JPH07194123A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH07194123A
JPH07194123A JP33010093A JP33010093A JPH07194123A JP H07194123 A JPH07194123 A JP H07194123A JP 33010093 A JP33010093 A JP 33010093A JP 33010093 A JP33010093 A JP 33010093A JP H07194123 A JPH07194123 A JP H07194123A
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JP
Japan
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input
rectifier
rectifying
circuit
capacitor
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JP33010093A
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Masayoshi Saitou
政与志 齋藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力交流を直流電力に変換して負荷に供給す
る電源装置において、高い力率が得られ、切換スイッチ
等の小型化,配電効率の向上などを図ることができるよ
うにする。 【構成】 入力交流を整流する整流器スタックDM1,
DM2及びこれと負荷の間に並列に介装されるコンデン
サC1,C2を有した二つの整流回路A1,A2を設
け、その交流入力側を共通の入力端子1,2に接続する
とともに、一方の整流回路A2に直列に力率改善用のチ
ョークコイルL2を介装する。そして、各整流回路A
1,A2の出力側にDC−DCコンバータ10,20を
接続し、それぞれ所望の電圧に変換した直流電力を出力
端子3〜6から各々の負荷に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力交流を電子回路等
に必要な直流電力に変換する整流回路を有した電源装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種電子機器用の電源装置と
して、コンデンサインプット型の整流回路とスイッチン
グ方式のDC−DCコンバータを組合せた整流装置(S
MPS)が使用されてきている。このSMPSは、小型
・軽量・高効率であるという利点がある反面、コンデン
サインプット型の整流回路を有するが故に入力の力率が
0.5前後と非常に悪く、入力電流が増大してしまうと
いう問題があった。この問題の解決方法として、入力ラ
インに直列に力率改善用のチョークコイルを挿入する方
法が簡単であるため良く用いられている。
【0003】図7は従来の複数のDC−DC変換部を持
つ多出力のSMPSの構成を示す回路図である。図にお
いて、1,2は商用交流電源の入力端子であり、入力端
子1はチョークコイルL1を介して整流器スタックDM
1の一方の交流端子に接続され、入力端子2は整流器ス
タックDM1のもう一方の交流端子に接続されている。
【0004】上記整流器スタックDM1の出力側の+端
子にはコンデンサC1の+端子、同−端子にはコンデン
サC1の−端子がそれぞれ接続されている。また、コン
デンサC1の両端には、DC−DCコンバータ10の入
力端子11,12及びDC−DCコンバータ20の入力
端子21,22が接続されている。
【0005】また、DC−DCコンバータ10の出力端
子13,14は一方の出力端子3,4に接続され、DC
−DCコンバータ20の出力端子23,24はもう一方
の出力端子5,6に接続されている。そして、出力端子
3,4には不図示の負荷が接続され、出力端子5,6に
は同じく不図示の他の負荷が接続されるようになってい
る。
【0006】次に、図7の回路における動作を説明す
る。
【0007】入力端子1及び2に交流電源を接続する
と、その入力交流が整流器スタックDM1によって整流
され、コンデンサC1で平滑されて直流に変換される。
この直流は、DC−DCコンバータ10及びDC−DC
コンバータ20に供給される。
【0008】DC−DCコンバータ10は、その平滑さ
れた入力直流を所定の電圧に変換して出力端子3,4か
ら不図示の負荷に供給する。同様にして、DC−DCコ
ンバータ20も、平滑された入力直流を所定の電圧に変
換して出力端子3,4から不図示の負荷に供給する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の電源装置にあっては、入力ラインに挿入し
たチョークコイルによりDC−DCコンバータのスイッ
チング素子の導通角は広くなるが、電流位相の遅れによ
り力率は0.7程度までしか改善されず、切換スイッチ
等の小型化,配電効率の向上などを図ることができない
という問題点があった。
【0010】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、高力率を得ることができ、切換スイッ
チ等の小型化,配電効率の向上などを図ることが可能な
電源装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の電源装置は、次
のように構成したものである。
【0012】(1)入力交流を整流する整流素子及びこ
の整流素子と負荷の間に介装されるコンデンサをそれぞ
れ有した第1及び第2の整流回路を備え、これらの整流
回路の交流入力側を共通の入力端子に接続するととも
に、何れかの整流回路にチョークコイルを直列に介装
し、各整流回路の出力側から各々の負荷に電力を供給す
るようにした。
【0013】(2)上記(1)の電源装置において、各
整流回路の出力側にそれぞれ独立したDC−DCコンバ
ータを設け、これらのDC−DCコンバータから各々の
負荷に電力を供給するようにした。
【0014】(3)入力交流を整流する整流素子及びこ
の整流素子と負荷の間に介装されるコンデンサをそれぞ
れ有した第1及び第2の整流回路を備え、これらの整流
回路の交流入力側を共通の入力端子に接続するととも
に、何れかの整流回路にチョークコイルを直列に介装
し、各整流回路の出力側に、共通の制御回路で制御さ
れ、それぞれ独立したスイッチング素子及びトランスを
有した2入力のDC−DCコンバータを設け、このDC
−DCコンバータから同一の負荷に電力を供給するよう
にした。
【0015】(4)入力交流を整流する整流素子及びこ
の整流素子と負荷の間に介装されるコンデンサをそれぞ
れ有した第1及び第2の整流回路を備え、これらの整流
回路の交流入力側を共通の入力端子に接続するととも
に、何れかの整流回路にチョークコイルを直列に介装
し、各整流回路の出力側から各々のダイオードを介して
同一の負荷に電力を供給するようにした。
【0016】
【作用】本発明の電源装置においては、一般的なコンデ
ンサインプット型の第1及び第2の整流回路が設けら
れ、何れかの整流回路には直列にチョークコイルが挿入
されており、これらの整流回路の入力側が並列に接続さ
れている。このため、各々、位相・導通角の違う2つの
整流回路の入力電流が合成され、入力電流の導通角が広
がり、力率が向上する。
【0017】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て説明する。なお、各図中図7と同一符号は同一構成要
素を示している。
【0018】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
の構成を示す回路図である。同図において、1,2は商
用交流電源の入力端子であり、入力端子1は整流器スタ
ックDM1の一方の交流端子に接続されるとともに、力
率改善用のチョークコイルL2を介して整流器スタック
DM2の一方の交流端子に接続されている。また、入力
端子2は整流器スタックDM1の他方の交流端子に接続
されるとともに、整流器スタックDM2の他方の交流端
子に接続されている。
【0019】上記整流器スタックDM1の出力側の+端
子にはコンデンサC1の+端子、同−端子にはコンデン
サC1の−端子がそれぞれ接続されている。また、コン
デンサC1の両端には、DC−DCコンバータ10の入
力端子11,12が接続されている。そして、DC−D
Cコンバータ10の出力端子13,14は一方の出力端
子3,4に接続されており、この出力端子3,4には不
図示の第1の負荷が接続されるようになっている。
【0020】また、整流器スタックDM2の出力側の+
端子にはコンデンサC2の+端子、同−端子にはコンデ
ンサC2の−端子がそれぞれ接続されている。また、コ
ンデンサC2の両端には、DC−DCコンバータ20の
入力端子21,22が接続されている。そして、DC−
DCコンバータ20の出力端子23,24はもう一方の
出力端子5,6に接続されており、この出力端子5,6
には不図示の第2の負荷が接続されるようになってい
る。
【0021】上記整流器スタックDM1,DM2は入力
交流を整流する整流素子で構成されており、この整流器
スタックDM1,DM2及びこれと負荷の間に並列に介
装されるコンデンサC1,C2からコンデンサインプッ
ト型の第1,第2の整流回路A1,A2が構成されてい
る。そして、これらの整流回路A1,A2の交流入力側
は共通の入力端子1,2に接続され、一方の整流回路A
2にはチョークコイルL2が直列に介装されている。ま
た、各整流回路A1,A2の出力側にそれぞれ独立した
DC−DCコンバータ10,20が設けられ、これらの
DC−DCコンバータ10,20から各々の負荷に所望
の電圧の電力が供給されるようになっている。
【0022】次に、図1の回路の動作について説明す
る。
【0023】入力端子1及び2に交流電源を接続する
と、その入力交流が整流器スタックDM1によって整流
され、コンデンサC1で平滑されて直流に変換される。
そして、DC−DCコンバータ10は、平滑された直流
を所定の電圧に変換して出力端子3,4から不図示の第
1の負荷に供給する。
【0024】同様にして、上記入力交流は整流器スタッ
クDM2によっても整流され、コンデンサC2で平滑さ
れて直流に変換される。そして、DC−DCコンバータ
20は、平滑された直流を所定の電圧に変換して出力端
子5,6から不図示の第2の負荷に供給する。
【0025】この時の入力電流波形を図2に示す。図2
中、I1は整流器スタックDM1で構成された第1の整
流回路の入力電流を示し、I2は整流器スタックDM2
で構成された第2の整流回路の入力電流を示している。
【0026】図示のように、入力ラインに直列にチョー
クコイルL2を挿入した第2の整流回路の入力電流I2
は導通角が広がり、位相の遅れた波形となる。そして、
回路全体の入力電流I3は、各々の電流I1,I2を合
成した電流となる。
【0027】図1に示した回路での実験結果によれば、
上記第1の整流回路の入力電流I1の力率は約0.5、
第2の整流回路の入力電流I2の力率は約0.75であ
るが、合成電流I3の力率は約0.85となり、大幅に
力率が改善されている。
【0028】このように、特性の相違する二つの整流回
路A1,A2を組み合わせることにより、各々単独では
実現できない高い力率を得ることができる。したがっ
て、入力電流を低減することが可能となり、切換スイッ
チ等の小型化,配電効率の向上などを図ることができ
る。
【0029】(実施例2)図3は本発明の第2の実施例
の構成を示す回路図である。本実施例は、図1の実施例
のチョークコイルL2の挿入位置を整流器スタックDM
2の出力側とコンデンサC2の間に変えた例である。こ
のような構成としても、上述の実施例と同様の作用効果
が得られる。
【0030】(実施例3)図4は本発明の第3の実施例
の構成を示す回路図である。同図において、1,2は入
力端子であり、入力端子1は整流器スタックDM1の一
方の交流端子に接続されるとともに、チョークコイルL
2を介して整流器スタックDM2の一方の交流端子に接
続されている。また、入力端子2は整流器スタックDM
1の他方の交流端子に接続されるとともに、整流器スタ
ックDM2の他方の交流端子に接続されている。
【0031】上記整流器スタックDM1の出力側の+端
子にはコンデンサC1の+端子、同−端子にはコンデン
サC1の−端子がそれぞれ接続されている。また、コン
デンサC1の両端には、2入力のDC−DCコンバータ
30の入力端子31,32が接続されている。そして、
DC−DCコンバータ30の出力端子35,36は、共
通の出力端子3,4に接続されており、この出力端子
3,4には不図示の同一の負荷が接続されるようになっ
ている。
【0032】また、整流器スタックDM2の出力側の+
端子にはコンデンサC2の+端子、同−端子にはコンデ
ンサC2の−端子がそれぞれ接続されている。また、コ
ンデンサC2の両端には、DC−DCコンバータ30の
入力端子33,34が接続されている。そして、DC−
DCコンバータ30は、それぞれ独立した第1のスイッ
チング素子Q31,第1のトランスT31、第2のスイ
ッチング素子Q32、及び第2のトランスT32を有し
ており、また1系統の共通の制御回路40を備えてい
る。
【0033】上記制御回路40は、出力電圧の検出回路
41,PWM回路42,ドライブ回路43等から構成さ
れている。
【0034】次に、図4の回路の動作について説明す
る。
【0035】入力端子1及び2に交流電源を接続する
と、その入力交流が整流器スタックDM1によって整流
され、コンデンサC1で平滑されて直流に変換される。
また、上記と同様にして、整流器スタックDM2によっ
ても入力交流が整流され、コンデンサC2で平滑されて
直流に変換される。そして、DC−DCコンバータ30
は、各々平滑された直流を所定の電圧に変換し、出力端
子3,4から不図示の負荷に供給する。
【0036】その際、第1の整流回路A1の出力、つま
りコンデンサC1の両端に発生する直流電圧は、スイッ
チング素子Q31でスイッチングされて高周波交流に変
換され、トランスT31で所定の電圧に変換され、ダイ
オードD31及びコンデンサC31で再び直流に変換さ
れて端子3,4に接続された負荷に電力を供給する。
【0037】また、第2の整流回路A2の出力、つまり
コンデンサC2の両端に発生する直流電圧は、スイッチ
ング素子Q32でスイッチングされて高周波交流に変換
され、トランスT32で所定の電圧に変換され、ダイオ
ードD32及びコンデンサC32で再び直流に変換され
て端子3,4に接続された負荷に電力を供給する。
【0038】ここで、スイッチング素子Q31とQ32
は同一の制御回路40で制御される。この制御回路40
は、出力電圧を分圧抵抗,基準電圧源等から構成される
検出回路41で検出して、PWM回路42の発生するパ
ルスを制御する。そして、PWM回路42の出力をドラ
イブ回路43に入力し、その内部のドライブトランスを
介して、同一パルス幅でスイッチング素子Q31とQ3
2をドライブする。
【0039】この図4の実施例においても、直列にチョ
ークコイルL2を挿入した第2の整流回路A2の入力電
流は導通角が広がり、位相の遅れた波形となる。したが
って、図1の実施例と同様の作用効果がある。
【0040】(実施例4)図5は本発明の第4の実施例
の構成を示す回路図である。本実施例は、図4の実施例
のチョークコイルL2の挿入位置を整流器スタックDM
2の出力側とコンデンサC2の間に変えた例である。こ
のような構成としても、上記図4の実施例と同様の作用
効果が得られる。
【0041】(実施例5)図6は本発明の第5の実施例
の構成を示す回路図である。同図において、1,2は入
力端子であり、入力端子1は整流器スタックDM1の一
方の交流端子に接続されるとともに、整流器スタックD
M2の一方の交流端子に接続されている。また、入力端
子2は整流器スタックDM1の他方の交流端子に接続さ
れるとともに、整流器スタックDM2の他方の交流端子
に接続されている。
【0042】上記整流器スタックDM1の出力側の+端
子には抵抗R1を介してコンデンサC1の+端子、同−
端子にはコンデンサC1の−端子がそれぞれ接続されて
いる。また、コンデンサC1の一方の端子は、ダイオー
ドD1を介してDC−DCコンバータ10の一方の入力
端子11に接続されており、コンデンサC1の他方の端
子は、DC−DCコンバータ10の他方の入力端子12
に接続されている。
【0043】また、整流器スタックDM2の出力側の+
端子にはチョークコイルL2を介してコンデンサC2の
+端子、同−端子にはコンデンサC2の−端子がそれぞ
れ接続されている。そして、コンデンサC2の一方の端
子は、ダイオードD2を介してDC−DCコンバータ1
0の一方の入力端子11に接続されており、コンデンサ
C2の他方の端子は、DC−DCコンバータ10の他方
の入力端子12に接続されている。またDC−DCコン
バータ10の出力端子13,14は、共通の出力端子
3,4に接続されており、この出力端子3,4に不図示
の負荷が接続されるようになっている。
【0044】次に、図6の回路の動作について説明す
る。
【0045】入力端子1及び2に交流電源を接続する
と、その入力交流が整流器スタックDM1によって整流
され、コンデンサC1で平滑されて直流に変換される。
また、上記と同様にして、整流器スタックDM2によっ
ても入力交流が整流され、チョークコイルL2とコンデ
ンサC2で平滑されて直流に変換される。
【0046】この時、各整流回路A1,A2の出力側
は、ORダイオードを介して並列接続されており、DC
−DCコンバータ10は、合成された直流を所定の電圧
に変換して出力端子3,4から不図示の負荷に供給す
る。
【0047】この図6の実施例においても、直列にチョ
ークコイルL2を挿入した第2の整流回路A2の入力電
流は導通角が広がり、位相の遅れた波形となる。したが
って、図1の実施例と同様の作用効果がある。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特性の違う二つの整流回路を組合せることにより、各々
単独では実現できない高い力率を得ることができる。し
たがって、入力電流を低減させることができ、切換スイ
ッチ等の小型化,配電効率の向上などを図ることができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の構成を示す回路図
【図2】 図1の回路の入力電流を示す波形図
【図3】 本発明の第2の実施例の構成を示す回路図
【図4】 本発明の第3の実施例の構成を示す回路図
【図5】 本発明の第4の実施例の構成を示す回路図
【図6】 本発明の第5の実施例の構成を示す回路図
【図7】 従来例の構成を示す回路図
【符号の説明】
1,2 入力端子 3,4,5,6 出力端子 10 DC−DCコンバータ 20 DC−DCコンバータ 30 DC−DCコンバータ 40 制御回路 A1 第1の整流回路 A2 第2の整流回路 D1,D2 ダイオード DM1,DM2 整流器スタック(整流素子) C1,C2 コンデンサ Q31,Q32 スイッチング素子 T31,T32 トランス L2 チョークコイル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力交流を整流する整流素子及びこの整
    流素子と負荷の間に介装されるコンデンサをそれぞれ有
    した第1及び第2の整流回路を備え、これらの整流回路
    の交流入力側を共通の入力端子に接続するとともに、何
    れかの整流回路にチョークコイルを直列に介装し、各整
    流回路の出力側から各々の負荷に電力を供給することを
    特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 各整流回路の出力側にそれぞれ独立した
    DC−DCコンバータを設け、これらのDC−DCコン
    バータから各々の負荷に電力を供給することを特徴とす
    る請求項1記載の電源装置。
  3. 【請求項3】 入力交流を整流する整流素子及びこの整
    流素子と負荷の間に介装されるコンデンサをそれぞれ有
    した第1及び第2の整流回路を備え、これらの整流回路
    の交流入力側を共通の入力端子に接続するとともに、何
    れかの整流回路にチョークコイルを直列に介装し、各整
    流回路の出力側に、共通の制御回路で制御され、それぞ
    れ独立したスイッチング素子及びトランスを有した2入
    力のDC−DCコンバータを設け、このDC−DCコン
    バータから同一の負荷に電力を供給することを特徴とす
    る電源装置。
  4. 【請求項4】 入力交流を整流する整流素子及びこの整
    流素子と負荷の間に介装されるコンデンサをそれぞれ有
    した第1及び第2の整流回路を備え、これらの整流回路
    の交流入力側を共通の入力端子に接続するとともに、何
    れかの整流回路にチョークコイルを直列に介装し、各整
    流回路の出力側から各々のダイオードを介して同一の負
    荷に電力を供給することを特徴とする電源装置。
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