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JP2008193818A - Power factor improving circuit - Google Patents

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JP2008193818A JP2007026288A JP2007026288A JP2008193818A JP 2008193818 A JP2008193818 A JP 2008193818A JP 2007026288 A JP2007026288 A JP 2007026288A JP 2007026288 A JP2007026288 A JP 2007026288A JP 2008193818 A JP2008193818 A JP 2008193818A
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Shigeru Hisada
茂 久田
Shinya Iijima
伸也 飯嶋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power factor improving circuit which can switch a current critical mode and a current continuous mode without needing a slope compensation for countermeasure to subharmonics. <P>SOLUTION: The power factor improving circuit has a rectifying means DB1 which rectifies AC voltage, a transformer T1 which has primary winding Np and secondary winding Nc, and a main switching element Q1 connected to the above primary winding. It is equipped with a zero current detecting means 16 which is connected to the above secondary winding and detects the above main switch having turned off and detects the primary winding current having vanished during the OFF period of the above main switching element, and a current continuous mode operating means 2 which generates triangular wave signals from voltage generated in the above secondary winding and turns on the above main switching element forcedly thereby operating it in the current continuous mode, ignoring the detection results of the zero current detecting means, when the peak value of this triangular wave signal gets over a set value. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、スイッチング電源に用いられる力率改善回路に関する。   The present invention relates to a power factor correction circuit used for a switching power supply.

従来における力率改善回路は、電流臨界型と電流連続型とがある。電流臨界型は出力電力が大きく、入力電圧が低いときに、主スイッチング素子の発振周波数が低くなり、チョークのハウリングが発生することと、主スイッチング素子及びチョークの電流ピークが大きくなり、主スイッチング素子の電流実行値が増加するため効率が低下することから、出力電力が300Wまでの小電力の力率改善回路には適するが、300W以上の大電力の力率改善回路には適さない。一方、電流連続型は主スイッチング素子のスイッチングロスが大きいため、この課題に大きな影響を受けない300W以上の大電力の力率改善回路には適するが、大きな影響を受ける小電力の力率改善回路には適さない。   Conventional power factor correction circuits are classified into a current critical type and a current continuous type. In the current critical type, when the output power is large and the input voltage is low, the oscillation frequency of the main switching element is lowered, choke howling occurs, and the current peak of the main switching element and the choke is increased. Since the current execution value increases, the efficiency decreases, so that it is suitable for a power factor improvement circuit with a low power up to 300 W, but not suitable for a power factor improvement circuit with a large power of 300 W or more. On the other hand, the continuous current type has a large switching loss of the main switching element. Therefore, it is suitable for a power factor improvement circuit with a large power of 300 W or more that is not greatly affected by this problem. Not suitable for.

このような課題を解決する手段として、電流臨界モードで動作し、ある一定の出力電圧に達したら周波数を固定することにより電流連続モードに切り替える切替手段を備えた力率改善回路や(特許文献1参照)、主スイッチング素子のオフ期間を固定することにより、ある一定の出力電力に達したら電流臨界モードと電流連続モードとを切り替える切替手段を備えた力率改善回路が開発された(特許文献2参照)。
特開2005−20994号公報 米国特許出願公開第2004/263140号明細書
As a means for solving such a problem, a power factor improvement circuit including a switching means that operates in a current critical mode and switches to a current continuous mode by fixing the frequency when a certain output voltage is reached (Patent Document 1) A power factor correction circuit having switching means for switching between a current critical mode and a current continuous mode when a certain output power is reached by fixing the off period of the main switching element has been developed (Patent Document 2). reference).
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-20994 US Patent Application Publication No. 2004/263140

しかし、周波数固定して電流臨界モードと電流連続モードとを切り替える切替手段を設けた場合、主スイッチング素子のオンデューティが50%以上になるとサブハーモニクスが発生する。このサブハーモニクス対策のためにスロープ補償が必要である。   However, when switching means for switching between the current critical mode and the current continuous mode is provided with the frequency fixed, subharmonics are generated when the on-duty of the main switching element is 50% or more. Slope compensation is necessary for this subharmonic countermeasure.

また、主スイッチング素子のオフ期間を固定して電流臨界モードと電流連続モードとを切り替える切替手段を設けた場合、例えば200V系入力のような入出力電圧差が小さい場合、発振周波数が低下せず、主スイッチング素子の電流ピークも小さいため、電流臨界モードの方が効率が良いが、オフ時間が広がり、電流連続モードで動作し易くなり、電流臨界モードと電流連続モードとの切替手段を機能停止する必要があった。   In addition, when the switching means for switching between the current critical mode and the current continuous mode is provided while fixing the OFF period of the main switching element, the oscillation frequency does not decrease when the input / output voltage difference is small, such as the 200 V system input. Because the current peak of the main switching element is also small, the current critical mode is more efficient, but the off time is widened and it becomes easier to operate in the current continuous mode, and the switching means between the current critical mode and the current continuous mode is stopped. There was a need to do.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、サブハーモニクス対策のためのスロープ補償を必要とせず、連続的に電流臨界モードと電流連続モードとを切り替えることが可能な力率改善回路を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and does not require slope compensation for subharmonic countermeasures, and has a power factor correction circuit capable of continuously switching between a current critical mode and a current continuous mode. provide.

上記課題を解決するために、本発明に係る力率改善回路は、交流電圧を整流して供給する整流手段と、一次巻線及び二次巻線を有し、前記一次巻線の一端が前記整流手段と接続されたトランスと、前記トランスの一次巻線の他端と接続された主スイッチング素子とに接続され、前記主スイッチング素子によって前記交流電圧の周期に比して速い周期にて繰り返しオン・オフして、前記整流手段の出力電圧の制御を行う力率改善回路であって、前記二次巻線に接続され、前記主スイッチング素子がオフしたことを検出し、前記主スイッチング素子のオフ期間に一次巻線電流がゼロになったことを検出するゼロ電流検出手段と、前記二次巻線で発生する電圧より三角波信号を生成し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときに前記ゼロ電流検出手段の検出結果を無視して強制的に前記主スイッチング素子をオンさせて電流連続モードで動作させる電流連続モード動作手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a power factor correction circuit according to the present invention includes rectifying means for rectifying and supplying an AC voltage, a primary winding and a secondary winding, and one end of the primary winding is the Connected to a transformer connected to the rectifier and a main switching element connected to the other end of the primary winding of the transformer, and repeatedly turned on by the main switching element at a cycle faster than the cycle of the AC voltage. A power factor correction circuit that turns off and controls the output voltage of the rectifier, and is connected to the secondary winding, detects that the main switching element is turned off, and turns off the main switching element A triangular current signal is generated from zero current detecting means for detecting that the primary winding current has become zero during the period and the voltage generated in the secondary winding, and the peak value of the triangular wave signal is equal to or greater than a set value. Sometimes said Z Characterized by comprising a current continuous mode operation means for operating in a continuous current mode is forcibly turns on the main switching element ignores the detection result of the current detecting means.

前記電流連続モード動作手段は、スイッチング素子を備え、前記二次巻線で発生する電圧より三角波信号を生成し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときに前記スイッチング素子をオンさせて、強制的に前記主スイッチング素子をオンさせるように構成してあることを特徴とする。
前記電流連続モード動作手段は、OR回路を備え、前記二次巻線で発生する電圧より三角波信号を生成し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときに前記OR回路から前記主スイッチング素子へ強制的にオン信号を発振して、前記主スイッチング素子をオンさせるように構成してあることを特徴とする。
前記電流連続モード動作手段は、コンデンサを備え、前記二次巻線で発生する電圧に基づいて充放電して三角波信号を生成するように構成してあることを特徴とする。
The continuous current mode operation means includes a switching element, generates a triangular wave signal from a voltage generated in the secondary winding, and turns on the switching element when a peak value of the triangular wave signal exceeds a set value. The main switching element is forcibly turned on.
The continuous current mode operation means includes an OR circuit, generates a triangular wave signal from a voltage generated in the secondary winding, and outputs the triangular wave signal from the OR circuit when a peak value of the triangular wave signal becomes a set value or more. An on signal is forcibly oscillated to the switching element to turn on the main switching element.
The continuous current mode operation means includes a capacitor, and is configured to generate a triangular wave signal by charging and discharging based on a voltage generated in the secondary winding.

本発明によれば、磁気的に結合された一次、二次巻線を有するトランスの二次巻線で発生する電圧より三角波信号を生成し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときに、主スイッチング素子のオフ期間に一次巻線電流がゼロになったことを検出するゼロ電流検出手段の検出結果を無視して強制的に主スイッチング素子をオンさせて電流連続モードで動作させる電流連続モード動作手段を設けたことにより、軽負荷時は電流臨界モードで、重負荷時は電流連続モードで動作させることにより、それぞれのモードでの利点を生かすことができるとともに、サブハーモニクス対策のためのスロープ補償が不要であるという効果がある。   According to the present invention, the triangular wave signal is generated from the voltage generated in the secondary winding of the transformer having the primary and secondary windings that are magnetically coupled, and the peak value of the triangular wave signal is greater than the set value. Sometimes, the main switching element is forcibly turned on and operated in the continuous current mode ignoring the detection result of the zero current detecting means for detecting that the primary winding current becomes zero during the OFF period of the main switching element. By providing the continuous current mode operation means, it is possible to take advantage of each mode by operating in the current critical mode at light loads and in the continuous current mode at heavy loads. Therefore, there is an effect that no slope compensation is required.

また、本発明によれば、例えば、200V系入力のような入出力電圧差が小さい場合であっても、二次巻線のプラス電圧が小さく、マイナス電圧が大きくなって、三角波信号のレベルが下がるため、電流連続モードになりにくくなり、スムーズに電流臨界モードで動作することができる効果がある。   Further, according to the present invention, for example, even when the input / output voltage difference is small, such as a 200V system input, the positive voltage of the secondary winding is small, the negative voltage is large, and the level of the triangular wave signal is increased. Therefore, there is an effect that the current continuous mode is hardly obtained and the operation can be smoothly performed in the current critical mode.

以下、添付図面を用いて本発明力率改善回路に係る実施例を説明する。図1は本発明に係る力率改善回路を示した図である。図1に示すように、本発明の一実施形態における力率改善回路は、ダイオードブリッジDB1(整流手段)と、トランスT1と、スイッチング素子Q1と、ダイオードD1と、コンデンサC1、C13と、抵抗R1〜R10と、制御回路1とから構成される。   Embodiments according to the power factor correction circuit of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a power factor correction circuit according to the present invention. As shown in FIG. 1, the power factor correction circuit according to one embodiment of the present invention includes a diode bridge DB1 (rectifying means), a transformer T1, a switching element Q1, a diode D1, capacitors C1 and C13, and a resistor R1. To R10 and the control circuit 1.

ダイオードブリッジDB1は整流回路をなし、コンセントから入力した交流電力を整流する。トランスT1は、相互に電磁結合された一次巻線Npと二次巻線Ncとを有する。主スイッチング素子Q1はMOSFETで構成し、第1および第2の主端子としてドレインとソースおよび制御電極としてゲートを有する。   The diode bridge DB1 forms a rectifier circuit and rectifies AC power input from an outlet. The transformer T1 has a primary winding Np and a secondary winding Nc that are electromagnetically coupled to each other. The main switching element Q1 is composed of a MOSFET and has a drain and a source as first and second main terminals and a gate as a control electrode.

入力端ACinputの一方端を、ダイオードブリッジDB1の一方の交流入力端に接続してある。入力端ACinputの他方端をダイオードブリッジDB1の他方の交流入力端に接続してある。ダイオードブリッジDB1の正の直流出力端を抵抗R1の一方の端に接続してある。抵抗R1の他方端をコンデンサC1の一方端、トランスT1の一次巻線Npの負極側及び抵抗R2の一方端に接続してある。   One end of the input end ACinput is connected to one AC input end of the diode bridge DB1. The other end of the input end ACinput is connected to the other AC input end of the diode bridge DB1. The positive DC output terminal of the diode bridge DB1 is connected to one terminal of the resistor R1. The other end of the resistor R1 is connected to one end of the capacitor C1, the negative side of the primary winding Np of the transformer T1, and one end of the resistor R2.

トランスT1の一次巻線Npの正極側を主スイッチング素子Q1のドレイン及びダイオードD1のアノードに接続してある。ダイオードD1のカソードをコンデンサC13の正極側及び出力端Outputの内の正電圧端+V並びに抵抗R8の一方の端に接続してある。   The positive side of the primary winding Np of the transformer T1 is connected to the drain of the main switching element Q1 and the anode of the diode D1. The cathode of the diode D1 is connected to the positive side of the capacitor C13, the positive voltage end + V of the output end Output, and one end of the resistor R8.

ダイオードブリッジDB1の負の直流出力端をコンデンサC1の他方の端、抵抗R6,R7の一方の端、コンデンサC13の負極側及び出力端Outputの内の負電圧端−Vに接続してある。   The negative DC output terminal of the diode bridge DB1 is connected to the other terminal of the capacitor C1, one terminal of the resistors R6 and R7, the negative electrode side of the capacitor C13, and the negative voltage terminal -V of the output terminal Output.

抵抗R2の他方の端を、抵抗R3の一方の端および制御回路1の入力端Aに接続してある。抵抗R3の他方の端をグランド電位に接地してある。尚、抵抗R2,R3は入力側分圧抵抗をなす。   The other end of the resistor R2 is connected to one end of the resistor R3 and the input end A of the control circuit 1. The other end of the resistor R3 is grounded to the ground potential. The resistors R2 and R3 serve as input side voltage dividing resistors.

トランスT1の二次巻線Ncの負極側をグランド電位に接地してある。トランスT1の二次巻線Ncの正極側を抵抗R4の一方端に接続してある。抵抗R4の他方端を制御回路1の入力端Bに接続してある。主スイッチング素子Q1のソースを抵抗R7の他方端及び抵抗R10を介して制御回路1の入力端Cに接続してある。尚、抵抗R7は主スイッチング素子Q1のスイッチング電流IQ1を検出するための電流検出用の抵抗である。   The negative electrode side of the secondary winding Nc of the transformer T1 is grounded to the ground potential. The positive side of the secondary winding Nc of the transformer T1 is connected to one end of the resistor R4. The other end of the resistor R4 is connected to the input end B of the control circuit 1. The source of the main switching element Q1 is connected to the input terminal C of the control circuit 1 through the other end of the resistor R7 and the resistor R10. The resistor R7 is a current detection resistor for detecting the switching current IQ1 of the main switching element Q1.

抵抗R8の他方端を、抵抗R9の一方端及び制御回路1の入力端Dに接続してある。抵抗R9の他方端をグランド電位に接地してある。尚、抵抗R8,R9は出力側分圧抵抗をなす。   The other end of the resistor R8 is connected to one end of the resistor R9 and the input end D of the control circuit 1. The other end of the resistor R9 is grounded to the ground potential. The resistors R8 and R9 form output side voltage dividing resistors.

主スイッチング素子Q1のゲートを抵抗R5の一方端及び抵抗R6の他方端に接続してある。抵抗R5の他方端を制御回路1の出力端Eに接続してある。   The gate of the main switching element Q1 is connected to one end of the resistor R5 and the other end of the resistor R6. The other end of the resistor R5 is connected to the output end E of the control circuit 1.

制御回路1は、ドライバ11と、コンパレータ12(スイッチング素子電流検出手段)と、マルチプライヤ13と、RSフリップフロップ15と、コンパレータ16(ゼロ電流検出手段)と、アンプ17(出力電圧検出手段)と、ワンショット・マルチバイブレータ(OSMV:単安定マルチバイブレータ)19と、定電圧源E16,E17とから構成し、入力端A〜Dにて入力した諸信号に基づいて主スイッチング素子Q1をオン・オフするための電圧VGSを生成して出力端Eから出力動作するように構成してある。   The control circuit 1 includes a driver 11, a comparator 12 (switching element current detection means), a multiplier 13, an RS flip-flop 15, a comparator 16 (zero current detection means), and an amplifier 17 (output voltage detection means). , A one-shot multivibrator (OSMV: monostable multivibrator) 19 and constant voltage sources E16 and E17, and the main switching element Q1 is turned on / off based on signals input at the input terminals A to D The voltage VGS for generating the voltage VGS is generated and the output operation is performed from the output terminal E.

マルチプライヤ13の一方の入力端を制御回路1の入力端Aに接続してある。定電圧源E17の正出力端をアンプ17の正入力端に接続し、定電圧源E17の負出力端をグランド電位に接地してある。アンプ17の負入力端を制御回路1の入力端Dに接続してある。マルチプライヤ13の他方の入力端をアンプ17の出力端に接続してある。コンパレータ12の負入力端をマルチプライヤ13の出力端に接続してある。コンパレータ12の正入力端を制御回路1の入力端Cに接続し、コンパレータ12の出力端をRSフリップフロップ15のリセット端子Rに接続してある。   One input end of the multiplier 13 is connected to the input end A of the control circuit 1. The positive output terminal of the constant voltage source E17 is connected to the positive input terminal of the amplifier 17, and the negative output terminal of the constant voltage source E17 is grounded to the ground potential. The negative input terminal of the amplifier 17 is connected to the input terminal D of the control circuit 1. The other input end of the multiplier 13 is connected to the output end of the amplifier 17. The negative input terminal of the comparator 12 is connected to the output terminal of the multiplier 13. The positive input terminal of the comparator 12 is connected to the input terminal C of the control circuit 1, and the output terminal of the comparator 12 is connected to the reset terminal R of the RS flip-flop 15.

定電圧源E16の正出力端をコンパレータ16の負入力端に接続し、定電圧源E16の負出力端をグランド電位に接地してある。コンパレータ16の正入力端を制御回路1の入力端Bに接続し、コンパレータ16の出力端をOSMV19の入力端に接続してある。OSMV19の出力端をRSフリップフロップ15のセット端子Sに接続してある。RSフリップフロップ15の出力端子Qをドライバ11の入力端に接続し、ドライバ11の出力端を制御回路1の出力端Eに接続してある。   The positive output terminal of the constant voltage source E16 is connected to the negative input terminal of the comparator 16, and the negative output terminal of the constant voltage source E16 is grounded to the ground potential. The positive input terminal of the comparator 16 is connected to the input terminal B of the control circuit 1, and the output terminal of the comparator 16 is connected to the input terminal of the OSMV 19. The output terminal of the OSMV 19 is connected to the set terminal S of the RS flip-flop 15. The output terminal Q of the RS flip-flop 15 is connected to the input terminal of the driver 11, and the output terminal of the driver 11 is connected to the output terminal E of the control circuit 1.

マルチプライヤ13を入力端Aから入力した電圧MULTと、アンプ17による、入力端Dから入力した電圧と定電圧源E17の出力電圧との比較結果とを乗算してコンパレータ12へ出力する。コンパレータ12は入力端Cから入力した電圧と、マルチプライヤ13から入力した乗算結果とを比較して、比較結果をRSフリップフロップ15のリセット端子Rに出力する。   The multiplier 13 multiplies the voltage MULT input from the input terminal A by the comparison result between the voltage input from the input terminal D by the amplifier 17 and the output voltage of the constant voltage source E17, and outputs the result to the comparator 12. The comparator 12 compares the voltage input from the input terminal C with the multiplication result input from the multiplier 13 and outputs the comparison result to the reset terminal R of the RS flip-flop 15.

コンパレータ16は、入力端Bから入力した電圧と定電圧源E16の出力電圧との比較結果とを比較して比較結果をOSMV19に出力する。OSMV19は一定のレベルを保つ信号またはローレベルからハイレベルに上がる信号を入力した場合、ローレベルの信号を、RSフリップフロップ15のセット端子Sに出力するが、ハイレベルからローレベルに下がる信号を入力した場合、該信号の立下り以前はローレベルであり、立ち上がりに同期して一定時間長だけハイレベルとなり、その後ローレベルに戻る信号(パルス)を、RSフリップフロップ15のセット端子Sに出力する。   The comparator 16 compares the voltage input from the input terminal B with the comparison result between the output voltage of the constant voltage source E16 and outputs the comparison result to the OSMV 19. The OSMV 19 outputs a low level signal to the set terminal S of the RS flip-flop 15 when a signal that maintains a constant level or a signal that rises from a low level to a high level is input, but a signal that falls from a high level to a low level. When input, a signal (pulse) that is at a low level before the falling of the signal, becomes a high level for a certain time in synchronization with the rising, and then returns to a low level is output to the set terminal S of the RS flip-flop 15 To do.

RSフリップフロップ15はリセット端子R又はセット端子Sに入力された電圧に基づいて、出力端子Qについて、セット動作またはリセット動作を行う。ドライバ11は、例えば、トランジスタを用いたスイッチング回路から構成され、RSフリップフロップ15の出力端Qの電圧に基づいて、スイッチング電源1に入力される交流電流の周波数より高い周波数(スイッチング周波数)にて、主スイッチング素子Q1をオン・オフさせる。ドライバ11はハイレベルの信号を入力すると主スイッチング素子Q1をオンさせ、ローレベルの信号を入力すると主スイッチング素子Q1をオフさせる。尚、ドライバ11は、上述したように、主スイッチング素子Q1のゲートをオン・オフさせることができれば構成は限定しない。   The RS flip-flop 15 performs a set operation or a reset operation on the output terminal Q based on the voltage input to the reset terminal R or the set terminal S. The driver 11 is composed of a switching circuit using a transistor, for example, and at a frequency (switching frequency) higher than the frequency of the alternating current input to the switching power supply 1 based on the voltage at the output terminal Q of the RS flip-flop 15. The main switching element Q1 is turned on / off. The driver 11 turns on the main switching element Q1 when a high level signal is inputted, and turns off the main switching element Q1 when a low level signal is inputted. As described above, the configuration of the driver 11 is not limited as long as the gate of the main switching element Q1 can be turned on / off.

本実施例に係る力率改善回路は、制御回路1とは別に、ゼロ電流検出手段(コンパレータ16)の検出結果を無視して強制的に主スイッチング素子Q1をオンさせて電流連続モードで動作させる電流連続モード動作回路2を設けてある。この電流連続モード動作回路2は、コンパレータ21と、MOSFETからなるスイッチング素子Q2と、定電圧源E21と、ショットキバリアダイオードSBDと、コンデンサC21と、抵抗R21とから構成してある。   The power factor correction circuit according to the present embodiment operates in the continuous current mode by forcibly turning on the main switching element Q1 ignoring the detection result of the zero current detection means (comparator 16) separately from the control circuit 1. A continuous current mode operation circuit 2 is provided. The continuous current mode operation circuit 2 includes a comparator 21, a switching element Q2 composed of a MOSFET, a constant voltage source E21, a Schottky barrier diode SBD, a capacitor C21, and a resistor R21.

トランスT1の二次巻線Ncは抵抗R21と接続し、この抵抗R21はコンパレータ21の正入力端に接続して、二次巻線Ncで発生する電圧を入力するようにしてある。また、抵抗R21と、一方端を力率改善回路の主回路のグランド端子に接続してあるコンデンサC21及びコンパレータ21の正入力端とを直列に接続し、コンデンサC21の充放電動作により、二次巻線Ncから三角波信号を生成するようにしてある。   The secondary winding Nc of the transformer T1 is connected to a resistor R21, and this resistor R21 is connected to the positive input terminal of the comparator 21 so as to input a voltage generated in the secondary winding Nc. Further, the resistor R21, the capacitor C21 having one end connected to the ground terminal of the main circuit of the power factor correction circuit, and the positive input end of the comparator 21 are connected in series. A triangular wave signal is generated from the winding Nc.

この際、入力電圧が高く出力電圧との間に差が小さい場合、二次巻線Ncのプラス電圧が小さくなり、マイナス電圧が大きくなる。これによりコンデンサC21の充電電流が小さく、放電電流が大きくなり、コンデンサC21の三角波の電圧は低下し、負の電圧になる。このとき、制御回路1のA端子からコンデンサへの電流が流れ、制御回路1の誤動作の原因となる。この電流を抑制するために、本実施例ではコンデンサC21と並列にショットキバリアダイオードSBDを接続し、ショットキバリアダイオードSBDのアノード及びコンデンサC21の一方端を共通電位側に設け、ショットキバリアダイオードSBDのカソード及びコンデンサC21の他方端を、抵抗R21を介して、トランスT1の二次巻線Ncの一方端に接続してある。なお、このショットキバリアダイオードSBDは本発明においては任意構成要素である。   At this time, when the input voltage is high and the difference between the output voltage and the output voltage is small, the positive voltage of the secondary winding Nc decreases and the negative voltage increases. As a result, the charging current of the capacitor C21 is small and the discharging current is large, and the triangular wave voltage of the capacitor C21 is reduced to a negative voltage. At this time, a current flows from the A terminal of the control circuit 1 to the capacitor, causing a malfunction of the control circuit 1. In order to suppress this current, in this embodiment, the Schottky barrier diode SBD is connected in parallel with the capacitor C21, the anode of the Schottky barrier diode SBD and one end of the capacitor C21 are provided on the common potential side, and the cathode of the Schottky barrier diode SBD. The other end of the capacitor C21 is connected to one end of the secondary winding Nc of the transformer T1 via a resistor R21. The Schottky barrier diode SBD is an optional component in the present invention.

コンパレータ21の正入力端を、コンデンサC21と、抵抗R21を介したトランスT1の二次巻線Ncの一方端に接続し、コンパレータ21の負入力端を定電圧源E21に接続してある。コンパレータ21の出力端をスイッチング素子Q2のゲートに接続し、このスイッチング素子Q2のドレインをコンパレータ16の正入力端に接続してある。   The positive input terminal of the comparator 21 is connected to one end of the secondary winding Nc of the transformer T1 via the capacitor C21 and the resistor R21, and the negative input terminal of the comparator 21 is connected to the constant voltage source E21. The output terminal of the comparator 21 is connected to the gate of the switching element Q2, and the drain of the switching element Q2 is connected to the positive input terminal of the comparator 16.

コンパレータ21は、トランスT1の二次巻線Ncで発生した電圧から抵抗R21とコンデンサC21で決まる時定数によってコンデンサC21を充放電して三角波信号を生成し、この三角波信号と定電圧源E21で生成される基準信号とをコンパレータ21で比較し、三角波信号のピーク値が設定値以上になったときにスイッチング素子Q2がオンするようにコンパレータ21からスイッチング素子Q2のゲート端子に出力して、制御回路1のB端子の電圧を強制的にゼロにし、コンパレータ16によりハイ信号を出力させ、一次巻線電流がゼロになる前に主スイッチング素子Q1をオンさせて電流連続モードで動作させる。   The comparator 21 charges and discharges the capacitor C21 from the voltage generated in the secondary winding Nc of the transformer T1 according to a time constant determined by the resistor R21 and the capacitor C21 to generate a triangular wave signal. The triangular wave signal and the constant voltage source E21 generate the triangular wave signal. Is compared with the reference signal to be output from the comparator 21 to the gate terminal of the switching element Q2 so that the switching element Q2 is turned on when the peak value of the triangular wave signal is equal to or higher than the set value. 1 is forced to zero, the comparator 16 outputs a high signal, and before the primary winding current becomes zero, the main switching element Q1 is turned on to operate in the continuous current mode.

次に、スイッチング電源の動作を説明する。先ず、主スイッチング素子Q1がオンしている場合、入力端ACinputから入力された交流電流がダイオードブリッジDB1によって整流され、整流された直流電流が、抵抗R1、トランスT1の一次巻線Np、主スイッチング素子Q1及び抵抗R7を通じて流れ、一次巻線Npに電磁エネルギが蓄積される。   Next, the operation of the switching power supply will be described. First, when the main switching element Q1 is on, the alternating current input from the input terminal ACinput is rectified by the diode bridge DB1, and the rectified direct current is the resistance R1, the primary winding Np of the transformer T1, the main switching Electromagnetic energy is accumulated in the primary winding Np through the element Q1 and the resistor R7.

次に、主スイッチング素子Q1がオフし、一次巻線Npに蓄積された電磁エネルギが放出されて、ダイオードD1及びコンデンサC13に電流が流れ、コンデンサC13が昇圧充電される。これにより、入力端ACinputから入力された交流電圧より高い値の直流出力電圧がコンデンサC13の両端から、出力端Outputにおいて出力される。そして、一次巻線Npに流れる電流(インダクタ電流)が徐々に減少してゼロまで戻る制御が行われる。   Next, the main switching element Q1 is turned off, the electromagnetic energy accumulated in the primary winding Np is released, a current flows through the diode D1 and the capacitor C13, and the capacitor C13 is boosted and charged. Thereby, a DC output voltage having a value higher than the AC voltage input from the input terminal ACinput is output from both ends of the capacitor C13 at the output terminal Output. Then, control is performed in which the current (inductor current) flowing through the primary winding Np gradually decreases and returns to zero.

次に、制御回路1の動作の概略を説明する。なお、図2に本実施例に係る動作波形図を示す。先ず、ここで、主スイッチング素子Q1がオンしているとする。入力端Aにおいて、ダイオードブリッジDB1から出力された直流電圧を抵抗R2,R3によって分圧した電圧である電圧MULTが入力され、入力端Dにおいて、出力端Outputにおける直流電圧を抵抗R8,R9によって分圧した電圧である電圧MOが入力され、アンプ17において定電圧源E17の出力電圧と比較され、アンプ17の出力電圧と電圧MULTがマルチプライヤ13によって乗算されて、交流入力電流の基準信号が生成される。そして、該基準信号の電圧と抵抗R7の検出電圧とがコンパレータ12によって比較される。このとき、抵抗R7の検出電圧が基準電圧より大きいと、コンパレータ12はハイレベルの信号をRSフリップフロップ15の入力端Rに出力し、RSフリップフロップ15の出力端Qからローレベルの信号を出力させ(リセットする)、ドライバ11を介して、主スイッチング素子Q1をオフにする。   Next, an outline of the operation of the control circuit 1 will be described. FIG. 2 shows an operation waveform diagram according to this embodiment. First, assume that the main switching element Q1 is turned on. At the input terminal A, a voltage MULT that is a voltage obtained by dividing the DC voltage output from the diode bridge DB1 by the resistors R2 and R3 is input. At the input terminal D, the DC voltage at the output terminal Output is divided by the resistors R8 and R9. A voltage MO, which is a compressed voltage, is input and compared with the output voltage of the constant voltage source E17 in the amplifier 17, and the output voltage of the amplifier 17 and the voltage MULT are multiplied by the multiplier 13 to generate a reference signal of the AC input current. Is done. Then, the comparator 12 compares the voltage of the reference signal with the detection voltage of the resistor R7. At this time, if the detection voltage of the resistor R7 is larger than the reference voltage, the comparator 12 outputs a high level signal to the input terminal R of the RS flip-flop 15, and outputs a low level signal from the output terminal Q of the RS flip-flop 15. The main switching element Q1 is turned off via the driver 11.

以上のように、主スイッチング素子Q1がオンからオフの状態になると、抵抗R7に以下のような電圧が発生する。すなわち、主スイッチング素子Q1のVdsとグランド電位との差の電圧が発生する。それに伴い、一次巻線Npにも同様の電圧が発生し、巻線比に比例して、二次巻線Ncにも電圧が発生し、抵抗R4を介して、制御回路1の入力端Bにおいて、ZCD(zero/current)信号として観測される。   As described above, when the main switching element Q1 changes from the on state to the off state, the following voltage is generated in the resistor R7. That is, a difference voltage between the Vds of the main switching element Q1 and the ground potential is generated. Accordingly, a similar voltage is generated in the primary winding Np, and a voltage is also generated in the secondary winding Nc in proportion to the winding ratio. The voltage is generated at the input terminal B of the control circuit 1 via the resistor R4. , Observed as a ZCD (zero / current) signal.

以上の動作により、二次巻線Ncによって、制御回路1において、主スイッチング素子Q1のオフ期間に一次巻線Npに流れる電流がゼロになったことを検知することができる。ここで、一次巻線Npに流れる電流がゼロになると、二次巻線Ncの電圧が負になり、ZCD信号もローレベルになり、ZCD信号の電圧が定電圧源E16の出力電圧より小さくなり、コンパレータ16はローレベルの信号をOSMV19に出力し、OSMV19が規定のハイレベルの信号を発して、RSフリップフロップ15の入力端Sに出力し、RSフリップフロップ15の出力端Qからハイレベルの信号を出力させ(セットする)、ドライバ11を介して、主スイッチング素子Q1をオンにする。以上の動作により、制御回路1によって主スイッチング素子Q1のオン・オフ制御が行われることになる。   With the above operation, the secondary winding Nc can detect in the control circuit 1 that the current flowing through the primary winding Np becomes zero during the OFF period of the main switching element Q1. Here, when the current flowing through the primary winding Np becomes zero, the voltage of the secondary winding Nc becomes negative, the ZCD signal becomes low level, and the voltage of the ZCD signal becomes smaller than the output voltage of the constant voltage source E16. The comparator 16 outputs a low level signal to the OSMV 19, the OSMV 19 emits a prescribed high level signal, outputs it to the input terminal S of the RS flip-flop 15, and outputs a high level signal from the output terminal Q of the RS flip-flop 15. A signal is output (set), and the main switching element Q1 is turned on via the driver 11. With the above operation, the control circuit 1 performs on / off control of the main switching element Q1.

次に、制御回路1の動作の詳細を説明する。先ず、制御回路1が主スイッチング素子Q1のオン・オフ制御を一定周期にて行う場合について説明する。制御回路1ではなく、コンデンサインプット型電源のとき、入力端ACinputにおいて流れる電流は、急峻に変化するパルス状の電流となる。   Next, details of the operation of the control circuit 1 will be described. First, a case where the control circuit 1 performs on / off control of the main switching element Q1 at a constant period will be described. When the capacitor input type power supply is used instead of the control circuit 1, the current flowing at the input terminal ACinput is a pulsed current that changes sharply.

ここで、電力は電圧と電流の積であるから、時間的に見て、電圧と電流との積である電力がゼロとなる領域が広くなり、電力を効率的に取り出すことが難しくなる。また、電流の波形が急峻に変化するため、電気的なノイズを発生して、他の機器の動作に悪影響を与えてしまう。   Here, since the electric power is a product of the voltage and the current, a region where the electric power that is the product of the voltage and the current becomes zero is widened in time, and it is difficult to efficiently extract the electric power. In addition, since the current waveform changes sharply, electrical noise is generated, which adversely affects the operation of other devices.

そのため、一次巻線Npに、以下のような条件を満たすような一次巻線電流INpを流す。すなわち、一次巻線電流INpのピーク値によって形成される包絡線Evr1、換言すると、入力端ACinputにおいて流れる電流が、入力端ACinputにおいて印加される電圧と同じ波形を有するようにする。   Therefore, a primary winding current INp that satisfies the following conditions is passed through the primary winding Np. That is, the envelope Evr1 formed by the peak value of the primary winding current INp, in other words, the current flowing at the input terminal ACinput has the same waveform as the voltage applied at the input terminal ACinput.

具体的に、一次巻線Npに上述したような一次巻線電流INpを流すためには、以下のような動作を行う。すなわち、一次巻線電流INpが右上がりの傾斜を有する領域においては、主スイッチング素子Q1がオンして、一次巻線電流INpが増加している状況であり、一次巻線電流INpが右下がりがりの傾斜を有する領域においては、主スイッチング素子Q1のオフ期間になって、一次巻線電流INpが減少している状況である。そのため、主スイッチング素子Q1をオンする時間長さを調整することによって、一次巻線電流INpのピーク値を調整する。   Specifically, in order to pass the primary winding current INp as described above to the primary winding Np, the following operation is performed. That is, in the region where the primary winding current INp has a slope that rises to the right, the main switching element Q1 is turned on and the primary winding current INp increases, and the primary winding current INp falls to the right. In the region having the slope of, the primary winding current INp is decreasing due to the off period of the main switching element Q1. Therefore, the peak value of the primary winding current INp is adjusted by adjusting the time length for turning on the main switching element Q1.

ここで、主スイッチング素子Q1をオンするための信号(オントリガ)は二次巻線Ncによって検出され、入力端Bにおいて入力されるZCD信号に基づいて生成される。一方、主スイッチング素子Q1をオフするための信号(オフトリガ)は、入力端Aにおいて入力される電圧MULT、入力端Dにおいて入力される電圧MO及び主スイッチング素子Q1に流れるスイッチング電流IQ1に比例する電圧CSに基づいて生成される。これらのオントリガ、オフトリガは、出力端Eから電圧VGSとして出力される。以上の動作によって、制御回路1は、力率を向上させつつ、主スイッチング素子Q1をオン・オフし、且つ、周りの電気機器に対する影響を軽減する。   Here, a signal (on trigger) for turning on the main switching element Q1 is detected by the secondary winding Nc and is generated based on the ZCD signal input at the input terminal B. On the other hand, a signal (off trigger) for turning off the main switching element Q1 is a voltage proportional to the voltage MULT inputted at the input terminal A, the voltage MO inputted at the input terminal D, and the switching current IQ1 flowing through the main switching element Q1. Generated based on CS. These on-trigger and off-trigger are output from the output terminal E as the voltage VGS. With the above operation, the control circuit 1 turns on / off the main switching element Q1 while improving the power factor, and reduces the influence on the surrounding electrical devices.

次に、電流連続モード動作回路2の動作を説明する。電流連続モード動作回路2は、トランスT1の二次巻線Ncで発生する電圧からコンデンサC21が充放電を行い三角波信号を生成して、コンパレータ21の正入力端に出力する。コンパレータ21ではこの三角波信号と定電圧源E21の電圧により生成される基準信号とを比較し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときにハイ信号として、スイッチング素子Q2のゲート端子に出力する。これにより、スイッチング素子Q2はオンする。   Next, the operation of the continuous current mode operation circuit 2 will be described. In the continuous current mode operation circuit 2, the capacitor C <b> 21 charges and discharges from the voltage generated in the secondary winding Nc of the transformer T <b> 1 to generate a triangular wave signal, and outputs it to the positive input terminal of the comparator 21. The comparator 21 compares this triangular wave signal with a reference signal generated by the voltage of the constant voltage source E21. When the peak value of the triangular wave signal becomes equal to or higher than a set value, the comparator 21 outputs a high signal to the gate terminal of the switching element Q2. Output. Thereby, the switching element Q2 is turned on.

スイッチング素子Q2がオンすると、ZCD端子の電圧は反転して、ハイからローとなり、コンパレータ16の正入力に出力される。コンパレータ16にローとなったZCD信号が出力されると、OSMV19から一定時間のハイ信号が出力される。OSMV19はこの信号をRSフリップフロップ15のセット端子Sに出力する。   When the switching element Q2 is turned on, the voltage at the ZCD terminal is inverted to change from high to low and output to the positive input of the comparator 16. When the low ZCD signal is output to the comparator 16, a high signal for a predetermined time is output from the OSMV 19. The OSMV 19 outputs this signal to the set terminal S of the RS flip-flop 15.

RSフリップフロップ15はセット動作を行う。RSフリップフロップ15の出力端Qの電圧に基づいて、ドライバ11はスイッチング電源1に入力される交流電流の周波数より高い周波数(スイッチング周波数)にて、主スイッチング素子Q1をオン・オフさせる。この場合は、一次巻線の電流がゼロになる前にスイッチング素子Q2をオンし、ZCD端子をローにすることによって、ドライバ11はハイレベルの信号を入力するので、主スイッチング素子Q1は一次巻線の電流がゼロになる前にオンする。これにより図2に示すように、一次巻線Npの電流は電流連続動作となり、力率改善回路の主回路は電流連続モードで動作させることができる。   The RS flip-flop 15 performs a set operation. Based on the voltage at the output terminal Q of the RS flip-flop 15, the driver 11 turns the main switching element Q <b> 1 on and off at a frequency (switching frequency) higher than the frequency of the alternating current input to the switching power supply 1. In this case, the driver 11 inputs a high-level signal by turning on the switching element Q2 before the current of the primary winding becomes zero and setting the ZCD terminal to low, so that the main switching element Q1 has the primary winding. Turns on before the line current becomes zero. As a result, as shown in FIG. 2, the current of the primary winding Np becomes a continuous current operation, and the main circuit of the power factor correction circuit can be operated in the continuous current mode.

一方、この三角波信号のピーク値が設定値以下になるとロー信号として、スイッチング素子Q2のゲート端子に出力する。これにより、スイッチング素子Q2はオフする。スイッチング素子Q2がオフすると、コンパレータ16は、入力端Bから入力した電圧と定電圧源E16の出力電圧との比較結果とを比較して比較結果をOSMV19に出力する。OSMV19は一定のレベルを保つ信号又はローレベルからハイレベルに上がる信号を入力した場合、ローレベルの信号を、RSフリップフロップ15のセット端子Sに出力するが、ハイレベルからローレベルに下がる信号を入力した場合、該信号の立下り以前はローレベルであり、立ち上がりに同期して一定時間長だけハイレベルとなり、その後ローレベルに戻る信号(パルス)を、RSフリップフロップ15のセット端子Sに出力する。   On the other hand, when the peak value of the triangular wave signal becomes equal to or less than the set value, it is output as a low signal to the gate terminal of the switching element Q2. Thereby, the switching element Q2 is turned off. When the switching element Q2 is turned off, the comparator 16 compares the voltage input from the input terminal B with the comparison result of the output voltage of the constant voltage source E16 and outputs the comparison result to the OSMV 19. The OSMV 19 outputs a low level signal to the set terminal S of the RS flip-flop 15 when a signal that maintains a certain level or a signal that rises from a low level to a high level is input, but a signal that falls from a high level to a low level. When input, a signal (pulse) that is at a low level before the falling of the signal, becomes a high level for a certain time in synchronization with the rising, and then returns to a low level is output to the set terminal S of the RS flip-flop 15 To do.

RSフリップフロップ15はリセット端子R又はセット端子Sに入力された電圧に基づいて、出力端子Qはセット動作時にハイ信号、リセット動作時にロー信号が出力される。ドライバ11は、例えば、トランジスタを用いたスイッチング回路から構成され、RSフリップフロップ15の出力端Qの電圧に基づいて、スイッチング電源1に入力される交流電流の周波数より高い周波数(スイッチング周波数)にて、主スイッチング素子Q1をオン・オフさせる。ドライバ11はハイレベルの信号を入力すると主スイッチング素子Q1をオンさせ、ローレベルの信号を入力すると主スイッチング素子Q1をオフさせる。これにより電流連続モードだった力率改善回路の主回路は、電流臨界モードに戻る。   Based on the voltage input to the reset terminal R or the set terminal S, the RS flip-flop 15 outputs a high signal during the set operation and a low signal during the reset operation. The driver 11 is composed of a switching circuit using a transistor, for example, and at a frequency (switching frequency) higher than the frequency of the alternating current input to the switching power supply 1 based on the voltage at the output terminal Q of the RS flip-flop 15. The main switching element Q1 is turned on / off. The driver 11 turns on the main switching element Q1 when a high level signal is inputted, and turns off the main switching element Q1 when a low level signal is inputted. As a result, the main circuit of the power factor correction circuit which was in the current continuous mode returns to the current critical mode.

以上の動作より、本実施例では、軽負荷時は電流臨界モードで、重負荷時は電流連続モードで動作させることにより、それぞれのモードでの利点を生かすことができるとともに、サブハーモニクス対策のためのスロープ補償が不要である。また、以上より、例えば、200V系入力のような入出力電圧差が小さい場合であっても、二次巻線Ncのプラス電圧が小さく、マイナス電圧が大きくなって、三角波信号のレベルが下がるため、電流連続モードになりにくくなり、スイッチング損失の少ない電流臨界モードで動作することができる。   From the above operations, in this embodiment, by operating in the current critical mode at light load and in the current continuous mode at heavy load, it is possible to take advantage of each mode and to take measures against subharmonics. No slope compensation is required. Further, from the above, for example, even when the input / output voltage difference is small, such as a 200 V system input, the positive voltage of the secondary winding Nc is small, the negative voltage is large, and the level of the triangular wave signal is lowered. Therefore, it becomes difficult to enter the current continuous mode, and it is possible to operate in the current critical mode with little switching loss.

続いて、本発明に係る力率改善回路の要部を集積回路化した場合の実施例を図3に示す。なお、前記実施例と同じ構成要素のものについては図3においても図1と同じ番号を付すとともに、説明を割愛する。   Next, FIG. 3 shows an embodiment in which the main part of the power factor correction circuit according to the present invention is integrated. The same components as those in the above embodiment are given the same numbers in FIG. 3 as in FIG.

図3図示の実施例に係る制御回路1は、前記実施例と同様に、ドライバ11と、コンパレータ12(スイッチング素子電流検出手段)と、マルチプライヤ13と、RSフリップフロップ15と、コンパレータ16(ゼロ電流検出手段)と、アンプ17(出力電圧検出手段)と、コンパレータ18(周波数設定手段)と、定電圧源E16,E18とを備え、入力端A〜Dにて入力した諸信号に基づいて主スイッチング素子Q1をオン・オフするための電圧VGSを生成して出力端Eから出力動作するように構成してある。   The control circuit 1 according to the embodiment shown in FIG. 3 includes a driver 11, a comparator 12 (switching element current detecting means), a multiplier 13, an RS flip-flop 15, and a comparator 16 (zero) as in the above-described embodiment. Current detection means), an amplifier 17 (output voltage detection means), a comparator 18 (frequency setting means), and constant voltage sources E16 and E18, which are based on various signals input at input terminals A to D. A voltage VGS for turning on / off the switching element Q1 is generated, and output operation is performed from the output terminal E.

本実施例ではOR回路14を備え、このOR回路14はコンパレータ16の出力及びコンパレータ18の出力に接続し、OR回路14が規定のハイレベルの信号を発して、RSフリップフロップ15の入力端Sに出力し、RSフリップフロップ15の出力端Qからハイレベルの信号を出力させ(セットする)、ドライバ11を介して、主スイッチング素子Q1をオンにする。   In this embodiment, an OR circuit 14 is provided. The OR circuit 14 is connected to the output of the comparator 16 and the output of the comparator 18, and the OR circuit 14 emits a prescribed high-level signal and the input terminal S of the RS flip-flop 15. And a high level signal is output (set) from the output terminal Q of the RS flip-flop 15, and the main switching element Q 1 is turned on via the driver 11.

一方、本実施例に係る電流連続モード動作回路2は、コンパレータ18と、定電圧源E18と、OR回路14と、ショットキバリアダイオードSBDと,コンデンサC21と、抵抗R21とから構成してある。なお、コンパレータ18、定電圧源E18、及びOR回路14は制御回路1内に有する。   On the other hand, the continuous current mode operation circuit 2 according to this embodiment includes a comparator 18, a constant voltage source E18, an OR circuit 14, a Schottky barrier diode SBD, a capacitor C21, and a resistor R21. The comparator 18, the constant voltage source E18, and the OR circuit 14 are included in the control circuit 1.

前記実施例と同様に、コンデンサC21の充放電動作により、二次巻線Ncから三角波信号を生成して、この三角波信号を制御回路1の入力端Aからコンパレータ18の正入力端に出力する。このコンパレータ18は前記実施例のコンパレータ21と同様の役割をし、電流連続モード動作回路2で生成された三角波信号と定電圧源E18で生成される基準信号とをコンパレータ18で比較し、三角波信号のピーク値が設定値以上になったときにコンパレータ18からOR回路14へオン信号を出力する。   Similar to the above embodiment, the triangular wave signal is generated from the secondary winding Nc by the charge / discharge operation of the capacitor C21, and this triangular wave signal is output from the input terminal A of the control circuit 1 to the positive input terminal of the comparator 18. The comparator 18 plays the same role as the comparator 21 of the above-described embodiment, and the triangular wave signal generated by the continuous current mode operation circuit 2 and the reference signal generated by the constant voltage source E18 are compared by the comparator 18 to obtain the triangular wave signal. An ON signal is output from the comparator 18 to the OR circuit 14 when the peak value of becomes higher than the set value.

次に、電流連続モード動作回路2の動作を説明する。電流連続モード動作回路2は、トランスT1の二次巻線Ncで発生する電圧からコンデンサC21が充放電を行い三角波信号を生成して、コンパレータ18の正入力端に出力する。コンパレータ18ではこの三角波信号と定電圧源E18の電圧により生成される基準信号とを比較し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときにハイ信号として、OR回路14の入力端に出力し、OR回路14はこの信号をRSフリップフロップ15のセット端子Sに出力し、前記実施例と同様に、メインチョーク電流は電流連続動作となり、力率改善回路の主回路は電流連続モードで動作させることができる。   Next, the operation of the continuous current mode operation circuit 2 will be described. In the continuous current mode operation circuit 2, the capacitor C21 charges and discharges from the voltage generated in the secondary winding Nc of the transformer T1, generates a triangular wave signal, and outputs it to the positive input terminal of the comparator 18. The comparator 18 compares this triangular wave signal with a reference signal generated by the voltage of the constant voltage source E18. When the peak value of this triangular wave signal becomes equal to or higher than a set value, the comparator 18 outputs a high signal to the input terminal of the OR circuit 14. The OR circuit 14 outputs this signal to the set terminal S of the RS flip-flop 15, and the main choke current is in continuous current operation as in the previous embodiment, and the main circuit of the power factor correction circuit is in the continuous current mode. It can be operated.

一方、この三角波信号のピーク値が設定値以下になるとロー信号として、OR回路14の入力端に出力する。OR回路14はこの信号を受けても信号を出力しない。一方、OR回路14はコンパレータ16から出力される信号に応じて、RSフリップフロップ15に信号を出力し、RSフリップフロップ15はリセット端子R又はセット端子Sに入力された電圧に基づいて、出力端子Qはセット動作時にハイ信号、リセット動作時にロー信号が出力される。RSフリップフロップ15の出力端Qの電圧に基づいて、スイッチング電源1に入力される交流電流の周波数より高い周波数(スイッチング周波数)にて、主スイッチング素子Q1をオン・オフさせる。ドライバ11はハイレベルの信号を入力すると主スイッチング素子Q1をオンさせ、ローレベルの信号を入力すると主スイッチング素子Q1をオフさせる。これにより電流連続モードだった力率改善回路の主回路は、電流臨界モードに戻る。   On the other hand, when the peak value of this triangular wave signal becomes equal to or less than the set value, it is output as a low signal to the input terminal of the OR circuit 14. The OR circuit 14 does not output a signal even when this signal is received. On the other hand, the OR circuit 14 outputs a signal to the RS flip-flop 15 according to the signal output from the comparator 16, and the RS flip-flop 15 outputs the output terminal based on the voltage input to the reset terminal R or the set terminal S. Q outputs a high signal during the set operation and a low signal during the reset operation. Based on the voltage at the output terminal Q of the RS flip-flop 15, the main switching element Q1 is turned on / off at a frequency (switching frequency) higher than the frequency of the alternating current input to the switching power supply 1. The driver 11 turns on the main switching element Q1 when a high level signal is inputted, and turns off the main switching element Q1 when a low level signal is inputted. As a result, the main circuit of the power factor correction circuit which was in the current continuous mode returns to the current critical mode.

以上の動作より、本実施例においても前記実施例と同様に、軽負荷時は電流臨界モードで、重負荷時は電流連続モードで動作させることにより、それぞれのモードでの利点を生かすことができるとともに、サブハーモニクス対策のためのスロープ補償が不要である。また、以上より、例えば、200V系入力のような入出力電圧差が小さい場合であっても、二次巻線Ncのプラス電圧が小さく、マイナス電圧が大きくなって、三角波信号のレベルが下がるため、電流連続モードになりにくくなり、スムーズに電流臨界モードで動作することができる。   From the above operation, in this embodiment as well, in the same way as in the previous embodiment, the operation in the current critical mode at the time of light load and the current continuous mode at the time of heavy load can be utilized to take advantage of each mode. At the same time, slope compensation for sub-harmonic countermeasures is not required. Further, from the above, for example, even when the input / output voltage difference is small, such as a 200 V system input, the positive voltage of the secondary winding Nc is small, the negative voltage is large, and the level of the triangular wave signal is lowered. The current continuous mode is less likely to be achieved and the current critical mode can be smoothly operated.

なお、本願発明に係る実施例に係る制御回路1は一つのモジュールや一つの集積回路で構成することを想定しているが、本願発明は実施例に縛られるものではない。   Although the control circuit 1 according to the embodiment of the present invention is assumed to be configured by one module or one integrated circuit, the present invention is not limited to the embodiment.

本発明によれば、磁気的に結合された一次・二次巻線を有するトランスの二次巻線で発生する電圧より三角波信号を生成し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときに、主スイッチング素子のオフ期間に出力電流がゼロになったことを検出するゼロ電流検出手段の検出結果を無視して強制的に主スイッチング素子をオンさせて電流連続モードで動作させる電流連続モード動作手段を設けたことにより、軽負荷時は電流臨界モードで、重負荷時は電流連続モードで動作させることにより、それぞれのモードでの利点を生かすことができるとともに、サブハーモニクス対策のためのスロープ補償を不要とし、回路の簡略化が図れることで産業上利用可能である。   According to the present invention, the triangular wave signal is generated from the voltage generated in the secondary winding of the transformer having the magnetically coupled primary and secondary windings, and the peak value of the triangular wave signal is equal to or higher than the set value. When the main switching element is off, the output current becomes zero. By providing mode operation means, it is possible to take advantage of each mode by operating in current critical mode at light load and continuous current mode at heavy load, and for sub-harmonic measures. Slope compensation is unnecessary, and the circuit can be simplified, so that it can be used industrially.

また、本発明によれば、例えば、200V系入力のような入出力電圧差が小さい場合であっても、二次巻線のプラス電圧が小さく、マイナス電圧が大きくなって、三角波信号のレベルが下がるため、電流連続モードになりにくくなり、スムーズに電流臨界モードで動作することができることにより、産業上利用可能である。   Further, according to the present invention, for example, even when the input / output voltage difference is small, such as a 200V system input, the positive voltage of the secondary winding is small, the negative voltage is large, and the level of the triangular wave signal is increased. Therefore, the current continuous mode becomes difficult to operate, and since it can operate smoothly in the current critical mode, it can be used industrially.

本発明に係る力率改善回路の一実施例を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed one Example of the power factor improvement circuit which concerns on this invention. 図1図示回路における動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram in the circuit shown in FIG. 本発明に係る力率改善回路の要部を集積回路化した場合の実施例を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the Example at the time of integrating the principal part of the power factor improvement circuit based on this invention into an integrated circuit.

符号の説明Explanation of symbols

T1 トランス
Np トランスT1の一次巻線
Nc トランスT1の二次巻線
Q1 主スイッチング素子
Q2 スイッチング素子
D1 整流ダイオード
DB1 ダイオードブリッジ
R1,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R21 抵抗
C1 入力コンデンサ
C13 平滑コンデンサ
E16,E17,E18,E21 定電圧源
C21 時定数コンデンサ
SBD ショットキバリアダイオード
1 制御回路
2 電流連続モード動作回路
11 ドライバ
12 コンパレータ(スイッチング素子電流検出手段)
13 マルチプライヤ
14 OR回路
15 RSフリップフロップ
16 コンパレータ(ゼロ電流検出手段)
17 アンプ(出力電圧検出手段)
18 コンパレータ(周波数設定手段)
19 ワンショット・マルチバイブレータ(OSMV)
21 コンパレータ
T1 transformer Np transformer T1 primary winding Nc transformer T1 secondary winding Q1 main switching element Q2 switching element D1 rectifier diode DB1 diode bridge R1, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R21 resistor C1 input capacitor C13 Smoothing capacitors E16, E17, E18, E21 Constant voltage source C21 Time constant capacitor SBD Schottky barrier diode 1 Control circuit 2 Continuous current mode operation circuit 11 Driver 12 Comparator (switching element current detection means)
13 multiplier 14 OR circuit 15 RS flip-flop 16 comparator (zero current detection means)
17 Amplifier (Output voltage detection means)
18 Comparator (frequency setting means)
19 One-shot multivibrator (OSMV)
21 Comparator

Claims (4)

交流電圧を整流して供給する整流手段と、一次巻線及び二次巻線を有し、前記一次巻線の一端が前記整流手段と接続されたトランスと、前記トランスの一次巻線の他端と接続された主スイッチング素子とに接続され、前記主スイッチング素子によって前記交流電圧の周期に比して速い周期にて繰り返しオン・オフして、前記整流手段の出力電圧の制御を行う力率改善回路であって、
前記二次巻線に接続され、前記主スイッチング素子がオフしたことを検出し、前記主スイッチング素子のオフ期間に一次巻線電流がゼロになったことを検出するゼロ電流検出手段と、
前記二次巻線で発生する電圧より三角波信号を生成し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときに前記ゼロ電流検出手段の検出結果を無視して強制的に前記主スイッチング素子をオンさせて電流連続モードで動作させる電流連続モード動作手段と、
を備えたことを特徴とする力率改善回路。
Rectifying means for rectifying and supplying AC voltage, a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding being connected to the rectifying means, and the other end of the primary winding of the transformer Power factor improvement for controlling the output voltage of the rectifying means by being repeatedly turned on and off at a cycle faster than the cycle of the AC voltage by the main switching device. A circuit,
Zero current detecting means connected to the secondary winding, detecting that the main switching element is turned off, and detecting that the primary winding current is zero during the off period of the main switching element;
A triangular wave signal is generated from a voltage generated in the secondary winding, and when the peak value of the triangular wave signal exceeds a set value, the detection result of the zero current detecting means is ignored and the main switching element is forcibly A continuous current mode operation means for operating in a continuous current mode by turning on
A power factor correction circuit characterized by comprising:
前記電流連続モード動作手段は、スイッチング素子を備え、前記二次巻線で発生する電圧より三角波信号を生成し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときに前記スイッチング素子をオンさせて、強制的に前記主スイッチング素子をオンさせるように構成してあることを特徴とする請求項1記載の力率改善回路。 The continuous current mode operation means includes a switching element, generates a triangular wave signal from a voltage generated in the secondary winding, and turns on the switching element when a peak value of the triangular wave signal exceeds a set value. The power factor correction circuit according to claim 1, wherein the main switching element is forcibly turned on. 前記電流連続モード動作手段は、OR回路を備え、前記二次巻線で発生する電圧より三角波信号を生成し、この三角波信号のピーク値が設定値以上になったときに前記OR回路から前記主スイッチング素子へ強制的にオン信号を発振して、前記主スイッチング素子をオンさせるように構成してあることを特徴とする請求項1記載の力率改善回路。 The continuous current mode operation means includes an OR circuit, generates a triangular wave signal from a voltage generated in the secondary winding, and outputs the triangular wave signal from the OR circuit when a peak value of the triangular wave signal becomes a set value or more. 2. The power factor correction circuit according to claim 1, wherein an on signal is forcibly oscillated to the switching element to turn on the main switching element. 前記電流連続モード動作手段は、コンデンサを備え、前記二次巻線で発生する電圧に基づいて充放電して三角波信号を生成するように構成してあることを特徴とする請求項2又は3記載の力率改善回路。 4. The continuous current mode operation means includes a capacitor, and is configured to generate a triangular wave signal by charging and discharging based on a voltage generated in the secondary winding. Power factor correction circuit.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019323A (en) * 2009-07-08 2011-01-27 Sanken Electric Co Ltd Power factor correction circuit
WO2013035534A1 (en) 2011-09-09 2013-03-14 ダイキン工業株式会社 Control device for switching power supply circuit, and heat pump unit
US8952667B2 (en) 2009-11-12 2015-02-10 Daikin Industries, Ltd. Switching power supply circuit
US8953348B2 (en) 2009-10-29 2015-02-10 Fuji Electric Co., Ltd. Switching power supply circuit and power factor controller
CN105305805A (en) * 2014-07-23 2016-02-03 通用电气照明解决方案有限公司 Power factor correction device
JP2017112641A (en) * 2015-12-14 2017-06-22 新日本無線株式会社 Power factor improvement circuit and power factor improvement method
JP2017143599A (en) * 2016-02-08 2017-08-17 ローム株式会社 Switching power source device
US10069398B2 (en) 2014-12-25 2018-09-04 Mitsumi Electric Co., Ltd. Non-isolated power supply device
CN109980920A (en) * 2019-05-06 2019-07-05 电子科技大学 The logic control circuit of slope compensation signal in a kind of Peak Current Mode DC-DC converter
CN111183575A (en) * 2018-04-11 2020-05-19 富士电机株式会社 Power factor improvement circuit and switching power supply device using the same
JP2021013264A (en) * 2019-07-08 2021-02-04 三菱電機株式会社 Light source lighting device, lighting fixture, and control method of light source lighting device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006067730A (en) * 2004-08-27 2006-03-09 Sanken Electric Co Ltd Power factor improving circuit
JP2006094697A (en) * 2004-09-21 2006-04-06 Fairchild Korea Semiconductor Kk Power factor correction circuit
JP2006296158A (en) * 2005-04-14 2006-10-26 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Power factor improvement connection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006067730A (en) * 2004-08-27 2006-03-09 Sanken Electric Co Ltd Power factor improving circuit
JP2006094697A (en) * 2004-09-21 2006-04-06 Fairchild Korea Semiconductor Kk Power factor correction circuit
JP2006296158A (en) * 2005-04-14 2006-10-26 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Power factor improvement connection

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019323A (en) * 2009-07-08 2011-01-27 Sanken Electric Co Ltd Power factor correction circuit
US8953348B2 (en) 2009-10-29 2015-02-10 Fuji Electric Co., Ltd. Switching power supply circuit and power factor controller
US8952667B2 (en) 2009-11-12 2015-02-10 Daikin Industries, Ltd. Switching power supply circuit
WO2013035534A1 (en) 2011-09-09 2013-03-14 ダイキン工業株式会社 Control device for switching power supply circuit, and heat pump unit
JP2013059228A (en) * 2011-09-09 2013-03-28 Daikin Ind Ltd Control device for switching power-supply circuit and heat pump unit
US9240737B2 (en) 2011-09-09 2016-01-19 Daikin Industries, Ltd. Control device for switching power supply circuit, and heat pump unit
CN105305805A (en) * 2014-07-23 2016-02-03 通用电气照明解决方案有限公司 Power factor correction device
US10069398B2 (en) 2014-12-25 2018-09-04 Mitsumi Electric Co., Ltd. Non-isolated power supply device
JP2017112641A (en) * 2015-12-14 2017-06-22 新日本無線株式会社 Power factor improvement circuit and power factor improvement method
JP2017143599A (en) * 2016-02-08 2017-08-17 ローム株式会社 Switching power source device
CN111183575A (en) * 2018-04-11 2020-05-19 富士电机株式会社 Power factor improvement circuit and switching power supply device using the same
CN111183575B (en) * 2018-04-11 2023-03-21 富士电机株式会社 Power factor improvement control circuit
CN109980920A (en) * 2019-05-06 2019-07-05 电子科技大学 The logic control circuit of slope compensation signal in a kind of Peak Current Mode DC-DC converter
CN109980920B (en) * 2019-05-06 2020-07-31 电子科技大学 Logic control circuit of slope compensation signal in peak current mode DC-DC converter
JP2021013264A (en) * 2019-07-08 2021-02-04 三菱電機株式会社 Light source lighting device, lighting fixture, and control method of light source lighting device
JP7293923B2 (en) 2019-07-08 2023-06-20 三菱電機株式会社 LIGHT SOURCE LIGHTING DEVICE, LIGHTING EQUIPMENT, LIGHT SOURCE LIGHTING DEVICE CONTROL METHOD

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