(57)【要約】【課題】電源装置の小型化、低コスト化を実現するために、１コンバータ方式のアクティブフィルタにおける高調波電流歪の改善が求められている。【解決手段】ディザー整流回路において商用交流電源に接続された全波整流型のブリッジダイオードの出力端に逆回復時間の速い高速ダイオードをチョークコイルの一端との間に挿入し、かつチョークコイルの一端とグランド間に高速ダイオードを挿入することでスイッチング素子のＯＦＦ期間に発生する高周波ノイズ成分がチョークコイル、全波整流型のブリッジダイオードを経由して商用交流電源に抜けるのを阻止することで高調波電流歪を改善することを特徴とする装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源に接続された全波整流型のブリッジダイオードの出力端に逆回復時間の速い第１の高速ダイオードが接続されその高速ダイオードの他端にはチョークコイルが直列に接続されている。前記ブリッジダイオードと前記高速ダイオードの交点からグランド間にはコンデンサが接続されている。前記商用交流電源の周波数に対して十分高い周波数でスイッチング制御する制御回路を有し、その制御回路の駆動信号はスイッチング素子に接続されている。またスイッチング素子の他端は一次巻線と二次巻線を有するスイッチングトランスの一次巻線の一端とグランド間に接続されている。スイッチングトランスの一次巻線他端は第２の高速ダイオードを介して前記チョークコイルの一端に接続される。またスイッチング素子とスイッチングトランスの一次巻線との交点は第３の高速ダイオードで前記チョークコイルの一端に接続される。第２のダイオードと前記スイッチングトランスとの交点からグランド間にバルクコンデンサが接続されている。また第２のダイオード及び第３のダイオードと前記チョークコイルとの交点からグランド間に第４の高速ダイオードが接続して前記商用交流電源の高調波電流歪を改善することを特徴としたスイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１において、ブリッジダイオードに逆回復時間の早い高速ダイオードを用いて高調波電流歪を改善することを特徴としたスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ディザー整流回路における薄型小型化を実現し高調波電流歪の改善を行なうスイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  高調波電流歪対策として昇圧型のアクティブフィルタが一般的に採用されている。図５のようにブリッジ整流回路と絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータの間に昇圧型のアクティブフィルタが挿入された構成で、２ステージ方式のコンバータとなり部品点数も多くコストアップとなっていた。１ステージ方式のアクティブフィルタとして図３、図４のディザー整流回路方式が従来から知られているが、図４に示すようにスイッチング素子Ｑ１のＯＦＦ期間に発生する高周波のスイッチングノイズ成分が破線に示すようにＤ３→Ｌ１→Ｄ１を介して商用交流電源ラインに流れて高調波歪電流の悪化の原因となっている。一般的に商用交流電源のブリッジダイオードＤ１は逆回復時間は数μｓｅｃと遅く商用交流電源ラインに高周波ノイズが通過していく。またＤ３は高速ダイオードを使用しているが浮遊容量成分にて高周波のノイズ成分が通過していくことが分かっている。図７（ａ）（ｂ）はその時のコイルＬ１とダイオードＤ２、Ｄ３との交点電圧（Ａ点電圧）とコイルＬ１の電流、商用交流電源ライン入力電流の波形を示すものである。スイッチングトランスＴ１に蓄積されたエネルギーが高周波のリンギングノイズになって商用交流電源ラインに回生されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  一般的にブリッジダイオード回路前段の商用交流電源ラインにローパスフィルタ以下ＬＰＦを挿入し高周波ノイズを除去しているが全波整流型のブリッジダイオード回路内で高周波ノイズにより商用交流電源電流に図６（ｃ）の低周波で階段状の波形歪が発生するために交流電源ラインにＬＰＦを挿入しても波形歪は除去できず高調波電流歪の規格値に適合しないという課題を有している。【０００４】  本発明は、前記課題を解決して、ディザー整流回路における高調波電流歪を改善する電源装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  請求項１の発明は、前記目的を達成するために商用交流電源に接続された全波整流型のブリッジダイオードの出力端に逆回復時間の速い高速ダイオードをチョークコイルの一端との間に挿入し、かつそのチョークコイルの一端とグランド間に第４の高速ダイオードを挿入することでスイッチング素子のＯＦＦ期間に発生する高周波ノイズ成分がチョークコイル、全波整流型のブリッジダイオードを経由して商用交流電源に抜けるのを阻止することで高調波電流歪を改善することを特徴とするディザー整流回路と提供するものである。【０００６】  また第４の高速ダイオードを挿入することによりスイッチング素子のＯＦＦ期間にチョークコイルとスイッチングトランスの一次巻線の一端に挿入されている第２の高速ダイオードおよびチョークコイルとスイッチング素子間に挿入されている第３の高速ダイオードに印加される逆方向印加電圧を商用交流電源２００Ｖ入力で約４０％改善することができる。この効果でより低電圧のダイオードを使用することが可能となり低コスト、低損失のディザー整流回路を実現することを特徴とするものである。【０００７】  請求項２の発明は、請求項１においてブリッジダイオードに高速ダイオードを使用することにより第１の高速ダイオードを不要としたディザー整流回路と提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、ディザー整流回路において高調波電流歪を改善し高調波電流歪の規格に適合することができる。またより低コスト、低損失の回路を実現できるという効果がある。
【発明の実施するための最良の形態】
【０００９】  以下、本発明の実施形態を図１〜図２、図７に基づいて説明をする。図１、図２は実施形態の回路構成を示すものである。商用交流電源１にはＬＦＰ２が接続されている。その出力には全波整流ブリッジダイオードＤ１とそのカソード側にはコンデンサＣ１が接続されている。
【００１０】  全波整流ブリッジダイオードＤ１とコンデンサＣ１との交点から高周波ノイズ除去用の高速ダイオードＤ４とコイルＬ１が直列接続されている。ＩＣ１は商用交流電源の周波数に対して十分高い周波数でスイッチング制御する制御ＩＣ、Ｑ１はスイッチング素子、Ｔ１はスイッチングトランスである。コイルＬ１の他の１端は高速ダイオードＤ２を介してバルクコンデンサＣ２の正極側およびスイッチングトランスＴ１かつ高速ダイオードＤ３を介してスイッチングトランスＴ１とスイッチング素子Ｑ１との交点に接続されている。またコイルＬ１と高速ダイオードＤ２、Ｄ３のアノードからグランド間に負電圧除去用の高速ダイオードＤ５が接続されている。コンデンサＣ３はスイッチング素子Ｑ１の浮遊容量を簡略化記載したものである。
【００１１】  スイッチング素子Ｑ１がＯＮすると図１に示すようにスイッチングトランスＴ１にはバルクコンデンサＣ２から励磁電流が流れる（経路１）。同時にブリッジダイオードＤ１、高速ダイオードＤ４、コイルＬ１、高速ダイオードＤ３からスイッチング素子Ｑ１に電流が流れる（経路ＩＩ）。このときスイッチング素子Ｑ１には商用交流電源電圧の包絡線に比例した三角波電流が流れることにより商用交流電源ラインには正弦波状に近似した電流が流れ高調波電流歪が改善される。
【００１２】  スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦすると図２に示すようにコイルＬ１に発生する逆起電力電圧により高速ダイオードＤ２、スイッチングトランスＴ１、コンデンサＣ３、高速ダイオードＤ５にサージ電流が流れる（経路Ｉ）。この高速ダイオードＤ５を挿入することで高速ダイオードＤ２、Ｄ３に発生する逆方向電圧を大幅に低減することができる。次にブリッジダイオードＤ１、高速ダイオードＤ４、コイルＬ１、高速ダイオードＤ２からバルクコンデンサＣ２に充電電流が流れる（経路ＩＩ）。コイルＬ１電流が０ＡになるとスイッチングトランスＴ１から高速ダイオードＤ３、高速ダイオードＤ４の浮遊容量成分によりブリッジダイオードＤ１を経由して商用交流電源ラインに高周波電流が流れる（経路ＩＩＩ）。しかしＤ３、Ｄ４は逆回復時間の速い高速ダイオードを使用しているために逆回復時間による高周波ノイズ成分がなく、また浮遊容量による影響は少ないために高周波電流ノイズが商用交流電源ラインに漏れる量が少なく高調波電流歪に与える影響が少なく規格値を満足することができる。図７は高速ダイオードＤ４、Ｄ５がないときの波形で図６は高速ダイオードＤ４、Ｄ５を挿入した本実施例の波形を示すものである。高周波ノイズ成分が大幅に低減されており商用交流電源ラインの入力電流の波形歪も大幅に改善されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明における電源装置の実施形態を示す回路構成図である。（Ｑ１がＯＮ時）
【図２】本発明における電源装置の実施形態を示す回路構成図である。（Ｑ１がＯＦＦ時）
【図３】従来例における電源装置を示す回路構成図である。（Ｑ１がＯＮ時）
【図４】従来例における電源装置を示す回路構成図である。（Ｑ１がＯＦＦ時）
【図５】従来例における２コンバータ方式の電源装置を示す回路構成図である。
【図６】実施例における波形。
【図７】従来例における波形。
【符号の説明】
【００１４】１、商用交流電源
２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
Ｄ１、ブリッジダイオード
Ｄ４、高速ダイオード
Ｄ２、高速ダイオード
Ｄ３、高速ダイオード
Ｄ５、高速ダイオード
Ｌ１、チョークコイル
Ｃ１、コンデンサ
Ｃ２、バルクコンデンサ
Ｔ１、スイッチングトランス
ＩＣ１、スイッチング制御ＩＣ
Ｑ１、スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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