FIG. 10 shows the change characteristics of the power factor and the DC input voltage (rectified smoothed voltage Ei) with respect to the AC input voltage fluctuation. Note that, in these figures, the characteristics when the constant of the second parallel resonance capacitor Cr1 is selected to be 0.033 μF and when the constant is selected to be 0.043 μF are shown in consideration of the following description.
【0028】先ず、図9から分かるように、力率PFと
しては、負荷電力Po=50W〜200Wのほぼ実用的
範囲であれば、PF>0.70を保つことができてい
る。また、整流平滑電圧Eiについては、やはり、負荷
電力Poが小さくなるのに従って上昇するという傾向が
得られている。また、図10に示す特性によると、交流
入力電圧VAC=80V〜140Vの変動に対して力率P
Fは0.7以上が保たれ、整流平滑電圧Eiは、交流入
力電圧VACの上昇に応じて、上昇していくことが分か
る。First, as can be seen from FIG. 9, as the power factor PF, PF> 0.70 can be maintained if the load power Po is in a practical range of 50 W to 200 W. The rectified smoothed voltage Ei also tends to increase as the load power Po decreases. Further, according to the characteristics shown in FIG. 10, the power factor P varies with a change in the AC input voltage VAC = 80 V to 140 V.
It can be seen that F is maintained at 0.7 or more, and the rectified smoothed voltage Ei increases as the AC input voltage VAC increases.
【0029】上記図5及び図8に示したようにして力率
改善回路20,21を備えることで力率PFを向上させ
ることは可能となるのであるが、これら力率改善回路2
0,21は、整流電流経路に対してスイッチング出力を
帰還する構成を採るために、直流入力電圧(整流平滑電
圧Ei)に重畳するリップル成分が増加することが分か
っている。例えば図5に示す回路の場合であれば、力率
改善回路20を備えない構成の場合の整流平滑電圧Ei
に重畳するリップル成分ΔEiは、ΔEi=9.2Vで
あるのに対して、力率改善回路20を備えた場合にはΔ
Ei=35.3Vにまで増加する。特に、無負荷時にあ
っては、ΔEiは約26V程度にまで上昇する。これ
は、図8に示した構成の電源回路にあっても同様のこと
が言える。The provision of the power factor improvement circuits 20 and 21 as shown in FIGS. 5 and 8 makes it possible to improve the power factor PF.
Nos. 0 and 21 are known to increase the ripple component superimposed on the DC input voltage (rectified smoothed voltage Ei) because the switching output is fed back to the rectified current path. For example, in the case of the circuit shown in FIG. 5, the rectified smoothed voltage Ei in the case of a configuration not including the power factor correction circuit 20
The ripple component ΔEi to be superimposed on the power factor correction circuit is ΔEi = 9.2 V.
Ei increases to 35.3V. In particular, when there is no load, ΔEi rises to about 26V. The same can be said for the power supply circuit having the configuration shown in FIG.
【0030】例えば図8に示す構成を例に挙げると、第
1並列共振コンデンサCr=8200pF、第2並列共
振コンデンサCr1=0.027μF、チョークコイル
Ls=75μHを選定したとすれば、負荷電力Po=2
5W〜200Wの範囲で力率PFとして0.73以上を
保つことはできるのであるが、ΔEi=31.8Vにま
で増加する。そこで、図8に示す回路において、第2並
列共振コンデンサCr1=0.033μF、又はCr1=
0.043μFとして、第1並列共振コンデンサCr−
第2並列共振コンデンサCr1による分圧比を変更して
電圧共振パルスの帰還量を調整(少なく)すれば、Cr
1=0.033μFの場合には、ΔEi=25.3Vに
まで減少し、Cr1=0.043μFの場合には更にΔ
Ei=9.1Vにまで減少する。For example, taking the configuration shown in FIG. 8 as an example, if the first parallel resonance capacitor Cr = 8200 pF, the second parallel resonance capacitor Cr1 = 0.027 μF, and the choke coil Ls = 75 μH are selected, the load power Po = 2
Although the power factor PF can be maintained at 0.73 or more in the range of 5 W to 200 W, it increases to ΔEi = 31.8 V. Therefore, in the circuit shown in FIG. 8, the second parallel resonance capacitor Cr1 = 0.033 μF or Cr1 =
0.043 μF, the first parallel resonance capacitor Cr−
If the voltage division ratio by the second parallel resonance capacitor Cr1 is changed to adjust (reduce) the feedback amount of the voltage resonance pulse, Cr
When 1 = 0.033 μF, it decreases to ΔEi = 25.3 V, and when Cr 1 = 0.043 μF, ΔEi is further reduced
It decreases to Ei = 9.1V.
【0031】上記のようにして電圧共振パルスの帰還量
を低下させればΔEiを抑制することが可能とされる。
但し、電圧共振パルスの帰還量を低下させると、力率P
Fは低下する。例えば、この特性は、図9及び図10に
も示されており、Cr1=0.033μFの場合よりも
Cr1=0.043μFの場合のほうが、良好な力率特
性が得られている。従って、例えば図8に示す回路とし
ては、Cr1=0.043μF程度を限度として、リッ
プル電圧ΔEiの抑制と実用に足るだけの力率PFを得
るように調整を行うようにされる。これは図5に示した
回路についても同様のことが言える。If the feedback amount of the voltage resonance pulse is reduced as described above, ΔEi can be suppressed.
However, when the feedback amount of the voltage resonance pulse is reduced, the power factor P
F decreases. For example, this characteristic is also shown in FIG. 9 and FIG. 10, and a better power factor characteristic is obtained when Cr 1 = 0.043 μF than when Cr 1 = 0.033 μF. Therefore, for example, the circuit shown in FIG. 8 is adjusted so as to limit the ripple voltage ΔEi and obtain a power factor PF sufficient for practical use, with a limit of Cr 1 = 0.043 μF. The same can be said for the circuit shown in FIG.
【0032】[0032]
【発明が解決しようとする課題】図5及び図8に示した
回路にあっては、図6及び図9にそれぞれ示したよう
に、負荷電力Poが小さくなるのに応じて、直流入力電
圧(整流平滑電圧Ei)のレベルが上昇し、特に無負荷
時の条件に近づくに従って、上記したリップルΔEiが
増加することもあって、その上昇率が高くなる。これ
は、負荷変動に対する電圧変動率が増加することを意味
している。このため、直流入力電圧を生成する平滑コン
デンサCiの耐圧について、AC100V系に対応する
場合には、力率改善を行わない場合には200Vである
の対して、力率改善を行う構成を採る場合には250V
としなければならない。また、AC200V系に対応す
る場合には、力率改善を行わない場合には400Vであ
るの対して、力率改善を行う構成を採る場合には500
Vとしなければならない。このために、1つには平滑コ
ンデンサCiのサイズが大型化して、その分、回路の小
型化及び低コスト化の妨げになるという問題を有してい
る。In the circuits shown in FIGS. 5 and 8, as shown in FIGS. 6 and 9, as the load power Po decreases, the DC input voltage ( As the level of the rectified and smoothed voltage Ei) increases, and particularly as the condition approaches a no-load condition, the above-described ripple ΔEi increases, and the rate of increase increases. This means that the voltage fluctuation rate with respect to the load fluctuation increases. For this reason, when adopting a configuration in which the withstand voltage of the smoothing capacitor Ci that generates the DC input voltage is 200 V when the power factor is not improved when the power factor is not improved when the configuration is adapted to the AC 100 V system, 250V
And must be. In addition, when the power factor correction is not performed, the voltage is 400 V when the power factor correction is not performed, and when the power factor correction is performed, the voltage is 500 V.
V. For this reason, one problem is that the size of the smoothing capacitor Ci increases, which hinders a reduction in circuit size and cost.
【0033】また、平滑コンデンサCiは例えば電解コ
ンデンサが用いられるが、この電解コンデンサのキャパ
シタンスを同等とした上で耐圧を上げたものを選定した
場合、等価内部抵抗が増加するために自己発熱量も増加
する。これによって電解コンデンサの経年変化による劣
化の度合いも大きくなり、その分信頼性が低くなってし
まう。As the smoothing capacitor Ci, for example, an electrolytic capacitor is used. If a capacitor having a higher withstand voltage after making the capacitance of the electrolytic capacitor equal is selected, the amount of self-heating also increases because the equivalent internal resistance increases. To increase. As a result, the degree of deterioration of the electrolytic capacitor due to aging increases, and the reliability decreases accordingly.
【0034】[0034]
【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記課題
を考慮してスイッチング電源回路として次のように構成
する。つまり、商用交流電源を入力して整流平滑電圧を
生成し、直流入力電圧として出力する整流平滑手段と、
疎結合とされる所要の結合係数が得られるようにギャッ
プが形成され、一次側出力を二次側に伝送するために設
けられる絶縁コンバータトランスと、直流入力電圧をス
イッチング素子により断続して得られるスイッチング出
力を上記絶縁コンバータトランスの一次巻線に出力する
ようにされたスイッチング手段と、少なくとも、絶縁コ
ンバータトランスの一次巻線を含む漏洩インダクタンス
成分と第1並列共振コンデンサのキャパシタンスとによ
って形成されて、上記スイッチング手段の動作を電圧共
振形とする一次側並列共振回路と、力率改善動作を行う
ための力率改善手段とを備える。また、絶縁コンバータ
トランスの二次巻線の漏洩インダクタンス成分と、二次
側共振コンデンサのキャパシタンスとによって二次側に
おいて形成される二次側共振回路と、この二次側共振回
路を含んで形成され、上記絶縁コンバータトランスの二
次巻線に得られる交番電圧を入力して整流動作を行っ
て、二次側直流出力電圧を生成するように構成された直
流出力電圧生成手段と、二次側直流出力電圧のレベルに
応じて、二次側直流出力電圧に対する定電圧制御を行う
ように構成された定電圧制御手段とを備える。そのうえ
で、上記力率改善手段は、整流平滑手段内において商用
交流電源の整流を行うための整流回路を形成すると共
に、スイッチング用素子として機能するダイオード素子
と、一次巻線に得られるスイッチング出力が伝達される
ようにして絶縁コンバータトランスに対して巻装される
三次巻線と、この三次巻線に伝達されたスイッチング出
力を上記整流回路の整流出力点に対して印加するように
して挿入される共振コンデンサと、整流回路の整流出力
点と上記整流平滑手段を形成する平滑コンデンサ間に対
して挿入されるインダクタとを少なくとも備えて構成す
る。In view of the above-mentioned problems, the present invention is configured as a switching power supply circuit as follows. That is, rectifying and smoothing means for receiving a commercial AC power supply, generating a rectified smoothed voltage, and outputting the rectified smoothed voltage as a DC input voltage;
A gap is formed so as to obtain a required coupling coefficient that is loosely coupled, and an insulating converter transformer provided for transmitting a primary output to a secondary side and a DC input voltage obtained by intermittent switching by a switching element. A switching unit configured to output a switching output to a primary winding of the insulating converter transformer, and formed at least by a leakage inductance component including a primary winding of the insulating converter transformer and a capacitance of the first parallel resonance capacitor; A primary-side parallel resonance circuit that makes the operation of the switching means a voltage resonance type, and a power factor improving means for performing a power factor improving operation are provided. Further, a secondary resonance circuit formed on the secondary side by the leakage inductance component of the secondary winding of the insulating converter transformer and the capacitance of the secondary resonance capacitor, and the secondary resonance circuit is formed including the secondary resonance circuit. A DC output voltage generating means configured to input an alternating voltage obtained to a secondary winding of the insulating converter transformer and perform a rectification operation to generate a secondary DC output voltage; Constant voltage control means configured to perform constant voltage control on the secondary side DC output voltage according to the level of the output voltage. In addition, the power factor improving means forms a rectifying circuit for rectifying the commercial AC power supply in the rectifying / smoothing means, and transmits a diode element functioning as a switching element and a switching output obtained to a primary winding. A tertiary winding wound around the insulating converter transformer, and a resonance inserted to apply the switching output transmitted to the tertiary winding to the rectification output point of the rectifier circuit. It comprises at least a capacitor and an inductor inserted between the rectification output point of the rectifier circuit and the smoothing capacitor forming the rectifying and smoothing means.
【0035】上記構成によれば、複合共振形コンバータ
といわれる電源回路に備えられる力率改善回路として
は、絶縁コンバータトランスの一次巻線に得られるスイ
ッチング出力を三次巻線に伝達し、更にこの三次巻線か
ら共振コンデンサを介するようにして整流電流経路に帰
還する構成を採る。そして、このようにして帰還された
スイッチング出力によって、商用交流電源を整流する整
流回路を形成するダイオード素子がスイッチング動作を
行うことで結果的に力率改善をはかるようにされる。こ
のような構成では、三次巻線を介して伝達されるスイッ
チング出力によって、共振コンデンサと力率改善手段内
のインダクタによって形成される共振回路が共振動作を
行う期間が生じる。According to the above configuration, as a power factor improving circuit provided in a power supply circuit called a composite resonance type converter, a switching output obtained from a primary winding of an insulated converter transformer is transmitted to a tertiary winding. A configuration is employed in which feedback is made from the winding to the rectified current path via a resonance capacitor. Then, the switching element fed back in this way causes the diode element forming the rectifier circuit for rectifying the commercial AC power supply to perform a switching operation, thereby improving the power factor as a result. In such a configuration, the switching output transmitted through the tertiary winding generates a period in which the resonance circuit formed by the resonance capacitor and the inductor in the power factor correction unit performs a resonance operation.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態として
の電源回路の構成例を示す回路図である。この図に示す
電源回路も、図11に示す構造の絶縁コンバータトラン
スPITが備えられて複合共振形コンバータを形成す
る。なお、この図において図5及び図8と同一部分には
同一符号を付して説明を省略する。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention. The power supply circuit shown in this figure is also provided with the insulating converter transformer PIT having the structure shown in FIG. 11 to form a composite resonance type converter. In this figure, the same parts as those in FIGS. 5 and 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0037】この図に示す電源回路においては、絶縁コ
ンバータトランスPITの一次側に対して三次巻線N3
が巻装される。この場合、三次巻線N3は一次巻線の巻
始め側を巻き上げるようにして設けられる。この三次巻
線N3の端部(一次側巻線の巻始め端部)は、次に説明
する力率改善回路10の直列共振コンデンサCAに対し
て接続される。In the power supply circuit shown in this figure, the tertiary winding N3 is connected to the primary side of the isolated converter transformer PIT.
Is wound. In this case, the tertiary winding N3 is provided so as to wind up the winding start side of the primary winding. The end of the tertiary winding N3 (the winding start end of the primary winding) is connected to the series resonance capacitor CA of the power factor correction circuit 10 described below.
【0038】この図に示す力率改善回路10において
は、先ず、商用交流電源ACを全波整流するブリッジ整
流回路DiFを含む。このブリッジ整流回路DiFを形成
する4本のダイオードD3,D4,D5,D6には高速リカ
バリ型が採用される。このダイオードD3,D4,D5,
D6が力率改善のためのスイッチング用素子として機能
する。The power factor improving circuit 10 shown in FIG. 1 includes a bridge rectifier circuit DiF for full-wave rectifying a commercial AC power supply AC. A high-speed recovery type is adopted for the four diodes D3, D4, D5 and D6 forming the bridge rectifier circuit DiF. The diodes D3, D4, D5,
D6 functions as a switching element for improving the power factor.
【0039】ブリッジ整流回路DiFの正極出力端子
(整流出力点)と、このブリッジ整流回路DiFの整流
電流が充電される平滑コンデンサCiの正極端子間に
は、チョークコイルLsが直列に挿入される。そして、
このブリッジ整流回路DiFの正極出力端子とチョーク
コイルLsの接続点に対して、先に述べた三次巻線N3
の端部(一次側巻線の巻始め端部)が、直列共振コンデ
ンサCAを介して接続される。A choke coil Ls is inserted in series between the positive output terminal (rectified output point) of the bridge rectifier circuit DiF and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci charged with the rectified current of the bridge rectifier circuit DiF. And
The connection between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit DiF and the choke coil Ls is connected to the tertiary winding N3 described above.
(The winding start end of the primary winding) is connected via a series resonance capacitor CA.
【0040】ここで、上記図1に示す構成において、三
次巻線N3=3Tとされ、直列共振コンデンサCA=0.
033μF、チョークコイルLs=13μH、フィルタ
コンデンサCL=1μFが選定されているものとする。Here, in the configuration shown in FIG. 1, the tertiary winding N3 = 3T and the series resonance capacitor CA = 0.
It is assumed that 033 μF, choke coil Ls = 13 μH, and filter capacitor CL = 1 μF are selected.
【0041】また、この場合の並列共振コンデンサCr
は、スイッチング素子Q1のコレクタ−エミッタ間に対
して並列に接続されており、自身のキャパシタンスと絶
縁コンバータトランスPITの一次巻線N1のリーケー
ジインダクタンスとによってスイッチング動作を電圧共
振形とするための並列共振回路を形成する。In this case, the parallel resonance capacitor Cr
Is connected in parallel with the collector-emitter of the switching element Q1, and has a parallel resonance for making the switching operation a voltage resonance type by its own capacitance and the leakage inductance of the primary winding N1 of the insulating converter transformer PIT. Form a circuit.
【0042】このような構成によれば、スイッチング動
作中にあるスイッチング素子Q1がオフの期間に発生す
る共振パルス電圧Vcpは、一次巻線N1を介して三次
巻線N3に伝達される。そして、この三次巻線N3に伝達
された共振パルス電圧Vcpとしての交番電圧は、直列
共振コンデンサCAのキャパシタンスを介して、整流出
力点に対して印加されるかたちで整流電流経路に帰還さ
れることになる。According to such a configuration, the resonance pulse voltage Vcp generated while the switching element Q1 in the switching operation is off is transmitted to the tertiary winding N3 via the primary winding N1. The alternating voltage as the resonance pulse voltage Vcp transmitted to the tertiary winding N3 is fed back to the rectification current path in a form applied to the rectification output point via the capacitance of the series resonance capacitor CA. become.
【0043】図2は、上記図1に示した構成の電源回路
の要部の動作を電源周期により示す波形図である。この
図に示す動作は、交流入力電圧VAC=100V、最大負
荷電力200W時の動作となる。FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the main part of the power supply circuit having the configuration shown in FIG. The operation shown in this figure is an operation when the AC input voltage VAC is 100 V and the maximum load power is 200 W.
【0044】ここでは、商用電源の周波数は50Hzと
され、交流入力電圧VACは図2(a)に示すように、半
周期が10msとなる正弦波状の波形が得られている。
そして、ブリッジ整流回路Diには、交流入力電流IAC
が図2(b)に示すようにして流れることになる。そし
て、ブリッジ整流回路DiFを形成する高速リカバリ型
のダイオードD3,D4,D5,D6では、この交流入力電
流IACを入力して次のようにしてスイッチング動作を行
う。Here, the frequency of the commercial power supply is 50 Hz, and the AC input voltage VAC has a sinusoidal waveform having a half cycle of 10 ms as shown in FIG.
The bridge rectifier circuit Di has an AC input current IAC
Flows as shown in FIG. 2 (b). Then, the high-speed recovery type diodes D3, D4, D5 and D6 forming the bridge rectifier circuit DiF input this AC input current IAC and perform a switching operation as follows.
【0045】交流入力電圧VACが正極性で、その絶対値
レベルが高いとされて交流入力電流IACが流れる5ms
の期間に対応しては、ダイオードD5,D4がその整流電
流経路にあることになるが、このダイオードD5,D4
が、帰還された共振パルス電圧によってスイッチング動
作を行う。これにより、ダイオードD5,D4をそれぞれ
流れる整流電流I5,I4としては、図2(c)に示すよ
うにして、交流入力電流IACが正の期間において、正極
性の交流入力電流IAC(図2(b))と略同一形状のエ
ンベロープで、スイッチング周期に応じた交番電流とな
る。この整流電流I5,I4は、ダイオードD5,D4を介
した上で、フィルタコンデンサCLからチョークコイル
Lsを介して平滑コンデンサCiに充電される電流とな
る。The AC input voltage VAC has a positive polarity, and its absolute value level is assumed to be high.
, The diodes D5 and D4 are in the rectified current path.
Perform the switching operation by the feedback resonance pulse voltage. As a result, as shown in FIG. 2 (c), the rectified currents I5 and I4 flowing through the diodes D5 and D4, respectively, have a positive AC input current IAC (FIG. The envelope has substantially the same shape as that of b)), and has an alternating current according to the switching cycle. The rectified currents I5 and I4 are currents that are charged from the filter capacitor CL to the smoothing capacitor Ci via the choke coil Ls after passing through the diodes D5 and D4.
【0046】また、交流入力電圧VACが負極性で、その
絶対値レベルが高いとされて交流入力電流IACが流れる
5msの期間に対応しては、ダイオードD6,D3がその
整流電流経路にあることになる。そして、このダイオー
ドD6,D3が、帰還された共振パルス電圧によってスイ
ッチング動作を行う。従って、これらダイオードD6,
D3をそれぞれ流れる整流電流I6,I3は、図2(d)
に示すようにして、交流入力電流IACが負の期間におい
て、やはり正極性の交流入力電流IAC(図2(b))と
略同一形状のエンベロープで、スイッチング周期に応じ
た交番電流となる。そしてこの整流電流I6,I3は、チ
ョークコイルLsを介して平滑コンデンサCiに充電さ
れる。このようにして、整流電流経路において、ブリッ
ジ整流回路DiFのダイオードD3,D4,D5,D6がス
イッチング動作を行うことで、整流電流が断続されるの
であるが、これによって、実際の交流入力電流IACとし
ては導通角が拡大されて力率改善の改善が図られるもの
である。In addition, when the AC input voltage VAC has a negative polarity and its absolute value level is high and the AC input current IAC flows for 5 ms, the diodes D6 and D3 are in the rectified current path. become. Then, the diodes D6 and D3 perform the switching operation by the feedback resonance pulse voltage. Therefore, these diodes D6,
The rectified currents I6 and I3 flowing through D3 respectively are shown in FIG.
As shown in (2), during the period when the AC input current IAC is negative, the AC input current IAC also has an envelope having substantially the same shape as that of the AC input current IAC (FIG. 2B), and becomes an alternating current according to the switching cycle. The rectified currents I6 and I3 are charged in the smoothing capacitor Ci via the choke coil Ls. In this way, in the rectification current path, the rectification current is interrupted by the switching operation of the diodes D3, D4, D5, and D6 of the bridge rectification circuit DiF. In this case, the conduction angle is enlarged to improve the power factor.
【0047】また、このスイッチング動作が行われるこ
とに応じて、直列共振コンデンサCAと三次巻線N3、チ
ョークコイルLsからなる共振回路の共振動作が得られ
る。このため、直列共振コンデンサCAを流れる共振電
流Icは、図2(g)に示す交番波形が得られる。ま
た、直列共振コンデンサCAを介してスイッチング出力
が印加されるブリッジ整流回路DiFの正極出力端子の
電圧V1は、図2(e)に示す交番波形が得られる。そ
して、チョークコイルLsには、図2(f)の電流IL
として示すようにして、交流入力電流IACの導通期間に
ほぼ対応するようにして正弦波状に流れ、交流入力電流
IACの非導通期間に対応しては、ほぼ一定レベルの交番
波形による電流が流れる波形となる。In response to the switching operation, a resonance operation of a resonance circuit including the series resonance capacitor CA, the tertiary winding N3, and the choke coil Ls is obtained. Thus, the alternating current shown in FIG. 2G is obtained as the resonance current Ic flowing through the series resonance capacitor CA. The voltage V1 at the positive output terminal of the bridge rectifier circuit DiF to which the switching output is applied via the series resonance capacitor CA has an alternating waveform shown in FIG. The choke coil Ls has a current IL shown in FIG.
As shown in the figure, a waveform in which the current flows in a sinusoidal shape substantially corresponding to the conduction period of the AC input current IAC, and a current having a substantially constant level alternating waveform flows in response to the non-conduction period of the AC input current IAC Becomes
【0048】ここで、上記図1に示した電源回路につい
ての実験結果を図3及び図4に示す。なお、これらの図
に示す実験結果を得るのにあたって、動作条件として
は、負荷電力Po=200W〜0W、交流入力電圧VAC
=85V〜144V時としている。また、図3に示す整
流平滑電圧Eiについては、比較として、図1に示され
る力率改善回路10を備えた回路構成(力率改善有り)
と、図1に示した構成において力率改善回路10を備え
ない基本的構成(力率改善無し)との両者の特性を示し
ている。Here, FIGS. 3 and 4 show experimental results of the power supply circuit shown in FIG. In order to obtain the experimental results shown in these figures, the operating conditions were as follows: load power Po = 200 W to 0 W, AC input voltage VAC
= 85V to 144V. Also, for the rectified smoothed voltage Ei shown in FIG. 3, for comparison, a circuit configuration including the power factor improvement circuit 10 shown in FIG. 1 (with power factor improvement)
2 shows the characteristics of both the configuration shown in FIG. 1 and the basic configuration without the power factor improvement circuit 10 (no power factor improvement).
【0049】まず図3には、交流入力電圧VAC=100
Vで一定とした条件の下での、負荷と力率との関係を示
している。この図に示されるように力率改善回路10を
備えた本実施の形態の回路では、負荷電力の増加に伴っ
て力率が高くなる傾向を有しており、負荷電力Po=5
0W〜200Wの範囲で、力率PFは0.7以上が維持
される。First, FIG. 3 shows that the AC input voltage VAC = 100
7 shows the relationship between the load and the power factor under the condition that V is constant. As shown in this figure, in the circuit of the present embodiment including the power factor improvement circuit 10, the power factor tends to increase with the increase in load power, and the load power Po = 5
In the range of 0 W to 200 W, the power factor PF is maintained at 0.7 or more.
【0050】また、負荷電力変動に対する整流平滑電圧
Eiとしては、先行技術と比較して無負荷時における急
峻な上昇は抑えられている。また、力率改善有りの回路
では、力率改善無しの回路に対して、負荷電力値に関わ
らず定常的に数V程度高くなっているが、この程度のレ
ベルの上昇では、平滑コンデンサCiについて耐圧を上
げたものを選定する必要はないものとされる。また、実
際のリップル電圧成分ΔEiとしても、負荷電力Po=
200W〜0Wの範囲でΔEi=12.0Vという結果
が得られた。これは、力率改善無しの回路と比較して
2.8V程度しか上昇していない。このようにして、本
実施の形態では無負荷時の整流平滑電圧Eiの上昇が抑
制されることで、平滑コンデンサCiについては、力率
改善有りの回路にあっても、力率改善無しの回路と同等
の耐圧品を選定することができる。Also, as compared with the prior art, the rectified smoothed voltage Ei with respect to the load power fluctuation is suppressed from rising sharply when there is no load. Further, in the circuit with the power factor improvement, the voltage is steadily higher by several volts than the circuit without the power factor improvement irrespective of the load power value. It is said that there is no need to select one with a higher breakdown voltage. Also, as the actual ripple voltage component ΔEi, the load power Po =
A result of ΔEi = 12.0 V was obtained in the range of 200 W to 0 W. This rises only about 2.8 V compared to the circuit without power factor improvement. As described above, in the present embodiment, the rise of the rectified smoothed voltage Ei at the time of no load is suppressed, so that the smoothing capacitor Ci has a circuit without power factor improvement even in a circuit with power factor improvement. It is possible to select a pressure-resistant product equivalent to.
【0051】また、図4には負荷電力Po=200Wで
一定とした場合の交流入力電圧変化に対する力率及び整
流平滑電圧Eiレベルとの関係を示している。この図に
よると、交流入力電圧VAC=120Vあたりよりも上の
レベルから、力率PFが若干低下する傾向を見せてはい
るものの、交流入力電圧VAC=85V〜144Vの範囲
で、力率PFは0.75以上が維持されており、実用上
問題ない程度の高力率が得られていることが分かる。ま
た、整流平滑電圧Eiとしては、交流入力電圧VACの上
昇に応じて高くなっていることが示されている。FIG. 4 shows the relationship between the power factor and the rectified smoothed voltage Ei level with respect to the change in the AC input voltage when the load power Po is constant at 200 W. According to this figure, although the power factor PF tends to slightly decrease from a level higher than about AC input voltage VAC = 120 V, in the range of AC input voltage VAC = 85 V to 144 V, the power factor PF is It can be seen that 0.75 or more is maintained, and a high power factor that does not cause any practical problem is obtained. Further, it is shown that the rectified smoothed voltage Ei increases as the AC input voltage VAC increases.
【0052】本出願人は、絶縁コンバータトランスの三
次巻線から直列共振コンデンサを介して、スイッチング
パルス(電圧共振パルスVcp)を整流電流経路に帰還
する方式の力率改善回路として、ブリッジ整流回路につ
いては通常の低速ダイオードを用いて整流動作のみの機
能を与えるものとし、代わりにスイッチング用素子とし
てのダイオード素子を整流電流経路に挿入した、ダイオ
ード追加式の構成も提案している。このような電源回路
の構成と、図1に示した回路とを比較した場合、図1の
回路では、上記スイッチング用素子としてのダイオード
素子を整流電流経路に挿入する必要がないため、この分
の電力損失が解消される。具体的には、ダイオード追加
式の回路の電力損失が90.6%であるのに対して、図
1に示す回路では、91.4%となり、0.8%程度の
向上が図られるものである。The present applicant relates to a bridge rectifier circuit as a power factor improving circuit of a system in which a switching pulse (voltage resonance pulse Vcp) is fed back to a rectified current path from a tertiary winding of an insulating converter transformer via a series resonant capacitor. Has proposed a function of providing only a rectifying operation using a normal low-speed diode, and instead, has added a diode element as a switching element in a rectifying current path, and has proposed a configuration of a diode addition type. When comparing the configuration of such a power supply circuit with the circuit shown in FIG. 1, in the circuit of FIG. 1, it is not necessary to insert the diode element as the switching element into the rectification current path. Power loss is eliminated. Specifically, the power loss of the diode-added type circuit is 90.6%, while the power loss of the circuit shown in FIG. 1 is 91.4%, which is an improvement of about 0.8%. is there.
【0053】なお、本出願人は、複合共振形スイッチン
グコンバータとして、二次側並列共振回路に対して全波
整流回路を備えた構成や、二次側直列共振回路を利用し
た倍電圧整流回路、若しくは4倍電圧整流回路を備えた
構成も既に提案しているが、このような構成も本実施の
形態の変形例として成立し得る。つまり、本実施の形態
としては二次側の共振回路及び整流回路の構成として特
に限定されるものではない。The applicant of the present application has proposed a composite resonance type switching converter having a configuration in which a full-wave rectification circuit is provided for a secondary side parallel resonance circuit, a voltage doubler rectification circuit using a secondary side series resonance circuit, Alternatively, a configuration having a quadruple voltage rectifier circuit has already been proposed, but such a configuration can also be realized as a modification of the present embodiment. That is, the present embodiment is not particularly limited as the configuration of the secondary-side resonance circuit and the rectifier circuit.
【0054】また、上記各実施の形態にあっては、一次
側の電圧共振形コンバータとして、自励式の構成が採ら
れているが、他励式の構成に対しても本発明の適用は可
能である。この場合には例えば自励発振駆動回路に代え
て、IC(集積回路)による発振・ドライブ回路を備
え、この発振・ドライブ回路により電圧共振形コンバー
タのスイッチング素子を駆動するという構成を採ればよ
い。この場合、定電圧制御としては、二次側出力電圧レ
ベルに応じて発振・ドライブ回路にて生成される駆動信
号波形を可変制御する。その制御としては、スイッチン
グ素子がオフとなる期間は一定で、オンとなる期間が二
次側出力電圧レベルの上昇に応じて短縮されるようにし
て駆動信号波形を生成すればよいものである。なお、こ
のような他励式の構成を採る場合には、直交型制御トラ
ンスPRTは省略される。In each of the above embodiments, the primary-side voltage resonance type converter has a self-excited configuration, but the present invention can be applied to a separately-excited configuration. is there. In this case, for example, an oscillation / drive circuit using an IC (integrated circuit) may be provided instead of the self-excited oscillation drive circuit, and the switching element of the voltage resonance type converter may be driven by the oscillation / drive circuit. In this case, as the constant voltage control, the drive signal waveform generated by the oscillation / drive circuit is variably controlled according to the secondary output voltage level. As the control, the drive signal waveform may be generated such that the period during which the switching element is turned off is constant, and the period during which the switching element is turned on is shortened in accordance with an increase in the secondary-side output voltage level. When such a separately excited configuration is employed, the orthogonal control transformer PRT is omitted.
【0055】また、上記のようにして他励式の構成を採
る場合には、1石のバイポーラトランジスタ(BJT)
とされていたスイッチング素子Q1に代えて、例えば2
石のバイポーラトランジスタ(BJT)をダーリントン
接続したダーリントン回路を採用することが可能であ
る。更には、1石のバイポーラトランジスタ(BJT)
としてのスイッチング素子Q1に代えて、MOS−FE
T(MOS型電界効果トランジスタ;金属酸化膜半導
体)、又はIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジス
タ)、又はSIT(静電誘導サイリスタ)を使用するこ
とが可能であり、これらダーリントン回路又は上記各素
子の何れかをスイッチング素子として使用した場合に
は、更なる高効率化を図ることが可能になる。In the case of adopting a separately excited configuration as described above, a single bipolar transistor (BJT)
Instead of the switching element Q1
It is possible to employ a Darlington circuit in which a stone bipolar transistor (BJT) is connected in Darlington. Furthermore, one bipolar transistor (BJT)
MOS-FE instead of the switching element Q1
It is possible to use T (MOS field effect transistor; metal oxide semiconductor), IGBT (insulated gate bipolar transistor), or SIT (static induction thyristor), and these Darlington circuits or any of the above elements When is used as a switching element, it is possible to further increase the efficiency.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、一次側に
電圧共振形コンバータを備え、二次側に共振回路を備え
た複合共振形コンバータに対して、力率改善回路が備え
られる。そして、この力率改善回路としては、先ず、商
用交流電源を整流するための整流回路のダイオードをス
イッチング用素子とし、かつ、一次巻線の出力が伝達さ
れるように絶縁コンバータトランスに巻装された三次巻
線と、この三次巻線の出力を整流電流経路に帰還する経
路に挿入される共振コンデンサと、整流回路の出力点と
平滑コンデンサ間に挿入されるインダクタとによって構
成される。このような構成であれば、スイッチング素子
のスイッチング動作により得られる電圧共振パルスは、
三次巻線から共振コンデンサを介して整流電流経路に帰
還するようにされる。そして、この整流電流経路に帰還
されたスイッチング出力によって、スイッチング用素子
が整流電流を断続するスイッチング動作を行うことで、
力率の改善を図るようにされる。そして本発明にあって
は、共振コンデンサと力率改善回路内のインダクタによ
って共振回路が形成されるのであるが、スイッチング用
素子が導通しない期間には、この共振回路の共振動作が
得られて共振電流を流すようにされる。As described above, according to the present invention, a power factor improving circuit is provided for a composite resonant converter having a voltage resonance type converter on the primary side and a resonance circuit on the secondary side. As the power factor improving circuit, first, a diode of a rectifying circuit for rectifying a commercial AC power supply is used as a switching element, and is wound around an insulating converter transformer so that the output of a primary winding is transmitted. A tertiary winding, a resonance capacitor inserted in a path for feeding the output of the tertiary winding back to a rectified current path, and an inductor inserted between the output point of the rectifier circuit and the smoothing capacitor. With such a configuration, the voltage resonance pulse obtained by the switching operation of the switching element is:
The tertiary winding is fed back to the rectified current path via the resonance capacitor. Then, the switching element performs a switching operation of interrupting the rectification current by the switching output fed back to the rectification current path,
The power factor is improved. In the present invention, a resonance circuit is formed by the resonance capacitor and the inductor in the power factor correction circuit. During a period when the switching element is not conducting, the resonance operation of the resonance circuit is obtained and the resonance operation is performed. The current is allowed to flow.
【0057】このような動作により、結果的には、軽負
荷時若しくは無負荷時の直流入力電圧(整流平滑電圧)
の上昇を抑制することが可能になるが、これによって、
直流入力電圧を得るための平滑コンデンサとしては、力
率改善のための構成を備えない回路に用いていた平滑コ
ンデンサと同等の耐圧品を選定することが可能になる。
つまり、力率改善回路を備えたことに対応して平滑コン
デンサの耐圧を上げる必要がない。これにより、先ず、
平滑コンデンサの大型化が避けられるために、回路サイ
ズも大型化しない。また、コストアップも避けられるこ
とになる。また、平滑コンデンサの耐圧を上げることに
よる経年変化(劣化)も小さなものになるため、この点
での電源回路の信頼性も向上する。As a result of this operation, as a result, the DC input voltage (rectified smoothed voltage) at light load or no load
It is possible to suppress the rise of
As a smoothing capacitor for obtaining a DC input voltage, it is possible to select a withstand voltage product equivalent to a smoothing capacitor used in a circuit having no configuration for improving a power factor.
That is, it is not necessary to increase the withstand voltage of the smoothing capacitor in accordance with the provision of the power factor improving circuit. Thus, first,
Since the size of the smoothing capacitor cannot be increased, the circuit size does not increase. Also, an increase in cost can be avoided. In addition, since aging (deterioration) due to an increase in the withstand voltage of the smoothing capacitor is small, the reliability of the power supply circuit in this respect is also improved.
【0058】また、本発明の力率改善回路としては、商
用交流電源を整流するための整流回路のダイオードをス
イッチング素子として利用したことで、力率改善前の回
路に対して共振コンデンサとチョークコイルとしてのイ
ンダクタの2部品を設けるだけでよいことになる。つま
り、力率改善のための部品点数としては少なくて済み、
コストアップを抑制して、回路の大型化をさけることも
できる。更には、整流回路のダイオードに加えてスイッ
チング用素子を追加して設ける必要がない構成であるた
めに、その分の電力変換効率の向上も図られる。Further, the power factor improving circuit of the present invention uses a diode of a rectifying circuit for rectifying a commercial AC power supply as a switching element, so that a resonance capacitor and a choke coil are used for the circuit before the power factor improving. It is only necessary to provide the two components of the inductor. In other words, the number of parts for power factor improvement is small,
It is also possible to suppress an increase in cost and avoid an increase in the size of the circuit. Further, since it is not necessary to additionally provide a switching element in addition to the diode of the rectifier circuit, the power conversion efficiency can be improved accordingly.
【図1】本発明の実施の形態としてのスイッチング電源
回路の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示すスイッチング電源回路の動作を示す
波形図である。FIG. 2 is a waveform chart showing an operation of the switching power supply circuit shown in FIG.
【図3】図1に示すスイッチング電源回路について、負
荷電力変動に対する力率及び直流入力電圧レベルの関係
を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a power factor and a DC input voltage level with respect to a load power variation in the switching power supply circuit shown in FIG.
【図4】図1に示すスイッチング電源回路について、交
流入力電圧変動に対する力率及び直流入力電圧レベルの
関係を示す特性図である。4 is a characteristic diagram showing a relationship between a power factor and a DC input voltage level with respect to an AC input voltage fluctuation in the switching power supply circuit shown in FIG.
【図5】先行技術としてのスイッチング電源回路の構成
を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply circuit as a prior art.
【図6】図5に示すスイッチング電源回路について、負
荷電力変動に対する力率及び直流入力電圧レベルの関係
を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a power factor and a DC input voltage level with respect to a load power variation in the switching power supply circuit shown in FIG.
【図7】図5に示すスイッチング電源回路について、交
流入力電圧変動に対する力率及び直流入力電圧レベルの
関係を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a power factor and a DC input voltage level with respect to an AC input voltage change in the switching power supply circuit illustrated in FIG. 5;
【図8】先行技術としてのスイッチング電源回路の他の
構成を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing another configuration of a switching power supply circuit as a prior art.
【図9】図8に示すスイッチング電源回路について、負
荷電力変動に対する力率及び直流入力電圧レベルの関係
を示す特性図である。9 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a power factor and a DC input voltage level with respect to a load power variation in the switching power supply circuit illustrated in FIG. 8;
【図10】図8に示すスイッチング電源回路について、
交流入力電圧変動に対する力率及び直流入力電圧レベル
の関係を示す特性図である。FIG. 10 shows the switching power supply circuit shown in FIG.
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a power factor and a DC input voltage level with respect to AC input voltage fluctuation.
【図11】本実施の形態の電源回路に採用される絶縁コ
ンバータトランスの構造を示す側断面図である。FIG. 11 is a side sectional view showing a structure of an insulating converter transformer employed in the power supply circuit of the present embodiment.
【図12】相互インダクタンスが+M/−Mの場合の各
動作を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing each operation when the mutual inductance is + M / −M.
1 制御回路、2 スイッチング駆動回路部、10 力
率改善回路、Di,DiF ブリッジ整流回路、Ci
平滑コンデンサ、D2,D3,D4,D5,D6 高速リカ
バリ型ダイオード、Cr 並列共振コンデンサ、CA
直列共振コンデンサ、C2 二次側並列共振コンデン
サ、PIT 絶縁コンバータトランス、Q1スイッチン
グ素子、N3 三次巻線1 control circuit, 2 switching drive circuit section, 10 power factor improvement circuit, Di, DiF bridge rectifier circuit, Ci
Smoothing capacitor, D2, D3, D4, D5, D6 High-speed recovery type diode, Cr parallel resonance capacitor, CA
Series resonance capacitor, C2 secondary parallel resonance capacitor, PIT isolation converter transformer, Q1 switching element, N3 tertiary winding
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H006 AA02 CA01 CA02 CA04 CB01 CB03 DC05 5H730 AA00 AA14 AA15 AA17 AA18 AS01 BB23 BB52 BB57 BB67 BB76 BB80 CC03 CC04 DD02 DD03 DD04 DD08 DD15 DD23 DD27 EE07 FD01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H006 AA02 CA01 CA02 CA04 CB01 CB03 DC05 5H730 AA00 AA14 AA15 AA17 AA18 AS01 BB23 BB52 BB57 BB67 BB76 BB80 CC03 CC04 DD02 DD03 DD04 DD08 DD15 DD23 DD27 EE07 FD01
Claims (1)
生成し、直流入力電圧として出力する整流平滑手段と、 疎結合とされる所要の結合係数が得られるようにギャッ
プが形成され、一次側出力を二次側に伝送するために設
けられる絶縁コンバータトランスと、 上記直流入力電圧をスイッチング素子により断続して得
られるスイッチング出力を上記絶縁コンバータトランス
の一次巻線に出力するようにされたスイッチング手段
と、 少なくとも、上記絶縁コンバータトランスの一次巻線を
含む漏洩インダクタンス成分と並列共振コンデンサのキ
ャパシタンスとによって形成されて、上記スイッチング
手段の動作を電圧共振形とする一次側並列共振回路と、 力率改善動作を行うための力率改善手段と、 上記絶縁コンバータトランスの二次巻線の漏洩インダク
タンス成分と、二次側共振コンデンサのキャパシタンス
とによって二次側において形成される二次側共振回路
と、 上記二次側共振回路を含んで形成され、上記絶縁コンバ
ータトランスの二次巻線に得られる交番電圧を入力して
整流動作を行って、二次側直流出力電圧を生成するよう
に構成された直流出力電圧生成手段と、 上記二次側直流出力電圧のレベルに応じて、二次側直流
出力電圧に対する定電圧制御を行うように構成された定
電圧制御手段とを備え、 上記力率改善手段は、 上記整流平滑手段内において商用交流電源の整流を行う
ための整流回路を形成すると共に、スイッチング用素子
として機能するダイオード素子と、 上記一次巻線に得られる上記スイッチング出力が伝達さ
れるようにして絶縁コンバータトランスに対して巻装さ
れる三次巻線と、 この三次巻線に伝達された上記スイッチング出力を上記
整流回路の整流出力点に対して印加するようにして挿入
される共振コンデンサと、 上記整流回路の整流出力点と上記整流平滑手段を形成す
る平滑コンデンサ間に対して挿入されるインダクタと、
を少なくとも備えている、 ことを特徴とするスイッチング電源回路。A rectifying / smoothing means for generating a rectified / smoothed voltage by inputting a commercial AC power supply and outputting the rectified / smoothed voltage as a DC input voltage; Converter for providing side output to the secondary side; and switching for outputting a switching output obtained by intermittently applying the DC input voltage by a switching element to a primary winding of the insulating converter transformer. A primary-side parallel resonance circuit formed by at least a leakage inductance component including a primary winding of the insulating converter transformer and a capacitance of a parallel resonance capacitor to make the operation of the switching means a voltage resonance type; Power factor improving means for performing an improving operation; and A secondary-side resonance circuit formed on the secondary side by a leakage inductance component and a capacitance of the secondary-side resonance capacitor; and a secondary-side resonance circuit formed including the secondary-side resonance circuit. DC output voltage generating means configured to input the obtained alternating voltage and perform a rectifying operation to generate a secondary DC output voltage, and a secondary DC output voltage according to the level of the secondary DC output voltage. A constant voltage control unit configured to perform a constant voltage control on the side DC output voltage, wherein the power factor improving unit forms a rectifier circuit for rectifying a commercial AC power supply in the rectifying and smoothing unit. And a diode element functioning as a switching element, and a diode element functioning as a switching element. A tertiary winding wound and wound; a resonance capacitor inserted so as to apply the switching output transmitted to the tertiary winding to a rectification output point of the rectifier circuit; An inductor inserted between an output point and a smoothing capacitor forming the rectifying smoothing means,
A switching power supply circuit comprising at least:
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Legal Events
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061205 |