JP2003339159A - Power unit and hid lamp drive circuit - Google Patents

Power unit and hid lamp drive circuit

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JP2003339159A
JP2003339159A JP2002144541A JP2002144541A JP2003339159A JP 2003339159 A JP2003339159 A JP 2003339159A JP 2002144541 A JP2002144541 A JP 2002144541A JP 2002144541 A JP2002144541 A JP 2002144541A JP 2003339159 A JP2003339159 A JP 2003339159A
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JP
Japan
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power supply
output
switching element
current
supply device
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Application number
JP2002144541A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Ikeda
茂穂 池田
Seinosuke Obara
成乃亮 小原
Yoshifumi Sakatani
吉史 坂谷
Atsushi Koseki
敦士 小関
Yoshiji Tamai
義嗣 玉井
Jintaro Nagao
仁太郎 長尾
Junichi Kamikaya
淳一 上仮屋
Noriaki Nishida
典明 西田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meiji National Industrial Co Ltd
Original Assignee
Meiji National Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power unit which can realize high output of a chopper circuit by lessening resistance loss without being influenced by the ON-resistance of a switching element or the dispersion of the forward voltage of a diode. <P>SOLUTION: When pulses are outputted alternately from output terminals OUT1 and 2 of a controller CT, switching elements Q1 and Q2 of a step-down chopper circuit CH are turned on alternately, and currents IL1 and IL2, which flow alternately to reactors L1 and L2, rise gradually with a lapse of time interval t. When the power, calculated with a power arithmetic circuit M, reaches a specified value, the pulses from the output terminals OUT1 and 2 of the control circuit CT vanish, the switching elements Q1 and Q2 are turned off, and the currents IL1 and IL2 flowing to the reactors L1 and L2 drop with the lapse of the time interval t from their peak values. At this time, even if there is dispersion in the ON-resistance of the switching element or the forward voltage of the diode, the currents flowing in the switching elements become equal, which can remove the unbalance of the loss of the switching elements and the diode. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、チョッパ回路に接
続された負荷を制御する電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for controlling a load connected to a chopper circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】電源として交流を平滑した電源を使用
し、この電源の出力電圧をチョッパ回路により所定の電
圧に変換して負荷に供給し、例えばHIDランプ等の負
荷を定電力制御、定電流制御、定電圧制御を行う場合が
ある。図7はチョッパ回路として降圧チョッパ回路を用
いた電源装置の一例を示す回路図であり、図8は図7の
電源装置の駆動信号、電流波形を示す図である。
2. Description of the Related Art A power supply with smoothed alternating current is used as a power supply, and the output voltage of this power supply is converted into a predetermined voltage by a chopper circuit and supplied to a load. Control and constant voltage control may be performed. 7 is a circuit diagram showing an example of a power supply device using a step-down chopper circuit as a chopper circuit, and FIG. 8 is a diagram showing drive signals and current waveforms of the power supply device of FIG.

【0003】図7において、入力端子Iと出力端子Oと
の間には、降圧チョッパ回路CHが設けられ、この降圧
チョッパ回路CHに電力演算回路M、制御回路CTが接
続されている。降圧チョッパ回路CHは、スイッチング
素子Q、リアクトルL、ダイオ−ドD、コンデンサCに
より構成されている。ra、rbは降圧チョッパ回路C
Hの出力電圧Vo(出力端子の端子電圧)を分圧する分
圧抵抗、rcは降圧チョッパ回路CHの出力電流Ioの
検出用抵抗である。
In FIG. 7, a step-down chopper circuit CH is provided between an input terminal I and an output terminal O, and a power calculation circuit M and a control circuit CT are connected to the step-down chopper circuit CH. The step-down chopper circuit CH is composed of a switching element Q, a reactor L, a diode D, and a capacitor C. ra and rb are step-down chopper circuits C
A voltage dividing resistor that divides the H output voltage Vo (terminal voltage of the output terminal), and rc is a resistor for detecting the output current Io of the step-down chopper circuit CH.

【0004】電力演算回路Mには、降圧チョッパ回路C
Hの出力電流Ioに対応する電圧および出力電圧Voの
分圧電圧が入力されて、出力端子Oから出力される出力
電力Pが演算される。電力演算回路Mから出力される出
力電力Pは制御回路CTに入力され、制御回路CTは、
出力端子Oから出力される出力の電力が一定になるよう
に、スイッチング素子Qのオン、オフを制御する。
The power calculation circuit M includes a step-down chopper circuit C.
The voltage corresponding to the output current Io of H and the divided voltage of the output voltage Vo are input, and the output power P output from the output terminal O is calculated. The output power P output from the power calculation circuit M is input to the control circuit CT, and the control circuit CT
The on / off of the switching element Q is controlled so that the electric power of the output output from the output terminal O becomes constant.

【0005】図8(a)に示すように、制御回路CTの
出力端子OUTから駆動パルスが出力され、スイッチン
グ素子Qがオンすると、リアクトルLに流れる電流IL
は図8(b)に示すように、時間tの経過とともに次第
に上昇する。そして、降圧チョッパ回路CHの出力電流
Ioに対応する電圧が出力電圧Voの分圧電圧から演算
された電力Pに対応する所定値になると、制御回路CT
の出力端子OUTからのパルスがなくなる。制御回路C
Tの出力端子OUTの出力がローになると、スイッチン
グ素子Qがオフになり、リアクトルLに流れる電流IL
は、ピ−ク値から時間tの経過とともに降下する。この
ようにして、制御回路CTは、スイッチング素子Qのオ
ン、オフ制御を行い、スイッチング素子Qのオン時間を
適宜選定することにより、降圧チョッパ回路CHの出力
側からは、入力電圧を所定電圧に降圧した出力電圧が得
られ、例えば、ランプ等の負荷に定電力が供給される。
As shown in FIG. 8A, when a drive pulse is output from the output terminal OUT of the control circuit CT and the switching element Q is turned on, a current IL flowing in the reactor L is generated.
As shown in FIG. 8 (b), gradually increases with the passage of time t. When the voltage corresponding to the output current Io of the step-down chopper circuit CH reaches a predetermined value corresponding to the electric power P calculated from the divided voltage of the output voltage Vo, the control circuit CT
No pulse is output from the output terminal OUT. Control circuit C
When the output of the output terminal OUT of T becomes low, the switching element Q is turned off and the current IL flowing in the reactor L.
Falls from the peak value with the lapse of time t. In this way, the control circuit CT controls ON / OFF of the switching element Q and appropriately selects the ON time of the switching element Q, so that the input voltage from the output side of the step-down chopper circuit CH becomes a predetermined voltage. A reduced output voltage is obtained, and for example, constant power is supplied to a load such as a lamp.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このようなチョッパ回
路を用いた電源装置において、チョッパ回路を高出力化
するときには、従来、スイッチング素子とダイオードを
複数個並列に接続していた。しかしながら、スイッチン
グ素子とダイオードを複数個並列接続すると、スイッチ
ング素子のオン抵抗Ronやダイオードの順方向電圧V
Fにバラツキがあるため、それぞれのスイッチング素子
に流れる電流が不平衡となっていた。HIDランプ等で
は流れる電流が大きいため、このような不平衡が生じる
と、温度のバランスが悪くなったり、一方の素子に流れ
る電流が大きくなって素子が破壊されるというような問
題が生じていた。
In a power supply device using such a chopper circuit, in order to increase the output of the chopper circuit, conventionally, a plurality of switching elements and diodes have been connected in parallel. However, when a plurality of switching elements and diodes are connected in parallel, the on-resistance Ron of the switching element and the forward voltage V of the diode are increased.
Due to variations in F, the currents flowing through the respective switching elements were unbalanced. Since a large amount of current flows in HID lamps and the like, if such an imbalance occurs, there is a problem that the temperature is unbalanced or the current flowing in one of the elements becomes large and the element is destroyed. .

【0007】このため、このようなロスのバランスをと
る必要があり、スイッチング素子とダイオードを複数個
並列に接続する場合には、従来、図9に示すように、ス
イッチング素子Q1、Q2、ダイオードD1、D2にそ
れぞれ抵抗R1〜R4を直列に接続してロスのバランス
をとっていたが、このように抵抗を挿入すると、抵抗で
の電力損失が大きく、熱損失が問題になって効率が悪く
なるとともに、温度が上昇するという問題が生じてい
た。
Therefore, it is necessary to balance such losses, and when a plurality of switching elements and diodes are connected in parallel, conventionally, as shown in FIG. 9, switching elements Q1, Q2 and a diode D1 are provided. , D2 are connected in series with resistors R1 to R4, respectively, to balance the loss. However, when the resistors are inserted in this way, the power loss in the resistor is large, the heat loss becomes a problem, and the efficiency becomes poor. At the same time, there is a problem that the temperature rises.

【0008】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
ので、スイッチング素子のオン抵抗やダイオードの順方
向電圧のバラツキに影響されることなく、かつ、抵抗の
電力損失を小さくして、チョッパ回路の高出力化を図る
ことができる電源装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and is not affected by variations in the ON resistance of a switching element or the forward voltage of a diode, and the power loss of the resistance is reduced to reduce the chopper. An object of the present invention is to provide a power supply device capable of increasing the output of a circuit.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る本発明
は、スイッチング素子、ダイオード、リアクトル、コン
デンサよりなるチョッパ回路を備え、前記チョッパ回路
のスイッチング素子をオン、オフ制御して、出力端子に
接続された負荷の制御を行う電源装置において、スイッ
チング素子、ダイオード、リアクトルよりなる回路を複
数個コンデンサに並列接続してなることを特徴とする。
The present invention according to claim 1 is provided with a chopper circuit composed of a switching element, a diode, a reactor and a capacitor, and controls the switching element of the chopper circuit to be turned on and off to provide an output terminal. A power supply device for controlling a connected load is characterized in that a plurality of circuits each including a switching element, a diode, and a reactor are connected in parallel to a capacitor.

【0010】請求項2に係る本発明は、請求項1記載の
電源装置において、前記複数のスイッチング素子を交互
に動作させることを特徴とする。請求項3に係る本発明
は、請求項1記載の電源装置において、前記チョッパ回
路を不連続型で動作させることを特徴とする。さらに、
請求項4にかかる発明は、 請求項3に記載した電源装
置を備えたHIDランプ駆動回路であって、電源装置の
チョッパ回路を固定周波数で動作させることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, in the power supply device according to the first aspect, the plurality of switching elements are alternately operated. According to a third aspect of the present invention, in the power supply device according to the first aspect, the chopper circuit is operated in a discontinuous type. further,
The invention according to claim 4 is an HID lamp drive circuit including the power supply device according to claim 3, wherein a chopper circuit of the power supply device is operated at a fixed frequency.

【0011】本発明では、スイッチング素子、ダイオー
ド、リアクトルよりなる回路を複数個コンデンサに並列
接続しており、スイッチング素子のオン抵抗やダイオー
ドの順方向電圧にバラツキがあっても、スイッチング素
子を流れる電流はリアクトルの値によって決定されるの
で、リアクトルのインダクタンスを等しくすれば、電流
は等しくなり、スイッチング素子やダイオードのロスの
不平衡をなくすことができる。
According to the present invention, a plurality of circuits each comprising a switching element, a diode and a reactor are connected in parallel with a capacitor, and even if there is a variation in the ON resistance of the switching element or the forward voltage of the diode, the current flowing through the switching element. Is determined by the value of the reactor, so if the inductors have the same inductance, the currents will be the same and the loss imbalance of the switching element and the diode can be eliminated.

【0012】また、複数のスイッチング素子を交互に動
作させれば、出力電流のリップル率を小さくすることが
でき、チョッパ回路を不連続型で動作させれば、スイッ
チング素子の貫通電流の影響を除去することができる。
さらに、本発明の電源装置をHIDランプ点灯回路に使
用し、電源装置のチョッパ回路を固定周波数で不連続動
作させれば、HIDランプの音響共鳴現象を防止し、ラ
ンプのチラツキやランプの破壊を防ぐことができる。
Further, by alternately operating a plurality of switching elements, the ripple rate of the output current can be reduced, and by operating the chopper circuit in a discontinuous type, the influence of the through current of the switching elements can be eliminated. can do.
Furthermore, if the power supply device of the present invention is used in a HID lamp lighting circuit and the chopper circuit of the power supply device is discontinuously operated at a fixed frequency, the acoustic resonance phenomenon of the HID lamp is prevented, and the flickering of the lamp and the destruction of the lamp are prevented. Can be prevented.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図1は実施の形態に係る電源
装置を示す回路構成図であり、図2は図1の電源装置の
駆動信号、出力電流波形を示す図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a power supply device according to an embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing drive signals and output current waveforms of the power supply device of FIG.

【0014】図1において、Iは入力端子、Oは出力端
子、Q1、Q2はスイッチング素子、D1、D2はダイ
オード、L1、L2はリアクトル、C1はコンデンサ、
ra、rb、rcは抵抗、Mは電力演算回路、CTはス
イッチング素子Q1、Q2をオン、オフ制御する制御回
路である。スイッチング素子Q1、Q2としては、例え
ばMOSFET等が使用される。
In FIG. 1, I is an input terminal, O is an output terminal, Q1 and Q2 are switching elements, D1 and D2 are diodes, L1 and L2 are reactors, C1 is a capacitor,
Ra, rb, and rc are resistors, M is a power calculation circuit, and CT is a control circuit that controls on / off of the switching elements Q1 and Q2. MOSFETs, for example, are used as the switching elements Q1 and Q2.

【0015】入力端子Iには、通常、交流を平滑した電
源が接続され、出力端子OにはHIDランプ等の負荷が
接続される。降圧チョッパ回路CHはスイッチング素子
Q1、Q2、ダイオードD1、D2、リアクトルL1、
L2、コンデンサC1により構成され、入力端子Iに並
列に接続されたスイッチング素子Q1、Q2は制御回路
CTの出力OUT1、OUT2によりオン、オフ制御さ
れる。抵抗ra、rbは降圧チョッパ回路CHの出力電
圧Voを分圧する分圧抵抗であり、rcは降圧チョッパ
回路CHの出力電流ILoの検出用抵抗である。電力演
算回路Mには出力電流ILoに応じた電圧と、出力電圧
Voに比例した電圧が入力され、出力端子Oに接続され
た負荷の電力Pを演算する。電力演算回路Mから出力さ
れる出力電力Pは制御回路CTに入力され、制御回路C
Tは、出力端子Oに接続された負荷の電力が一定になる
ように、スイッチング素子Q1、Q2のオン、オフを制
御する。
An input terminal I is usually connected to a power supply that smoothes alternating current, and an output terminal O is connected to a load such as an HID lamp. The step-down chopper circuit CH includes switching elements Q1 and Q2, diodes D1 and D2, a reactor L1,
The switching elements Q1 and Q2, which are composed of L2 and a capacitor C1 and are connected in parallel to the input terminal I, are on / off controlled by outputs OUT1 and OUT2 of the control circuit CT. The resistors ra and rb are voltage dividing resistors that divide the output voltage Vo of the step-down chopper circuit CH, and rc is a resistor for detecting the output current ILo of the step-down chopper circuit CH. A voltage according to the output current ILo and a voltage proportional to the output voltage Vo are input to the power calculation circuit M, and the power P of the load connected to the output terminal O is calculated. The output power P output from the power calculation circuit M is input to the control circuit CT, and the control circuit C
T controls ON / OFF of the switching elements Q1 and Q2 so that the electric power of the load connected to the output terminal O becomes constant.

【0016】次に、図1の電源装置の作用を図2の波形
図を用いて説明する。入力端子Iに電源を接続し、出力
端子Oに負荷を接続した状態で、この電源装置を動作さ
せると、制御回路CTの出力端子OUT1またはOUT
2から交互に駆動パルスが出力される。図2(a)に示
すように、制御装置CTの出力端子OUT1からパルス
が出力されると、スイッチング素子Q1がオンし、リア
クトルL1に流れる電流IL1は図2(b)に示すよう
に、時間tの経過と共に次第に上昇する。そして、電力
演算回路Mで降圧チョッパ回路CHの出力電流Ioに対
応する電圧および出力電圧Voの分圧電圧から演算され
た電力Pが所定値になると、制御回路CTの出力端子O
UT1からのパルスがなくなる。制御回路CTの出力端
子OUT1の出力がローになると、スイッチング素子Q
1がオフになり、リアクトルL1に流れる電流IL1
は、ピ−ク値から時間tの経過と共に降下する。
Next, the operation of the power supply device of FIG. 1 will be described with reference to the waveform diagram of FIG. When the power supply device is operated with the power supply connected to the input terminal I and the load connected to the output terminal O, the output terminal OUT1 or OUT of the control circuit CT is output.
The drive pulses are alternately output from 2. As shown in FIG. 2A, when a pulse is output from the output terminal OUT1 of the control device CT, the switching element Q1 is turned on, and the current IL1 flowing in the reactor L1 is the time as shown in FIG. 2B. It rises gradually with the passage of t. Then, when the power P calculated by the power calculation circuit M from the voltage corresponding to the output current Io of the step-down chopper circuit CH and the divided voltage of the output voltage Vo reaches a predetermined value, the output terminal O of the control circuit CT.
The pulse from UT1 disappears. When the output of the output terminal OUT1 of the control circuit CT becomes low, the switching element Q
1 is turned off, and the current IL1 flowing in the reactor L1
Falls from the peak value with time t.

【0017】同様に、図2(c)に示すように、制御装
置CTの出力端子OUT2からパルスが出力されると、
スイッチング素子Q2がオンし、リアクトルL2に流れ
る電流IL2は図2(d)に示すように、時間tの経過
と共に次第に上昇する。そして、制御装置CTの出力端
子OUT2からパルスがなくなると、スイッチング素子
Q2がオフし、リアクトルL2に流れる電流IL2は、
ピ−ク値から時間tの経過と共に降下する。
Similarly, as shown in FIG. 2C, when a pulse is output from the output terminal OUT2 of the control device CT,
The switching element Q2 is turned on, and the current IL2 flowing in the reactor L2 gradually rises as time t passes, as shown in FIG. 2 (d). Then, when there is no pulse from the output terminal OUT2 of the control device CT, the switching element Q2 is turned off, and the current IL2 flowing in the reactor L2 is
It falls from the peak value with time t.

【0018】このように、スイッチング素子、ダイオー
ド、リアクトルよりなる回路を複数個コンデンサに並列
接続すると、スイッチング素子のオン抵抗やダイオード
の順方向電圧にバラツキがあっても、スイッチング素子
を流れる電流はリアクトルの値によって決定されるの
で、リアクトルのインダクタンスを等しくすれば、電流
は等しくなり、スイッチング素子やダイオードのロスの
不平衡をなくすことができる。
As described above, when a plurality of circuits each including a switching element, a diode and a reactor are connected in parallel to a capacitor, the current flowing through the switching element is the current flowing through the switching element even if the ON resistance of the switching element or the forward voltage of the diode varies. Since it is determined by the value of, if the inductors have the same inductance, the currents will be the same and the loss imbalance of the switching element and the diode can be eliminated.

【0019】図1、図2の説明では、制御装置CTの出
力端子OUT1またはOUT2から交互に駆動パルスを
出力したが、交互にせず同時に駆動パルスを出力するこ
ともできるが、交互に駆動パルスを出力すれば、出力電
流ILoのリップルを少なくすることができる。すなわ
ち、スイッチング素子Q1、Q2を同時動作させた場
合、出力電流ILoは図2(f)に示すような波形とな
るが、図1の電源装置のスイッチング素子Q1、Q2を
交互動作させた場合には、リアクトルL1に流れる電流
IL1は図2(b)に示すような波形となり、リアクト
ルL2に流れる電流IL2は図2(d)に示すような波
形となる。したがって、この降圧チョッパ回路CHの出
力電流ILoはリアクトルL1に流れる電流IL1とリ
アクトルL2に流れる電流IL2を加算した電流となる
ので、図2(e)示すような波形となる。ここで、それ
ぞれの電流波形の出力リップルは、r1=r2、r1>
r3、r4>r3となり、交互動作させた場合には出力
電流のリップルが少なくなる。したがって、図1の電源
装置のスイッチング素子を交互動作させた場合には、直
流電源として良好な出力が得られるとともに、平滑コン
デンサC1の容量を小さくでき、小型で安価な電源装置
を得ることができる。
In the description of FIGS. 1 and 2, the drive pulses are alternately output from the output terminal OUT1 or OUT2 of the control device CT, but it is also possible to output the drive pulses at the same time without alternately, but the drive pulses are alternately output. By outputting, the ripple of the output current ILo can be reduced. That is, when the switching elements Q1 and Q2 are simultaneously operated, the output current ILo has a waveform as shown in FIG. 2F, but when the switching elements Q1 and Q2 of the power supply device of FIG. 1 are alternately operated. The current IL1 flowing through the reactor L1 has a waveform as shown in FIG. 2B, and the current IL2 flowing through the reactor L2 has a waveform as shown in FIG. 2D. Therefore, the output current ILo of the step-down chopper circuit CH is a current obtained by adding the current IL1 flowing through the reactor L1 and the current IL2 flowing through the reactor L2, and has a waveform as shown in FIG. Here, the output ripple of each current waveform is r1 = r2, r1>
r3, r4> r3, and the ripple of the output current decreases when the alternate operation is performed. Therefore, when the switching elements of the power supply device of FIG. 1 are alternately operated, a good output as a DC power supply can be obtained and the capacity of the smoothing capacitor C1 can be reduced, so that a small and inexpensive power supply device can be obtained. .

【0020】ところで、このようなチョッパ回路を用い
た電源装置には、連続型、臨界型、不連続型の三種類の
電源装置があり、連続型は図8(b)に示すように、リ
アクトルLを流れる電流ILが連続しているもので、不
連続型は図8(d)に示すように、リアクトルに流れる
電流が途切れるものであり、臨界型は図8(f)に示す
ように、リアクトルを流れる電流がゼロになったとき、
スイッチング素子がオンするものである。出力電流のリ
ップル率を小さくするのには、連続型がよいが、連続型
の場合には、リアクトルLを流れる電流ILが連続して
いるため、スイッチング素子Qのオン時にダイオードD
が導通しており、スイッチング素子Qを流れる電流IQ
には、図8(c)に示すように、スイッチング素子Qの
オン時に大きな貫通電流が流れる。このため、この貫通
電流によるロスが発生し、温度上昇を生じるという問題
がある。一方、図8(d)に示す、不連続型のチョッパ
回路の場合には、スイッチング素子Qがオンするときに
は、ダイオードに電流が流れていないため、図8(e)
に示すように、ダイオードの容量成分に対する充電電流
のみ流れ、貫通電流は流れない。従って、図3の動作波
形図に示すように、図1の電源装置の駆動パルスを交互
に発生させ、チョッパ回路を不連続型にすれば、図3
(e)に示すように負荷電流ILoは見かけ上連続型で
あるが、個々のチョッパ回路は不連続型となり、貫通電
流が発生しないので、貫通電流による温度上昇は発生せ
ず、また、出力電流ILoのリップル率も小さくするこ
とができる。したがって、電源装置の駆動パルスを交互
に発生させ、チョッパ回路を不連続型にすることによ
り、スイッチング素子やダイオードのロスが減少し、温
度上昇を抑えることができるため、放熱板等を小さくで
き、電源装置の全体構造を小型化することが可能とな
る。
By the way, there are three types of power supply devices using such a chopper circuit, that is, continuous type, critical type, and discontinuous type power supply devices, and the continuous type has a reactor as shown in FIG. 8 (b). The current IL flowing through L is continuous, the discontinuous type has a discontinuity in the current flowing in the reactor as shown in FIG. 8D, and the critical type has a continuous type as shown in FIG. 8F. When the current flowing through the reactor reaches zero,
The switching element is turned on. A continuous type is preferable to reduce the ripple rate of the output current. In the continuous type, however, since the current IL flowing through the reactor L is continuous, the diode D is turned on when the switching element Q is turned on.
Current is flowing through the switching element Q
As shown in FIG. 8C, a large through current flows when the switching element Q is turned on. For this reason, there is a problem that a loss occurs due to this through current and a temperature rise occurs. On the other hand, in the case of the discontinuous chopper circuit shown in FIG. 8D, when the switching element Q is turned on, no current flows in the diode.
As shown in, only the charging current for the capacitance component of the diode flows, and the through current does not flow. Therefore, as shown in the operation waveform diagram of FIG. 3, if the drive pulses of the power supply device of FIG. 1 are alternately generated to make the chopper circuit a discontinuous type,
As shown in (e), the load current ILo is apparently a continuous type, but each chopper circuit is a discontinuous type, and since a shoot-through current does not occur, a temperature rise due to the shoot-through current does not occur, and the output current ILo does not occur. The ripple rate of ILo can also be reduced. Therefore, by alternately generating the drive pulse of the power supply device and making the chopper circuit a discontinuous type, the loss of the switching element and the diode is reduced and the temperature rise can be suppressed. It is possible to downsize the entire structure of the power supply device.

【0021】次に、本発明の電源装置をHIDランプ駆
動回路に用いた場合について説明する。高圧水銀ラン
プ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等の
高輝度放電ランプ(HIDランプ)は、始動直後のアー
ク放電に移行した初期には水銀等の蒸気圧が低いので、
ランプ電圧は低い値になり、水銀蒸気圧の上昇に伴って
図4のt1の範囲に示すようにランプ電圧が上昇する。
Next, the case where the power supply device of the present invention is used in an HID lamp drive circuit will be described. High-intensity discharge lamps (HID lamps) such as high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, and high-pressure sodium lamps have a low vapor pressure of mercury etc. at the initial stage of transition to arc discharge immediately after starting.
The lamp voltage becomes a low value, and as the mercury vapor pressure rises, the lamp voltage rises as shown in the range of t1 in FIG.

【0022】このHIDランプは初期の電圧バラツキも
大きく、また、使用中にランプ電圧が2〜3倍上昇した
り、定格電圧以下に電圧が下がる場合もある。このた
め、このようなランプの定常動作範囲は図4に示すよう
に、初期のランプの定格電圧よりも広くなっている。ま
た、HIDランプには音響共鳴現象が生じる周波数領域
があり、このような音響共鳴現象が生じると、光出力が
不安定になってちらつきを生じ、場合によってはHID
ランプが破損することもあるため、電源装置の出力電流
の周波数は音響共鳴現象が生じる周波数範囲外である必
要がある。
This HID lamp has a large initial voltage variation, and the lamp voltage may increase by a factor of 2 to 3 during use, or the voltage may drop below the rated voltage. Therefore, the steady operation range of such a lamp is wider than the initial rated voltage of the lamp, as shown in FIG. In addition, the HID lamp has a frequency region in which an acoustic resonance phenomenon occurs, and when such an acoustic resonance phenomenon occurs, the light output becomes unstable and flickers, and in some cases, the HID
Since the lamp may be damaged, the frequency of the output current of the power supply device needs to be outside the frequency range in which the acoustic resonance phenomenon occurs.

【0023】図1に示す電源装置をHIDランプの駆動
回路に用い、臨界型で動作させた場合、スイッチング素
子やダイオードのロスを減少させることはできるが、負
荷のインピーダンスが変化することによって、スイッチ
ング素子Q1、Q2のスイッチング周波数が変化し、出
力電流波形の周波数が変化するため、HIDランプが音
響共鳴現象を生じる周波数領域に入る可能性がある。し
たがって、図1に示す電源装置をHIDランプの駆動回
路に用いる場合には、図3(e)に示す電流波形の周波
数を固定周波数とし、音響共鳴現象の起こる領域を避け
た周波数に設定する。
When the power supply device shown in FIG. 1 is used in a drive circuit for an HID lamp and is operated in a critical type, the loss of the switching element or the diode can be reduced, but the impedance of the load changes to cause switching. Since the switching frequency of the elements Q1 and Q2 changes and the frequency of the output current waveform changes, there is a possibility that the HID lamp enters the frequency region where the acoustic resonance phenomenon occurs. Therefore, when the power supply device shown in FIG. 1 is used for the drive circuit of the HID lamp, the frequency of the current waveform shown in FIG. 3 (e) is set to a fixed frequency and set to a frequency that avoids the region where the acoustic resonance phenomenon occurs.

【0024】このように図1に示す電源装置をHIDラ
ンプの駆動回路に用い、固定周波数で動作させ、図4に
示すように、少なくとも定常動作範囲内で電流不連続動
作をしていれば、その動作範囲内でスイッチング素子に
流れる貫通電流の影響をなくすことができ、また、出力
リップルも抑えられ、さらに、HIDランプの音響共鳴
現象を防止することができるので、HID放電灯の小型
で、かつ、チラツキのない良好な駆動回路を得ることが
できる。
As described above, if the power supply device shown in FIG. 1 is used in the drive circuit of the HID lamp and is operated at a fixed frequency, as shown in FIG. 4, if the current discontinuous operation is at least within the steady operation range, It is possible to eliminate the influence of the through current flowing through the switching element within the operating range, suppress the output ripple, and prevent the acoustic resonance phenomenon of the HID lamp. Therefore, the size of the HID discharge lamp is small, In addition, it is possible to obtain a good drive circuit without flicker.

【0025】以上の実施の形態では、スイッチング素
子、ダイオード、リアクトルよりなる回路を二つ並列接
続したが、三つ以上の回路を整列接続することもでき、
こうすればさらに高出力化することができる。また、上
記したように、スイッチング素子を交互に動作させるこ
とも、スイッチング素子を同時に動作させることも可能
である。また、チョッパ回路を不連続動作、連続動作、
臨界動作させるものも本発明の適用範囲内であるが、上
記のように不連続動作、または臨界動作させることによ
り、スイッチング素子の貫通電流によるロスを下げるこ
とができる。さらに、以上の実施の形態では、チョッパ
回路として、降圧チョッパ回路を使用しているが、チョ
ッパ回路として図5に示すような昇圧チョッパ回路、あ
るいは図6に示すような昇降圧チョッパ回路を使用する
こともできる。また、本発明の電源装置は、定電力制御
に限らず定電流制御、定電圧制御等にも使用することが
でき、さらに、一定ではなく、電力、電流、電圧を所定
の変動態様に従って制御する場合にも本発明を適用する
ことができる。
In the above embodiment, two circuits each including a switching element, a diode, and a reactor are connected in parallel, but three or more circuits can be connected in line.
By doing so, higher output can be achieved. Further, as described above, it is possible to alternately operate the switching elements or simultaneously operate the switching elements. In addition, the chopper circuit operates in discontinuous operation, continuous operation,
Although a device that performs a critical operation is within the scope of the present invention, the loss due to the through current of the switching element can be reduced by performing the discontinuous operation or the critical operation as described above. Further, in the above embodiments, the step-down chopper circuit is used as the chopper circuit, but the step-up chopper circuit as shown in FIG. 5 or the step-up / step-down chopper circuit as shown in FIG. 6 is used as the chopper circuit. You can also Further, the power supply device of the present invention can be used not only for constant power control but also for constant current control, constant voltage control, and the like, and further controls power, current, and voltage according to a predetermined variation mode instead of being constant. The present invention can also be applied in such cases.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
スイッチング素子、ダイオード、リアクトルよりなる回
路を複数個コンデンサに並列接続しており、スイッチン
グ素子のオン抵抗やダイオードの順方向電圧にバラツキ
があっても、スイッチング素子を流れる電流は等しくな
り、スイッチング素子やダイオードのロスの不平衡をな
くすことができる。したがって、スイッチング素子やダ
イオードの温度上昇を抑えることができ、放熱板等を小
さくすることができるので、電源装置の小型化が可能と
なる。また、複数のスイッチング素子を交互に動作させ
れば、出力電流は複数のチョッパ回路の電流を合成した
ものとなり、出力電流のリップル率を小さくすることが
でき、直流電源として良好な出力が得られるとともに、
平滑コンデンサの容量を小さくでき、小型で安価な電源
装置を得ることができる。さらに、チョッパ回路を不連
続型で動作させれば、スイッチング素子の貫通電流によ
るロスが発生することがなく、貫通電流の影響を除去す
ることができ、スイッチング素子やダイオードのロスが
減少し、さらに温度上昇を抑えることができる。また、
本発明の電源装置をHIDランプに使用し、電源装置の
チョッパ回路を固定周波数で不連続動作させれば、ラン
プのチラツキやランプの破壊を防ぐことができるので、
HID放電灯の小型で、かつ、チラツキのない良好な駆
動回路を得ることができる。
As described in detail above, according to the present invention,
A circuit consisting of a switching element, a diode, and a reactor is connected in parallel with a capacitor.Even if there is variation in the ON resistance of the switching element or the forward voltage of the diode, the current flowing through the switching element is the same, Unbalanced diode loss can be eliminated. Therefore, the temperature rise of the switching element and the diode can be suppressed, and the heat dissipation plate and the like can be reduced, so that the power supply device can be downsized. Also, if a plurality of switching elements are operated alternately, the output current becomes a combination of the currents of a plurality of chopper circuits, the ripple rate of the output current can be reduced, and a good output as a DC power supply can be obtained. With
The capacity of the smoothing capacitor can be reduced, and a compact and inexpensive power supply device can be obtained. Furthermore, if the chopper circuit is operated in a discontinuous type, the loss due to the shoot-through current of the switching element does not occur, the effect of the shoot-through current can be eliminated, and the loss of the switching element and the diode is reduced. The temperature rise can be suppressed. Also,
When the power supply device of the present invention is used for a HID lamp and the chopper circuit of the power supply device is discontinuously operated at a fixed frequency, flickering of the lamp and destruction of the lamp can be prevented.
It is possible to obtain a small HID discharge lamp and a good drive circuit without flicker.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る電源装置を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing a power supply device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す電源装置の駆動パルスおよび電流波
形を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing drive pulses and current waveforms of the power supply device shown in FIG.

【図3】図1に示す電源装置の駆動パルス及び電流波形
の他の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another example of drive pulses and current waveforms of the power supply device shown in FIG.

【図4】HIDランプの電圧特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing voltage characteristics of an HID lamp.

【図5】昇圧チョッパを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a boost chopper.

【図6】昇降圧チョッパを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a step-up / down chopper.

【図7】従来の電源装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional power supply device.

【図8】図7に示す電源装置の駆動パルスおよび電流波
形を示す図である。
8 is a diagram showing drive pulses and current waveforms of the power supply device shown in FIG.

【図9】チョッパ回路を高圧化するための従来の電源装
置を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a conventional power supply device for increasing the voltage of a chopper circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

I 入力端子 O 出力端子 Q、Q1、Q2 スイッチング素子 D、D1、D2 ダイオード L、L1、L2 リアクトル ra、rb、rc 抵抗 C、C1 コンデンサ M 電力演算回路 CT 制御回路 I input terminal O output terminal Q, Q1, Q2 switching element D, D1, D2 diode L, L1, L2 reactor ra, rb, rc resistance C, C1 capacitor M power calculation circuit CT control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂谷 吉史 大阪市淀川区新高3丁目9番14号 明治ナ ショナル工業株式会社内 (72)発明者 小関 敦士 大阪市淀川区新高3丁目9番14号 明治ナ ショナル工業株式会社内 (72)発明者 玉井 義嗣 大阪市淀川区新高3丁目9番14号 明治ナ ショナル工業株式会社内 (72)発明者 長尾 仁太郎 大阪市淀川区新高3丁目9番14号 明治ナ ショナル工業株式会社内 (72)発明者 上仮屋 淳一 大阪市淀川区新高3丁目9番14号 明治ナ ショナル工業株式会社内 (72)発明者 西田 典明 大阪市淀川区新高3丁目9番14号 明治ナ ショナル工業株式会社内 Fターム(参考) 3K072 AA11 AC12 AC20 BB01 BC01 CA03 CA06 CA16 CB10 DE02 DE04 GA03 GB03 GB20 5H730 AA02 AA14 AA15 AA16 AS05 AS11 BB13 BB57 BB82 BB89 DD04 DD32 EE08 EE10 FD01 FD31 FG01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshifumi Sakata             Meiji Na 3-9-14 Shintaka, Yodogawa-ku, Osaka-shi             Within Sonal Industry Co., Ltd. (72) Inventor Atsushi Ozeki             Meiji Na 3-9-14 Shintaka, Yodogawa-ku, Osaka-shi             Within Sonal Industry Co., Ltd. (72) Inventor Yoshitsugu Tamai             Meiji Na 3-9-14 Shintaka, Yodogawa-ku, Osaka-shi             Within Sonal Industry Co., Ltd. (72) Inventor Nitaro Nagao             Meiji Na 3-9-14 Shintaka, Yodogawa-ku, Osaka-shi             Within Sonal Industry Co., Ltd. (72) Inventor Junichi Kamageya             Meiji Na 3-9-14 Shintaka, Yodogawa-ku, Osaka-shi             Within Sonal Industry Co., Ltd. (72) Inventor Noriaki Nishida             Meiji Na 3-9-14 Shintaka, Yodogawa-ku, Osaka-shi             Within Sonal Industry Co., Ltd. F term (reference) 3K072 AA11 AC12 AC20 BB01 BC01                       CA03 CA06 CA16 CB10 DE02                       DE04 GA03 GB03 GB20                 5H730 AA02 AA14 AA15 AA16 AS05                       AS11 BB13 BB57 BB82 BB89                       DD04 DD32 EE08 EE10 FD01                       FD31 FG01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング素子、ダイオード、リアク
トル、コンデンサよりなるチョッパ回路を備え、前記チ
ョッパ回路のスイッチング素子をオン、オフ制御して、
出力端子に接続された負荷の制御を行う電源装置におい
て、前記コンデンサにスイッチング素子、ダイオード、
リアクトルよりなる回路を複数個並列接続してなること
を特徴とする電源装置。
1. A chopper circuit comprising a switching element, a diode, a reactor, and a capacitor is provided, and the switching element of the chopper circuit is controlled to be turned on and off,
In a power supply device that controls a load connected to an output terminal, a switching element, a diode,
A power supply device comprising a plurality of reactor circuits connected in parallel.
【請求項2】 前記複数のスイッチング素子を交互に動
作させ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, wherein the plurality of switching elements are alternately operated.
【請求項3】 前記チョッパ回路を不連続型で動作させ
ることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
3. The power supply device according to claim 1, wherein the chopper circuit is operated in a discontinuous type.
【請求項4】 HIDランプ点灯回路の電源として請求
項3に記載した電源装置を用い、前記チョッパ回路を固
定周波数で動作させることを特徴とするHIDランプ駆
動回路。
4. A HID lamp drive circuit, wherein the power supply device according to claim 3 is used as a power supply for a HID lamp lighting circuit, and the chopper circuit is operated at a fixed frequency.
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