JP2005073431A - Power supply device and discharge lamp lighting device - Google Patents

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隆 神原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized, low-cost power supply device, wherein even if the state of load voltage, load current, or the like largely fluctuates, surges can be suppressed to be constant with sureness and power can be transmitted to a load more effectively, and to provide a discharge lamp lighting device. <P>SOLUTION: The snubber circuit of a DC/DC converter is comprised of a capacitor 7 one end of which is connected with the connecting node between a primary winding 2a and a switching element 4, a reactor 9 connected between the other end of the capacitor 7 and the connecting node between the switching element 4 and a direct-current voltage source 1, a diode 8 whose anode is connected with the connecting node between the other end of the capacitor 7 and the reactor 9, a capacitor 10 connected between the cathode of the diode 8 and the connecting node between the switching element 4 and the direct-current voltage source 1, and a diode 11 whose anode is connected with the connecting node between the diode 8 and the capacitor 10. The cathode of the diode 11 is connected with the connecting node between a capacitor 6 and a load circuit 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、直流電圧源の出力を電圧変換して負荷へ供給する電源回路、及び放電灯点灯装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply circuit that converts the output of a DC voltage source to supply it to a load, and a discharge lamp lighting device.

従来のDC/DCコンバータとして、トランスに接続したスイッチング素子を高周波で動作させることで直流電圧源の出力を電圧変換するものがあり、中にはトランスのリーケージインダクタンス等によってスイッチング素子に発生するサージ電圧の抑制、及びスイッチング素子で発生する損失の低減等を図ったものがある。これらの従来技術の共通事項としては、スイッチング素子に発生するサージのエネルギーを、主として電源側へ帰還、回生している点が挙げられる。(例えば、特許文献1参照)
特開2002−101657号公報
Some conventional DC / DC converters convert the output of a DC voltage source by operating a switching element connected to a transformer at a high frequency, and some surge voltage generated in the switching element due to a leakage inductance of the transformer. Have been made to suppress the loss and reduce the loss generated in the switching element. A common matter of these prior arts is that the energy of the surge generated in the switching element is mainly returned to the power supply side and regenerated. (For example, see Patent Document 1)
JP 2002-101657 A

しかし上記従来の構成では、前述したようにスイッチング素子に発生するサージのエネルギーを、主として電源側へ帰還、回生しているため、負荷回路へ電力を有効に伝えるという点において不充分であるという課題があった。またスナバ回路を設けた場合、負荷電圧や負荷電力等の状態が大きく変動すると、理想とするスナバ回路の動作を常に得ることが困難となり、結果的にスイッチング素子に過大なサージが発生するという課題があった。   However, in the above conventional configuration, as described above, the energy of the surge generated in the switching element is mainly fed back to the power source side and regenerated, so that it is insufficient in terms of effectively transmitting power to the load circuit. was there. Also, when a snubber circuit is provided, if the state of load voltage, load power, etc. fluctuates greatly, it will be difficult to always obtain the ideal snubber circuit operation, resulting in an excessive surge occurring in the switching element. was there.

さらに、能動的なスイッチング素子や、トランス等の大型、高価な部品を必要とするため、装置の小型化、低コスト化を阻害するという課題があった。   Furthermore, since an active switching element and a large and expensive part such as a transformer are required, there is a problem of hindering downsizing and cost reduction of the apparatus.

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷電圧や負荷電力等の状態が大きく変動する場合でも、常に確実なサージの抑制を可能とすると共に、負荷へ電力をより有効に伝達する小型、低コストな電源装置、及び放電灯点灯装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above reasons, and its purpose is to always be able to reliably suppress surges even when the state of load voltage, load power, etc. fluctuates greatly, and to supply power to the load. It is an object of the present invention to provide a compact and low-cost power supply device and a discharge lamp lighting device that transmit more effectively.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、直流電圧源と、直流電圧源の両端間に接続したトランスの1次巻線とスイッチング素子との直列回路と、スイッチング素子がオフのときにトランスに発生する電圧を整流した正電位の出力を負荷回路へ供給する第1のダイオードと、1次巻線とスイッチング素子との接続中点に一端を接続した第1のコンデンサと、第1のコンデンサの他端−スイッチング素子と直流電圧源との接続中点間に接続したリアクトルと、第1のコンデンサの他端とリアクトルとの接続中点にアノードを接続した第2のダイオード、第2のダイオードのカソード−スイッチング素子と直流電圧源との接続中点間に接続した第2のコンデンサと、第2のダイオードと第2のコンデンサとの接続中点にアノードを接続した第3のダイオードとを備え、第3のダイオードのカソードを負荷回路の正電位入力側へ接続したことを特徴とする。   To achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a DC voltage source, a series circuit of a primary winding of a transformer connected between both ends of the DC voltage source and a switching element, and when the switching element is OFF. A first diode for supplying a positive potential output obtained by rectifying the voltage generated in the transformer to the load circuit, a first capacitor having one end connected to a midpoint of connection between the primary winding and the switching element, The other end of the capacitor-a reactor connected between the connection midpoints of the switching element and the DC voltage source; a second diode having an anode connected to the midpoint of connection between the other end of the first capacitor and the reactor; The cathode of the diode in FIG. 2-a second capacitor connected between the connection midpoints of the switching element and the DC voltage source, and an anode connected at the midpoint of connection between the second diode and the second capacitor And a third diode, characterized in that the cathode of the third diode is connected to the positive potential input side of the load circuit.

この発明によれば、負荷電圧や負荷電力等の状態が大きく変動する場合でも、常に確実なサージの抑制を可能とすると共に、負荷へ電力をより有効に伝達することができ、且つ小型、低コストに構成することができる。   According to the present invention, even when the state of load voltage, load power, etc. fluctuates greatly, it is possible to always reliably suppress surges, transmit power more effectively to the load, Cost can be configured.

請求項2の発明は、直流電圧源と、直流電圧源の両端間に接続したトランスの1次巻線とスイッチング素子との直列回路と、トランスに発生する電圧を整流した正電位の出力を負荷回路へ供給する第1のダイオードと、1次巻線とスイッチング素子との接続中点に一端を接続した第1のコンデンサと、第1のコンデンサの他端−スイッチング素子と直流電圧源との接続中点間に接続したリアクトルと、第1のコンデンサの他端とリアクトルとの接続中点にアノードを接続した第2のダイオードとを備え、第2のダイオードのカソードを負荷回路の正電位入力側へ接続したことを特徴とする。   The invention of claim 2 loads a DC voltage source, a series circuit of a transformer primary winding and a switching element connected between both ends of the DC voltage source, and a positive potential output obtained by rectifying the voltage generated in the transformer. A first capacitor supplied to the circuit, a first capacitor having one end connected to a midpoint of connection between the primary winding and the switching element, and the other end of the first capacitor-connection between the switching element and the DC voltage source A reactor connected between the midpoints; and a second diode having an anode connected to the midpoint of connection between the other end of the first capacitor and the reactor; and the cathode of the second diode is connected to the positive potential input side of the load circuit It is characterized by being connected to.

この発明によれば、負荷電圧や負荷電力等の状態が大きく変動する場合でも、常に確実なサージの抑制を可能とすると共に、負荷へ電力をより有効に伝達することができ、且つ請求項1よりもさらに小型、低コストに構成することができる。   According to the present invention, even when the state of the load voltage, load power, etc. fluctuates greatly, it is possible to always reliably suppress surge and to transmit power more effectively to the load. Further, it can be configured in a smaller size and at a lower cost.

請求項3の発明は、請求項1または2において、前記トランスはオートトランスであることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the transformer is an autotransformer.

この発明によれば、オートトランスを用いてさらなる小型化、低コスト化を図ることができる。   According to this invention, further miniaturization and cost reduction can be achieved by using an autotransformer.

請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれかの電源装置の負荷回路が、放電灯を負荷とすることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is characterized in that the load circuit of the power supply device according to any one of claims 1 to 3 uses a discharge lamp as a load.

この発明によれば、請求項1乃至3いずれかと同様の効果を奏する放電灯点灯装置を提供することができる。   According to this invention, it is possible to provide a discharge lamp lighting device that exhibits the same effect as any one of the first to third aspects.

以上説明したように、本発明では、負荷電圧や負荷電力等の状態が大きく変動する場合でも、常に確実なサージの抑制を可能とすると共に、負荷へ電力をより有効に伝達することができ、且つ小型、低コストに構成することができるという効果がある。   As described above, in the present invention, even when the state of load voltage, load power, etc. fluctuates greatly, it is possible to always suppress surge reliably and transmit power more effectively to the load. In addition, there is an effect that it can be configured in a small size and at a low cost.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
本実施形態の電源装置の構成を図1に示す。直流電圧源V1の正極−負極間にはトランス23aの1次巻線2aとスイッチング素子4との直列回路が接続され、トランス23aの2次巻線3aの一端には2次整流用ダイオード5のカソードが接続され、ダイオード5のアノードはスイッチング素子4と直流電圧源1との接続中点に接続され、2次巻線3aと2次整流用ダイオード5との直列回路には2次平滑用コンデンサ6、及び負荷回路12が各々並列接続される。
(Embodiment 1)
The configuration of the power supply device of this embodiment is shown in FIG. A series circuit of the primary winding 2a of the transformer 23a and the switching element 4 is connected between the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source V1, and the secondary rectifier diode 5 is connected to one end of the secondary winding 3a of the transformer 23a. The cathode is connected, the anode of the diode 5 is connected to the midpoint of connection between the switching element 4 and the DC voltage source 1, and a secondary smoothing capacitor is connected to the series circuit of the secondary winding 3 a and the secondary rectifier diode 5. 6 and the load circuit 12 are connected in parallel.

そして、上記のように構成されるDC/DCコンバータ部に設けるスナバ回路部として、1次巻線2aとスイッチング素子4との接続中点(a点)にはコンデンサ7の一端が接続され、コンデンサ7の他端−スイッチング素子4と直流電圧源1との接続中点間にはリアクトル9が接続され、コンデンサ7の他端とリアクトル9との接続中点にはダイオード8のアノードが接続され、ダイオード8のカソード−スイッチング素子4と直流電圧源1との接続中点間にはコンデンサ10が接続され、ダイオード8とコンデンサ10との接続中点にはダイオード11のアノードが接続されて、ダイオード11のカソードはコンデンサ6と負荷回路12との接続中点に接続される。トランス23aの1次巻線2a及び2次巻線3aの各巻線方向は図中に示すとおりである。   And as a snubber circuit part provided in the DC / DC converter part comprised as mentioned above, one end of the capacitor 7 is connected to the connection middle point (point a) between the primary winding 2a and the switching element 4, and the capacitor A reactor 9 is connected between the other end of 7 and a connection midpoint between the switching element 4 and the DC voltage source 1, and an anode of a diode 8 is connected to a connection midpoint between the other end of the capacitor 7 and the reactor 9, A capacitor 10 is connected between the cathode-switching element 4 of the diode 8 and the midpoint of connection between the DC voltage source 1, and an anode of the diode 11 is connected to the midpoint of connection between the diode 8 and the capacitor 10. Is connected to the midpoint of connection between the capacitor 6 and the load circuit 12. Each winding direction of the primary winding 2a and the secondary winding 3a of the transformer 23a is as shown in the figure.

まず本実施形態の主回路となるDC/DCコンバータ部の動作を説明する。スイッチング素子4がオンしているとき、直流電圧源1よりトランス23aの1次巻線2aとスイッチング素子4とを介して電流I4が流れ(図2(a)参照)、トランス23aにエネルギーを蓄える。スイッチング素子4がオフするとトランス23aに蓄えられたエネルギーは2次巻線3aよりダイオード5を介してコンデンサ6へ電流として放出され、コンデンサ6はトランス23aが放出するエネルギーを平滑して負荷回路12へ電圧を供給する。トランス23a、ダイオード5の極性は負荷回路12両端の負荷電圧Voが正電位となる極性であり、したがって負荷電圧Voは直流電圧源1の負極(グランド電位)よりも高い電位となる。   First, the operation of the DC / DC converter unit serving as the main circuit of this embodiment will be described. When the switching element 4 is on, a current I4 flows from the DC voltage source 1 through the primary winding 2a of the transformer 23a and the switching element 4 (see FIG. 2A), and energy is stored in the transformer 23a. . When the switching element 4 is turned off, the energy stored in the transformer 23a is discharged as a current from the secondary winding 3a to the capacitor 6 through the diode 5, and the capacitor 6 smoothes the energy released by the transformer 23a and supplies it to the load circuit 12. Supply voltage. The polarity of the transformer 23a and the diode 5 is such that the load voltage Vo at both ends of the load circuit 12 is a positive potential. Therefore, the load voltage Vo is higher than the negative electrode (ground potential) of the DC voltage source 1.

次にスナバ回路部の動作について、図2(a)〜(f)に示す通常負荷時の各部の動作波形を用いて説明する。トランス23aの巻数比をnとし、トランス23aが理想的なトランス(1次と2次との結合が1)であるとすると、スイッチング素子4がオンからオフになった際、1次巻線2aにはVo/n(負荷電圧/巻数比)の電圧が発生する。しかし実際はトランス23aにはリーケージインダクタンスが存在して理想的なトランスではないため、1次巻線2aにはVo/nを超える電圧が発生し、このVo/nを超える電圧が直流電圧源1の電圧Viと加極された電圧がサージ電圧として、スイッチング素子4(a点)に印加される。   Next, the operation of the snubber circuit section will be described using the operation waveforms of the respective sections at normal load shown in FIGS. Assuming that the turns ratio of the transformer 23a is n and the transformer 23a is an ideal transformer (the coupling between the primary and secondary is 1), when the switching element 4 is turned off, the primary winding 2a A voltage of Vo / n (load voltage / turns ratio) is generated. However, since the transformer 23a actually has a leakage inductance and is not an ideal transformer, a voltage exceeding Vo / n is generated in the primary winding 2a, and the voltage exceeding Vo / n is generated by the DC voltage source 1. The voltage Vi and the polarized voltage are applied to the switching element 4 (point a) as a surge voltage.

そこで本実施形態では、時間t0〜t1間でオン、時間t1〜t3でオフしているスイッチング素子4は、そのオフ時にトランス23aのリーケージインダクタンス等によりa点の電圧V4(図2(d))に過大な電圧が発生しようとした場合(時間t1〜t2)、a点に接続されたスイッチング素子4の両端間に接続されたコンデンサ7、ダイオード8、コンデンサ10からなる閉回路によってこのエネルギーはa点から電流I7(図2(b))としてコンデンサ7(図2(c))及びコンデンサ10に一旦蓄えられる。そしてスイッチング素子4がオンのとき、コンデンサ7に蓄えられたエネルギーはコンデンサ7、スイッチング素子4、リアクトル9からなる閉回路によってリアクトル9に移行する。リアクトル9に移行したエネルギーはスイッチング素子4がオフのとき、ダイオード8を介してコンデンサ10を充電する。   Therefore, in the present embodiment, the switching element 4 that is on between the times t0 and t1 and off at the times t1 to t3 has the voltage V4 at the point a due to the leakage inductance of the transformer 23a when the switching element 4 is off (FIG. 2 (d)). When an excessive voltage is to be generated at time (time t1 to t2), this energy is a by a closed circuit including a capacitor 7, a diode 8, and a capacitor 10 connected between both ends of the switching element 4 connected to the point a. From the point, current I7 (FIG. 2B) is temporarily stored in capacitor 7 (FIG. 2C) and capacitor 10. When the switching element 4 is on, the energy stored in the capacitor 7 is transferred to the reactor 9 by a closed circuit including the capacitor 7, the switching element 4, and the reactor 9. The energy transferred to the reactor 9 charges the capacitor 10 via the diode 8 when the switching element 4 is off.

以上の動作によってコンデンサ10には電圧V10が発生する。ところで、コンデンサ6はダイオード11を介してコンデンサ10に並列接続されており、負荷電圧Voが電圧V10を下回ったときにコンデンサ10の電荷はコンデンサ6を充電して負荷回路12へ電力供給することになる。このときコンデンサ10からコンデンサ6へダイオード11を介して充電電流I11(図2(e))が流れる。この動作によって電圧V10は負荷電圧Voとほぼ同じ値に保たれる。また、コンデンサ7に発生する電圧V7は基本的に電圧Viとほぼ同じ値に保たれる。   With the above operation, the voltage V10 is generated in the capacitor 10. Incidentally, the capacitor 6 is connected in parallel to the capacitor 10 via the diode 11, and when the load voltage Vo falls below the voltage V 10, the charge of the capacitor 10 charges the capacitor 6 and supplies power to the load circuit 12. Become. At this time, a charging current I11 (FIG. 2 (e)) flows from the capacitor 10 to the capacitor 6 via the diode 11. By this operation, the voltage V10 is maintained at substantially the same value as the load voltage Vo. Further, the voltage V7 generated in the capacitor 7 is basically kept at substantially the same value as the voltage Vi.

上記動作の結果、スイッチング素子4に発生するサージ電圧をV10(≒Vo)とV7(≒Vi)との和の値程度以下に保つことが可能となる。すなわち、スイッチング素子4がオフした際の電圧V4は、Vo+Vi以下にほぼ保たれ、スイッチング素子4に過大な電圧が加わらなくなるため、より耐圧が低く、特性のよい素子を選定することが可能となり、電源装置での損失低減や、小型化、低コスト化が可能となる。また、図3(a)〜(f)は負荷が比較的重い場合の各部の動作波形を示し、上記図2(a)〜(f)に示す通常負荷時の波形と略同様となり、負荷電圧や負荷電力等の状態が大きく変動する場合でも、上記同様の効果を得ることができる。   As a result of the above operation, the surge voltage generated in the switching element 4 can be kept below about the sum of V10 (≈Vo) and V7 (≈Vi). That is, the voltage V4 when the switching element 4 is turned off is kept substantially below Vo + Vi, and an excessive voltage is not applied to the switching element 4. Therefore, it is possible to select an element with lower withstand voltage and better characteristics. Loss reduction in the power supply device, size reduction, and cost reduction are possible. 3A to 3F show the operation waveforms of the respective parts when the load is relatively heavy, which are substantially the same as the waveforms at the normal load shown in FIGS. 2A to 2F, and the load voltage Even when the state of load and load power fluctuates greatly, the same effect as described above can be obtained.

さらに本実施形態では、スナバ回路部で回収した、本来サージとなるエネルギーの全てを直接負荷側へ供給しており、回収したエネルギーの全部もしくは多くを電源側へ回生する従来のスナバ回路部よりも効率の改善を図ることができる。特に、重負荷時等の大電流をスイッチングする場合において大きな効果を得ることができる。   Furthermore, in the present embodiment, all of the energy that originally becomes a surge recovered by the snubber circuit unit is directly supplied to the load side, and more than the conventional snubber circuit unit that regenerates all or much of the recovered energy to the power source side. Efficiency can be improved. In particular, a great effect can be obtained when switching a large current such as during heavy load.

(実施形態2)
本実施形態の電源装置の構成を図4に示し、実施形態1の構成に対して主回路であるDC/DCコンバータを、オートトランス23bを用いた昇圧型の構成としたものであり、直流電圧源V1の正極−負極間にはトランス23bの1次巻線2bとスイッチング素子4との直列回路が接続され、トランス23bの1次巻線と直列接続した2次巻線3bの出力端には2次整流用ダイオード5のアノードが接続され、2次整流用ダイオード5のカソード−スイッチング素子4と直流電圧源1との接続中点間には2次平滑用コンデンサ6、及び負荷回路12が各々接続される。
(Embodiment 2)
The configuration of the power supply device of the present embodiment is shown in FIG. 4, and the DC / DC converter that is the main circuit with respect to the configuration of the first embodiment is configured to be a boost type configuration using an autotransformer 23 b, and the DC voltage A series circuit of the primary winding 2b of the transformer 23b and the switching element 4 is connected between the positive electrode and the negative electrode of the source V1, and an output terminal of the secondary winding 3b connected in series with the primary winding of the transformer 23b An anode of the secondary rectifying diode 5 is connected, and a secondary smoothing capacitor 6 and a load circuit 12 are respectively connected between the cathode-switching element 4 of the secondary rectifying diode 5 and the DC voltage source 1. Connected.

上記のように構成されるDC/DCコンバータ部に設けるスナバ回路部は実施形態1と同様に、1次巻線2bとスイッチング素子4との接続中点(a点)にはコンデンサ7の一端が接続され、コンデンサ7の他端−スイッチング素子4と直流電圧源1との接続中点間にはリアクトル9が接続され、コンデンサ7の他端とリアクトル9との接続中点にはダイオード8のアノードが接続され、ダイオード8のカソード−スイッチング素子4と直流電圧源1との接続中点間にはコンデンサ10が接続され、ダイオード8とコンデンサ10との接続中点にはダイオード11のアノードが接続されて、ダイオード11のカソードはコンデンサ6と負荷回路12との接続中点に接続される。トランス23bの1次巻線2b及び2次巻線3bの各巻線方向は図中に示すとおりである。   As in the first embodiment, the snubber circuit unit provided in the DC / DC converter unit configured as described above has one end of the capacitor 7 at the connection midpoint (point a) between the primary winding 2b and the switching element 4. A reactor 9 is connected between the other end of the capacitor 7 and the connection midpoint between the switching element 4 and the DC voltage source 1, and the anode of the diode 8 is connected at the connection midpoint between the other end of the capacitor 7 and the reactor 9. Is connected, a capacitor 10 is connected between the cathode-switching element 4 of the diode 8 and the midpoint of connection between the DC voltage source 1, and an anode of the diode 11 is connected at the midpoint of connection between the diode 8 and the capacitor 10. The cathode of the diode 11 is connected to the midpoint of connection between the capacitor 6 and the load circuit 12. Each winding direction of the primary winding 2b and the secondary winding 3b of the transformer 23b is as shown in the figure.

まず本実施形態の主回路となるDC/DCコンバータ部の動作を説明する。スイッチング素子4がオンしているとき、直流電圧源1よりトランス23bの1次巻線2bとスイッチング素子4とを介して電流が流れ、トランス23bにエネルギーを蓄える。スイッチング素子4がオフするとトランス23bに蓄えられたエネルギーは1次巻線2b及び2次巻線3bよりダイオード5を介してコンデンサ6へ電流として放出され、コンデンサ6はトランス23bが放出するエネルギーを平滑して負荷回路12へ電圧を供給する。なお、上記動作時に直流電圧源1が電流放出ループに加わるため、本実施形態のDC/DCコンバータは昇圧型となる。   First, the operation of the DC / DC converter unit serving as the main circuit of this embodiment will be described. When the switching element 4 is on, a current flows from the DC voltage source 1 through the primary winding 2b of the transformer 23b and the switching element 4, and energy is stored in the transformer 23b. When the switching element 4 is turned off, the energy stored in the transformer 23b is discharged as a current from the primary winding 2b and the secondary winding 3b to the capacitor 6 via the diode 5, and the capacitor 6 smoothes the energy released by the transformer 23b. Then, a voltage is supplied to the load circuit 12. Since the DC voltage source 1 is added to the current discharge loop during the above operation, the DC / DC converter of this embodiment is a step-up type.

次にスナバ回路部の動作について説明する。トランス23bの巻数比をnとし、トランス23bが理想的なトランス(1次と2次との結合が1)であるとすると、スイッチング素子4がオンからオフになった際、1次巻線2bには(Vo−Vi)/(n+1)の電圧が発生する。しかし実際はトランス23bにはリーケージインダクタンスが存在して理想的なトランスではないため、1次巻線2aには(Vo−Vi)/(n+1)を超える電圧が発生し、この(Vo−Vi)/(n+1)を超える電圧が直流電圧源1の電圧Viに加極された電圧がサージ電圧として、スイッチング素子4(a点)に印加される。   Next, the operation of the snubber circuit unit will be described. Assuming that the turns ratio of the transformer 23b is n and the transformer 23b is an ideal transformer (the coupling between the primary and secondary is 1), when the switching element 4 is turned off, the primary winding 2b Voltage of (Vo−Vi) / (n + 1) is generated. However, since the transformer 23b actually has a leakage inductance and is not an ideal transformer, a voltage exceeding (Vo−Vi) / (n + 1) is generated in the primary winding 2a, and this (Vo−Vi) / A voltage obtained by applying a voltage exceeding (n + 1) to the voltage Vi of the DC voltage source 1 is applied to the switching element 4 (point a) as a surge voltage.

そして本実施形態のスナバ回路部の具体的な動作は実施形態1と同様であって、このサージ電圧を所定電圧以下に保つことができるものであり、スイッチング素子4に過大な電圧が加わらなくなるため、より耐圧が低く、特性のよい素子を選定することが可能となり、電源装置での損失低減や、小型化が可能となる。   The specific operation of the snubber circuit unit of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and the surge voltage can be kept below a predetermined voltage, and an excessive voltage is not applied to the switching element 4. Therefore, it is possible to select an element having a lower withstand voltage and better characteristics, and it is possible to reduce the loss and reduce the size of the power supply device.

さらに、スナバ回路部で回収した、本来サージとなるエネルギーの全てを直接負荷側へ供給しており、回収したエネルギーの全部もしくは多くを電源側へ回生する従来のスナバ回路よりも効率の改善を図ることができる。特に、重負荷時等の大電流をスイッチングする場合において大きな効果を得ることができる。   In addition, all of the energy that originally becomes a surge, recovered by the snubber circuit, is directly supplied to the load side, and the efficiency is improved compared to the conventional snubber circuit that regenerates all or much of the recovered energy to the power supply side. be able to. In particular, a great effect can be obtained when switching a large current such as during heavy load.

(実施形態3)
本実施形態の電源装置の構成を図5に示す。実施形態1の構成に対して、スナバ回路部のコンデンサ10及びダイオード11を無くし、ダイオード8のカソードを2次平滑用コンデンサ6の高圧側、すなわちDC/DCコンバータの出力に直接接続したものであり、コンデンサ6へダイオード8を介して充電電流I8が流れる。したがって、実施形態1と同様の効果を得ることができるとともに、さらなる小型化、低コスト化が可能となる。
(Embodiment 3)
The configuration of the power supply device of this embodiment is shown in FIG. In contrast to the configuration of the first embodiment, the capacitor 10 and the diode 11 in the snubber circuit section are eliminated, and the cathode of the diode 8 is directly connected to the high voltage side of the secondary smoothing capacitor 6, that is, the output of the DC / DC converter. The charging current I8 flows to the capacitor 6 via the diode 8. Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and further downsizing and cost reduction can be achieved.

また本実施形態のスナバ回路部は、DC/DCコンバータがオートトランス構成の実施形態2においても適用可能である。   The snubber circuit unit of this embodiment can also be applied to the second embodiment in which the DC / DC converter has an autotransformer configuration.

(実施形態4)
本実施形態は図6に示すように、実施形態3の負荷回路12をスイッチング素子13〜16で構成するフルブリッジタイプのインバータ回路20と、インバータ回路20の矩形波出力で点灯する放電灯17と、インバータ回路20と放電灯17との間に接続されて放電灯17を始動させるイグナイタ18とで構成した放電灯点灯装置である。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a full-bridge type inverter circuit 20 in which the load circuit 12 of the third embodiment is configured by switching elements 13 to 16, and a discharge lamp 17 that is lit with a rectangular wave output of the inverter circuit 20. The discharge lamp lighting device includes an igniter 18 that is connected between the inverter circuit 20 and the discharge lamp 17 and starts the discharge lamp 17.

インバータ回路20は、スイッチング素子13,14の直列回路と、スイッチング素子15,16の直列回路とを並列接続して構成され、スイッチング素子13,16とスイッチング素子14,15とを交互に例えば400Hz程度の低周波でスイッチングさせることで、DC/DCコンバータの出力を交番出力に変換し、スイッチング素子13,14の接続中点、及びスイッチング素子15,16の接続中点をイグナイタ18を介して放電灯17に接続して、放電灯17を矩形波交流点灯させる。   The inverter circuit 20 is configured by connecting a series circuit of the switching elements 13 and 14 and a series circuit of the switching elements 15 and 16 in parallel. The switching elements 13 and 16 and the switching elements 14 and 15 are alternately connected, for example, about 400 Hz. By switching at a low frequency, the output of the DC / DC converter is converted into an alternating output, and the connection midpoint of the switching elements 13 and 14 and the connection midpoint of the switching elements 15 and 16 are connected via the igniter 18 to the discharge lamp. 17, the discharge lamp 17 is turned on in a rectangular wave alternating current.

イグナイタ18は、放電灯17を絶縁破壊して始動させるためのものである。メタルハライドランプ等の放電灯17は点灯状態に至る前は(ここでは始動と称する)、インピーダンスが非常に大きな値をとり、このような状態で始動させるためには、例えば数kV〜20数kV程度の電圧を放電灯17に印加し、放電灯17を絶縁破壊に至らしめる必要がある。一般的なイグナイタ18は、トランスの昇圧効果を利用して放電灯17にパルス状の高電圧を印加する。   The igniter 18 is for starting the discharge lamp 17 with dielectric breakdown. Before the discharge lamp 17 such as a metal halide lamp reaches a lighting state (referred to as starting here), the impedance takes a very large value, and in order to start in such a state, for example, about several kV to about 20 kV This voltage must be applied to the discharge lamp 17 to cause the discharge lamp 17 to break down. The general igniter 18 applies a pulsed high voltage to the discharge lamp 17 using the boosting effect of the transformer.

ところで、自動車の前照灯用として現在開発中の無水銀メタルハライドランプの場合、自動車の前照灯用として必要である速やかな光束立ち上がりを得るためには、定格35Wに対して点灯後数秒間はおよそ3倍程度の電力を必要とし、またその際の負荷電圧Vo(ランプ電圧)は、メタルハライドランプの特性上、定常点灯時に比べて低い値となる。このような負荷に対して、負荷電圧や負荷電力等の状態が大きく変動する場合でも、常に確実なサージの抑制を可能とする本実施形態は特に好適である。   By the way, in the case of mercury-free metal halide lamps currently being developed for automobile headlamps, in order to obtain a quick rise in luminous flux necessary for automobile headlamps, a few seconds after lighting for a rating of 35 W Approximately three times as much power is required, and the load voltage Vo (lamp voltage) at that time is lower than that during steady lighting due to the characteristics of the metal halide lamp. This embodiment is particularly suitable because it can always reliably suppress surges even when the state of load voltage, load power, etc. fluctuates greatly with respect to such a load.

また、本実施形態の放電灯17、イグナイタ18、インバータ回路20からなる負荷回路12は、実施形態1,2に適用してもよく、放電灯点灯装置として上記同様の効果を得ることができる。   In addition, the load circuit 12 including the discharge lamp 17, the igniter 18, and the inverter circuit 20 of the present embodiment may be applied to the first and second embodiments, and the same effect as described above can be obtained as a discharge lamp lighting device.

本発明の実施形態1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of Embodiment 1 of this invention. (a)〜(f)同上の通常負荷時の各部の動作波形を示す図である。(A)-(f) It is a figure which shows the operation | movement waveform of each part at the time of normal load same as the above. (a)〜(f)同上の重負荷時の各部の動作波形を示す図である。(A)-(f) It is a figure which shows the operation | movement waveform of each part at the time of heavy load same as the above. 本発明の実施形態2の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 直流電圧源
2a 1次巻線
3a 2次巻線
4 スイッチング素子
5 2次整流用ダイオード
6 2次平滑用コンデンサ
7,10 コンデンサ
8,11 ダイオード
9 リアクトル
12 負荷回路
23a トランス
1 DC voltage source 2a Primary winding 3a Secondary winding 4 Switching element 5 Secondary rectifier diode 6 Secondary smoothing capacitor 7, 10 Capacitor 8, 11 Diode 9 Reactor 12 Load circuit 23a Transformer

Claims (4)

直流電圧源と、直流電圧源の両端間に接続したトランスの1次巻線とスイッチング素子との直列回路と、スイッチング素子がオフのときにトランスに発生する電圧を整流した正電位の出力を負荷回路へ供給する第1のダイオードと、1次巻線とスイッチング素子との接続中点に一端を接続した第1のコンデンサと、第1のコンデンサの他端−スイッチング素子と直流電圧源との接続中点間に接続したリアクトルと、第1のコンデンサの他端とリアクトルとの接続中点にアノードを接続した第2のダイオード、第2のダイオードのカソード−スイッチング素子と直流電圧源との接続中点間に接続した第2のコンデンサと、第2のダイオードと第2のコンデンサとの接続中点にアノードを接続した第3のダイオードとを備え、第3のダイオードのカソードを負荷回路の正電位入力側へ接続したことを特徴とする電源装置。 Loaded with a DC voltage source, a series circuit of a transformer primary winding connected between both ends of the DC voltage source and a switching element, and a positive potential output obtained by rectifying the voltage generated in the transformer when the switching element is off A first capacitor supplied to the circuit, a first capacitor having one end connected to a midpoint of connection between the primary winding and the switching element, and the other end of the first capacitor-connection between the switching element and the DC voltage source A reactor connected between the midpoints, a second diode having an anode connected to the midpoint of connection between the other end of the first capacitor and the reactor, a cathode-switching element of the second diode, and a DC voltage source being connected A second capacitor connected between the points, and a third diode having an anode connected to a midpoint of connection between the second diode and the second capacitor. Power apparatus characterized by connecting the cathode to the positive potential input side of the load circuit. 直流電圧源と、直流電圧源の両端間に接続したトランスの1次巻線とスイッチング素子との直列回路と、トランスに発生する電圧を整流した正電位の出力を負荷回路へ供給する第1のダイオードと、1次巻線とスイッチング素子との接続中点に一端を接続した第1のコンデンサと、第1のコンデンサの他端−スイッチング素子と直流電圧源との接続中点間に接続したリアクトルと、第1のコンデンサの他端とリアクトルとの接続中点にアノードを接続した第2のダイオードとを備え、第2のダイオードのカソードを負荷回路の正電位入力側へ接続したことを特徴とする電源装置。 A DC voltage source, a series circuit of a primary winding of a transformer and a switching element connected between both ends of the DC voltage source, and a first output for supplying a positive potential output obtained by rectifying a voltage generated in the transformer to a load circuit A first capacitor having one end connected to a connection point between the diode, the primary winding and the switching element; and a reactor connected between the other end of the first capacitor and the connection point between the switching element and the DC voltage source. And a second diode having an anode connected to a midpoint of connection between the other end of the first capacitor and the reactor, the cathode of the second diode being connected to the positive potential input side of the load circuit, Power supply. 前記トランスはオートトランスであることを特徴とする請求項1または2記載の電源装置。 3. The power supply device according to claim 1, wherein the transformer is an autotransformer. 請求項1乃至3いずれかの電源装置の負荷回路が、放電灯を負荷とすることを特徴とする放電灯点灯装置。 4. A discharge lamp lighting device, wherein the load circuit of the power supply device according to claim 1 uses a discharge lamp as a load.
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