JP3054954B2 - Condenser AC boost circuit - Google Patents

Condenser AC boost circuit

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JP3054954B2 JP2197586A JP19758690A JP3054954B2 JP 3054954 B2 JP3054954 B2 JP 3054954B2 JP 2197586 A JP2197586 A JP 2197586A JP 19758690 A JP19758690 A JP 19758690A JP 3054954 B2 JP3054954 B2 JP 3054954B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はトランスレス交流昇圧器に関し、特にノイ
ズが少なく、軽量、小型のコンデンサー交流昇圧器に関
する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transformerless AC booster, and more particularly to a lightweight, small-sized capacitor AC booster with less noise.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、コンデンサーとスイッチング素子を用い
て、コンデンサーを直列にしたり並列にしたり交互に切
り替えることにより交流の昇圧を行ういわゆる電子トラ
ンスが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called electronic transformer that boosts an alternating current by using a capacitor and a switching element to alternately switch a capacitor in series, parallel, or the like has been known.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、その切替え周波数は入力交流電源の周
波数より高くなければならず、そのためノイズを生じる
という問題があった。
However, there is a problem that the switching frequency must be higher than the frequency of the input AC power supply, thereby causing noise.

本発明は、この問題を解決することを主目的とするも
のであり、併せて、軽量小型のコンデンサー交流昇圧器
を提供しようとするものである。
An object of the present invention is to solve this problem, and also to provide a lightweight and compact condenser AC booster.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するため、本発明に係るコンデンサー
交流昇圧回路は、その基本構成を第1図〜第3図に、具
体例を第5図〜第7図に示す如く、 入力交流電源(AC)の一方の端子に二つのコンデンサ
ー(C1,C2)を並列に接続し、 入力交流電源(AC)の他方の端子に二組の整流回路を
それらの出力極性が互いに逆となるように並列に接続
し、それぞれの整流電圧により上記二つのコンデンサー
(C1,C2)が互いに逆の極性に充電されるように接続す
ると共に、 一方のコンデンサー(C1)の正の出力端子と負荷(Z
L)の一方の端子の間に、入力交流電源の正の半周期だ
けon動作されるスイッチング素子(T1)を直列に接続
し、 他方のコンデンサー(C2)の負の出力端子と負荷(Z
L)の一方の端子の間に、入力交流電源の負の半周期だ
けon動作されるスイッチング素子(T2)を直列に接続
し、 負荷(ZL)の他方の端子は入力交流電源の他方の端子
に接続し、 入力交流電源(AC)の周期に従って上記スイッチング
素子(T1,T2)を個別にon・off駆動する駆動回路を設
け、 これにより、負荷(ZL)の両端に、入力交流電源の正
電圧に上記一方のコンデンサー(C1)に充電された正電
圧が重畳された正電圧と、入力交流電源の負電圧に上記
他方のコンデンサー(C2)に充電された負電圧が重畳さ
れた負電圧とから形成される交流電圧が出力されるよう
構成したことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a capacitor AC booster circuit according to the present invention has an input AC power supply (AC) as shown in FIGS. 1 to 3 and FIG. 5 to FIG. Two capacitors (C1, C2) are connected in parallel to one terminal of the, and two sets of rectifier circuits are connected in parallel to the other terminal of the input AC power supply (AC) so that their output polarities are opposite to each other. The two capacitors (C1, C2) are connected so that their rectified voltages are charged to opposite polarities, and the positive output terminal of one capacitor (C1) is connected to the load (Z
L), a switching element (T1) that is turned on for only the positive half cycle of the input AC power supply is connected in series between one terminal of the input AC power supply, and the negative output terminal of the other capacitor (C2) and the load (Z
A switching element (T2) that is turned on for only the negative half cycle of the input AC power supply is connected in series between one terminal of L) and the other terminal of the load (ZL) is the other terminal of the input AC power supply. And a drive circuit for individually driving the switching elements (T1, T2) on and off in accordance with the cycle of the input AC power supply (AC), whereby the positive and negative sides of the input AC power supply are provided at both ends of the load (ZL). A positive voltage in which the positive voltage charged in the one capacitor (C1) is superimposed on a voltage, and a negative voltage in which the negative voltage charged in the other capacitor (C2) is superimposed on the negative voltage of the input AC power supply. Characterized in that it is configured to output an AC voltage formed from

上記整流回路としては、例えば第1図に示すように、
整流ダイオード(D1,D2)による半波整流回路を用いる
ことができる。
As the rectifier circuit, for example, as shown in FIG.
A half-wave rectifier circuit using rectifier diodes (D1, D2) can be used.

また、第2図に示すように、コンデンサー降圧直流電
源回路またはスイッチング直流電源回路(S1,S2)を用
いることもできる。
Further, as shown in FIG. 2, a capacitor step-down DC power supply circuit or a switching DC power supply circuit (S1, S2) can be used.

更にまた、第3図に示すように、コンデンサー降圧直
流電源回路またはスイッチング直流電源回路(S1,S2)
と、半波形の倍電圧整流回路(D3,D5,C3,C5)(D4,D6,C
4,C6)とを組み合わせて用いるようにしてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 3, a capacitor step-down DC power supply circuit or a switching DC power supply circuit (S1, S2)
And a half-waveform voltage doubler rectifier (D3, D5, C3, C5) (D4, D6, C
4, C6) may be used in combination.

また、半波形の倍電圧整流回路(D3,D5,C3,C5)(D4,
D6,C4,C6)のみを用いることも可能である。
Also, a half-waveform voltage doubler rectifier circuit (D3, D5, C3, C5) (D4,
D6, C4, C6) alone.

或いはまた、本発明は、その基本構成を第4図に、具
体例を第8図に示すように、 入力交流電源(AC)の一方の端子に二つのコンデンサ
ー(C1,C2)を並列に接続し、 入力交流電源(AC)の他方の端子に二組のスイッチン
グ全波形倍電圧整流回路(S1,S2)をそれらの出力極性
が互いに逆となるように並列に接続し、それぞれの整流
電圧により上記二つのコンデンサー(C1,C2)が互いに
逆の極性に充電され、かつ、電源(AC)電圧と各コンデ
ンサー(C1またはC2)の充電電圧との代数和が所定電圧
に達したときそれらの充電回路を個別にoffとするスイ
ッチング動作を行なうように構成すると共に、 入力交流電源の正の半周期だけon動作するスイッチン
グ素子を二個(T1,T4)、入力交流電源の負の半周期だ
けon動作するスイッチング素子を二個(T2,T3)設け、
これら四個のスイッチング素子を交互にブリッジ状に接
続し、当該ブリッジの一端は上記二つのコンデンサー
(C1,C2)のうち一方のコンデンサー(C1)の正の出力
端子に接続し、ブリッジの他端は他方のコンデンサー
(C2)の負の出力端子に接続し、ブリッジの中間点の間
に負荷(ZL)を接続したことを特徴とするものである。
Alternatively, in the present invention, two capacitors (C1, C2) are connected in parallel to one terminal of an input AC power supply (AC) as shown in FIG. Then, two sets of switching full-waveform voltage doubler rectifiers (S1, S2) are connected in parallel to the other terminal of the input AC power supply (AC) so that their output polarities are opposite to each other. When the two capacitors (C1, C2) are charged to opposite polarities and the algebraic sum of the power supply (AC) voltage and the charged voltage of each capacitor (C1 or C2) reaches a predetermined voltage, they are charged. The circuit is configured to perform the switching operation of turning off the circuits individually, and two switching elements (T1, T4) that turn on only during the positive half cycle of the input AC power supply, and turn on only during the negative half cycle of the input AC power supply Two switching elements (T2, T3) ,
These four switching elements are connected alternately in the form of a bridge, and one end of the bridge is connected to the positive output terminal of one of the two capacitors (C1, C2), and the other end of the bridge. Is connected to the negative output terminal of the other capacitor (C2), and a load (ZL) is connected between the intermediate points of the bridge.

〔作 用〕(Operation)

第1図の回路例において、入力交流電源ACの右側の端
子電圧をゼロとして、左側端子が負の半周期になると、
整流ダイオードD1が導通し、コンデンサーC1がほぼ入力
電圧のピーク値Vmまで充電される。このように入力電圧
が負の期間中は、スイッチング素子T1はその駆動回路
(図中、点線で示す。その詳細は第5図以下に示す。)
の作用によってoff状態に保たれている。そのため、入
力電圧がピークを過ぎても、コンデンサーC1は上記ピー
ク電圧Vmを保持する。次いで入力電圧が正の半周期にな
ると、整流ダイオードD1は導通せず、スイッチング素子
T1がその駆動回路によりonされる。然るときは、正の入
力電圧とコンデンサーC1に充電された正の電圧とが加わ
りあって、負荷ZLの両端にはピーク値約2Vmの正電圧が
出力される。
In the circuit example of FIG. 1, when the right terminal voltage of the input AC power supply AC is zero and the left terminal has a negative half cycle,
The rectifier diode D1 conducts, and the capacitor C1 is charged to approximately the peak value Vm of the input voltage. As described above, during the period when the input voltage is negative, the switching element T1 has its drive circuit (shown by a dotted line in the figure, details of which are shown in FIG. 5 and thereafter).
Is kept off by the action of. Therefore, even when the input voltage has passed the peak, the capacitor C1 holds the peak voltage Vm. Next, when the input voltage becomes a positive half cycle, the rectifier diode D1 does not conduct and the switching element
T1 is turned on by the drive circuit. At that time, the positive input voltage and the positive voltage charged in the capacitor C1 are added, and a positive voltage having a peak value of about 2 Vm is output to both ends of the load ZL.

負電圧についても同様の動作原理により、負の入力電
圧にコンデンサーC2に充電された負電圧が重畳されてピ
ーク値約−2Vmの負の出力電圧が得られる。
The same operation principle is applied to the negative voltage, and the negative voltage charged in the capacitor C2 is superimposed on the negative input voltage to obtain a negative output voltage having a peak value of about −2 Vm.

第1図の右側の上段のグラフはこの回路の入力交流波
形を示し、下段のグラフはこれに対応する負荷ZLの両端
間の出力電圧波形を示している。
The upper graph on the right side of FIG. 1 shows the input AC waveform of this circuit, and the lower graph shows the corresponding output voltage waveform across the load ZL.

第2図の回路例は、第1図の整流ダイオードD1,D2の
代わりにコンデンサー降圧直流電源回路またはスイッチ
ング直流電源回路S1,S2を用いたものである。入力電圧
が負の半周期の間は直流電源回路S1を通じて、コンデン
サーC1が直流電源回路S1の出力電圧Vnまで充電される。
次いで正の半周期に入ると、入力電圧Vmとこのコンデン
サーC1の電圧Vnとが重畳され、負荷ZLの両端には約Vm+
Vnのピーク交流出力電圧が得られる。
The circuit example in FIG. 2 uses a capacitor step-down DC power supply circuit or switching DC power supply circuits S1 and S2 instead of the rectifier diodes D1 and D2 in FIG. During the negative half cycle of the input voltage, the capacitor C1 is charged to the output voltage Vn of the DC power supply circuit S1 through the DC power supply circuit S1.
Next, in the positive half cycle, the input voltage Vm and the voltage Vn of the capacitor C1 are superimposed, and about Vm +
A peak AC output voltage of Vn is obtained.

またこのときは、もう一方のコンデンサー降圧直流電
源回路またはスイッチング直流電源回路S2を通じて、コ
ンデンサーC2が電圧−Vnまで充電され、次の負の半周期
で−(Vm+Vn)のピーク交流出力電圧が得られる。
At this time, the capacitor C2 is charged to the voltage -Vn through the other capacitor step-down DC power supply circuit or the switching DC power supply circuit S2, and a peak AC output voltage of-(Vm + Vn) is obtained in the next negative half cycle. .

第3図の回路例においては、第2図の場合と同様に出
力電圧Vn,−Vnの直流電源回路S1,S2を用いると共に、正
の出力側にはD3,D5,C3,C5から成る半波形の電圧増倍整
流回路を設け、負の出力側にも同様にD4,D6,C4,C6から
成る半波形の電圧増倍整流回路を設けてある。この回路
の動作は次の通りである。起動直後、ACの左側端子が負
の半周期の時、直流電源回路S1によりC1がVnまで充電さ
れる(C1の右側端子を正とする。)。次のACの正の半周
期間に、C1の充電電圧とACの電圧により、C3がVm+Vnに
充電される(C3の上側端子を正とする。)。次のACの負
の半周期間に、C1及びC3の充電電圧とACの電圧により、
C5が2Vmに充電される(C5の右側端子を正とする。)。
よって、定常状態においては、ACの正の半周期間にスイ
ッチング素子T1が導通することにより、負荷ZLには、A
C、C1及びC5の電圧を加算した電圧、即ち、3Vm+Vnをピ
ークとする電圧が出力されることになる(第3図右側下
段のグラフ参照)。
In the circuit example shown in FIG. 3, DC power supply circuits S1 and S2 having output voltages Vn and −Vn are used as in the case of FIG. 2, and a half of D3, D5, C3 and C5 is provided on the positive output side. A voltage multiplying rectifier circuit having a waveform is provided, and a half-waveform voltage multiplying rectifier circuit including D4, D6, C4, and C6 is similarly provided on the negative output side. The operation of this circuit is as follows. Immediately after startup, when the left terminal of AC has a negative half cycle, C1 is charged to Vn by the DC power supply circuit S1 (the right terminal of C1 is positive). During the next positive half cycle of AC, C3 is charged to Vm + Vn by the charging voltage of C1 and the voltage of AC (the upper terminal of C3 is positive). During the next negative half cycle of AC, the charging voltage of C1 and C3 and the voltage of AC
C5 is charged to 2Vm (the right terminal of C5 is positive).
Therefore, in the steady state, the switching element T1 conducts during the positive half cycle of AC, so that the load ZL has A
A voltage obtained by adding the voltages of C, C1, and C5, that is, a voltage having a peak of 3Vm + Vn, is output (see the lower right graph in FIG. 3).

第4図の回路例においては、コンデンサー降圧直流電
源回路またはスイッチング直流電源回路S1,S2を全波形
倍電圧整流回路として、その直流出力電圧をほぼ2Vnに
すると共に、四つのスイッチング素子T1〜T4を入力交流
電源または入力交流電源と同期する信号源でon・off駆
動することによって方形波または正弦波インバータを構
成し、これにより、負荷ZLの両端に入力交流電圧の2倍
以下の出力交流電圧±2Vnを得ることも可能なことが理
解できよう(第4図右側下段のグラフ参照)。
In the circuit example of FIG. 4, the capacitor step-down DC power supply circuit or the switching DC power supply circuits S1 and S2 are used as full waveform voltage doubler rectifier circuits, the DC output voltage of which is approximately 2 Vn, and the four switching elements T1 to T4 are connected. A square-wave or sine-wave inverter is constructed by driving on / off with an input AC power supply or a signal source synchronized with the input AC power supply, whereby an output AC voltage of less than twice the input AC voltage is applied to both ends of the load ZL. It can be understood that 2Vn can be obtained (see the graph on the lower right side of FIG. 4).

〔実施例〕〔Example〕

以下、第5図〜第8図に示す具体的な実施例を参照し
つつ本発明を更に詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific embodiments shown in FIGS.

第5図は、本発明を交流倍電圧器として構成した実施
例を示す回路図である。高圧系電源の電気製品を低圧系
電源の国へ持って行って使う時、このような交流倍電圧
器が必要となる。その原理的な等価回路は第1図に示し
たものの通りであるので、ここでは出力段のスイッチン
グ素子T1,T2のon・off制御を行う駆動回路と、その他の
回路要素について説明する。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment in which the present invention is configured as an AC voltage doubler. Such an AC voltage doubler is required when an electric product of a high-voltage power supply is taken to a low-voltage power supply country for use. The principle equivalent circuit is as shown in FIG. 1. Therefore, here, a drive circuit for performing on / off control of the switching elements T1 and T2 in the output stage and other circuit elements will be described.

第5図において、D3,T3,R5,R3がスイッチング素子T1
をon・off駆動する回路、D4,T4,R6,R4がスイッチング素
子T2をon・off駆動する回路(いずれも第1図中点線で
示したもの)である。R2,C3は簡単な波形改善回路を構
成する。R1は突入電流を抑える抵抗である。R1またはR2
の値を適切に設定することにより、歪の少ない正弦波を
得ることができる。また、このR1およびR2にサミスタ抵
抗を用いることにより、大電流出力時の熱損失を低減で
きる。R9,R10はコンデンサーの蓄積電荷放電用の抵抗で
ある。
In FIG. 5, D3, T3, R5, and R3 are switching elements T1.
And a circuit for driving the switching element T2 on and off with D4, T4, R6, and R4 (all shown by dotted lines in FIG. 1). R2 and C3 constitute a simple waveform improving circuit. R1 is a resistor for suppressing the inrush current. R1 or R2
By setting the value of appropriately, a sine wave with little distortion can be obtained. Further, by using a thermistor resistor for R1 and R2, heat loss at the time of large current output can be reduced. R9 and R10 are resistors for discharging the accumulated charge of the capacitor.

第6図は、コンデンサー降圧式の直流電源回路で得ら
れる補償電圧を利用して昇圧を行うようにした実施例を
示しており、その原理的な等価回路は第2図に示したも
のの通りである。即ち、C4,D1,C1から成る回路において
C1の分圧を取り出すことにより一つの簡単なコンデンサ
ー降圧直流電源回路(第2図におけるS1の一つの具体例
に相当)が構成され、同様にC4,D2,C2から成る回路によ
りもう一つのコンデンサー降圧直流電源回路(第2図に
おけるS2に相当)が構成される。これらの直流電源回路
が補償電圧を提供する。その補償電圧はC4とC1またはC2
との容量比で定まる。負荷ZLの両端には、入力交流電圧
にこの補償電圧が重畳された出力電圧が得られること
は、これまでの説明から容易に理解できよう。ただ、C4
は無極性コンデンサーでなければならないので、大電力
用としては不向きである。なお、D3,T3,R5,R3、およびD
4,T4,R6,R4は、第5図の場合と同様にスイッチング素子
T1およびT2の駆動回路である。
FIG. 6 shows an embodiment in which boosting is performed by using a compensation voltage obtained in a capacitor step-down DC power supply circuit, and a principle equivalent circuit thereof is as shown in FIG. is there. That is, in the circuit composed of C4, D1, and C1,
By taking out the divided voltage of C1, one simple capacitor step-down DC power supply circuit (corresponding to one specific example of S1 in FIG. 2) is formed, and another capacitor is similarly formed by a circuit composed of C4, D2, and C2. A step-down DC power supply circuit (corresponding to S2 in FIG. 2) is configured. These DC power circuits provide the compensation voltage. Its compensation voltage is C4 and C1 or C2
It is determined by the capacity ratio. It can be easily understood from the above description that an output voltage in which the compensation voltage is superimposed on the input AC voltage is obtained at both ends of the load ZL. Just C4
Is not suitable for high power because it must be a non-polar capacitor. Note that D3, T3, R5, R3, and D3
4, T4, R6, R4 are switching elements as in Fig.5
This is a drive circuit for T1 and T2.

第7図に示した実施例も、補償電圧を利用して昇圧を
行うようにしたもので、その原理的な等価回路は第2図
に示したものの通りであるが、その補償電圧を簡単なス
イッチング直流電源回路(第2図におけるS1,S2に相
当)で供給するようにしたものである。そのスイッチン
グ直流電源回路の具体的一例について説明する。なお、
D3,T3,R5,R3は、第5図および第6図の場合と同様にス
イッチング素子T1の駆動回路である。
The embodiment shown in FIG. 7 is also designed to perform boosting by using a compensation voltage, and its principle equivalent circuit is as shown in FIG. The power is supplied by a switching DC power supply circuit (corresponding to S1 and S2 in FIG. 2). A specific example of the switching DC power supply circuit will be described. In addition,
D3, T3, R5, and R3 are drive circuits for the switching element T1, as in the case of FIGS. 5 and 6.

而して、図示したスイッチング直流電源回路における
補償電圧はコンデンサーC1(またはC2)に充電される電
圧とほぼ等しい。従って、比較回路を用いてC1の電圧を
監視し、これが予め設定された電圧を超えると、比較回
路の出力信号によりスイッチング素子T5がoffに切り替
えられるように構成する。即ち、図示した比較回路で
は、R11とW1で分圧されたC1の電圧がトランジスタT9の
しきい値(約0.65V)を超えると、T9,T7を通じてスイッ
チング素子T5をoffとする。
Thus, the compensation voltage in the illustrated switching DC power supply circuit is substantially equal to the voltage charged in the capacitor C1 (or C2). Therefore, the voltage of C1 is monitored using a comparison circuit, and when this voltage exceeds a preset voltage, the switching element T5 is switched off by the output signal of the comparison circuit. That is, in the illustrated comparison circuit, when the voltage of C1 divided by R11 and W1 exceeds the threshold value (about 0.65 V) of the transistor T9, the switching element T5 is turned off through T9 and T7.

注意すべきことは、C1の容量が充分でなければ端子極
性が反転する恐れがあることである。一方、C1の容量が
大きすぎると、ダイオードとスイッチング素子の内部抵
抗により、C1の端子電圧が上がらなくなる恐れもある。
この傾向は補償電圧が低ければ低いほど増大する。これ
を改善するには、同図に示すようにインダクタンスL1を
入れるか、または本格的なスイッチングレギュレータ回
路を導入するとよい。
It should be noted that if the capacitance of C1 is not sufficient, the terminal polarity may be inverted. On the other hand, if the capacitance of C1 is too large, the terminal voltage of C1 may not be increased due to the internal resistance of the diode and the switching element.
This tendency increases as the compensation voltage decreases. In order to improve this, it is better to insert an inductance L1 as shown in the figure or to introduce a full-scale switching regulator circuit.

第8図の実施例は、入力電源電圧よりも低い電圧から
2倍までの広い範囲の交流出力電圧が得られることを特
徴としている。従って、電源電圧変動から特性の変化を
調べる時に役立つ電源装置である。その原理的な等価回
路は第4図に示した通りであるので、ここでは主として
そのスイッチング全波形倍電圧整流回路(第4図におけ
るS1,S2に相当)と、出力段のスイッチング素子(T1〜T
4)の駆動回路の具体的な構成について説明する。
The embodiment of FIG. 8 is characterized in that an AC output voltage in a wide range from a voltage lower than the input power supply voltage to twice as large can be obtained. Therefore, the power supply device is useful when examining a change in characteristics from a power supply voltage fluctuation. The principle equivalent circuit is as shown in FIG. 4. Therefore, here, the switching full waveform voltage doubler rectifier circuit (corresponding to S1 and S2 in FIG. 4) and the output stage switching element (T1 to T
The specific configuration of the drive circuit of 4) will be described.

第8図において、スイッチング全波形倍電圧整流回路
のスイッチング素子T5およびそれを駆動する回路の構成
は第7図のものとほぼ同様であるが、その比較回路の構
成が若干異なる。即ち、第8図のものでは、電源電圧と
C1またはC2の電圧との代数和を監視し、これが設定され
た電圧を超えたとき出力信号を発してスイッチング素子
T5をoffさせるようになっている。
In FIG. 8, the configuration of the switching element T5 of the switching full-waveform voltage doubler rectifier circuit and the circuit for driving the same is almost the same as that of FIG. 7, but the configuration of the comparison circuit is slightly different. That is, in the case of FIG.
Monitors the algebraic sum with the voltage of C1 or C2, and when this exceeds the set voltage, issues an output signal and switches
T5 is turned off.

第8図の比較回路には、第7図のものと比べて、整流
ダイオードD11とR15,C5から成る積分回路が加えられて
いる。積分時間常数が大きいから、R15を流れている電
流は常に入力電源電圧に比例している。同様に、R11を
流れている電流は常にC1の端子電圧に比例している。そ
してR11とR15はW1より充分大きいから、W1を流れている
電流は上記二つの電流の和と見なせる。言い換えると、
W1の端子電圧は電源電圧とC1の端子電圧との代数和に比
例している。この比例電圧がトランジスタT9のしきい値
を超えると、T7を通じてT5をoffさせる。スイッチング
全波形倍電圧整流回路S2の構成もこれと同様である。
The comparing circuit of FIG. 8 is different from that of FIG. 7 in that an integrating circuit including a rectifier diode D11 and R15 and C5 is added. Since the integration time constant is large, the current flowing through R15 is always proportional to the input power supply voltage. Similarly, the current flowing through R11 is always proportional to the terminal voltage of C1. Since R11 and R15 are sufficiently larger than W1, the current flowing through W1 can be regarded as the sum of the above two currents. In other words,
The terminal voltage of W1 is proportional to the algebraic sum of the power supply voltage and the terminal voltage of C1. When this proportional voltage exceeds the threshold value of the transistor T9, T5 is turned off through T7. The configuration of the switching full waveform voltage doubler rectifier circuit S2 is the same as this.

次に、出力段のスイッチング素子T1〜T4のon・off駆
動回路について説明する。これら四つのスイッチング素
子T1〜T4の駆動回路は、互いに対称的な四つの駆動回路
で構成されている。入力交流電源の左側の端子が正の半
周期になると、D7,R3,R5,R7,T11から成る駆動回路を通
じて、適当な幅を持つ正弦波または疑似正弦波電流が流
れ、これによりT1がon駆動される。同様に、T4もD10等
から成る駆動回路を通じて流れる電流によりon駆動され
る。しかしながら、T3とT2は、D9,D8の入力交流電源に
対する極性が反対なため、offされている。従って、負
荷ZLには或る極性の出力電圧が得られる。次に入力交流
電源が負の半周期に入ると、逆にスイッチング素子T3と
T2がon駆動され、T1とT4はoff駆動される。従って、負
荷ZLには反対極性の出力電圧が得られる。なお、負の半
周期での動作原理は正の場合と同様であるから、第8図
ではそれに関連する各回路要素の参照番号は省略してあ
る。
Next, an on / off drive circuit for the switching elements T1 to T4 in the output stage will be described. The drive circuits for these four switching elements T1 to T4 are composed of four symmetric drive circuits. When the left terminal of the input AC power supply has a positive half cycle, a sine-wave or pseudo-sine-wave current having an appropriate width flows through a drive circuit including D7, R3, R5, R7, and T11, thereby turning on T1. Driven. Similarly, T4 is also driven on by a current flowing through a drive circuit including D10 and the like. However, T3 and T2 are turned off because the polarities of D9 and D8 with respect to the input AC power supply are opposite. Therefore, an output voltage of a certain polarity is obtained at the load ZL. Next, when the input AC power supply enters the negative half cycle, the switching element T3
T2 is driven on, and T1 and T4 are driven off. Therefore, an output voltage of the opposite polarity is obtained at the load ZL. Since the principle of operation in the negative half cycle is the same as that in the positive half cycle, the reference numerals of the respective circuit elements related to it are omitted in FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上記の如き構成を有する本発明に係るコンデンサー交
流昇圧器は、 (1)出力段のスイッチング素子を入力交流電源または
入力交流電源と同期する信号源で駆動するため、ノイズ
低減と効率アップを図ることができること、 (2)極性を有する電解コンデンサーも使用できるた
め、従来のトランスレス交流昇圧回路よりも軽量かつ小
型化できること、 などの効果を奏する。
The capacitor AC booster according to the present invention having the above-described configuration has the following advantages. (1) Since the switching element in the output stage is driven by the input AC power supply or a signal source synchronized with the input AC power supply, noise reduction and efficiency improvement are achieved. (2) Since an electrolytic capacitor having a polarity can also be used, it is possible to achieve effects such as being lighter and smaller than a conventional transformerless AC booster circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図〜第4図は、本発明に係るコンデンサー交流昇圧
器のそれぞれ異なった代表的な基本形態を示す回路図で
ある。 第5図は、本発明を交流倍電圧器として構成した実施例
を示す回路図である。 第6図は、簡単なコンデンサー降圧直流電源回路を用い
て補償電圧を得るようにした実施例を示す回路図であ
る。 第7図は、簡単なスイッチング直流電源回路を用いて補
償電圧を得るようにした実施例を示す回路図である。 第8図は、入力電源電圧変動より特性の変化を調べるた
めに有用な電源装置として構成した実施例を示す回路図
である。 AC……入力交流電源 C1,C2……コンデンサー D1,D3……整流ダイオード S1,S2……コンデンサー降圧直流電源回路またはスイッ
チング直流電源回路 T1〜T4……スイッチング素子 D3−T3−R5−R3、D4−T4−R6−R4……スイッチング素子
の駆動回路 ZL……負荷
1 to 4 are circuit diagrams showing different typical basic modes of the capacitor AC booster according to the present invention. FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment in which the present invention is configured as an AC voltage doubler. FIG. 6 is a circuit diagram showing an embodiment in which a compensation voltage is obtained by using a simple capacitor step-down DC power supply circuit. FIG. 7 is a circuit diagram showing an embodiment in which a compensation voltage is obtained using a simple switching DC power supply circuit. FIG. 8 is a circuit diagram showing an embodiment configured as a power supply device useful for examining a change in characteristics from a change in input power supply voltage. AC: Input AC power supply C1, C2: Capacitor D1, D3: Rectifier diode S1, S2: Capacitor step-down DC power supply circuit or switching DC power supply circuit T1-T4: Switching element D3-T3-R5-R3, D4 -T4-R6-R4 ... Switching element drive circuit ZL ... Load

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力交流電源(AC)の一方の端子に二つの
コンデンサー(C1,C2)を並列に接続し、 入力交流電源(AC)の他方の端子に二組の整流回路をそ
れらの出力極性が互いに逆となるように並列に接続し、
それぞれの整流電圧により上記二つのコンデンサー(C
1,C2)が互いに逆の極性に充電されるよう接続すると共
に、 一方のコンデンサー(C1)の正の出力端子と負荷(ZL)
の一方の端子の間に、入力交流電源の正の半周期だけon
動作させるスイッチング素子(T1)を直列に接続し、 他方のコンデンサー(C2)の負の出力端子と負荷(ZL)
の一方の端子の間に、入力交流電源の負の半周期だけon
動作させるスイッチング素子(T2)を直列に接続し、 負荷(ZL)の他方の端子は入力交流電源の他方の端子に
接続し、 入力交流電源(AC)の周期に従って上記スイッチング素
子(T1,T2)を個別にon・off駆動する駆動回路を設け、 これにより、負荷(ZL)の両端に、入力交流電源の正電
圧に上記一方のコンデンサー(C1)に充電された正電圧
が重畳された正電圧と、入力交流電源の負電圧に上記他
方のコンデンサー(C2)に充電された負電圧が重畳され
た負電圧とから形成される交流電圧が出力されるよう構
成したことを特徴とするコンデンサー交流昇圧回路。
1. Two capacitors (C1, C2) are connected in parallel to one terminal of an input AC power supply (AC), and two sets of rectifier circuits are connected to the other terminal of the input AC power supply (AC). Connect in parallel so that the polarities are opposite to each other,
The above two capacitors (C
1, C2) are connected so that they are charged in opposite polarities, and the positive output terminal of one capacitor (C1) and the load (ZL)
Between only one positive terminal of the input AC power supply
The switching element (T1) to be operated is connected in series, and the negative output terminal of the other capacitor (C2) and the load (ZL)
Between the two terminals of the input AC power supply for the negative half cycle
The switching element (T2) to be operated is connected in series, the other terminal of the load (ZL) is connected to the other terminal of the input AC power supply, and the above switching elements (T1, T2) according to the cycle of the input AC power supply (AC) A drive circuit is provided for individually driving on / off the positive and negative voltages of the capacitor (C1) and the positive voltage of the input AC power supply superimposed on both ends of the load (ZL). And a negative voltage obtained by superimposing a negative voltage charged on the other capacitor (C2) on a negative voltage of the input AC power supply. circuit.
【請求項2】上記整流回路が、整流ダイドード(D1,D
2)による半波整流回路である請求項1に記載のコンデ
ンサー交流昇圧回路。
2. A rectifier circuit comprising:
2. The capacitor AC booster circuit according to claim 1, wherein the capacitor AC booster circuit is a half-wave rectifier circuit according to 2).
【請求項3】上記整流回路が、コンデンサー降圧直流電
源回路またはスイッチング直流電源回路(S1,S2)であ
る請求項1に記載のコンデンサー交流昇圧回路。
3. The capacitor AC boosting circuit according to claim 1, wherein said rectifying circuit is a capacitor step-down DC power supply circuit or a switching DC power supply circuit (S1, S2).
【請求項4】上記整流回路が、半波形の電圧増倍整流回
路(D3,D5,C3,C5)(D4,D6,C4,C6)である請求項1に記
載のコンデンサー交流昇圧回路。
4. The capacitor AC booster circuit according to claim 1, wherein the rectifier circuit is a half-waveform voltage multiplying rectifier circuit (D3, D5, C3, C5) (D4, D6, C4, C6).
【請求項5】上記整流回路が、コンデンサー降圧直流電
源回路またはスイッチング直流電源回路(S1,S2)と、
半波形の電圧増倍整流回路(D3,D5,C3,C5)(D4,D6,C4,
C6)とを組み合わせたものである請求項1に記載のコン
デンサー交流昇圧回路。
5. The rectifier circuit according to claim 1, wherein the rectifier circuit includes a capacitor step-down DC power supply circuit or a switching DC power supply circuit (S1, S2).
Half-wave voltage multiplying rectifier circuit (D3, D5, C3, C5) (D4, D6, C4,
2. The capacitor AC booster circuit according to claim 1, wherein C6) is combined.
【請求項6】入力交流電源(AC)の一方の端子に二つの
コンデンサー(C1,C2)を並列に接続し、 入力交流電源(AC)の他方の端子に二組のスイッチング
全波形倍電圧整流回路(S1,S2)をそれらの出力極性が
互いに逆となるように並列に接続し、それぞれの整流電
圧により上記二つのコンデンサー(C1,C2)が互いに逆
の極性に充電され、かつ、電源(AC)電圧と各コンデン
サー(C1またはC2)の充電電圧との代数和が所定電圧に
達したときそれらの充電回路を個別にoffとするスイッ
チング動作を行なうように構成すると共に、 入力交流電源の正の半周期だけon動作するスイッチング
素子を二個(T1,T4)、入力交流電源の負の半周期だけo
n動作するスイッチング素子を二個(T2,T3)設け、これ
ら四個のスイッチング素子を交互にブリッジ状に接続
し、当該ブリッジの一端は上記二つのコンデンサー(C
1,C2)のうち一方のコンデンサー(C1)の正の出力端子
に接続し、ブリッジの他端は他方のコンデンサー(C2)
の負の出力端子に接続し、ブリッジの中間点の間に負荷
(ZL)を接続したことを特徴とするコンデンサー交流昇
圧回路。
6. A capacitor connected in parallel to one terminal of an input AC power supply (AC) and two sets of switching full waveform double voltage rectifiers to the other terminal of the input AC power supply (AC). The circuits (S1, S2) are connected in parallel so that their output polarities are opposite to each other, and the two capacitors (C1, C2) are charged to the opposite polarities by the respective rectified voltages, and the power supply ( When the algebraic sum of the AC) voltage and the charging voltage of each capacitor (C1 or C2) reaches a predetermined voltage, a switching operation is performed to turn off those charging circuits individually, and the input AC power supply Two switching elements (T1 and T4) that operate on for only half the cycle of (o) for the negative half cycle of the input AC power supply
n Two operating switching elements (T2, T3) are provided, and these four switching elements are connected alternately in a bridge shape. One end of the bridge is connected to the two capacitors (C
1, C2) to the positive output terminal of one capacitor (C1), and the other end of the bridge to the other capacitor (C2)
A capacitor AC booster circuit, characterized in that a load (ZL) is connected between the bridge's midpoint and a negative output terminal.
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