JP5660359B2 - Power factor correction circuit - Google Patents
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Description
本発明は、高周波規制における力率改善回路の待機電力低減に関する。 The present invention relates to standby power reduction of a power factor correction circuit in high frequency regulation.
図9は従来の力率改善回路を含むAC−DCコンバータを示す回路図である。図9に示すAC−DCコンバータは、交流電源からの交流入力電圧を整流して整流電圧を出力する整流器DBと、整流器DBからの整流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路26と、昇圧チョッパ回路26により昇圧された電圧を安定化した直流電圧に変換して負荷に供給するDC−DCコンバータ回路27を有している。また、このAC−DCコンバータに、さらに、これらを制御する制御回路23が設けられている。
FIG. 9 is a circuit diagram showing an AC-DC converter including a conventional power factor correction circuit. The AC-DC converter shown in FIG. 9 includes a rectifier DB that rectifies an AC input voltage from an AC power supply and outputs a rectified voltage, a boost chopper circuit 26 that boosts the rectified voltage from the rectifier DB, and a boost chopper circuit 26. It has a DC-
整流回路DBは、交流電源Vinからの交流電圧を整流し、力率改善コンバータ26に送る。力率改善コンバータ26は、脈流を含む交流電圧の力率を改善し、入力された交流電圧より高い電圧値を有する直流電圧に変換してDC−DCコンバータ27に送る。DC−DCコンバータ27は、力率改善コンバータ26からの直流電圧を昇圧し、直流電圧として出力する。
The rectifier circuit DB rectifies the AC voltage from the AC power source Vin and sends it to the power factor correction converter 26. The power factor improving converter 26 improves the power factor of the AC voltage including the pulsating flow, converts it to a DC voltage having a voltage value higher than the input AC voltage, and sends the DC voltage to the DC-
制御回路23は、DC−DCコンバータ27を制御するためのDC/DC部制御回路20aと、力率改善コンバータ26を制御するためのPFC部制御回路10a、PFCオンオフ切換回路24及び負荷状態判定回路25とから構成されている。
DC/DC部制御回路20aは、第2スイッチング素子Q2を駆動するパルス信号VGのパルス幅を、DC−DCコンバータ27の出力端に設けられた出力電圧検出回路31の検出結果に基づいて、出力電圧を一定に保ちつつ、負荷が軽くなるに連れそのパルス幅を狭くするように制御する。
負荷状態判定回路25は、オン期間比較回路21と基準期間出力回路22とから構成されている。
基準期間出力回路22は、切換スイッチ22a、第1の基準期間発生回路22b及び第2の基準時間発生回路22cから構成されている。第1の基準期間発生回路22bは、第1の基準オン期間を有するパルス信号V1を発生する。第2の基準時間発生回路22cは、第1の基準オン期間より短い第2の基準オン期間を有するパルス信号V2を発生する。切換スイッチ22aは、オン期間比較回路21からの信号V4に応じて、第1の基準期間発生回路22bからのパルス信号V1及び第2の基準時間発生回路22cからのパルス信号V2の何れかを選択し、パルス信号V3としてオン期間比較回路21に供給する。
オン期間比較回路21は、DC/DC部制御回路20aからDC−DCコンバータ27内の、MOSトランジスタから構成される第2スイッチング素子Q2のゲート端子に供給されるパルス信号VGのオン期間と基準期間出力回路22からのパルス信号V3のオン期間とを比較する。このオン期間比較回路21で比較された結果を表す信号V4は、PFCオンオフ切換回路24に供給されると共に、基準期間出力回路22の切換スイッチ22aに供給される。
PFCオンオフ切換回路24は、オン期間比較回路21が、基準期間出力回路22から出力されるパルス信号V2の第2の基準オン期間とパルス信号VGのオン期間とを比較し、パルス信号VGのオン期間が第2の基準オン期間以下であることを表す信号V4を出力したときはPFC部制御回路10aの動作を停止させ、これにより第1スイッチング素子Q1のオンオフ動作を停止させる。
また、PFCオンオフ切換回路24は、オン期間比較回路21が、基準期間出力回路22から出力されるパルス信号V1の第1の基準オン期間とパルス信号VGのオン期間とを比較し、パルス信号VGのオン期間が第1の基準オン期間以上であることを表す信号V4を出力したときはPFC部制御回路10aを起動させ、これにより第1スイッチング素子Q1をスイッチングさせる。
The
The DC / DC unit control circuit 20a outputs the pulse width of the pulse signal VG for driving the second switching element Q2 based on the detection result of the output
The load
The reference
The on-
In the PFC on / off
In the PFC on / off
すなわち、パルス信号VGは出力の負荷が軽くなるに連れそのパルス幅を狭くするので、基準期間出力回路22から出力されるパルス信号V1乃至V2信号の基準オン期間と比較することで出力の負荷状態を判定し、力率改善回路をオンオフすることができる。
That is, since the pulse width of the pulse signal VG becomes narrower as the output load becomes lighter, the load state of the output is compared with the reference ON period of the pulse signals V1 to V2 output from the reference
以上のように、軽負荷時には力率改善回路を停止させ、制御する回路の電流を減らすようにしているので、軽負荷時における電源効率が向上する。
以上のように、従来のAC−DCコンバータでは、軽負荷時に力率改善回路を停止して電力消費を抑えている。しかし、力率改善回路は、交流電源からの交流入力電圧を整流した整流電圧を検出するのに、図示しないが、分圧抵抗により検出電圧を低電圧にして検出するので、力率改善回路を停止しても抵抗で構成される入力電圧検出回路の電力消費は生じる。
すなわち、無負荷時の電力消費の抑制が不十分であり、交流入力電圧によって数10mW〜100mWの電力消費を余分に生じていた。
As described above, in the conventional AC-DC converter, the power factor correction circuit is stopped at the time of light load to suppress power consumption. However, the power factor correction circuit detects the rectified voltage obtained by rectifying the AC input voltage from the AC power supply, although it is not shown in the figure, the detection voltage is detected at a low voltage by a voltage dividing resistor. Even if the operation is stopped, the power consumption of the input voltage detection circuit composed of resistors is generated.
That is, the suppression of power consumption at the time of no load is insufficient, and an extra power consumption of several tens mW to 100 mW is caused by the AC input voltage.
本発明は、「ENAGY STAR」の新規格LEVEL Vに適合させて力率を改善し、かつ安価で、より待機電力を抑制した力率改善回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power factor improving circuit that is adapted to the new standard LEVEL V of “ENAGY STAR”, improves the power factor, is inexpensive, and further suppresses standby power.
前記課題を解決するために、請求項1の発明は、交流電源からの交流入力電圧を整流し
た整流電圧を第1のスイッチング素子のオン/オフにより昇圧するとともに力率を改善し
て昇圧出力電圧を、第1パルス信号により駆動されるDC−DCコンバータ回路に出力す
る力率改善回路であって、
前記DC−DCコンバータ回路の出力電圧に応じたパルス幅の前記第1パルス信号を入
力し、前記第1パルス信号のオンパルスが発生した時に、前記整流電圧に応じたパルス幅
を有する遅延パルス信号を発生させ、前記第1パルス信号と前記遅延パルス信号とを合成
することにより第2パルス信号を生成する遅延回路と、
前記遅延回路は、前記整流電圧が大きくなるに従って前記遅延パルス信号のパルス幅を
広げ、前記整流電圧が小さくなるに従って前記遅延パルス信号のパルス幅を狭め、
前記遅延回路で生成された前記第2パルス信号により前記第1のスイッチング素子を駆
動するスイッチ駆動回路を備え、
前記遅延回路は前記整流電圧に応じたパルス幅を有する遅延パルス信号を発生するため
の前記整流電圧を検出する電圧検出回路を有し、
前記遅延回路で生成された前記第2パルス信号のパルス幅がゼロの時に前記電圧検出回路
をGNDから切り離す回路を有する、ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
When the first pulse signal having a pulse width corresponding to the output voltage of the DC-DC converter circuit is input and an ON pulse of the first pulse signal is generated, a delayed pulse signal having a pulse width corresponding to the rectified voltage is generated. It raises a delay circuit for generating a second pulse signal by combining the first pulse signal and before Kioso extension pulse signal,
The delay circuit widens the pulse width of the delayed pulse signal as the rectified voltage increases, and narrows the pulse width of the delayed pulse signal as the rectified voltage decreases.
A switch driving circuit for driving the first switching element by the second pulse signal generated by the delay circuit;
The delay circuit has a voltage detection circuit for detecting the rectified voltage for generating a delayed pulse signal having a pulse width corresponding to the rectified voltage,
It has a circuit which isolate | separates the said voltage detection circuit from GND when the pulse width of the said 2nd pulse signal produced | generated by the said delay circuit is zero.
本発明によれば、遅延回路が整流電圧に応じたパルス幅を有する遅延パルス信号を発生させ、DC−DCコンバータから得る第1パルス信号と遅延パルス信号とを合成することにより力率改善回路の第2パルス信号を生成するので、第2パルス信号は、交流を整流した電圧に応じてパルス幅が変化したオンパルス信号となる。即ち、交流を整流した電圧に応じてパルス幅が変化したパルス信号によりスイッチング素子及びスイッチ素子をオンオフ駆動できるので、「ENAGY STAR」の新規格LEVEL Vに適合させて力率を改善でき、安価で、且つ、より待機電力を抑制した力率改善回路を提供することができる。 According to the present invention, the delay circuit generates a delayed pulse signal having a pulse width corresponding to the rectified voltage, and synthesizes the first pulse signal obtained from the DC-DC converter and the delayed pulse signal. Since the second pulse signal is generated, the second pulse signal is an on-pulse signal having a pulse width changed according to a voltage obtained by rectifying the alternating current. That is, since the switching element and the switching element can be driven on and off by a pulse signal whose pulse width has changed in accordance with the voltage obtained by rectifying the alternating current, the power factor can be improved by conforming to the new standard LEVEL V of “ENAGY STAR”, and at a low cost. In addition, it is possible to provide a power factor correction circuit that further suppresses standby power.
以下、本発明の力率改善回路の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the power factor correction circuit of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は実施例の力率改善回路を含むAC−DCコンバータを示す回路図である。図1に示すAC−DCコンバータは、交流電源Vinからの交流入力電圧を整流して整流電圧を出力する整流器DBと、整流器DBの出力端に接続された平滑コンデンサC1と、整流器DBの整流電圧を昇圧するとともに力率を改善する力率改善回路(PFC)2と、力率改善回路2により昇圧された電圧を安定化した直流電圧に変換して負荷に供給するDC−DCコンバータ回路3とを有している。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an AC-DC converter including a power factor correction circuit according to an embodiment. The AC-DC converter shown in FIG. 1 includes a rectifier DB that rectifies an AC input voltage from an AC power supply Vin and outputs a rectified voltage, a smoothing capacitor C1 connected to the output terminal of the rectifier DB, and a rectified voltage of the rectifier DB. A power factor improving circuit (PFC) 2 that boosts the power factor and improves the power factor, and a DC-
DC−DCコンバータ回路3において、力率改善回路2のコンデンサC2の両端にはトランスT1の1次巻線P1とMOSFETからなるスイッチング素子Q2との直列回路が接続されている。トランスT1の2次巻線S1の両端にはダイオードDsとコンデンサCsとの直列回路が接続され、コンデンサCsの両端にはコンデンサCsの出力電圧を検出する電圧検出増幅回路(VAMP)30が接続されている。電圧検出増幅回路30にはフォトカプラPC1が接続され、フォトカプラPC1は、電圧検出増幅回路30で検出された出力電圧に応じた電流をDD制御回路20に出力する。
In the DC-
トランスT1の補助巻線P2の両端にはダイオードD2とコンデンサC3との直列回路が接続され、ダイオードD2とコンデンサC3との接続点は、DD制御回路20とDD制御回路20を起動するための抵抗R3の一端に接続されている。
A series circuit of a diode D2 and a capacitor C3 is connected to both ends of the auxiliary winding P2 of the transformer T1, and a connection point between the diode D2 and the capacitor C3 is a resistance for starting the
DD制御回路20は、フォトカプラPC1からの出力電圧に応じたパルス幅を持つパルス信号を生成し、このパルス信号によりスイッチング素子Q2をオン/オフ制御して出力電圧を所定電圧に制御する。
The
次に、力率改善回路2について説明する。力率改善回路2は、昇圧チョッパ回路を構成し、平滑コンデンサの両端には、昇圧リアクトルL1とMOSFETからなるスイッチング素子Q1との直列回路が接続されている。スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間にはダイオードD1とコンデンサC2との直列回路が接続されている。
Next, the power
整流器DBの出力両端には抵抗R1と抵抗R2とMOSFETからなるスイッチ素子Q10との直列回路が接続され、抵抗R1と抵抗R2との接続点は、PFC制御回路10に接続されている。PFC制御回路10は、DC−DCコンバータ回路3のDD制御回路20からMOSFETからなるスイッチング素子Q2のゲートパルス信号(以下、パルス信号と略称する。)を入力して、スイッチング素子Q1のゲートとゲートON/OFF回路13に印加する。PFC制御回路10は、スイッチング素子Q2のパルス信号と整流器DBの整流電圧を抵抗R1と抵抗R2とで分圧した電圧とに基づいてスイッチング素子Q1をオン/オフさせることにより力率を改善する。また、PFC制御回路10のパルス信号により、ゲートON/OFF回路13を介してスイッチ素子Q10をオンさせる。
A series circuit of a resistor R1, a resistor R2, and a switch element Q10 composed of a MOSFET is connected to both ends of the output of the rectifier DB, and a connection point between the resistor R1 and the resistor R2 is connected to the
図2は実施例の力率改善回路内のPFC制御回路図の詳細図である。図2において、抵抗R1と抵抗R2とで構成される検出部11は、スイッチ素子Q10を介して交流入力電圧を整流した整流電圧を検出し、検出された整流電圧をダイオードD3のカソードに出力する。
FIG. 2 is a detailed diagram of a PFC control circuit diagram in the power factor correction circuit of the embodiment. In FIG. 2, the
PFC制御回路10は、DD制御回路20からのパルス信号(第1パルス信号)を入力し、パルス信号のオンパルスが発生した時に、交流入力電圧を整流した整流電圧に応じたパルス幅を有する遅延パルス信号を発生させ、パルス信号と遅延パルス信号とを合成することによりPFCゲート信号(第2パルス信号)を生成する遅延回路12と、このPFCゲート信号によりスイッチング素子Q1を駆動する駆動回路Q3,Q4,R6と、スイッチング素子Q1に流れる電流を制限するための過電流保護回路R4,R5,C4,Q5,R7,R8,Q6,D4とを有している。
The
遅延回路12において、DD制御回路20のスイッチング素子Q2のゲート側端子と整流器DBの負極端子との間には、コンデンサC5と抵抗R13との直列回路が接続されるとともに、抵抗R11と抵抗R12との直列回路が接続されている。
In the
抵抗R11と抵抗R12との接続点にはトランジスタQ8のベースが接続され、コンデンサC5と抵抗R13との接続点にはトランジスタQ8のエミッタが接続されている。DD制御回路20のゲート側端子にはトランジスタQ7のエミッタが接続され、トランジスタQ7のベースは、抵抗R10を介してダイオードD3のアノードとトランジスタQ8のコレクタとに接続されている。ダイオードD3のカソードは、抵抗R1と抵抗R2との接続点に接続されている。
The base of the transistor Q8 is connected to the connection point between the resistors R11 and R12, and the emitter of the transistor Q8 is connected to the connection point between the capacitor C5 and the resistor R13. The gate side terminal of the
トランジスタQ7のコレクタは、抵抗R9を介してトランジスタQ3のベースとトランジスタQ4のベースとダイオードD4のアノードとに接続されている。ダイオードD4のカソードは、トランジスタQ5のコレクタと抵抗R8の一端とに接続されている。トランジスタQ5のエミッタは、整流器DBの負極端子に接続され、トランジスタQ5のベースは、抵抗R5の一端と抵抗R7の一端とコンデンサC4の一端に接続されている。 The collector of the transistor Q7 is connected to the base of the transistor Q3, the base of the transistor Q4, and the anode of the diode D4 via the resistor R9. The cathode of the diode D4 is connected to the collector of the transistor Q5 and one end of the resistor R8. The emitter of the transistor Q5 is connected to the negative terminal of the rectifier DB, and the base of the transistor Q5 is connected to one end of the resistor R5, one end of the resistor R7, and one end of the capacitor C4.
駆動回路において、トランジスタQ3のコレクタは、DD制御回路20のゲート側端子に接続され、トランジスタQ3のエミッタはトランジスタQ4のエミッタと抵抗R6の一端とに接続され、抵抗R6の他端はスイッチング素子Q1のゲートとゲートON/OFF回路13のダイオードD5のアノードに接続されている。トランジスタQ4のコレクタは、整流器DBの負極端子に接続されている。
In the drive circuit, the collector of the transistor Q3 is connected to the gate side terminal of the
ゲートON/OFF回路13において、ダイオードD5のカソードには、コンデンサC6と抵抗R15とスイッチ素子Q10のゲートに接続されている。コンデンサC6と抵抗R15の一端とスイッチ素子Q10のソースは整流器DBの負極端子に接続されている。
In the gate ON /
次にこのように構成された図2に示すPFC制御回路10の動作を図3〜図5を参照しながら説明する。図3は交流入力電圧を整流した整流後分圧信号である。図4は定格負荷時において、整流後分圧信号のトップ付近Aにおける遅延回路内の各信号のタイミングチャートである。図5は定格負荷時において、整流後分圧信号のボトム付近Bにおける遅延回路内の各信号のタイミングチャートである。
Next, the operation of the
遅延回路12は、DD制御回路20からのパルス信号を入力し、パルス信号のオンパルスが発生した時に、交流入力電圧を整流した整流電圧に基づくトランジスタQ8のコレクタ電圧信号の電圧値に応じたパルス幅を有する遅延パルス信号を発生させ、パルス信号と遅延パルス信号とを合成することによりPFCゲート信号を生成する。PFCゲート信号は、パルス信号のパルス幅より遅延パルス信号のパルス幅だけ狭いパルス幅となる。
The
遅延回路12は、整流電圧が大きくなるに従って遅延パルス信号のパルス幅を広げ、PFCゲート信号をパルス信号のパルス幅より狭いパルス幅にし、整流電圧が小さくなるに従って遅延パルス信号のパルス幅を狭め、整流電圧がボトム領域になったときに遅延パルス信号のパルス幅をゼロにする。
The
まず、図4を参照して、整流後分圧信号のトップ付近Aにおける遅延回路12の動作を説明する。DD制御回路20からのパルス信号aを抵抗R11と抵抗R12とで分圧したc点電圧(パルス分圧信号c)を基準とし、コンデンサC5と抵抗R13とによる微分回路のb点電圧(微分回路信号b)とc点電圧との差電圧がトランジスタQ8のベース−エミッタ間電圧Vbeに達した時にトランジスタQ8はオンする。
First, the operation of the
また、整流後分圧信号fのトップ付近Aにおける、抵抗R1と抵抗R2との接続点の整流電圧はe点の電位より高いため、ダイオードD3はオフである。 In addition, since the rectified voltage at the connection point between the resistor R1 and the resistor R2 near the top A of the divided voltage signal f after rectification is higher than the potential at the point e, the diode D3 is off.
このため、DD制御回路20からのパルス信号aがオンになった時刻t1を起点とし、コンデンサC5と抵抗R13による微分回路のb点電圧である微分回路信号bは、図4に示すように、経過時間と共に減少し、c点の電位であるパルス分圧信号cよりトランジスタQ8のベース−エミッタ間電圧Vbeだけ低くなった時刻t2からPFCゲート信号dを出力する。PFCゲート信号dによりトランジスタQ3がオンして、スイッチング素子Q1がオンする。
また、同時にPFCゲート信号dをゲートON/OFF回路13のダイオードD5を介してコンデンサC6、抵抗R15の並列回路が充電される。ゲートON/OFF回路13は、スイッチ素子Q10のゲート電圧であるゲートON/OFF回路信号gを生成して、
スイッチ素子Q10をオン状態とする。ここで、コンデンサC6、抵抗R15の放電時定数は、交流入力電圧周波数の周期よりも長い値に設定することが望ましい。また、PFCゲート信号dの駆動損失を抑制するためにも抵抗R15は高抵抗に設定することが望ましい。
For this reason, the differentiation circuit signal b, which is the voltage at the point b of the differentiation circuit by the capacitor C5 and the resistor R13, starts from the time t1 when the pulse signal a from the
At the same time, the parallel circuit of the capacitor C6 and the resistor R15 is charged with the PFC gate signal d via the diode D5 of the gate ON /
Switch element Q10 is turned on. Here, it is desirable to set the discharge time constant of the capacitor C6 and the resistor R15 to a value longer than the period of the AC input voltage frequency. In order to suppress the drive loss of the PFC gate signal d, it is desirable to set the resistor R15 to a high resistance.
次に、DD制御回路20からのパルス信号aがゼロになると、スイッチング素子Q1のゲート→トランジスタQ4のエミッタ・ベース→トランジスタQ3のベース・コレクタの経路で電流が流れる。その結果、トランジスタQ4がオンするため、スイッチング素子Q1のゲート電圧がゼロになり、スイッチング素子Q1がオフする。
Next, when the pulse signal a from the
以上のように、抵抗R1と抵抗R2との接続点fの整流電圧が高い場合には、遅延回路12は、コンデンサC5と抵抗R13との時定数による固定された遅延時間で、PFCゲート信号dを出力する。また、ゲートON/OFF回路13により、PFCゲート信号dを整流平滑してスイッチ素子Q10のゲートが駆動される。
As described above, when the rectified voltage at the connection point f between the resistor R1 and the resistor R2 is high, the
次に、図5を参照して、整流後分圧信号fのボトム付近Bにおける遅延回路12の動作を説明する。図5のトランジスタQ8のコレクタ電圧信号e’の電圧波形は、ゼロボルトに近い値である。
Next, the operation of the
抵抗R1と抵抗R2との接続点fの整流電圧が、DD制御回路20のパルス信号a電圧からトランジスタQ7のベース−エミッタ間電圧VbeとダイオードD3の順方向電圧とを差し引いた電圧以下になると、DD制御回路20のパルス信号a→トランジスタQ7→抵抗R10→ダイオードD3→抵抗R2→→スイッチ素子Q10→グランドの経路で電流が流れる。
When the rectified voltage at the connection point f between the resistor R1 and the resistor R2 becomes equal to or lower than the voltage obtained by subtracting the base-emitter voltage Vbe of the transistor Q7 and the forward voltage of the diode D3 from the pulse signal a voltage of the
このため、トランジスタQ7は、DD制御回路20からのパルス信号aがオンになる期間、オン状態になる。従って、時刻t1〜時刻t2の期間にも関わらず、PFCゲート信号d’は、DD制御回路20からのパルス信号aと同期してオン出力する。
For this reason, the transistor Q7 is in an on state during a period in which the pulse signal a from the
即ち、交流入力電圧を整流した整流電圧がボトム付近Bにある場合には、遅延時間をゼロにし、整流電圧がトップ付近Aにある場合には、予め設定された遅延時間でPFCパルス信号d’をスイッチング素子Q1に出力することで、力率を制御する。
従って、整流電圧がトップ付近Aにある場合には昇圧率が低下し、力率を十分に改善することができる。このため、「ENAGY STAR」の新規格LEVEL Vに適合させて力率を改善し、かつ安価な力率改善回路を提供できる。
なお、この時の交流入力電圧の整流後分圧信号fとスイッチング素子Q1に流れるドレイン電流PFCIdとの波形を図6に示す。また、交流入力電圧とPFC出力電圧との関係を図7に示す。
That is, when the rectified voltage obtained by rectifying the AC input voltage is near the bottom B, the delay time is zero, and when the rectified voltage is near the top A, the PFC pulse signal d ′ is set with a preset delay time. Is output to the switching element Q1 to control the power factor.
Therefore, when the rectified voltage is in the vicinity of the top A, the step-up rate decreases, and the power factor can be sufficiently improved. For this reason, the power factor can be improved by conforming to the new standard LEVEL V of “ENAGY STAR”, and an inexpensive power factor improvement circuit can be provided.
FIG. 6 shows waveforms of the rectified divided signal f of the alternating current input voltage and the drain current PFCId flowing through the switching element Q1 at this time. FIG. 7 shows the relationship between the AC input voltage and the PFC output voltage.
また、負荷電流が軽負荷になった場合、DD制御回路20からのパルス信号aのパルス幅は、DC−DCコンバータ回路3の出力電圧を安定化するために狭くなる。軽負荷時の力率改善回路の各信号の波形を図8に示す。図8の例では、パルス信号aのパルス幅は、時刻t1〜時刻t2の期間である。微分回路による遅延時間は、負荷電流に対して変化しないため、微分回路信号bは、パルス分圧信号cに対して、常に高い電位状態にある。このため、トランジスタQ8はオンしない。
Further, when the load current becomes light, the pulse width of the pulse signal a from the
また、軽負荷によりコンデンサC1の放電電流は少なくて済むためコンデンサC1の充電電圧は入力電圧波形に関わらず大きく変動しない。従って、コンデンサC1の充電電圧の影響により、整流電圧の分圧点fの電圧がパルス信号の電圧よりも高い電圧を保持しているため、トランジスタQ7はオン動作しない。このため、DD制御回路20からのパルス信号のパルス幅が所定の遅延時間以下になると、PFCパルス信号dは出力されない。
Further, since the discharge current of the capacitor C1 can be reduced by a light load, the charging voltage of the capacitor C1 does not vary greatly regardless of the input voltage waveform. Therefore, the transistor Q7 does not turn on because the voltage at the voltage dividing point f of the rectified voltage is higher than the voltage of the pulse signal due to the influence of the charging voltage of the capacitor C1. For this reason, when the pulse width of the pulse signal from the
即ち、遅延回路は、DC−DCコンバータ回路3の負荷が軽くなるに従ってPFCゲート信号dをパルス信号aのパルス幅より狭いパルス幅にして、DC−DCコンバータ回路3の負荷が所定の負荷電力以下になるとPFCゲート信号dのパルス幅をゼロにする。このため、軽負荷状態では、力率改善回路2の動作は行われず、力率改善回路2の消費電力はなくなり、変換効率を向上できる。
また、PFCゲート信号dのパルス幅がゼロになると、ゲートON/OFF回路13へのパルス入力もなくなる。従い、コンデンサC6及び抵抗R15は放電し、ゲートON/OFF回路信号gはゼロとなり、スイッチ素子Q10はオフする。すなわち検出部11はグランドから切り離され、抵抗R1及び抵抗R2の電力消費はゼロとなり、無負荷〜軽負荷状態時における検出部11の電力消費を抑制できる。
That is, the delay circuit sets the PFC gate signal d to a pulse width that is narrower than the pulse width of the pulse signal a as the load of the DC-
When the pulse width of the PFC gate signal d becomes zero, there is no pulse input to the gate ON /
このように実施例によれば、交流入力電圧に応じてオンパルス幅が変化したPFCゲート信号によりスイッチング素子Q1を駆動できるので、「ENAGY STAR」の新規格LEVEL Vに適合させて力率を改善でき、安価で、かつ、より待機時電力を抑制した力率改善回路を提供することができる。 As described above, according to the embodiment, since the switching element Q1 can be driven by the PFC gate signal whose on-pulse width is changed according to the AC input voltage, the power factor can be improved by conforming to the new standard LEVEL V of “ENAGY STAR”. Therefore, it is possible to provide a power factor correction circuit that is inexpensive and further suppresses standby power.
Vin 交流電源
DB,整流器
T1,T1aトランス
P1,P1a 1次巻線
S1,S2a 2次巻線
P2,P2a 補助巻線
L1,L 昇圧リアクトル
D1〜D5 ダイオード
Q1,Q2, スイッチング素子
Q3〜Q8 トランジスタ
C2,C12,Cs 平滑コンデンサ
C1,C3,C4,C5,C6 コンデンサ
CP1 コンパレータ
R1〜R15 抵抗
PC1 フォトカプラ
Q10 スイッチ素子
2,26 力率改善回路
3,27 DC−DCコンバータ回路
10,10a PFC制御回路
11 検出部
12 遅延回路
20,20a DD制御回路
Vin AC power supply DB, rectifier T1, T1a transformer P1, P1a Primary winding S1, S2a Secondary winding P2, P2a Auxiliary winding L1, L Step-up reactors D1-D5 Diodes Q1, Q2, Switching elements Q3-Q8 Transistor C2 , C12, Cs Smoothing capacitors C1, C3, C4, C5, C6 capacitors
CP1 Comparator R1-R15 Resistor PC1 Photocoupler Q10 Switch element
DESCRIPTION OF
Claims (1)
フにより昇圧するとともに力率を改善して昇圧出力電圧を、第1パルス信号により駆動さ
れるDC−DCコンバータ回路に出力する力率改善回路であって、
前記DC−DCコンバータ回路の出力電圧に応じたパルス幅の前記第1パルス信号を入
力し、前記第1パルス信号のオンパルスが発生した時に、前記整流電圧に応じたパルス幅
を有する遅延パルス信号を発生させ、前記第1パルス信号と前記遅延パルス信号とを合成
することにより第2パルス信号を生成する遅延回路と、
前記遅延回路は、前記整流電圧が大きくなるに従って前記遅延パルス信号のパルス幅を
広げ、前記整流電圧が小さくなるに従って前記遅延パルス信号のパルス幅を狭め、
前記遅延回路で生成された前記第2パルス信号により前記第1のスイッチング素子を駆
動するスイッチ駆動回路を備え、
前記遅延回路は前記整流電圧に応じたパルス幅を有する遅延パルス信号を発生するため
の前記整流電圧を検出する電圧検出回路を有し、
前記遅延回路で生成された前記第2パルス信号のパルス幅がゼロの時に前記電圧検出回路
をGNDから切り離す回路を有する、ことを特徴とする力率改善回路。 A DC-DC converter circuit that boosts a rectified voltage obtained by rectifying an AC input voltage from an AC power supply by turning on / off the first switching element and improves a power factor to drive a boosted output voltage by a first pulse signal. Power factor correction circuit that outputs to
When the first pulse signal having a pulse width corresponding to the output voltage of the DC-DC converter circuit is input and an ON pulse of the first pulse signal is generated, a delayed pulse signal having a pulse width corresponding to the rectified voltage is generated. It raises a delay circuit for generating a second pulse signal by combining the first pulse signal and before Kioso extension pulse signal,
The delay circuit widens the pulse width of the delayed pulse signal as the rectified voltage increases, and narrows the pulse width of the delayed pulse signal as the rectified voltage decreases.
A switch driving circuit for driving the first switching element by the second pulse signal generated by the delay circuit;
The delay circuit has a voltage detection circuit for detecting the rectified voltage for generating a delayed pulse signal having a pulse width corresponding to the rectified voltage,
A power factor correction circuit comprising: a circuit that disconnects the voltage detection circuit from GND when a pulse width of the second pulse signal generated by the delay circuit is zero.
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