JP2005071841A - Power supply device - Google Patents

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Hiroshi Mitsuyasu
啓 光安
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To protect a device to enhance reliability by surely detecting a state wherein there is possibility that excessive stress is generated in the device when a load is abnormal, and to enable wide output control of the load without causing erroneous determination of a detection circuit when the load is normal, in a power supply device capable of controlling power supplied to the load La by varying the operation frequency of an inverter circuit 2. <P>SOLUTION: This power supply device is provided with: an abnormality detection circuit 43 for detecting abnormality of a resonance circuit 3 by polarity of a resonance current detected by a resonance current detection circuit 5 after a predetermined delay time from a point of time a control circuit 4 turns on the switching element of the inverter circuit 2, and for limiting the output of the inverter circuit 2 when the resonance current is abnormal; and an operation frequency determination circuit 46 for stopping the operation of the detection circuit 43 when the operation frequency of the switching element is in a predetermined range. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、直流電圧を高周波電圧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。   The present invention relates to a power supply device that converts a DC voltage into a high-frequency voltage and supplies it to a load.

図13に従来の電源装置の構成例を示す。この電源装置は、インバータ回路を構成するスイッチング素子Q1,Q2を例えば周波数約50KHzの高周波で交互にオン・オフするようにスイッチングすることにより、商用電源ACを整流回路1により整流平滑して得られる直流電圧を高周波電圧に変換する。スイッチング素子Q1,Q2は逆並列に接続した寄生ダイオードを有するFET素子であり、高圧側のスイッチング素子Q1のドレインを整流回路1の高圧側出力に接続し、低圧側のスイッチング素子Q2のドレインを高圧側のスイッチング素子Q1のソースに接続して、電流検出用抵抗R1の一端を低圧側のスイッチング素子Q2のソースに接続し、他端を整流回路1の低圧側出力に接続している。   FIG. 13 shows a configuration example of a conventional power supply apparatus. This power supply device is obtained by rectifying and smoothing the commercial power supply AC by the rectifier circuit 1 by switching the switching elements Q1 and Q2 constituting the inverter circuit so as to be alternately turned on and off at a high frequency of about 50 KHz, for example. Converts DC voltage to high frequency voltage. The switching elements Q1 and Q2 are FET elements having parasitic diodes connected in antiparallel, the drain of the high voltage side switching element Q1 is connected to the high voltage side output of the rectifier circuit 1, and the drain of the low voltage side switching element Q2 is the high voltage One end of the current detection resistor R1 is connected to the source of the low voltage side switching element Q2, and the other end is connected to the low voltage side output of the rectifier circuit 1.

インバータ回路より出力される高周波電圧は、直流成分カット用のコンデンサC1を介して、チョークコイルL1とコンデンサC2によって構成される共振回路に供給され、コンデンサC2の両端に得られる共振電圧が放電ランプLaに供給される。コンデンサC1の容量は、通常、共振回路のコンデンサC2の容量に対して比較的大きな値(C2≪C1)となるように設定されるため、スイッチング素子Q1,Q2をスイッチングすることにより得られる矩形波電圧の直流成分がコンデンサC1に印加され、共振回路および放電ランプLaには直流成分がカットされた高周波電圧が印加される。   The high-frequency voltage output from the inverter circuit is supplied to the resonance circuit constituted by the choke coil L1 and the capacitor C2 via the DC component cutting capacitor C1, and the resonance voltage obtained at both ends of the capacitor C2 is discharged to the discharge lamp La. To be supplied. Since the capacitance of the capacitor C1 is normally set to be a relatively large value (C2 << C1) with respect to the capacitance of the capacitor C2 of the resonance circuit, a rectangular wave obtained by switching the switching elements Q1 and Q2 is used. A DC component of the voltage is applied to the capacitor C1, and a high-frequency voltage with the DC component cut is applied to the resonance circuit and the discharge lamp La.

制御回路4はスイッチング素子Q1,Q2の動作周波数を制御し、さらに抵抗R1よりスイッチング素子Q2のスイッチング電流を検出し、負荷の異常時にはインバータ回路の動作を停止させる。   The control circuit 4 controls the operating frequency of the switching elements Q1 and Q2, further detects the switching current of the switching element Q2 from the resistor R1, and stops the operation of the inverter circuit when the load is abnormal.

ここで、負荷の等価抵抗をR、チョークコイルL1のインダクタンスをL、コンデンサC2の容量をCとすると、インバータ回路から見た共振回路のインピーダンスZは次式で表される。
Z=R/{1+(ωCR)2 }+jωL−jωCR2 /{1+(ωCR)2 } …式1
Here, assuming that the equivalent resistance of the load is R, the inductance of the choke coil L1 is L, and the capacitance of the capacitor C2 is C, the impedance Z of the resonance circuit viewed from the inverter circuit is expressed by the following equation.
Z = R / {1+ (ωCR) 2 } + jωL−jωCR 2 / {1+ (ωCR) 2 } Equation 1

従って、この回路の固有振動周波数をf1とすると、f1は次式で表され、インバータ回路の動作周波数がf1よりも小さい時は共振回路に入力される共振電流は進相となり、インバータ回路の動作周波数がf1より大きい時は共振電流は遅相となる。
f1=(1/2π){1/LC−1/(CR)2 1/2 …式2
Therefore, when the natural vibration frequency of this circuit is f1, f1 is expressed by the following equation. When the operating frequency of the inverter circuit is smaller than f1, the resonance current input to the resonance circuit is advanced, and the operation of the inverter circuit When the frequency is greater than f1, the resonance current is delayed.
f1 = (1 / 2π) {1 / LC−1 / (CR) 2 } 1/2 Formula 2

共振電流が進相の場合のスイッチング素子Q2の電流波形は図16(c)に示すような波形となり、遅相の場合には図16(b)に示すような波形となる。遅相の場合には、一方のスイッチング素子の寄生ダイオードを介して回生電流が流れている間に、そのスイッチング素子をオンさせるため、ターンオン時のロスが発生しない。しかし、進相の場合には、一方のスイッチング素子の寄生ダイオードに電流が流れている間に、もう一方のスイッチング素子をオンさせるため、ターンオン時にダイオードの逆回復特性によってスイッチング波形に急峻なdi/dt波形が発生し、スイッチング素子に過大なストレスを与えることになる。   When the resonance current is in the leading phase, the current waveform of the switching element Q2 is as shown in FIG. 16C, and when it is in the slow phase, the waveform is as shown in FIG. In the case of the late phase, since the switching element is turned on while the regenerative current is flowing through the parasitic diode of one switching element, no loss occurs at the time of turn-on. However, in the case of phase advancement, the other switching element is turned on while the current flows through the parasitic diode of one switching element, so that the switching waveform has a steep di / A dt waveform is generated, and an excessive stress is applied to the switching element.

次に、負荷が取り外された場合のインバータ回路の動作について述べる。負荷が取り外されて無負荷になると、負荷の等価抵抗が無限大になるため、共振回路の固有振動周波数f0はチョークコイルL1のインダクタンスLと、共振コンデンサC2の容量のみで決定され、次式のように表される。
f0=1/2π(LC)1/2 …式3
Next, the operation of the inverter circuit when the load is removed will be described. When the load is removed and no load is applied, the equivalent resistance of the load becomes infinite. Therefore, the natural vibration frequency f0 of the resonance circuit is determined only by the inductance L of the choke coil L1 and the capacitance of the resonance capacitor C2. It is expressed as follows.
f0 = 1 / 2π (LC) 1/2 Formula 3

無負荷時にインバータ回路の動作周波数がf0と一致すると、共振回路のインピーダンスが0になって、理論上は無限大の共振電流が流れることになる。   When the operating frequency of the inverter circuit coincides with f0 when there is no load, the impedance of the resonance circuit becomes 0 and theoretically infinite resonance current flows.

図15はこれら正常負荷時と無負荷時の共振電流の周波数特性を示したものである。共振電流は正常負荷時と無負荷時で周波数がそれぞれf1とf0の時に最大となり、式2と式3より、f1<f0の関係が成立する。   FIG. 15 shows the frequency characteristics of the resonance current under normal load and no load. The resonance current becomes maximum when the frequency is f1 and f0 under normal load and no load, respectively, and the relationship of f1 <f0 is established from Equation 2 and Equation 3.

図12より明らかなように、動作周波数をf0よりも大きくすれば、負荷の有無に関わらずインバータ回路を常に遅相で動作させることができる。しかし、この場合、インバータ回路の動作周波数と正常負荷時の固有振動周波数f1との差が大きくなり、無効電流が増えて回路効率が悪くなるという課題がある。したがって、正常負荷時の動作周波数finv1は、f1<finv1<f0の関係に設定するのが一般的である。このとき、正常負荷でインバータ回路を動作中に突然負荷が取り外されて無負荷状態になると、インバータ回路の動作点は図12のA点からB点へと移行することになる。つまり、正常負荷時には共振電流が遅相で流れていたものが、負荷が外されると同時に進相で流れ始めることにより、スイッチング素子に過大なストレスが印加されることになる。   As is apparent from FIG. 12, if the operating frequency is set higher than f0, the inverter circuit can always be operated at a slow phase regardless of the presence or absence of a load. However, in this case, there is a problem that the difference between the operating frequency of the inverter circuit and the natural vibration frequency f1 at the normal load becomes large, the reactive current increases, and the circuit efficiency deteriorates. Therefore, the operating frequency finv1 at normal load is generally set to a relationship of f1 <finv1 <f0. At this time, if the load is suddenly removed during operation of the inverter circuit with a normal load and the load becomes no load, the operating point of the inverter circuit shifts from point A to point B in FIG. That is, the resonance current that flows in the slow phase at the normal load starts flowing in the fast phase at the same time as the load is removed, thereby applying an excessive stress to the switching element.

よって、従来より、共振電流が進相になった場合にはインバータ回路の出力を抑制、もしくは停止させることによって電源装置を保護する手段が提案されている。特願2002−018824号では、正常負荷時においてスイッチング素子の寄生ダイオードを流れる回生電流が終了した時点から、スイッチング素子がターンオフされるまでの期間のスイッチング電流の極性によって進相電流を検出する方法が提案されている。以下にこの保護手段の動作を含めた図14の制御回路の詳細な動作を説明する。なお、図14の制御回路の端子a〜dは図13の主回路の端子a〜dとそれぞれ接続されている。   Therefore, conventionally, there has been proposed a means for protecting the power supply apparatus by suppressing or stopping the output of the inverter circuit when the resonance current reaches the leading phase. In Japanese Patent Application No. 2002-018824, there is a method for detecting a phase-advanced current based on the polarity of the switching current during the period from when the regenerative current flowing through the parasitic diode of the switching element is terminated under normal load to when the switching element is turned off. Proposed. The detailed operation of the control circuit of FIG. 14 including the operation of the protection means will be described below. The terminals a to d of the control circuit in FIG. 14 are connected to the terminals a to d of the main circuit in FIG.

制御回路4は、スイッチング素子Q1,Q2のオン時間を決定する発振回路41と、発振回路41の出力に応じてスイッチング素子Q1,Q2を駆動制御する駆動回路42と、無負荷状態や負荷の異常等の異常を判定して異常信号を出力する異常検出回路43と、異常検出回路43が異常信号を出力すると駆動回路42に発振停止信号を出力してスイッチング素子Q1,Q2のスイッチングを停止させる発振停止回路44とから構成される。   The control circuit 4 includes an oscillation circuit 41 that determines the on-time of the switching elements Q1 and Q2, a drive circuit 42 that drives and controls the switching elements Q1 and Q2 according to the output of the oscillation circuit 41, an unloaded state and an abnormal load. An abnormality detection circuit 43 that determines an abnormality such as an abnormality signal and outputs an abnormality signal, and an oscillation that stops switching of the switching elements Q1 and Q2 by outputting an oscillation stop signal to the drive circuit 42 when the abnormality detection circuit 43 outputs an abnormality signal. And a stop circuit 44.

これらの動作を図17のタイムチャートにより詳細に説明する。共振回路に流れる共振電流は、スイッチング素子Q2を流れるスイッチング電流が、スイッチング素子Q2と直列に接続された抵抗R1によって電圧に変換されることによって検出することができる。異常検出回路43では、抵抗R1の両端電圧(スイッチング素子Q2を流れる電流波形)をコンパレータCOMP1によって所定の基準電圧Vref1と比較し、その出力がフリップフロップ(例えば、東芝製TC4013BP等)IC2のデータ端子Dに入力されている。フリップフロップIC2のクロック端子CLKには発振回路41の出力が論理反転素子IC1を介して入力されており、発振回路41の出力が“H”から“L”に切り替わった時のコンパレータCOMP1の出力を保持しておくことができる。発振回路41の出力から駆動回路42の入力には遅延回路45が挿入されており、スイッチング素子Q2の駆動信号は発振回路41の出力より所定時間遅れて出力される。この遅れ時間はスイッチング素子Q2のオン時間よりも充分短い時間に設定されているため、スイッチング素子Q2がターンオフする所定時間前にフリップフロップIC2にクロックパルスが入力され、スイッチング素子Q2がターンオフする直前のコンパレータCOMP1の出力が保持できる。図17の正常負荷時の波形のように、共振電流が遅相のときはクロックのタイミングでコンパレータCOMP1の出力は“H”であるから、フリップフロップIC2の出力も“H”となり、図17の無負荷時の波形のように、共振電流が進相であればクロックのタイミングでコンパレータCOMP1の出力は“L”であるから、フリップフロップIC2の出力も“L”となる。   These operations will be described in detail with reference to the time chart of FIG. The resonance current flowing through the resonance circuit can be detected by converting the switching current flowing through the switching element Q2 into a voltage by the resistor R1 connected in series with the switching element Q2. In the abnormality detection circuit 43, the voltage across the resistor R1 (the current waveform flowing through the switching element Q2) is compared with a predetermined reference voltage Vref1 by the comparator COMP1, and the output thereof is a data terminal of the flip-flop (eg Toshiba TC4013BP) IC2. D is input. The output of the oscillation circuit 41 is input to the clock terminal CLK of the flip-flop IC2 via the logic inverting element IC1, and the output of the comparator COMP1 when the output of the oscillation circuit 41 is switched from “H” to “L”. Can be retained. A delay circuit 45 is inserted from the output of the oscillation circuit 41 to the input of the drive circuit 42, and the drive signal of the switching element Q2 is output after a predetermined time delay from the output of the oscillation circuit 41. Since this delay time is set to a time sufficiently shorter than the ON time of the switching element Q2, a clock pulse is input to the flip-flop IC2 a predetermined time before the switching element Q2 is turned OFF, and immediately before the switching element Q2 is turned OFF. The output of the comparator COMP1 can be held. As shown in the waveform at the normal load in FIG. 17, when the resonance current is delayed, the output of the comparator COMP1 is “H” at the clock timing, so the output of the flip-flop IC2 is also “H”. If the resonance current is in the leading phase as in the no-load waveform, the output of the comparator COMP1 is “L” at the clock timing, so the output of the flip-flop IC2 is also “L”.

フリップフロップIC2の出力はカウンタIC3のリセット端子Rに入力され、このカウンタIC3のクロック端子CLKにも発振回路41の反転出力が入力されている。つまり、カウンタIC3はフリップフロップIC2の出力が“L”となる回数をカウントしており、進相波形がスイッチング周期の何周期分継続されているかを判断する。図17の例では、進相波形が4回連続した場合にカウンタIC3の出力が“H”を出力するように設定した場合を示しており、カウンタIC3を挿入することによって、進相の判定の信頼性を高めるようにしている。   The output of the flip-flop IC2 is input to the reset terminal R of the counter IC3, and the inverted output of the oscillation circuit 41 is also input to the clock terminal CLK of the counter IC3. In other words, the counter IC3 counts the number of times the output of the flip-flop IC2 becomes “L”, and determines how many switching cycles the phase advance waveform is continued. The example of FIG. 17 shows a case where the output of the counter IC3 is set to output “H” when the phase advance waveform is continued four times. By inserting the counter IC3, the phase advance judgment is performed. I try to increase reliability.

カウンタIC3の出力信号は発振停止回路44の論理反転素子IC4を介してAND素子IC5の一端に入力されている。AND素子IC5のもう一端には遅延回路45の出力が入力されている。よって、共振電流が遅相で動作しているときには異常検出回路43から発振停止回路44には“H”信号が入力されるため、遅延回路45の出力をそのまま駆動回路42に入力することができるが、共振電流が進相となって異常検出回路43の出力が“L”になると、発振停止回路44の出力は常に“L”となって、発振回路41の出力が駆動回路42に伝達されなくなり、インバータ回路の発振を停止させることができる。   The output signal of the counter IC3 is input to one end of the AND element IC5 via the logic inversion element IC4 of the oscillation stop circuit 44. The output of the delay circuit 45 is input to the other end of the AND element IC5. Therefore, when the resonance current is operating in the slow phase, the “H” signal is input from the abnormality detection circuit 43 to the oscillation stop circuit 44, so that the output of the delay circuit 45 can be input to the drive circuit 42 as it is. However, when the resonance current advances and the output of the abnormality detection circuit 43 becomes “L”, the output of the oscillation stop circuit 44 always becomes “L”, and the output of the oscillation circuit 41 is transmitted to the drive circuit 42. The oscillation of the inverter circuit can be stopped.

このように、異常の検出領域を、正常時にスイッチング素子Q2がオンした直後に発生する回生電流が終了した時点から、スイッチング素子Q2の駆動がオフとなる時点までの期間として、スイッチング素子Q2を流れる電流の正・負を判別して異常検出を行うことによって、異常時の進相動作を検出することができ、この検出に応じてインバータ回路の動作を停止させることができる。   As described above, the abnormality detection region flows through the switching element Q2 as a period from the time when the regenerative current generated immediately after the switching element Q2 is turned on in a normal state to the time when the driving of the switching element Q2 is turned off. By detecting abnormality by determining whether the current is positive or negative, the phase advance operation at the time of abnormality can be detected, and the operation of the inverter circuit can be stopped according to this detection.

一方、インバータ回路の動作周波数を変化させることによって負荷に供給される電力を制御する電源装置も提案されている。例えば、図13に示す電源装置において、インバータ回路の動作周波数を大きくした場合、共振回路のインピーダンスが大きくなることにより負荷に供給される電流が少なくなり、負荷で消費される電力を制御することができる。放電ランプを負荷とする電源装置においては、動作周波数を変化させて負荷に供給される電力を変化させることによって、ランプを調光させることができる。   On the other hand, a power supply device has also been proposed that controls the power supplied to the load by changing the operating frequency of the inverter circuit. For example, in the power supply device shown in FIG. 13, when the operating frequency of the inverter circuit is increased, the impedance supplied to the load is reduced by increasing the impedance of the resonance circuit, and the power consumed by the load can be controlled. it can. In a power supply apparatus using a discharge lamp as a load, the lamp can be dimmed by changing the operating frequency to change the power supplied to the load.

なお、特許文献1には、発振周波数が共振周波数よりも低くなったときに保護動作を行う構成が提案されている。
特開2001−244093号公報
Note that Patent Document 1 proposes a configuration in which a protective operation is performed when the oscillation frequency is lower than the resonance frequency.
JP 2001-244093 A

上述のように、動作周波数を変化させて負荷の消費電力を制御する電源装置において、図14のような共振電流によって負荷の異常を検出する異常検出回路43を設けた場合、以下のような不具合が生じる恐れがある。   As described above, in the power supply device that controls the power consumption of the load by changing the operating frequency, when the abnormality detection circuit 43 that detects the abnormality of the load by the resonance current as shown in FIG. May occur.

図15に示す共振電流の周波数特性より分かるように、負荷を接続した状態で動作周波数を大きくし、正常負荷時の固有振動周波数f1との差が大きくなると、共振回路のインピーダンスが大きくなることによって、共振電流が少なくなる。よって、負荷の消費電力を少なくするほど共振電流のピーク値も小さくなるため、図18の抵抗R1の両端電圧波形で示すように、共振電流の位相は遅相で動作しているにも関わらず、そのピーク値が異常検出回路43のしきい値に達しないために、共振電流が進相であると誤って判定し、インバータ回路の発振を停止させてしまう。   As can be seen from the frequency characteristics of the resonance current shown in FIG. 15, when the operating frequency is increased with the load connected and the difference from the natural vibration frequency f1 at normal load increases, the impedance of the resonance circuit increases. The resonance current is reduced. Therefore, since the peak value of the resonance current is reduced as the power consumption of the load is reduced, the resonance current phase is operated in a slow phase as shown by the voltage waveform across the resistor R1 in FIG. Since the peak value does not reach the threshold value of the abnormality detection circuit 43, it is erroneously determined that the resonance current is in a leading phase, and the oscillation of the inverter circuit is stopped.

さらに、負荷が放電灯のようにランプ電流を減少させるほどランプ電圧が大きくなる負特性のインピーダンスを有している場合には、負荷のインピーダンスが大きくなることにより、負荷時の固有振動周波数f1も大きくなり、無負荷時の固有振動周波数f0に近づく。しかし、f1はf0よりも大きくなることはないため、インバータ回路の動作周波数をf0よりも大きくし、放電ランプをさらに深い調光レベルにまで制御して消費電力を低減させる場合には上記の場合と同様に異常検出回路の誤判定が起こり得る。   Further, when the load has a negative characteristic impedance in which the lamp voltage increases as the lamp current decreases as in the case of a discharge lamp, the load's impedance increases, so that the natural vibration frequency f1 during the load is also increased. It becomes larger and approaches the natural vibration frequency f0 at no load. However, since f1 does not become larger than f0, when the operating frequency of the inverter circuit is made larger than f0 and the discharge lamp is controlled to a deeper dimming level to reduce power consumption, the above case In the same manner as above, an erroneous determination of the abnormality detection circuit may occur.

しかしながら、インバータ回路の動作周波数を無負荷時の固有振動周波数f0よりも比較的大きくすると、負荷が取り外された状態であっても、共振回路のインピーダンスが大きくなっているため、電気的なストレスも大幅に低減されている。また、f0よりも大きな動作周波数でインバータ回路を動作させているため、共振電流が進相になることがなく、スイッチング素子に過大なdi/dtストレスが加わることもない。   However, if the operating frequency of the inverter circuit is made relatively higher than the natural vibration frequency f0 when there is no load, the impedance of the resonant circuit is increased even when the load is removed, so that electrical stress is also increased. It is greatly reduced. In addition, since the inverter circuit is operated at an operating frequency higher than f0, the resonance current does not advance, and excessive di / dt stress is not applied to the switching element.

つまり、以上のことを整理すると、インバータ回路の動作周波数がf0よりも小さい場合には負荷の状態によってスイッチング素子に過大なdi/dtストレスが印加されたり、共振回路の各素子に加わる電気的なストレスが大きくなる可能性があるため、従来例のような共振電流による異常検出回路は必要である。しかし、動作周波数がf0よりも大きい場合には、負荷の状態如何に関わらず共振電流が進相になることはないため、この異常検出回路は必要なく、動作周波数がf0よりも比較的大きい時には、かえって誤判定する恐れがある。   In other words, to summarize the above, when the operating frequency of the inverter circuit is lower than f0, an excessive di / dt stress is applied to the switching element depending on the state of the load, or the electric circuit applied to each element of the resonance circuit Since stress may increase, an abnormality detection circuit using a resonance current as in the conventional example is necessary. However, when the operating frequency is higher than f0, the resonance current does not advance regardless of the state of the load. Therefore, this abnormality detection circuit is not necessary, and when the operating frequency is relatively higher than f0. There is a risk of misjudgment.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インバータ回路の動作周波数を変化させることによって負荷に供給する電力を制御することのできる電源装置において、負荷の異常時に装置に過大なストレスが発生する恐れがある状態を確実に検出することによって装置を保護して信頼性を高めるとともに、負荷が正常な場合は検出回路の誤判定がなく、負荷の幅広い出力制御を可能とした電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a power supply apparatus that can control the power supplied to the load by changing the operating frequency of the inverter circuit. Protects the device by reliably detecting conditions that may cause excessive stress to the device in the event of an abnormality, improving reliability, and detecting a misdetection of the detection circuit when the load is normal. An object of the present invention is to provide a power supply device that can be controlled.

請求項1の発明によれば、上記の課題を解決するために、図1に示すように、直流電圧を出力する直流電源(整流回路1)と、前記直流電源に接続され、少なくとも1つのスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子がオン・オフを繰り返すことにより、前記直流電源が出力する直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路2と、前記インバータ回路2に接続され、前記インバータ回路2から供給される高周波電力を負荷Laへと供給する、少なくとも1つのインダクタL1と、少なくとも1つのコンデンサC2からなる共振回路3と、前記スイッチング素子のオン・オフの時間を変化させることにより、負荷Laに供給する電力を制御する制御回路4と、前記共振回路3を流れる共振電流を検出する共振電流検出回路5と、前記制御回路4が前記インバータ回路2のスイッチング素子をオンさせた時点から所定の遅れ時間後に前記共振電流検出回路5が検出した共振電流の極性によって前記共振回路3の異常を検出し、共振電流の異常時には前記インバータ回路2の出力を制限することによって電源装置を保護する異常検出回路43を有し、前記制御回路4は前記スイッチング素子をオン・オフさせる動作周波数が所定の範囲内である時には異常検出回路43の動作を停止することを特徴とするものである。   According to the first aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, as shown in FIG. 1, a DC power source (rectifier circuit 1) that outputs a DC voltage and at least one switching unit connected to the DC power source are provided. An inverter circuit 2 for converting a DC voltage output from the DC power source into a high-frequency voltage by being repeatedly turned on and off, and connected to the inverter circuit 2 and supplied from the inverter circuit 2 The high frequency power to be supplied to the load La is supplied to the load La by changing the on / off time of the resonance circuit 3 including at least one inductor L1 and at least one capacitor C2 and the switching element. A control circuit 4 for controlling the power to be generated, a resonance current detection circuit 5 for detecting a resonance current flowing through the resonance circuit 3, and the control circuit An abnormality of the resonance circuit 3 is detected by the polarity of the resonance current detected by the resonance current detection circuit 5 after a predetermined delay time from the time when the circuit 4 turns on the switching element of the inverter circuit 2, and when the resonance current is abnormal An abnormality detection circuit 43 that protects the power supply device by limiting the output of the inverter circuit 2, and the control circuit 4 has an abnormality detection circuit when the operating frequency for turning on / off the switching element is within a predetermined range. The operation of 43 is stopped.

請求項1の発明によれば、負荷の消費電力を可変制御可能な電源装置において、インバータ回路の動作周波数が所定の範囲内では異常検出回路の動作を禁止することによって、共振電流の誤判定を防止することができる。
請求項2の発明によれば、共振回路の無負荷時の固有振動周波数よりも高い周波数では異常検出回路の動作を停止させるようにしたので、電流が進相である場合には装置を保護し、かつ、遅相である場合には異常検出の誤りのない信頼性の高い電源装置を提供することができる。
請求項3の発明によれば、負荷の消費電力を可変制御可能な電源装置において、共振電流の電流値を判定できる手段を設け、所定の電流値以下のときには異常検出回路の動作を停止させるようにしたので、共振電流の誤判定を防止することができる。
According to the first aspect of the present invention, in the power supply apparatus capable of variably controlling the power consumption of the load, the abnormality detection circuit is erroneously determined by prohibiting the operation of the abnormality detection circuit when the operation frequency of the inverter circuit is within a predetermined range. Can be prevented.
According to the invention of claim 2, since the operation of the abnormality detection circuit is stopped at a frequency higher than the natural vibration frequency at the time of no load of the resonance circuit, the device is protected when the current is advanced. In addition, when the phase is late, it is possible to provide a highly reliable power supply device that is free from errors in abnormality detection.
According to the invention of claim 3, in the power supply apparatus capable of variably controlling the power consumption of the load, the means for determining the current value of the resonance current is provided, and the operation of the abnormality detection circuit is stopped when the current value is less than the predetermined current value. As a result, erroneous determination of the resonance current can be prevented.

請求項4の発明によれば、共振電流判定手段の動作するタイミングをスイッチング素子がオンしてから一定時間後に設定することで、共振電流の位相の判定をより確実に行うことができる。
請求項5の発明によれば、共振電流のピーク値が共振電流判定手段の基準値を超えた場合のみ異常検出回路を動作させることにより、共振電流の位相の判定をより確実に行うことができる。
請求項6の発明によれば、共振電流判定回路の基準値と異常検出回路の基準値を同一とすることにより回路構成の簡略化を図ることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the phase of the resonance current can be more reliably determined by setting the operation timing of the resonance current determination means after a predetermined time from when the switching element is turned on.
According to the invention of claim 5, the phase of the resonance current can be more reliably determined by operating the abnormality detection circuit only when the peak value of the resonance current exceeds the reference value of the resonance current determination means. .
According to the invention of claim 6, the circuit configuration can be simplified by making the reference value of the resonance current determination circuit and the reference value of the abnormality detection circuit the same.

図1に本発明の基本構成を示す。本発明では、従来例(図14)において、発振回路41の発振周波数を出力制御信号40に応じて変化できるようにし、さらに動作周波数判定回路46を設け、動作周波数が所定の範囲内である場合には異常検出回路43の出力を禁止することを特徴としている。   FIG. 1 shows the basic configuration of the present invention. In the present invention, in the conventional example (FIG. 14), the oscillation frequency of the oscillation circuit 41 can be changed according to the output control signal 40, and the operation frequency determination circuit 46 is provided so that the operation frequency is within a predetermined range. Is characterized in that the output of the abnormality detection circuit 43 is prohibited.

例えば、出力制御信号として、1〜10Vの間の直流電圧を連続的に可変とする信号を用いて、この電圧が小さくなるほど制御回路4がインバータ回路2の動作周波数を高くして、負荷Laに供給される電力を小さくするようにインバータ回路2を制御する。出力制御信号が10Vの時の動作周波数finv1がf1<finv1<f0の関係を満足するように設定し、出力制御信号が1Vの時の動作周波数finv2がfinv2>f0となるところまで制御できるように設定した場合、制御信号電圧を10Vから徐々に下げていくとfinvがf0と一致する電圧が存在する。この時の制御信号電圧をV1とする。   For example, a signal that continuously varies a DC voltage between 1 to 10 V is used as an output control signal, and the control circuit 4 increases the operating frequency of the inverter circuit 2 as the voltage decreases, and the load La The inverter circuit 2 is controlled so as to reduce the supplied power. The operation frequency finv1 when the output control signal is 10V is set so as to satisfy the relationship of f1 <finv1 <f0, and the operation frequency finv2 when the output control signal is 1V can be controlled to the point where finv2> f0. When set, when the control signal voltage is gradually lowered from 10V, there is a voltage at which finv matches f0. The control signal voltage at this time is V1.

一方、動作周波数判定回路46では出力制御信号が入力され、制御信号電圧がV1より小さいかどうか判定する。制御信号電圧がV1以下であれば、インバータ回路2の動作周波数がf0よりも高いと判定し、動作周波数判定回路46は“H”信号を出力し、制御信号電圧がV1より大きければ、動作周波数判定回路46は“L”信号を出力するように設定する。また、異常検出回路43は従来例と同様に、共振電流が進相の時に“H”信号を出力するように設定する。発振停止回路44では、まず、動作周波数判定回路46と異常検出回路43の出力信号がNAND素子IC6に入力され、その出力信号と発振回路41の出力信号がAND素子IC5に入力されている。このAND素子IC5の出力が発振停止回路44の出力として駆動回路42に入力される。   On the other hand, the operating frequency determination circuit 46 receives an output control signal and determines whether or not the control signal voltage is lower than V1. If the control signal voltage is equal to or lower than V1, it is determined that the operating frequency of the inverter circuit 2 is higher than f0. The operating frequency determining circuit 46 outputs an “H” signal, and if the control signal voltage is higher than V1, the operating frequency. The determination circuit 46 is set to output an “L” signal. Also, the abnormality detection circuit 43 is set so as to output an “H” signal when the resonance current is in the leading phase, as in the conventional example. In the oscillation stop circuit 44, first, the output signals of the operating frequency determination circuit 46 and the abnormality detection circuit 43 are input to the NAND element IC6, and the output signal and the output signal of the oscillation circuit 41 are input to the AND element IC5. The output of the AND element IC5 is input to the drive circuit 42 as the output of the oscillation stop circuit 44.

このような構成にすると、出力制御信号電圧がV1よりも小さい場合には、動作周波数判定回路46より“L”信号が出力されるため、異常検出回路43の出力如何に関わらずNAND素子IC6の出力が“H”となり、発振回路41からの出力信号がそのまま駆動回路42に入力される。一方、出力制御信号電圧がV1以上の場合は動作周波数判定回路46の出力は“H”となり、NAND素子IC6の出力は異常検出回路43の出力に応じて切り替わる。よって、共振電流が遅相であれば異常検出回路43の出力は“L”、NAND素子IC6の出力は“H”となるので、発振回路41の出力はそのまま駆動回路42に伝達され、共振電流が進相になるとNAND素子IC6の出力が“L”となり、駆動回路42を停止させる。   With such a configuration, when the output control signal voltage is lower than V1, an “L” signal is output from the operating frequency determination circuit 46. Therefore, regardless of the output of the abnormality detection circuit 43, the NAND element IC6 The output becomes “H”, and the output signal from the oscillation circuit 41 is input to the drive circuit 42 as it is. On the other hand, when the output control signal voltage is equal to or higher than V1, the output of the operating frequency determination circuit 46 is “H”, and the output of the NAND element IC6 is switched according to the output of the abnormality detection circuit 43. Therefore, if the resonance current is slow, the output of the abnormality detection circuit 43 is “L” and the output of the NAND element IC 6 is “H”. Therefore, the output of the oscillation circuit 41 is transmitted to the drive circuit 42 as it is, and the resonance current is When the phase advances, the output of the NAND element IC6 becomes “L”, and the drive circuit 42 is stopped.

したがって、インバータ回路2の動作周波数が共振回路3の無負荷時の固有振動周波数f0よりも大きい時には異常検出回路43の動作を禁止して誤検出を防止し、f0よりも小さい時には異常検出回路43を動作させて共振電流の位相を検出し、共振電流が進相の場合はインバータ回路2を停止させることにより、電源装置を保護することができる。   Therefore, when the operating frequency of the inverter circuit 2 is higher than the natural vibration frequency f0 when the resonance circuit 3 is not loaded, the operation of the abnormality detecting circuit 43 is prohibited to prevent erroneous detection. When the operating frequency is lower than f0, the abnormality detecting circuit 43 is prevented. Is operated to detect the phase of the resonance current, and when the resonance current is advanced, the inverter circuit 2 is stopped to protect the power supply apparatus.

図2に実施例1の制御回路の回路図を示す。主回路の構成については図13と同様であり、図2の各端子a〜dは図13の各端子a〜dとそれぞれ接続されている。図1の基本構成では出力制御信号の値によって異常検出回路43の動作範囲を決定していたが、本実施例ではスイッチング素子Q2のオン時間が所定の値を超えた場合は異常検出回路43を動作させるように構成したことを特徴とする。   FIG. 2 shows a circuit diagram of the control circuit of the first embodiment. The configuration of the main circuit is the same as in FIG. 13, and the terminals a to d in FIG. 2 are connected to the terminals a to d in FIG. In the basic configuration of FIG. 1, the operating range of the abnormality detection circuit 43 is determined by the value of the output control signal. However, in this embodiment, when the ON time of the switching element Q2 exceeds a predetermined value, the abnormality detection circuit 43 is turned on. It is configured to operate.

図2の回路の動作を図3及び図4のタイムチャートを用いて詳細に説明する。インバータ回路、共振回路、および負荷の構成は従来例と同様であるため、説明を省略する。発振回路41は出力制御信号に応じてインバータ回路の動作周波数を決定する。この信号から動作周波数判定回路46によって、まずスイッチング素子Q2のオン時間を判定するための三角波信号を生成する。この回路は2つのカレントミラー回路A,BとコンデンサC11、およびコンパレータCOMP2によって構成されており、カレントミラー回路Aは抵抗R11の抵抗値によって決まる電流をカレントミラー回路BとコンデンサC11に供給し、カレントミラー回路Bは発振回路41からの出力信号に応じて動作・不動作を切り替える。発振信号が“H”の時にはコンデンサC11を定電流で充電し、“L”の時には定電流で放電することによって傾きが一定の三角波が生成される。この三角波の電圧をコンパレータCOMP2によって基準電圧Vref2と比較し、三角波の電圧が基準値Vref2を越える場合にコンパレータCOMP2が“H”を出力するように設定されている。このコンパレータCOMP2の出力と発振回路41の出力をNAND素子IC8に入力し、その出力を異常検出回路43のクロック信号として使用する。   The operation of the circuit of FIG. 2 will be described in detail with reference to the time charts of FIGS. Since the configurations of the inverter circuit, the resonance circuit, and the load are the same as those of the conventional example, description thereof is omitted. The oscillation circuit 41 determines the operating frequency of the inverter circuit according to the output control signal. From this signal, the operating frequency determination circuit 46 first generates a triangular wave signal for determining the on-time of the switching element Q2. This circuit includes two current mirror circuits A and B, a capacitor C11, and a comparator COMP2. The current mirror circuit A supplies a current determined by the resistance value of the resistor R11 to the current mirror circuit B and the capacitor C11. The mirror circuit B switches between operation and non-operation according to the output signal from the oscillation circuit 41. When the oscillation signal is “H”, the capacitor C11 is charged with a constant current, and when it is “L”, a triangular wave with a constant slope is generated by discharging with a constant current. The triangular wave voltage is compared with the reference voltage Vref2 by the comparator COMP2, and the comparator COMP2 is set to output “H” when the triangular wave voltage exceeds the reference value Vref2. The output of the comparator COMP2 and the output of the oscillation circuit 41 are input to the NAND element IC8, and the output is used as a clock signal for the abnormality detection circuit 43.

スイッチング素子Q2のオン時間が長い(動作周波数が低い)場合には周波数判定信号(三角波電圧)が基準電圧Vref2を超えるため、発振回路42の立下り前後でコンパレータCOMP2から“H”信号が出力され、従来例の場合と同様にターンオフの一定時間前に異常検出回路43にクロック信号が入力される。   Since the frequency determination signal (triangular wave voltage) exceeds the reference voltage Vref2 when the ON time of the switching element Q2 is long (the operating frequency is low), the “H” signal is output from the comparator COMP2 before and after the falling of the oscillation circuit 42. As in the case of the conventional example, a clock signal is input to the abnormality detection circuit 43 a predetermined time before the turn-off.

一方、動作周波数が高い場合にはスイッチング素子Q2のオン時間が短くなり、三角波電圧が基準電圧Vref2を超えなくなるため、動作周波数判定回路46の出力が常時“L”となり、異常検出回路43へのクロック信号が停止されることによって異常検出動作を停止する。   On the other hand, when the operating frequency is high, the ON time of the switching element Q2 is shortened, and the triangular wave voltage does not exceed the reference voltage Vref2, so that the output of the operating frequency determination circuit 46 is always “L” and The abnormality detection operation is stopped by stopping the clock signal.

周波数判定信号のピーク電圧は動作周波数が高くオン時間が短くなるほど下がってくるため、基準電圧Vref2を動作周波数がf0に一致した時の三角波電圧のピーク値とほぼ同じ電圧となるように設定すると、動作周波数がf0を超えた時には異常検出回路43の動作を停止させることができる。   Since the peak voltage of the frequency determination signal decreases as the operating frequency is high and the on-time is shortened, if the reference voltage Vref2 is set to be substantially the same as the peak value of the triangular wave voltage when the operating frequency matches f0, When the operating frequency exceeds f0, the operation of the abnormality detection circuit 43 can be stopped.

その他、異常検出回路43、発振停止回路44の動作については従来例と同じであるため、重複する説明は省略する。   In addition, since the operations of the abnormality detection circuit 43 and the oscillation stop circuit 44 are the same as those in the conventional example, redundant description is omitted.

図5に実施例2の制御回路の回路図を示す。主回路の構成については図13と同様であり、図5の各端子a〜dは図13の各端子a〜dとそれぞれ接続されている。図1および図2の回路では、インバータ回路2の動作周波数が所定の範囲内である時に異常検出回路43の動作を停止させていたが、この実施例では、スイッチング素子Q2がオンしてから一定時間後のスイッチング電流と、所定の基準値との比較を追加することによって、共振電流の位相判定の精度を高めたものである。   FIG. 5 shows a circuit diagram of the control circuit of the second embodiment. The configuration of the main circuit is the same as in FIG. 13, and the terminals a to d in FIG. 5 are connected to the terminals a to d in FIG. In the circuits of FIGS. 1 and 2, the operation of the abnormality detection circuit 43 is stopped when the operating frequency of the inverter circuit 2 is within a predetermined range. In this embodiment, however, the operation is constant after the switching element Q2 is turned on. By adding a comparison between the switching current after the time and a predetermined reference value, the accuracy of the phase determination of the resonance current is improved.

図5の回路の動作を図6及び図7のタイムチャートを用いて詳細に説明する。共振電流が遅相で流れている場合、スイッチング素子Q2がターンオンした直後の共振電流は、動作周波数に関わらず寄生ダイオードを介してスイッチング素子Q2を流れるため、スイッチング電流検出用の抵抗R1に発生する電圧の極性は必ず負となる。一方、共振電流が進相の場合には抵抗R1に発生する電圧の極性が正となるため、スイッチング素子Q2がターンオンした直後の抵抗R1に発生する電圧の極性を判定し、かつ、従来例と同様にターンオフ直前の共振電流の極性を判定すれば、共振電流の位相をさらに正確に判定することができる。   The operation of the circuit of FIG. 5 will be described in detail with reference to the time charts of FIGS. When the resonance current is flowing at a slow phase, the resonance current immediately after the switching element Q2 is turned on flows through the switching element Q2 via the parasitic diode regardless of the operating frequency, and thus is generated in the resistance R1 for detecting the switching current. The polarity of the voltage is always negative. On the other hand, since the polarity of the voltage generated in the resistor R1 is positive when the resonance current is in phase, the polarity of the voltage generated in the resistor R1 immediately after the switching element Q2 is turned on is determined. Similarly, if the polarity of the resonance current immediately before the turn-off is determined, the phase of the resonance current can be determined more accurately.

ここでは、スイッチング素子Q2の駆動信号に同期した三角波電圧を発生させ、その電圧をコンパレータCOMP2により基準電圧Vref2と比較することによって、スイッチング素子Q2のターンオンから一定時間後のタイミング信号を生成している。このタイミング信号をクロック信号としてフリップフロップIC9のクロック端子CLKに入力する。三角波の発生方法については、実施例1に示す方法と同様である。   Here, a triangular wave voltage synchronized with the drive signal of the switching element Q2 is generated, and the voltage is compared with the reference voltage Vref2 by the comparator COMP2, thereby generating a timing signal after a predetermined time from the turn-on of the switching element Q2. . This timing signal is input to the clock terminal CLK of the flip-flop IC9 as a clock signal. The method for generating the triangular wave is the same as the method shown in the first embodiment.

フリップフロップIC9のデータ入力端子DにはコンパレータCOMP3の出力が接続されており、コンパレータCOMP3の非反転入力端子には抵抗R1の電圧が入力されており、この電圧を反転入力端子に入力される基準電圧Vref3と比較している。共振電流が遅相の場合、フリップフロップIC9のクロックが入力されるタイミングでコンパレータCOMP3の出力は“L”となっているので、フリップフロップIC9の出力も“L”となってカウンタIC3がリセットされる。共振電流が進相の場合には、フリップフロップIC9の出力が“H”となる。さらに、従来例と同様にスイッチング素子Q2のターンオフ直前のタイミングのスイッチング電流の極性が負である場合、このタイミングでのフリップフロップIC9の出力も“H”となるため、インバータ回路の動作周期ごとにカウンタIC3がカウントアップしていき、4回連続して進相と判定した場合、異常検出回路43の出力が“H”となって駆動回路41への入力信号を“L”に固定し、インバータ回路の動作を停止させる。   The output of the comparator COMP3 is connected to the data input terminal D of the flip-flop IC9, the voltage of the resistor R1 is input to the non-inverting input terminal of the comparator COMP3, and this voltage is input to the inverting input terminal. This is compared with the voltage Vref3. When the resonance current is delayed, the output of the comparator COMP3 is “L” at the timing when the clock of the flip-flop IC9 is input. Therefore, the output of the flip-flop IC9 is also “L” and the counter IC3 is reset. The When the resonance current is advanced, the output of the flip-flop IC9 becomes “H”. Further, as in the conventional example, when the polarity of the switching current at the timing immediately before the switching element Q2 is turned off is negative, the output of the flip-flop IC9 at this timing is also “H”. When the counter IC 3 counts up and determines that the phase is advanced four times in succession, the output of the abnormality detection circuit 43 becomes “H”, and the input signal to the drive circuit 41 is fixed to “L”. Stop circuit operation.

このような回路構成であれば、インバータ回路2の動作周波数が大きく、スイッチング素子Q2のターンオフ直前の抵抗R1の両端電圧が基準値Vref1に達していなくても、ターンオン後のスイッチング電流の極性が負であることから、フリップフロップIC9によってカウンタIC3がリセットされ続けるため、従来のような共振電流の位相の誤判定を防止することができる。   With such a circuit configuration, the operating frequency of the inverter circuit 2 is large, and the polarity of the switching current after turn-on is negative even if the voltage across the resistor R1 just before the switching element Q2 is turned off does not reach the reference value Vref1. Therefore, since the counter IC3 is continuously reset by the flip-flop IC9, the erroneous determination of the phase of the resonance current as in the conventional case can be prevented.

なお、本実施例では、ターンオン後とターンオフ直前のスイッチング電流の極性判定の基準値Vref1、Vref3をそれぞれ別個に設けていたが、図8に示すように、同じ基準値にしても同様な効果が期待でき、コンパレータCOMP3が削減できるため、より容易な回路構成で実現できる。   In this embodiment, the reference values Vref1 and Vref3 for determining the polarity of the switching current immediately after the turn-on and immediately before the turn-off are provided separately. However, as shown in FIG. Since it can be expected and the number of comparators COMP3 can be reduced, it can be realized with an easier circuit configuration.

本発明の実施例3制御回路の回路図を示す。主回路の構成については図13と同様であり、図9の各端子a〜dは図13の各端子a〜dとそれぞれ接続されている。実施例2ではターンオンから一定時間後のスイッチング電流の極性を判定しているが、ここでは、スイッチング電流のピーク電流を所定の基準値と比較し、共振電流のピーク値が所定の値以下である時には異常検出回路43の動作を停止させることにより、共振電流の位相判定の誤りがないようにしている。実施例2ではターンオン後のタイミング信号を生成する回路が必要であったが、本実施例では電流のピーク値を比較するだけでよいため、タイミング信号を生成する回路が必要なく、構成をより容易にしている。   FIG. 3 shows a circuit diagram of a control circuit according to a third embodiment of the present invention. The configuration of the main circuit is the same as in FIG. 13, and the terminals a to d in FIG. 9 are connected to the terminals a to d in FIG. In the second embodiment, the polarity of the switching current after a certain time from the turn-on is determined. Here, the peak current of the switching current is compared with a predetermined reference value, and the peak value of the resonance current is less than the predetermined value. Sometimes, the operation of the abnormality detection circuit 43 is stopped so that there is no error in the phase determination of the resonance current. In the second embodiment, a circuit for generating a timing signal after turn-on is necessary. However, in this embodiment, it is only necessary to compare the peak values of the currents. I have to.

コンパレータCOMP1の出力はフリップフロップIC2に入力されると共に、フリップフロップIC11のクロック端子CLKにも入力されている。また、フリップフロップIC11のリセット端子Rは遅延回路45の信号が入力され、データ入力端子Dは抵抗R12を介して制御電源Vccにプルアップされている。したがって、フリップフロップIC11の出力は、抵抗R1の電圧が基準電圧Vref1を超えてからスイッチング素子Q2がオフされるまでの間“H”を出力し、抵抗R1の電圧が基準電圧Vref1に達しない場合は常に“L”が出力される。フリップフロップIC11の出力は発振回路42の出力と共にNAND素子IC8に入力され、その出力がフリップフロップIC2のクロック端子CLKに入力されている。よって、フリップフロップIC2のクロック信号は抵抗R1の電圧が基準電圧Vref1を超えた場合のみ、発振回路41の立下りのタイミングで入力され、抵抗R1の電圧が基準電圧Vref1に達しない場合はフリップフロップIC2にクロック信号が入力されないため、異常検出回路43の動作が停止される。   The output of the comparator COMP1 is input to the flip-flop IC2, and is also input to the clock terminal CLK of the flip-flop IC11. The reset terminal R of the flip-flop IC11 receives the signal of the delay circuit 45, and the data input terminal D is pulled up to the control power source Vcc via the resistor R12. Therefore, the output of the flip-flop IC11 outputs “H” until the switching element Q2 is turned off after the voltage of the resistor R1 exceeds the reference voltage Vref1, and the voltage of the resistor R1 does not reach the reference voltage Vref1. Always outputs “L”. The output of the flip-flop IC11 is input to the NAND element IC8 together with the output of the oscillation circuit 42, and the output is input to the clock terminal CLK of the flip-flop IC2. Therefore, the clock signal of the flip-flop IC2 is input at the falling timing of the oscillation circuit 41 only when the voltage of the resistor R1 exceeds the reference voltage Vref1, and the flip-flop when the voltage of the resistor R1 does not reach the reference voltage Vref1. Since no clock signal is input to the IC 2, the operation of the abnormality detection circuit 43 is stopped.

この回路構成によれば、インバータ回路2の動作周波数が大きく、共振電流が少ない時には、フリップフロップIC2のクロック信号を停止して異常検出回路43の動作を停止するため、他の実施例と同様の効果が期待できる。   According to this circuit configuration, when the operating frequency of the inverter circuit 2 is large and the resonance current is small, the clock signal of the flip-flop IC2 is stopped and the operation of the abnormality detecting circuit 43 is stopped. The effect can be expected.

本実施例では、抵抗R1のピーク値検出とターンオフ直前の極性判定の基準電圧を同一としているが、図12に示すように、別個のコンパレータCOMP3を設けてそれぞれ別の基準値を設定しても良い。   In this embodiment, the peak value detection of the resistor R1 and the reference voltage for polarity determination immediately before turn-off are the same. However, as shown in FIG. 12, a separate comparator COMP3 may be provided to set different reference values. good.

本発明は商用電源を整流平滑した直流電圧をインバータ回路により高周波電圧に変換し共振回路を用いて放電灯を始動・点灯させる放電灯点灯装置に利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a discharge lamp lighting device that converts a DC voltage obtained by rectifying and smoothing a commercial power source into a high-frequency voltage using an inverter circuit and starts and lights the discharge lamp using a resonance circuit.

本発明の基本構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the basic composition of this invention. 本発明の実施例1の制御回路の回路図である。It is a circuit diagram of the control circuit of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1の正常負荷時と異常負荷時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of normal load and abnormal load of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の出力可変時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of the output variable of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の制御回路の回路図である。It is a circuit diagram of the control circuit of Example 2 of the present invention. 本発明の実施例2の正常負荷時と異常負荷時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of normal load and abnormal load of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の出力可変時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of the output variable of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の制御回路の一変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the control circuit of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の制御回路の回路図である。It is a circuit diagram of the control circuit of Example 3 of the present invention. 本発明の実施例3の正常負荷時と異常負荷時の動作波形図である。It is an operation waveform diagram at the time of normal load and abnormal load of Example 3 of the present invention. 本発明の実施例3の出力可変時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of the output variable of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の制御回路の一変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the control circuit of Example 3 of this invention. 従来例の主回路の回路図である。It is a circuit diagram of the main circuit of a prior art example. 従来例の制御回路の回路図である。It is a circuit diagram of the control circuit of a prior art example. 従来例の共振回路の周波数特性図である。It is a frequency characteristic figure of the resonance circuit of a prior art example. 従来例の共振回路の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram of the resonance circuit of a prior art example. 従来例の正常負荷時と異常負荷時の動作波形図である。It is an operation waveform diagram at the time of normal load and abnormal load of the conventional example. 従来例の出力可変時の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram at the time of the output variable of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 整流回路
2 インバータ回路
3 共振回路
4 制御回路
5 共振電流検出回路
La 負荷
43 異常検出回路
44 発振停止回路
46 動作周波数判定回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rectification circuit 2 Inverter circuit 3 Resonance circuit 4 Control circuit 5 Resonance current detection circuit La Load 43 Abnormality detection circuit 44 Oscillation stop circuit 46 Operating frequency determination circuit

Claims (6)

直流電圧を出力する直流電源と、
前記直流電源に接続され、少なくとも1つのスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子がオン・オフを繰り返すことにより、前記直流電源が出力する直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路に接続され、前記インバータ回路から供給される高周波電力を負荷へと供給する、少なくとも1つのインダクタと、少なくとも1つのコンデンサからなる共振回路と、
前記スイッチング素子のオン・オフの時間を変化させることにより、負荷に供給する電力を制御する制御回路と、
前記共振回路を流れる共振電流を検出する共振電流検出回路と、
前記制御回路が前記インバータ回路のスイッチング素子をオンさせた時点から所定の遅れ時間後に前記共振電流検出回路が検出した共振電流の極性によって前記共振回路の異常を検出し、共振電流の異常時には前記インバータ回路の出力を制限することによって電源装置を保護する異常検出回路を有し、前記制御回路は前記スイッチング素子をオン・オフさせる動作周波数が所定の範囲内である時には異常検出回路の動作を停止することを特徴とする電源装置。
DC power supply that outputs DC voltage;
An inverter circuit connected to the DC power supply, having at least one switching element, and converting the DC voltage output from the DC power supply into a high-frequency voltage by repeatedly turning on and off the switching element;
A resonance circuit composed of at least one inductor and at least one capacitor connected to the inverter circuit and supplying high frequency power supplied from the inverter circuit to a load;
A control circuit for controlling the power supplied to the load by changing the on / off time of the switching element;
A resonance current detection circuit for detecting a resonance current flowing through the resonance circuit;
An abnormality of the resonance circuit is detected based on the polarity of the resonance current detected by the resonance current detection circuit after a predetermined delay time from the time when the control circuit turns on the switching element of the inverter circuit, and when the resonance current is abnormal, the inverter An abnormality detection circuit that protects the power supply device by limiting the output of the circuit, and the control circuit stops the operation of the abnormality detection circuit when the operating frequency for turning on / off the switching element is within a predetermined range A power supply device characterized by that.
前記制御回路が前記異常検出回路の動作を停止させる動作周波数は、前記共振回路の無負荷時の固有振動周波数よりも高い周波数であることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 2. The power supply device according to claim 1, wherein an operation frequency at which the control circuit stops the operation of the abnormality detection circuit is a frequency higher than a natural vibration frequency of the resonance circuit when there is no load. 直流電圧を出力する直流電源と、
前記直流電源に接続され、少なくとも1つのスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子がオン・オフを繰り返すことにより、前記直流電源が出力する直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路に接続され、前記インバータ回路から供給される高周波電力を負荷へと供給する、少なくとも1つのインダクタと、少なくとも1つのコンデンサからなる共振回路と、
前記スイッチング素子のオン・オフの時間を変化させることにより、負荷に供給する電力を制御する制御回路と、
前記共振回路を流れる共振電流を検出する共振電流検出回路と、
前記制御回路が前記インバータ回路のスイッチング素子をオンさせた時点から所定の遅れ時間後に前記共振電流検出回路が検出した共振電流を所定の基準値と比較することによって前記共振回路の異常を検出し、共振電流の異常時には前記インバータ回路の出力を制限することによって電源装置を保護する異常検出回路を有し、前記共振電流検出回路は共振電流が所定の値以下である時には異常検出回路の動作を停止することを特徴とする電源装置。
DC power supply that outputs DC voltage;
An inverter circuit connected to the DC power supply, having at least one switching element, and converting the DC voltage output from the DC power supply into a high-frequency voltage by repeatedly turning on and off the switching element;
A resonance circuit composed of at least one inductor and at least one capacitor connected to the inverter circuit and supplying high frequency power supplied from the inverter circuit to a load;
A control circuit for controlling the power supplied to the load by changing the on / off time of the switching element;
A resonance current detection circuit for detecting a resonance current flowing through the resonance circuit;
Detecting an abnormality of the resonance circuit by comparing the resonance current detected by the resonance current detection circuit with a predetermined reference value after a predetermined delay time from the time when the control circuit turns on the switching element of the inverter circuit; When the resonance current is abnormal, it has an abnormality detection circuit that protects the power supply device by limiting the output of the inverter circuit. The resonance current detection circuit stops the operation of the abnormality detection circuit when the resonance current is below a predetermined value. A power supply device characterized by that.
前記共振電流検出回路は前記スイッチング素子がオンしてから所定の時間後の共振電流を所定の基準値と比較する共振電流判定回路を有し、共振電流が所定の基準値以下であるときには前記異常検出回路の動作を停止させることを特徴とする請求項3に記載の電源装置。 The resonance current detection circuit includes a resonance current determination circuit that compares a resonance current after a predetermined time after the switching element is turned on with a predetermined reference value, and the abnormality is detected when the resonance current is equal to or lower than the predetermined reference value. The power supply apparatus according to claim 3, wherein the operation of the detection circuit is stopped. 前記共振電流検出回路は共振電流のピーク値を所定の基準値と比較する共振電流判定回路を有し、共振電流のピーク値が所定の基準値以下であるときには前記異常検出回路の動作を停止させることを特徴とする請求項3に記載の電源装置。 The resonance current detection circuit has a resonance current determination circuit that compares the peak value of the resonance current with a predetermined reference value, and stops the operation of the abnormality detection circuit when the peak value of the resonance current is equal to or less than the predetermined reference value. The power supply device according to claim 3. 前記共振電流判定回路の基準値は、前記異常検出回路の基準値と同一であることを特徴とする請求項5に記載の電源装置。 The power supply apparatus according to claim 5, wherein a reference value of the resonance current determination circuit is the same as a reference value of the abnormality detection circuit.
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