JP2000245159A - Power supply equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源を整流平
滑した直流電圧を高周波に変換して負荷に供給する電源
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for converting a DC voltage obtained by rectifying and smoothing an AC power supply to a high frequency and supplying it to a load.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、電源装置として、図15に示
すような回路構成のものが提案されている(特開平10
−285933号公報参照)。2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply device having a circuit configuration as shown in FIG.
-285933).
【0003】この電源装置は、商用電源のような交流電
源ACを全波整流する整流器DBを備え、整流器DBの
直流出力端間には容量の比較的小さいコンデンサC2が
接続される。整流器DBはダイオードブリッジよりな
る。コンデンサC2には容量の比較的大きいコンデンサ
C0が直列接続される。コンデンサC0,C2の直列回
路には一対のスイッチング素子Q1,Q2の直列回路が
並列接続され、コンデンサC0,C2の接続点とスイッ
チング素子Q1,Q2の接続点との間には、リーケージ
トランスであるトランスT1の1次巻線が挿入される。
トランスT1の2次巻線には負荷回路1が接続される。
ここにおいて、負荷回路1としてはトランスT1の2次
巻線の両端にそれぞれフィラメントの一端が接続された
放電ランプ(蛍光ランプ)FLと、放電ランプFLの各
フィラメントの非電源側端間に接続した予熱用ないし共
振用のコンデンサC1とを設けたものを用いており、ト
ランスT1の漏れインダクタンスとコンデンサC1とに
より共振回路が形成される。また、スイッチング素子Q
1,Q2はバイポーラトランジスタを用いており、それ
ぞれダイオードD1,D2が逆並列に接続される。両ス
イッチング素子Q1,Q2は図示しない制御回路により
電源周波数よりも十分に高いスイッチング周波数で交互
にオンオフされる。This power supply device includes a rectifier DB for full-wave rectification of an AC power supply AC such as a commercial power supply, and a capacitor C2 having a relatively small capacity is connected between the DC output terminals of the rectifier DB. Rectifier DB comprises a diode bridge. A capacitor C0 having a relatively large capacity is connected in series to the capacitor C2. A series circuit of a pair of switching elements Q1 and Q2 is connected in parallel to the series circuit of the capacitors C0 and C2, and a leakage transformer is provided between the connection point of the capacitors C0 and C2 and the connection point of the switching elements Q1 and Q2. The primary winding of the transformer T1 is inserted.
The load circuit 1 is connected to the secondary winding of the transformer T1.
Here, as the load circuit 1, a discharge lamp (fluorescent lamp) FL in which one end of a filament is connected to both ends of a secondary winding of the transformer T1 and a non-power supply end of each filament of the discharge lamp FL are connected. A capacitor provided with a preheating or resonance capacitor C1 is used, and a resonance circuit is formed by the leakage inductance of the transformer T1 and the capacitor C1. Also, the switching element Q
1 and Q2 use bipolar transistors, and diodes D1 and D2 are connected in anti-parallel, respectively. The switching elements Q1 and Q2 are alternately turned on and off at a switching frequency sufficiently higher than the power supply frequency by a control circuit (not shown).
【0004】この回路構成について、定常状態での動作
を説明する。定常状態ではコンデンサC0は充電されて
いるから、スイッチング素子Q1がオンになると、図1
6に破線で示すように、コンデンサC0→トランスT1
の1次巻線→スイッチング素子Q1→コンデンサC0の
経路で電流が流れ、トランスT1を介して負荷回路1へ
電力が供給される。次に、スイッチング素子Q1がオフ
になると、図17に破線で示すように、トランスT1に
蓄積されていたエネルギが、トランスT1の1次巻線→
ダイオードD2→コンデンサC2→トランスT1の1次
巻線の経路で放出され、トランスT1のエネルギがコン
デンサC2に移される。この期間では、コンデンサC2
の両端電圧VC2は、トランスT1の漏れインダクタンス
との共振作用により増加する(図21(c)参照)。The operation of this circuit configuration in a steady state will be described. Since the capacitor C0 is charged in the steady state, when the switching element Q1 is turned on, FIG.
6, the capacitor C0 → transformer T1
Current flows through the path of the primary winding → the switching element Q1 → the capacitor C0, and power is supplied to the load circuit 1 via the transformer T1. Next, when the switching element Q1 is turned off, as shown by the broken line in FIG. 17, the energy stored in the transformer T1 is changed to the primary winding of the transformer T1.
The energy is discharged through the path of the diode D2 → the capacitor C2 → the primary winding of the transformer T1, and the energy of the transformer T1 is transferred to the capacitor C2. During this period, the capacitor C2
Voltage across V C2 of the is increased by resonance of the leakage inductance of the transformer T1 (see FIG. 21 (c)).
【0005】その後、スイッチング素子Q2がオンにな
ると、トランスT1の漏れインダクタンスとコンデンサ
C1,C2との共振作用により、図18に破線で示すよ
うにコンデンサC2→スイッチング素子Q2→トランス
T1の1次巻線→コンデンサC2の経路で共振電流が流
れ、トランスT1を介して負荷回路1に電力が供給され
る。このとき、トランスT1の1次巻線に流れる電流の
向きはスイッチング素子Q1のオン時とは逆向きになる
から、負荷回路1には交番した高周波電圧を印加するこ
とができる。Thereafter, when the switching element Q2 is turned on, the leakage inductance of the transformer T1 and the resonance action of the capacitors C1 and C2 cause the primary winding of the capacitor C2 → the switching element Q2 → the transformer T1 as shown by the broken line in FIG. A resonance current flows through the path from the line to the capacitor C2, and power is supplied to the load circuit 1 via the transformer T1. At this time, since the direction of the current flowing through the primary winding of the transformer T1 is opposite to the direction when the switching element Q1 is on, an alternating high-frequency voltage can be applied to the load circuit 1.
【0006】図18の状態でコンデンサC2の電荷が放
出され、図21(c)のように、コンデンサC2の両端
電圧VC2が整流器DBの出力電圧まで低下すると、図1
9に破線で示すように、整流器DB→スイッチング素子
Q2→トランスT1の1次巻線→整流器DBの経路で電
流が流れる。つまり、交流電源ACから整流器DBに入
力電流Iinが流れる。When the charge of the capacitor C2 is released in the state of FIG. 18 and the voltage V C2 across the capacitor C2 decreases to the output voltage of the rectifier DB as shown in FIG.
As indicated by a broken line in FIG. 9, a current flows through the route of the rectifier DB → the switching element Q2 → the primary winding of the transformer T1 → the rectifier DB. That is, the input current Iin flows from the AC power supply AC to the rectifier DB.
【0007】その後、スイッチング素子Q2がオフにな
ると、トランスT1に蓄積されていたエネルギが、図2
0に破線で示すように、トランスT1の1次巻線→コン
デンサC0→ダイオードD1→トランスT1の1次巻線
の経路で放出される。この電源装置では、コンデンサC
2だけではなく交流電源ACからもトランスT1にエネ
ルギを蓄積するから、トランスT1には比較的大きいエ
ネルギを蓄積することができる。また、コンデンサC0
のすべての充電電荷はトランスT1の蓄積エネルギによ
り与えられる。このような動作により、平滑用として設
けられたコンデンサC0の正極が整流器DBの直流出力
端の負極に対応することになる。ここで、図19、図2
0の動作に着目すれば、スイッチング素子Q2とトラン
スT1とダイオードD1は極性逆転型(Buck Boost
型)のチョッパ回路を構成することになる。Thereafter, when the switching element Q2 is turned off, the energy stored in the transformer T1 is changed to the state shown in FIG.
As indicated by a broken line at 0, the light is emitted through the path of the primary winding of the transformer T1, the capacitor C0, the diode D1, and the primary winding of the transformer T1. In this power supply, the capacitor C
Since energy is stored in the transformer T1 from not only the AC power source AC but also the AC power supply AC, a relatively large energy can be stored in the transformer T1. Further, the capacitor C0
Are given by the energy stored in the transformer T1. By such an operation, the positive electrode of the capacitor C0 provided for smoothing corresponds to the negative electrode of the DC output terminal of the rectifier DB. Here, FIG. 19 and FIG.
0, the switching element Q2, the transformer T1, and the diode D1 are of a polarity reversal type (Buck Boost
(Type) chopper circuit.
【0008】図20に示した状態でトランスT1に蓄積
されたエネルギが放出されると、図16のようにコンデ
ンサC0から電荷が放出される状態に戻り、図16〜図
20の動作を繰り返すことにより負荷回路1に交番した
高周波電力を供給する。When the energy stored in the transformer T1 is released in the state shown in FIG. 20, the operation returns to the state in which the electric charge is released from the capacitor C0 as shown in FIG. 16, and the operations in FIGS. 16 to 20 are repeated. To supply the alternating high-frequency power to the load circuit 1.
【0009】図16〜図20に示した各状態における各
部の動作波形を図21に示す。同図(a)はスイッチン
グ素子Q1のベースに入力される信号電圧であって、0
Vはスイッチング素子Q1のオフ状態に対応する。同図
(b)はトランスT1の1次巻線に流れる電流IT1、同
図(c)は交流電源ACの電源電圧VsとコンデンサC
2の両端電圧VC2との関係、同図(d)は交流電源AC
からの入力電流Iinを示す。また、a〜eは図16〜図
20に対応する状態を示す。図21より明らかなよう
に、スイッチング素子Q1,Q2がオンオフを1回繰り
返す間に交流電源ACから入力電流Iinが流れる期間が
存在するのである。なお、スイッチング素子Q1,Q2
のスイッチング周波数は、1周期の間では交流電源AC
の電源電圧Vsが一定とみなせる程度に設定される。FIG. 21 shows operation waveforms of each part in each state shown in FIGS. FIG. 7A shows a signal voltage input to the base of the switching element Q1,
V corresponds to the off state of the switching element Q1. FIG. 4B shows a current I T1 flowing through the primary winding of the transformer T1, and FIG. 4C shows a power supply voltage Vs of the AC power supply AC and a capacitor C.
2 (d) shows the relationship between the voltage V C2 of the two terminals, and FIG.
5 shows the input current Iin. Further, a to e show states corresponding to FIGS. As is clear from FIG. 21, there is a period during which the input current Iin flows from the AC power supply AC while the switching elements Q1 and Q2 are repeatedly turned on and off once. The switching elements Q1, Q2
The switching frequency of the AC power supply AC during one cycle
Are set to such an extent that the power supply voltage Vs can be regarded as constant.
【0010】このような動作により、図15の回路の各
部の動作波形は交流電源ACの電圧変化の1周期の間に
は図22のようになる。同図(a)はコンデンサC2の
両端電圧VC2波形、同図(b)はトランスT1の1次巻
線に流れる電流IT1、同図(c)は整流器DBへの入力
電流Iin、同図(d)は負荷回路1に設けた放電ランプ
FLに流れる電流ILaである。By such an operation, the operation waveform of each part of the circuit of FIG. 15 becomes as shown in FIG. 22 during one cycle of the voltage change of the AC power supply AC. 2A shows the waveform of the voltage V C2 across the capacitor C2, FIG. 2B shows the current I T1 flowing through the primary winding of the transformer T1 , and FIG. 2C shows the input current Iin to the rectifier DB. (D) is a current I La flowing through the discharge lamp FL provided in the load circuit 1.
【0011】ところで、図15には示していないが、こ
の種の高周波電力を負荷回路1に与える回路では、交流
電源ACへの高周波成分の混入を防止するために、交流
電源ACと整流器DBとの間に高周波阻止用のフィルタ
回路を挿入することが一般的に行なわれている。このよ
うなフィルタ回路を設けることにより、交流電源ACか
らの入力電流Iinは図22(e)のように正弦波状の波
形になる。すなわち、図22(c)に示した入力電流I
inの包絡線成分のみが抽出され、交流電源ACの電源電
圧Vsにほぼ比例した入力電流が得られる。また、入力
電流波形は、コンデンサC2の容量が重要な因子とな
る。例えば、コンデンサC2の両端電圧V C2の振幅が大
きくなるときには、図23(a)のように交流電源AC
から高周波阻止用のフィルタ回路への入力電流Iinが流
れている期間に極性が反転して大きなノイズが発生す
る。また、コンデンサC2の両端電圧VC2の振幅が小さ
くなるときには、図23(c)のように高周波阻止用の
フィルタへの入力電流Iinに休止区間が生じる。いずれ
の場合も交流電源ACに対してノイズが混入するから、
図23(b)のように入力電流Iinが電源電圧と略比例
して流れるようにコンデンサC2の容量を適宜に設定す
ることで、入力電流高調波が低減されるだけでなく、入
力力率も高くなる。Incidentally, although not shown in FIG.
In the circuit that supplies the high frequency power of the type
In order to prevent high frequency components from being mixed into the power supply AC,
Filter for blocking high frequency between power supply AC and rectifier DB
It is common to insert circuits. This
By providing such a filter circuit,
The input current Iin has a sinusoidal waveform as shown in FIG.
It takes shape. That is, the input current I shown in FIG.
only the envelope component of the AC power
An input current substantially proportional to the pressure Vs is obtained. Also input
In the current waveform, the capacitance of the capacitor C2 is an important factor.
You. For example, the voltage V across the capacitor C2 C2Large amplitude
When it becomes difficult, as shown in FIG.
Input current Iin from the filter circuit
Polarity is inverted during the period of
You. The voltage V across the capacitor C2C2Small amplitude
When it becomes difficult, as shown in FIG.
A pause occurs in the input current Iin to the filter. Either
In the case of, noise is mixed into the AC power supply AC.
As shown in FIG. 23B, the input current Iin is substantially proportional to the power supply voltage.
The capacity of the capacitor C2 is set appropriately so that
Not only reduces input current harmonics, but also
The power factor also increases.
【0012】また、上記公報には、図24に示すような
回路も開示されている。図24の回路は、図15の回路
に対して、コンデンサC2の正極側に容量の比較的大き
いコンデンサC0を直列接続したものであり、動作的に
は図15の回路とほぼ同様である。The above publication also discloses a circuit as shown in FIG. The circuit of FIG. 24 is different from the circuit of FIG. 15 in that a capacitor C0 having a relatively large capacity is connected in series to the positive electrode side of the capacitor C2, and the operation is almost the same as the circuit of FIG.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図15
に示した従来構成では、図21に示すスイッチング素子
Q1のオフ期間に共振動作によってコンデンサC2の両
端電圧VC2が上昇し(図21(c)参照)、特に図22
(a)に示すように、交流電源ACの電圧の絶対値が低
い期間(谷部)において大きく上昇しているが、スイッ
チング素子Q1に印加される電圧は、コンデンサC2の
電圧とコンデンサC0の電圧との和となるので、スイッ
チング素子Q1には高耐圧のスイッチング素子が必要に
なるという不具合があった。However, FIG.
In the conventional configuration shown in FIG. 21, the voltage V C2 across the capacitor C2 increases due to the resonance operation during the off period of the switching element Q1 shown in FIG. 21 (see FIG. 21C).
As shown in (a), although the absolute value of the voltage of the AC power supply AC rises significantly during a period (valley), the voltage applied to the switching element Q1 is the voltage of the capacitor C2 and the voltage of the capacitor C0. Therefore, there is a problem that a switching element having a high withstand voltage is required as the switching element Q1.
【0014】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、入力電流高調波が少なく、しかも負
荷回路に流れる電流の波高率が小さく、さらには部品点
数が少なく、スイッチング素子の耐圧を下げることがで
きる電源装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to reduce input current harmonics, reduce the crest factor of current flowing in a load circuit, further reduce the number of components, and to reduce the number of components. It is an object of the present invention to provide a power supply device capable of lowering the withstand voltage of the power supply.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、交流
電源を整流する整流器と、整流器の直流出力端間に接続
された第1のダイオードと第1のコンデンサとの第1の
直列回路と、整流器と第1のダイオードとの接続点に一
端が接続され第1のコンデンサの容量よりも十分に大き
な容量の第2のコンデンサと、第2のコンデンサを介し
て第1の直列回路の両端間に接続され交流電源の周波数
よりも十分に高い周波数で交互にオンオフされる第1お
よび第2のスイッチング素子の第2の直列回路と、各ス
イッチング素子にそれぞれ並列接続され各スイッチング
のオン時とは逆向きの電流を流す第2および第3のダイ
オードと、第1のダイオードと第1のコンデンサとの接
続点と第1および第2のスイッチング素子の接続点との
間に1次巻線が挿入され2次出力を負荷回路に与えるト
ランスとを備えることを特徴とするものであり、第1の
コンデンサと第2のコンデンサとの間に第1のダイオー
ドが挿入されていることにより、第1のスイッチング素
子のオフ期間に第1のコンデンサの両端電圧と第2のコ
ンデンサの両端電圧との和が第1のスイッチング素子に
印加されることがないので、第1のスイッチング素子の
耐圧を下げることができる。また、第1のスイッチング
素子がオンの期間には整流器、第2のコンデンサ、第1
のスイッチング素子、トランスの1次巻線、第1のコン
デンサ、整流器の経路で電流が流れるから、交流電源の
電圧の絶対値が低い期間における第1のコンデンサの電
圧が低減され、トランスの1次電圧の波高値を交流電源
の1周期にわたってほぼ一定にすることが可能であり、
負荷回路に流れる電流の波高率を下げることができる。
また、第2のスイッチング素子がオンの期間には整流
器、第1のダイオード、トランスの1次巻線、第2のス
イッチング素子、整流器の経路で電流が流れるから、第
1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子そ
れぞれのオン期間に異なる経路で入力電流が流れること
になり、第1のコンデンサの容量を適宜設定することに
より入力電流高調波を低減することが可能である。しか
も、部品点数としては第1のダイオードを追加するだけ
であるから比較的少ない部品点数で上記目的を達成する
ことができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a rectifier for rectifying an AC power supply, and a first series circuit including a first diode and a first capacitor connected between the DC output terminals of the rectifier. A second capacitor having one end connected to a connection point between the rectifier and the first diode and having a capacity sufficiently larger than the capacity of the first capacitor; and both ends of the first series circuit via the second capacitor. A second series circuit of first and second switching elements connected between the first and second switching elements and alternately turned on and off at a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC power supply; A primary winding is provided between a second diode and a third diode through which currents in opposite directions flow, and a connection point between the first diode and the first capacitor and a connection point between the first and second switching elements. Insertion And a transformer for providing a secondary output to the load circuit, wherein the first diode is inserted between the first capacitor and the second capacitor, so that the first Since the sum of the voltage across the first capacitor and the voltage across the second capacitor is not applied to the first switching element during the off period of the switching element, the withstand voltage of the first switching element can be reduced. it can. Further, during the period when the first switching element is on, the rectifier, the second capacitor, the first
Since the current flows through the path of the switching element, the primary winding of the transformer, the first capacitor, and the rectifier, the voltage of the first capacitor during the period in which the absolute value of the voltage of the AC power supply is low is reduced, and the primary It is possible to make the peak value of the voltage substantially constant over one cycle of the AC power supply,
The crest factor of the current flowing through the load circuit can be reduced.
In addition, during the period when the second switching element is on, a current flows through the rectifier, the first diode, the primary winding of the transformer, the second switching element, and the rectifier. The input current flows through different paths during the ON period of each of the switching elements, and the input current harmonics can be reduced by appropriately setting the capacity of the first capacitor. In addition, since only the first diode is added as the number of parts, the above object can be achieved with a relatively small number of parts.
【0016】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、第1および第2のスイッチング素子のオンオフのス
イッチング周波数を調節可能な制御回路を備えるので、
スイッチング周波数を変化させることによって負荷回路
への供給電力を調節することができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a control circuit capable of adjusting the on / off switching frequency of the first and second switching elements is provided.
By changing the switching frequency, the power supplied to the load circuit can be adjusted.
【0017】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、第1および第2のスイッチング素子
のオン期間を調節可能な制御回路を備えるので、スイッ
チング素子のオン期間を変化させることによって負荷回
路への供給電力を調節することができる。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, since a control circuit capable of adjusting the on-periods of the first and second switching elements is provided, the on-period of the switching elements is changed. Thus, the power supplied to the load circuit can be adjusted.
【0018】請求項4の発明は、請求項3の発明におい
て、制御回路は、負荷回路の消費電力を減少させると
き、第2のスイッチング素子のオン期間とオフ期間との
和に対する第2のスイッチング素子のオン期間の割合を
減少させるので、負荷回路への供給電力および入力電流
の調整が可能であり、第2のコンデンサの両端電圧が異
常に上昇するのを抑制できる。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, when the control circuit reduces the power consumption of the load circuit, the control circuit performs the second switching with respect to the sum of the ON period and the OFF period of the second switching element. Since the ratio of the ON period of the element is reduced, the power supplied to the load circuit and the input current can be adjusted, and the voltage across the second capacitor can be prevented from abnormally increasing.
【0019】請求項5の発明は、請求項1の発明におい
て、第2のコンデンサの両端電圧を検出する電圧検出手
段を設け、電圧検出手段による検出電圧に基づいて、第
1および第2のスイッチング素子をオンオフさせるスイ
ッチング周波数とオン期間との少なくとも一方を制御す
る制御回路を設けたので、第2のコンデンサの両端電圧
が異常上昇するようなときに、動作を停止させたり、負
荷回路への出力を低減させることによって、回路構成素
子にストレスがかかるのを回避することができる。ま
た、第2のコンデンサの両端電圧をほぼ一定に保つよう
に制御すれば、負荷回路への供給電流をほぼ一定に保つ
ことになり、負荷回路の安定動作が期待できる。とく
に、負荷回路が放電ランプを含む場合には、ちらつきの
少ない光出力を得ることができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a voltage detecting means for detecting a voltage between both ends of the second capacitor is provided, and the first and the second switching are performed based on a voltage detected by the voltage detecting means. Since a control circuit for controlling at least one of a switching frequency for turning on and off the element and an on-period is provided, when the voltage across the second capacitor rises abnormally, the operation is stopped or the output to the load circuit is stopped. , It is possible to avoid stress on the circuit components. Further, if the voltage across the second capacitor is controlled to be kept substantially constant, the current supplied to the load circuit will be kept substantially constant, and stable operation of the load circuit can be expected. In particular, when the load circuit includes a discharge lamp, a light output with less flicker can be obtained.
【0020】請求項6の発明は、請求項1の発明におい
て、第1のダイオードに並列接続された第3のコンデン
サを備えているので、第1のスイッチング素子がオンの
期間に、トランスの1次巻線、第3のコンデンサ、第2
のコンデンサ、第1のスイッチング素子、トランスの1
次巻線の経路で第3のコンデンサを充電する期間が設け
られることになり、第1のスイッチング素子がオンの期
間に整流器、第2のコンデンサ、第1のスイッチング素
子、トランスの1次巻線、第1のコンデンサ、整流器の
経路で電流が流れる期間を短くすることができ、交流電
源の電圧の絶対値が低い期間における入力電流を減らす
ことができるから、第1および第3のコンデンサの容量
を適宜設定することによって、入力電流高調波を低減す
ることができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since a third capacitor connected in parallel to the first diode is provided, the first switching element is turned on during the period when the first switching element is on. Next winding, third capacitor, second
Capacitor, first switching element, transformer 1
A period for charging the third capacitor in the path of the secondary winding is provided, and the primary winding of the rectifier, the second capacitor, the first switching element, and the transformer is provided while the first switching element is on. , The period during which current flows through the path of the first capacitor and the rectifier can be shortened, and the input current during the period when the absolute value of the voltage of the AC power supply is low can be reduced. Can be appropriately set to reduce input current harmonics.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】(実施形態1)本実施形態の電源
装置は、図1に示すように、商用電源のような交流電源
ACを全波整流するダイオードブリッジよりなる整流器
DBを備え、整流器DBの直流出力端間にはダイオード
11を介して容量の比較的小さいコンデンサC2が接続
される。整流器DBとダイオードD11との接続点には
容量の比較的大きいコンデンサC0の一端が接続され
る。コンデンサC0、ダイオードD11、コンデンサC
2の直列回路には一対のスイッチング素子Q1,Q2の
直列回路が並列接続され、コンデンサC2、ダイオード
D11の接続点とスイッチング素子Q1,Q2の接続点
との間には、リーケージトランスであるトランスT1の
1次巻線が挿入される。トランスT1の2次巻線には負
荷回路1が接続される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) As shown in FIG. 1, a power supply device of this embodiment includes a rectifier DB composed of a diode bridge for full-wave rectification of an AC power supply AC such as a commercial power supply. A capacitor C2 having a relatively small capacity is connected via a diode 11 between the DC output terminals of DB. One end of a capacitor C0 having a relatively large capacity is connected to a connection point between the rectifier DB and the diode D11. Capacitor C0, diode D11, capacitor C
2, a series circuit of a pair of switching elements Q1 and Q2 is connected in parallel, and a transformer T1 as a leakage transformer is provided between a connection point of the capacitor C2 and the diode D11 and a connection point of the switching elements Q1 and Q2. Is inserted. The load circuit 1 is connected to the secondary winding of the transformer T1.
【0022】ここにおいて、負荷回路1としてはトラン
スT1の2次巻線の両端にそれぞれフィラメントの一端
が接続された放電ランプ(蛍光ランプ)FLと、放電ラ
ンプFLの各フィラメントの非電源側端間に接続した予
熱用ないし共振用のコンデンサC1とを設けたものを用
いており、トランスT1の漏れインダクタンスとコンデ
ンサC1とにより共振回路が形成される。また、スイッ
チング素子Q1,Q2はMOSFETを用いている。両
スイッチング素子Q1,Q2は図示しない制御回路によ
り電源周波数よりも十分に高いスイッチング周波数で交
互にオンオフされる。ところで、図15の従来構成にお
いては、スイッチング素子Q1,Q2としてバイポーラ
トランジスタを用いた例を示したが、本実施形態のよう
にスイッチング素子Q1,Q2としてMOSFETを用
いれば、MOSFETには寄生ダイオードがあるから、
ダイオードD1,D2が不要になる。Here, the load circuit 1 includes a discharge lamp (fluorescent lamp) FL in which one end of a filament is connected to both ends of a secondary winding of a transformer T1 and a non-power supply side end of each filament of the discharge lamp FL. And a capacitor C1 for preheating or resonance connected to the capacitor T1, and a resonance circuit is formed by the leakage inductance of the transformer T1 and the capacitor C1. The switching elements Q1 and Q2 use MOSFETs. The switching elements Q1 and Q2 are alternately turned on and off at a switching frequency sufficiently higher than the power supply frequency by a control circuit (not shown). By the way, in the conventional configuration of FIG. 15, an example is shown in which bipolar transistors are used as the switching elements Q1 and Q2. However, if MOSFETs are used as the switching elements Q1 and Q2 as in the present embodiment, a parasitic diode is formed in the MOSFET. because there is,
The diodes D1 and D2 become unnecessary.
【0023】いま、定常状態での動作について考える
と、定常状態ではコンデンサC0は充電されているか
ら、スイッチング素子Q1がオンになると、図2に破線
で示すように、整流器DB→コンデンサC0→スイッチ
ング素子Q1→トランスT1の1次巻線→コンデンサC
2→整流器DBの経路で電流が流れ、入力電流を引き込
みつつトランスT1を介して負荷回路1へ電力が供給さ
れる。次に、スイッチング素子Q1がオフになると、図
3に破線で示すように、トランスT1に蓄積されていた
エネルギが、トランスT1の1次巻線→コンデンサC2
→スイッチング素子Q2の寄生ダイオード→トランスT
1の1次巻線の経路で放出され、トランスT1のエネル
ギがコンデンサC2に移される。これらの期間では、コ
ンデンサC2の両端電圧VC2は、トランスT1の漏れイ
ンダクタンスとの共振作用により増加する(図7(c)
参照)。Considering the operation in the steady state, since the capacitor C0 is charged in the steady state, when the switching element Q1 is turned on, the rectifier DB → the capacitor C0 → the switching as shown by the broken line in FIG. Element Q1 → primary winding of transformer T1 → capacitor C
2 → Current flows through the path of the rectifier DB, and power is supplied to the load circuit 1 via the transformer T1 while drawing in the input current. Next, when the switching element Q1 is turned off, the energy stored in the transformer T1 is changed from the primary winding of the transformer T1 to the capacitor C2 as shown by the broken line in FIG.
→ Parasitic diode of switching element Q2 → Transformer T
The energy of the transformer T1 is discharged to the path of the primary winding 1 and transferred to the capacitor C2. During these periods, the voltage V C2 across the capacitor C2 increases due to the resonance action with the leakage inductance of the transformer T1 (FIG. 7 (c)).
reference).
【0024】その後、スイッチング素子Q2がオンにな
ると、トランスT1の漏れインダクタンスとコンデンサ
C1,C2との共振作用により、図4に破線で示すよう
にコンデンサC2→トランスT1の1次巻線→スイッチ
ング素子Q2→コンデンサC2の経路で共振電流が流
れ、トランスT1を介して負荷回路1に電力が供給され
る。このとき、トランスT1の1次巻線に流れる電流の
向きはスイッチング素子Q1のオン時とは逆向きになる
から、負荷回路1には交番した高周波電圧を印加するこ
とができる。Thereafter, when the switching element Q2 is turned on, the resonance action of the leakage inductance of the transformer T1 and the capacitors C1 and C2 causes the capacitor C2 → the primary winding of the transformer T1 → the switching element as shown by the broken line in FIG. A resonance current flows through the path from Q2 to capacitor C2, and power is supplied to the load circuit 1 via the transformer T1. At this time, since the direction of the current flowing through the primary winding of the transformer T1 is opposite to the direction when the switching element Q1 is on, an alternating high-frequency voltage can be applied to the load circuit 1.
【0025】図4の状態でコンデンサC2の電荷が放出
され、図7(c)のように、コンデンサC2の両端電圧
VC2が整流器DBの出力電圧まで低下すると、図5に破
線で示すように、整流器DB→ダイオードD11→トラ
ンスT1の1次巻線→スイッチング素子Q2→整流器D
Bの経路で電流が流れる。つまり、交流電源ACから整
流器DBに入力電流Iinが流れる。When the electric charge of the capacitor C2 is released in the state of FIG. 4 and the voltage V C2 across the capacitor C2 decreases to the output voltage of the rectifier DB as shown in FIG. 7C, as shown by a broken line in FIG. Rectifier DB → diode D11 → primary winding of transformer T1 → switching element Q2 → rectifier D
A current flows through the path B. That is, the input current Iin flows from the AC power supply AC to the rectifier DB.
【0026】その後、スイッチング素子Q2がオフにな
ると、図6に示すように、トランスT1に蓄積されてい
たエネルギが、トランスT1の1次巻線→スイッチング
素子Q1の寄生ダイオード→コンデンサC0→ダイオー
ドD11→トランスT1の1次巻線の経路で放出され
る。この電源装置では、コンデンサC2だけではなく交
流電源ACからもトランスT1にエネルギを蓄積される
から、トランスT1には比較的大きいエネルギを蓄積す
ることができる。また、コンデンサC0のすべての充電
電荷はトランスT1の蓄積エネルギにより与えられる。
このような動作により、平滑用として設けられたコンデ
ンサC0の負極が整流器DBの直流出力端の正極に対応
することになる。ここで、図5、図6の動作に着目すれ
ば、スイッチング素子Q2とトランスT1とスイッチン
グ素子Q1の寄生ダイオードは極性逆転型(Buck Boos
t型)のチョッパ回路を構成することになる。Thereafter, when the switching element Q2 is turned off, as shown in FIG. 6, the energy stored in the transformer T1 is transferred to the primary winding of the transformer T1, the parasitic diode of the switching element Q1, the capacitor C0, and the diode D11. → Emitted through the path of the primary winding of the transformer T1. In this power supply device, since energy is stored in the transformer T1 not only from the capacitor C2 but also from the AC power supply AC, a relatively large amount of energy can be stored in the transformer T1. Further, all the charged charges of the capacitor C0 are given by the energy stored in the transformer T1.
By such an operation, the negative electrode of the capacitor C0 provided for smoothing corresponds to the positive electrode of the DC output terminal of the rectifier DB. Here, paying attention to the operations of FIGS. 5 and 6, the switching element Q2, the transformer T1, and the parasitic diode of the switching element Q1 are of a polarity reversal type (Buck Boos
This constitutes a (t-type) chopper circuit.
【0027】図6に示した状態でトランスT1に蓄積さ
れたエネルギが放出されると、図2のようにコンデンサ
C0から電荷が放出される状態に戻り、図2〜図6の動
作を繰り返すことにより負荷回路1に交番した高周波電
力を供給する。When the energy stored in the transformer T1 is released in the state shown in FIG. 6, the operation returns to the state in which the electric charge is released from the capacitor C0 as shown in FIG. 2, and the operations in FIGS. To supply the alternating high-frequency power to the load circuit 1.
【0028】図2〜図6に示した各状態における各部の
動作波形を図7に示す。同図(a)はスイッチング素子
Q1のゲートに入力される信号電圧であって、0Vはス
イッチング素子Q1のオフ状態に対応する。同図(b)
はトランスT1の1次巻線に流れる電流IT1、同図
(c)は交流電源ACの電源電圧VsとコンデンサC2
の両端電圧VC2との関係、同図(d)は交流電源ACか
らの入力電流Iinを示す。また、a〜eは図2〜図6に
対応する状態を示す。図7より明らかなように、スイッ
チング素子Q1,Q2がオンオフを1回繰り返す間に交
流電源ACから入力電流Iinが流れる期間が存在するの
である。なお、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチ
ング周波数は、1周期の間では交流電源ACの電源電圧
Vsが一定とみなせる程度に設定される。FIG. 7 shows operation waveforms of each part in each state shown in FIGS. FIG. 3A shows a signal voltage input to the gate of the switching element Q1, and 0V corresponds to the off state of the switching element Q1. FIG.
Is the current I T1 flowing in the primary winding of the transformer T1, and FIG. 3C is the power supply voltage Vs of the AC power supply AC and the capacitor C2.
The relationship between the voltage across V C2 of FIG. (D) of indicating the input current Iin from the AC power source AC. A to e show states corresponding to FIGS. 2 to 6. As is clear from FIG. 7, there is a period during which the input current Iin flows from the AC power supply AC while the switching elements Q1 and Q2 are repeatedly turned on and off once. The switching frequency of switching elements Q1 and Q2 is set to such an extent that power supply voltage Vs of AC power supply AC can be regarded as constant during one cycle.
【0029】このような動作により、図1の回路の各部
の動作波形は交流電源ACの電圧変化の1周期の間には
図8のようになる。同図(a)はコンデンサC2の両端
電圧VC2波形、同図(b)はトランスT1の1次巻線に
流れる電流IT1、同図(c)は整流器DBへの入力電流
Iin、同図(d)は負荷回路1に設けた放電ランプFL
に流れる電流ILaである。By such an operation, the operation waveform of each part of the circuit of FIG. 1 becomes as shown in FIG. 8 during one cycle of the voltage change of the AC power supply AC. 2A shows the waveform of the voltage V C2 across the capacitor C2, FIG. 2B shows the current I T1 flowing through the primary winding of the transformer T1 , and FIG. 2C shows the input current Iin to the rectifier DB. (D) is a discharge lamp FL provided in the load circuit 1
Is the current I La flowing through.
【0030】ここで、本実施形態も従来構成と同様に、
図7に示すa,bの期間に共振動作によってコンデンサ
C2の両端電圧VC2が上昇する(図7(c)参照)。し
かしながら、本実施形態では、コンデンサC2とコンデ
ンサC0との間にダイオードD11が挿入されているこ
とにより、スイッチング素子Q1のオフ期間にスイッチ
ング素子Q1に印加される電圧は交流電源ACの電源電
圧VsとコンデンサC0の両端電圧との和になり、コン
デンサC2の両端電圧VC2とコンデンサC0の両端電圧
との和がスイッチング素子Q1に印加されることがない
(つまり、スイッチング素子Q1に印加される電圧はコ
ンデンサC2の電圧によらない)ので、スイッチング素
子Q1の耐圧を下げることができる。Here, in the present embodiment, similarly to the conventional configuration,
During the periods a and b shown in FIG. 7, the voltage V C2 across the capacitor C2 increases due to the resonance operation (see FIG. 7C). However, in the present embodiment, since the diode D11 is inserted between the capacitor C2 and the capacitor C0, the voltage applied to the switching element Q1 during the OFF period of the switching element Q1 is different from the power supply voltage Vs of the AC power supply AC. The sum of the voltage across the capacitor C0 and the voltage across the capacitor C2 and the sum of the voltage V C2 across the capacitor C2 and the voltage across the capacitor C0 are not applied to the switching element Q1 (that is, the voltage applied to the switching element Q1 is It does not depend on the voltage of the capacitor C2), so that the withstand voltage of the switching element Q1 can be reduced.
【0031】また、本実施形態の回路構成では、スイッ
チング素子Q1がオンの期間に、図2に破線で示すよう
に整流器DB→コンデンサ0→スイッチング素子Q1→
トランスT1の1次巻線、コンデンサC2、整流器DB
の経路で電流が流れるから、交流電源ACの電源電圧V
sの絶対値が低い期間におけるコンデンサC2の両端電
圧VC2が図8(a)に示すように低減される。したがっ
て、トランスT1の1次電圧の波高値を交流電源ACの
1周期にわたってほぼ一定にすることが可能であり、負
荷回路1に流れる電流の波高率を下げることができる。In the circuit configuration of the present embodiment, the rectifier DB → the capacitor 0 → the switching element Q1 → while the switching element Q1 is on as shown by the broken line in FIG.
Primary winding of transformer T1, capacitor C2, rectifier DB
Since the current flows through the path, the power supply voltage V of the AC power supply AC
The voltage V C2 across the capacitor C2 during the period when the absolute value of s is low is reduced as shown in FIG. Therefore, the peak value of the primary voltage of the transformer T1 can be made substantially constant over one cycle of the AC power supply AC, and the crest factor of the current flowing through the load circuit 1 can be reduced.
【0032】さらに、本実施形態の回路構成では、スイ
ッチング素子Q2がオンの期間には、図5に破線で示す
ように整流器DB→ダイオードD11→トランスT1の
1次巻線→スイッチング素子Q2→整流器DBの経路で
電流が流れる。したがって、スイッチング素子Q1,Q
2がオンオフを1回繰り返す間に、交流電源ACから入
力電流Iinが流れる期間が2回存在するのである。言い
換えれば、スイッチング素子Q1,Q2それぞれのオン
期間に2種類の経路で入力電流Iinが流れることにな
る。したがって、コンデンサC2の容量を適宜設定する
ことにより、上記2種類の経路による入力電流を調整
し、入力電流高調波を低減することが可能であり、入力
力率も高くなる。しかも、部品点数としては図15に示
した従来構成の部品にダイオードD11を追加するだけ
であるから比較的少ない部品点数で上記目的を達成する
ことができる。Further, in the circuit configuration of the present embodiment, while the switching element Q2 is on, as shown by the broken line in FIG. 5, the rectifier DB → the diode D11 → the primary winding of the transformer T1 → the switching element Q2 → the rectifier. Current flows through the path of DB. Therefore, switching elements Q1, Q
2 repeats on / off once, there are two periods during which the input current Iin flows from the AC power supply AC. In other words, the input current Iin flows through two types of paths during the ON periods of the switching elements Q1 and Q2. Therefore, by appropriately setting the capacitance of the capacitor C2, it is possible to adjust the input current through the two types of paths, reduce input current harmonics, and increase the input power factor. In addition, the above object can be achieved with a relatively small number of components because only the diode D11 is added to the components of the conventional configuration shown in FIG.
【0033】なお、図1には示していないが、交流電源
ACへの高周波成分の混入を防止するために、交流電源
ACと整流器DBとの間に高周波阻止用のフィルタ回路
を挿入しても良いことはいうまでない。Although not shown in FIG. 1, a high frequency blocking filter circuit may be inserted between the AC power supply AC and the rectifier DB in order to prevent high frequency components from being mixed into the AC power supply AC. Not to mention the good things.
【0034】(実施形態2)実施形態1では、負荷回路
1としてリーケージトランスであるトランスT1を含む
構成を示したが、図9に示すように、通常のトランスT
2を用いるとともに、トランスT2の2次巻線にインダ
クタL1を直列接続した構成を採用しても同様に動作す
る。つまり、トランスT1の漏れインダクタンスに代え
てインダクタL1を利用するものである。他の構成およ
び動作は実施形態1と同様である。なお、後述の各実施
形態においても、トランスT1の代わりにトランスT2
とインダクタL1とを用いてもよい。(Second Embodiment) In the first embodiment, the configuration including the transformer T1 which is a leakage transformer as the load circuit 1 has been described. However, as shown in FIG.
The same operation is performed by employing a configuration in which the inductor L1 is connected to the secondary winding of the transformer T2 in series while using the inductor 2 in series. That is, the inductor L1 is used instead of the leakage inductance of the transformer T1. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment. In each of the embodiments described later, the transformer T2 is used instead of the transformer T1.
And the inductor L1.
【0035】(実施形態3)本実施形態は、図10に示
すように、実施形態1で平滑用として設けられていたコ
ンデンサC0の正極が整流器DBの直流出力端の負極に
対応したものである。要するに、図1の回路構成におい
て、整流器DBの直流出力端の正極と負極とを入れ換え
た構成になる。なお、トランスT1 には実施形態1と同
様にリーケージトランスを用い、また負荷回路1は実施
形態1と同様の放電ランプFLを含む構成としている。(Embodiment 3) In this embodiment, as shown in FIG. 10, the positive electrode of the capacitor C0 provided for smoothing in the first embodiment corresponds to the negative electrode of the DC output terminal of the rectifier DB. . In short, in the circuit configuration of FIG. 1, the positive and negative electrodes of the DC output terminal of the rectifier DB are replaced. Note that a leakage transformer is used for the transformer T1 as in the first embodiment, and the load circuit 1 includes a discharge lamp FL similar to the first embodiment.
【0036】この構成においても、実施形態1と同様
に、コンデンサC2とコンデンサC0との間にダイオー
ドD11が挿入されていることにより、コンデンサC2
の上昇した電圧がダイオードD11に印加されるから、
スイッチング素子Q1に印加される電圧を下げることが
可能となり、スイッチング素子Q1の耐圧を下げること
ができる。また、交流電源ACの電源電圧Vsの絶対値
が低い期間におけるコンデンサC2の両端電圧VC2が低
減されるので、トランスT1の1次電圧の波高値を交流
電源ACの1周期にわたってほぼ一定にすることが可能
であり、負荷回路1に流れる電流の波高率を下げること
ができる。Also in this configuration, as in the first embodiment, since the diode D11 is inserted between the capacitor C2 and the capacitor C0, the capacitor C2
Is applied to the diode D11,
The voltage applied to the switching element Q1 can be reduced, and the withstand voltage of the switching element Q1 can be reduced. Further, since the voltage V C2 across the capacitor C2 is reduced during the period when the absolute value of the power supply voltage Vs of the AC power supply AC is low, the peak value of the primary voltage of the transformer T1 is made substantially constant over one cycle of the AC power supply AC. It is possible to reduce the crest factor of the current flowing through the load circuit 1.
【0037】(実施形態4)本実施形態では、図11に
示すように、実施形態1の構成におけるダイオードD1
にコンデンサC3を並列接続したものである。(Embodiment 4) In the present embodiment, as shown in FIG.
And a capacitor C3 connected in parallel.
【0038】この構成では、図7に示した期間aにおい
て、図12に破線で示すように、トランスT1の1次巻
線→コンデンサC3→コンデンサC0→スイッチング素
子Q1→トランスT1の1次巻線といった経路でコンデ
ンサC3を充電する期間を設けたことにより、整流器D
B→コンデンサC0→スイッチング素子Q1→トランス
T1の1次巻線→コンデンサC2→整流器DBの経路で
入力電流Iinを引き込む期間を短くし、交流電源ACの
電圧の絶対値が低い期間における入力電流Iinを減らし
たものである。したがって、コンデンサC2,C3の容
量を適切に設定することで、上記2種の経路による入力
電流Iinを調整し、入力電流高調波を低減することがで
きるとともに入力力率を高くすることができる。In this configuration, during the period a shown in FIG. 7, the primary winding of the transformer T1 → the capacitor C3 → the capacitor C0 → the switching element Q1 → the primary winding of the transformer T1, as shown by the broken line in FIG. , The period for charging the capacitor C3 is provided, so that the rectifier D
B → Capacitor C0 → Switching Element Q1 → Primary Winding of Transformer T1 → Capacitor C2 → Rectifier DB The input current Iin is shortened during the period of drawing the input current Iin, and the input current Iin during the period when the absolute value of the voltage of the AC power supply AC is low. Is reduced. Therefore, by appropriately setting the capacitances of the capacitors C2 and C3, the input current Iin through the above two types of paths can be adjusted, the input current harmonics can be reduced, and the input power factor can be increased.
【0039】本実施形態においても実施形態1と同様
に、従来構成よりもスイッチング素子Q1の耐圧を下
げ、負荷回路1に出力される電流の波高率を更に下げる
ことができる。In this embodiment, as in the first embodiment, the withstand voltage of the switching element Q1 can be made lower than in the conventional configuration, and the crest factor of the current output to the load circuit 1 can be further reduced.
【0040】(実施形態5)本実施形態は、図13に示
すように、図1に示した実施形態1の構成と同様のもの
であるが、スイッチング素子Q1,Q2のオンオフを制
御するための制御回路3を図示してある。本実施形態に
おいて実施形態1と異なる点は、制御回路3として、ス
イッチング素子Q1,Q2をオンオフさせるスイッチン
グ周波数、オン時間、デューティ比などを任意に制御で
きるものを用いることによって、負荷回路1への供給電
力を調節することができるようにしている点である。す
なわち、放電ランプFLの光出力が調節可能であって調
光制御が可能になっている。ここに、上述のオン時間の
制御とはオン時間を変化させる(一般にはオフ時間を一
定に保つ)ことを意味し、デューティ比の制御とは周波
数を一定としてオン時間とオフ時間との比率を変化させ
ることを意味する。(Embodiment 5) As shown in FIG. 13, the present embodiment has the same configuration as that of Embodiment 1 shown in FIG. 1, but is for controlling on / off of the switching elements Q1 and Q2. The control circuit 3 is shown. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the control circuit 3 is capable of arbitrarily controlling a switching frequency for turning on and off the switching elements Q1 and Q2, an on-time, a duty ratio, and the like. The point is that the supplied power can be adjusted. That is, the light output of the discharge lamp FL can be adjusted, and dimming control can be performed. Here, the above-described control of the on-time means that the on-time is changed (generally, the off-time is kept constant), and the control of the duty ratio means that the ratio between the on-time and the off-time is made constant with the frequency kept constant. Means to change.
【0041】例えば、スイッチング素子Q2の1周期に
占めるオン期間の割合を少なくするように制御すれば、
スイッチング素子Q2がオンしているときに交流電源A
Cから取り込む電力が減り、余剰エネルギによるコンデ
ンサC0の両端電圧の異常昇圧を防止することができ
る。例えば、放電ランプFLを備える上記負荷回路1で
は、放電ランプFLの予熱や始動が必要であって、これ
らの期間には負荷回路1での消費電力が少ないから、ス
イッチング素子Q2のオン時間を相対的に短くすること
により、コンデンサC0の両端電圧の異常昇圧を防止す
ることができる。For example, if the ratio of the ON period to one cycle of the switching element Q2 is controlled to be small,
AC power supply A when switching element Q2 is on
The power taken from C is reduced, and abnormal voltage rise of the voltage between both ends of the capacitor C0 due to excess energy can be prevented. For example, in the load circuit 1 including the discharge lamp FL, it is necessary to preheat or start the discharge lamp FL, and during these periods, the power consumption of the load circuit 1 is small. By shortening the period, it is possible to prevent abnormal voltage increase of the voltage across the capacitor C0.
【0042】制御回路3として、本実施形態のように、
スイッチング素子Q1,Q2をオンオフさせるスイッチ
ング周波数、デューティ比の少なくとも1つを制御する
ことができるものを用いることにより、放電ランプFL
の点灯時に、スイッチング素子Q1,Q2のオンオフの
スイッチング周波数とデューティ比との少なくとも一方
を変えることによって負荷回路1に供給される電力を変
化させることができ、放電ランプFLの調光が可能にな
る。また、調光する場合においてもスイッチング素子Q
2のオン時間を調節することによってコンデンサC0の
両端電圧の上昇を抑制して異常昇圧を防止することがで
きる。As the control circuit 3, as in this embodiment,
By using an element that can control at least one of a switching frequency and a duty ratio for turning on and off the switching elements Q1 and Q2, the discharge lamp FL
When the lamp is turned on, the power supplied to the load circuit 1 can be changed by changing at least one of the on / off switching frequency and the duty ratio of the switching elements Q1 and Q2, and the dimming of the discharge lamp FL becomes possible. . Further, even when dimming is performed, the switching element Q
By adjusting the ON time of No. 2, it is possible to suppress an increase in the voltage across the capacitor C0 and prevent an abnormal boost.
【0043】本実施形態の構成では、制御回路3により
負荷回路1に設けた放電ランプFLの予熱、始動、点灯
の制御が可能になり、また負荷回路1への供給電力を調
節することにより放電ランプFLの光出力を調光するこ
とも可能である。また、負荷回路1での消費電力の変動
によるコンデンサC0の両端電圧の異常昇圧を防止して
回路構成素子の破壊などを防止することができる。他の
構成および動作は実施形態1と同様である。In the configuration of the present embodiment, the control circuit 3 enables control of preheating, starting and lighting of the discharge lamp FL provided in the load circuit 1 and discharge by adjusting the power supplied to the load circuit 1. It is also possible to dimming the light output of the lamp FL. Further, it is possible to prevent abnormal voltage increase of the voltage between both ends of the capacitor C0 due to the fluctuation of the power consumption in the load circuit 1, thereby preventing the destruction of the circuit components. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
【0044】(実施形態6)本実施形態の回路構成は実
施形態5と同様であり、負荷回路1への電力供給の方法
が異なる。(Embodiment 6) The circuit configuration of this embodiment is the same as that of Embodiment 5, and the power supply method to the load circuit 1 is different.
【0045】本実施形態では、例えば、放電ランプFL
での消費電力を少なくするとき、制御回路3がスイッチ
ング素子Q1,Q2の動作周波数を高くするとともに、
スイッチング素子Q2の1周期に占めるスイッチング素
子Q2のオン期間の割合を少なくする点に特徴がある。
しかして、本実施形態では、スイッチング素子Q2がオ
ンしているときに交流電源ACから取り込む電力が減
り、余剰電力によるコンデンサC0の異常昇圧を防止す
ることができ、回路構成素子の破壊を防止することがで
きる。また、本実施形態も実施形態5と同様、放電ラン
プFLの光出力を調節できる。In this embodiment, for example, the discharge lamp FL
In order to reduce the power consumption by the control circuit 3, the control circuit 3 increases the operating frequency of the switching elements Q1 and Q2,
It is characterized in that the ratio of the ON period of the switching element Q2 to one cycle of the switching element Q2 is reduced.
Thus, in the present embodiment, the power taken from the AC power supply AC when the switching element Q2 is on is reduced, and abnormal boosting of the capacitor C0 due to surplus power can be prevented, thereby preventing the destruction of the circuit components. be able to. Also, in the present embodiment, similarly to the fifth embodiment, the light output of the discharge lamp FL can be adjusted.
【0046】(実施形態7)本実施形態は、図14に示
すように、実施形態3の構成に実施形態5と同様の制御
回路3を設け、さらに、コンデンサC0の両端電圧を検
出する電圧検出回路4を付加し、電圧検出回路4による
検出電圧に基づいて制御回路3がスイッチング素子Q
1,Q2のオンオフのスイッチング周波数、オン時間、
デューティ比などを変化させ、また必要に応じてスイッ
チング素子Q1,Q2のオンオフを停止させるものであ
る。(Embodiment 7) In this embodiment, as shown in FIG. 14, a control circuit 3 similar to that of Embodiment 5 is provided in the configuration of Embodiment 3, and furthermore, a voltage detection circuit for detecting a voltage across the capacitor C0. A circuit 4 is added, and the control circuit 3 switches the switching element Q based on the voltage detected by the voltage detection circuit 4.
1, Q2 ON / OFF switching frequency, ON time,
The duty ratio is changed, and the on / off of the switching elements Q1 and Q2 is stopped as necessary.
【0047】すなわち、コンデンサC0の両端電圧をほ
ぼ一定に保つように制御すれば、負荷回路1への印加電
圧を安定化することができて、負荷回路1の安定動作が
期待できる。したがって、放電ランプFLへの印加電圧
を安定化することができ、放電ランプFLの出力変動を
抑制することができる。また、コンデンサC0の両端電
圧が上昇して所定値に達したときにはスイッチング素子
Q1,Q2のオンオフを停止させたり、スイッチング周
波数を十分に高くすることにより回路構成素子に過電圧
が印加されることによる破壊を回避することが可能にな
る。That is, if the voltage across the capacitor C0 is controlled to be substantially constant, the voltage applied to the load circuit 1 can be stabilized, and stable operation of the load circuit 1 can be expected. Therefore, the voltage applied to the discharge lamp FL can be stabilized, and the output fluctuation of the discharge lamp FL can be suppressed. Further, when the voltage across the capacitor C0 rises and reaches a predetermined value, the switching elements Q1 and Q2 are stopped from being turned on and off, or the switching frequency is made sufficiently high to cause destruction due to application of an overvoltage to circuit components. Can be avoided.
【0048】なお、上述の実施形態2ないし実施形態7
においても実施形態1と同様に、交流電源ACへの高周
波成分の混入を防止するために、交流電源ACと整流器
DBとの間に高周波阻止用のフィルタ回路を挿入しても
良いことはいうまでない。The second to seventh embodiments described above
In the same manner as in the first embodiment, a high frequency blocking filter circuit may be inserted between the AC power supply AC and the rectifier DB in order to prevent high frequency components from being mixed into the AC power supply AC. Absent.
【0049】[0049]
【発明の効果】請求項1の発明は、交流電源を整流する
整流器と、整流器の直流出力端間に接続された第1のダ
イオードと第1のコンデンサとの第1の直列回路と、整
流器と第1のダイオードとの接続点に一端が接続され第
1のコンデンサの容量よりも十分に大きな容量の第2の
コンデンサと、第2のコンデンサを介して第1の直列回
路の両端間に接続され交流電源の周波数よりも十分に高
い周波数で交互にオンオフされる第1および第2のスイ
ッチング素子の第2の直列回路と、各スイッチング素子
にそれぞれ並列接続され各スイッチングのオン時とは逆
向きの電流を流す第2および第3のダイオードと、第1
のダイオードと第1のコンデンサとの接続点と第1およ
び第2のスイッチング素子の接続点との間に1次巻線が
挿入され2次出力を負荷回路に与えるトランスとを備え
るものであり、第1のコンデンサと第2のコンデンサと
の間に第1のダイオードが挿入されていることにより、
第1のスイッチング素子のオフ期間に第1のコンデンサ
の両端電圧と第2のコンデンサの両端電圧との和が第1
のスイッチング素子に印加されることがないので、第1
のスイッチング素子の耐圧を下げることができるという
効果がある。また、第1のスイッチング素子がオンの期
間には整流器、第2のコンデンサ、第1のスイッチング
素子、トランスの1次巻線、第1のコンデンサ、整流器
の経路で電流が流れるから、交流電源の電圧の絶対値が
低い期間における第1のコンデンサの電圧が低減され、
トランスの1次電圧の波高値を交流電源の1周期にわた
ってほぼ一定にすることが可能であり、負荷回路に流れ
る電流の波高率を下げることができるという効果があ
る。また、第2のスイッチング素子がオンの期間には整
流器、第1のダイオード、トランスの1次巻線、第2の
スイッチング素子、整流器の経路で電流が流れるから、
第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子
それぞれのオン期間に異なる経路で入力電流が流れるこ
とになり、第1のコンデンサの容量を適宜設定すること
により入力電流高調波を低減することが可能であるとい
う効果がある。しかも、部品点数としては第1のダイオ
ードを追加するだけであるから比較的少ない部品点数で
上記目的を達成することができる。According to the first aspect of the present invention, there is provided a rectifier for rectifying an AC power supply, a first series circuit of a first diode and a first capacitor connected between the DC output terminals of the rectifier, A second capacitor having one end connected to a connection point with the first diode and having a capacity sufficiently larger than the capacity of the first capacitor; and a second capacitor connected between both ends of the first series circuit via the second capacitor. A second series circuit of the first and second switching elements, which is alternately turned on and off at a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC power supply; Second and third diodes for conducting current;
A primary winding is inserted between a connection point between the diode and the first capacitor and a connection point between the first and second switching elements to provide a secondary output to a load circuit; Since the first diode is inserted between the first capacitor and the second capacitor,
During the off period of the first switching element, the sum of the voltage across the first capacitor and the voltage across the second capacitor is equal to the first voltage.
Is not applied to the first switching element.
This has the effect that the breakdown voltage of the switching element can be reduced. In addition, during the period when the first switching element is on, current flows through the path of the rectifier, the second capacitor, the first switching element, the primary winding of the transformer, the first capacitor, and the rectifier. The voltage of the first capacitor during a period in which the absolute value of the voltage is low is reduced,
The crest value of the primary voltage of the transformer can be made substantially constant over one cycle of the AC power supply, and the crest factor of the current flowing through the load circuit can be reduced. In addition, while the second switching element is on, current flows through the rectifier, the first diode, the primary winding of the transformer, the second switching element, and the rectifier.
The input current flows in different paths during the ON periods of the first switching element and the second switching element, and the input current harmonics can be reduced by appropriately setting the capacity of the first capacitor. There is an effect that there is. Moreover, since the number of parts is only the addition of the first diode, the above object can be achieved with a relatively small number of parts.
【0050】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、第1および第2のスイッチング素子のオンオフのス
イッチング周波数を調節可能な制御回路を備えるので、
スイッチング周波数を変化させることによって負荷回路
への供給電力を調節することができるという効果があ
る。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a control circuit capable of adjusting the on / off switching frequency of the first and second switching elements is provided.
There is an effect that the power supply to the load circuit can be adjusted by changing the switching frequency.
【0051】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、第1および第2のスイッチング素子
のオン期間を調節可能な制御回路を備えるので、スイッ
チング素子のオン期間を変化させることによって負荷回
路への供給電力を調節することができるという効果があ
る。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, since a control circuit capable of adjusting the on-period of the first and second switching elements is provided, the on-period of the switching element is changed. This has the effect that the power supplied to the load circuit can be adjusted.
【0052】請求項4の発明は、請求項3の発明におい
て、制御回路は、負荷回路の消費電力を減少させると
き、第2のスイッチング素子のオン期間とオフ期間との
和に対する第2のスイッチング素子のオン期間の割合を
減少させるので、負荷回路への供給電力および入力電流
の調整が可能であり、第2のコンデンサの両端電圧が異
常に上昇するのを抑制できるという効果がある。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, when the control circuit reduces the power consumption of the load circuit, the control circuit performs the second switching with respect to the sum of the ON period and the OFF period of the second switching element. Since the ratio of the ON period of the element is reduced, it is possible to adjust the power supplied to the load circuit and the input current, and it is possible to suppress an abnormal increase in the voltage across the second capacitor.
【0053】請求項5の発明は、請求項1の発明におい
て、第2のコンデンサの両端電圧を検出する電圧検出手
段を設け、電圧検出手段による検出電圧に基づいて、第
1および第2のスイッチング素子をオンオフさせるスイ
ッチング周波数とオン期間との少なくとも一方を制御す
る制御回路を設けたものであり、第2のコンデンサの両
端電圧が異常上昇するようなときに、動作を停止させた
り、負荷回路への出力を低減させることによって、回路
構成素子にストレスがかかるのを回避することができる
という効果がある。また、第2のコンデンサの両端電圧
をほぼ一定に保つように制御すれば、負荷回路への供給
電流をほぼ一定に保つことになり、負荷回路の安定動作
が期待できる。とくに、負荷回路が放電ランプを含む場
合には、ちらつきの少ない光出力を得ることができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a voltage detecting means for detecting a voltage between both ends of the second capacitor is provided, and the first and the second switching are performed based on a voltage detected by the voltage detecting means. A control circuit for controlling at least one of a switching frequency for turning on / off the element and an on-period is provided. When the voltage across the second capacitor rises abnormally, the operation is stopped or the load circuit By reducing the output of the above, there is an effect that stress can be prevented from being applied to the circuit components. Further, if the voltage across the second capacitor is controlled to be kept substantially constant, the current supplied to the load circuit will be kept substantially constant, and stable operation of the load circuit can be expected. In particular, when the load circuit includes a discharge lamp, a light output with less flicker can be obtained.
【0054】請求項6の発明は、請求項1の発明におい
て、第1のダイオードに並列接続された第3のコンデン
サを備えているので、第1のスイッチング素子がオンの
期間に、トランスの1次巻線、第3のコンデンサ、第2
のコンデンサ、第1のスイッチング素子、トランスの1
次巻線の経路で第3のコンデンサを充電する期間が設け
られることになり、第1のスイッチング素子がオンの期
間に整流器、第2のコンデンサ、第1のスイッチング素
子、トランスの1次巻線、第1のコンデンサ、整流器の
経路で電流が流れる期間を短くすることができ、交流電
源の電圧の絶対値が低い期間における入力電流を減らす
ことができるから、第1および第3のコンデンサの容量
を適宜設定することによって、入力電流高調波を低減す
ることができるという効果がある。According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since a third capacitor connected in parallel to the first diode is provided, the first switching element is turned on during the period when the first switching element is on. Next winding, third capacitor, second
Capacitor, first switching element, transformer 1
A period for charging the third capacitor in the path of the secondary winding is provided, and the primary winding of the rectifier, the second capacitor, the first switching element, and the transformer is provided while the first switching element is on. , The period during which current flows through the path of the first capacitor and the rectifier can be shortened, and the input current during the period when the absolute value of the voltage of the AC power supply is low can be reduced. Has an effect that input current harmonics can be reduced.
【図1】本発明の実施形態1を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】同上の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory view of the above.
【図3】同上の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory view of the above.
【図4】同上の動作説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view of the above.
【図5】同上の動作説明図である。FIG. 5 is an operation explanatory view of the above.
【図6】同上の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory view of the above.
【図7】同上の動作説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the above.
【図8】同上の動作説明図である。FIG. 8 is an operation explanatory view of the above.
【図9】本発明の実施形態2を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施形態3を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施形態4を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図12】同上の動作説明図である。FIG. 12 is an operation explanatory view of the above.
【図13】本発明の実施形態5を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図14】本発明の実施形態7を示す回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the present invention.
【図15】従来例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a conventional example.
【図16】同上の動作説明図である。FIG. 16 is an operation explanatory view of the above.
【図17】同上の動作説明図である。FIG. 17 is an operation explanatory view of the above.
【図18】同上の動作説明図である。FIG. 18 is an operation explanatory view of the above.
【図19】同上の動作説明図である。FIG. 19 is a diagram illustrating the operation of the above.
【図20】同上の動作説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram of the operation of the above.
【図21】同上の動作説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of the operation of the above.
【図22】同上の動作説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram of the above operation.
【図23】同上の動作説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram of the operation of the above.
【図24】他の従来例の回路図である。FIG. 24 is a circuit diagram of another conventional example.
1 負荷回路 AC 交流電源 T1 トランス Q1,Q2 スイッチング素子 D11 ダイオード C0 コンデンサ C1 コンデンサ C2 コンデンサ 1 Load circuit AC AC power supply T1 Transformer Q1, Q2 Switching element D11 Diode C0 Capacitor C1 Capacitor C2 Capacitor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K072 AA02 BA03 BB01 BC01 BC02 CA14 DB03 DD04 EB05 GA03 GB12 GC04 HA06 HA10 HB03 5H007 AA02 AA08 BB03 CA02 CB04 CB17 CB22 CB25 CC03 CC12 CC32 DA05 DA06 DC05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3K072 AA02 BA03 BB01 BC01 BC02 CA14 DB03 DD04 EB05 GA03 GB12 GC04 HA06 HA10 HB03 5H007 AA02 AA08 BB03 CA02 CB04 CB17 CB22 CB25 CC03 CC12 CC32 DA05 DA06 DC05
Claims (6)
直流出力端間に接続された第1のダイオードと第1のコ
ンデンサとの第1の直列回路と、整流器と第1のダイオ
ードとの接続点に一端が接続され第1のコンデンサの容
量よりも十分に大きな容量の第2のコンデンサと、第2
のコンデンサを介して第1の直列回路の両端間に接続さ
れ交流電源の周波数よりも十分に高い周波数で交互にオ
ンオフされる第1および第2のスイッチング素子の第2
の直列回路と、各スイッチング素子にそれぞれ並列接続
され各スイッチングのオン時とは逆向きの電流を流す第
2および第3のダイオードと、第1のダイオードと第1
のコンデンサとの接続点と第1および第2のスイッチン
グ素子の接続点との間に1次巻線が挿入され2次出力を
負荷回路に与えるトランスとを備えることを特徴とする
電源装置。1. A rectifier for rectifying an AC power supply, a first series circuit including a first diode and a first capacitor connected between DC output terminals of the rectifier, and a connection between the rectifier and the first diode. A second capacitor having one end connected to the point and having a capacity sufficiently larger than the capacity of the first capacitor;
Of the first and second switching elements, which are connected between both ends of the first series circuit through the capacitors of the first and second switching elements and are alternately turned on and off at a frequency sufficiently higher than the frequency of the AC power supply.
, A second diode and a third diode connected in parallel to the respective switching elements, and flowing currents in the opposite directions to those when the respective switching elements are turned on, the first diode and the first diode.
And a transformer having a primary winding inserted between the connection point of the capacitor and the connection point of the first and second switching elements to provide a secondary output to a load circuit.
ンオフのスイッチング周波数を調節可能な制御回路を備
えることを特徴とする請求項1記載の電源装置。2. The power supply device according to claim 1, further comprising a control circuit capable of adjusting an on / off switching frequency of the first and second switching elements.
ン期間を調節可能な制御回路を備えることを特徴とする
請求項1または請求項2記載の電源装置。3. The power supply device according to claim 1, further comprising a control circuit capable of adjusting an on-period of the first and second switching elements.
させるとき、第2のスイッチング素子のオン期間とオフ
期間との和に対する第2のスイッチング素子のオン期間
の割合を減少させることを特徴とする請求項3記載の電
源装置。4. The control circuit according to claim 1, wherein when reducing the power consumption of the load circuit, a ratio of an ON period of the second switching element to a sum of an ON period and an OFF period of the second switching element is reduced. The power supply device according to claim 3, wherein
電圧検出手段を設け、電圧検出手段による検出電圧に基
づいて、第1および第2のスイッチング素子をオンオフ
させるスイッチング周波数とオン期間との少なくとも一
方を制御する制御回路を設けたことを特徴とする請求項
1記載の電源装置。5. A voltage detecting means for detecting a voltage between both ends of the second capacitor, wherein at least a switching frequency for turning on and off the first and second switching elements and an on-period based on a voltage detected by the voltage detecting means. 2. The power supply device according to claim 1, further comprising a control circuit for controlling one of the power supplies.
のコンデンサを備えることを特徴とする請求項1記載の
電源装置。6. A third diode connected in parallel to the first diode.
The power supply device according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11044046A JP2000245159A (en) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | Power supply equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11044046A JP2000245159A (en) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | Power supply equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000245159A true JP2000245159A (en) | 2000-09-08 |
Family
ID=12680682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11044046A Withdrawn JP2000245159A (en) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | Power supply equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2000245159A (en) |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP11044046A patent/JP2000245159A/en not_active Withdrawn
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