JPH0823676A - 電圧変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】電圧共振方式の、効率の高く、ノイズ発生の少
ない高周波電圧変換装置を実現する。また、入力が交流
で二つの電圧範囲にわたる場合には、電力消費が少な
く、動作の確実な、電圧切替え回路を実現する。更に、
入力電力の力率が高く、高調波障害の少ない、一次整流
回路を実現する。 【構成】フライバック方式と、フォーワードコンバータ
ー方式の電圧変成器６，９を直列に接続し、フライバッ
ク方式の電圧変成器６は、フォーワードコンバーダー方
式が動作中は、チョークコイルとして働き、休止中は、
フライホイル動作を行な様にした。入力電圧切替え回路
では、切替え用スイッチング素子４を弛緩発振回路から
のパルス電力で駆動する事とした。一次整流回路では、
直列に接続され、それぞれ特定の電圧範囲で動作する、
コンデンサーを平滑コンデンサーとして用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この発明は、電子機器等の電力供
給装置として、広く用いられている、スイッチング方式
の電圧変換装置に関する。

【０００１】［従来の技術］従来は、フライバック方式
とフォーワードコンバーター方式とは、全く別の技術で
あり、同一装置の中で共用される事は無かった。また、
入力電力が、二つの電圧範囲の交流電力の場合に用いら
れる、電圧切替え回路は、直流的に駆動されていた。さ
らに、入力電力が、交流電力の場合に用いられる、一次
整流回路の平滑コンデンサーは、倍電圧整流回路等の特
殊な場合を除き、直列に接続されたコンデンサーを用い
る事は、無かった。

【０００２】［解決すべき課題］フライバック方式は、
比較的小電力低価格用途に用いられ、フォーワードコン
バーター方式は、比較的大電力高性能用途に使われる場
合が多い。フォーワードコンバーター方式の場合、二次
整流回路には、通常の整流器とフライホイル動作用の整
流器が用いられ、フライホイル動作中に流れる電流は、
前記通常の整流器とフライホイル用整流器の両方を流れ
る事になり、装置の電力変換効率低下の原因になってい
る。また、二次整流回路にチョークコイルを用いると、
そのフライホイル動作により、一次回路の動作が影響を
受け、不都合な場合があった。入力が、二つの電圧範囲
にまたがる、交流電力の場合に用いられる、電圧切替え
回路を直流的に駆動する場合、確実に動作を行なわせる
には、かなりの電力が必要であった。従来の、一次整流
回路は、純粋なコンデンサー インプット技術あった
為、入力電力の力率が低く、高調波障害発生の原因とな
っていた。

【０００３】［課題を解決する為の手段］この発明で
は、電圧変成器を、フォーワードコンバーター方式とフ
ライバック方式の二つに分離し、直列に接続して用い
た。また、入力電力が、二つの電圧範囲の交流電力であ
る場合に用いられる、電圧切替え回路では、電圧切替え
用スイッチング素子のゲートにパルス状の駆動電力を加
える事とした。更に、入力電力が、交流電力である場合
に用いられる、一次整流回路に、複数の、直列に接続さ
れ、互いに限定された電圧範囲で動作する、平滑コンデ
ンサーを用いた。

【０００４】［作用］前述した、従来のフォーワードコ
ンバーター方式の課題は、流れる電流値の大きい二次回
路で、フライホイル動作が行なわれる所に原因がある。
この発明では、フオーワードコンバーダー方式の電圧変
成器とフライバック方式の電圧変成器を直列に接続する
事により、スイッチング素子がＯＮ動作中は、フライバ
ック方式の電圧変成器は、チョークコイルとして働き、
スイッチング素子がＯＦＦ動作中は、フライバック方式
の電圧変成器として、フライホイル動作を行なう為、二
次電流は二つの整流器を流れる事は無く、フライホイル
動作によって、一次回路の共振動作が、影響を受ける事
も無い。また、入力電圧切替え回路では、切替え用スイ
ッチング素子の駆動をパルス電力で行なっているので、
小さい電力で、確実に切替え動作を行なう事が出来る。
更に、一次整流回路に、複数の直列に接続され、互いに
限定された電圧範囲で動作する平滑コンデンサーを用い
ているので、一つの入力脈流毎にコンデンサーの数に比
例した、充放電が行なわれ、力率の低下と、高調波障害
の発生を低減する事が出来る。

【０００５】［実施例］次に、この発明の一実施例に付
いて、図面を参照して説明する。［図１］は、この発明
による、電圧変換装置のブロック回路図である。図にお
いて、１，１’は入力端子を示し、ここから、直流電力
が供給される。入力電力が、交流電力である場合には、
この前に、一次整流回路を接続すれば良い。２は、起動
回路であり、装置起動時の電力を制御回路３に供給す
る。装置起動後は、電圧変成器９に設けられた、補助巻
線１６と整流器１８及びコンデンサー１７で構成され
る、補助電源により、制御回路への電力が供給される事
になる。４は、スイッチング素子であり、供給された、
直流電力を断続する事により、高周波の電力を発生す
る。５は、共振用コンデンサーで、電圧変成器６及び９
の一次巻線７及び１０と共振回路を構成する。スイッチ
ング素子４の寄生容量が充分大きい場合には、こまコン
デンサーは省略する事が出来る。６及び９は電圧変成器
であるが、それぞれ一次巻線７，１０及び二次巻線８，
１１を持ち、７と８は逆方向に、１０と１１は同一方向
に巻かれている。従って、電圧変成器６はフライバック
方式として、電圧変成器９は、フォーワードコンバータ
ー方式として機能する事になる。ここで、電圧変成器６
及び９の接続の順序は、余り重要では無い。即ち、順序
を逆にしても、ほぼ同様に動作可能である。整流器１
２，１３及びコンデンサー１４は、二次整流回路を構成
し、電圧変成器からの高周波電力を直流電力に変換し出
力端子１９，１９’へ出力する。１５は、電圧検出回路
であり、出力電圧値を検出し、その情報を制御回路３に
送る事により、出力電圧を安定化している。なお、この
実施例では、回路形式がシングル タイプのものに付い
て説明したが、プッシュプル或るいはブリッジ タイプ
等に付いても同様に実施可能である。

【０００６】［図２］は、この発明による、入力電圧切
替え回路の一実施例の回路図である。図において、２
１，２１’は、入力端子であり、ここから、交流電力が
供給される。２２は、整流ブリッジを示し、交流電力を
直流の脈流に変換する。２３のトライアックは、入力電
圧切替え用のスイッチング素子である。このトライアッ
クがＯＮすると、入力端子２１’が、平滑コンデンサー
２６と２６’の中間接続点に接続され、一次整流回路
は、倍電圧整流回路として動作する事となる。トランジ
スタ２４、コンデンサー３８及び抵抗器２５，４０は、
弛緩発振回路を構成する。この回路が動作すると、コン
デンサー３８に蓄積された、電荷が一度にトライアック
２３のゲートに放出されるので、小さい電力で、確実に
トライアック２３を駆動する事が出来る。ここで、前述
の弛緩発振回路の動作周波数は、整流脈流に対し、充分
大きい値に設定されている。整流器２７，２８，ＦＥＴ
３６、抵抗器２９，３１，３４，３５，３９コンデンサ
ー３２，３７及び定電圧ダイオード３０，３３は、切替
え電圧制御回路を構成し、トライアック２３の動作を制
御する。

【０００７】［図３］（ａ），（ｂ）は、この発明によ
る、入力電力が交流電力の場合に用いられる、一次整流
回路の一実施例の回路図と、電圧電流波形を示す。［図
３］（ａ）において、４１，４１’は入力端子を示し、
ここから交流入力電力が供給される。４２は整流ブリッ
ジであり、交流入力を直流の脈流に変換する。整流器５
１，５１’は平滑された直流電力の逆流を防止する目的
で使用されるが、使用しなくても、動作は可能である
が、回路の特性が可成り異なってしまうので、ここでは
使用した場合に付いて説明する。抵抗器４３，５０及び
定電圧ダイオード４４はトランジスタ４６の動作電圧範
囲を決定する。平滑コンデンサー４７及び４８の内、４
８は前述の定電圧ダイオードで決定される電圧以下で充
放電する。従って平滑コンデンサー４７はそれ以上の電
圧範囲で充放電する事になる。４９，４９’は出力端子
を示しており、ここから平滑化された直流電力が、出力
される。この実施例では、平滑コンデンサーが二個の場
合に付いて説明したが、三個以上についても、同様に動
作する事は勿論である。また、平滑コンデンサー４７を
省略するか、その容量を充分小さくすれば、部分平滑回
路としても動作する。

【０００８】［図３］（ｂ）において、５２は整流ブリ
ッジ４２からの、脈流の電圧波形を示し、５３，５３’
は平滑コンデンサー４８への充放電電流波形を、５４は
コンデンサー４７への充放電電流波形を示している。図
から、明らかな様に、コンデンサーの数に比例して、充
放電回数が増えるので、力率が向上し、同時に高調波障
害の発生も低下する。

【０００９】［効果］以上、詳述した様に、この発明に
よれば、効率、力率が高く、ノイズおよび高調波障害の
発生が少ない高周波電圧変換装置を提供する事が出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、電圧変換装置のブロック回路図である。

【図２】は、交流入力電圧範囲切替え回路の回路図であ
る。

【図３】（ａ）は一次整流回路の回路図を示し、（ｂ）
は、その電圧電流波形を示す。

【符号の説明】

１，１’，２１，２１’，４１，４１’ 入力端子 ２ 起動回路 ３ 制御回路 ４ スイッチング
素子 ５，１４，１７，２６，２６’，３２，３７，３８，４
７，４８ コンデンサー ６，９ 電圧変成器 ７，１０ 一次巻線 ８，１１ 二次巻線 １２，１３，１８，２７，２８，４６５１，５１’
整流器 １５ 電圧検出回路 １６ 補助巻線 １９，１９’，４９，４９’ 出方端子 ２２ 整流ブリッジ ２３ トライアック ２４，３６，４６ トランジスタ ２５，２９，３１，３４，３５，３９，４０，４３，５
０ 抵抗器 ３０，３３，４４ 定電圧ダイオ
ード ５２ 脈流電圧波形 ５３，５３’，５４ 充放電電流波
形

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御回路、スイッチング素子、電圧変成
   器、二次整流回路等からなる、高周波電圧変換装置にお
   いて、電圧変成器が、直列に接続された、フォーワード
   コンバータ タイプとフライバック タイプの二つによ
   って構成され事を特徴とする、電圧変換装置。
2. 【請求項２】入力電力が、交流電力で、しかも二つの電
   圧領域にまたがる場合、入力電圧切替え用スイッチング
   素子のゲートに、入力交流電力の周波数より、充分高い
   周波数のパルス電力を加え、そのパルス電力の有無によ
   り、入力電力の電圧範囲を切替える事を特徴とする、電
   圧変換装置。
3. 【請求項３】入力電力が、交流電力である場合に用いら
   れる、一次整流回路の平滑コンデンサーが、複数の直列
   に接続された、それぞれが、限定された電圧範囲で動作
   する様に設定されたコンデンサーにより、構成されてい
   る事を特徴とする、電圧変換装置。