技術分野
交流入力電圧を所定の直流出力電圧に変換して負荷に供給するスイッチング電源回路および力率改善回路に関し、特に電流臨界制御方式と電流連続制御方式とを切り替えることが可能なスイッチング電源回路および力率改善回路
発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋
これまでに説明した電流臨界制御から電流連続制御へ切り替える方式の場合、負荷が重くなるにつれて交流入力波形の電圧の高い部分から電流連続制御が始まる。負荷が重くなると、交流入力電圧が大きい部分ほど、電流連続制御の連続電流成分となるオフセット電流の比率が増加してターンオン時の電流が大きくなる。そのため、COMP端子の電圧によって設定される一定のオン幅で動作する場合は、交流入力電圧が高い部分ほど電流連続となった部分のオフセット電流が加算されて、ピーク電流が大きくなってしまう。その結果、交流入力電圧のサイン波形に対し電流波形がサイン波形から山の高い波形に歪んでしまうため、力率が悪化するという問題点がある。
これを、前述の図13のインダクタ電流の波形で見ると、電流連続制御の部分でインダクタ電流のピークが大きくなっており、時刻t11,t12,t13の高位相角90°の部分で電流波形のピークが大きくなり、少し先が尖った形に歪みが発生する。なお、本発明では、「高位相角」という用語を、整流後の交流入力電圧波形が極大となる位相角およびその近傍の位相角という意味で使っている。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、交流入力波形の高位相角の部分で電流連続制御によりピーク電流が大きくなることによる電流波形の歪みおよび力率の悪化を改善したスイッチング電源回路および力率改善回路を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋
本発明ではの課題を解決するために、交流電源を全波整流して脈流出力を得る整流回路と、該整流回路に接続されたインダクタと、スイッチング素子と、出力コンデンサとを有し、前記交流電源から所定の大きさの直流出力電圧を生成して負荷に供給するスイッチング電源回路が提供される。このスイッチング電源回路は、前記交流電源の位相角を検出する位相角検出回路と、前記インダクタに流れる電流を検出してインダクタ電流検・・・ 続きを
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【発明の効果】
構成のスイッチング電源回路および力率改善回路は、交流入力電圧波形の高位相角の部分での電流連続制御への切り替えをマスキングしたことで、高位相角の部分で電流連続制御によりピーク電流が大きくなることによる電流波形の歪みおよび力率の悪化を改善できるという利点がある。
この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]
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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋
【図1】 本発明の実施の形態に係るスイッチング電源回路を示す回路図である。
【図2】 電流連続制御設定回路の構成例を示す回路図である。
【図3】 位相角検出回路の構成例を示す回路図である。
【図4】 ピーク値監視回路の構成例を示す回路図である。
【図5】 位相角検出回路の動作波形を示す図である。
【図6】 セレクタ回路の構成例を示す回路図である。
【図7】 電流ピークとピークホールド信号を分圧した基準電位信号とを従来例と本実施の形態とで比較した図であって、(A)は従来例の臨界制御の最大電流時を示し、(B)は本実施の形態の臨界制御の最大電流時を示し、(C)は従来例の中負荷時を示し、(D)は本実施の形態の中負荷時を示し、(E)は従来例/本実施の形態の重負荷時を示している。
【図8】 電流臨界制御方式と電流連続制御方式とを切り替えることが可能な力率改善回路を用いたスイッチング電源回路を示す回路図である。
【図9】 力率改善回路を構成するレベル変換回路および電流連続制御設定回路の具体的構成を示す回路図である。
【図10】 電流連続制御設定回路を構成するワンショット回路の要部信号波形を示すタイミング図である。
【図11】 電流連続制御設定回路の要部信号波形を示すタイミング図であって、(A)はピークホールド回路の動作波形を示し、(B)はセットパルス生成回路の動作波形を示している。
【図12】 力率改善回路の動作の信号波形を示す図であって、(A)は軽負荷時の臨界動作における信号波形を示し、(B)は重負荷時の連続動作における信号波形を示している。
【図13】 スイッチング電源回路で重負荷時に流れるインダクタ電流の波形を示す図である。
1 全波整流回路
2 コンデンサ
3 インダクタ
4 スイッチング素子
5 ダイオード
6 コンデンサ
7 電源出力端子
10 力率改善回路
11 エラーアンプ
12 PWMコンパレータ
13 発振器
14a,14b OR回路
15 RSフリップフロップ
16 ZCDコンパレータ
18 OVPコンパレータ
19 OCPコンパレータ
20 レベル変換回路
30 電流連続制御設定回路
31 MOSFET
32 定電流源
33,34 インバータ
35 NAND回路
36 インバータ
40 ピークホールド回路
41 ワンショット回路
42 トランスファゲート
43 ホールド回路
50 セットパルス生成回路
51 増幅回路
52 比較回路
60 位相角検出回路
61,62 Dフリップフロップ
63 発振器
64 ワンショット回路
65 カウンタ
66 ラッチ回路
67 ダウンカウンタ
68,69 NOR回路
70 セレクタ回路
71 AND回路
72 RSフリップフロップ
73 AND回路
74 OR回路
75 インバータ
76 RSフリップフロップ
77 AND回路
78 OR回路
79 インバータ
80 ワンショット回路
81 Dフリップフロップ
100 力率改善回路
110 ピーク値監視回路
130 インバータ
131 MOSFET
132 定電流源
133,134 インバータ
135 NAND回路
136 インバータ
140 ピークホールド回路
141 ワンショット回路
142 トランスファゲート
143 ホールド回路
151 増幅回路
152 比較回路
200 AND回路
201 Dフリップフロップ
202,203 インバータ
204 カウンタ
205 デコーダ
208 RSフリップフロップ
209 OR回路
210,211 AND回路
212 ワンショット回路
213 AND回路
C1〜C4,C103,C104 コンデンサ
R1 タイミング抵抗
R3 電流検出抵抗
R4〜R9,R21〜R24,R107 抵抗
S0 出力信号(OUT端子の信号)
S1 第1の電流レベル信号
S2 第2の電流レベル信号
S4,S5 ワンショットパルス
S6 ピークレベル信号
S7 基準電位信号
S8 第2のセットパルス(連続制御用のターンオン信号)
S9 ピークホールド信号
S10 信号(生成順判定信号)
S11 信号(連続制御決定信号)
S100 信号(ピークホールド信号S9の変化を表す信号)
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