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JP5222587B2 - Power factor correction circuit - Google Patents

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JP5222587B2 JP2008054553A JP2008054553A JP5222587B2 JP 5222587 B2 JP5222587 B2 JP 5222587B2 JP 2008054553 A JP2008054553 A JP 2008054553A JP 2008054553 A JP2008054553 A JP 2008054553A JP 5222587 B2 JP5222587 B2 JP 5222587B2
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Description

本発明は、力率改善機能を有する昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置における力率改善回路に関する。   The present invention relates to a power factor correction circuit in a step-up chopper type switching power supply device having a power factor improvement function.

スイッチング電源装置は、一般に商用交流電源を整流し、この直流電圧をスイッチング素子によって、商用交流の周波数である50Hz又は60Hzに比較して充分高い周波数でスイッチング断続して得られたスイッチング出力を出力整流平滑回路に供給し、整流・平滑して所望の任意の直流出力電圧を得るようになっている。ここで、商用交流電源の整流の後に、平滑回路を設ける古典的な構成と、平滑回路を備えない構成とがある。入力側の平滑回路が古典的なコンデンサインプット型であると、力率を低下させるという問題があるので、まず、前段に、力率改善機能を有する昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置を設けて、その後段に降圧型スイッチング電源装置を接続するなどして所望の電圧値の直流出力を得る方式が採用されてきている。   Switching power supply devices generally rectify commercial AC power, and output rectify the switching output obtained by switching the DC voltage with a switching element at a sufficiently high frequency compared to commercial AC frequency of 50 Hz or 60 Hz. It is supplied to a smoothing circuit and rectified and smoothed to obtain a desired arbitrary DC output voltage. Here, there are a classic configuration in which a smoothing circuit is provided after rectification of a commercial AC power supply, and a configuration without a smoothing circuit. If the smoothing circuit on the input side is a classic capacitor input type, there is a problem of lowering the power factor. First, a step-up chopper type switching power supply device having a power factor improvement function is provided in the previous stage, and then A method of obtaining a DC output of a desired voltage value by connecting a step-down switching power supply device to a stage has been adopted.

力率改善機能を有する昇圧チョッパ型のスイッチング電源装置は、一般に、インダクタと、スイッチング素子と、整流平滑回路と、制御回路とから構成される。インダクタには交流電源を整流した脈流の電圧が供給される。スイッチング素子は、インダクタを通して供給される整流電圧を商用交流電源の周波数より充分高い周波数でスイッチングし、昇圧して出力する。整流平滑回路は、スイッチングされた出力を整流・平滑し、入力の整流電圧より高い直流電圧に変換して出力する。スイッチング素子は、入力の整流電圧を交流電源の周波数より高い周波数でスイッチングし、昇圧して出力するので、交流電源の一周期の全期間を通じて入力電流を分散して流すことができる。制御回路は、インダクタに流れる電流が、前記交流電源の電圧波形に比例するようにスイッチング素子のスイッチングを制御することで、スイッチング電源装置の力率を改善することができる。   A step-up chopper type switching power supply having a power factor improving function is generally composed of an inductor, a switching element, a rectifying / smoothing circuit, and a control circuit. A pulsating voltage obtained by rectifying an AC power supply is supplied to the inductor. The switching element switches the rectified voltage supplied through the inductor at a frequency sufficiently higher than the frequency of the commercial AC power supply, boosts and outputs the voltage. The rectifying and smoothing circuit rectifies and smoothes the switched output, converts the output to a DC voltage higher than the input rectified voltage, and outputs the DC voltage. Since the switching element switches the input rectified voltage at a frequency higher than the frequency of the AC power supply, boosts the voltage, and outputs it, the input current can be distributed and flowed over the entire period of one cycle of the AC power supply. The control circuit can improve the power factor of the switching power supply device by controlling the switching of the switching element so that the current flowing through the inductor is proportional to the voltage waveform of the AC power supply.

力率改善回路の制御回路は、多数の電子回路を必要とするので、制御用ICが普及しており、その構成と動作については、例えば、非特許文献1がある。また、力率改善回路に係る先行する発明としては、特許文献1、特許文献2、特許文献3に記載されている。   Since the control circuit of the power factor correction circuit requires a large number of electronic circuits, a control IC is widely used. Prior inventions related to the power factor correction circuit are described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3.

非特許文献1には、力率改善回路の制御回路用ICとそれを利用した力率改善回路の例が記載されている。その制御回路用ICの構成は、基準電圧源と、その基準電圧源が入力端子の一端に接続された誤差増幅器と、その誤差増幅器の出力が入力の一端に接続された乗算器と、その乗算器の出力が入力の一端に接続された電流比較用のコンパレータと、ゼロ電流検出用の基準電圧源と、この基準電圧源が入力端子の一端に接続されたゼロ電流検出用のコンパレータと、このゼロ電流検出用のコンパレータの出力と電流比較用のコンパレータの出力とを受ける論理回路とから構成されている。この制御回路用ICを用いて昇圧チョッパ回路を制御することにより、臨界モードでスイッチングを行うことができる。なお、この非特許文献1に記載されている力率改善回路の制御回路用ICについては、同種のものが、他にも多く製造市販されている。  Non-Patent Document 1 describes an example of a control circuit IC for a power factor correction circuit and a power factor correction circuit using the same. The control circuit IC includes a reference voltage source, an error amplifier having the reference voltage source connected to one end of the input terminal, a multiplier having the output of the error amplifier connected to one end of the input, and a multiplication thereof. A comparator for current comparison, the output of which is connected to one end of the input, a reference voltage source for zero current detection, a comparator for zero current detection in which this reference voltage source is connected to one end of the input terminal, It comprises a logic circuit that receives the output of the comparator for detecting zero current and the output of the comparator for comparing current. By using this control circuit IC to control the boost chopper circuit, switching can be performed in the critical mode. In addition, as for the control circuit IC of the power factor correction circuit described in Non-Patent Document 1, many other similar types are manufactured and marketed.

特許文献1は、制御用ICを利用した昇圧チョッパにおいて、スイッチング素子にコンデンサと第1のダイオードの直列回路を並列に接続すると共に、コンデンサに直列につながる第2のダイオードを備え、第1のダイオードのアノード側はスイッチング素子と電流検出用抵抗との接続点に接続され、カソード側はコンデンサに接続され、第2のダイオードはアノード側をコンデンサと第1のダイオードとの接続点に接続され、カソード側を制御用ICの電源端子に接続されているスイッチング電源装置が記載されている。この発明によって、交流入力電圧の広い範囲にも安定した動作を確保でき、また、負荷の変動に対しても、制御用ICを常に正常に動作させることができる。   Patent Document 1 discloses a boost chopper using a control IC, in which a series circuit of a capacitor and a first diode is connected in parallel to a switching element, and a second diode connected in series to the capacitor is provided. The anode side is connected to a connection point between the switching element and the current detection resistor, the cathode side is connected to the capacitor, and the second diode is connected to the connection point between the capacitor and the first diode on the anode side. A switching power supply is described in which the side is connected to the power supply terminal of the control IC. According to the present invention, stable operation can be ensured over a wide range of AC input voltage, and the control IC can always be operated normally even when the load fluctuates.

特許文献2は、昇圧チョッパ回路において、零電流検出回路は、直流阻止コンデンサと、電流制限抵抗と、レベルシフトダイオードと、インピーダンス回路とを含み、直流阻止コンデンサは、補助巻線とIC動作用電源回路との間に接続され、電流制限抵抗は、直流阻止コンデンサの補助巻線側の一端と零電流検出端子間に接続され、レベルシフトダイオードは、直流阻止コンデンサの他端とグランドラインとの間に接続され、スイッチング素子のオン期間に誘起した電圧で直流阻止コンデンサを充電し、直流阻止コンデンサの充電電圧を、スイッチング素子のオフ期間に、平滑コンデンサに加算するよう方向付けられ、インピーダンス回路は、直流阻止コンデンサの他端と零電流検出端子との間に接続されている。
インピーダンス回路が、直流阻止コンデンサの他端から零電流検出端子に微小バイアスを加える。零電流検出端子の電位は、スイッチング素子のオン期間における、直流阻止コンデンサの一端の電位に微小バイアスが加算された電位となり、その加算量は、交流入力電圧の瞬時波高値が高いときに多くなる。このため、直流阻止コンデンサの一端の電位を低く設定することが可能になり、交流入力電圧の瞬時波高値と直流出力電圧との最小電位差を25V程度まで近づけることができるとしている。
Patent Document 2 discloses a step-up chopper circuit in which a zero current detection circuit includes a DC blocking capacitor, a current limiting resistor, a level shift diode, and an impedance circuit. The DC blocking capacitor includes an auxiliary winding and a power supply for IC operation. The current limiting resistor is connected between one end of the auxiliary winding side of the DC blocking capacitor and the zero current detection terminal, and the level shift diode is connected between the other end of the DC blocking capacitor and the ground line. The DC blocking capacitor is charged with a voltage induced during the ON period of the switching element, and the charging voltage of the DC blocking capacitor is directed to be added to the smoothing capacitor during the OFF period of the switching element. The other end of the DC blocking capacitor is connected between the zero current detection terminal.
An impedance circuit applies a minute bias from the other end of the DC blocking capacitor to the zero current detection terminal. The potential of the zero current detection terminal is a potential obtained by adding a minute bias to the potential of one end of the DC blocking capacitor during the ON period of the switching element, and the addition amount increases when the instantaneous peak value of the AC input voltage is high. . For this reason, the potential of one end of the DC blocking capacitor can be set low, and the minimum potential difference between the instantaneous peak value of the AC input voltage and the DC output voltage can be reduced to about 25V.

特許文献3に記載の発明は、昇圧チョッパ回路による力率改善回路において、スイッチング素子に流れる電流を検出するスイッチング素子電流検出手段と、2次巻線に接続され、スイッチング素子がオフ期間に1次巻線に流れる電流がゼロになったことを検出するゼロ電流検出手段と、スイッチング素子の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、スイッチング素子がオン・オフするための電圧およびゼロ電流検出手段の検出結果に基づいて、スイッチング素子をオフする時間を設定するオフ時間設定手段とを備ている。
この発明によると、スイッチング素子電流検出手段およびゼロ電流検出手段の検出結果に基づいて、スイッチング素子をオフする時間を設定するオフ時間設定手段を設けることにより、スイッチング素子のオフ時間を設定して、スイッチング電源を電流臨界型のスイッチング電源から電流連続型のスイッチング電源へ移行させ、回路規模を大きくすることなく、大電力を取り出せるスイッチング電源を提供することができるとしている。
特開2001−286131号公報 特開2004−350361号公報 特開2006−296158号公報 富士電機株式会社 2002年7月発行 富士スイッチング電源制御用IC 力率改善用IC FA5500A/FA5501A アプリケーションノート
The invention described in Patent Document 3 is a power factor correction circuit using a step-up chopper circuit, which is connected to switching element current detection means for detecting a current flowing in the switching element and a secondary winding, and the switching element is primary during the off period. Zero current detecting means for detecting that the current flowing through the winding has become zero, output voltage detecting means for detecting the output voltage of the switching element, voltage for turning on / off the switching element, and zero current detecting means Off time setting means for setting a time to turn off the switching element based on the detection result is provided.
According to the present invention, the off time of the switching element is set by providing the off time setting means for setting the time to turn off the switching element based on the detection results of the switching element current detecting means and the zero current detecting means. The switching power supply is shifted from the current critical switching power supply to the continuous current switching power supply, and a switching power supply capable of extracting a large amount of power without increasing the circuit scale can be provided.
JP 2001-286131 A JP 2004-350361 A JP 2006-296158 A Fuji Electric Co., Ltd. July 2002 Fuji Switching Power Supply Control IC Power Factor Correction IC FA5500A / FA5501A Application Note

従来の力率改善回路においては、その制御回路の動作用の供給電源を昇圧チョッパのインダクタの補助巻線から得たり、スイッチング動作に係る微小エネルギーを巧みに利用する構成であった。また同時に、入力電流を交流電圧の各瞬時値に近い波形にして力率を1に近づけるためのゼロ電流検出の仕組みを保つための条件を確保する必要がある。本発明は、そのゼロ電流検出スイッチング動作について、出力電圧の設定値と交流入力電圧の各瞬時の波高値とに関係する条件について、最も厳しい条件においても満足できる設計自由度を備える力率改善回路を得ることを課題とするものである。   In the conventional power factor correction circuit, the power supply for operating the control circuit is obtained from the auxiliary winding of the inductor of the step-up chopper, or the minute energy related to the switching operation is skillfully used. At the same time, it is necessary to secure a condition for maintaining a zero current detection mechanism for making the input current a waveform close to each instantaneous value of the AC voltage and bringing the power factor close to 1. The present invention provides a power factor correction circuit having a degree of freedom in design that can satisfy even the most severe conditions with respect to the conditions related to the set value of the output voltage and the instantaneous peak value of the AC input voltage for the zero current detection switching operation. It is a problem to obtain.

なお、力率改善回路の制御モードとしては、臨界値モードや、平均値モードなどの方式が実用に供されているが、本発明は、臨界値モードで動作する力率改善回路に関する。臨界値モードで動作する力率改善回路は、インダクタに流れる電流を検出し、インダクタに流れる電流がゼロに減少したらスイッチング素子をオン制御し、インダクタに流れる電流を臨界値モードで動作させる。本発明は、この臨界値モードを、広い条件において維持できることを対象とするものである。   As a control mode of the power factor correction circuit, methods such as a critical value mode and an average value mode are practically used. The present invention relates to a power factor correction circuit that operates in the critical value mode. The power factor correction circuit operating in the critical value mode detects the current flowing through the inductor, and when the current flowing through the inductor decreases to zero, the switching element is turned on to operate the current flowing through the inductor in the critical value mode. The present invention is intended to maintain this critical value mode under a wide range of conditions.

特許文献2の発明においては、ゼロ電流検出スイッチング動作について、出力電圧の設定値と交流入力電圧の各瞬時の波高値とに関係する条件について、広い範囲の条件における設計自由度を備えるものである。当該発明では、交流入力電圧の波高値と出力直流電圧との最小電位差25Vまで達成しているとしている。しかしながら、この交流入力電圧の波高値と出力直流電圧との最小電位差の設計上の条件をさらに拡大することが望まれる。本発明は、臨界値モードの力率改善回路において、広い設計自由度を得ることを課題とするものである。   In the invention of Patent Document 2, the zero current detection switching operation has a degree of freedom in design in a wide range of conditions related to the set value of the output voltage and the instantaneous peak value of the AC input voltage. . In the present invention, the minimum potential difference of 25 V between the peak value of the AC input voltage and the output DC voltage is achieved. However, it is desirable to further expand the design conditions for the minimum potential difference between the peak value of the AC input voltage and the output DC voltage. An object of the present invention is to obtain a wide design freedom in a power factor correction circuit in a critical value mode.

この課題を解決するために、本発明は、第1の手段として、以下の手段を提案するものである。
交流電圧を整流して供給する整流手段と、主巻線と該主巻線に結合された補助巻線とを有するインダクタと、駆動端子と一対の主電流端子を有するスイッチング素子と、該スイッチング素子を前記交流電圧の周期よりも短い繰り返しスイッチング周期にてオンオフスイッチング制御する制御回路とからなり、前記インダクタの主巻線の一端が前記整流手段の出力の一端に接続されるとともに前記インダクタの主巻線の他の一端が前記スイッチング素子と電流検出手段とを介して前記整流手段の出力の他の一端に接続され、前記インダクタの主巻線の他の一端と前記スイッチング素子との接続点から整流素子を介して直流出力を発生する力率改善回路であって、
前記制御回路が、第1の基準電圧源と、該第1の基準電圧源が入力端子の一端に接続された誤差増幅器と、前記誤差増幅器の出力が入力の一端に接続された乗算器と、該乗算器の出力が入力の一端に接続された第1のコンパレータと、第2の基準電圧源と、該第2の基準電圧源が入力端子の一端に接続された第2のコンパレータと、該第1のコンパレータの出力と第2のコンパレータの出力とを受ける論理回路とを備えるとともに、
前記インダクタの補助巻線から補助整流手段を介して前記制御回路の作動用電源を供給するとともに、該補助巻線から前記補助整流手段とは独立して前記スイッチング周期に対応する周期ごとの整流用のダイオードを含む波形成形手段を介して前記第2のコンパレータの他の入力端子に接続してなることを特徴とする、力率改善回路を提案するものである。
In order to solve this problem, the present invention proposes the following means as the first means.
Rectifying means for rectifying and supplying AC voltage, an inductor having a main winding and an auxiliary winding coupled to the main winding, a switching element having a drive terminal and a pair of main current terminals, and the switching element And a control circuit that performs on / off switching control with a repetitive switching cycle shorter than the cycle of the AC voltage, and one end of the main winding of the inductor is connected to one end of the output of the rectifier and the main winding of the inductor The other end of the line is connected to the other end of the output of the rectifying means via the switching element and the current detecting means, and rectified from the connection point between the other end of the main winding of the inductor and the switching element. A power factor correction circuit that generates a DC output via an element,
The control circuit includes: a first reference voltage source; an error amplifier having the first reference voltage source connected to one end of an input terminal; and a multiplier having an output of the error amplifier connected to one end of an input; A first comparator having an output of the multiplier connected to one end of the input; a second reference voltage source; a second comparator having the second reference voltage source connected to one end of the input terminal; A logic circuit for receiving the output of the first comparator and the output of the second comparator;
The power supply for operating the control circuit is supplied from the auxiliary winding of the inductor via the auxiliary rectification means, and the rectification for each cycle corresponding to the switching period is independent from the auxiliary rectification means from the auxiliary winding. A power factor correction circuit is proposed which is connected to the other input terminal of the second comparator via a waveform shaping means including a diode.

また、第2の手段として、以下の手段を提案するものである。
交流電圧を整流して供給する整流手段と、主巻線と該主巻線に結合された補助巻線とを有するインダクタと、駆動端子と一対の主電流端子を有するスイッチング素子と、該スイッチング素子を前記交流電圧の周期よりも短い繰り返し周期にてオンオフスイッチング制御する制御回路とからなり、前記インダクタの主巻線の一端が前記整流手段の出力の一端に接続されるとともに前記インダクタの主巻線の他の一端が前記スイッチング素子と電流検出手段とを介して前記整流手段の出力の他の一端に接続され、前記インダクタの主巻線の他の一端と前記スイッチング素子との接続点から整流素子を介して直流出力を発生する力率改善回路であって、
前記制御回路が、第1の基準電圧源と、該第1の基準電圧源が入力端子の一端に接続された誤差増幅器と、前記誤差増幅器の出力が入力の一端に接続された乗算器と、該乗算器の出力が入力の一端に接続された第1のコンパレータと、第2の基準電圧源と、該第2の基準電圧源が入力端子の一端に接続された第2のコンパレータと、該第1のコンパレータの出力と第2のコンパレータの出力とを受ける論理回路とを備えるとともに、
前記誤差増幅器の入力端子の一端に接続され、出力電圧の安定化用の電圧帰還入力端子1と、
前記誤差増幅器の出力端子2と、
前記乗算器の入力端子の一端に接続され、正弦波状の交流電源波形の入力用の乗算器入力端子3と、
前記第1のコンパレータの入力端子の他の一端に接続され、前記スイッチング素子の電流を検出するための電流検出用端子4と、
前記第2のコンパレータの他の入力端子に接続され、前記インダクタの電流がゼロに戻ったことを検出するためのゼロ電流検出端子5と、
該制御回路のグラウンド端子6と、
前記スイッチング素子を駆動するための制御出力端子7と、
該制御回路を動作させるための電源入力端子8とからなる制御回路であって、
該制御回路の各端子の接続関係が、
前記電圧帰還入力端子1が、前記直流出力の一端に分圧手段を介して接続され、
前記乗算器入力端子3が、分圧手段を介して前記整流手段の出力の一端に接続され、
前記電流検出用端子4が、前記スイッチング素子の主電流端子と前記電流検出手段との接続点に接続され、
前記ゼロ電流検出端子5が、互いに直列接続された第1の抵抗器と第2の抵抗器と介して前記インダクタの補助巻線の一端に接続され、前記第1の抵抗器にはコンデンサが並列接続されるともに、前記第1の抵抗器と第2の抵抗器との接続点と前記グラウンド端子6の間にダイオードが接続され、
電源グラウンド端子6が、前記整流手段の他の出力端子の一端に接続され、
前記制御出力端子7が、前記スイッチング素子の駆動端子に接続され、
前記制御回路を動作させるための電源入力端子8が、前記整流手段の一端に起動用の高抵抗値の抵抗器を介して接続されるとともに、前記インダクタの補助巻線の一端に第2の整流手段を介して接続される、
ことを特徴とする力率改善回路。


The following means is proposed as the second means.
Rectifying means for rectifying and supplying AC voltage, an inductor having a main winding and an auxiliary winding coupled to the main winding, a switching element having a drive terminal and a pair of main current terminals, and the switching element And a control circuit that performs on / off switching control with a repetition cycle shorter than the cycle of the AC voltage, and one end of the main winding of the inductor is connected to one end of the output of the rectifying means and the main winding of the inductor the other end is connected to the other end of the output of said rectifying means via said switching element and the current detecting means, the rectifying element from a connection point between the other end of the main winding of the inductor and the switching element A power factor correction circuit that generates a DC output via
The control circuit includes: a first reference voltage source; an error amplifier having the first reference voltage source connected to one end of an input terminal; and a multiplier having an output of the error amplifier connected to one end of an input; A first comparator having an output of the multiplier connected to one end of the input; a second reference voltage source; a second comparator having the second reference voltage source connected to one end of the input terminal; A logic circuit for receiving the output of the first comparator and the output of the second comparator;
A voltage feedback input terminal 1 connected to one end of the input terminal of the error amplifier for stabilizing the output voltage;
An output terminal 2 of the error amplifier;
A multiplier input terminal 3 connected to one end of the input terminal of the multiplier and for inputting a sinusoidal AC power supply waveform;
A current detection terminal 4 connected to the other end of the input terminal of the first comparator for detecting the current of the switching element;
A zero current detection terminal 5 connected to the other input terminal of the second comparator for detecting that the current of the inductor has returned to zero;
A ground terminal 6 of the control circuit;
A control output terminal 7 for driving the switching element;
A control circuit comprising a power input terminal 8 for operating the control circuit,
The connection relationship of each terminal of the control circuit is
The voltage feedback input terminal 1 is connected to one end of the DC output via a voltage dividing means,
The multiplier input terminal 3 is connected to one end of the output of the rectifying means via a voltage dividing means,
The current detection terminal 4 is connected to a connection point between the main current terminal of the switching element and the current detection means,
The zero current detection terminal 5, the first resistor and via the second resistor is connected to one end of the auxiliary winding of the inductor, the the first resistor capacitor connected in series with each other When connected in parallel together, said first resistor and a second diode between a connection point between the resistor the ground terminal 6 is connected,
A power ground terminal 6 is connected to one end of the other output terminal of the rectifying means,
The control output terminal 7 is connected to a drive terminal of the switching element;
A power supply input terminal 8 for operating the control circuit is connected to one end of the rectifier means via a high-resistance resistor for starting, and a second rectifier is connected to one end of the auxiliary winding of the inductor. Connected through means,
A power factor correction circuit characterized by that.


また、第3の手段として、第2の手段に加えて、前記第1の抵抗器と第2の抵抗器との接続点と前記グラウンド端子6の間に接続されたダイオードに、直列にさらに第3の抵抗器が接続されることを提案するものである。   Further, as a third means, in addition to the second means, a diode connected between the connection point of the first resistor and the second resistor and the ground terminal 6 is further connected in series. It is proposed that three resistors be connected.

第4の手段として、第2の手段又は第3の手段に加えて前記乗算器入力端子3と前記電源グラウンド端子6との間にツェナーダイオードが接続されること提案するものである。   As a fourth means, a Zener diode is proposed to be connected between the multiplier input terminal 3 and the power supply ground terminal 6 in addition to the second means or the third means.

本発明は、インダクタの補助巻線から制御回路用の補助整流手段とは独立してスイッチング周期に対応する周期ごとの整流用のダイオードを含む波形成形手段を介してゼロ電流検出制御に接続されており、これにより、そのゼロ電流検出スイッチング動作について、出力電圧の設定値と交流入力電圧の各瞬時の波高値とに関係する条件について、最も厳しい条件においても満足できる設計自由度を備える力率改善回路を得ることができるものである。   The present invention is connected to the zero current detection control from the auxiliary winding of the inductor through the waveform shaping means including the rectifying diode for each period corresponding to the switching period independently from the auxiliary rectifying means for the control circuit. As a result, with regard to the zero current detection switching operation, power factor improvement with design flexibility that can satisfy even the most severe conditions regarding the conditions related to the set value of the output voltage and the instantaneous peak value of the AC input voltage A circuit can be obtained.

図1に示す回路図は、本発明に係る力率改善回路の概略図であって、臨界モード力率改善用ICを利用したスイッチング電源装置における力率改善回路である。この回路の主な構成については、交流電圧Vacを整流して供給する整流手段であるブリッジ形の整流回路REC1と、主巻線Npとその主巻線に結合された補助巻線Nsとを有するインダクタL1と、駆動端子と一対の主電流端子を有するスイッチング素子Q1と、このスイッチング素子Q1を交流電圧Vacの周期よりも短い繰り返し周期にてオンオフスイッチング制御する制御回路ICとからなり、インダクタL1の主巻線Npの一端が整流回路REC1の出力の一端に接続されるとともにインダクタL1の主巻線Npの他の一端がスイッチング素子Q1と電流検出手段である低抵抗値の抵抗器R15とを介して整流回路REC1の出力の他の一端に接続され、インダクタL1の主巻線Npの他の一端とスイッチング素子との接続点からダイオードD11を介して出力端子201、202から直流出力を発生するように構成されている。 The circuit diagram shown in FIG. 1 is a schematic diagram of a power factor correction circuit according to the present invention, and is a power factor correction circuit in a switching power supply device using a critical mode power factor correction IC. The main configuration of this circuit includes a bridge-type rectifier circuit REC1, which is a rectifier that rectifies and supplies an AC voltage Vac, and a main winding Np and an auxiliary winding Ns coupled to the main winding. An inductor L1, a switching element Q1 having a drive terminal and a pair of main current terminals, and a control circuit IC that performs on / off switching control of the switching element Q1 in a repetition cycle shorter than the cycle of the AC voltage Vac. One end of the main winding Np is connected to one end of the output of the rectifier circuit REC1, and the other end of the main winding Np of the inductor L1 is connected via the switching element Q1 and a low-resistance resistor R15 that is a current detection means. It is connected to the other end of the output of the rectifier circuit REC1 Te, or the connection point between the other end and switching elements of the main winding Np of the inductor L1 It is configured to via a diode D11 to generate a DC output from an output terminal 201 and 202.

図10は、力率改善回路の制御回路用ICの概略回路ブロックである。この制御回路用ICの構成は、第1の基準電圧源102と、その第1の基準電圧源102が入力端子の一端に接続された誤差増幅器101と、その誤差増幅器101の出力が入力の一端に接続された乗算器103と、その乗算器103の出力が入力の一端に接続された第1のコンパレータ104と、第2の基準電圧源106と、その第2の基準電圧源106が入力端子の一端に接続された第2のコンパレータ105と、その第1のコンパレータ104の出力と第2のコンパレータ105の出力とを受ける論理回路107、117とからなっている。   FIG. 10 is a schematic circuit block of the control circuit IC of the power factor correction circuit. The control circuit IC includes a first reference voltage source 102, an error amplifier 101 having the first reference voltage source 102 connected to one end of an input terminal, and an output of the error amplifier 101 having one end of an input. , The first comparator 104 whose output is connected to one end of the input, the second reference voltage source 106, and the second reference voltage source 106 are input terminals. And a logic circuit 107 and 117 that receives the output of the first comparator 104 and the output of the second comparator 105.

図1に示す回路において、制御回路用ICについて、その動作用の電源は、起動時は、交流電圧Vacを整流して供給する整流手段であるブリッジ形の整流回路REC1から、さらに起動用の抵抗器R6を介して制御回路用ICの端子8に供給される起動用の抵抗器R6は、高抵抗値の抵抗器であって、起動時に必要な最小電力を供給するもので、以下に説明する制御回路用ICについて、その動作用の電源が完全に立ち上がるまでの小エネルギー供給用である。   In the circuit shown in FIG. 1, the operation power supply of the control circuit IC is supplied from a bridge-type rectifier circuit REC1, which is a rectifier that rectifies and supplies the AC voltage Vac at the time of startup. The starting resistor R6 supplied to the terminal 8 of the control circuit IC via the resistor R6 is a high-resistance resistor that supplies the minimum power necessary for starting, and will be described below. The control circuit IC is used for supplying small energy until the power supply for its operation is completely started up.

図1において、制御回路用ICが立ち上がると、主回路のスイッチング素子Q1がオン駆動され、インダクタL1からスイッチング素子Q1に電流が流れ出す。この電流は、電流検出端子4(IS)で検出される。検出された電流値が、出力電圧と基準電圧の誤差信号、及び、入力電圧信号を入力にもつ乗算器の出力で決定される基準値を超えると、スイッチング素子Q1は、オフし、オン期間は終了する。スイッチング素子Q1がオフすると、インダクタL1の電位は反転し、インダクタL1からダイオードD1を介して出力側へ電流が供給される。   In FIG. 1, when the control circuit IC rises, the switching element Q1 of the main circuit is turned on, and a current flows from the inductor L1 to the switching element Q1. This current is detected by the current detection terminal 4 (IS). When the detected current value exceeds the reference value determined by the error signal between the output voltage and the reference voltage and the output of the multiplier having the input voltage signal as an input, the switching element Q1 is turned off, and the on period is finish. When the switching element Q1 is turned off, the potential of the inductor L1 is inverted, and current is supplied from the inductor L1 to the output side via the diode D1.

臨界モード動作では、このインダクタL1から供給する電流がゼロに戻ったときに再びスイッチング素子Q1をオンさせる必要がある。臨界モード制御回路用ICには、このタイミングを検出するためのゼロ電流検出端子(ZCD)が設けられている。ゼロ電流検出端子は、制限用の抵抗器R1を経由しインダクタL1に設けられた補助巻線Nsに接続されている。
インダクタL1の端子間電圧は、インダクタL1の電流がゼロとなると、インダクタL1のインダクタンスと回路中にある浮遊の静電容量とから構成される共振回路の作用により減衰振動しつつ、その電圧が低下経過の方向をたどる。臨界モード制御用ICでは、この低下経過インダクタL1の端子間電圧の電圧を、結合された補助巻線Nsから検出し、インダクタQ1を再びオンさせる。以上の動作の繰り返して、臨界モード力率改善用ICを利用した力率改善コンバータが、交流入力の周波数に比較して充分高い可変周波数でそのスイッチング動作を継続する。
In the critical mode operation, it is necessary to turn on the switching element Q1 again when the current supplied from the inductor L1 returns to zero. The critical mode control circuit IC is provided with a zero current detection terminal (ZCD) for detecting this timing. The zero current detection terminal is connected to the auxiliary winding Ns provided in the inductor L1 via the limiting resistor R1.
When the current of the inductor L1 becomes zero, the voltage between the terminals of the inductor L1 is attenuated and oscillated by the action of the resonance circuit composed of the inductance of the inductor L1 and the floating capacitance in the circuit, and the voltage decreases. Follow the course. In the critical mode control IC, the voltage of the voltage across the terminal of the lowering inductor L1 is detected from the coupled auxiliary winding Ns, and the inductor Q1 is turned on again. By repeating the above operation, the power factor improving converter using the critical mode power factor improving IC continues its switching operation at a sufficiently high variable frequency compared with the frequency of the AC input.

制御用ICを利用する場合、その制御用IC自身の電子回路を動作させるための電源が必要であるところ、従来は、図11に示すように、インダクタL1の補助巻線Nsを利用して制御用ICの電源を形成することができ、その方式が多く用いられている。図11に示すように、インダクタの補助巻線Ns一つのみから供給源を得て、ゼロ電流検出用と制御用ICの電源用との共通化して回路構成をを行う場合には、制限がでてくる。   When a control IC is used, a power source for operating the electronic circuit of the control IC itself is necessary. Conventionally, as shown in FIG. 11, control is performed using an auxiliary winding Ns of an inductor L1. An IC power supply can be formed, and this method is often used. As shown in FIG. 11, when a supply source is obtained from only one auxiliary winding Ns of the inductor and the circuit configuration is made common for the zero current detection and the power supply for the control IC, there is a limitation. Come on.

図2に示す波形図は、インダクタL1の補助巻線Ns(図1のr点)の電圧波形を概念的に表したものである。交流入力電圧の角周波数をωで表すと、インダクタL1に印加される電圧(入力電圧の瞬時値)を(Vin×sin(ωt))とすると、補助巻線Nsに発生する電圧の包絡線は数式(1)で表される。なお、入力電圧が負である区間については、その絶対値として考えることとする。   The waveform diagram shown in FIG. 2 conceptually shows the voltage waveform of the auxiliary winding Ns (point r in FIG. 1) of the inductor L1. When the angular frequency of the AC input voltage is represented by ω, if the voltage (instantaneous value of the input voltage) applied to the inductor L1 is (Vin × sin (ωt)), the envelope of the voltage generated in the auxiliary winding Ns is It is expressed by Equation (1). Note that the interval where the input voltage is negative is considered as its absolute value.

env=(Vout−Vin×sin(ωt))×(Ns/Np) ……(1)   env = (Vout−Vin × sin (ωt)) × (Ns / Np) (1)

ここで、
env: 包絡線の電圧値
Ns: インダクタL1の補助巻線の巻数
Np: インダクタL1の主巻線の巻数
この数式(1)から、インダクタL1の補助巻線Nsに発生するプラス電位の値は、交流入力電圧波形の瞬時の波高値の高いところで最も低くなり、交流入力電圧が高いほど、その値は低くなることがわかる。
そして、高い入力電圧では、下記の関係となる。
here,
env: voltage value of envelope Ns: number of turns of auxiliary winding of inductor L1 Np: number of turns of main winding of inductor L1 From this equation (1), the value of the positive potential generated in auxiliary winding Ns of inductor L1 is It can be seen that the AC input voltage waveform has the lowest peak value of the instantaneous peak value, and the higher the AC input voltage, the lower the value.
At a high input voltage, the following relationship is established.

(Vout−Vin×sin(ωt))×(Ns/Np)< ゼロ電流検出電圧 ……(2) (Vout−Vin × sin (ωt)) × (Ns / Np) <zero current detection voltage (2)

(2)式の関係となり、補助巻線Nsに発生する電圧は、ゼロ電流検出の必要条件を満たさなくなってしまう。   The voltage generated in the auxiliary winding Ns does not satisfy the necessary condition for zero current detection because of the relationship of the expression (2).

図3には、インダクタの補助巻線Nsから発生する電圧が、スイッチング素子の一周期の拡大波形を示す。ゼロ電流検出電圧の閾値以下の部分の、このとき、インダクタの補助巻線Nsの電圧は、ゼロ電流の検出レベルを超えないため、通常よりも早くオンしたり、あるいは、オフするタイミングが大きく遅れたりし、安定した動作ができなくなることにもなる。   In FIG. 3, the voltage generated from the auxiliary winding Ns of the inductor shows an enlarged waveform of one cycle of the switching element. At this time, the voltage of the auxiliary winding Ns of the inductor below the threshold of the zero current detection voltage does not exceed the zero current detection level, so the timing of turning on or turning off earlier than usual is greatly delayed. In other words, stable operation cannot be performed.

本発明に係る力率改善回路の一実施例の図1の回路において、まず、ダイオードD1、コンデンサC1、抵抗器R2を追加した回路を考え、抵抗器R3が存在しない回路を考える。   In the circuit of FIG. 1 of an embodiment of the power factor correction circuit according to the present invention, first, a circuit in which a diode D1, a capacitor C1, and a resistor R2 are added is considered, and a circuit without the resistor R3 is considered.

コンデンサC1には、スイッチング素子Q1のオン時に補助巻線Nsに発生する電圧(図2に示す(Vin)×(Ns/Np)の電圧。さらに正確には、入力交流の正弦波により、(Vin)×(Ns/Np)×sin(ωt)の電圧)が、ダイオードD1を経由して充電される。なお、入力電圧が負である区間については、その絶対値として考えることとする。抵抗器R2は、この充電時のノイズ防止用として機能するが、ゼロ電流検出端子の動作に影響を与えないように抵抗器R1の値に対して充分に小さい値が理想である。また、抵抗器R2の値はゼロとして短絡することもできる。   The capacitor C1 has a voltage ((Vin) × (Ns / Np) shown in FIG. 2) generated in the auxiliary winding Ns when the switching element Q1 is turned on. ) × (Ns / Np) × sin (ωt)) is charged via the diode D1. Note that the interval where the input voltage is negative is considered as its absolute value. The resistor R2 functions to prevent noise at the time of charging, but a value sufficiently small with respect to the value of the resistor R1 is ideal so as not to affect the operation of the zero current detection terminal. Further, the value of the resistor R2 can be short-circuited with zero.

次に、スイッチング素子Q1がオフすると、抵抗器R1の一方の端子(s点)にはインダクタの補助巻線Nsの電圧
(r点、図2に示す(Vout−Vin)×(Ns/Npの電圧))とコンデンサC1の電圧を加算した電圧が発生する。なお、Vinの瞬時値については、正しくは、交流入力の周波数による正弦波関数がかかるが、ここでは省いて記する。
Next, when the switching element Q1 is turned off, the voltage of the auxiliary winding Ns of the inductor (point r, (Vout−Vin) × (Ns / Np of FIG. 2) is applied to one terminal (point s) of the resistor R1. Voltage)) and the voltage of the capacitor C1 are generated. The instantaneous value of Vin is correctly a sine wave function depending on the frequency of the AC input, but is omitted here.

図3に示す波形図の動作と同じ動作状態にてs点に発生する電圧は、図4に示す波形のようになる。
ゼロ電流検出端子には、端子保護用にクランプ回路が内蔵されている。
ゼロ電流検出端子に印加される電圧が、このクランプ電圧よりも高い場合には、制限用の抵抗器R1を経由してクランプ電流が流れる。
このとき、コンデンサC1からは放電電流が流れるため、コンデンサC1の電圧は低下する。
The voltage generated at the point s in the same operation state as that of the waveform diagram shown in FIG. 3 is as shown in the waveform of FIG.
The zero current detection terminal has a built-in clamp circuit for terminal protection.
When the voltage applied to the zero current detection terminal is higher than the clamp voltage, a clamp current flows through the limiting resistor R1.
At this time, since the discharge current flows from the capacitor C1, the voltage of the capacitor C1 decreases.

図4に示すs点の電圧が急激に低下しているのは、このためである。
s点の電圧が、クランプ電圧まで低下すると、コンデンサC1の放電は、ほとんどなくなるため、電圧は、ほぼ横ばいとなる。
This is why the voltage at the point s shown in FIG.
When the voltage at point s drops to the clamp voltage, the discharge of the capacitor C1 is almost eliminated, so that the voltage is almost flat.

その後、インダクタL1の電流がゼロになり、インダクタL1の補助巻線Nsの電圧(r点)が低下すると、s点の電圧は、ゼロ電流検出電圧に達してスイッチング素子Q1は、正常にオンすることが可能となる。   Thereafter, when the current of the inductor L1 becomes zero and the voltage (point r) of the auxiliary winding Ns of the inductor L1 decreases, the voltage at the point s reaches the zero current detection voltage and the switching element Q1 is normally turned on. It becomes possible.

図4の条件よりもさらに交流入力電圧(Vac)の各瞬時の波高値と出力電圧(Vout)との差が小さくなった場合を考える。
このとき、インダクタの補助巻線Nsに発生するプラス電位の値は、さらに低くなり、インダクタL1に流れる電流がゼロになったときのその補助巻線Nsの電圧低下量も小さくなる。
補助巻線Nsの電圧低下値に対して、コンデンサC1の残電圧の方が大きくなってしまうと図5に示すような補助巻線Nsの電圧が低下しても、s点の電圧は、ゼロ電流検出電圧まで低下せず、ゼロ電流を検出できなくなる。
このときには、スイッチング素子Q1は、正規のタイミングでオンすることができず、安定した動作ができなくなる。
Consider a case where the difference between the instantaneous peak value of the AC input voltage (Vac) and the output voltage (Vout) becomes smaller than the condition of FIG.
At this time, the value of the positive potential generated in the auxiliary winding Ns of the inductor is further reduced, and the amount of voltage drop of the auxiliary winding Ns when the current flowing through the inductor L1 becomes zero is also reduced.
If the residual voltage of the capacitor C1 becomes larger than the voltage drop value of the auxiliary winding Ns, even if the voltage of the auxiliary winding Ns as shown in FIG. The current detection voltage does not drop and zero current cannot be detected.
At this time, the switching element Q1 cannot be turned on at regular timing, and stable operation cannot be performed.

次に、図1に示す回路の図示どおり、抵抗器R3が存在する回路を考える。この抵抗器R3は、コンデンサC1の放電抵抗として機能する。コンデンサC1の値と、抵抗器R3の値とを調整するにより、コンデンサC1の放電時間が決定される。
この放電時間によって、コンデンサC1の残電圧をゼロ電流時の補助巻線Nsの電圧の低下量に合わして調整することにより、図5に示す動作と同じ動作条件においても、図6に示す動作と同じような動作となり ゼロ電流を正常に検出でき、 安定した動作が得られる。
このように適切なコンデンサC1、抵抗器R3の値を選定することで、交流入力電圧(Vac)の波高値と出力電圧(Vout)との差が0に近づくまで安定した動作を得ることが可能となる。
Next, consider a circuit in which a resistor R3 exists as shown in the circuit of FIG. The resistor R3 functions as a discharge resistor for the capacitor C1. The discharge time of the capacitor C1 is determined by adjusting the value of the capacitor C1 and the value of the resistor R3.
By adjusting the residual voltage of the capacitor C1 in accordance with the amount of decrease in the voltage of the auxiliary winding Ns at zero current according to this discharge time, the operation shown in FIG. 6 can be performed under the same operating conditions as those shown in FIG. The operation is the same, zero current can be detected normally, and stable operation can be obtained.
By selecting appropriate values for the capacitor C1 and the resistor R3 in this way, stable operation can be obtained until the difference between the peak value of the AC input voltage (Vac) and the output voltage (Vout) approaches zero. It becomes.

図7は、本発明の第2の実施例を示す。   FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.

本発明の第2の実施例として、図1に示す実施例に、さらに抵抗器R4を追加接続するものである。図7に示す回路では、抵抗器R4によって、スイッチング素子Q1のオン区間におけるコンデンサC1の充電の時定数を決定できるようになる。
図1に示す回路においては、コンデンサC1は、スイッチング素子Q1のオン時に、Vin×(Ns/Np)まで充電されるため、コンデンサC1の放電時間は、Vinの変化に応じて変化する。
As a second embodiment of the present invention, a resistor R4 is additionally connected to the embodiment shown in FIG. In the circuit shown in FIG. 7, the resistor R4 can determine the time constant for charging the capacitor C1 during the ON period of the switching element Q1.
In the circuit shown in FIG. 1, since the capacitor C1 is charged to Vin × (Ns / Np) when the switching element Q1 is turned on, the discharge time of the capacitor C1 changes according to the change of Vin.

図8に、図6に示す動作時のコンデンサC1の端子間の電圧変化を示す。
本発明の第2の実施例の図7の回路においては、抵抗器R4との時定数回路があることから、コンデンサC1の充電電圧は、スイッチング素子Q1のオン時間によって変化させることができる。
FIG. 8 shows a voltage change between the terminals of the capacitor C1 during the operation shown in FIG.
In the circuit of FIG. 7 of the second embodiment of the present invention, since there is a time constant circuit with the resistor R4, the charging voltage of the capacitor C1 can be changed by the ON time of the switching element Q1.

図9に、図8との対比のC1端子間電圧波形を示す。 FIG. 9 shows a voltage waveform between the C1 terminals in comparison with FIG.

臨界モード力率改善コンバータでは、入力条件、負荷条件によりスイッチング周波数が変化する。図7に示す第2の実施例においては抵抗器R4を備えることにより、Vinによる変化に加え、スイッチング素子のオン時間の変化に対応して、コンデンサC1の放電時間を変化させることができる。このため、広範囲で安定動作を得るための設定が、この抵抗器R4を含む回路の作用によってさらに容易にすることが可能となる。   In the critical mode power factor correction converter, the switching frequency changes depending on the input conditions and load conditions. In the second embodiment shown in FIG. 7, by providing the resistor R4, in addition to the change due to Vin, the discharge time of the capacitor C1 can be changed in response to the change in the ON time of the switching element. For this reason, the setting for obtaining stable operation in a wide range can be further facilitated by the action of the circuit including the resistor R4.

本発明の第4の手段については、若干の効率改善がもたらされる。
交流入力電圧の波形の検出の部分にツェナーダイオードZD1を並列接続して入力電圧波形を検出している。このとき、検出電圧が、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧になっても、完全にクランプされるのではなく、ツェナーダイオードの端子間の電流電圧特性に依存して、交流入力の正弦波波形をある程度維持するように作用する。この波形は、完全な正弦波よりも、やや頭がつぶれた擬似正弦波の波形となる。入力電流は、この擬似正弦波の波形に相似するように制御されるので、ツェナーダイオードZD1のない場合と比較して、電流ピーク値の押さえられた電流となり、実効電流値が押さえられ、効率改善の効果が得られる。したがって、交流入力電圧の高い入力時には、乗算器への入力電圧も抑制することができるので、交流入力電圧の広い範囲で、制御回路の乗算器の入力端子の許容入力電圧範囲内で、その範囲を最大限に活用した設計可能である。
For the fourth means of the present invention, there is a slight efficiency improvement.
A zener diode ZD1 is connected in parallel to the detection portion of the waveform of the AC input voltage to detect the input voltage waveform. At this time, even if the detection voltage becomes the Zener voltage of the Zener diode ZD1, it is not completely clamped, but the AC input sine wave waveform is maintained to some extent depending on the current-voltage characteristics between the terminals of the Zener diode. Acts like This waveform is a waveform of a pseudo sine wave whose head is slightly crushed rather than a complete sine wave. Since the input current is controlled to resemble the waveform of this pseudo sine wave, the current peak value is suppressed compared to the case without the Zener diode ZD1, the effective current value is suppressed, and the efficiency is improved. The effect is obtained. Therefore, when the AC input voltage is high, the input voltage to the multiplier can also be suppressed. Therefore, within a wide range of the AC input voltage, within the allowable input voltage range of the input terminal of the multiplier of the control circuit, the range. It is possible to design using the maximum.

本発明に係る動作モードの
本発明に係る臨界モード力率改善回路の一実施例 インダクタの補助巻線の入力交流電圧の周期に対応の電圧波形 インダクタの補助巻線のスイッチング周期に対応の電圧波形 インダクタの補助巻線の本発明に係る動作モードの電圧波形 本発明に至る説明用の波形図で、動作モードに障害のある例 インダクタの補助巻線の本発明に係る動作モードの電圧波形 本発明に係る臨界モード力率改善回路の第2の実施例 インダクタの補助巻線のスイッチング周期に対応の電圧波形 インダクタの補助巻線のスイッチング周期に対応の電圧波形 力率改善回路の制御回路用ICの概略回路ブロック 従来の臨界モード力率改善回路の一例
The operation mode according to the present invention
An embodiment of a critical mode power factor correction circuit according to the present invention Voltage waveform corresponding to the period of the input AC voltage of the auxiliary winding of the inductor Voltage waveform corresponding to the switching period of the auxiliary winding of the inductor Voltage waveform of the operation mode according to the present invention of the auxiliary winding of the inductor In the waveform diagram for explanation leading to the present invention, an example in which the operation mode is faulty Voltage waveform of the operation mode according to the present invention of the auxiliary winding of the inductor Second embodiment of critical mode power factor correction circuit according to the present invention Voltage waveform corresponding to the switching period of the auxiliary winding of the inductor Voltage waveform corresponding to the switching period of the auxiliary winding of the inductor Outline circuit block of control circuit IC for power factor correction circuit Example of conventional critical mode power factor correction circuit

符号の説明Explanation of symbols

IC 制御回路用IC
Vac 交流電源
REC1 整流回路
100 コモン線路
201、202 出力端子
L1 インダクタ
Np インダクタの主巻線
Ns インダクタの補助巻線
Q1 スイッチング素子
IC for control circuit
Vac AC power supply REC1 Rectifier circuit 100 Common line 201, 202 Output terminal L1 Inductor Np Inductor main winding Ns Inductor auxiliary winding Q1 Switching element

Claims (4)

交流電圧を整流して供給する整流手段と、主巻線と該主巻線に結合された補助巻線とを有するインダクタと、駆動端子と一対の主電流端子を有するスイッチング素子と、該スイッチング素子を前記交流電圧の周期よりも短い繰り返しスイッチング周期にてオンオフスイッチング制御する制御回路とからなり、前記インダクタの主巻線の一端が前記整流手段の出力の一端に接続されるとともに前記インダクタの主巻線の他の一端が前記スイッチング素子と電流検出手段とを介して前記整流手段の出力の他の一端に接続され、前記インダクタの主巻線の他の一端と前記スイッチング素子との接続点から整流素子を介して直流出力を発生する力率改善回路であって、
前記制御回路が、第1の基準電圧源と、該第1の基準電圧源が入力端子の一端に接続された誤差増幅器と、前記誤差増幅器の出力が入力の一端に接続された乗算器と、該乗算器の出力が入力の一端に接続された第1のコンパレータと、第2の基準電圧源と、該第2の基準電圧源が入力端子の一端に接続された第2のコンパレータと、該第1のコンパレータの出力と第2のコンパレータの出力とを受ける論理回路とを備えるとともに、
前記インダクタの補助巻線から補助整流手段を介して前記制御回路の作動用電源を供給するとともに、該補助巻線から前記補助整流手段とは独立して前記スイッチング周期に対応する周期ごとの整流用のダイオードを含む波形成形手段を介して前記第2のコンパレータの他の入力端子に接続してなることを特徴とする、力率改善回路。

Rectifying means for rectifying and supplying AC voltage, an inductor having a main winding and an auxiliary winding coupled to the main winding, a switching element having a drive terminal and a pair of main current terminals, and the switching element And a control circuit that performs on / off switching control with a repetitive switching cycle shorter than the cycle of the AC voltage, and one end of the main winding of the inductor is connected to one end of the output of the rectifier and the main winding of the inductor The other end of the line is connected to the other end of the output of the rectifying means via the switching element and the current detecting means, and rectified from the connection point between the other end of the main winding of the inductor and the switching element. A power factor correction circuit that generates a DC output via an element,
The control circuit includes: a first reference voltage source; an error amplifier having the first reference voltage source connected to one end of an input terminal; and a multiplier having an output of the error amplifier connected to one end of an input; A first comparator having an output of the multiplier connected to one end of the input; a second reference voltage source; a second comparator having the second reference voltage source connected to one end of the input terminal; A logic circuit for receiving the output of the first comparator and the output of the second comparator;
The power supply for operating the control circuit is supplied from the auxiliary winding of the inductor via the auxiliary rectification means, and the rectification for each cycle corresponding to the switching period is independent from the auxiliary rectification means from the auxiliary winding. A power factor correction circuit, wherein the power factor correction circuit is connected to another input terminal of the second comparator via a waveform shaping means including a diode.

交流電圧を整流して供給する整流手段と、主巻線と該主巻線に結合された補助巻線とを有するインダクタと、駆動端子と一対の主電流端子を有するスイッチング素子と、該スイッチング素子を前記交流電圧の周期よりも短い繰り返し周期にてオンオフスイッチング制御する制御回路とからなり、前記インダクタの主巻線の一端が前記整流手段の出力の一端に接続されるとともに前記インダクタの主巻線の他の一端が前記スイッチング素子と電流検出手段とを介して前記整流手段の出力の他の一端に接続され、前記インダクタの主巻線の他の一端と前記スイッチング素子との接続点から整流素子を介して直流出力を発生する力率改善回路であって、
前記制御回路が、第1の基準電圧源と、該第1の基準電圧源が入力端子の一端に接続された誤差増幅器と、前記誤差増幅器の出力が入力の一端に接続された乗算器と、該乗算器の出力が入力の一端に接続された第1のコンパレータと、第2の基準電圧源と、該第2の基準電圧源が入力端子の一端に接続された第2のコンパレータと、該第1のコンパレータの出力と第2のコンパレータの出力とを受ける論理回路とを備えるとともに、
前記誤差増幅器の入力端子の一端に接続され、出力電圧の安定化用の電圧帰還入力端子1と、
前記誤差増幅器の出力端子2と、
前記乗算器の入力端子の一端に接続され、正弦波状の交流電源波形の入力用の乗算器入力端子3と、
前記第1のコンパレータの入力端子の他の一端に接続され、前記スイッチング素子の電流を検出するための電流検出用端子4と、
前記第2のコンパレータの他の入力端子に接続され、前記インダクタの電流がゼロに戻ったことを検出するためのゼロ電流検出端子5と、
該制御回路のグラウンド端子6と、
前記スイッチング素子を駆動するための制御出力端子7と、
該制御回路を動作させるための電源入力端子8とからなる制御回路であって、
該制御回路の各端子の接続関係が、
前記電圧帰還入力端子1が、前記直流出力の一端に分圧手段を介して接続され、
前記乗算器入力端子3が、分圧手段を介して前記整流手段の出力の一端に接続され、
前記電流検出用端子4が、前記スイッチング素子の主電流端子と前記電流検出手段との接続点に接続され、
前記ゼロ電流検出端子5が、互いに直列接続された第1の抵抗器と第2の抵抗器と介して前記インダクタの補助巻線の一端に接続され、前記第1の抵抗器にはコンデンサが並列接続されるともに、前記第1の抵抗器と第2の抵抗器との接続点と前記グラウンド端子6の間にダイオードが接続され、
電源グラウンド端子6が、前記整流手段の他の出力端子の一端に接続され、
前記制御出力端子7が、前記スイッチング素子の駆動端子に接続され、
前記制御回路を動作させるための電源入力端子8が、前記整流手段の一端に起動用の高抵抗値の抵抗器を介して接続されるとともに、前記インダクタの補助巻線の一端に第2の整流手段を介して接続される、
ことを特徴とする力率改善回路。
Rectifying means for rectifying and supplying AC voltage, an inductor having a main winding and an auxiliary winding coupled to the main winding, a switching element having a drive terminal and a pair of main current terminals, and the switching element And a control circuit that performs on / off switching control with a repetition cycle shorter than the cycle of the AC voltage, and one end of the main winding of the inductor is connected to one end of the output of the rectifying means and the main winding of the inductor the other end is connected to the other end of the output of said rectifying means via said switching element and the current detecting means, the rectifying element from a connection point between the other end of the main winding of the inductor and the switching element A power factor correction circuit that generates a DC output via
The control circuit includes: a first reference voltage source; an error amplifier having the first reference voltage source connected to one end of an input terminal; and a multiplier having an output of the error amplifier connected to one end of an input; A first comparator having an output of the multiplier connected to one end of the input; a second reference voltage source; a second comparator having the second reference voltage source connected to one end of the input terminal; A logic circuit for receiving the output of the first comparator and the output of the second comparator;
A voltage feedback input terminal 1 connected to one end of the input terminal of the error amplifier for stabilizing the output voltage;
An output terminal 2 of the error amplifier;
A multiplier input terminal 3 connected to one end of the input terminal of the multiplier and for inputting a sinusoidal AC power supply waveform;
A current detection terminal 4 connected to the other end of the input terminal of the first comparator for detecting the current of the switching element;
A zero current detection terminal 5 connected to the other input terminal of the second comparator for detecting that the current of the inductor has returned to zero;
A ground terminal 6 of the control circuit;
A control output terminal 7 for driving the switching element;
A control circuit comprising a power input terminal 8 for operating the control circuit,
The connection relationship of each terminal of the control circuit is
The voltage feedback input terminal 1 is connected to one end of the DC output via a voltage dividing means,
The multiplier input terminal 3 is connected to one end of the output of the rectifying means via a voltage dividing means,
The current detection terminal 4 is connected to a connection point between the main current terminal of the switching element and the current detection means,
The zero current detection terminal 5, the first resistor and via the second resistor is connected to one end of the auxiliary winding of the inductor, the the first resistor capacitor connected in series with each other When connected in parallel together, said first resistor and a second diode between a connection point between the resistor the ground terminal 6 is connected,
A power ground terminal 6 is connected to one end of the other output terminal of the rectifying means,
The control output terminal 7 is connected to a drive terminal of the switching element;
A power supply input terminal 8 for operating the control circuit is connected to one end of the rectifier means via a high-resistance resistor for starting, and a second rectifier is connected to one end of the auxiliary winding of the inductor. Connected through means,
A power factor correction circuit characterized by that.
前記第1の抵抗器と第2の抵抗器との接続点と前記グラウンド端子6の間に接続されたダイオードに、直列にさらに第3の抵抗器が接続されることを特徴とする、請求項2に記載の力率改善回路。   The third resistor is further connected in series to a diode connected between a connection point between the first resistor and the second resistor and the ground terminal. 2. The power factor correction circuit according to 2. 前記乗算器入力端子3と前記電源グラウンド端子6との間にツェナーダイオードが接続されることを特徴とする、請求項2又は請求項3に記載の力率改善回路。   4. The power factor correction circuit according to claim 2, wherein a Zener diode is connected between the multiplier input terminal 3 and the power supply ground terminal 6. 5.
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