JP2002233152A

JP2002233152A - 電源装置及び放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2002233152A
Application number: JP2001024704A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kanbara; 隆神原; Hisami Usui; 久視臼井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-08-16
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP3651399B2

Abstract

(57)【要約】【課題】不要な損失の増加を防いで小型で安価な電源装
置及び放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】制御回路７に電源を供給する制御電源回路
６の昇圧回路６０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のトラン
スＴ１の１次巻線Ｎ１との間にスイッチ要素ＳＷ１を挿
入する。直流電源１の電源電圧に応じて制御回路７がス
イッチ要素ＳＷ１をオンオフ制御し、直流電源１の電源
電圧が制御電源回路７の定電圧発生回路６１が必要とす
る入力電圧よりも充分に高い場合にスイッチ要素ＳＷ１
をオフして昇圧回路６０による昇圧機能を停止させる。
よって、昇圧回路６０による不要な昇圧動作を無くして
昇圧回路６０での無駄な損失の発生を抑えることがで
き、不要な損失の増加を防いで小型で安価な電源装置、
並びに放電灯点灯装置が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置、並びに
この電源装置により負荷である放電灯に電力を供給して
点灯する放電灯点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１６は従来の電源装置を示しており、
この従来例（以下、「従来例１」という）は、イグナイ
タ５により高圧パルスを発生させることで、ＨＩＤラン
プのような放電灯ＬＰの放電を開始させ、放電が開始す
ると、定電力制御に移行し、放電灯ＬＰを安定点灯させ
る放電点灯装置を構成する（例えば、特開２０００−６
９７５２号公報等参照）。

【０００３】この従来例１の放電灯点灯装置は、直流電
源１を放電灯ＬＰが必要とする電圧に変換し、放電灯Ｌ
Ｐを安定点灯させる機能を有するＤＣ−ＤＣコンバータ
３及び低周波インバータ４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３
のＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１及び低周
波インバータ４のＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素
子Ｑ２〜Ｑ５を駆動制御する制御回路７と、制御回路７
の電源を安定供給するために、略一定の電圧を発生する
定電圧回路により構成された制御電源回路６’と、上記
イグナイタ５と、上記直流電源１とＤＣ−ＤＣコンバー
タ３との間に挿入された点灯用の電源スイッチ２とから
なる。

【０００４】フライバックコンバータからなるＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ３では、トランスＴ１の一次巻線Ｎ１と電
源スイッチ２を介して直流電源１に接続したスイッチン
グ素子Ｑ１が制御回路７によりオンすると直流電源１か
らトランスＴ１の１次巻線Ｎ１に電流が流れてトランス
Ｔ１にエネルギが蓄積される。スイッチング素子Ｑ１が
オフするとトランスＴ１の蓄積エネルギによる逆起電力
によりダイオードＤ１がオンとなり、トランスＴ１の２
次巻線Ｎ２から平滑用のコンデンサＣ１に電流が流れて
コンデンサＣ１が充電される。そして、制御回路７にて
スイッチング素子Ｑ１のオン期間とオフ期間を制御する
ことにより、コンデンサＣ１の両端電圧（ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ３の出力電圧）を直流電源１の電源電圧に比べ
て低い条件から高い条件まで変化させて放電灯ＬＰの点
灯に必要な所望の電圧を得ることができる。

【０００５】低周波インバータ４はスイッチング素子Ｑ
２，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の
直列回路とをＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力端子間に接
続するとともに、それぞれの直列回路の中点間に負荷回
路たるイグナイタ５及び放電灯ＬＰを接続して構成され
るもので、制御回路７から各スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ
５に対応して出力される低周波の駆動信号により、スイ
ッチング素子Ｑ２，Ｑ５が同時にオンオフされされると
ともに、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がスイッチ素子Ｑ
２，Ｑ５のオン時にオフされ、スイッチング素子Ｑ２，
Ｑ５のオフ時にオンされることで、イグナイタ５及び放
電灯ＬＰに低周波の交流（矩形波）電圧を印加するよう
になっている。

【０００６】イグナイタ５は、放電灯ＬＰが点灯する前
の所謂無負荷状態において、ＤＣ−ＤＣコンバータ３並
びに低周波インバータ４からの出力を抵抗Ｒ２を介して
コンデンサＣ２に充電し、制御回路７によって高圧パル
ストランスＴ２の１次巻線に接続されたサイリスタＱ６
をオンすることでコンデンサＣ２の充電電荷を高圧パル
ストランスＴ２の１次巻線に放出し、高圧パルストラン
スＴ２の昇圧効果を利用して２次巻線に接続された放電
灯ＬＰにパルス状の高電圧を印加して絶縁破壊を起こさ
せるものである。

【０００７】制御回路７は、制御電源回路６’から電源
供給を受けて動作し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力端
間の電圧、つまり低周波インバータ４を介した放電灯Ｌ
Ｐの電圧（ランプ電圧）の検出結果及びＤＣ−ＤＣコン
バータ３と低周波インバータ４との間に挿入された抵抗
Ｒ１の電圧降下から検出されるランプ電流値とに基づい
て、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のスイッチング素子Ｑ１の
スイッチング及び低周波インバータ４のスイッチング素
子Ｑ２〜Ｑ５のスイッチングを制御することで、放電灯
ＬＰの始動時や点灯時等の状態に応じた出力を低周波イ
ンバータ４から負荷回路側へ供給させるようになってい
る。

【０００８】ところで、上記従来例１における制御電源
回路６’は制御回路７の動作に必要な電圧を供給するも
のであって、例えば直流電源１が自動車用のバッテリの
ように６Ｖ〜１６Ｖの範囲で変動する場合には制御回路
７に必要な電圧（例えば１２Ｖ）を安定して供給するた
めに、トランスやスイッチ素子等で構成される昇降圧チ
ョッパからなる定電圧回路が用いられる。しかしなが
ら、制御回路７の動作電源供給用に昇降圧チョッパ等か
らなる制御電源回路６’を設けるということは装置の大
型化やコストアップを招くという問題がある。

【０００９】これに対して図１７に示す他の従来例（以
下、「従来例２｝という）は、昇降圧チョッパを利用せ
ずに小型化並びにコストダウンを図った制御電源回路
６”を備えている。すなわち、この制御電源回路６”
は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のトランスＴ１の１次巻線
Ｎ１とスイッチング素子Ｑ１との接続点にアノードが接
続されたダイオードＤ２と、ダイオードＤ２のカソード
と直流電源１の負極側の間に接続されたコンデンサＣ３
と、シリーズレギュレータからなり、コンデンサＣ３の
両端電圧を降圧して制御回路７に供給する略一定の電圧
を得る定電圧発生回路６１とを備える。而して、電源ス
イッチ２により直流電源１が投入されると、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ３のトランス１の一次巻線Ｎ１とダイオード
Ｄ２を介してコンデンサＣ３が充電され、その充電電
圧、つまり制御回路７に供給される電源電圧が、制御回
路７が正常に安定動作する動作電圧に達すると、制御回
路７は動作を開始して、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ５
に対して駆動信号を出力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３及
び低周波インバータ４の動作を開始させる。

【００１０】制御回路７によりＤＣ−ＤＣコンバータ３
の動作が開始されると、従来例１と同様にスイッチング
素子Ｑ１のオン時に直流電源１からトランスＴ１の１次
巻線Ｎ１に電流が流れて蓄積されるエネルギが、スイッ
チング素子Ｑ１のオフ時に放出されてコンデンサＣ１が
充電されるのであるが、スイッチング素子Ｑ１のオフ時
にはトランスＴ１の１次巻線Ｎ１にも２次巻線Ｎ２に誘
起される電圧に相当した電圧が発生し、スイッチング素
子Ｑ１には直流電源１の電源電圧と重畳された電圧が印
加される。そして、スイッチング素子Ｑ１に印加される
電圧をダイオードＤ２及びコンデンサＣ３で整流・平滑
することによって定電圧発生回路６１に直流電源１の電
源電圧よりも高い電圧を供給することができる。

【００１１】すなわち、従来例２では、従来例１のよう
にトランス等で構成された大型で高価な昇降圧チョッパ
等を用いなくても制御電源回路６”が構成し得るもので
ある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
２においては直流電源１の電源電圧が充分に高い場合に
もスイッチング素子Ｑ１のオンオフにより昇圧された電
圧が定電圧発生回路６１の入力電圧となるから不要な損
失の発生を招き、素子の耐量アップや放熱等のために装
置の大型化やコストアップになるという問題がある。ま
た、従来例２において、スイッチング素子Ｑ１のオフ時
にスイッチング素子Ｑ１に印加される電圧はトランスＴ
１の巻数比の影響を受け、しかもトランスＴ１の巻数比
は主としてＤＣ−ＤＣコンバータ３の動作に合わせて設
計されるものである。このため、スイッチング素子Ｑ１
に印加される電圧が定電圧発生回路６１の入力電圧確保
という目的に対して必要以上に高くなる場合があり、こ
のような場合にも同様の問題が生じる。

【００１３】本発明は上記問題に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、不要な損失の増加を防
いで小型で安価な電源装置及び放電灯点灯装置を提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、直流電源と、直流電源に接続さ
れたスイッチング素子をオンオフさせることにより直流
電源からの電圧を負荷電圧に変換させるＤＣ−ＤＣコン
バータと、スイッチング素子のオンオフを制御する制御
回路と、制御回路に動作用電源を供給する制御電源回路
とを備え、制御電源回路は、直流電源の電源電圧を昇圧
する昇圧手段と、昇圧した電圧を降圧して所定の出力電
圧を得る定電圧化手段とを具備する電源装置において、
直流電源の電源電圧が制御電源回路の定電圧化手段が必
要とする電圧よりも充分に高い場合に昇圧手段による昇
圧機能を停止させる停止手段を備えたことを特徴とし、
直流電源の電源電圧が制御電源回路の定電圧化手段が必
要とする電圧よりも充分に高い場合に停止手段によって
昇圧手段による昇圧機能を停止させるため、不要な損失
の増加を防いで小型で安価な電源装置が提供できる。

【００１５】請求項２の発明は、上記目的を達成するた
めに、直流電源と、直流電源に接続されたスイッチング
素子をオンオフさせることにより直流電源からの電圧を
負荷電圧に変換させるＤＣ−ＤＣコンバータと、スイッ
チング素子のオンオフを制御する制御回路と、制御回路
に動作用電源を供給する制御電源回路とを備え、制御電
源回路は、直流電源の電源電圧を昇圧する昇圧手段と、
昇圧した電圧を降圧して所定の出力電圧を得る定電圧化
手段とを具備する電源装置において、昇圧手段は、直流
電源の電源電圧を整流するダイオード、並びにダイオー
ドを介して充電されるコンデンサを有し、コンデンサの
充放電を周期的に繰り返すチャージポンプ回路からなる
ことを特徴とし、ダイオードとコンデンサからなるチャ
ージポンプ回路によって直流電源からの電圧よりも高い
電圧を得ることができ、従来例に比較して不要な損失の
増加を防いで小型で安価な電源装置が提供できる。

【００１６】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、制御回路から出力するスイッチング素子のオンオフ
制御信号によりチャージポンプ回路のコンデンサの充放
電を切り換えることを特徴とし、請求項２の発明の作用
に加えて、回路構成を簡略化することができる。

【００１７】請求項４の発明は、請求項２又は３の発明
において、直流電源の電源電圧が制御電源回路の定電圧
化手段が必要とする電圧よりも充分に高い場合に昇圧手
段による昇圧機能を停止させる停止手段を備えたことを
特徴とし、請求項２又は３の発明の作用に加えて、不要
な損失の増加を防いで一層の小型化及びコストダウンが
図れる。

【００１８】請求項５の発明は、上記目的を達成するた
めに、直流電源と、トランスの１次巻線を介して直流電
源に接続されたスイッチング素子をオンオフさせること
によりトランスの２次巻線に電圧を生じさせて直流電源
からの電圧を負荷電圧に変換させるＤＣ−ＤＣコンバー
タと、スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路
と、制御回路に動作用電源を供給する制御電源回路とを
備え、制御電源回路は、直流電源の電源電圧を昇圧する
昇圧手段と、昇圧した電圧を降圧して所定の出力電圧を
得る定電圧化手段とを具備する電源装置において、昇圧
手段は、トランスに設けた電源用巻線を有し、電源用巻
線に生じる電圧を直流電源からの電圧に重畳して出力電
圧を得ることを特徴とし、ＤＣ−ＤＣコンバータのトラ
ンスの巻数比と関係なく電源用巻線の巻数比を設計する
ことができるため、昇圧手段において必要以上に昇圧が
行われることがなく、不要な損失の増加を防いで小型で
安価な電源装置が提供できる。

【００１９】請求項６の発明は、上記目的を達成するた
めに、直流電源と、トランスの１次巻線を介して直流電
源に接続されたスイッチング素子をオンオフさせること
によりトランスの２次巻線に電圧を生じさせて直流電源
からの電圧を負荷電圧に変換させるＤＣ−ＤＣコンバー
タと、スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路
と、制御回路に動作用電源を供給する制御電源回路とを
備え、制御電源回路は、直流電源の電源電圧を昇圧する
昇圧手段と、昇圧した電圧を降圧して所定の出力電圧を
得る定電圧化手段とを具備する電源装置において、昇圧
手段は、トランスの１次巻線に設けた中間タップと、中
間タップから取り出す電圧を整流平滑する整流平滑回路
とを有することを特徴とし、中間タップを設ける位置に
よって昇圧比を決定することができるため、昇圧手段に
おいて必要以上に昇圧が行われることがなく、不要な損
失の増加を防いで小型で安価な電源装置が提供できる。

【００２０】請求項７の発明は、請求項５又は６の発明
において、直流電源の電源電圧が制御電源回路の定電圧
化手段が必要とする電圧よりも充分に高い場合に昇圧手
段による昇圧機能を停止させる停止手段を備えたことを
特徴とし、請求項５又は６の発明の作用に加えて、不要
な損失の増加を防いで一層の小型化及びコストダウンが
図れる。

【００２１】請求項８の発明は、上記目的を達成するた
めに、上記請求項１〜７の何れかの電源装置と、この電
源装置のＤＣ−ＤＣコンバータの出力を交流に変換して
放電灯を点灯させるインバータとで構成されたことを特
徴とし、請求項１〜７の何れかの発明と同様の作用を奏
する放電灯点灯装置が提供できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下では放電灯を負荷とする電源
装置、すなわち放電灯点灯装置に本発明を適用した実施
形態を例示するが、本発明に係る電源装置は放電灯点灯
装置に限定されるものではなく、放電灯以外を負荷とす
る電源装置にも本発明の技術思想は適用可能である。ま
た、放電灯点灯装置の構成においても低周波インバータ
４を備える必要はなく、あるいはＤＣ−ＤＣコンバータ
３についてもフライバックコンバータに限定されるもの
ではない。

【００２３】（実施形態１）図１は本実施形態の回路構
成を示しており、直流電源からの電圧を昇圧する昇圧回
路６０と、シリーズレギュレータからなる定電圧発生回
路６１とを制御電源回路６に具備し、直流電源の電源電
圧が制御電源回路７の定電圧発生回路６１が必要とする
電圧よりも充分に高い場合に昇圧回路６０による昇圧機
能を停止させる停止手段を備えた点に特徴がある。な
お、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の構成及びＤＣ−ＤＣコン
バータ３より後段の回路は図１６に示す従来例１又は図
１７に示す従来例２と共通とし、全体として放電灯点灯
装置を構成している。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の
スイッチング素子Ｑ１並びに低周波インバータ４のスイ
ッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をオンオフする制御回路７の駆
動制御機能の構成も従来例１又は従来例２と共通するた
めにこれらの説明を省略する。

【００２４】昇圧回路６０は従来例２と同一の構成を有
し、図１に示すようにＤＣ−ＤＣコンバータ３のトラン
スＴ１の１次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ１との接続
点にスイッチ要素ＳＷ１を介してアノードが接続された
ダイオードＤ２と、ダイオードＤ２のカソードと直流電
源１の負極側の間に接続されたコンデンサＣ３と、電源
スイッチ２とトランスＴ１の１次巻線Ｎ１との接続点に
アノードが接続されるとともにカソードがダイオードＤ
２のカソードに接続されたダイオードＤ３とを具備す
る。ここで、スイッチ要素ＳＷ１はトランジスタ等で構
成され、制御回路７によってオンオフされるものであ
る。すなわち、本実施形態ではスイッチ要素ＳＷ１と制
御回路７とで停止手段を構成している。

【００２５】而して、従来例２と同様に電源スイッチ２
により直流電源１が投入されると、制御回路７が動作を
開始して、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ５に対して駆動
信号を出力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ３及び低周波イン
バータ４の動作を開始させる。ここで、制御回路７は直
流電源１からの電圧（電源電圧）を監視し、定電圧発生
回路６１が必要とする入力電圧（必要入力電圧）よりも
充分に高くない場合、例えば前記必要入力電圧と電源電
圧との差が所定の閾値未満の場合にスイッチ要素ＳＷ１
をオンとする。そして、制御回路７によりＤＣ−ＤＣコ
ンバータ３の動作が開始されると、従来例１で説明した
ようにスイッチング素子Ｑ１のオン時に直流電源１から
トランスＴ１の１次巻線Ｎ１に電流が流れて蓄積される
エネルギがスイッチング素子Ｑ１のオフ時に放出される
際に、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１にも２次巻線Ｎ２に
誘起される電圧に相当した電圧が発生し、スイッチング
素子Ｑ１には直流電源１の電源電圧と重畳された電圧が
印加される。そして、スイッチング素子Ｑ１に印加され
る電圧をダイオードＤ２及びコンデンサＣ３で整流・平
滑することによって定電圧発生回路６１に直流電源１の
電源電圧よりも高く昇圧された入力電圧を供給する。

【００２６】一方、制御回路７は前記必要入力電圧と電
源電圧との差が所定の閾値以上、すなわち、電源電圧が
前記必要入力電圧よりも充分に高い場合にはスイッチ要
素ＳＷ１をオフし、ダイオードＤ３を介して電源電圧に
よりコンデンサＣ３を充電して定電圧発生回路６１に必
要充分な入力電圧を供給することができる。

【００２７】而して、本実施形態では従来例２と同様
に、従来例１の如くトランス等で構成された大型で高価
な昇降圧チョッパ等を用いなくても制御電源回路６が構
成し得るとともに、直流電源１の電源電圧に応じて制御
回路７がスイッチ要素ＳＷ１をオンオフ制御し、直流電
源１の電源電圧が制御電源回路７の定電圧発生回路６１
が必要とする入力電圧よりも充分に高い場合にスイッチ
要素ＳＷ１をオフして昇圧回路６０による昇圧機能を停
止させているため、昇圧回路６０による不要な昇圧動作
を無くして昇圧回路６０での無駄な損失の発生を抑える
ことができる。よって、従来例２に比較して不要な損失
の増加を防いで小型で安価な電源装置、並びに放電灯点
灯装置が提供できる。

【００２８】（実施形態２）図２は本実施形態の回路構
成を示しており、直流電源１の電源電圧を整流するダイ
オードＤ４、ダイオードＤ４を介して充電されるコンデ
ンサＣ４を有し、コンデンサＣ４の充放電を周期的に繰
り返すチャージポンプ回路６２と、シリーズレギュレー
タからなる定電圧発生回路６１とを制御電源回路６に具
備した点に特徴がある。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ３
の構成及びＤＣ−ＤＣコンバータ３より後段の回路は図
１６に示す従来例１又は図１７に示す従来例２と共通と
し、全体として放電灯点灯装置を構成している。また、
ＤＣ−ＤＣコンバータ３のスイッチング素子Ｑ１並びに
低周波インバータ４のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をオ
ンオフする制御回路７の駆動制御機能の構成も従来例１
又は従来例２と共通するためにこれらの説明を省略す
る。

【００２９】チャージポンプ回路６２は、図２に示すよ
うに電源スイッチ２とＤＣ−ＤＣコンバータ３のトラン
スＴ１の１次巻線Ｎ１との接続点にアノードが接続され
たダイオードＤ４と、ダイオードＤ４のカソードとスイ
ッチング素子Ｑ１のゲートとの間に挿入されたコンデン
サＣ４と、アノードがダイオードＤ４のカソードに接続
されるとともにカソードが定電圧発生回路６１の入力端
子に接続されたダイオードＤ５と、ダイオードＤ５のカ
ソードとグランドとの間に接続されたコンデンサＣ３と
で構成される。

【００３０】而して、制御回路７からスイッチング素子
Ｑ１のゲートに与えられる駆動信号がローレベルの時に
は直流電源１からチャージポンプ回路６２のダイオード
Ｄ４を介してコンデンサＣ４が充電され、駆動信号がハ
イレベルの時にコンデンサＣ４の両端電圧に駆動信号の
電圧が足し合わされた電圧によりダイオードＤ５を介し
てコンデンサＣ３が充電される。したがって、制御回路
７により駆動信号が高周波でハイレベルとローレベルに
切り換えられることにより、コンデンサＣ３には直流電
源１の電源電圧に駆動信号の電圧が足し合わされた電圧
が発生し、チャージポンプ回路６２から定電圧発生回路
６１に必要充分な入力電圧を供給することができる。

【００３１】本実施形態では定電圧発生回路６１の入力
電圧をチャージポンプ回路６２から供給するように制御
電源回路６を構成しているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ
３のトランスＴ１の巻数比等に依らず、簡単な回路構成
にて直流電源１の電源電圧を昇圧して定電圧発生回路６
１に必要充分な入力電圧を供給することが可能であり、
しかも、入力電圧が過度に上昇し過ぎることがないか
ら、従来例１，２に比較して不要な損失の増加を防いで
小型で安価な電源装置、並びに放電灯点灯装置が提供で
きる。

【００３２】なお、本実施形態ではチャージポンプ回路
６２を動作させる信号を、制御回路７からＤＣ−ＤＣコ
ンバータ３のスイッチング素子Ｑ１に与える駆動信号で
兼用しているが、必ずしも兼用する必要はなく、チャー
ジポンプ回路６２の動作信号を別途制御回路７から出力
するようにしても良い。この場合、制御回路７が直流電
源１の電源電圧を監視し、定電圧発生回路６１の必要入
力電圧よりも充分に高い場合にはチャージポンプ回路６
２の動作信号を停止すれば、チャージポンプ回路６２に
よる不要な昇圧を無くして無駄な損失の発生を抑えるこ
とができる。

【００３３】（実施形態３）図３は本実施形態の一部省
略した回路構成を示しており、実施形態２と同一の構成
の制御電源回路６において、直流電源の電源電圧が制御
電源回路７の定電圧発生回路６１が必要とする電圧より
も充分に高い場合にチャージポンプ回路６２による昇圧
機能を停止させる停止手段を備えた点に特徴がある。な
お、実施形態２と同一の構成については同一の符号を付
して説明を省略する。

【００３４】本実施形態の制御電源回路６では、チャー
ジポンプ回路６２のコンデンサＣ４と、制御回路７から
スイッチング素子Ｑ１のゲートに駆動信号を与える点と
の間にトランジスタ等からなるスイッチ要素ＳＷ２を挿
入しており、これ以外の構成は実施形態２と同一であ
る。

【００３５】而して、制御回路７は直流電源１の電源電
圧を監視し、定電圧発生回路６１の必要入力電圧よりも
充分に高くない場合、例えば前記必要入力電圧と電源電
圧との差が所定の閾値未満の場合にスイッチ要素ＳＷ２
をオンとする。スイッチ要素ＳＷ２がオンの状態では、
実施形態２で説明したようにチャージポンプ回路６２に
よる昇圧作用で定電圧発生回路６１に必要充分な入力電
圧を供給することができる。一方、制御回路７は前記必
要入力電圧と電源電圧との差が所定の閾値以上、すなわ
ち、電源電圧が電圧よりも充分に高い場合にはスイッチ
要素ＳＷ２をオフし、チャージポンプ回路６２の動作を
停止してダイオードＤ４を介して電源電圧によりコンデ
ンサＣ３を充電することで定電圧発生回路６１に必要充
分な入力電圧を供給することができる。

【００３６】上述のように本実施形態によれば、制御回
路７が直流電源１の電源電圧を監視し、定電圧発生回路
６１の必要入力電圧よりも充分に高い場合にはチャージ
ポンプ回路６２の動作を停止するため、チャージポンプ
回路６２による不要な昇圧を無くして無駄な損失の発生
を抑えることができる。

【００３７】（実施形態４）図４は本実施形態の一部省
略した回路構成を示しており、ＤＣ−ＤＣコンバータ３
のトランスＴ１に設けた電源用巻線（３次巻線）Ｎ３を
有し、直流電源からの電圧を昇圧する昇圧回路６３と、
シリーズレギュレータからなる定電圧発生回路６１とを
制御電源回路６に具備した点に特徴がある。なお、ＤＣ
−ＤＣコンバータ３の構成及びＤＣ−ＤＣコンバータ３
より後段の回路は図１６に示す従来例１又は図１７に示
す従来例２と共通とし、全体として放電灯点灯装置を構
成している。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のスイッチ
ング素子Ｑ１並びに低周波インバータ４のスイッチング
素子Ｑ２〜Ｑ５をオンオフする制御回路７の駆動制御機
能の構成も従来例１又は従来例２と共通するためにこれ
らの説明を省略する。

【００３８】昇圧回路６３は、図４に示すように一端が
電源スイッチ２と接続されたトランスＴ１の３次巻線Ｎ
３の他端にダイオードＤ２のアノードが接続され、ダイ
オードＤ２のカソードがコンデンサＣ３の一端と定電圧
発生回路６１の入力端に接続されて構成される。

【００３９】而して、制御回路７によりＤＣ−ＤＣコン
バータ３のスイッチング素子Ｑ１が高周波でオンオフさ
れると、トランスＴ１の３次巻線Ｎ３にも１次巻線Ｎ１
に誘起される電圧が巻数比（＝Ｎ３／Ｎ１）倍に昇圧さ
れた電圧が発生し、この昇圧された電圧をダイオードＤ
２及びコンデンサＣ３で整流・平滑することによって、
昇圧回路６３から定電圧発生回路６１に直流電源１の電
源電圧よりも高く昇圧された入力電圧を供給することが
できる。

【００４０】本実施形態では、トランスＴ１の１次巻線
Ｎ１及び２次巻線Ｎ２の設計値に依らずにトランスＴ１
の３次巻線Ｎ３により、昇圧回路６３の出力電圧を定電
圧発生回路６１の必要入力電圧に合わせて最適なレベル
に設定することが可能であるため、昇圧回路６３におい
て必要以上に電圧が昇圧されることがなく、従来例１，
２に比較して不要な損失の増加を防いで小型で安価な電
源装置、並びに放電灯点灯装置が提供できる。

【００４１】（実施形態５）図５は本実施形態の一部省
略した回路構成を示しており、ＤＣ−ＤＣコンバータ３
のトランスＴ１の１次側に中間タップＴＰを設けて１次
巻線Ｎ１を２つの巻線Ｎ１１，Ｎ１２に分割し、中間タ
ップＴＰから取り出される電圧をダイオードＤ２及びコ
ンデンサＣ３で整流・平滑する構成とした昇圧回路６４
と、シリーズレギュレータからなる定電圧発生回路６１
とを制御電源回路６に具備した点に特徴がある。なお、
ＤＣ−ＤＣコンバータ３の構成及びＤＣ−ＤＣコンバー
タ３より後段の回路は図１６に示す従来例１又は図１７
に示す従来例２と共通とし、全体として放電灯点灯装置
を構成している。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のスイ
ッチング素子Ｑ１並びに低周波インバータ４のスイッチ
ング素子Ｑ２〜Ｑ５をオンオフする制御回路７の駆動制
御機能の構成も従来例１又は従来例２と共通するために
これらの説明を省略する。

【００４２】昇圧回路６４は、図５に示すようにトラン
スＴ１の１次側に設けた中間タップＴＰにダイオードＤ
２のアノードが接続され、ダイオードＤ２のカソードが
コンデンサＣ３の一端と定電圧発生回路６１の入力端に
接続されて構成される。

【００４３】而して、制御回路７によりＤＣ−ＤＣコン
バータ３のスイッチング素子Ｑ１が高周波でオンオフさ
れると、トランスＴ１の中間タップＴＰに１次巻線Ｎ１
１，Ｎ１２の巻数比倍に昇圧された電圧が発生し、この
昇圧された電圧をダイオードＤ２及びコンデンサＣ３で
整流・平滑することによって、昇圧回路６４から定電圧
発生回路６１に直流電源１の電源電圧よりも高く昇圧さ
れた入力電圧を供給することができる。

【００４４】本実施形態では、トランスＴ１の１次巻線
Ｎ１１，Ｎ１２の巻数比により、昇圧回路６４の出力電
圧を定電圧発生回路６１の必要入力電圧に合わせて最適
なレベルに設定することが可能であるため、実施形態４
と同様に昇圧回路６４において必要以上に電圧が昇圧さ
れることがなく、従来例１，２に比較して不要な損失の
増加を防いで小型で安価な電源装置、並びに放電灯点灯
装置が提供できる。また、実施形態４のようにトランス
Ｔ１に別途に３次巻線Ｎ３を設ける構成に比較して装置
の小型化が可能になる。

【００４５】（実施形態６）図６は本実施形態の一部省
略した回路構成を示しており、実施形態５と同一の構成
の制御電源回路６において、直流電源１の電源電圧が制
御電源回路７の定電圧発生回路６１が必要とする電圧よ
りも充分に高い場合に昇圧回路６４による昇圧機能を停
止させる停止手段を備えた点に特徴がある。なお、実施
形態５と同一の構成については同一の符号を付して説明
を省略する。

【００４６】本実施形態の制御電源回路６では、昇圧回
路６４のダイオードＤ２とトランスＴ１の中間タップＴ
Ｐとの間にトランジスタ等からなるスイッチ要素ＳＷ１
を挿入するとともに、電源スイッチ２とトランスＴ１の
１次巻線Ｎ１１との接続点にアノードが接続されたダイ
オードＤ３のカソードをダイオードＤ２のカソードと接
続して構成され、これ以外の構成は実施形態５と同一で
ある。

【００４７】而して、制御回路７は直流電源１の電源電
圧を監視し、定電圧発生回路６１の必要入力電圧よりも
充分に高くない場合、例えば前記必要入力電圧と電源電
圧との差が所定の閾値未満の場合にスイッチ要素ＳＷ１
をオンとする。スイッチ要素ＳＷ１がオンの状態では、
実施形態５で説明したように昇圧回路６４による昇圧作
用で定電圧発生回路６１に必要充分な入力電圧を供給す
ることができる。一方、制御回路７は前記必要入力電圧
と電源電圧との差が所定の閾値以上、すなわち、電源電
圧が電圧よりも充分に高い場合にはスイッチ要素ＳＷ１
をオフし、昇圧回路６４の動作を停止してダイオードＤ
３を介して電源電圧によりコンデンサＣ３を充電するこ
とで定電圧発生回路６１に必要充分な入力電圧を供給す
ることができる。

【００４８】上述のように本実施形態によれば、制御回
路７が直流電源１の電源電圧を監視し、定電圧発生回路
６１の必要入力電圧よりも充分に高い場合には昇圧回路
６４の動作を停止するため、昇圧回路６４による不要な
昇圧を無くして無駄な損失の発生を抑えることができ
る。なお、実施形態４における制御電源回路６に本実施
形態のダイオードＤ４並びにスイッチ要素ＳＷ１を設け
ても同様の効果を奏することが可能である。

【００４９】ところで、実施形態５又は実施形態６には
図７に示すような構造のトランスＴ１を用いても良い。
すなわち、中央にコア１０が貫装されたボビン１１の最
内層に１次巻線Ｎ１１を巻回し、この１次巻線Ｎ１１の
端末をボビン１１の上側鍔部より突設した中間タップＴ
Ｐにからげ、続いて１次巻線Ｎ１１の上層に２次巻線Ｎ
２を巻回し、最後に２次巻線Ｎ２の上層に１次巻線Ｎ１
２を巻回してトランスＴ１が構成されている。また、１
次巻線Ｎ１１，Ｎ１２の端末及び２次巻線Ｎ２の端末は
ボビン１１の下側鍔部より突設された４本のピン１２に
各々接続される。なお、中間タップＴＰと回路との接続
は別途設けたジャンパ線や予めトランスＴ１に設けた接
続線あるいはリードフレーム等で行えばよい。但し、ト
ランスＴ１の構成はこれに限定する趣旨ではなく、通常
の方法で中間タップＴＰを構成したトランスを用いても
良い。

【００５０】ところで、上述の各実施形態では、図８に
示すようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ５やトランスＴ
１、抵抗並びにコンデンサ等の各回路部品を片面又は両
面に実装したプリント配線板２０を箱形のケース２１内
に収納してある。ここで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ５
等の発熱部品２２の熱は、次の何れかの方法でケース２
１の外に放熱するのが一般的である。一つは、プリント
配線板２０に放熱し、場合によってはケース２１内の全
部又は一部に充填した高熱伝導率の充填材を介して外部
に放熱する方法、もう一つは、発熱部品２２とケース２
１内壁との隙間を極力狭くし、ケース２１内の全部又は
一部に充填した高熱伝導率の充填材あるいは高熱伝導率
のシートを介して外部に放熱する方法である。

【００５１】しかしながら、上記２つの方法にはそれぞ
れ以下のような問題がある。すなわち、前者の方法で
は、高熱伝導率の充填材に接する全ての回路部品に発熱
部品２２からの熱が伝わるため、熱に弱い回路部品が温
度上昇してしまうという問題があり、後者の方法では、
プリント配線板２０とケース２１との間の隙間が発熱部
品２２の背の高さによって決定されるため、プリント配
線板２０の発熱部品２２と同一面側には発熱部品２２よ
りも背の高い回路部品を実装できず、部品実装上の制約
が大きいという問題や、プリント配線板２０の同一面に
高さのことなる複数の発熱部品が実装される場合には背
の低い発熱部品とケース２１との隙間が大きくなって放
熱効果が低下するという問題がある。

【００５２】そこで、図９に示すように発熱部品２２と
対向するケース２１の底面からプリント配線板２０の方
に向けて凸部２３を突設すれば、発熱部品２２と同一面
側に背の高い回路部品が実装される場合においても発熱
部品２２の熱を凸部２３を通じてケース２１に逃がすこ
とができ、放熱効率の低下を防ぐことができる。

【００５３】また、図１０に示すように発熱部品２２の
周囲全体又は一部を囲むようにケース２１底面から凸部
２４を突設しても良く、発熱部品２２からプリント配線
板２０に伝導した熱、並びに発熱部品２２の熱を効率的
にケース２１に逃がすことができる。さらに、発熱部品
２２の周囲全体を囲むように凸部２４を突設した場合に
おいては、凸部２４に囲まれた内側の空間にのみ充填材
を充填すれば良く、充填材料を減らすことができるとと
もに、ケース２１内全体に充填する場合に比較して発熱
部品２２の周辺に実装されている他の回路部品への熱の
影響を大きく緩和することができる。

【００５４】さらに、図１１に示すように発熱部品２２
の少なくとも一部が挿入し得るような凹部２５をケース
２１底面に設けても良く、発熱部品２２の熱を効率的に
ケース２１に逃がすことができるとともに、凹部２５内
にのみ充填材を充填することで充填材料を減らすことが
でき、且つケース２１内全体に充填する場合に比較して
発熱部品２２の周辺に実装されている他の回路部品への
熱の影響を大きく緩和することができる。また、プリン
ト配線板２０とケース２１との隙間を狭くすることがで
きるためにケース２１の薄型化が可能となる。

【００５５】また、図１２に示すように、図９の構成に
おいて発熱部品２２の周囲全体又は一部を囲むように凸
部２３の先端からさらに凸部２４を突設したり、あるい
は、図１３に示すように、図１１の構成において発熱部
品２２の周囲全体又は一部を囲むように凹部２５の周縁
から凸部２４を突設しても良く、何れの構成においても
発熱部品２２からプリント配線板２０に伝導した熱も効
率的にケース２１に逃がすことができる。

【００５６】さらに、図１４に示すように、図１０の構
成において発熱部品２２とケース２１底面との間、並び
に発熱部品２２の周辺のプリント配線板２０と凸部２４
との間に高熱伝導率のシート材２７を介装しても良く、
これにより放熱のための充填材を省略することが可能と
なり、しかも、一般にシート材２７の方が充填材よりも
熱伝導率が高いため、放熱をより一層促進することがで
きる。なお、図９や図１１〜図１３の構成においても高
熱伝導率のシート材２７を使用することで放熱を一層促
進することができる。

【００５７】あるいは、図１５に示すように、図９の構
成においてケース２１の凸部２３と対向する外側に放熱
用のフィン２８を形成すれば、放熱をさらに一層促進す
ることができる。なお、図１０〜図１４の構成において
もケース２１にフィン２８を形成することで放熱を一層
促進することができる。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の発明は、直流電源の電源電圧
が制御電源回路の定電圧化手段が必要とする電圧よりも
充分に高い場合に昇圧手段による昇圧機能を停止させる
停止手段を備えたので、直流電源の電源電圧が制御電源
回路の定電圧化手段が必要とする電圧よりも充分に高い
場合に停止手段によって昇圧手段による昇圧機能を停止
させるため、不要な損失の増加を防いで小型で安価な電
源装置が提供できるという効果がある。

【００５９】請求項２の発明は、昇圧手段が、直流電源
の電源電圧を整流するダイオード、並びにダイオードを
介して充電されるコンデンサを有し、コンデンサの充放
電を周期的に繰り返すチャージポンプ回路からなるの
で、ダイオードとコンデンサからなるチャージポンプ回
路によって直流電源からの電圧よりも高い電圧を得るこ
とができ、従来例に比較して不要な損失の増加を防いで
小型で安価な電源装置が提供できるという効果がある。

【００６０】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、制御回路から出力するスイッチング素子のオンオフ
制御信号によりチャージポンプ回路のコンデンサの充放
電を切り換えるので、請求項２の発明の効果に加えて、
回路構成を簡略化することができるという効果がある。

【００６１】請求項４の発明は、請求項２又は３の発明
において、直流電源の電源電圧が制御電源回路の定電圧
化手段が必要とする電圧よりも充分に高い場合に昇圧手
段による昇圧機能を停止させる停止手段を備えたので、
請求項２又は３の発明の効果に加えて、不要な損失の増
加を防いで一層の小型化及びコストダウンが図れるとい
う効果がある。

【００６２】請求項５の発明は、昇圧手段が、トランス
に設けた電源用巻線を有し、電源用巻線に生じる電圧を
直流電源からの電圧に重畳して出力電圧を得るので、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータのトランスの巻数比と関係なく電源
用巻線の巻数比を設計することができるため、昇圧手段
において必要以上に昇圧が行われることがなく、不要な
損失の増加を防いで小型で安価な電源装置が提供できる
という効果がある。

【００６３】請求項６の発明は、昇圧手段が、トランス
の１次巻線に設けた中間タップと、中間タップから取り
出す電圧を整流平滑する整流平滑回路とを有するので、
中間タップを設ける位置によって昇圧比を決定すること
ができるため、昇圧手段において必要以上に昇圧が行わ
れることがなく、不要な損失の増加を防いで小型で安価
な電源装置が提供できるという効果がある。

【００６４】請求項７の発明は、請求項５又は６の発明
において、直流電源の電源電圧が制御電源回路の定電圧
化手段が必要とする電圧よりも充分に高い場合に昇圧手
段による昇圧機能を停止させる停止手段を備えたので、
請求項５又は６の発明の効果に加えて、不要な損失の増
加を防いで一層の小型化及びコストダウンが図れるとい
う効果がある。

【００６５】請求項８の発明は、上記請求項１〜７の何
れかの電源装置と、この電源装置のＤＣ−ＤＣコンバー
タの出力を交流に変換して放電灯を点灯させるインバー
タとで構成されたので、請求項１〜７の何れかの発明と
同様の効果を奏する放電灯点灯装置が提供できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す概略回路図である。

【図２】実施形態２を示す概略回路図である。

【図３】実施形態３を示す一部省略した概略回路図であ
る。

【図４】実施形態４を示す一部省略した概略回路図であ
る。

【図５】実施形態５を示す一部省略した概略回路図であ
る。

【図６】実施形態６を示す一部省略した概略回路図であ
る。

【図７】同上に用いるトランスの断面図である。

【図８】同上の外観構造の一例を示す断面図である。

【図９】同上の外観構造の一例を示す断面図である。

【図１０】同上の外観構造の一例を示す断面図である。

【図１１】同上の外観構造の一例を示す断面図である。

【図１２】同上の外観構造の一例を示す断面図である。

【図１３】同上の外観構造の一例を示す断面図である。

【図１４】同上の外観構造の一例を示す断面図である。

【図１５】同上の外観構造の一例を示す断面図である。

【図１６】従来例１を示す概略回路図である。

【図１７】従来例２を示す概略回路図である。

【符号の説明】

１直流電源２電源スイッチ３ＤＣ−ＤＣコンバータ４低周波インバータ５イグナイタ６制御電源回路７制御回路６０昇圧回路６１定電圧発生回路ＬＰ放電灯Ｔ１トランスＱ１スイッチング素子ＳＷ１スイッチ要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 41/282 Ｈ０５Ｂ 41/29 ＣＦターム(参考） 3K072 AA11 BA03 BA05 BB01 CA16 DD06 DE02 EA07 EB10 GA03 GB18 GC04 HB06 5H007 AA05 BB03 CA02 CC03 CC12 DB09 DC05 5H730 AA11 AA14 AS04 AS11 BB02 BB14 BB23 BB57 BB86 DD04 EE02 EE07 EE79 FD01 FD11 FD21 FG01 VV02 VV06 ZZ16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源と、直流電源に接続されたスイ
ッチング素子をオンオフさせることにより直流電源から
の電圧を負荷電圧に変換させるＤＣ−ＤＣコンバータ
と、スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路
と、制御回路に動作用電源を供給する制御電源回路とを
備え、制御電源回路は、直流電源の電源電圧を昇圧する
昇圧手段と、昇圧した電圧を降圧して所定の出力電圧を
得る定電圧化手段とを具備する電源装置において、直流
電源の電源電圧が制御電源回路の定電圧化手段が必要と
する電圧よりも充分に高い場合に昇圧手段による昇圧機
能を停止させる停止手段を備えたことを特徴とする電源
装置。
【請求項２】直流電源と、直流電源に接続されたスイ
ッチング素子をオンオフさせることにより直流電源から
の電圧を負荷電圧に変換させるＤＣ−ＤＣコンバータ
と、スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路
と、制御回路に動作用電源を供給する制御電源回路とを
備え、制御電源回路は、直流電源の電源電圧を昇圧する
昇圧手段と、昇圧した電圧を降圧して所定の出力電圧を
得る定電圧化手段とを具備する電源装置において、昇圧
手段は、直流電源の電源電圧を整流するダイオード、並
びにダイオードを介して充電されるコンデンサを有し、
コンデンサの充放電を周期的に繰り返すチャージポンプ
回路からなることを特徴とする電源装置。
【請求項３】制御回路から出力するスイッチング素子
のオンオフ制御信号によりチャージポンプ回路のコンデ
ンサの充放電を切り換えることを特徴とする請求項２記
載の電源装置。
【請求項４】直流電源の電源電圧が制御電源回路の定
電圧化手段が必要とする電圧よりも充分に高い場合に昇
圧手段による昇圧機能を停止させる停止手段を備えたこ
とを特徴とする請求項２又は３記載の電源装置。
【請求項５】直流電源と、トランスの１次巻線を介し
て直流電源に接続されたスイッチング素子をオンオフさ
せることによりトランスの２次巻線に電圧を生じさせて
直流電源からの電圧を負荷電圧に変換させるＤＣ−ＤＣ
コンバータと、スイッチング素子のオンオフを制御する
制御回路と、制御回路に動作用電源を供給する制御電源
回路とを備え、制御電源回路は、直流電源の電源電圧を
昇圧する昇圧手段と、昇圧した電圧を降圧して所定の出
力電圧を得る定電圧化手段とを具備する電源装置におい
て、昇圧手段は、トランスに設けた電源用巻線を有し、
電源用巻線に生じる電圧を直流電源からの電圧に重畳し
て出力電圧を得ることを特徴とする電源装置。
【請求項６】直流電源と、トランスの１次巻線を介し
て直流電源に接続されたスイッチング素子をオンオフさ
せることによりトランスの２次巻線に電圧を生じさせて
直流電源からの電圧を負荷電圧に変換させるＤＣ−ＤＣ
コンバータと、スイッチング素子のオンオフを制御する
制御回路と、制御回路に動作用電源を供給する制御電源
回路とを備え、制御電源回路は、直流電源の電源電圧を
昇圧する昇圧手段と、昇圧した電圧を降圧して所定の出
力電圧を得る定電圧化手段とを具備する電源装置におい
て、昇圧手段は、トランスの１次巻線に設けた中間タッ
プと、中間タップから取り出す電圧を整流平滑する整流
平滑回路とを有することを特徴とする電源装置。
【請求項７】直流電源の電源電圧が制御電源回路の定
電圧化手段が必要とする電圧よりも充分に高い場合に昇
圧手段による昇圧機能を停止させる停止手段を備えたこ
とを特徴とする請求項５又は６記載の電源装置。
【請求項８】上記請求項１〜７の何れかの電源装置
と、この電源装置のＤＣ−ＤＣコンバータの出力を交流
に変換して放電灯を点灯させるインバータとで構成され
たことを特徴とする放電灯点灯装置。