CN1195959A - 电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种电源装置,通过全波整流电路,将具有非平滑用的第1电容器的非平滑电源连接于工频交流电源。将具有并联谐振电路的逆变器电路连接于非平滑电源。并联谐振电路在逆变器变压器的初级线圈Trla上连接第1副电容器和二极管D5,而且并联连接主电容器C3。晶体管Q1与并联谐振电路串联连接。连接局部平滑电路,通过二极管D5将二极管D6、D7与第1电容器并联连接,同时连接扼流圈L1及电容器C4。在次级线圈Trlb上通过镇流器连接荧光灯两灯丝和启动电容器。

Description

电源装置

本发明涉及具有高次谐波减少的单晶体管式逆变器的电源装置。

这种电源装置已经为人所知的有例如日本专利特开平8-149845号所述的结构。

该特开平8-149845号公报记述的电源装置，将全波整流器接在工频交流电源上，该全波整流电路连接着具有一对开关元件的半桥式逆变器电路。又在该半桥式逆变器电路上连接着与一开关元件并联连接着电感和电容的串联电路，而与另一开关元件并联连接着二极管和灯管，与电感、电容和二极管这些元件的串联电路并联连接着电容器。

于是，全波整流电路输出的电压高时，在电容器中贮存高频能量的一部分，而在输出电压低时，向逆变器电路提供电能，减少电流的变动幅度，同时，不管全波整流电路的输出电压如何，由全波整流电路经常向逆变器电路供电，因而来自工频交流电源的输入电流不会有停止的时候，可以改善输入电流畸变，减少高次谐波，同时减小电流畸变。

如上所述，在如特开平8-149845号公报所述那样构成半桥式逆变器电路的情况下，基本上是一对开关元件中一定有某一个是导通的，因此不成问题。然而，该电路在用于具有一个开关元件的单晶体管式逆变器电路的情况下，有开关元件导通期和开关元件截止期两种状态，所以强迫振荡时与谐振电路的相位条件有关，而自由振荡时谐振电路与开关元件无关。因此，特开平8-149845号公报所述的结构存在着不能简单地用于单晶体管式逆变器电路的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供具有高次谐波减少的单晶体管式逆变器电路的电源装置。

本发明是在具备带有非平滑用的第1电容器的非平滑电源、使该非平滑电源的电压局部平滑的局部平滑电路，及具有并联谐振电路和串联连接于该并联谐振电路的开关装置的逆变器电路的电源装置中，并联谐振电路具有主电容器、将与该主电容器并联连接而且相位与该主电容器所传相位相反的电感和第1副电容器串联连接而成的串联电路，以及与上述第1副电容器并联连接，从上述非平滑电源看为正极性，从上述局部平滑电路看为反极性的二极管，上述主电容器和上述第1副电容器的连接点上连接着上述非平滑电源，上述电感和上述第1副电容器的连接点上连接着上述局部平滑电路，上述非平滑电源及上述局部平滑电源与上述并联谐振电路之间连接开关装置。于是，第1副电容器及二极管使输入电流的高次谐波分量减少，并且在开关装置导通下发生强迫振荡时，从非平滑电源和局部平滑电路看，第1副电容器总与并联谐振电路中流有强迫振荡电流的电感方保持并联关系，不管第1副电容器的超前性阻抗，强迫振荡电流还是连续、平稳地流动，而在开关装置断开下进行自由振荡时，第1副电容器和二极管处在独立于开关元件的并联谐振电路内，与开关元件无关地加强并联谐振电路，提高功率效率，同时改善电流不平衡，提高电路效率。

又具备与第1电容器并联连接的、二极管和第2电容器的串联电路。于是第1副电容器和二极管的并联电路在进行局部平滑时同时对第2电容器和二极管起作用，使输入电流的高次谐波分量减少。

还具备与电感并联连接的第2副电容器。于是，也利用与电感并联连接的第2电容器产生并联谐振。

又，本发明是在具备带有非平滑用的第1电容器的非平滑电源、使该非平滑电源的电压局部平滑的局部平滑电路，以及具有并联谐振电路和连接于该并联谐振电路的开关装置的逆变器电路的电源装置中，并联谐振电路具有并联连接于开关装置的主电容器、将与该主电容器串联连接而且相位与该主电容器所传相位相反的电感和第1副电容器串联连接而成的串联电路，以及与上述第1副电容器并联连接，从上述非平滑电源看为正极性，从上述局部平滑电路看为反极性的二极管，上述第1副电容器上连接着上述非平滑电源，上述电感和上述第1副电容器的连接点上连接着上述局部平滑电路，上述第1电容器、主电容器和第1副电容器串联连接。于是第1副电容器及二极管使输入电流的高次谐波分量减少，在开关装置导通发生强迫振荡时，从非平滑电源和局部平滑电路看，第1副电容器经常与强迫振荡电流流入并联谐振电路的电感方保持并联关系，尽管第1副电容器的超前性阻抗，强迫振荡电流还是连续、平稳地流动，而在开关装置断开进行自由振荡时，第1副电容器和二极管处在独立于开关元件的并联谐振电路内，与开关元件无关地加强并联谐振电路，提高功率效率，同时改善电流不平衡，提高电路效率。

还有，本发明是在具备带有非平滑用的第1电容器的非平滑电源、使该非平滑电源的电压局部平滑的局部平滑电路，以及具有并联谐振电路和连接于该并联谐振电路的开关装置的逆变器电路的电源装置中，并联谐振电路具有电感、并联连接于开关装置的主电容器，以及从上述非平滑电源看为正极性，从上述局部平滑电路看为反极性的二极管，并联连接于该二极管和第1电容器的串联电路上，同时在串联连接于上述电感的第1副电容器与上述二极管上连接上述非平滑电源，上述电感和上述第1副电容器的连接点上连接着上述局部平滑电路。于是第1副电容器及二极管使输入电流的高次谐波分量减少，在开关装置导通发生强迫振荡时，从非平滑电源和局部平滑电路看，第1副电容器经常与强迫振荡电流流入并联谐振电路的电感方保持并联关系，尽管第1副电容器的超前性阻抗，强迫振荡电流还是连续、平稳地流动，而在开关装置断开进行自由振荡时，第1副电容器和二极管处在独立于开关元件的并联谐振电路内，与开关元件无关地加强并联谐振电路，提高功率效率，同时改善电流不平衡，提高电路效率。

图1表示本发明的电源装置一实施形态的放电灯管起动装置。

图2是图1的装置的简化等效电路图。

图3是同上装置的另一实施形态的放电灯管起动装置的电路图。

图4图3的电路的简化等效电路图。

图5是同上装置的又一实施形态的放电灯管起动装置的电路图。

图6是图5的电路的简化等效电路图。

图7是同上装置的再一个实施形态的放电灯管起动装置的电路图。

图8是图7的电路的简化等效电路图。

图9是同上装置的又再一个实施形态的放电灯管起动装置的电路图。

图10是图9的电路的简化等效电路图。

图11是同上第1比较例的放电灯管起动装置的电路图。

图12是图11的电路的简化等效电路图。

图13是同上第2比较例的放电灯管起动装置的电路图。

图14是图13的电路的简化等效电路图。

图15是同上第3比较例的放电灯管起动装置的电路图。

图16是图15的电路的简化等效电路图。

图17是同上第4比较例的放电灯管起动装置的电路图。

图18是图17的电路的简化等效电路图。

图19是图1和图2所示的放电灯管起动装置的输入电流波形和输入电压波形的波形图。

图20是图3和图4所示的放电灯管起动装置的输入电流波形和输入电压波形的波形图。

图21是比较例1的放电灯管起动装置的输入电流波形和输入电压波形的波形图。

图22是图19的各波形的放大图。

图23是图20的各波形的放大图。

图24是图21的各波形的放大图。

图25是图1和图2所示的放电灯管起动装置中第1副电容器C2的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图26是图3和图4所示的放电灯管起动装置中第1副电容器C2的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图27是比较例1的放电灯管起动装置的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图28是图25的峰部的波形图。

图29是图26的峰部的波形图。

图30是图27的峰部的波形图。

图31是图25的谷部的波形图。

图32是图26的谷部的波形图。

图33是图27的谷部的波形图。

图34是说明图25的谷部的波形图。

图35是说明图26的谷部的波形图。

图36是说明图27的谷部的波形图。

图37是图1和图2所示的放电灯管起动装置的第1副电容器C2在峰部的电流波形和电压波形的波形图。

图38是同上情况下谷部的电流波形和电压波形的波形图。

图39是比较例1所示的放电灯管起动装置的第2电容器C6在峰部的电流波形和电压波形的波形图。

图40是同上情况下谷部的电流波形和电压波形的波形图。

图41是图1和图2所示的放电灯管起动装置中逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图42是图3和图4所示的放电灯管起动装置中逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图43是上述比较例1的放电灯管起动装置中逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图44是图41的峰部的波形图。

图45是图42的峰部的波形图。

图46是图43的峰部的波形图。

图47是图41的谷部的波形图。

图48是图42的谷部的波形图。

图49是图43的谷部的波形图。

图50是说明图41的谷部的波形图。

图51是说明图42的谷部的波形图。

图52是说明图43的谷部的波形图。

图53是图1和图2所示的放电灯管起动装置中主电容器C3的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图54是图3和图4所示的放电灯管起动装置中主电容器C3的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图55是比较例1的放电灯管起动装置中主电容器C3的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图56是图53的峰部的波形图。

图57是图54的峰部的波形图。

图58是图55的峰部的波形图。

图59是图53的谷部的波形图。

图60是图54的谷部的波形图。

图61是图55的谷部的波形图。

图62是说明图53的谷部的波形图。

图63是说明图54的谷部的波形图。

图64是说明图55的谷部的波形图。

图65是图1和图2所示的放电灯管起动装置的简化等效电路图。

图66是图65中初级线圈Tr1a、主电容器C3、及第1副电容器C2的电流波形图。

图67是比较例1的放电灯管起动装置的简化等效电路图。

图68是图67中初级线圈Tr1a和主电容器C3的电流波形图。

图69是图1和图2所示的放电灯管起动装置中晶体管Q1的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图70是图3和图4所示的放电灯管起动装置中晶体管Q1的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图71是比较例1的放电灯管起动装置中晶体管Q1的全周期电流波形和电压波形的波形图。

图72是图69的峰部的波形图。

图73是图70的峰部的波形图。

图74是图71的峰部的波形图。

图75是图69的谷部的波形图。

图76是图70的谷部的波形图。

图77是图71的谷部的波形图。

图78是图1和图2所示的放电灯管起动装置的全周期灯管电流的波形图。

图79是图3和图4所示的放电灯管起动装置的全周期灯管电流的波形图。

图80是同上比较例1的放电灯管起动装置的全周期灯管电流的波形图。

图81是图78的峰部的波形图。

图82是图79的峰部的波形图。

图83是图80的峰部的波形图。

下面参照附图对本发明的电源装置的一实施形态进行说明。

如图1所示，将防噪声电路1连接在工频交流电源e上，该防噪声电路1连接二极管D1、D2、D3、D4的桥路构成的作为整流装置的全波整流电路2的输入端子，该全波整流电路2的输出端子上连接着非平滑用的第1电容器C1，形成非平滑电源3。

又在该非平滑电源3上连接逆变器电路4，该逆变器电路4具有并联谐振电路5，该并联谐振电路5把作为第1副电容的第1副电容器C2与作为电感(滞后阻抗)的逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a串联连接，作为主电容(超前性阻抗)的主电容器C3并联连接于逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a与第1副电容器C2的串联电路上，二极管D5并联连接于第1副电容器C2。

还有，作为开关装置的晶体管Q1，其集电极和发射极与并联谐振电路5串联，即连接于逆变器变压器Tr1的初级线圈与主电容器C3的连接点及全波整流电路2的负极之间，该晶体管Q1的基极上连接着控制用的基极驱动电路6。

又通过二极管D5在第1电容器C1上连接局部平滑电路7，该局部平滑电路7隔着二极管D5，将二极管D6和放电用的二极管D7的串联电路用与二极管D5相反的极性和第1电容器C1并联连接，二极管D6连接于限制急剧快速充放电的限流用扼流圈L1与平滑用的电容器C4的串联电路，同时通过充电用的二极管D8连接于逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a。

而且，作为滞后性负载(放电灯管)的荧光灯FL，其灯丝FL1、FL2通过镇流器L2连接于逆变器变压器Tr1的次级线圈Tr1b上，灯丝FL1、FL2上连接着启动用的电容器C5，构成起动电路8。

下面对上述实施形态的动作加以说明。

首先，由图2所示的图1的简化等效电路图可见，并联谐振电路5的基本能量在非平滑时由非平滑电源3供给，在局部平滑时由局部平滑电路7供给。

而用于高频谐振能量由与非平滑电源并联且高频阻抗低的第1电容器C1和第1副电容器C2供给。亦即，在非平滑时从非平滑电源3看二极管D5是正极性，因此由第1电容器C1供给能量，在局部平滑时从局部平滑电路看二极管D5是反极性，因此，在晶体管Q1截止时电容器C4电流通过电容器C4、扼流圈L1、第1副电容器C2、第1电容器C1二极管D7及电容器C4的线路流动，借助于电容器C4的放电使第1副电容器C2及第1电容器C1充电。而在晶体管Q1导通时，电流通过第1电容器C1、第1副电容器C2、逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a、晶体管Q1及第1电容器C1的线路流动，借助于第1电容器C1和第1副电容器C2的放电使扼流圈L1充电。

而且，在使第1电容器C1的电容量比第1副电容器C2的电容量大得足够多的同时，第1副电容器C2的电容量设定得进行局部平滑时反复作每一周期大致完全充电、完全放电，则第1副电容器C2发生高频振荡，第1副电容器C2放电、电压下降时，从第1电容器C1向第1副电容器C2提供输入电流。

因而可以使输入电流连续，输入电流的高频分量减少。

又，局部平滑电路7，在非平滑时由于晶体管Q1的导通、截止，使非平滑电源3和并联谐振电路5的连接产生高频振荡，同时通过二极管D8对电容器C4进行充电。而在局部平滑时，晶体管Q1的导通、截止通过二极管D7使局部平滑电路7和并联谐振电路5的连接产生高频振荡，从而利用在非平滑时截止，在局部平滑时导通的二极管D7进行切换。还有，如果使工频交流电源e的整个周期完全平滑，则平滑电源的整个周期变得平坦，灯管电流峰值低，灯管峰值得到改善，电灯没有闪烁，功率效率达到最大值，但是由于必须贮存整个周期的能量，结构复杂庞大，因此使用局部平滑电路7。另一方面，在使用局部平滑电路7的情况下，只贮存波形谷部的能量，就可以充分小型化，而且在全波整流波形具有出现波峰的非平滑期和使谷部平滑的平坦的局部平滑部分，波谷不存在电流停止的区间，几乎不发生闪烁，荧光灯的功率效率也良好。

因此，借助于基极驱动电路6对晶体管Q1进行开关控制，则在晶体管导通时对逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a等充电，以供给并贮存能量，进行强迫振荡，在晶体管Q1截止时把贮存的能量转移到主电容器C3等，进行自由振荡。反复进行这样的动作，在逆变器变压器Tr1的次级线圈Tr1b感应产生高频交流电压，荧光灯FL由高频电波启动、点亮。

又，由于荧光灯FL是滞后性负载，容易由逆变器变压器Tr1取出能量，电流的连续性良好，而且晶体管Q1导通进行强迫荡时，仅取决于逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a侧设定电流路径。

下面参照图3所示的放电灯管起动装置对其他实施形态进行说明。

该图3所示的放电灯管起动装置是在图1所示放电灯管起动装置上，通过二极管D9对第1电容器并联连接第2电容器C6的。

由图4所示的简化等效电路可知，由于图3所示的结构，增加了二极管D9和第2电容器C6两个元件，但是使二极管D9和第2电容器C6负担二极管D5和第1副电容器C2的一部分功能，以此可以改善并联谐振电路5的频率或谐振度等工作条件，例如提高第1副电容器C2的高频振荡电压的调整、并联谐振电路的电压和电流的调整，以及频率调整等设计自由度，可以减少输入电流的高频分量，改善灯管电流的波峰因数等。

又，下面参照图5所示的放电灯管起动装置对其他实施形态加以说明。

该图5所示的放电灯管起动装置在图1所示的放电灯管起动装置上，与逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a并联地连接作为第2副电容的并联谐振用的第2副电容器C7。

由图6所示的简化等效电路可知，由于图5所示的结构，借助于将第2副电容器C7与逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a并联连接，可以调整由二极管D5及第1副电容器C2的并联谐振产生的高频振荡能量的发生量，可以改善并联谐振电路5的频率或谐振度等工作条件，例如提高第1副电容器C2的高频振荡电压的调整、并联谐振电路的电压和电流的调整，以及频率调整等设计自由度，可以易于减少输入电流的高频分量，改善灯管电流的波峰因数等。

还有，下面参照图7所示的放电灯管起动装置对其他实施形态进行说明。

该图7所示的放电灯管起动装置不用图5所示放电灯管起动装置的第2副电容器C2及与逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a并联连接的主电容器C3，而代之以在晶体管Q1的集电极、发射极之间连接作为主电容器的C8，并使C8与第1电容器C1串联连接。由于第1电容器C1的电容量充分大于主电容器C8的电容量，其动作与图5所示的放电灯管起动装置相同。

由图8所示的简化等效电路可知，由于图7所示的结构，与图5所示的结构的情况相同，借助于将第2副电容器C7与逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a并联连接，可以调整由二极管D5及第1副电容器C2的并联谐振产生的高频振荡能量的发生量，可以改善并联谐振电路5的频率或谐振度等工作条件，例如提高第1副电容器C2的高频振荡电压的调整、并联谐振电路的电流和电压的调整，以及频率调整等设计自由度，可以易于减少输入电流的高频分量，改善灯管电流的波峰因数等。

再者，下面参照图9所示的放电灯管起动装置对其他实施形态进行说明。

该图9所示的放电灯管起动装置是将图7所示放电灯管起动装置的第1副电容器C2连接于并联的二极管D5的阳极侧和非平滑电源3的负极侧而成的。由于第1电容器C1的电容量充分大于主电容器C8的电容量，其动作与图5所示的放电灯管起动装置相同。

由图10所示的简化等效电路可知，由于该图9所示的结构，与图7所示的结构的情况相同，借助于将第2副电容器C7与逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a并联连接，可以调整由二极管D5及第1副电容器C2的并联谐振产生的高频振荡能量的发生量，可以改善并联谐振电路5的频率或谐振度等工作条件，例如提高第1副电容器C2的高频振荡电压的调整、并联谐振电路的电流和电压的调整，以及频率调整等设计自由度，可以易于减少输入电流的高频分量，改善灯管电流的波峰因数等。

这里参照比较例对上述实施形态的作用进行说明。

首先，如图11所示，第1比较例的放电灯管起动装置是在图3所示的放电灯管起动装置中，去除二极管D5和第1副电容器C2而成的，由图12所示的简化等效电路表示。

又，如图13所示，第2比较例的放电灯管起动装置是在图11所示的放电灯管起动装置中，去除第2电容器C6，而且与二极管D9并联连接第2电容器C11而成的，由图14所示的简化等效电路表示。由于第2电容器C11的电容量与第1电容器C1的电容量相比充分小，其动作与比较例1相同。

将图1和图2所示的放电灯管起动装置与图11和图12所示的第1比较例及图13和图14所示的第2比较例加以比较考虑，不同在于图1和图2所示的放电灯管起动装置中并联谐振电路5内具有用于发生高频振荡的二极管D5及第1副电容器C2。

首先，在局部平滑时发生于第1副电容器C2的高频振荡能量与局部平滑电路7的基本能量叠加，流入逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a，以此可以使强迫振荡电流流动，使输入电流连续流动，减小高次谐波。

又，在并联谐振电路5内具有二极管D5及第1副电容器C2，则在强迫振荡时被充电到逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a的能量在接着的自由振荡时，由于晶体管截止在逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a产生反电动势，由此引起初级线圈Tr1a、主电容器C3、二极管D5或第1副电容器C2及初级线圈Tr1a的路径上电流急速流过，由于初级线圈Tr1a放电使第1副电容器C2充电。

进而，第1副电容器C2的二极管D5的反极性侧，即逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a侧的电位缓慢上升，第1副电容器充电，消耗初级线圈Tr1a的充电能量，即使初级线圈Tr1a的放电要终止，也由于第1副电容器C2开始放电，在第1副电容器C2、初级线圈Tr1a、主电容器C3及第1副电容器C2的路径上有电流流动。亦即以初级线圈Tr1a为能源的自由振荡受到加强，振荡的时间常数变大。这样，由于上述自由振荡加强，强迫振荡期间对并联谐振电路5的初级线圈Tr1a充电的能量注入率提高，即强迫振荡效率提高了。

又，由第1副电容器C2和二极管D5产生的高频能量，发生在晶体管Q1截止时的并联谐振的自由振荡期间，所以不论在非平滑时或在局部平滑时，自由振荡周期增大，均可使灯管电流的直流分量叠加，防止电流不平衡，防止电泳及对地噪声。

而且，自由振荡周期的增大，在为了减少并联谐振的电流变化率而使有效输出相同的情况下，可以减少最大谐振电流和电压，使并联谐振更有效。

在作为并联谐振波谷的局部平滑时，由于有第1副电容器C2的高频振荡能量，在高频振荡能量增加的同时，全部高频振荡能量对初级线圈Tr1a与主电容器C3及第1副电容器C2的并联谐振电路5的谐振能量有贡献，高效率地加强并联谐振，从而使局部平滑时的灯管电流增大，也可以改善灯管电流的波峰因数，也可以减低荧光灯FL的灯管应力。

在自由振荡时，由于包含二极管D5和第1副电容器C2的并联谐振电路5相对于晶体管Q1独立，以初级线圈Tr1a为能源的自由振荡受到加强。在强迫振荡时，由于注入并联谐振电路5的初级线圈Tr1a的能量效率的提高，即强迫振荡效率提高，可以减少强迫振荡时注入的非平滑电源3和晶体管Q1的最大电流。而且，由于并联谐振效率的提高引起自由振荡周期的增大，可以防止局部平滑电路7及晶体管Q1上被加以反向电压，也可以减少自由振荡时的非平滑电源3及晶体管Q1被施加的最大电压，晶体管Q1也可以使用额定值低的，可以谋求装置的小型化和低成本化。

还有，自由振荡时第1副电容器C2与二极管D5处于独立于晶体管Q1的并联谐振电路5内，能与晶体管Q1无关地增强并联谐振电路5，提高电路效率，这是单晶体管式并联谐振电路5中第1副电容器C2及二极管D5的高频振荡能量造成的效果，在其他谐振方式中是得不到的。例如4晶体管全电桥式、2晶体管半桥式等方式中，强迫振荡时和自由振荡时都由于谐振电路内有开关元件，所以在增强谐振的同时，平滑电源电路及开关元件的电流增加是不可避免的。

而且，考虑到强迫振荡时的电流相位条件，在非平滑的强迫振荡时，二极管D5变成正极性，第1副电容器C2被短路，由第1电容器C1提供并联谐振电路的输入电流，使强迫振荡电流流入作为并联谐振电路5中滞后性阻抗方的初级线圈Tr1a及晶体管Q1组成的路径。另一方面，在局部平滑的强迫振荡时，二极管D5变成反极性，第1副电容器C2上发生高频振荡电压，但是从局部平滑电路7看，第1副电容器C2与流有强迫振荡电流的滞后性阻抗方的初级线圈Tr1a处于并联关系，因此，可以使强迫振荡电流从作为局部平滑时的基本能量供应源的局部平滑电路7流向作为并联谐振电路5中滞后性阻抗方的初级线圈Tr1a及晶体管Q1组成的路径。

现参照比较例对强迫振荡时相位不合适的情况加以说明。首先，如图15所示，第3比较例的放电灯管起动装置是在图1所示放电灯管起动装置中将逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a和主电容器C3连接于相反的位置上而成的，以图16所示的简化等效电路表示。

在图15和图16所示的第3比较例中，局部平滑时流有强迫振荡电流的初级线圈Tr1a和生成高次谐波振荡的第1副电容器C2成串联关系，因此，为了以初级线圈Tr1a和第1副电容器C2的串联电路作为充分的滞后性分量，初级线圈Tr1a或第1副电容器C2必须足够大，并联振荡的稳定工作及输入电流高频分量的减少有困难。

又如图17所示，第4比较例的放电灯管起动装置是在图15所示的放电灯管起动装置中，在逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a上并联连接主电容器C3，同时将第1副电容器C2连接于局部平滑电路7一侧而成的，以图18所示的简化等效电路表示。

在该图17和图18所示的第4比较例中，局部平滑时流有强迫振荡电流的初级线圈Tr1a和生成高次谐波振荡的第1副电容器C2及二极管D5成串联关系，因此，同样为了以初级线圈Tr1a和第1副电容器C2的串联电路作为充分的滞后性分量，初级线圈Tr1a或第1副电容器C2必须足够大，并联振荡的稳定工作及输入电流的高频分量的减少有困难。

还有，任何单晶体管式并联谐振电路5都把第1副电容器C2及二极管D5配置于并联谐振电路5的自由振荡路径上，使其在自由振荡时与晶体管Q1无关，以强迫振荡时的电流路径作为滞后性路径，借助于此可以取得相同的效果。

下面参照实验结果对图1及图2所示的放电灯管起动装置、图3及图4所示的放电灯管起动装置，以及第1比较例的放电灯管起动装置加以说明。

任何情况下都使用两支200V、Hf45的荧光灯FL。

首先，在图1及图2所示的放电灯管起动装置中，取第1电容器C1的电容量为100000pf、第1副电容器C2的电容量为33000pf、电容器C4的电容量为100微法、扼流圈L1的电感量为2.2mH、初级线圈Tr1a的电感量为1.78mH、主电容器C3的电容量为5800pf。

又，在图3及图4所示的放电灯管起动装置中，取第1电容器C1的电容量为120000pf、第1副电容器C2的电容量为39000pf、第2电容器C6的电容量为8000pf、电容器C4的电容量为100微法、扼流圈L1的电感量为2.2mH、初级线圈Tr1a的电感量为1.78mH、主电容器C3的电容量为6600pf。

还有，在第1比较例的放电灯管起动装置中，取第1电容器C1的电容量为240000pf、第2电容器C6的电容量为22000pf、电容器C4的电容量为100微法、扼流圈L1的电感量为2.2mH、初级线圈Tr1a的电感量为1.38mH、主电容器C3的电容量为8200pf。

由这些得到的输入电流、输入功率、功率因数、灯管电流、灯管功率及灯管波峰因数等电气特性。示于表1。

                         表1

	输入电流	输入功率	功率因数	灯管电流	灯管功率	灯管波峰因数
							图1及图2的放电灯管起动装置	0.501	99.3	0.991	0.364	83.0	1.63
图3及图4的放电灯管起动装置	0.502	99.5	0.991	0.369	83.0	1.66
							比较例的放电灯管起动装置	0.499	99.1	0.993	0.378	83.0	1.85

根据这一实验结果可知，各装置的功率因数都是高的。虽然是相同的灯管功率，与比较例相比，灯管电流减少，灯管功率效率、灯管波峰因数得以改善。

又，输入电流的波形如图19～图24所示。图19是图1和图2所示的放电灯管起动装置的输入电流波形和输入电压波形的波形图，图22是图19的各波形的放大图。图20是图3和图4所示的放电灯管起动装置的输入电流波形和输入电压波形的波形图，图23是图20的各波形的放大图。图21是比较例1的放电灯管起动装置的输入电流波形和输入电压波形的波形图，图24是图21的各波形的放大图。

这些结果，在任何情况下输入电流几乎都是正弦波。

下面参照图25～图36对图1和图2所示的放电灯管起动装置的第1副电容器C2的电流和电压，图3和图4所示的放电灯管起动装置的第1副电容器C2的电流和电压，以及第1比较例的放电灯管起动装置的第2副电容器C6的电流和电压加以说明。图25是图1和图2所示的放电灯管起动装置中第1副电容器C2的全周期电流波形和电压波形的波形图。图28是图25的峰部的波形图。图31是图25的谷部的波形图。图34是说明图25的谷部的波形图。图26是图3和图4所示的放电灯管起动装置中第1副电容器C2的全周期电流波形和电压波形的波形图。图29是图26的峰部的波形图。图32是图26的谷部的波形图。图35是说明图26的谷部的波形图。图27是比较例1的放电灯管起动装置的全周期电流波形和电压波形的波形图。图30是图27的峰部的波形图。图33是图27的谷部的波形图。图36是说明图27的谷部的波形图。

又，下面参照图37～图40对图1和图2所示的放电灯管起动装置，以及比较例1所示的放电灯管起动装置加以具体说明。图37是图1和图2所示的放电灯管起动装置中的第1副电容器C2在峰部的电流波形和电压波形的波形图。图38是在谷部的电流波形和电压波形的波形图。图39是比较例1所示的放电灯管起动装置中第2电容器C6在峰部的电流波形和电压波形的波形图。图40是在谷部的电流波形和电压波形的波形图。

在图1和图2所示的放电灯管起动装置的情况下，即使是在图37所示的峰部，也加强强迫振荡的谐振，提高强迫振荡时的电路效率，消除灯管电流的不平衡，而且不通过晶体管Q1强制谐振，所以可提高峰值因数，减小晶体管Q1的电流。而即使在图38所示的谷部，由于有二极管D5和第1副电容器C2的高频振荡能量，也大致为正弦波。

与此相反，在比较例1所示的放电灯管起动装置的情况下，在图39所示的峰部，由于第2电容器C6是在并联谐振电路5的闭路之外，第2电容器C6几乎不起作用，即使在图40所示的谷部，也由于扼流圈L1的关系，在晶体管Q1截止时电流几乎是恒电流充电，不成正弦波。

根据具体的测量结果，在图1和图2所示的放电灯管起动装置的情况下，在谷部晶体管Q1导通时的电流为2.0A，导通周期为52.6％，电压为400V时导通周期为52.6％，而在图3和图4所示的放电灯管起动装置的情况下，在谷部晶体管Q1导通时的电流为1.8A，导通周期为51.3％，电压为300V时导通周期为51.3％；比较例1在谷部晶体管Q1导通时的电流为1.6A，导通周期为38.6％，在电压为400V时导通周期为38.6％。

根据这些结果，图1和图2所示的放电灯管起动装置与比较例1相比，有效电流之比为

(2.0×52.6)/(1.6×38.6)＝1.7得到1.7倍的有效电流。最大电压同为400V，而有效电压之比为

(400×52.6)/(400×38.6)＝1.36得到1.36倍的有效电压。

图3和图4所示的放电灯管起动装置与比较例1相比，有效电流之比为

(1.8×51.3)/(1.6×38.6)＝1.50得到1.50倍的有效电流。最大电压从400V减少到300V，而有效电压之比为

(300×51.3)/(400×38.6)＝1.00得到1.00倍的有效电压。

还有，图3和图4所示的放电灯管起动装置比图1和图2所示的放电灯管起动装置电流值低是由于存在第2电容器C6。

这样，在谷部的晶体管Q1导通效率，即在谷部的强迫振荡能量流入效率，得到提高。

又，下面参照图41～52对图1和图2所示的放电灯管起动装置中逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a的电流及电压、图3和图4所示的放电灯管起动装置中逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a的电流及电压，以及第1比较例的放电灯管起动装置中逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a的电流及电压加以说明。图41是图1和图2所示的放电灯管起动装置中逆变器的变压器Tr1的初级线圈Tr1a的全周期电流波形和电压波形的波形图。图44是图41中峰部的波形图。图47是图41中谷部的波形图。图50是说明图41的谷部的波形图。图42是图3和图4所示的放电灯管起动装置中逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a的全周期电流波形和电压波形的波形图。图45是图42中峰部的波形图。图48是图42中谷部的波形图。图51是说明图42的谷部的波形图。图43是比较例1的放电灯管起动装置中逆变器变压器Tr1的初级线圈Tr1a全周期电流波形和电压波形的波形图。图46是图43中峰部的波形图。图49是图43中谷部的波形图。图52是说明图43的谷部的波形图。

根据这些波形图，图1和图2所示的放电灯管起动装置及图3和图4所示的放电灯管起动装置在谷部谐振得到加强，整个周期几乎平坦，与此相反，比较例1不平坦。

也就是说，图1和图2所示的放电灯管起动装置及图3和图4所示的放电灯管起动装置由于第1电容器C1与第1副电容器C2串联连接，第1副电容器C2中产生的高频能量成了初级线圈Tr1a的电流，而在比较例1，由于第1电容器C1与第2副电容器C6并联，初级线圈Tr1a的电流有高频振荡产生的第2电容器C6的电流，还有第1电容器C1来的电流。

下面参照图53～图64对图1和图2所示的放电灯管起动装置中主电容器C3的电流及电压、图3和图4所示的放电灯管起动装置中主电容器C3的电流及电压，以及比较例1的放电灯管起动装置中主电容器C3的电流及电压加以说明。图53是图1和图2所示的放电灯管起动装置中主电容器C3的全周期电流波形和电压波形的波形图。图56是图53中峰部的波形图。图59是图53的谷部的波形图。图62是说明图53的谷部的波形图。图54是图3和图4所示的放电灯管起动装置中主电容器C3的全周期电流波形和电压波形的波形图。图57是图54中峰部的波形图。图60是图54中谷部的波形图。图63是说明图54的谷部的波形图。图55是比较例1的放电灯管起动装置中主电容器C3的全周期电流波形和电压波形的波形图。图58是图55中峰部的波形图。图61是图55中谷部的波形图。图64是说明图55的谷部的波形图。

根据这些波形图，图1和图2所示的放电灯管起动装置及图3和图4所示的放电灯管起动装置，在谷部强迫振荡时没有电流流动，自由振荡时流入主电容器C3的谐振电流也比比较例1强，整个周期大致平坦。

下面参照图65～图68对高频振荡加以说明。

还有，在图65及图67省略了局部平滑电路。首先，在比较例1所示的放电灯管起动装置中，如图67的简化等效电路所示，晶体管Q1截止时电流按照初级线圈Tr1a、主电容器C3和初级线圈Tr1a的路径流动，使初级线圈Tr1a放电，主电容器C3充电。

与其相反，图1和图2所示的放电灯管起动装置中，如图65的简化等效电路所示，晶体管Q1截止时电流按照初级线圈Tr1a、主电容器C3、二极管D5和初级线圈Tr1a的路径流动，使初级线圈Tr1a放电，主电容器C3充电，同时第1副电容器C2慢慢充电。

而且在初级线圈Tr1a放电结束后第1副电容器C2开始放电，由于自由振荡的时间常数大，抑制反电动势，减少初级线圈Tr1a的电流变化率，可以降低晶体管Q1的集电极、发射极电压，同时减小灯管电流的不平衡。

将图66及图68加以比较考虑可以看出，在比较例中不工作状态为44.7％，而图1和图2所示的放电灯管起动装置中，不工作状态为55.5％。

又，图1和图2所示的放电灯管起动装置中，晶体管Q1截止时不通过晶体管Q1进行自由振荡，因此可以使晶体管Q1的集电极电流从比较例的3.1A降低到2.5A，为比较例时的80.6％。

下面参照图69～图77对图1和图2所示的放电灯管起动装置的晶体管Q1的电流及电压、图3和图4所示的放电灯管起动装置的晶体管Q1的电流及电压，以及比较例1的放电灯管起动装置的晶体管Q1的电流及电压加以说明。图69是图1和图2所示的放电灯管起动装置的晶体管Q1的全周期电流波形和电压波形的波形图。图72是图69中峰部的波形图。图75是图69中谷部的波形图。图70是图3和图4所示的放电灯管起动装置的晶体管Q1的全周期电流波形和电压波形的波形图。图73是图70中峰部的波形图。图76是图70中谷部的波形图。图71是比较例1的放电灯管起动装置中晶体管Q1的全周期电流波形和电压波形的波形图。图74是图71中峰部的波形图。图77是图71中谷部的波形图。

具体数值如表2所示。

                   表2

	最大导通电流	最大外加电压
			图1和图2的放电灯管起动装置	2.5	1120
图3和图4的放电灯管起动装置	2.6	1080
			比较例1的放电灯管起动装置	3.1	1180

这样，图1和图2所示的放电灯管起动装置及图3和图4所示的放电灯管起动装置的最大导通电流及最大外加电压都低于比较例1。特别是在图1和图2所示的放电灯管起动装置及图3和图4所示的放电灯管起动装置的情况下，电流在全周期设定得大致平坦，因此，在使有效输出相同的情况下，在峰部的电流值减少，效率提高。

下面还参照图78～图83对图1和图2所示的放电灯管起动装置的灯管电流、图3和图4所示的放电灯管起动装置的灯管电流，以及比较例1的放电灯管起动装置的灯管电流加以说明。图78是图1和图2所示的放电灯管起动装置的全周期灯管电流的波形图。图81是图78中峰部的波形图。图79是图3和图4所示的放电灯管起动装置的全周期灯管电流的波形图。图82是图79中峰部的波形图。图80是比较例1的放电灯管起动装置的全周期灯管电流的波形图。图83是图80中峰部的波形图。

具体数值如表3所示

                             表3

	灯管波峰因数	不工作周期	灯管电流
				图1和图2的放电灯管起动装置	1.63	48.4	0.364
图3和图4的放电灯管起动装置	1.66	48	0.369
				比较例1的放电灯管起动装置	1.85	46.4	0.378

这样，图1和图2所示的放电灯管起动装置以及图3和图4所示的放电灯管起动装置在峰部电流减小，在谷部电流增加，以此使灯管电流波峰因数得到改善，抑制闪烁，同时使灯管应力降低。

又，使强迫振荡与自由振荡的时间相近，改善晶体管Q1的工作周期，消除灯管电流的不平衡，减少电泳和对地噪声。

而且由于灯管电流接近平坦，一旦使灯管有效功率相同，灯管功率就将提高。

第1副电容器和二极管降低输入电流的高频分量，并且在开关装置导通下进行强迫振荡时，从非平滑电源及局部平滑电源看，第1副电容器与并联谐振电路中流有强迫振荡电流的电感器方总保持并联关系，不管第1副电容器的超前性阻抗，强迫振荡电流还是连续稳定地流动，而在开关装置切断下进行自由振荡时，第1副电容器和二极管处于独立于开关元件的并联谐振电路内，与开关元件无关地使并联谐振电路加强，提高功率效率，同时可以改善电流的不平衡，提高电路效率。可以减小开关装置的外加电压和导通电流。

又，第1副电容器和二极管的并联电路在局部平滑时与第2电容器和二极管一起起作用，可以减少输入电流的高频分量。

还有，用与电感器并联连接的第2副电容器也可以使并联谐振发生，因此可以改变条件减少输入电流的高频分量。

而且还有，第1副电容器和二极管减少输入电流的高频分量，并且在开关装置接通下进行强迫振荡时，从非平滑电源及局部平滑电源看，第1副电容器与并联谐振电路中流有强迫振荡电流的电感器方总保持并联关系，不管第1副电容器的超前性阻抗，强迫振荡电流还是连续稳定地流动，而在开关装置切断下进行自由振荡时，第1副电容器和二极管处于独立于开关元件的并联谐振电路内，与开关元件无关地使并联谐振电路加强，提高功率效率，同时可以改善电流的不平衡，提高电路效率。

又，第1副电容器和二极管减少输入电流的高频分量，并且在开关装置接通下进行强迫振荡时，从非平滑电源及局部平滑电源看，第1副电容器与并联谐振电路中流有强迫振荡电流的电感器方总保持并联关系，不管第1副电容器的超前性阻抗，强迫振荡电流还是连续稳定地流动，而在开关装置切断下进行自由振荡时，第1副电容器和二极管处于独立于开关元件的并联谐振电路内，与开关元件无关地使并联谐振电路加强，提高功率效率，同时可以改善电流的不平衡，提高电路效率。

Claims (5)

1.一种电源装置，具备：具有非平滑用的第1电容器的非平滑电源、使该非平滑电源的电压局部平滑的局部平滑电路，以及具有并联谐振电路和串联连接于该并联谐振电路的开关装置的逆变器电路，其特征在于，

并联谐振电路具有

主电容器、

将与该主电容器并联连接，而且相位与该主电容器所传相位相反的电感和第1副电容器串联连接而成的串联电路，以及

与上述第1副电容器并联连接，从上述非平滑电源看为正极性，从上述局部平滑电路看为反极性的二极管，

上述主电容器和上述第1副电容器的连接点上连接着上述非平滑电源，上述电感和上述第1副电容器的连接点上连接着上述局部平滑电路，上述非平滑电源及上述局部平滑电源与上述并联谐振电路之间连接开关装置。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，具备与第1电容器并联连接的二极管和第2电容器的串联电路。

3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，具备与电感并联连接的第2副电容器。

4.一种电源装置，具备：

具有非平滑用的第1电容器的非平滑电源、使该非平滑电源的电压局部平滑的局部平滑电路，以及具有并联谐振电路和连接于该并联谐振电路的开关装置的逆变器电路，其特征在于，

并联谐振电路具有

并联连接于开关装置的主电容器、

将与该主电容器串联连接，而且相位与该主电容器所传相位相反的电感和第1副电容器串联连接而成的串联电路，以及

与上述第1副电容器并联连接，从上述非平滑电源看为正极性，从上述局部平滑电路看为反极性的二极管，

上述第1副电容器上连接着上述非平滑电源，上述电感和上述第1副电容器的连接点上连接着上述局部平滑电路，

上述第1电容器、主电容器和第1副电容器串联连接。

5.一种电源装置，具备：

具有非平滑用的第1电容器的非平滑电源、使该非平滑电源的电压局部平滑的局部平滑电路，以及具有并联谐振电路和连接于该并联谐振电路的开关装置的逆变器电路，其特征在于，

并联谐振电路具有

电感、

并联连接于开关装置的主电容器，以及

从上述非平滑电源看为正极性，从上述局部平滑电路看为反极性的二极管，

并联连接于该二极管和第1电容器的串联电路上，同时串联连接于上述电感的第1副电容器与上述二极管上连接上述非平滑电源，上述电感和上述第1副电容器的连接点上连接着上述局部平滑电路，

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