【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電灯のような高電圧を要する負荷に好適な簡易なインバータ装置に関する。
【０００１】
【従来の技術】
大容量の放電灯は高い始動電圧等を必要とする。このため、チョッパ回路で得た高電圧の下でインバータ装置を稼動し、放電灯に給電することが行われている。
【０００１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来においては、チョッパ回路後段にインバータ装置を置く。このため総じてコスト高となる。
本発明は専用チョッパ回路の不要な安価なチョッパ動作形インバータ装置を提供する。
【０００１】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、整流電源と、整流電源に並列接続された小容量の平滑コンデンサと、オンオフ動作を繰り返すスイッチング素子と、スイッチング素子を介して整流電源に接続され断続的に充電される第１インダクタと、大容量の第１コンデンサと、第１インダクタの放電電流で第１コンデンサを充電する整流器を備える。ここまでの部分は昇圧形チョッパ回路の構成とほぼ一致する。
さらに、スイッチング素子および第１コンデンサと共に開回路を形成し、第１コンデンサの放電を許容する第 ２インダクタを備える。この閉回路は第１コンデンサの主たる放電回路となる。負荷回路は第１コンデンサと直列または並列に接続される。
【０００１】
整流電源、平滑コンデンサ、スイッチング素子、第１インダクタ、第１コンデンサの回路部分でチョッパ形動作が営まれる。これにより、第１コンデンサを充電する。充電された第１コンデンサの電荷の放電はスイッチング素子と第 ２インダクタを介してなされる。かくして、スイッチング素子がオンのときに、第１インダクタを充電し、かつ第１コンデンサを放電する。オフのときに、第１インダクタの電磁エネルギを第１コンデンサに移し、これを充電する。以下、繰り返す。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１の実施例について説明する。図のごとく、整流電源Ｅ、整流電源に並列接続された小容量の平滑コンデンサＣ０とオンオフ動作を繰り返すスイッチング素子Ｑを備える。スイッチング素子Ｑを介して整流電源Ｅに接続され断続的に充電される第１インダクタＬ１を備える。第１コンデンサＣ１および第１インダクタＬ１の放電電流で第１コンデンサＣ１を充電する整流器Ｄを備える。
スイッチング素子Ｑおよび第１コンデンサＣ１と共に閉回路（Ｑ−Ｃ１−Ｒ−Ｌ２−Ｑ）を形成し第１コンデンサＣ１の放電を許容する第２インダクタＬ２を備える。
負荷Ｒは蛍光ランプであり、その非電源側端子間に接続された予熱用コンデンサＣ２が伴う。この負荷回路Ｒ、Ｃ２は第１コンデンサＣ１と直列に接続される。Ｑはトランジスタであり、図外のタイマーＩＣ回路およびベース駆動回路を介して制御され、例えば５０ＫＨＺのサイクルでオンオフする。これにともない、下記１および２のステップを交互に繰り返す。
１．スイッチング素子Ｑがオンのとき
（１の１）整流電源Ｅおよびスイッチ」ング素子Ｑを介して第１インダクタＬ１に電流１１１が流れる。これは、第１インダクタＬ１の充電（電磁エネルギの増加）である。
（１の２）予め第１コンデンサＣ１が図示極性に充電されている場合は、Ｃ１−Ｒ（Ｃ２）−Ｌ２−Ｑ−Ｃ１の関回路に電流Ｉ１２が流れる。これは第１コンデンサＣ１の放電であり、また負荷回路Ｒ、Ｃ２への給電である。
２．スイッチング素子Ｑがオフのとき
Ｌ１−Ｄ−Ｒ（Ｃ２）−Ｃ１−Ｌ１の回路に電流Ｉ２１が流れる。電流Ｉ２１は第１インダクタＬ１の放電電流に該当する。これにより、第１インダクタＬ１が放電（電磁エネルギの減少）し、第１コンデンサＣ１ないしはＣ２を充電する。また、負荷回路Ｒ（Ｃ２）への給電もなされる。この結果、第１コンデンサＣ１が図示極性に充電され、上記（１の２）動作の原因となる。
スイッチング素子Ｑのオン期間が相対的に短く、オフ期間が相対的に長い場合は、上記（１の１）ステップの第１インダクタＬ１充電量および上記２．ステップの第１コンデンサＣ１等の充電量が減少する。また、ステップ１．のオン期間に移行する前に第１コンデンサＣ１等の振動電流（１２１）が反転し、反転後しばらくの間、Ｃ１−Ｒ（Ｃ２）−Ｌ２−Ｅ−Ｌ１−Ｃ１を巡る電流１２２が流れ、一部の電力が整流電源Ｅへ帰還する。このため、負荷ＲないしはＲ（Ｃ２）に供給される電力が減少する。逆の場合は増加する。
負荷Ｒは蛍光ランプであり、始動前のインピーダンスはほば無限大となる。この状況下での実質負荷は予熱用コンデンサＣ２ないしは蛍光ランプＲ両端のフィラメント電極である。この回路要素にスイッチング素子Ｑのオン対オフの比を適度に高めて所望の電流を流し、蛍光ランプＲ両端に始動に必要な所望の電圧を確保する。第１コンデンサＣ１は整流成分をカットして負荷Ｒに交流を給電する役目を兼ねる。インダクタＬ１およびＬ２は蛍光ランプＲの電流を安定化するバラストインピーダンスを兼ねる。
蛍光ランプＲが除去された場合はその接続端子間に過大な電圧が発生する。この防止が必要な場合はＣ１−Ｒを跨ぐ位置に図外のコンデンサを接続する。また、無負荷を検知し無負荷検知時のスイッチング素子Ｑのターンオンを禁ずるようにしても同効である。
整流回路出力端子の平滑コンデンサＣＯは小容量であることから、上述のステップにより容易に放電され、整流電源Ｅの導通角を狭めることがなく、一般のチョッパ回路同様に交流電源の力率を高めることが可能となる。
図１の実施例においては負荷回路Ｒを第１コンデンサＣ１と直列に接続した。この代わりに負荷回路を第１コンデンサと並列に接続してもほぼ同効である。この場合は無負荷の場合も第１コンデンサＣ１を含む回路が開放されないため、前記過大電圧は生じない。
【０００８】
【発明の効果】
以上のように、本発明はチョッパ動作形装置とし、そのスイッチング素子に充放電両用の役割を負わしたものである。これによれば、高電圧要望に応じ得る安価なインバータ装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の回路図である。
【符号の説明】
Ｅ．．．整流電源、ＣＯ．．．平滑コンデンサ、Ｑ．．．スイッチング素子、Ｌ１．．．第１インダクタ、Ｄ．．．整流器、Ｃ１．．．第１コンデンサ、Ｒ．．．負荷、Ｌ２．．．第２インダクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a simple inverter device suitable for a load requiring a high voltage such as a discharge lamp.
[0001]
[Prior art]
Large-capacity discharge lamps require high starting voltage and the like. For this reason, the inverter device is operated under the high voltage obtained by the chopper circuit to supply power to the discharge lamp.
[0001]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional case, an inverter device is provided at a stage subsequent to the chopper circuit. Therefore, the cost is generally high.
The present invention provides an inexpensive chopper-operated inverter device that does not require a dedicated chopper circuit.
[0001]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a rectified power supply, a small-capacity smoothing capacitor connected in parallel to the rectified power supply, a switching element that repeats on / off operations, and a first inductor connected to the rectified power supply via the switching element and intermittently charged A large-capacity first capacitor; and a rectifier for charging the first capacitor with a discharge current of the first inductor. The part up to this point substantially matches the configuration of the step-up chopper circuit.
Further, a second inductor is provided that forms an open circuit with the switching element and the first capacitor and allows the first capacitor to discharge. This closed circuit is the main discharge circuit of the first capacitor. The load circuit is connected in series or parallel with the first capacitor.
[0001]
A chopper-type operation is performed in a circuit portion of the rectified power supply, the smoothing capacitor, the switching element, the first inductor, and the first capacitor. Thereby, the first capacitor is charged. The charged electric charge of the first capacitor is discharged through the switching element and the second inductor. Thus, when the switching element is on, the first inductor is charged and the first capacitor is discharged. When off, the electromagnetic energy of the first inductor is transferred to the first capacitor and charged. Hereinafter, it repeats.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The embodiment of FIG. 1 will be described. As shown in the figure, a rectifying power source E, a small-capacity smoothing capacitor C0 connected in parallel to the rectifying power source, and a switching element Q that repeats on / off operations are provided. A first inductor L1 is connected to the rectified power supply E via the switching element Q and is charged intermittently. A rectifier D is provided for charging the first capacitor C1 with a discharge current of the first capacitor C1 and the first inductor L1.
A second inductor L2 that forms a closed circuit (Q-C1-RL-Q) with the switching element Q and the first capacitor C1 and allows the first capacitor C1 to discharge is provided.
The load R is a fluorescent lamp, and has a preheating capacitor C2 connected between its non-power supply terminals. The load circuits R and C2 are connected in series with the first capacitor C1. Q is a transistor, which is controlled via a timer IC circuit and a base drive circuit (not shown), and is turned on / off in a cycle of, for example, 50 KHz. Accordingly, the following steps 1 and 2 are alternately repeated.
1. When the switching element Q is on (1-1), a current 111 flows to the first inductor L1 via the rectified power supply E and the switching element Q. This is charging of the first inductor L1 (increase in electromagnetic energy).
(1-2) When the first capacitor C1 is charged in advance to the illustrated polarity, the current I12 flows through the related circuit of C1-R (C2) -L2-Q-C1. This is discharge of the first capacitor C1 and power supply to the load circuits R and C2.
2. When the switching element Q is off, the current I21 flows through the circuit of L1-DR (C2) -C1-L1. The current I21 corresponds to a discharge current of the first inductor L1. As a result, the first inductor L1 discharges (decreases electromagnetic energy) and charges the first capacitor C1 or C2. Also, power is supplied to the load circuit R (C2). As a result, the first capacitor C1 is charged to the polarity shown in the figure, causing the operation (1-2).
When the ON period of the switching element Q is relatively short and the OFF period is relatively long, the charge amount of the first inductor L1 in the (1-1) step and 2. The charge amount of the first capacitor C1 and the like in the step decreases. Step 1. Oscillation current (121) of the first capacitor C1 and the like is inverted before the transition to the ON period, and a current 122 around C1-R (C2) -L2-EL1-C1 flows for a while after the inversion, Part of the power returns to the rectified power supply E. Therefore, the power supplied to the load R or R (C2) decreases. In the opposite case, it increases.
The load R is a fluorescent lamp, and the impedance before starting is almost infinite. Under this circumstance, the real load is the preheating capacitor C2 or the filament electrodes at both ends of the fluorescent lamp R. A desired current is supplied to this circuit element by appropriately increasing the on-to-off ratio of the switching element Q, and a desired voltage required for starting the fluorescent lamp R is secured across the fluorescent lamp R. The first capacitor C1 also serves to cut off the rectified component and supply AC to the load R. The inductors L1 and L2 also have a ballast impedance for stabilizing the current of the fluorescent lamp R.
When the fluorescent lamp R is removed, an excessive voltage is generated between the connection terminals. If this prevention is necessary, a capacitor (not shown) is connected to a position across C1-R. The same effect can be obtained by detecting no load and prohibiting the turn-on of the switching element Q at the time of no load detection.
Since the smoothing capacitor CO at the output terminal of the rectifier circuit has a small capacity, it is easily discharged by the above-described steps, and does not narrow the conduction angle of the rectifier power source E, and increases the power factor of the AC power source like a general chopper circuit. It becomes possible.
In the embodiment of FIG. 1, the load circuit R is connected in series with the first capacitor C1. Instead, a load circuit is connected in parallel with the first capacitor, which is almost the same effect. In this case, even when there is no load, the circuit including the first capacitor C1 is not opened, so that the excessive voltage does not occur.
[0008]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is a chopper operation type device, and the switching element has a role of both charge and discharge. According to this, an inexpensive inverter device that can meet a demand for a high voltage is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of the device of the present invention.
[Explanation of symbols]
E. FIG. . . Rectified power supply, CO. . . Smoothing capacitor; . . Switching element, L1. . . A first inductor; . . Rectifier, C1. . . A first capacitor; . . Load, L2. . . Second inductor
