JP6091088B2 - 直流安定化電源 - Google Patents

Description

この発明は、安定化した直流電圧を出力する直流安定化電源に関し、詳しくは、バックアップ機能を持つ直流安定化電源に関する。

バックアップ機能により停電対策が施されている無停電直流安定化電源（例えば、特許文献１参照。）は、情報機器用など各種の機器に用いられている。無停電直流安定化電源の一例を図７に示す。この無停電直流安定化電源１００は、交流電源２０１および蓄電池２０２の電圧から、安定化した直流電圧を直流電源として出力する。交流電源２０１の交流電圧は、全波整流器１０１で全波整流され、昇圧型力率改善回路１０２で直流の電圧に変換される。この後、昇圧型力率改善回路１０２からの電圧は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３に入力される。また、蓄電池２０２からの直流電圧も絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３に入力される。

絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３では、インバータ１０３Ａが昇圧型力率改善回路１０２からの直流電圧を交流電圧に変換して、高周波トランス１０３Ｃに出力する。同じように、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３のインバータ１０３Ｂが蓄電池２０２からの直流電圧を交流電圧に変換して、高周波トランス１０３Ｃに出力する。高周波トランス１０３Ｃは、インバータ１０３Ａやインバータ１０３Ｂからの交流電圧のレベルを変換し、変換した交流電圧をコンバータ１０３Ｄに出力する。また、高周波トランス１０３Ｃは、絶縁トランスであり、無停電直流安定化電源１００の入力側と出力側との間、および交流電源２０１と蓄電池２０２との間を絶縁する。コンバータ１０３Ｄは、高周波トランス１０３Ｃからの交流電圧を所定の直流電圧に変換し、この直流電圧を電源として出力する。

こうした無停電直流安定化電源１００では、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の高周波トランス１０３Ｃに対して、インバータ１０３Ｂを介して蓄電池２０２を接続する。このために、高周波トランス１０３Ｃには３次巻線が設けられている。そして、停電時に、蓄電池２０２からの電源供給により、出力できるようにしたものが実用に供されている。

ところで、一般的な情報機器用電源として要求される出力電力は、典型的には４００Ｗ以下である。このために、無停電直流安定化電源１００の高周波トランス１０３Ｃに３次巻線を設けても、高周波トランス１０３Ｃの巻線断面積を圧迫せず、実用上は十分である。

特開２００５−２９５６４５号公報

しかし、先に述べた無停電直流安定化電源１００には次の課題がある。無停電直流安定化電源１００には、出力電力が４００Ｗを超える場合がある。例えば、１ｋＷの出力が必要で、かつ入力電圧が蓄電池２０２の典型的な定格電圧２４Ｖしか得られない場合、停電時の直流入力電流は極めて大きくなり、典型的には５０Ａを超える。その電流を流すため、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の高周波トランス１０３Ｃの３次巻線であって、インバータ１０３Ｂが接続されている３次巻線の巻線断面積が大きくなる。このため、高周波トランス１０３Ｃが大型化し、通常運転時に重要な、１次−２次巻線間の磁気結合を低下させる弊害を引き起こす。この結果、高性能なバックアップ機能付き直流安定化電源を実現できないという欠点があった。

この改善策として、大出力の一般的な無停電電源装置では、商用交流入力を直流に変換するコンバータの出力に、充電器を介して専用の高電圧の蓄電池を接続する。そして、停電時には、その蓄電池からエネルギーを供給する構成をとる。こうした方式によれば、蓄電池の充電電圧が高電圧なため、大出力でも蓄電池の充放電電流は小さくなり、効果的である。

しかし、この方式は、充電電圧が高電圧な蓄電池を、その無停電電源装置で占有できる場合に限られている。蓄電池の出力を他の機器と共有しなければならないような場合、例えば船舶用の無停電電源装置である場合、汎用的な２４Ｖといった低電圧しか得られないのが一般であり、かつ、安全のために蓄電池の出力は商用交流入力から絶縁されている必要がある。このため、この方式を採用するのは一般的に困難である。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、蓄電池を商用交流入力から絶縁し、かつ大電力を出力する高効率なバックアップ機能付きの直流安定化電源を提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、交流電源からの交流電圧を整流する整流器と、蓄電池からの直流電圧を昇圧して非安定化電圧として出力すると共に、当該非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側と出力側とを絶縁する非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記整流器の出力側および前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続され、前記整流器からの整流された電圧または前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータからの非安定化電圧を入力電圧とし、この入力電圧と入力電流との力率改善をすると共にこの入力電圧を安定化して所定の一定電圧を出力する力率改善回路と、前記力率改善回路の出力側に接続され、前記力率改善回路からの所定の一定電圧の大きさを変換して、所望の安定化直流電圧を出力電圧とすると共に、前記力率改善回路と当該絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側とを絶縁する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えて、安定化された所望の安定化直流電圧を出力する直流安定化電源であって、前記交流電源の電圧が所定のレベルより下がると、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを起動し、前記力率改善回路は、昇圧用のコイルと、前記コイルの電流を断続するスイッチ素子と、を備え、前記入力電圧を分圧した入力分圧電圧と、当該力率改善回路が出力する所定の一定電圧を分圧した出力分圧電圧と、前記コイルの電流、またはそれに相当する電流とを基に前記スイッチ素子の断続を制御して力率改善と安定化とを行い、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが起動したときに、前記入力電圧を分圧するための分圧比を切り替えて、入力分圧電圧を上げる、ことを特徴とする直流安定化電源である。

請求項１の発明では、整流器と非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと力率改善回路と絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータとを、直流安定化電源が備えている。そして、交流電源の電圧が所定のレベルより下がると、直流安定化電源は、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを起動して、蓄電池から安定化された所望の安定化直流電圧を出力する。こうした直流安定化電源では、整流器が交流電源からの交流電圧を整流し、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが蓄電池からの直流電圧を昇圧して非安定化電圧として出力する。同時に、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが蓄電池側と整流器側とを絶縁する。力率改善回路は、整流器からの整流された電圧、または非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータからの非安定化電圧を入力電圧とし、この入力電圧と入力電流との力率改善をすると共にこの入力電圧を安定化して所定の一定電圧を出力する。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、力率改善回路からの所定の一定電圧の大きさを変換して、所望の安定化直流電圧を出力電圧とする。同時に、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、力率改善回路と出力側とを絶縁する。

請求項２の発明は、交流電源からの交流電圧を整流する整流器と、蓄電池からの直流電圧を昇圧して非安定化電圧として出力すると共に、当該非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側と出力側とを絶縁する非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記整流器の出力側および前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続され、前記整流器からの整流された電圧または前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータからの非安定化電圧を入力電圧とし、この入力電圧と入力電流との力率改善をすると共にこの入力電圧を安定化して所定の一定電圧を出力する力率改善回路と、前記力率改善回路の出力側に接続され、前記力率改善回路からの所定の一定電圧の大きさを変換して、所望の安定化直流電圧を出力電圧とすると共に、前記力率改善回路と当該絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側とを絶縁する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えて、安定化された所望の安定化直流電圧を出力する直流安定化電源であって、前記交流電源の電圧が所定のレベルより下がると、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを起動し、前記力率改善回路は、昇圧用のコイルと、前記コイルの電流を断続するスイッチ素子と、前記入力電圧を分圧した入力分圧電圧と、当該力率改善回路が出力する所定の一定電圧を分圧した出力分圧電圧の所定の基準電圧に対する誤差電圧と、前記入力電圧の実効値の二乗に比例するよう制御されると共に力率改善に係る係数の逆数と、を乗算し、乗算結果を電流出力とする乗算器と、を備え、前記乗算器からの前記電流出力を変換した電圧と、前記コイルの電流、またはそれに相当する電流とを基に前記スイッチ素子の断続を制御して力率改善と安定化とを行い、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが起動したときに、前記乗算器からの前記電流出力を電圧に変換する比率を切り替えて、この電圧を上げる、ことを特徴とする直流安定化電源である。

請求項３の発明は、交流電源からの交流電圧を整流する整流器と、蓄電池からの直流電圧を昇圧して非安定化電圧として出力すると共に、当該非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側と出力側とを絶縁する非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記整流器の出力側および前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続され、前記整流器からの整流された電圧または前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータからの非安定化電圧を入力電圧とし、この入力電圧と入力電流との力率改善をすると共にこの入力電圧を安定化して所定の一定電圧を出力する力率改善回路と、前記力率改善回路の出力側に接続され、前記力率改善回路からの所定の一定電圧の大きさを変換して、所望の安定化直流電圧を出力電圧とすると共に、前記力率改善回路と当該絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側とを絶縁する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えて、安定化された所望の安定化直流電圧を出力する直流安定化電源であって、前記交流電源の電圧が所定のレベルより下がると、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを起動し、前記力率改善回路は、昇圧用のコイルと、前記コイルの電流を断続するスイッチ素子と、前記入力電圧を分圧した第１の入力分圧電圧の２乗に逆比例する演算を行う演算部と、前記演算部の演算結果と、前記入力電圧を分圧した第２の入力分圧電圧と、当該力率改善回路が出力する所定の一定電圧を分圧した出力分圧電圧の所定の基準電圧に対する誤差電圧と、を乗算し、乗算結果を電流出力とする乗算器と、を備え、前記乗算器からの前記電流出力を変換した電圧と、前記コイルの電流、またはそれに相当する電流とを基に前記スイッチ素子の断続を制御して力率改善と安定化とを行い、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが起動したときに、前記第１の入力電圧を分圧するための分圧比を切り替えて、前記第１の入力分圧電圧を下げる、ことを特徴とする直流安定化電源である。

請求項１の発明によれば、蓄電池用に非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを設けたので、低圧で高電流である蓄電池の出力を高圧の出力に変換し、かつ、蓄電池を交流電源から絶縁することができる。また、請求項１の発明によれば、昇圧型力率改善回路と絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータとを設けたので、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータまたは整流器が出力する非安定化電圧から、高い出力電力で効率的な安定化直流電圧を得ることができる。

また、請求項１の発明によれば、入力分圧電圧と出力分圧電圧と電流とを基に力率改善と安定化とを行うので、所望の安定化直流電圧を得ることができる。

さらに、請求項１の発明によれば、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して力率改善回路に対する入力電圧が低下したときに、入力電圧を分圧するための分圧比を切り替えて、入力分圧電圧を上げる。これにより、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下しても、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの後段である力率改善回路では、入力分圧電圧が上昇するので、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの動作以前と同様の高い出力電力で効率的な安定化直流電圧を得ることを可能にする。

また、請求項２の発明によれば、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して力率改善回路に対する入力電圧が低下したときに、乗算器からの電流出力を電圧に変換する比率を切り替える。これにより、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下しても、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの後段である力率改善回路では、乗算器からの電流出力が変換された電圧が上がるので、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの動作以前と同様の高い出力電力で効率的な安定化直流電圧を得ることを可能にする。

さらに、請求項３の発明によれば、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して力率改善回路に対する入力電圧が低下したときに、第１の入力電圧を分圧するための分圧比を切り替える。これにより、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下しても、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの後段である力率改善回路では、第１の入力分圧電圧が下がり、乗算器からの電流出力が変換された電圧が上がるので、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの動作以前と同様の高い出力電力で効率的な安定化直流電圧を得ることを可能にする。

この発明の実施の形態１による直流安定化電源を示す構成図である。 非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの具体例を示す構成図である。 昇圧型力率改善回路の基本的構成を示す構成図である。 昇圧型力率改善回路の具体例を示す構成図である。 実施の形態２で用いられる昇圧型力率改善回路の具体例を示す構成図である。 実施の形態３で用いられる昇圧型力率改善回路の具体例を示す構成図である。 従来の無停電直流安定化電源を示す構成図である。

次に、この発明の各実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。
（実施の形態１）
この実施の形態による直流安定化電源を図１に示す。なお、この実施の形態では、先に説明した図７と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。この実施の形態による直流安定化電源１は、交流電源２０１および蓄電池２０２から、安定化した所望の安定化直流電圧を直流電源として出力する。このために、直流安定化電源１は、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、全波整流器２０と、昇圧型力率改善回路３０と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ４０とを備えている。直流安定化電源１は、交流電源２０１の入力電圧が所定のレベルより下がれば、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を起動する。

非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、交流電源２０１が所定の電圧を下回った場合に起動される。つまり、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、交流電源２０１が異常になった場合に動作する。そして、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、蓄電池２０２の直流電圧を昇圧し、この昇圧した直流電圧を出力する。このために、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、インバータ１１と、高周波トランス１２と、コンバータ１３とを備えている。インバータ１１は、ＤＣ／ＡＣインバータであり、蓄電池２０２の直流電圧を交流電圧に変換する。高周波トランス１２は、昇圧型の絶縁トランスであり、高周波トランス１２の２次側が１次側から絶縁されている。そして、高周波トランス１２は、インバータ１１からの１次側の交流電圧を昇圧して、２次側から出力する。コンバータ１３は、ＡＣ／ＤＣコンバータであり、高周波トランス１２の２次側からの交流電圧を直流電圧に変換する。

こうした非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の具体例を図２に示す。非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入力端子１０ａ、１０ｂには蓄電池２０２の直流電圧が加えられている。また、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、電圧レベルを変換した直流電圧を出力端子１０ｃ、１０ｄから出力する。

非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のインバータ１１は、スイッチング素子１１ａ〜１１ｄと、増幅器１１ｅ〜１１ｈと、パルス発生器１１ｉと、コンデンサ１１ｊとを備えている。

パルス発生器１１ｉは、一定の時比率のパルス信号、典型的には時比率５０％のパルス信号１１ｉａ、１１ｉｂを、スイッチング素子１１ａ〜１１ｄに出力している。パルス発生器１１ｉが出力するパルス信号１１ｉａ、１１ｉｂの位相は１８０°ずれている。

増幅器１１ｅ、１１ｈは、パルス発生器１１ｉからのパルス信号１１ｉｂを増幅して、スイッチング素子１１ａ、１１ｄに出力する。同じように、増幅器１１ｆ、１１ｇは、パルス発生器１１ｉからのパルス信号１１ｉａを増幅して、スイッチング素子１１ｂ、１１ｃに出力する。

スイッチング素子１１ａ、１１ｄは、増幅器１１ｅ、１１ｈを経た、パルス発生器１１ｉからのパルス信号１１ｉｂでオン・オフする。同じように、スイッチング素子１１ｂ、１１ｃは、増幅器１１ｆ、１１ｇを経た、パルス発生器１１ｉからのパルス信号１１ｉａでオン・オフする。スイッチング素子１１ａ、１１ｃが直列に接続された直列回路が入力端子１０ａ、１０ｂ間に接続されている。同じように、スイッチング素子１１ｂ、１１ｄが直列に接続された直列回路が入力端子１０ａ、１０ｂ間に接続されている。さらに、スイッチング素子１１ａ、１１ｃの接続点が高周波トランス１２の１次側巻線１２ａの一端に接続され、スイッチング素子１１ｂ、１１ｄの接続点が高周波トランス１２の１次側巻線１２ａの他端に接続されている。なお、入力端子１０ａ、１０ｂ間には、雑音除去等のためにコンデンサ１１ｊが接続されている。

こうした非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０では、パルス発生器１１ｉが一定の時比率のパルス信号、典型的には時比率５０％のパルス信号１１ｉａ、１１ｉｂを出力しており、その位相は１８０°ずれている。パルス発生器１１ｉは、パルス信号１１ｉａ、１１ｉｂにより、スイッチング素子１１ａ、１１ｄとスイッチング素子１１ｂ、１１ｃとを交互にスイッチングしている。蓄電池２０２からの直流電圧は、スイッチング素子１１ａ〜１１ｄにより、時比率５０％の方形波に変換され、高周波トランス１２の１次側巻線１２ａに印加される。

高周波トランス１２は、先に述べたように、昇圧型の絶縁トランスである。高周波トランス１２の１次側巻線１２ａに、交流電圧が加えられると、高周波トランス１２は、１次側巻線１２ａと２次側巻線１２ｂとの巻線比、つまり、高周波トランス５の巻線比に応じた方形波を２次側巻線１２ｂに発生する。

コンバータ１３は、先に述べたように、ＡＣ／ＤＣコンバータであり、高周波トランス１２の２次側巻線１２ｂからの交流電圧を直流電圧に変換する。このために、コンバータ１３は、整流ダイオード１３ａ、１３ｂと、コイル１３ｃと、コンデンサ１３ｄとを備えている。整流ダイオード１３ａ、１３ｂは、高周波トランス１２の２次側巻線１２ｂからの交流電圧を全波整流する整流器を形成する。コイル１３ｃとコンデンサ１３ｄとは、平滑用のフィルタ回路を形成している。そして、コイル１３ｃに加えられた全波整流波形の電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を出力端子１０ｃ、１０ｄに送る。

このように、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、高周波トランス１２の１次側巻線１２ａに、パルス幅一定の高周波パルス電圧を発生させるインバータ１１と、高周波トランス１２の２次側巻線１２ｂの高周波パルス電圧を直流に変換するコンバータ１３とを備えている構成である。こうした構成の非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、フィードバックを行わないので、入力端子１０ａ、１０ｂに加えられた直流電圧を昇圧した直流電圧、つまり安定化されていない非安定化電圧を、出力端子１０ｃ、１０ｄから昇圧型力率改善回路３０に出力する。

全波整流器２０は、交流電源２０１からの交流電圧を全波整流する。全波整流器２０は、全波整流した電圧を昇圧型力率改善回路３０に出力する。

昇圧型力率改善回路３０は、入力電流を入力電圧に比例させる制御つまり入力電力の力率改善を行い、かつ、出力電圧の安定化を行う。つまり、昇圧型力率改善回路３０は、全波整流器２０からの整流電圧または非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からの非安定化電圧から、安定化した直流電圧つまり所定の一定電圧を、高い電力で常に出力する。こうした昇圧型力率改善回路３０の基本的な構成を図３に示す。図３の昇圧型力率改善回路３０は、分圧器３１、３８と、コンデンサ３２、３７と、コイル３３と、電流検出器３４と、スイッチ素子３５と、ダイオード３６と、制御部３９とを備えている。

昇圧型力率改善回路３０のコンデンサ３２は、スイッチ素子３５のオン・オフによって発生した高周波電流を平滑する。コイル３３は、スイッチ素子３５と共に入力電圧を昇圧する昇圧用のコイルである。コイル３３の一端には、入力電圧のプラス側が加えられている。スイッチ素子３５は、コイル３３に流れる電流（以下、「コイル電流」という）をスイッチング（断続）するためのスイッチング動作を行う電界効果トランジスタであり、ローレベルのゲート電圧つまり制御電圧でオフになり、ハイレベルの制御電圧でオンになる。スイッチ素子３５は、オンになると、コイル３３の他端を、入力電圧のマイナス側に接続する。これにより、スイッチ素子３５は、入力電圧による電気的なエネルギーをコイル３３に蓄積させる。つまり、スイッチ素子３５は、オンである時間が長くなると、多くの電気的なエネルギーをコイル３３に蓄積させる。この後、スイッチ素子３５は、ローレベルの制御電圧でオフになると、コイル３３に蓄積されている電気的なエネルギーを、ダイオード３６を経てコンデンサ３７に蓄える。このとき、コンデンサ３７に蓄えられた電気的なエネルギーによる電圧は、入力電圧に対して、コイル３３に蓄えられた電気的なエネルギーによる電圧を加えた値となる。なお、ダイオード３６は、スイッチ素子３５がオンになったときに、コンデンサ３７に蓄えられた電気的なエネルギーがマイナス側に逆流することを防いでいる。コンデンサ３７は、蓄えた電気的なエネルギーによる電圧を、出力電圧として出力する。

分圧器３１は、全波整流器２０または非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からの入力電圧を分圧し、入力分圧電圧として制御部３９に送る。このとき、分圧器３１は、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動されて、蓄電池２０２からの電圧が加えられているときには、交流電源２０１からの電圧が加えられているときの入力分圧電圧に比べて高い値の入力分圧電圧を生成し、この入力分圧電圧を制御部３９に送る。電流検出器３４は、コイル３３のマイナス側の電流、つまりコイル電流に相当する電流を検出し、電流対応電圧として制御部３９に送る。分圧器３８は、コンデンサ３７による出力電圧を分圧し、出力分圧電圧として制御部３９に送る。

制御部３９は、スイッチ素子３５のオン・オフのタイミングを制御するものである。つまり、制御部３９は、分圧器３１からの入力分圧電圧と、電流検出器３４からの電流対応電圧と、分圧器３８からの出力分圧電圧とにより、出力電圧を所定値に保ち、かつ入力電流が入力電圧に比例するための制御電圧を生成する。具体的には、制御部３９は、制御電圧をパルス信号で生成し、出力電圧を一定に、かつ入力電流が入力電圧に比例するように、パルス信号の時比率を変えて、スイッチ素子３５のオン時間を制御している。

こうした構成の昇圧型力率改善回路３０の具体例を図４に示す。図４の昇圧型力率改善回路３０では、抵抗３１ａ、３１ｂ、３１ｄとスイッチ３１ｃとで分圧器３１を形成し、抵抗３４ａで電流検出器３４を形成し、抵抗３８ａ、３８ｂで分圧器３８を形成している。また、基準電圧発生器３９ａと、誤差増幅器３９ｂ、３９ｆと、乗算器３９ｃと、抵抗３９ｄと、増幅器３９ｅ、３９ｉと、発振器３９ｇと、比較器３９ｈとで制御部３９を形成している。

分圧器３１の抵抗３１ａ、３１ｂは、入力電圧を分圧し、分圧した入力電圧を入力分圧電圧として制御部３９に送る。分圧器３１のスイッチ３１ｃは、抵抗３１ｂに対して抵抗３１ｄを並列に接続するかどうかを切り替える。つまり、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動されていないときには、スイッチ３１ｃはオンになり、抵抗３１ａ、３１ｂによる分圧比を大きくする。これにより、交流電源２０１の使用時の入力分圧電圧を生成する。また、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動されたときには、スイッチ３１ｃはオフになり、抵抗３１ａ、３１ｂによる分圧比を小さくする。これにより、交流電源２０１の使用時に比べて値の大きな入力分圧電圧を生成する。つまり、分圧器３１は、直流安定化電源１に入力される交流電源２０１や蓄電池２０２に応じて、分圧比を切り替えて入力分圧電圧を生成する。

電流検出器３４の抵抗３４ａは、コイル電流に相当する電流、つまりコイル電流に比例する電圧を発生し、発生した電圧を電流対応電圧として制御部３９に送る。つまり、電流検出器３４は、コイル電流のフィードフォワードを行う。なお、この実施の形態では、抵抗３４ａでコイル電流を検出しているが、この他にも、コイル電流が戻るルートに電流検出抵抗を入れて測定する方法や、スイッチ素子３５の電流を測定し、その信号を合成してコイル電流を得る方法など、各種の検出方法がある。

分圧器３８の抵抗３８ａ、３８ｂは、出力電圧を分圧し、分圧した出力電圧を出力分圧電圧として制御部３９に送る。つまり、分圧器３８は、分圧した出力電圧のフィードバックを行う。

制御部３９の基準電圧発生器３９ａは、出力電圧を決定するための基準となる基準電圧Ｖｒｅｆを発生する。

誤差増幅器３９ｂは、分圧器３８の出力分圧電圧と、基準電圧発生器３９ａの基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、比較結果に応じた誤差電圧を出力する。出力分圧電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの差が無い場合、つまり、出力電圧が所望の安定化直流電圧である場合には、誤差増幅器３９ｂはゼロ電圧の誤差電圧を出力し、例えば所望の安定化直流電圧に比べて出力電圧が下がった場合には、プラスの誤差電圧を出力する。

乗算器３９ｃは、Ｘ端子とＹ端子を持ち、分圧器３１からの入力分圧電圧をＸ端子への入力とし、誤差増幅器３９ｂからの誤差電圧をＹ端子への入力とする。乗算器３９ｃは、Ｘ端子の入力分圧電圧を値Ｘとし、Ｙ端子の出力分圧電圧を値Ｙとする。また、乗算器３９ｃは、力率改善に係る係数ｋｖｆｆを使用する。係数ｋｖｆｆは、一般的に、入力電圧の実効値の二乗に比例するよう制御されるが、その値は力率改善をするために最適化されている。そして、乗算器３９ｃは、次の乗算を行う。

ＸＹ（１／ｋｖｆｆ）
この後、乗算器３９ｃは、乗算結果に対応する大きさの電流を流す。出力電圧が所望の安定化直流電圧である場合には、乗算器３９ｃは、所定の大きさの電流（所定電流）を流し、例えば所望の安定化直流電圧に比べて出力電圧が下がった場合には、所定電流に比べて大きな電流を流す。また、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動された場合には、入力分圧電圧による値Ｘが大きくなり、乗算器３９ｃは所定電流に比べて大きな電流を流す。

抵抗３９ｄは、乗算器３９ｃからの電流に応じた電圧を発生する。出力電圧が所望の安定化直流電圧である場合には、抵抗３９ｄは、所定電流による所定電圧を発生し、例えば所望の安定化直流電圧に比べて出力電圧が下がった場合には、所定電圧に比べて大きな電圧を発生する。また、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動された場合には、抵抗３９ｄは、所定電圧に比べて大きな電圧を発生する。

増幅器３９ｅは、抵抗３４ａが発生した電流対応電圧を増幅して増幅器３９ｅに送る。

誤差増幅器３９ｆは、抵抗３９ｄに発生した電圧を基準として、増幅器３９ｅの出力、つまり電流対応電圧に応じたレベル電圧を生成する。出力電圧が所望の安定化直流電圧である場合には、誤差増幅器３９ｆは、所定レベルの電圧を発生し、例えば所望の安定化直流電圧に比べて出力電圧が下がった場合には、抵抗３９ｄによる基準電圧が上昇するので、所定レベルの電圧に比べて大きな電圧を発生する。また、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動された場合には、抵抗３９ｄによる電圧が上昇するので、誤差増幅器３９ｆは、所定レベルの電圧に比べて大きな電圧を発生する。さらに、コイル電流が増加すると、増幅器３９ｅからの電流対応電圧が増加するので、所定レベルの電圧に比べて小さな電圧を発生する。

発振器３９ｇは鋸歯状の電圧を発振し、発振した鋸歯状波電圧を比較器３９ｈに送る。

比較器３９ｈは、Ｘ端子とＹ端子とを持ち、誤差増幅器３９ｆからの電圧をＸ端子への入力とし、発振器３９ｇからの鋸歯状波電圧をＹ端子への入力とする。比較器３９ｈは、Ｘ端子の入力分圧電圧を値Ｘとし、Ｙ端子の鋸歯状波電圧の大きさを値Ｙとする。そして、比較器３９ｈは、

Ｘ＞Ｙ
である場合に、ハイレベルの制御電圧を生成する。出力電圧が所望の安定化直流電圧である場合には、比較器３９ｈは、所定時間、ハイレベルである制御電圧を生成し、例えば所望の安定化直流電圧に比べて出力電圧が下がった場合には、誤差増幅器３９ｆが所定レベルの電圧に比べて大きな電圧を発生するので、所定時間より長い間、ハイレベルが続く制御電圧を生成する。また、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動された場合には、誤差増幅器３９ｆが所定レベルの電圧に比べて大きな電圧を発生するので、所定時間より長い間、ハイレベルが続く制御電圧を生成する。さらに、コイル電流が増加すると、誤差増幅器３９ｆが所定レベルの電圧に比べて小さな電圧を発生するので、所定時間より短い間、ハイレベルが続く制御電圧を生成する。

増幅器３９ｉは、比較器３９ｈが出力する制御電圧を増幅してスイッチ素子３５のゲートに出力する。

このように、昇圧型力率改善回路３０は、入力電圧を分圧した信号と、出力電圧の誤差増幅器３９ｂの出力と係数を乗算し、乗算結果を電流で出力する乗算器３９ｃと、電流出力を電圧に変換する比率を切り替える機能を備えている構成である。こうした構成の昇圧型力率改善回路３０は、全波整流器２０または非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からの直流電圧から、パルス幅制御によるスイッチ素子３５のオン・オフを制御することにより、所定の一定電圧を出力する。

絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、昇圧型力率改善回路３０から出力される所定の一定電圧のレベルを変換し、所望の安定化直流電圧を出力する。このために、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、インバータ４１と、高周波トランス４２と、コンバータ４３とを備えている。インバータ４１は、ＤＣ／ＡＣインバータであり、昇圧型力率改善回路３０からの所定の一定電圧を交流電圧に変換する。高周波トランス４２は絶縁トランスであり、高周波トランス４２の２次側が１次側から絶縁されている。そして、高周波トランス４２は、インバータ４１からの１次側の交流電圧を変圧して、２次側から出力する。コンバータ４３は、ＡＣ／ＤＣコンバータであり、高周波トランス４２の２次側からの交流電圧を直流電圧に変換する。そして、コンバータ４３は、変換した直流電圧を、所望の安定化直流電圧として出力する。

次に、この実施の形態による直流安定化電源の作用について説明する。直流安定化電源１の通常運転時は、交流電源２０１の正弦波入力電圧を、全波整流器２０で全波整流し、昇圧型力率改善回路３０で、入力電力の力率を改善しつつ、典型的にはＤＣ３８０Ｖに昇圧安定化する。交流電源の入力電圧がＡＣ２２０Ｖであり、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力が１ｋＷである場合、昇圧型力率改善回路３０の入力電流は、典型的には５Ａｒｍｓである。その昇圧型力率改善回路３０の出力を入力として、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ４０で、所望の安定化直流電圧を得る。

交流電源２０１が所定の電圧を下回った場合、直流安定化電源１は非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を起動する。非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、蓄電池２０２の直流電圧、典型的にはＤＣ２４ＶをＤＣ１９２Ｖに絶縁昇圧する。非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力が１ｋＷである場合、典型的には５２Ａの入力電流が非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に流れ込む。

非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のパルス発生器１１ｉは、一定の時比率のパルス信号、典型的には時比率５０％のパルス信号１１ｉａ、１１ｉｂを出力しており、その位相は１８０度ずれている。蓄電池２０２からの直流電圧は、パルス信号１１ｉａ、１１ｉｂにより交互にスイッチングしているスイッチング素子１１ａ〜１１ｄにより、時比率５０％の方形波に変換され、高周波トランス１２の１次側巻線１２ａに印加される。高周波トランス１２の２次側巻線１２ｂには、高周波トランス１２の巻線比に応じた方形波が出力され、整流ダイオード１３ａ、１３ｂにより直流に整流される。蓄電池２０２の入力電圧によらずパルス信号１１ｉａ、１１ｉｂの時比率は一定のため、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力は、蓄電池２０２の直流電圧が変化すると、その電圧にほぼ比例して変化する。入力電圧が低く、入力電流が大きいために、高周波トランス１２で生じる損失は鉄損より銅損が支配的になるが、蓄電池２０２の専用としたために、導体断面積を十分に確保することが可能なこと、巻線間結合を良好に保つことができることから、高周波トランス１２、および非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０で生じる損失を最小にできる。なお、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の具体的な例として、フルブリッジ方式で示したが、電圧を絶縁昇圧することができるのであれば、他の方式でもよく、例えばハーフブリッジ方式、フォワード方式、フライバック方式とすることができる。

このような方式としたため、蓄電池２０２の電圧が２４Ｖと低く、５２Ａの大電流入力であっても、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が蓄電池２０２の出力を交流電源系から絶縁しつつ、かつ大電力を供給することが可能となる。

こうして、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０により絶縁昇圧され、出力ＤＣ１９２Ｖ、電流５．８Ａが昇圧型力率改善回路３０に入力される。昇圧型力率改善回路３０は、その回路構成がＤＣ３８０Ｖを安定化出力する昇圧チョッパーなので、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を、ＤＣ３８０Ｖ、２．８Ａに安定化することができる。

つまり、昇圧型力率改善回路３０では、入力電流を入力電圧に比例させると共に、その出力電圧を安定化するために、内部に乗算器３９ｃを備えている。乗算器３９ｃでは、出力電圧の誤差増幅器３９ｂの出力と、入力電圧の振幅信号を表す分圧器３１の出力と、係数１／ｋｖｆｆとを乗算する。係数ｋｖｆｆは、一般的に、入力電圧の実効値の二乗に比例するよう制御され、その値は力率改善をするために最適化されている。しかし、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を昇圧する場合には、係数ｋｖｆｆが最適であるとは限らない。

具体的には、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧が低い場合、乗算器３９ｃのＸ端子の入力電圧となる分圧器３１の出力が小さくなるために、乗算器３９ｃの出力が小さくなる。この結果、誤差増幅器３９ｆの基準が小さいために、所望の出力（所望の安定化直流電圧）が得られない場合がある。これに対処するため、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧を昇圧する時は、スイッチ３１ｃを開いて分圧器３１の分圧比を切り替え、分圧器３１の出力を大きくするのが好適である。本質的には、直流電圧昇圧時に分圧器３１の出力を大きくするように分圧比を切り替える方法なので、その切り替え方法は本実施例で示した方法以外でも可能であることは言うまでもない。

こうした昇圧型力率改善回路３０の出力を入力として、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ４０で、所望の安定化直流電圧を得る。この時、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の高周波トランス４２には、蓄電池２０２による入力電流を流すための３次巻線を設ける必要がないため、本来の出力を得るのに必要なトランスの大きさとすることができ、小型化できる。

こうして、この実施の形態によれば、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の高周波トランス１２に大電流を流す３次巻線を設ける必要がなくなり、その出力を得るのに好適な、より小型の高周波トランスを使用することができる。また蓄電池２０２の電源入力を絶縁昇圧するのに、固定時比率の非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と昇圧型力率改善回路３０を組み合わせたため、蓄電池２０２の出力電圧が低く、他の機器が蓄電池２０２の出力を使用している場合でも、安全でかつ高効率なバックアップ機能付き直流安定化電源を実現できる。

また、この実施の形態によれば、昇圧型力率改善回路３０と絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ４０とを用い、かつ、蓄電池２０２を用いるときには、昇圧型力率改善回路３０のスイッチ３１ｃを開いて、分圧器３１の分圧比を切り替えることにより、乗算器３９ｃに入力される信号レベルを上げて、十分な電力を出すことができる。つまり、蓄電池２０２の使用により、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力が低くても、乗算器３９ｃの出力電流で抵抗３９ｄに発生する電圧を上げて、大きな電力を出すことにより、昇圧型力率改善回路３０が正常に動作する。この結果、蓄電池２０２を使用しても、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からの出力を安定化し、所望の安定化直流電圧を得ることができる。
（実施の形態２）
この実施の形態による直流安定化電源では、昇圧型力率改善回路３０の分圧器３１と制御部３９とを次のようにしている。なお、この実施の形態では、先に説明した実施の形態１の直流安定化電源１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。図５に示すように、この実施の形態による昇圧型力率改善回路３０の分圧器３１では、実施の形態１で設けられていたスイッチ３１ｃと抵抗３１ｄとが省略されている。

また、この実施の形態による制御部３９では、スイッチ３９ｊと抵抗３９ｋとが設けられている。スイッチ３９ｊと抵抗３９ｋとは直列に接続され、スイッチ３９ｊと抵抗３９ｋとの直列回路が抵抗３９ｄに対して並列に接続されている。スイッチ３９ｊは、抵抗３１ｄに対して抵抗３９ｋを並列に接続するかどうかを切り替える。つまり、交流電源２０１が正常であるときには、スイッチ３１ｃはオンになり、抵抗３１ｄと抵抗３９ｋによる合成抵抗で、誤差増幅器３９ｆが用いる基準電圧を生成する。また、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動されたときには、スイッチ３１ｃはオフになり、抵抗３１ｄと抵抗３９ｋによる合成抵抗に比べて高い値の抵抗３９ｄにより、大きな値の基準電圧を生成する。つまり、直流安定化電源１で使用される交流電源２０１や蓄電池２０２に応じて、誤差増幅器３９ｆに用いられる基準電圧を生成する。

次に、この実施の形態による直流安定化電源の作用について説明する。先の実施の形態で述べたように、昇圧型力率改善回路３０は、入力電流を入力電圧に比例させると共に、その出力電圧を安定化するために、内部に乗算器３９ｃを備えている。乗算器３９ｃでは、出力電圧の誤差増幅器３９ｂの出力と、入力電圧の振幅信号を表す分圧器３１の出力、および係数１／ｋｖｆｆを乗算する。また、乗算器３９ｃは電流出力が一般であり、抵抗３９ｄにより乗算器３９ｃの出力の振幅を変えることが可能となっている。係数ｋｖｆｆは、一般的に入力電圧の実効値の二乗に比例するよう制御され、その値は力率改善をするために最適化されている。しかし、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を昇圧する場合、係数１／ｋｖｆｆが最適であるとは限らない。

具体的には、昇圧型力率改善回路３０への入力電圧が低い場合、乗算器３９ｃのＸ端子の入力電圧となる分圧器３１の出力が小さくなるために、誤差増幅器３９ｆの基準となる乗算器３９ｃの出力が小さくなって、所望の安定化直流電圧が得られない場合がある。これに対処するため、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧を昇圧する時は、スイッチ３９ｊを開いて、抵抗３９ｄの抵抗値を大きくする。これにより、乗算器３９ｃの出力を大きくして、誤差増幅器３９ｆの基準信号の振幅を大きくするのが好適である。本質的には、直流電圧昇圧時に誤差増幅器３９ｆの基準値を大きくする方法なので、その方法は本実施例で示した方法以外でも可能であることは言うまでもない。

この実施の形態によれば、入力電圧を分圧した信号と、出力電圧の誤差増幅器出力と係数を乗算し、乗算結果を電流で出力する乗算器３９ｃと、電流出力とを電圧に変換する比率を切り替える機能とを備えることにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
（実施の形態３）
この実施の形態による直流安定化電源では、昇圧型力率改善回路３０の分圧器３１と制御部３９とを次のようにし、昇圧型力率改善回路３０に分圧器３１Ａを新たに設けている。なお、この実施の形態では、先に説明した実施の形態１の直流安定化電源１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。図６に示すように、この実施の形態による昇圧型力率改善回路３０の分圧器３１では、実施の形態１で設けられていたスイッチ３１ｃと抵抗３１ｄとが省略されている。また、この実施の形態による制御部３９では、フィルタ３９ｍと演算器３９ｎとを新たに設け、乗算器３９ｃの代わりに乗算器３９ｐを用いている。

分圧器３１Ａでは、抵抗３１Ａａと抵抗３１Ａｂとが直列に接続されて直列回路が形成され、この直列回路が電圧を分圧するために入力側に接続されている。抵抗３１Ａｂに対しては、抵抗３１Ａｃとスイッチ３１Ａｄとが直列に接続された直列回路が並列に接続されている。スイッチ３１Ａｄは、抵抗３１Ａｂに対して抵抗３１Ａｃを並列に接続するかどうかを切り替える。つまり、交流電源２０１が正常であるときには、スイッチ３１ｃはオフになり、分圧器３１Ａは、抵抗３１Ａａと抵抗３１Ａｂとにより入力電圧が分圧された電圧を生成する。また、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動されたときには、スイッチ３１ｃはオンになり、抵抗３１Ａｂと抵抗３１Ａｃとの合成抵抗が形成される。これにより、抵抗３１Ａａと抵抗３１Ａｂとで分圧された電圧に比べて、低い値の電圧を生成する。つまり、分圧器３１Ａは、直流安定化電源１で使用される交流電源２０１や蓄電池２０２に応じて入力電圧を分圧した入力分圧電圧（第１の入力分圧電圧）を生成する。

フィルタ３９ｍは、分圧器３１Ａが生成した入力分圧電圧の低周波成分を通過させる。

演算器３９ｎは、Ｘ端子を持ち、フィルタ３９ｍからの入力分圧電圧をＸ端子への入力とし、入力に逆比例するような、次の演算を行う。

１／Ｘ^２
この後、演算器３９ｎは、演算結果を表す電圧を出力する。非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動された場合には、入力分圧電圧による値Ｘが小さくなり、交流電源２０１が正常である時に比べて、演算器３９ｎは大きな値（１／Ｘ^２）に対応する電圧を出力する。

乗算器３９ｐは、Ｘ端子、Ｙ端子、Ｚ端子を持つ。乗算器３９ｐのＸ端子とＹ端子とが、先の実施の形態と同様に、分圧器３１からの入力分圧電圧（第２の入力分圧電圧）と、誤差増幅器３９ｂからの誤差電圧とを入力とする。また、乗算器３９ｐのＺ端子には、演算器３９ｎからの電圧を入力とする。そして、乗算器３９ｐは、これらの入力された電圧により、次の乗算を行う。

ＸＹＺ
この後、乗算器３９ｐは、乗算結果に対応する電流を流す。このとき、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が起動された場合には、演算器３９ｎが大きな電圧を出力するので、値Ｚが大きくなり、乗算器３９ｐは所定電流に比べて大きな電流を流す。

次に、この実施の形態による直流安定化電源の作用について説明する。先の実施の形態で述べたように、入力電流を入力電圧に比例させると共に、その出力電圧を安定化するために、内部に乗算器３９ｐを備えている。乗算器３９ｐでは、出力電圧の誤差増幅器３９ｂの出力と、入力電圧の振幅信号、および演算器３９ｎの出力を乗算する。演算器３９ｎの値は、力率改善をするために最適化されているが、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力を昇圧する場合、最適であるとは限らない。

具体的には、昇圧型力率改善回路３０への入力電圧が低い場合、乗算器３９ｐのＸ端子の入力電圧となる分圧器３１の出力が小さくなるために、誤差増幅器３９ｆの基準となる乗算器３９ｐの出力が小さくなって、所望の安定化直流電圧が得られない場合がある。これに対処するため、非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧を昇圧する時は、分圧器３１Ａのスイッチ３１Ａｄを閉じて、演算器３９ｎの出力を大きくする。これにより、乗算器３９ｐの出力を大きくして、誤差増幅器３９ｆの基準信号の振幅を大きくするのが好適である。本質は、直流電圧昇圧時に演算器３９ｎの出力信号を大きくする方法なので、その方法は本実施例で示した方法以外でも可能であることは言うまでもない。

この実施の形態によれば、入力電圧を分圧した信号と、出力電圧の誤差増幅器３９ｂの出力と係数を乗算する乗算器３９ｐについて、この係数を切り替える機能を備えることにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

１ 直流安定化電源
１０ 非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ インバータ
１２ 高周波トランス
１３ コンバータ
２０ 全波整流器
３０ 昇圧型力率改善回路
３１、３８ 分圧器
３１ａ、３１ｂ、３１ｄ 抵抗
３１ｃ スイッチ
３２、３７ コンデンサ
３３ コイル
３４ 電流検出器
３５ スイッチ素子
３６ ダイオード
３９ 制御部
３９ａ 基準電圧発生器
３９ｂ、３９ｆ 誤差増幅器
３９ｃ 乗算器
３９ｄ、３９ｋ 抵抗
３９ｅ、３９ｉ 増幅器
３９ｇ 発振器
３９ｈ 比較器
３９ｊ スイッチ
分圧器３１Ａ
３１Ａａ〜３１Ａｃ 抵抗
３１Ａｄ スイッチ
３９ｍ フィルタ（演算部）
３９ｎ 演算器（演算部）
３９ｐ 乗算器
４０ 絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims (3)

1. 交流電源からの交流電圧を整流する整流器と、
   蓄電池からの直流電圧を昇圧して非安定化電圧として出力すると共に、当該非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側と出力側とを絶縁する非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記整流器の出力側および前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続され、前記整流器からの整流された電圧または前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータからの非安定化電圧を入力電圧とし、この入力電圧と入力電流との力率改善をすると共にこの入力電圧を安定化して所定の一定電圧を出力する力率改善回路と、
   前記力率改善回路の出力側に接続され、前記力率改善回路からの所定の一定電圧の大きさを変換して、所望の安定化直流電圧を出力電圧とすると共に、前記力率改善回路と当該絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側とを絶縁する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えて、安定化された所望の安定化直流電圧を出力する直流安定化電源であって、
   前記交流電源の電圧が所定のレベルより下がると、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを起動し、
   前記力率改善回路は、
   昇圧用のコイルと、前記コイルの電流を断続するスイッチ素子と、を備え、
   前記入力電圧を分圧した入力分圧電圧と、当該力率改善回路が出力する所定の一定電圧を分圧した出力分圧電圧と、前記コイルの電流、またはそれに相当する電流とを基に前記スイッチ素子の断続を制御して力率改善と安定化とを行い、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが起動したときに、前記入力電圧を分圧するための分圧比を切り替えて、入力分圧電圧を上げる、
   ことを特徴とする直流安定化電源。
2. 交流電源からの交流電圧を整流する整流器と、
   蓄電池からの直流電圧を昇圧して非安定化電圧として出力すると共に、当該非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側と出力側とを絶縁する非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記整流器の出力側および前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続され、前記整流器からの整流された電圧または前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータからの非安定化電圧を入力電圧とし、この入力電圧と入力電流との力率改善をすると共にこの入力電圧を安定化して所定の一定電圧を出力する力率改善回路と、
   前記力率改善回路の出力側に接続され、前記力率改善回路からの所定の一定電圧の大きさを変換して、所望の安定化直流電圧を出力電圧とすると共に、前記力率改善回路と当該絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側とを絶縁する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えて、安定化された所望の安定化直流電圧を出力する直流安定化電源であって、
   前記交流電源の電圧が所定のレベルより下がると、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを起動し、
   前記力率改善回路は、
   昇圧用のコイルと、前記コイルの電流を断続するスイッチ素子と、
   前記入力電圧を分圧した入力分圧電圧と、当該力率改善回路が出力する所定の一定電圧を分圧した出力分圧電圧の所定の基準電圧に対する誤差電圧と、前記入力電圧の実効値の二乗に比例するよう制御されると共に力率改善に係る係数の逆数と、を乗算し、乗算結果を電流出力とする乗算器と、を備え、
   前記乗算器からの前記電流出力を変換した電圧と、前記コイルの電流、またはそれに相当する電流とを基に前記スイッチ素子の断続を制御して力率改善と安定化とを行い、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが起動したときに、前記乗算器からの前記電流出力を電圧に変換する比率を切り替えて、この電圧を上げる、
   ことを特徴とする直流安定化電源。
3. 交流電源からの交流電圧を整流する整流器と、
   蓄電池からの直流電圧を昇圧して非安定化電圧として出力すると共に、当該非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側と出力側とを絶縁する非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記整流器の出力側および前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続され、前記整流器からの整流された電圧または前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータからの非安定化電圧を入力電圧とし、この入力電圧と入力電流との力率改善をすると共にこの入力電圧を安定化して所定の一定電圧を出力する力率改善回路と、
   前記力率改善回路の出力側に接続され、前記力率改善回路からの所定の一定電圧の大きさを変換して、所望の安定化直流電圧を出力電圧とすると共に、前記力率改善回路と当該絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側とを絶縁する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えて、安定化された所望の安定化直流電圧を出力する直流安定化電源であって、
   前記交流電源の電圧が所定のレベルより下がると、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを起動し、
   前記力率改善回路は、
   昇圧用のコイルと、前記コイルの電流を断続するスイッチ素子と、
   前記入力電圧を分圧した第１の入力分圧電圧の２乗に逆比例する演算を行う演算部と、
   前記演算部の演算結果と、前記入力電圧を分圧した第２の入力分圧電圧と、当該力率改善回路が出力する所定の一定電圧を分圧した出力分圧電圧の所定の基準電圧に対する誤差電圧と、を乗算し、乗算結果を電流出力とする乗算器と、を備え、
   前記乗算器からの前記電流出力を変換した電圧と、前記コイルの電流、またはそれに相当する電流とを基に前記スイッチ素子の断続を制御して力率改善と安定化とを行い、前記非安定化絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが起動したときに、前記第１の入力電圧を分圧するための分圧比を切り替えて、前記第１の入力分圧電圧を下げる、
   ことを特徴とする直流安定化電源。