JP2766805B2 - 電源用平滑装置 - Google Patents
電源用平滑装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/026—Current limitation using PTC resistors, i.e. resistors with a large positive temperature coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は国際的電源高調波電流規
制に合致し、平滑回路より電源に逆流する有害高調波勢
力を有効に抑制する電源用平滑装置に関する。
制に合致し、平滑回路より電源に逆流する有害高調波勢
力を有効に抑制する電源用平滑装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電解コンデンサを使用する直流電源用平
滑装置はコンピュータ、ＴＶ、照明用バラスト装置、エ
アコン装置の電源に広く使用され、特にあらゆる情報機
器に広く用いられるスイッチング電源の一次側直流平滑
回路には必ず使用されている。ところが、このような電
源用平滑装置は負荷の種類によって電源力率は大幅に変
化し、そのため、電源周波数の高調波電流を誘発し電源
に向って逆流して、これが配電系統に重大な損傷を与え
ることが判明し、遂に負荷電力に応じて電源周波数の中
で特に害を与える第３、第５、第７等の奇数次高調波を
規制する国際条約が発効されることになった。これに伴
なって各種の対策がなされたが、何れも完璧なものはな
く、チョークコイルを使用するものは重量、雑音、漏洩
磁束、スイッチ断続時のパルスの問題、電子回路による
ものは複雑でコスト増大の欠点、電解コンデンサ容量の
縮小させるものはリップルノイズの増加等すべてに合致
する効果的対策は見出せない現状である。
滑装置はコンピュータ、ＴＶ、照明用バラスト装置、エ
アコン装置の電源に広く使用され、特にあらゆる情報機
器に広く用いられるスイッチング電源の一次側直流平滑
回路には必ず使用されている。ところが、このような電
源用平滑装置は負荷の種類によって電源力率は大幅に変
化し、そのため、電源周波数の高調波電流を誘発し電源
に向って逆流して、これが配電系統に重大な損傷を与え
ることが判明し、遂に負荷電力に応じて電源周波数の中
で特に害を与える第３、第５、第７等の奇数次高調波を
規制する国際条約が発効されることになった。これに伴
なって各種の対策がなされたが、何れも完璧なものはな
く、チョークコイルを使用するものは重量、雑音、漏洩
磁束、スイッチ断続時のパルスの問題、電子回路による
ものは複雑でコスト増大の欠点、電解コンデンサ容量の
縮小させるものはリップルノイズの増加等すべてに合致
する効果的対策は見出せない現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記のような電解コン
デンサを用いた従来の電源用平滑装置は電源側に逆流す
る高調波電流を防げず、ＩＥＣの国際規制に合致した効
果的で製造容易な解決策は得られていない。
デンサを用いた従来の電源用平滑装置は電源側に逆流す
る高調波電流を防げず、ＩＥＣの国際規制に合致した効
果的で製造容易な解決策は得られていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するためになされたもので、商用交流電源出
力を整流する整流器と、この整流器出力を平滑する電解
コンデンサと、この電解コンデンサにより平滑された直
流出力で作動する高周波パルスを生成する機能を有する
負荷回路とを具備し、前記整流器と電解コンデンサとの
接続線路には負荷電流によって作動する正の温度係数を
有する非直線抵抗素子を設け、平滑回路より交流電源に
逆流する電源周波数の高調波勢力を抑制する電源用平滑
装置を構成するものである。
課題を解決するためになされたもので、商用交流電源出
力を整流する整流器と、この整流器出力を平滑する電解
コンデンサと、この電解コンデンサにより平滑された直
流出力で作動する高周波パルスを生成する機能を有する
負荷回路とを具備し、前記整流器と電解コンデンサとの
接続線路には負荷電流によって作動する正の温度係数を
有する非直線抵抗素子を設け、平滑回路より交流電源に
逆流する電源周波数の高調波勢力を抑制する電源用平滑
装置を構成するものである。
【０００５】
【作用】以下図面を参照しつつ従来の構成と作用を説明
する。図１は従来の広く使用される電源用平滑装置で、
例えば１００Ｖの商用交流電源１１に接続されたブリッ
ヂ型の整流器１２によって整流された脈流は、平滑用電
解コンデンサ１３によって直流化されて負荷１４である
例えばＤＣ／ＤＣコンバータに供給される。整流器１２
と電解コンデンサ１３の線路１６1 ，１６2 の通常負側
である１６2 には負の温度係数を持つＮＴＣサーミスタ
１５が挿入されサージ電流による損傷を防ぐ。負荷が純
抵抗のようなときは、平滑装置の力率は殆んど１に近く
コンデンサより電源に向って逆流する高調波の中で奇数
次の例えば５０Ｈｚの場合には１５０Ｈｚ，３５０Ｈ
ｚ，４５０Ｈｚ…等の勢力は殆んど発生しないが、負荷
の直流に重畳し周波数の高い交流信号が流れると、力率
は途端に低下するようになる。例えば大負荷電流が流れ
るインバータエアコンの平滑装置では負荷に流れる交流
電流は数百Ｈｚ程度で低く、力率は０．９位で低下は殆
んど認められない。
する。図１は従来の広く使用される電源用平滑装置で、
例えば１００Ｖの商用交流電源１１に接続されたブリッ
ヂ型の整流器１２によって整流された脈流は、平滑用電
解コンデンサ１３によって直流化されて負荷１４である
例えばＤＣ／ＤＣコンバータに供給される。整流器１２
と電解コンデンサ１３の線路１６1 ，１６2 の通常負側
である１６2 には負の温度係数を持つＮＴＣサーミスタ
１５が挿入されサージ電流による損傷を防ぐ。負荷が純
抵抗のようなときは、平滑装置の力率は殆んど１に近く
コンデンサより電源に向って逆流する高調波の中で奇数
次の例えば５０Ｈｚの場合には１５０Ｈｚ，３５０Ｈ
ｚ，４５０Ｈｚ…等の勢力は殆んど発生しないが、負荷
の直流に重畳し周波数の高い交流信号が流れると、力率
は途端に低下するようになる。例えば大負荷電流が流れ
るインバータエアコンの平滑装置では負荷に流れる交流
電流は数百Ｈｚ程度で低く、力率は０．９位で低下は殆
んど認められない。
【０００６】これに反し、スイッチング電源のように負
荷に１００ｋＨｚのような高周波電流が重畳する場合に
は負荷電流の大きさとは無関係に力率は一挙に低下し、
０．６程度に下る。一般に力率０．７以上でないと高調
波発生のレベルはＩＥＣの規制限度を通過できないとさ
れている。その原因は明確でないが広く使われる平滑用
電解コンデンサ２２０μｆの場合重畳する信号周波数
が、共振点である１５０ｋＨｚ附近に近づく程コンデン
サは機能が下り、それによって内部の高調波歪が増大す
るようになると考えると理解し易い。
荷に１００ｋＨｚのような高周波電流が重畳する場合に
は負荷電流の大きさとは無関係に力率は一挙に低下し、
０．６程度に下る。一般に力率０．７以上でないと高調
波発生のレベルはＩＥＣの規制限度を通過できないとさ
れている。その原因は明確でないが広く使われる平滑用
電解コンデンサ２２０μｆの場合重畳する信号周波数
が、共振点である１５０ｋＨｚ附近に近づく程コンデン
サは機能が下り、それによって内部の高調波歪が増大す
るようになると考えると理解し易い。
【０００７】図３は直流出力５Ｖ５Ａ２５Ｗのスイッチ
ング電源の全負荷時のときの高調波電流分布で、実線は
ＩＥＣ規制による限度値で、すべての次数で限度値を超
過し、不適格となる。力率は０．６２である。このサー
ミスタ１５は高調波抑圧効果はない。本発明者は正の温
度係数を有する非直線抵抗素子が、直流電流に重畳され
る多くの高調波勢力に著しい抑制作用があることを見出
し、電源用平滑回路に適用して高調波電流の抑制を行う
ようにしたものである。正の温度係数を有する非直線抵
抗素子の代表的なものは電球であり、実験にはガス入１
００Ｖ／１５０Ｗのものを使用した無負荷時の直流抵抗
は６Ωであるが、動作時には約３０Ωとなるので約５倍
の非直線に変化するが、通過電流値は電球の容量に比べ
小さく電力消費も小さいフイラメントがほのかに赤らむ
温度のとき著しい抑圧効果を示す。
ング電源の全負荷時のときの高調波電流分布で、実線は
ＩＥＣ規制による限度値で、すべての次数で限度値を超
過し、不適格となる。力率は０．６２である。このサー
ミスタ１５は高調波抑圧効果はない。本発明者は正の温
度係数を有する非直線抵抗素子が、直流電流に重畳され
る多くの高調波勢力に著しい抑制作用があることを見出
し、電源用平滑回路に適用して高調波電流の抑制を行う
ようにしたものである。正の温度係数を有する非直線抵
抗素子の代表的なものは電球であり、実験にはガス入１
００Ｖ／１５０Ｗのものを使用した無負荷時の直流抵抗
は６Ωであるが、動作時には約３０Ωとなるので約５倍
の非直線に変化するが、通過電流値は電球の容量に比べ
小さく電力消費も小さいフイラメントがほのかに赤らむ
温度のとき著しい抑圧効果を示す。
【０００８】図２は本発明の実施例の回路図で、１００
Ｖ交流電源２１に接続されたブリッヂ型整流器２２によ
って整流された脈流は平滑用電解コンデンサ２３によっ
て直流化され負荷２４に供給される。整流器２２と電解
コンデンサ２３の線路２７1，２７2 の正側２７1 には
電球２５が接続されている。負荷２４は図１と全く同一
のスイッチング電源用のＤＣ／ＤＣコンバータが接続さ
れている。
Ｖ交流電源２１に接続されたブリッヂ型整流器２２によ
って整流された脈流は平滑用電解コンデンサ２３によっ
て直流化され負荷２４に供給される。整流器２２と電解
コンデンサ２３の線路２７1，２７2 の正側２７1 には
電球２５が接続されている。負荷２４は図１と全く同一
のスイッチング電源用のＤＣ／ＤＣコンバータが接続さ
れている。
【０００９】図４は全負荷で電源電圧１００Ｖ４２Ｗ入
力のときの電源側に逆流する高調波電流の分布を示した
もので、奇数次の１５０Ｈｚ，３５０Ｈｚ，４５０Ｈｚ
は何れも高調波電流限度値よりも大幅に下り、著しい高
調波抑制効果が認められた。この時力率は０．６２より
０．８２に顕著に増加し、限度値と考えられる０．７よ
り遙かに上廻った。
力のときの電源側に逆流する高調波電流の分布を示した
もので、奇数次の１５０Ｈｚ，３５０Ｈｚ，４５０Ｈｚ
は何れも高調波電流限度値よりも大幅に下り、著しい高
調波抑制効果が認められた。この時力率は０．６２より
０．８２に顕著に増加し、限度値と考えられる０．７よ
り遙かに上廻った。
【００１０】更に図５によって入力電源電圧が変化した
場合の入力電力、力率、ランプの抵抗値の変化を示す
と、力率は寧ろ入力電圧が低いとき更に増加する傾向で
あり、入力電力も適正で、ランプ抵抗値は無負荷時の５
倍乃至６倍の範囲で変化することを示している。全負荷
時の際のランプ内の電力消費は約３．６Ｗ程度で、通常
の消費電力１５０Ｗの１／４１と極めて小で、ランプの
外囲器は遙かに小型にして機器内蔵が可能で、温度上昇
も僅小なので、長寿命が期待できる。電源が２００Ｖの
場合も適合する電球の選定は容易である。一方正の温度
係数を有する抵抗体は前記電球の他に、正の温度係数を
有するＰＴＣサーミスタも同様な効果を持つ筈で、本発
明者は初期抵抗４．７Ω、直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、
最大電圧１４０Ｖものを複数個組合わせ初期抵抗７Ωで
最大電流４．０ＡのＰＴＣサーミスタを作り、之を図２
の電球２５の代りにＰＴＣサーミスタ２６を挿入して同
様の実験を試みた。
場合の入力電力、力率、ランプの抵抗値の変化を示す
と、力率は寧ろ入力電圧が低いとき更に増加する傾向で
あり、入力電力も適正で、ランプ抵抗値は無負荷時の５
倍乃至６倍の範囲で変化することを示している。全負荷
時の際のランプ内の電力消費は約３．６Ｗ程度で、通常
の消費電力１５０Ｗの１／４１と極めて小で、ランプの
外囲器は遙かに小型にして機器内蔵が可能で、温度上昇
も僅小なので、長寿命が期待できる。電源が２００Ｖの
場合も適合する電球の選定は容易である。一方正の温度
係数を有する抵抗体は前記電球の他に、正の温度係数を
有するＰＴＣサーミスタも同様な効果を持つ筈で、本発
明者は初期抵抗４．７Ω、直径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、
最大電圧１４０Ｖものを複数個組合わせ初期抵抗７Ωで
最大電流４．０ＡのＰＴＣサーミスタを作り、之を図２
の電球２５の代りにＰＴＣサーミスタ２６を挿入して同
様の実験を試みた。
【００１１】その結果は図６に示すように力率は０．７
３に改善され高調波電流も図の限度値を何れも下回り、
電球同様高調波電流値は図３に比較して著しく改善され
ている。又入力電圧の変化に伴う力率、入力電力、サー
ミスタ抵抗値の変化は図７のように何れも安定して居
り、サーミスタの温度上昇は極めて小さく長期の安定を
期待できる。この組合わせサーミスタは当然１個のサー
ミスタに置換えることは当業者の容易になし得る設計上
の問題であり、又２００Ｖ系電源の場合にも耐電圧、耐
電流抵抗値の選定製造も同様に容易適合するＰＴＣサー
ミスタが得られるから、１００Ｖ電源と同様高調波電流
の発生しない電源用平滑装置を提供することができる。
３に改善され高調波電流も図の限度値を何れも下回り、
電球同様高調波電流値は図３に比較して著しく改善され
ている。又入力電圧の変化に伴う力率、入力電力、サー
ミスタ抵抗値の変化は図７のように何れも安定して居
り、サーミスタの温度上昇は極めて小さく長期の安定を
期待できる。この組合わせサーミスタは当然１個のサー
ミスタに置換えることは当業者の容易になし得る設計上
の問題であり、又２００Ｖ系電源の場合にも耐電圧、耐
電流抵抗値の選定製造も同様に容易適合するＰＴＣサー
ミスタが得られるから、１００Ｖ電源と同様高調波電流
の発生しない電源用平滑装置を提供することができる。
【００１２】
【発明の効果】本発明に係る電源用平滑装置は正の温度
係数を有する非直線抵抗素子により、極めて実施容易な
構成で、既存平滑装置に大幅な改変を加えることなく実
施できる大特徴があり高調波電流抑制効果も大である。
更に全世界の商用電源にも素子の交換で適応でき、最も
広く普及されているスイッチング電源、ＴＶ、インバー
タ等にすべて適用でき、最も軽量、小型、経済的有利な
電源用平滑装置が提供できる利点がある。
係数を有する非直線抵抗素子により、極めて実施容易な
構成で、既存平滑装置に大幅な改変を加えることなく実
施できる大特徴があり高調波電流抑制効果も大である。
更に全世界の商用電源にも素子の交換で適応でき、最も
広く普及されているスイッチング電源、ＴＶ、インバー
タ等にすべて適用でき、最も軽量、小型、経済的有利な
電源用平滑装置が提供できる利点がある。
【図１】従来の電源用平滑装置の回路図。
【図２】本発明の実施例である電源用平滑装置の回路
図。
図。
【図３】従来のスイッチング電源装置の高調波発生状況
を示す線図。
を示す線図。
【図４】本発明に係る図２の実施例で、正の温度係数を
持つ抵抗体である電球の場合の高調波発生状況を示す線
図。
持つ抵抗体である電球の場合の高調波発生状況を示す線
図。
【図５】本発明に係る電球使用の実施例の入力電圧の変
化と力率、電力、抵抗値の関係を示す曲線図。
化と力率、電力、抵抗値の関係を示す曲線図。
【図６】本発明に係る図２の実施例で、正の温度係数を
持つ抵抗体であるＰＴＣサーミスタの場合の高調波発生
状況を示す線図。
持つ抵抗体であるＰＴＣサーミスタの場合の高調波発生
状況を示す線図。
【図７】本発明に係るＰＴＣサーミスタ使用の実施例の
入力電圧の変化と力率、電力、抵抗値の関係を示す曲線
図。
入力電圧の変化と力率、電力、抵抗値の関係を示す曲線
図。
１１ 商用交流電源１２ 整流器 １３ 平滑用電解コンデンサ １４ 負荷 １５ サーミスタ １６1 ，１６2 線路 ２１ 交流電源２２ 整流器 ２３ 平滑用電解コンデンサ ２４ 負荷 ２５ 電球 ２６ ＰＴＣサーミスタ
Claims (3)
- 【請求項１】 交流電源出力を整流する整流器と、この
整流器出力を平滑する電解コンデンサと、この電解コン
デンサにより平滑された直流出力で作動し高周波パルス
を生成する機能を有する負荷回路とを具備し、前記整流
器と電解コンデンサとの接続線路には負荷電流によって
作動する正の温度係数を有する非直線抵抗素子を設け、
前記平滑回路から交流電源に逆流する電源周波数の高調
波勢力を抑制することを特徴とする電源用平滑装置。 - 【請求項２】 非直線抵抗素子は外囲器内が真空もしく
は不活性ガス封入がされた電球を具備することを特徴と
する請求項１記載の電源用平滑装置。 - 【請求項３】 非直線抵抗素子は正の温度係数を有する
サーミスタを具備することを特徴とする請求項１記載の
電源用平滑装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7031802A JP2766805B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 電源用平滑装置 |
| US08/556,043 US5675486A (en) | 1995-01-30 | 1995-11-13 | Electric power circuit having means for suppressing generation of harmonics flowing back to AC power source |
| EP96100078A EP0724328A1 (en) | 1995-01-30 | 1996-01-04 | Electric power circuit having means for suppressing generation of harmonics flowing back to AC power source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7031802A JP2766805B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 電源用平滑装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08205538A JPH08205538A (ja) | 1996-08-09 |
| JP2766805B2 true JP2766805B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=12341223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7031802A Expired - Lifetime JP2766805B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 電源用平滑装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5675486A (ja) |
| EP (1) | EP0724328A1 (ja) |
| JP (1) | JP2766805B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6292381B1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-09-18 | S-B Power Tool Company | AC to DC power supply with supplemental energy storage |
| US6359766B1 (en) * | 2000-03-02 | 2002-03-19 | International Business Machines Corporation | Apparatus for proper grounding of twisted pair cabling |
| JP2008131743A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Toichi Denki Shokai:Kk | 平滑回路 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3935511A (en) * | 1973-12-26 | 1976-01-27 | Texas Instruments Incorporated | Current inrush limiter |
| US4100586A (en) * | 1976-12-30 | 1978-07-11 | Lockheed Aircraft Corporation | Tungsten lamp circuit for current limiting and fault indication |
| JPS605286U (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-16 | 株式会社東芝 | 電源回路 |
| US4864624A (en) * | 1988-03-30 | 1989-09-05 | Tichy Thomas H | Piezoelectric loudspeaker with thermal protection |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP7031802A patent/JP2766805B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-11-13 US US08/556,043 patent/US5675486A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-01-04 EP EP96100078A patent/EP0724328A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5675486A (en) | 1997-10-07 |
| EP0724328A1 (en) | 1996-07-31 |
| JPH08205538A (ja) | 1996-08-09 |
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