(57)【要約】【課題】補助用に脈流の少ない安定した電力を供給することができるとともに、突入防止に用いるサイリスタ/トライアックを安定駆動できる力率改善コンバータを提供する。【解決手段】力率改善コンバータ１００では、スイッチング素子Ｑ１のオン／オフ制御により、オンになった場合の２次巻線Ｗ２で誘起された正電圧ＶＷ２Ｂの電力と、オフになった場合の２次巻線Ｗ２で誘起された負電圧ＶＷ２Ａとの両方を整流して合計した一定電圧の電力が補助用電力として供給される。また、素子駆動用巻線Ｗ３では橋梁状のパルス波形を有するトリガ電圧が誘起され、入力電流の位相角０度または１８０度の時点でサイリスタＴＨのゲートに十分な電圧が印加することが可能となる。【選択図】図１
2008245487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給された交流電力を直流電力に整流する第１の整流回路と、
前記第１の整流回路により整流された直流電力を伝送する伝送回路と、
所定のゲートに対する電圧の印加を契機に前記伝送回路を導通させて前記伝送回路への電力の突入を防止する突入防止素子と、
前記伝送回路により伝送された直流電力をオン／オフ制御してチョークコイルの主巻線に印加するスイッチング素子と、
前記チョークコイルに磁気結合され、前記主巻線とは逆方向に巻かれた状態で前記突入防止素子のゲートに接続される素子駆動用巻線とを備えたことを特徴とする力率改善コンバータ。
【請求項２】
外部から供給された交流電力を直流電力に整流する第１の整流回路と、
前記第１の整流回路により整流された直流電力を伝送する伝送回路と、
所定のゲートに対する電圧の印加を契機に前記伝送回路を導通させて前記伝送回路への電力の突入を防止する突入防止素子と、
前記伝送回路により伝送された直流電力をオン／オフ制御してチョークコイルの主巻線に印加するスイッチング素子と、
前記主巻線とは別に前記チョークコイルに磁気結合され、前記スイッチング素子がオフ制御されたときに前記突入防止素子のゲートに対して正電圧を印加する素子駆動用巻線とを備えたことを特徴とする力率改善コンバータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の力率改善コンバータにおいて、
前記素子駆動用巻線は、
前記主巻線と同軸のコアに巻回されており、その一端が前記突入防止素子のゲートに接続され、他端が前記伝送回路に接続されていることを特徴とする力率改善コンバータ。
【請求項４】
請求項３に記載の力率改善コンバータにおいて、
前記伝送回路は、
前記ゲートが前記素子駆動用巻線の一端に接続され、アノードが前記第１の整流回路に接続され、かつ、カソードが前記素子駆動用巻線の他端に接続されたサイリスタであることを特徴とする力率改善コンバータ。
【請求項５】
外部から供給された交流電力を直流電力に整流する第１の整流回路と、
前記第１の整流回路により整流された直流電力をオン／オフ制御してチョークコイルの第１巻線に印加するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子によりオン制御されたときに前記チョークコイルの第２巻線により誘起された正電圧の電力を直流電力に整流して出力する第２の整流回路と、
前記スイッチング素子によりオフ制御されたときに前記チョークコイルの第２巻線により誘起された負電圧の電力を直流電力に整流して出力する第３の整流回路とを備えたことを特徴とする力率改善コンバータ。
【請求項６】
請求項５に記載の力率改善コンバータにおいて、
前記第２の整流回路は、前記チョークコイルの第２巻線の一端に接続されたダイオードとコンデンサから成り、
前記第３の整流回路は、前記チョークコイルの第２巻線の他端に接続されたダイオードとコンデンサから成ることを特徴とする力率改善コンバータ。
【請求項７】
外部から供給された交流電力を直流電力に整流する第１の整流回路と、
前記第１の整流回路により整流された直流電力を一方向にのみ伝送させる伝送回路と、
所定のゲートに対する電圧の印加を契機に前記伝送回路を導通させて前記伝送回路への電力の突入を防止する突入防止素子と、
前記伝送回路により伝送された直流電力をオン／オフ制御してチョークコイルの第１巻線に印加するスイッチング素子と、
前記第１巻線とは別に前記チョークコイルに磁気結合され、前記スイッチング素子がオフ制御されたときに前記突入防止素子のゲートに対して正電圧を印加する第３巻線と、
前記スイッチング素子がオン制御されたときに前記第２巻線により誘起された正電圧の電力を直流電力に整流して出力する第２の整流回路と、
前記スイッチング素子がオフ制御されたときに前記第２巻線により誘起された負電圧の電力を直流電力に整流して出力する第３の整流回路とを備えたことを特徴とする力率改善コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力率改善コンバータに関し、詳しくは、力率改善のためにスイッチング電源の前段に接続される力率改善コンバータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における電子機器の電源部としては、変換効率の優れたスイッチング電源が広く用いられている。
【０００３】
ところが、スイッチング電源はコンデンサ入力形整流方式であることから、入力電流には相当量の高調波成分が含まれている。このような機器の使用が増えてくると、電力線路波形が歪んで他の電子機器を誤動作させたり、電力設備の容量不足を生じるなど、各種の高調波障害を生じることになる。
【０００４】
そこで、スイッチング電源の前段に、力率を改善するためのアクティブフィルタを設けることが行われている。
【特許文献１】特開２００１−１１９９３４号公報（図１）
【０００５】
図４は、商用電源等の外部から供給された交流電力を直流電力に整流して電子装置に供給する従来の力率改善コンバータ２００の構成を示す説明図である。図４において、制御回路ＩＣ１は、交流電源ＡＣからの入力波形ＶｄｅｔとダイオードブリッジＤＢを流れる電流波形Ｉｄｅｔが相似形になるようにスイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を制御し、交流電源ＡＣから入力される電流波形を正弦波としている。この制御回路ＩＣ１の動作により、力率はほぼ１になり、高調波電流は抑制される。
【０００６】
商用電源等の交流電源ＡＣから供給される交流電力は、複数個のダイオードで構成されたダイオードブリッジＤＢにより整流される。ダイオードブリッジＤＢの整流出力は、交流電源ＡＣ投入時における突入電流の発生を防止するために設けられた抵抗Ｒ１とサイリスタＴＨとの並列回路およびチョークコイルＬ１を介してスイッチング素子Ｑ１の一端に入力されている。
【０００７】
チョークコイルＬ１には、主巻線Ｗ１(以下巻線Ｗ１という)と共通のコアに、補助電源Ｖｃｃを出力するための補助巻線Ｗ２(以下巻線Ｗ２という)とサイリスタＴＨのゲートを駆動するためのゲート駆動巻線Ｗ３(以下巻線Ｗ３という)が、スイッチング素子Ｑ１がオンになったときにそれぞれ正電圧を出力する方向に巻かれている。
【０００８】
チョークコイルＬ１の巻線Ｗ２に誘起された電力は、制御回路ＩＣ１から出力されるＰＷＭ制御信号により駆動されるスイッチング素子Ｑ１によってオン／オフ制御され、ダイオードＤ１、コンデンサＣＡからなる整流回路により直流に整流される。この整流回路により直流に整流された電力はシリーズレギュレータＳＲを介して一定電圧Ｖｃｃに調整され、力率改善コンバータ２００が接続された電子装置内の外部回路や力率改善コンバータの制御電源等に補助的な電力として供給される。
【０００９】
また、制御回路ＩＣ１は、出力電圧ＶＨが所望の昇圧直流電圧になるようにもスイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を制御していて、出力電圧ＶＨは一定の直流電圧に維持される。この出力電圧ＶＨは後段に接続されているＤＣ／ＤＣコンバータに入力されて所定の直流電圧に制御され、負荷に電力として供給される。
【００１０】
チョークコイルＬ１の巻線Ｗ１と同軸のコアに巻回された巻線Ｗ３は、スイッチング素子Ｑ１によってオン／オフ制御される電圧を誘起する。ここで、ダイオードブリッジＤＢとチョークコイルＬ１の間には抵抗Ｒ１とサイリスタＴＨとの並列回路が接続されていて、抵抗Ｒ５を通して制御回路ＩＣ１が起動するまでの間、ダイオードブリッジＤＢからコンデンサＣｏへ流れ込む突入電流を制限する。制御回路ＩＣ１が起動されてスイッチング素子Ｑ１がスイッチング動作を始めると、サイリスタＴＨのゲートに巻線Ｗ３で誘起された電圧が印加されて抵抗Ｒ１がショートされ、力率改善コンバータ２００の動作時にダイオードブリッジＤＢからチョークコイルＬ１へ電力の伝送が行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来技術における力率改善コンバータ２００では、以下のような問題があった。図５は、巻線Ｗ２における誘起電圧の波形図である。この誘起電圧包絡線は、図５に示すように、巻線Ｗ１と巻線Ｗ２との巻数比に基づいた正弦波状のスイッチング波形となっている。このため、スイッチング波形の谷の部分では電圧が大きく低下するので、一定電圧の補助用電力を出力するために予め高い電圧の電力が誘起されるように巻線Ｗ１と巻線Ｗ２との巻数比を設定したチョークコイルＬ１を用意する必要があった。このようなチョークコイルＬ１を用意することに伴い、コンデンサＣＡの容量も大きくしなければならず、シリーズレギュレータＳＲの損失も大きくなるという問題があった。
【００１２】
また、図６は、素子駆動用の巻線Ｗ３から誘起されてサイリスタＴＨのゲートに印加される電圧の波形図である。図６に示すように、サイリスタＴＨのゲートに印加される電圧もまた、巻線Ｗ１と巻線Ｗ３との巻数比に基づいた正弦波状のスイッチング波形となっている。このため、スイッチング波形の谷部分の位相、すなわちサイリスタＴＨのオン開始時では電圧が大きく低下するので、ゲートに十分な電圧を印加することができない。したがって、力率改善コンバータ２００の動作時にサイリスタＴＨを確実にオンにするには、予め高い電圧が誘起されるように巻線Ｗ１，Ｗ３の巻数比を設定する必要があるが、これに伴ってサイリスタＴＨに接続されたゲート抵抗Ｒ２，Ｒ３の損失が大きくなるという問題があった。
【００１３】
そこで本発明は、チョークコイルの２次巻線から脈流の少ない安定した電力を供給することができると共に、整流した後の直流電力を伝送する伝送回路を安定して動作させることが可能な力率改善コンバータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上のような課題を達成するために、本発明に係る力率改善コンバータは、外部から供給された交流電力を直流電力に整流する第１の整流回路と、前記第１の整流回路により整流された直流電力を伝送する伝送回路と、所定のゲートに対する電圧の印加を契機に前記伝送回路を導通させて前記伝送回路への電力の突入を防止する突入防止素子と、前記伝送回路により伝送された直流電力をオン／オフ制御してチョークコイルの主巻線に印加するスイッチング素子と、前記チョークコイルに磁気結合され、前記主巻線とは逆方向に巻かれた状態で前記突入防止素子のゲートに接続される素子駆動用巻線とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成により、チョークコイルの主巻線と素子駆動用巻線とは逆極性となり、主巻線がオフした際に素子駆動用巻線に正の電圧が生じることになる。このため、突入防止素子であるサイリスタやトライアック等をオンにする場合に、主巻線のスイッチング時の正電圧が最も高くなることから、突入防止素子のゲートに十分な電圧を印加することができる。これにより、主巻線のオン時から高い電圧を誘起させるように主巻線と素子駆動用巻線との巻数比を設定しておる必要がなく、それだけ低損失化が図られる。また、伝送回路周辺でのゲート抵抗等の回路の損失を低減することが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る他の力率改善コンバータは、外部から供給された交流電力を直流電力に整流する第１の整流回路と、前記第１の整流回路により整流された直流電力を伝送さする伝送回路と、所定のゲートに対する電圧の印加を契機に前記伝送回路を導通させて前記伝送回路への電力の突入を防止する突入防止素子と、前記伝送回路により伝送された直流電力をオン／オフ制御してチョークコイルの主巻線に印加するスイッチング素子と、前記主巻線とは別に前記チョークコイルに磁気結合され、前記スイッチング素子がオフ制御されたときに前記突入防止素子のゲートに対して正電圧を印加する素子駆動用巻線とを備えてもよい。
【００１７】
このような構成により、チョークコイルの主巻線に直流電力を印加して素子駆動用巻線で誘起される電圧の波形は、スイッチング素子がオフ制御されたときに負電圧である橋梁状のパルス波形となる。このため、突入防止にあたってトライアックをゲート負電圧で駆動させた場合でもサイリスタ等のオン開始時からゲートに対して十分な電圧を印加することができ、はじめから高い電圧を誘起するように巻数比を設定する必要がなく、それだけ低損失化が図られる。また、伝送回路周辺でのゲート抵抗等の回路の損失を低減することが可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る他の力率改善コンバータは、外部から供給された交流電力を直流電力に整流する第１の整流回路と、前記第１の整流回路により整流された直流電力をオン／オフ制御してチョークコイルの第１（１次）巻線に印加するスイッチング素子と、前記スイッチング素子によりオン制御されたときに前記チョークコイルの第２（２次）巻線により誘起された正電圧の電力を直流電力に整流して出力する第２の整流回路と、前記スイッチング素子によりオフ制御されたときに前記チョークコイルの第２（２次）巻線により誘起された負電圧の電力を直流電力に整流して出力する第３の整流回路とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
このような構成により、第２の整流回路、第３の整流回路を用いてスイッチング素子によりオン／オフ制御されたときに誘起された正負両方の電圧の電力を直流電力に整流して出力することが可能となり、脈流がない一定の電圧となる。このため、高い電圧を誘起するように巻数比を設定する必要がなく、電子装置等に設けられた外部回路等に対して安定した電力を供給することができ、シリーズレギュレータ等の周辺の回路の損失を低減することが可能となる。
【００２０】
さらに、上述の力率改善コンバータにおいて、前記第２の整流回路は、前記チョークコイルの第２巻線の一端に接続されたダイオードとコンデンサから成り、前記第３の整流回路は、前記チョークコイルの第２巻線の他端に接続されたダイオードとコンデンサから成っていてもよい。
【００２１】
このような構成により、チョークコイルの第１巻線に直流電力を印加して第２巻線で誘起される正負両方の電圧の電力を直流電力に整流して、谷の部分がない一定の電圧とすることが可能となる。
【００２２】
本発明に係る他の力率改善コンバータは、外部から供給された交流電力を直流電力に整流する第１の整流回路と、前記第１の整流回路により整流された直流電力を一方向にのみ伝送させる伝送回路と、所定のゲートに対する電圧の印加を契機に前記伝送回路を導通させて前記伝送回路への電力の突入を防止する突入防止素子と、前記伝送回路により伝送された直流電力をオン／オフ制御してチョークコイルの第１（１次）巻線に印加するスイッチング素子と、前記第１（１次）巻線とは別に前記チョークコイルに磁気結合され、前記スイッチング素子がオフ制御されたときに前記突入防止素子のゲートに対して正電圧を印加する第３（素子駆動用）巻線と、前記スイッチング素子がオン制御されたときに前記第２（２次）巻線により誘起された正電圧の電力を直流電力に整流して出力する第２の整流回路と、前記スイッチング素子がオフ制御されたときに前記第２巻線により誘起された負電圧の電力を直流電力に整流して出力する第３の整流回路とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
このような構成により、サイリスタ等のオン開始時にそのゲートに対して十分な電圧を印加することができ、これによって力率改善コンバータによるスムーズな動作が可能となる。また、第２の整流回路、第３の整流回路を用いてスイッチング素子によりオン／オフ制御されたときに誘起された正負両方の電圧の電力を直流電力に整流して出力することが可能となり、チョークコイルの第１（１次）巻線に直流電力を印加して第２（２次）巻線で誘起される電圧は、谷の部分がない一定の電圧となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る力率改善コンバータによれば、外部回路に対して脈流の少ない安定した電力を供給することができると共に、外部からの電力を伝送する伝送回路を安定して動作させることが可能となるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、一実施形態の力率改善コンバータ１００の構成例を示した説明図である。力率改善コンバータ１００は、商用電源等の外部から供給された交流電力を直流電力に整流し、インダクタ（巻線）をスイッチングして昇圧した直流電力（ＶＨ）を出力するスイッチングコンバータである。力率改善コンバータ１００の各部の構成について説明する。
【００２６】
力率改善コンバータ１００は、外部に設けられた商用電源等の交流電源ＡＣから供給された交流を整流するダイオードブリッジＤＢを備えている。ダイオードブリッジＤＢは例えば４個のダイオードから構成されており、交流電源ＡＣからの交流電力を整流し、直流電力としてサイリスタＴＨに出力する機能を有する。
【００２７】
また、力率改善コンバータ１００は、所定の巻数比で巻回された巻線Ｗ１とＷ２を有するチョークコイルＬ１を備えている。チョークコイルＬ１は、巻線Ｗ１の一端（巻終わり）がサイリスタＴＨに接続され、他端（巻始め）がＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子Ｑ１に接続されている。また巻線Ｗ２の一端は整流回路１０に接続されており、他端は整流回路２０に接続されている。このような巻線Ｗ２は、補助電源の生成に用いられるものであり、この補助電源を用いてスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御等が行われる。スイッチング素子Ｑ１は、例えばＰＷＭ制御によって直流電力のチョークコイルＬ１への伝送をオン／オフ制御する。
【００２８】
チョークコイルＬ１は、巻線Ｗ１にサイリスタＴＨを介して伝送された直流電力が入力されることにより、巻線Ｗ１と巻線Ｗ２の巻数比に応じた電圧の交流電力を巻線Ｗ２側に誘起させて整流回路１０、整流回路２０に出力する機能を有する。チョークコイルＬ１の巻線Ｗ２では、スイッチング素子Ｑ１が直流電力の伝送をオン制御したときには正電圧ＶＷ２Ｂを誘起させ、図２の波形図に示すように正弦波状のパルス波形電圧を発生させて整流回路２０に出力し、スイッチング素子Ｑ１が直流電力の伝送をオフ制御したときには負電圧ＶＷ２Ａを誘起させ、図２の波形図に示すように橋梁状のパルス波形電圧を発生させて整流回路１０に出力する。なお、スイッチング素子Ｑ１でオン／オフ制御した正負両方の電圧を整流回路１０、整流回路２０で整流した電力の合計は、図２の波形図に示すように脈流がない一定電圧となる。
【００２９】
また、チョークコイルＬ１には、例えば巻線Ｗ１と同軸のコアに巻回された巻線Ｗ３が磁気結合されている。この巻線Ｗ３は、スイッチング素子Ｑ１が直流電力の伝送をオフ制御したときに正電圧を誘起させ、図３の波形図に示すように橋梁状のパルス波形の電圧を発生させてサイリスタＴＨに印加する。
【００３０】
サイリスタＴＨは、アノードがダイオードブリッジＤＢに接続され、ゲートがチョークコイルＬ１の巻線Ｗ３の一端（巻始め）に接続され、カソードが巻線Ｗ３の他端（巻終わり）に接続されている。
【００３１】
力率改善コンバータ１００の起動時には、サイリスタＴＨをバイパスする抵抗Ｒ１を通じて突入電流が出力コンデンサＣｏに流れ、出力コンデンサＣｏがある程度充電された後に制御回路ＩＣ１とスイッチング素子Ｑ１が動作を開始し、巻線Ｗ１と巻線Ｗ３の巻数比に応じて素子駆動用巻線Ｗ３で誘起された電圧ＶＷ３がトリガ電圧としてゲートに印加されてサイリスタＴＨがオンとなる。これにより、定常動作としてダイオードブリッジＤＢからの直流電力の伝送が可能となる。また、サイリスタＴＨの周囲や素子駆動用巻線Ｗ３との接続線上には電圧調整用の抵抗Ｒ２，Ｒ３が接続されている。なお、サイリスタＴＨの代わりにオンされることによって直流電力を伝送可能なトライアックを用いてもよい。
【００３２】
スイッチング素子Ｑ１には、ダイオードブリッジＤＢで整流された直流電力の電圧ＶＤＢと、このスイッチング素子Ｑ１とダイオードブリッジＤＢとの間に接続された抵抗Ｒ４で検出された電圧ＶＩＳとを比較する処理を行う制御回路ＩＣ１が接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、この制御回路ＩＣ１からのＰＷＭ制御信号を受けてダイオードブリッジＤＢからサイリスタＴＨを経てチョークコイルＬ１への直流電力の伝送をオン／オフ制御し、チョークコイルＬ１への入力電流の波形が正弦波状になりかつ出力電圧ＶＨが一定値になるようにスイッチング動作を行う。
【００３３】
力率改善コンバータ１００は、チョークコイルＬ１の巻線Ｗ２の一端（巻始め）に接続されたダイオードＤ１およびコンデンサＣＡから成る整流回路１０を備えている。整流回路１０は、スイッチング素子Ｑ１が直流電力の伝送をオフ制御したときに巻線Ｗ２で誘起される負電圧ＶＷ２Ａを交流電力から直流電力に整流してシリーズレギュレータＳＲに出力する。
【００３４】
また力率改善コンバータ１００は、巻線Ｗ２の他端（巻終わり）に接続されたダイオードＤ２およびコンデンサＣＢから成る整流回路２０を備えている。整流回路２０は、スイッチング素子Ｑ１が直流電力の伝送をオン制御したときに巻線Ｗ２で誘起される正電圧ＶＷ２Ｂを交流電力から直流電力に整流してシリーズレギュレータＳＲに出力する。
【００３５】
シリーズレギュレータＳＲは、整流回路１０および整流回路２０を経て伝送された直流電力を一定の電圧に調整して、これを上記のように補助用の電力として供給する。
【００３６】
続いて、一実施形態の力率改善コンバータ１００の動作について説明する。力率改善コンバータ１００が動作し、スイッチング素子Ｑ１が制御回路ＩＣ１からのＰＷＭ制御信号を受けてオン制御されると、ダイオードブリッジＤＢで整流された直流電力がサイリスタＴＨを経て巻線Ｗ１に入力される。
【００３７】
チョークコイルＬ１では、巻線Ｗ１に直流電力が入力されたことに従って、巻線Ｗ２で巻線Ｗ１と巻線Ｗ２の巻数比に応じて降圧（または昇圧）された正電圧ＶＷ２Ｂの交流電力が誘起され、整流回路２０に出力される。この正電圧ＶＷ２Ｂの交流電力は、図２に示すように正弦波状のパルス波形となっている。整流回路２０に出力された交流電力は、ここで直流電力に整流され、点Ｐ４−Ｐ３−Ｐ５−Ｐ６−Ｐ１−Ｐ２の順（フォワード）に伝送されてシリーズレギュレータＳＲを介して補助用に出力される。
【００３８】
次に、スイッチング素子Ｑ１が、制御回路ＩＣ１からの制御信号を受けてチョークコイルＬ１への入力電圧をスイッチングすることによってオフ制御されると、ダイオードブリッジＤＢにより整流された直流電力は、チョークコイルＬ１に伝送されず巻線Ｗ１に入力されなくなる。
【００３９】
チョークコイルＬ１では、巻線Ｗ１に直流電力が入力されないことから、巻線Ｗ２で巻線Ｗ１と巻線Ｗ２の巻数比に応じた負電圧ＶＷ２Ａの交流電力が誘起され、整流回路１０に出力される。この負電圧ＶＷ２Ａの交流電力は、図２に示すように橋梁状のパルス波形となっている。整流回路１０に出力された交流電力は、ここで直流電力に整流され、点Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４−Ｐ１−Ｐ２の順（フライバック）に伝送されてシリーズレギュレータＳＲを介して補助用に出力される。
【００４０】
そしてシリーズレギュレータＳＲは、整流回路１０、整流回路２０から出力されたスイッチング素子Ｑ１でのオン／オフ制御時で発生した正負電圧両方の直流電力を合計して得られた電力を補助電力として供給する。この結果、正負電圧両方の直流電力を合計して得られた電力は、図２に示すように、正弦波状のパルス波形と橋梁状のパルス波形とを合わせた一定電圧の直流電力となり、脈流がなく安定した定電圧の電力として供給される。
【００４１】
また、チョークコイルＬ１では、巻線Ｗ１と同軸のコアに巻回された素子駆動用巻線Ｗ３で巻線Ｗ１と巻線Ｗ３の巻数比に応じた電圧ＶＷ３のトリガ電圧が誘起され、これがサイリスタＴＨのゲートに印加される。このトリガ電圧は、図３に示すように、スイッチング素子Ｑ１がオフ制御されると正電圧となることから橋梁状のパルス波形となっている。図３に示すように、サイリスタＴＨに流れる電流波形の流れ始め部分、すなわち位相角０度または１８０度におけるトリガ電圧は最も高い電圧となることから、ゲートに対してサイリスタＴＨをオンさせるための十分な電圧となる。このため、力率改善コンバータ１００の動作開始時からサイリスタＴＨを迅速に活性させることが可能となり、スムーズに力率改善コンバータ１００の定常動作が行われる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態における力率改善コンバータ１００では、スイッチング素子Ｑ１がオン制御されて直流電力がチョークコイルＬ１の巻線Ｗ１に入力され、巻線Ｗ２で誘起された正電圧ＶＷ２Ｂの電力と、スイッチング素子Ｑ１がオフ制御されて直流電力がチョークコイルＬ１の巻線Ｗ１に入力されず、巻線Ｗ２で誘起された負電圧ＶＷ２Ａの電力とを用いた正負両方の電圧の直流電力を合計して得られた一定電圧となった電力を、シリーズレギュレータＳＲを介して補助用に出力される。また、巻線Ｗ１と同軸のコアに巻回された巻線Ｗ３において、スイッチング素子Ｑ１がオフ制御されると正電圧となり橋梁状のパルス波形を有するトリガ電圧が誘起され、入力電流の位相角０度および１８０度の時点でサイリスタＴＨのゲートに十分な電圧が印加されてサイリスタＴＨの誤作動等を防止することが可能となる。
【００４３】
このため、従来技術における力率改善コンバータ２００のように電圧の波形がスイッチング波形となることにより生じていた谷の部分が無くなるため、電圧が大きく低下することがなくなり、補助用に一定電圧の安定した電力を供給することが可能となる。また、必要最低限のピーク電圧の電力が得られるように巻線Ｗ１とＷ２の巻数比を設定したチョークコイルＬ１を用意して動作させることが可能となることから、予め高い電圧の電力が誘起されるように巻数比を設定する必要がなくなる。これにより、シリーズレギュレータＳＲの損失を最小限とすることができるし、補助用電力には電圧の脈動がないので、整流回路１０，２０のコンデンサＣＡ，ＣＢの容量も最小限で構成することができる。
【００４４】
また、サイリスタＴＨでは、従来技術の力率改善コンバータと逆極性に巻線Ｗ３が接続され、橋梁状のパルス波形を有するトリガ電圧が印加されるため、従来技術における力率改善コンバータ２００のようにトリガ電圧の波形がスイッチング波形となることにより、サイリスタＴＨのオン開始時で電圧が大きく低下することがなくなることから、サイリスタＴＨをスムーズに動作させることが可能となる。このため、図３に示す波形図の位相０度または１８０度前後でサイリスタＴＨをオンさせるために必要最低限の電圧が誘起されるように巻線Ｗ１とＷ３の巻数比を設定したチョークコイルＬ１を用意するだけでよいことから、サイリスタＴＨ周辺に接続されたゲート抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の損失をも低減することができる。
【００４５】
〔他の実施の形態〕
上述の実施の形態において、サイリスタＴＨの代わりに、ダイオードブリッジＤＢにより整流された直流電力を伝送させることが可能なサーミスタ等を用いて巻線Ｗ３を無くしてもよい。
【００４６】
また、上述の実施の形態において、巻線Ｗ３の極性を従来（図４）と同様にして、スイッチング素子Ｑ１がオン制御されたときに正電圧を誘起させるようにしてもよい。この場合、シリーズレギュレータＳＲの損失低減を図ることができる。
【００４７】
上述の実施形態において、巻線Ｗ２とその整流回路部分を省略し、代わりに補助用の外部電源装置を用いてもよい。この場合、サイリスタＴＨやトライアック等の駆動回路の損失を低減することができる。
【００４８】
さらに、上述の実施形態において巻線Ｗ２とその整流回路部分が従来（図４）と同じであってもよい。この場合もまた、サイリスタＴＨやトライアック等の駆動回路の損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】一実施形態の力率改善コンバータの構成を示す説明図である。
【図２】力率改善コンバータの巻線Ｗ２で誘起される電力の電圧波形を示す波形図である。
【図３】力率改善コンバータの巻線Ｗ３で誘起される電圧波形を示す波形図である。
【図４】従来技術の力率改善コンバータの構成を示す説明図である。
【図５】従来技術の力率改善コンバータの巻線Ｗ２で誘起される電力の電圧波形を示す波形図である。
【図６】従来技術の力率改善コンバータの巻線Ｗ３で誘起される電圧波形を示す波形図である。明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０，２０    整流回路
１００    力率改善コンバータ
ＡＣ    交流電源
ＤＢ    ダイオードブリッジ
ＩＣ１    制御回路
Ｌ１    チョークコイル
Ｑ１    スイッチング素子
ＳＲ    シリーズレギュレータ
ＴＨ    サイリスタ
Ｗ１    １次巻線（主巻線、第１巻線）
Ｗ２    ２次巻線（第２巻線）
Ｗ３    素子駆動用巻線（第３巻線）
【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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