JP2005124374A - High frequency inverter and discharge lamp lighting device - Google Patents

High frequency inverter and discharge lamp lighting device Download PDF

Info

Publication number
JP2005124374A
JP2005124374A JP2003359861A JP2003359861A JP2005124374A JP 2005124374 A JP2005124374 A JP 2005124374A JP 2003359861 A JP2003359861 A JP 2003359861A JP 2003359861 A JP2003359861 A JP 2003359861A JP 2005124374 A JP2005124374 A JP 2005124374A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
frequency
inductor
feedback circuit
discharge lamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003359861A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shohei Maeda
祥平 前田
Yoshito Kato
義人 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Harison Toshiba Lighting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harison Toshiba Lighting Corp filed Critical Harison Toshiba Lighting Corp
Priority to JP2003359861A priority Critical patent/JP2005124374A/en
Publication of JP2005124374A publication Critical patent/JP2005124374A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high frequency inverter in which a pair of switching elements having identical characteristics is employed, and a high frequency output voltage is switched by selecting chopper operation, and also to provide a discharge lamp lighting device employing it. <P>SOLUTION: The high frequency inverter comprises: a bridge type rectifying/converting circuit BRC provided with switching elements Q1, Q2 and rectifying elements D1, D2; a chopper circuit BCH provided with a feedback circuit FBC having an inductor L1 inserted in series with AC input terminals at a position of the circuit where a low frequency AC current and a high frequency AC current flow bidirectionally, and first and second feedback circuit elements FB1, FB2, and the switching elements Q1, Q2; a switching means SW selecting any one of a first mode where the feedback circuit FBC is connected in parallel with the inductor L1 or a second mode where the feedback circuit is connected in parallel with the series section of the inductor L1 and the low frequency AC power supply AC; and third and fourth rectifying elements D5 and D6. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一対の直列的に接続したスイッチング素子を備えた高周波インバータ装置およびこれを備えた放電ランプ点灯装置に関する。   The present invention relates to a high-frequency inverter device including a pair of switching elements connected in series and a discharge lamp lighting device including the same.

商用交流電源のような低周波交流電源を用いて例えば放電ランプを高周波で点灯する照明用電子安定器における高調波対策は、パッシブフィルタ方式、アクティブフィルタ方式(例えば、非特許文献1参照。)および部分平滑方式に区分される。また、アクティブフィルタ方式には、チョッパ方式、チャージポンプ方式およびチャージポンプ+チョッパ方式がある。
「照明学会誌」第84巻第5号、2000年5月発行、第273頁〜第280頁「チョッパ兼用インバータ式点灯回路の動作解析」
For example, a passive filter system, an active filter system (for example, refer to Non-Patent Document 1) and a harmonic countermeasure in an electronic ballast for lighting that uses a low-frequency AC power source such as a commercial AC power source to light a discharge lamp at a high frequency. It is divided into partial smoothing methods. The active filter method includes a chopper method, a charge pump method, and a charge pump + chopper method.
“Journal of the Illuminating Science Society”, Vol. 84, No. 5, May 2000, pp. 273-280 “Analysis of the operation of an inverter-type lighting circuit combined with a chopper”

ところが、パッシブフィルタにおいては、負荷に直列のインダクタおよび並列のコンデンサを接続してそれらの共振周波数を電源周波数の3倍に共振するように回路定数を選択するが、特にインダクタには電力容量の大きなものを必要とするので、小形、軽量化を図ることができない。   However, in a passive filter, a series inductor and a parallel capacitor are connected to a load and circuit constants are selected so that their resonance frequency resonates three times the power supply frequency. In particular, the inductor has a large power capacity. Since something is required, it is impossible to reduce the size and weight.

アクティブフィルタにおいては、チョッパ形の場合、インバータとは別に独立した昇圧チョッパ回路を配設するので、部品点数が多くなり、コストアップを招く。また、チャージポンプ方式およびチャージポンプ+チョッパ方式は、インバータのスイッチング素子をアクティブフィルタのスイッチング素子として兼用するいわゆる複合形であるが、回路構成が複雑であったり、十分な平滑化作用が得られなかったりするなどの問題がある。   In the active filter, in the case of the chopper type, an independent step-up chopper circuit is provided separately from the inverter, so that the number of parts increases and the cost increases. The charge pump method and the charge pump + chopper method are so-called composite types in which the switching element of the inverter is also used as the switching element of the active filter, but the circuit configuration is complicated and sufficient smoothing action cannot be obtained. There are problems such as.

部分平滑回路においては、最近の厳しい入力電流高調波規格を満足することができない。   The partial smoothing circuit cannot satisfy the recent strict input current harmonic standards.

本発明は、中性点形降圧非反転インバータを備え、同一特性の一対のスイッチング素子を用いることができて、しかもチョッパ動作を選択することによって高周波出力電圧を高低切り換え可能にした高周波インバータ装置およびこれを用いた放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。   The present invention includes a high-frequency inverter device that includes a neutral point step-down non-inverting inverter, can use a pair of switching elements having the same characteristics, and can switch a high-frequency output voltage between high and low by selecting a chopper operation, and An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device using the same.

請求項1の発明の放電ランプ点灯装置は、高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;ブリッジ形整流・変換回路の低周波交流電流と高周波電流とがともに双方向に流れる回路上の位置に交流入力端間と直列に挿入されたインダクタ、インダクタに生じた第1の極性の逆起電力を帰還する第1の帰還回路要素と上記インダクタに生じた第1の極性とは反対の第2の極性の逆起電力を帰還する第2の帰還回路要素とを有する帰還回路、ならびに前記一対のスイッチング素子を備えたチョッパ回路と;チョッパ回路の第1および第2の帰還回路要素をインダクタに並列接続した第1の態様、およびインダクタおよび低周波交流電源の直列部分に並列接続した第2の態様のいずれか一方を選択可能な切換手段と;チョッパ回路における帰還回路の第1の帰還回路要素の出力端と一対のスイッチング素子の直列回路の一端との間に介在する第3の整流素子、ならびに帰還回路の第2の帰還回路要素の出力端と一対のスイッチング素子の直列回路の他端との間に介在する第4の整流素子と;を具備していることを特徴としている。     The discharge lamp lighting device of the invention of claim 1 is formed by connecting in parallel a series circuit of a pair of switching elements and a series circuit of a pair of rectifying elements that are alternately switched at a high frequency, and connecting the pair of switching elements. A bridge-type rectification / conversion circuit in which a low-frequency AC power source is connected between an AC input terminal formed between a point and a connection point of a pair of rectifying elements; a low-frequency AC current and a high-frequency current of the bridge-type rectification / conversion circuit; Are generated in the inductor and the first feedback circuit element for feeding back the counter electromotive force of the first polarity generated in the inductor at a position on the circuit where both of them are flowing in both directions in series with the AC input terminal. A feedback circuit having a second feedback circuit element that feeds back a counter electromotive force having a second polarity opposite to the first polarity, and a chopper provided with the pair of switching elements A first mode in which the first and second feedback circuit elements of the chopper circuit are connected in parallel to the inductor, and a second mode in which the first part is connected in parallel to the series part of the inductor and the low-frequency AC power supply. Possible switching means; a third rectifier element interposed between the output end of the first feedback circuit element of the feedback circuit in the chopper circuit and one end of the series circuit of the pair of switching elements, and the second of the feedback circuit And a fourth rectifying element interposed between the output terminal of the feedback circuit element and the other end of the series circuit of the pair of switching elements.

本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。   In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.

本発明において、「高周波」とは、周波数1kHz以上、好ましくは可聴周波数の限界を超える20kHz以上、より好ましくはリモコンの搬送周波数より高い40kHz以上をいう。   In the present invention, “high frequency” means a frequency of 1 kHz or more, preferably 20 kHz or more exceeding the limit of the audible frequency, more preferably 40 kHz or more higher than the carrier frequency of the remote control.

<ブリッジ形整流・変換回路について> ブリッジ形整流・変換回路は、低周波交流を整流して直流に変換するとともに、直流をスイッチングによって高周波に変換する手段であり、したがって中性点形降圧非反転形のインバータとして動作する。低周波交流を直流に変換するには、主として一対の整流素子が作用する。また、直流を高周波に変換するには、一対のスイッチング素子が作用する。   <Bridge type rectification / conversion circuit> The bridge type rectification / conversion circuit rectifies low-frequency alternating current and converts it into direct current, and also converts direct current into high frequency by switching. Operates as an inverter. In order to convert low-frequency alternating current into direct current, a pair of rectifying elements mainly acts. A pair of switching elements acts to convert direct current to high frequency.

一対のスイッチング素子は、直接直列接続している態様および他の回路素子、例えば抵抗器などを介して間接的に直列接続した態様のいずれであってもよい。また、一対のスイッチング素子および一対の整流素子は、機能上一対として作用することができればよく、一対の両方またはいずれか一方がそれぞれ複数の素子により構成されていることを許容する。さらに、スイッチング素子は、高周波でスイッチング可能な可制御なスイッチング素子であれば、どのような構成であってもよく、例えばバイポーラトランジスタ、FETなどを用いることができる。   The pair of switching elements may be either directly connected in series or indirectly connected in series via another circuit element such as a resistor. In addition, the pair of switching elements and the pair of rectifying elements only need to be able to function as a pair in terms of function, and both or either of the pair is allowed to be configured by a plurality of elements. Furthermore, the switching element may have any configuration as long as it is a controllable switching element that can be switched at a high frequency. For example, a bipolar transistor, an FET, or the like can be used.

低周波交流電源は、ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間に単独で接続してもよいし、チョッパ回路のインダクタおよび/または放電ランプなど負荷やその他の回路部品を直列に介して接続してもよい。   The low-frequency AC power supply may be connected independently between the AC input terminals of the bridge type rectification / conversion circuit, or connected in series with a load and other circuit components such as an inductor and / or discharge lamp of a chopper circuit. May be.

<チョッパ回路について> 本発明において、「チョッパ回路」とは、直流電流のスイッチングによりインダクタの両端間に生じる逆起電力を帰還して、ある電圧の直流電圧を電圧の異なる他の直流電圧に変換する手段をいう。そして、以下説明する回路構成によって昇圧チョッパ的な動作を行う。すなわち、本発明において、チョッパ回路は、インダクタ、帰還回路および一対のスイッチング素子を備えている。   <About the Chopper Circuit> In the present invention, the “chopper circuit” refers to feedback of a counter electromotive force generated between both ends of an inductor by switching of a DC current, and converts a DC voltage of a certain voltage into another DC voltage having a different voltage. Means to do. Then, a boost chopper-like operation is performed by a circuit configuration described below. That is, in the present invention, the chopper circuit includes an inductor, a feedback circuit, and a pair of switching elements.

インダクタは、チョッパ専用であってもよいし、出力トランスを兼ねていてもよい。   The inductor may be dedicated to the chopper or may also serve as the output transformer.

帰還回路は、逆起電力を帰還するための作用を行い、第1および第2の帰還回路要素を有して構成されている。第1の帰還回路要素は、インダクタに生じた第1の極性の逆起電力を帰還する。第2の帰還回路要素は、上記インダクタに生じた第1の極性とは反対の第2の極性の逆起電力を帰還する。また、第1および第2の帰還回路要素は、極性が反対であるが、共通の回路構成であることを許容する。例えば、一対の整流素子がその極性が相反するように直列接続した第1の構成、整流素子および平滑コンデンサの直列回路からなる第2の構成、整流素子および小容量コンデンサの直列回路からなる第3の構成などからなる。そして、第1の帰還回路要素は、低周波交流電圧が一方の極性のときに作動する。第2の帰還回路要素は、低周波交流電圧が他方の極性のときに作動する。なお、上記第2の構成における「平滑コンデンサ」とは、静電容量が相対的に大きくて、低周波交流電圧に対してほぼ完全平滑的ないし部分平滑的な平滑化作用を実質的に奏するコンデンサをいう。また、上記第3の構成における「小容量コンデンサ」とは、静電容量が相対的に小さくて、低周波交流電圧に対してほぼ完全平滑的ないし部分平滑的な平滑化作用を実質的に奏しないコンデンサをいう。   The feedback circuit performs an action for feeding back the counter electromotive force, and includes first and second feedback circuit elements. The first feedback circuit element feeds back the counter electromotive force having the first polarity generated in the inductor. The second feedback circuit element feeds back a counter electromotive force having a second polarity opposite to the first polarity generated in the inductor. Also, the first and second feedback circuit elements are opposite in polarity but allow a common circuit configuration. For example, a first configuration in which a pair of rectifying elements are connected in series so that their polarities are opposite to each other, a second configuration including a series circuit of a rectifying element and a smoothing capacitor, and a third configuration including a series circuit of a rectifying element and a small-capacitance capacitor It consists of the following. The first feedback circuit element operates when the low-frequency AC voltage has one polarity. The second feedback circuit element operates when the low frequency alternating voltage is in the other polarity. The “smoothing capacitor” in the second configuration is a capacitor having a relatively large capacitance and substantially exhibiting a smoothing action that is substantially completely smooth or partially smooth with respect to a low-frequency AC voltage. Say. In addition, the “small capacitor” in the third configuration has a relatively small capacitance and substantially exhibits a smoothing action that is almost completely smooth or partially smooth with respect to a low-frequency AC voltage. A capacitor that does not.

一対のスイッチング素子は、ブリッジ形整流・変換回路の一対のスイッチング素子が兼用される。そして、一方のスイッチング素子は、低周波交流電圧が一方の極性のときにオン状態からオフすることによってインダクタに流れていた電流を急激に遮断して逆起電力を生じさせるように作用する。また、他方のスイッチング素子は、他方の極性のときに上記と同様に作用する。   The pair of switching elements is also used as a pair of switching elements of a bridge type rectification / conversion circuit. Then, one switching element acts to generate a counter electromotive force by abruptly cutting off the current flowing through the inductor by turning off from the ON state when the low frequency AC voltage has one polarity. The other switching element acts in the same manner as described above when the other polarity is applied.

<切換手段について> 切換手段は、チョッパ回路の第1および第2の帰還回路要素をインダクタに並列接続した第1の態様、およびインダクタおよび低周波交流電源の直列部分に並列接続した第2の態様のいずれか一方を選択可能にする手段である。また、その切り換えは、機械的な切り換え、例えば機械的接点の切り換えなどにより行う構成であってもよいし、電子回路による無接点の切り換えにより行う構成であってもよい。   <Switching means> The switching means includes a first aspect in which the first and second feedback circuit elements of the chopper circuit are connected in parallel to the inductor, and a second aspect in which the inductor and the low-frequency AC power supply are connected in parallel to the series portion. It is a means which makes any one of these selectable. The switching may be performed by mechanical switching, for example, switching of a mechanical contact, or may be performed by contactless switching by an electronic circuit.

また、切換手段は、使用者が操作する構成であってもよいし、製造者などの非使用者が操作するような構成であってもよい。前者の場合、高周波インバータ装置の外部から操作が可能なように構成されていると都合がよい。例えば、切換スイッチにより接続を変更する構成において、操作摘みを高周波インバータ装置の外部に配設することができる。また、後者の場合、高周波インバータの実装を行う配線基板に前記第1および第2の態様の切り換えが可能な手段、例えば第1および第2の態様にそれぞれ対応可能なように電気回路部品挿入孔を予め2形式形成しておいたり、1形式の電気回路部品挿入孔をジャンパー線によって2形式の回路接続に切り換え可能にしたりするように構成することができる。さらに、半固定形の切換スイッチを高周波インバータ装置の内部に配設することができる。   The switching means may be configured to be operated by a user, or may be configured to be operated by a non-user such as a manufacturer. In the former case, it is convenient that the operation is possible from the outside of the high-frequency inverter device. For example, in a configuration in which the connection is changed by a changeover switch, the operation knob can be disposed outside the high-frequency inverter device. In the latter case, the circuit board on which the high-frequency inverter is mounted can be switched between the first and second modes, for example, the electric circuit component insertion hole so as to correspond to the first and second modes, respectively. Can be configured in such a manner that the two types of electrical circuit component insertion holes can be switched to the two types of circuit connections by jumper wires. Furthermore, a semi-fixed changeover switch can be arranged inside the high-frequency inverter device.

<第3および第4の整流素子について> 第3および第4の整流素子は、チョッパ回路と一対のスイッチング素子の直列回路との間を接続している。すなわち、第3の整流素子は、第1の帰還回路要素の出力端と一対のスイッチング素子の直列回路の一端との間に介在する。第4の整流素子は、第2の帰還回路要素の出力端と一対のスイッチング素子の直列回路の他端との間に介在する。そして、第3および第4の整流素子は、それぞれ対応する方のスイッチング素子がオンしたときに、蓄積されていた帰還回路の出力の放出回路を提供する。すなわち、第1および第2の帰還回路要素がその内部に帰還電流を蓄積するコンデンサを有している場合には、帰還回路の出力は、帰還回路から放出される。また、帰還回路の出力を蓄積する平滑コンデンサを帰還回路の外部に接続している場合には、当該平滑コンデンサから帰還回路の出力が放出される。   <About the 3rd and 4th rectification element> The 3rd and 4th rectification element has connected between the chopper circuit and the series circuit of a pair of switching element. That is, the third rectifying element is interposed between the output terminal of the first feedback circuit element and one end of the series circuit of the pair of switching elements. The fourth rectifying element is interposed between the output terminal of the second feedback circuit element and the other end of the series circuit of the pair of switching elements. The third and fourth rectifying elements provide a discharge circuit for outputting the accumulated feedback circuit when the corresponding switching element is turned on. That is, when the first and second feedback circuit elements have capacitors for storing feedback current therein, the output of the feedback circuit is discharged from the feedback circuit. When a smoothing capacitor that accumulates the output of the feedback circuit is connected to the outside of the feedback circuit, the output of the feedback circuit is emitted from the smoothing capacitor.

また、第3および第4の整流素子は、低周波交流電圧がブリッジ形整流・変換回路の一対の整流素子により整流された電流に対しては逆方向になって帰還回路内への流れ込みを阻止するように作用する。   The third and fourth rectifying elements prevent the low-frequency AC voltage from flowing into the feedback circuit in the opposite direction to the current rectified by the pair of rectifying elements of the bridge-type rectifying / converting circuit. Acts like

<本発明の作用について> 本発明は、以上の構成を具備していることにより、低周波交流電圧がブリッジ形整流・変換回路において全波整流されるとともに高周波でスイッチングされる結果、ブリッジ形整流・変換回路によって降圧変換インバータ動作を行う。   <Operation of the Present Invention> Since the present invention has the above-described configuration, the low-frequency AC voltage is full-wave rectified and switched at a high frequency in the bridge-type rectification / conversion circuit.・ Step-down converter operation is performed by the conversion circuit.

チョッパ回路は、インダクタには、低周波交流電源から流入するスイッチングにより高周波化された低周波交流電流とチョッパ回路による高周波電流とが双方向に流れる。そして、インダクタは、スイッチング素子のスイッチングによる高周波電流に対してのみ有効なインピーダンスを有すればよいので、低周波交流電源が実質的に短絡されることなく動作することが可能になる。したがって、チョッパ回路のインダクタを小形化、軽量化することができる。   In the chopper circuit, a low-frequency alternating current that has been increased in frequency by switching inflow from a low-frequency alternating current power source and a high-frequency current by the chopper circuit flow bidirectionally in the inductor. Since the inductor only needs to have an impedance effective only for a high-frequency current due to switching of the switching element, the low-frequency AC power supply can operate without being substantially short-circuited. Therefore, the inductor of the chopper circuit can be reduced in size and weight.

また、チョッパ回路の動作は、その帰還回路のインダクタに対する接続が第1および第2の態様のうち、いずれの状態にあるかにより異なる。切換手段を操作して第1の態様が選択されている場合、インダクタの逆起電力がそのままコンデンサに帰還される。そして、帰還して帰還回路要素中のコンデンサに蓄積された電荷が放電して直接高周波に変換されるか、帰還回路からさらに平滑コンデンサに転送された後に放電して間接的に高周波に変換される結果、高周波インバータ装置は、相対的に低い第1の高周波電圧を出力する。   In addition, the operation of the chopper circuit differs depending on which of the first and second modes the connection of the feedback circuit to the inductor is. When the first mode is selected by operating the switching means, the back electromotive force of the inductor is fed back to the capacitor as it is. Then, the electric charge accumulated in the capacitor in the feedback circuit element is discharged and converted directly to a high frequency, or transferred from the feedback circuit to a smoothing capacitor and then discharged and indirectly converted to a high frequency. As a result, the high frequency inverter device outputs a relatively low first high frequency voltage.

これに対して、切換手段を操作して第2の態様が選択されている場合、インダクタの逆起電力が低周波交流電圧の半波の電圧に重畳することにより昇圧して帰還される。そして、帰還回路要素中のコンデンサに蓄積された電荷が放電して直接高周波に変換されるか、帰還回路からさらに平滑コンデンサに転送された後に放電して間接的に高周波に変換される結果、高周波インバータ装置は、相対的に高い第2の高周波電圧を出力する。要するに、帰還回路に帰還する直流電圧は、切換手段による回路接続態様の選択に応じて上記低周波交流電圧の半波の電圧より高い昇圧された値となったり、昇圧されない値になったりする。   On the other hand, when the second mode is selected by operating the switching means, the back electromotive force of the inductor is boosted and fed back by being superimposed on the half-wave voltage of the low-frequency AC voltage. Then, the charge accumulated in the capacitor in the feedback circuit element is discharged and directly converted to high frequency, or further transferred from the feedback circuit to the smoothing capacitor and then discharged and indirectly converted to high frequency. The inverter device outputs a relatively high second high-frequency voltage. In short, the DC voltage fed back to the feedback circuit becomes a boosted value higher than the half-wave voltage of the low-frequency AC voltage or a value not boosted depending on the selection of the circuit connection mode by the switching means.

また、本発明においては、チョッパ回路の帰還回路が一対のスイッチング素子とは別に配設されるので、スイッチング素子としてFETを用いるとしても、その寄生ダイオードを経由して帰還させる必要がないために、高効率化される。あるいは、スイッチング素子に帰還用のダイオードを並列接続しなくてもよいので、スイッチング素子やその駆動回路などが密集した位置近傍に帰還回路を実装する必要性がなくなるために、配線基板設計における実装自由度が向上する。   In the present invention, since the feedback circuit of the chopper circuit is arranged separately from the pair of switching elements, even if an FET is used as the switching element, it is not necessary to feed back via the parasitic diode. Increased efficiency. Alternatively, since there is no need to connect a feedback diode to the switching element in parallel, there is no need to mount a feedback circuit near the position where the switching elements and their drive circuits are densely packed. The degree is improved.

さらに、インダクタに蓄積された磁気エネルギーを一対のスイッチング素子を経由しないで直流エネルギーに転換して、これを高周波発生の電源とするので、高効率で、しかも回路設計の自由度が高くなる。   Furthermore, since the magnetic energy stored in the inductor is converted into direct current energy without passing through a pair of switching elements, and this is used as a power source for generating high frequency, the efficiency is high and the degree of freedom in circuit design is increased.

<その他の構成について> 本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を付加することにより、より実用的な高周波インバータ装置やこれを用いた放電ランプ点灯装置を得ることができる。
1.(共振回路について) 共振回路は、一対のスイッチング素子の交互スイッチングにより形成された高周波電圧に共振して高周波インバータ装置の負荷回路を提供する。共振回路は、インダクタおよびコンデンサにより形成される。なお、「インダクタ」とは、インダクタンスを有する回路手段を意味し、チョークコイルのようなものに限定されない。したがって、1次側から見て適当なインダクタンスを有すればトランスなどであってもよい。そうして、共振回路は、負荷、例えば放電ランプの始動時には共振により高電圧を形成して、これを負荷に印加することによりその始動を促進するとともに、高周波電圧の波形を正弦波に整形する。
2.(高周波ノイズフィルタ回路) 高周波ノイズフィルタ回路は、高周波インバータ装置の作動により発生した高周波ノイズが低周波交流電源側へ流出するのを防止する回路手段であり、低周波交流電源と高周波インバータ装置の入力端との間に直並列接続することができる。
3.(平滑コンデンサ) 帰還回路の第1および第2の帰還回路要素の出力端間に並列に平滑コンデンサを接続することにより、帰還回路の帰還出力をいったん蓄積することができる。そして、一対のスイッチング素子の一方がオンしたときに蓄積された電荷を放出して高周波に変換する。この平滑コンデンサは、帰還回路の第1および第2の帰還回路要素中に小容量コンデンサなどのコンデンサを含む場合および含まない場合のいずれであっても配設することが許容される。そうして、平滑コンデンサを具備していることにより、負荷に印加される高周波電圧の包絡線波形のリップル成分を低減させることができる。
<Other Configurations> Although not an essential component of the present invention, a more practical high-frequency inverter device and a discharge lamp lighting device using the same can be obtained by adding the following configuration.
1. (Regarding Resonant Circuit) The resonant circuit resonates with a high-frequency voltage formed by alternating switching of a pair of switching elements to provide a load circuit of the high-frequency inverter device. The resonant circuit is formed by an inductor and a capacitor. The “inductor” means a circuit means having inductance, and is not limited to a choke coil. Therefore, a transformer or the like may be used as long as it has an appropriate inductance when viewed from the primary side. Thus, the resonance circuit forms a high voltage by resonance at the start of the load, for example, a discharge lamp, and promotes the start by applying this to the load, and shapes the waveform of the high-frequency voltage into a sine wave. .
2. (High-frequency noise filter circuit) The high-frequency noise filter circuit is a circuit means for preventing high-frequency noise generated by the operation of the high-frequency inverter device from flowing out to the low-frequency AC power supply side. A series-parallel connection can be made between the ends.
3. (Smoothing Capacitor) By connecting a smoothing capacitor in parallel between the output terminals of the first and second feedback circuit elements of the feedback circuit, the feedback output of the feedback circuit can be temporarily stored. Then, when one of the pair of switching elements is turned on, the accumulated charge is released and converted into a high frequency. The smoothing capacitor is allowed to be disposed regardless of whether or not a capacitor such as a small-capacitance capacitor is included in the first and second feedback circuit elements of the feedback circuit. And by providing the smoothing capacitor, the ripple component of the envelope waveform of the high frequency voltage applied to the load can be reduced.

請求項2の発明の放電ランプ点灯装置は、請求項1記載の高周波インバータ装置と;高周波インバータ装置の出力端間に接続された放電ランプと;を具備していることを特徴としている。     According to a second aspect of the present invention, there is provided a discharge lamp lighting device comprising: the high frequency inverter device according to the first aspect; and a discharge lamp connected between output terminals of the high frequency inverter device.

放電ランプは、高周波インバータ装置を主体として構成される放電ランプ点灯装置の負荷として作動する。放電ランプは、どのようなものでもよく、例えば蛍光ランプなどの低圧放電ランプやメタルハライドランプなどの高圧放電ランプを用いることができる。また、放電ランプは、高周波電圧の共振出力が印加されるような回路上の位置に接続される。例えば、ブリッジ形整流・変換回路の一対のスイッチング素子を共有し、かつ、ブリッジ形整流・変換回路と並列的な関係に共振回路を備えたハーフブリッジ形インバータ回路を構成して、共振回路のインダクタと並列的に、または直列的に放電ランプを接続することができる。また、チョッパ回路のインダクタを一方の共振要素の全部または一部とする共振回路をブリッジ形整流・変換回路の一部を共有して形成して、上記インダクタと並列的または直列的に放電ランプを接続することができる。なお、上記の接続態様において、高周波成分のみを選択して抽出するために、インダクタに2次巻線を巻装して出力トランスを構成し、当該出力トランスを経由して放電ランプを付勢するのが望ましい。   The discharge lamp operates as a load of a discharge lamp lighting device mainly composed of a high-frequency inverter device. Any type of discharge lamp may be used. For example, a low pressure discharge lamp such as a fluorescent lamp or a high pressure discharge lamp such as a metal halide lamp may be used. Further, the discharge lamp is connected to a position on the circuit where a resonant output of a high frequency voltage is applied. For example, a half-bridge inverter circuit that shares a pair of switching elements of a bridge-type rectification / conversion circuit and includes a resonance circuit in parallel with the bridge-type rectification / conversion circuit is configured to form an inductor for the resonance circuit. The discharge lamps can be connected in parallel or in series. In addition, a resonance circuit in which the inductor of the chopper circuit is all or part of one of the resonance elements is formed by sharing a part of the bridge type rectification / conversion circuit, and a discharge lamp is connected in parallel or in series with the inductor. Can be connected. In the above connection mode, in order to select and extract only the high-frequency component, a secondary winding is wound around the inductor to form an output transformer, and the discharge lamp is energized via the output transformer. Is desirable.

放電ランプは、例えば以下に示すような多様な接続の態様であることを許容する。
(1)ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において例えば出力トランスを兼ねるインダクタの両端に接続する態様。
(2)インダクタおよび低周波交流電源と直列に接続する態様。
(3)小容量コンデンサを電源とする一対のスイッチング素子を含むハーフブリッジ形インバータを構成してその出力端に接続する態様。
For example, the discharge lamp allows various connection modes as described below.
(1) A mode in which an AC input terminal of a bridge-type rectification / conversion circuit is connected to both ends of an inductor that also serves as an output transformer, for example.
(2) A mode in which the inductor and the low-frequency AC power supply are connected in series.
(3) A mode in which a half-bridge inverter including a pair of switching elements using a small-capacitance capacitor as a power source is configured and connected to the output terminal.

そうして、本発明においては、低周波交流電源を投入すると、低周波交流電圧がブリッジ形整流・変換回路およびチョッパ回路により整流平滑化され、さらに高周波電圧に変換されて放電ランプに印加されるので、放電ランプは高周波点灯する。   Thus, in the present invention, when the low-frequency AC power supply is turned on, the low-frequency AC voltage is rectified and smoothed by the bridge-type rectification / conversion circuit and the chopper circuit, further converted into a high-frequency voltage and applied to the discharge lamp. Therefore, the discharge lamp is lit at high frequency.

なお、本発明の必須構成要件ではないが、所望によりイグナイタを付加することができる。イグナイタは、放電ランプの始動のために、負荷回路の共振回路による共振電圧だけでは不足の場合に用いれら、高周波インバータを主体とする放電ランプ点灯装置において、放電回路に対して別設され、そこから発生する高電圧パルスが放電ランプに印加されるように放電回路に接続することができる。   Although not an essential component of the present invention, an igniter can be added if desired. An igniter is used for starting a discharge lamp when the resonance voltage by the resonance circuit of the load circuit is insufficient, and is provided separately from the discharge circuit in a discharge lamp lighting device mainly composed of a high-frequency inverter. Can be connected to the discharge circuit so that a high voltage pulse generated from is applied to the discharge lamp.

請求項1の発明によれば、正負両極性の低周波交流電源電圧を高周波でスイッチングする中性点形降圧非反転インバータを備え、帰還電圧が低周波交流電圧に重畳することにより昇圧した高周波電圧と上記昇圧のない高周波電圧とを所望により切り換えて出力させることができる。そのため、負荷の種類や特性に応じて高低切り換えて適切な高周波電圧を印加できるので、多様な用途に適合する高周波インバータ装置を得ることができる。     According to the first aspect of the present invention, the high-frequency voltage is provided with the neutral point step-down non-inverting inverter that switches the positive and negative polarity low-frequency AC power supply voltage at a high frequency and boosted by superimposing the feedback voltage on the low-frequency AC voltage. And a high-frequency voltage without boosting can be switched and output as desired. Therefore, since it is possible to apply an appropriate high-frequency voltage by switching between high and low according to the type and characteristics of the load, a high-frequency inverter device suitable for various applications can be obtained.

また、同一特性の一対のスイッチング素子を用いることができるので、安価な高周波インバータ装置を提供することができる。   In addition, since a pair of switching elements having the same characteristics can be used, an inexpensive high-frequency inverter device can be provided.

請求項2の発明によれば、請求項1による効果を奏する放電ランプ点灯装置を提供することができる。     According to invention of Claim 2, the discharge lamp lighting device which has the effect by Claim 1 can be provided.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の高周波インバータ装置および放電ランプ点灯装置を実施するための第1の形態を示す回路図である。図において、高周波インバータ装置HFIは、ブリッジ形整流・変換回路BRC、チョッパ回路BCH、選択手段SW、平滑コンデンサC1、ならびに第3および第4の整流素子D5、D6ならびに共振コンデンサC2、C3からなる。また、放電ランプ点灯装置DLOは、高周波インバータ装置HFIおよび放電ランプDLからなり、放電ランプDLを高周波点灯する。なお、ACは低周波交流電源である。     FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment for implementing a high-frequency inverter device and a discharge lamp lighting device of the present invention. In the figure, the high frequency inverter device HFI includes a bridge type rectification / conversion circuit BRC, a chopper circuit BCH, a selection means SW, a smoothing capacitor C1, third and fourth rectifying elements D5 and D6, and resonance capacitors C2 and C3. The discharge lamp lighting device DLO includes a high frequency inverter device HFI and a discharge lamp DL, and lights the discharge lamp DL at high frequency. AC is a low frequency AC power source.

ブリッジ形整流・変換回路BRCは、一対のスイッチング素子Q1、Q2の直列回路と、一対の整流素子D1、D2の直列回路とを順方向の閉回路を形成するように並列接続して形成され、一対のスイッチング素子Q1、Q2の接続点j1と、一対の整流素子D1、D2の接続点j2との間が交流入力端となる。図示のブリッジ形整流・変換回路BRCの交流入力端j1、j2には、低周波交流電源ACが後述するインダクタL1および負荷である放電ランプDLを直列に介して接続している。   The bridge type rectification / conversion circuit BRC is formed by connecting a series circuit of a pair of switching elements Q1 and Q2 and a series circuit of a pair of rectification elements D1 and D2 in parallel so as to form a closed circuit in the forward direction. An AC input end is between the connection point j1 of the pair of switching elements Q1 and Q2 and the connection point j2 of the pair of rectifying elements D1 and D2. A low-frequency AC power supply AC is connected in series with an inductor L1 (described later) and a discharge lamp DL as a load to AC input terminals j1 and j2 of the bridge type rectification / conversion circuit BRC shown in the figure.

チョッパ回路BCHは、インダクタL1、帰還回路FBCおよび一対のスイッチング素子Q1、Q2からなる。インダクタL1は、ブリッジ形整流・変換回路BRCの交流入力端j1、j2間において低周波交流電源ACおよび放電ランプDLとともに直列接続している。帰還回路FBCは、第1および第2の帰還回路要素FB1、FB2からなる。第1の帰還回路要素FB1は、一対の整流素子D3、D7を逆極性にして直列接続してなる。そして、整流素子D7は、インダクタL1の負荷である放電ランプDL側の端部にアノードが接続している。また、整流素子D3のアノードは、後述する切換手段SWに接続している。なお、ダイオードD7のカソードは、ダイオードD3のカソードに接続して、帰還回路FBCの一方の帰還出力端t1を形成する。第2の帰還回路要素FB2もまた、一対の整流素子D4、D8を逆極性にして直列接続してなる。そして、整流素子D8は、インダクタL1の放電ランプDL側の端部にカソードが接続している。また、整流素子D4のカソードは、後述する切換手段SWに接続している。なお、ダイオードD8のアノードは、ダイオードD4のアノードに接続して、帰還回路FBCの他方の帰還出力端t2を形成する。   The chopper circuit BCH includes an inductor L1, a feedback circuit FBC, and a pair of switching elements Q1 and Q2. The inductor L1 is connected in series with the low frequency AC power supply AC and the discharge lamp DL between the AC input terminals j1 and j2 of the bridge type rectification / conversion circuit BRC. The feedback circuit FBC includes first and second feedback circuit elements FB1 and FB2. The first feedback circuit element FB1 is formed by connecting a pair of rectifying elements D3 and D7 in reverse polarity in series. The anode of the rectifying element D7 is connected to the end on the discharge lamp DL side that is the load of the inductor L1. The anode of the rectifying element D3 is connected to switching means SW described later. Note that the cathode of the diode D7 is connected to the cathode of the diode D3 to form one feedback output terminal t1 of the feedback circuit FBC. The second feedback circuit element FB2 is also formed by connecting a pair of rectifying elements D4 and D8 in reverse polarity in series. The rectifier element D8 has a cathode connected to the end of the inductor L1 on the discharge lamp DL side. Further, the cathode of the rectifying element D4 is connected to switching means SW described later. The anode of the diode D8 is connected to the anode of the diode D4 to form the other feedback output terminal t2 of the feedback circuit FBC.

切換手段SWは、一対の切換スイッチSW1、SW2を備えていて、第1の帰還回路要素FB1の整流素子D3のアノードと、第2の帰還回路要素FB2の整流素子D4のカソードとをインダクタL1の他端と、低周波交流電源ACの非インダクタL1側の端部とに選択可能に接続する。すなわち、一対の切換スイッチSW1、SW2は、可動接点a、一対の切換固定接点b、cを有している。切換スイッチSW1は、その可動接点aが第1の帰還回路要素FB1の整流素子D3のアノード、切換固定接点bがインダクタL1の他端、切換固定接点cが低周波交流電源ACの非インダクタL1側の端部、にそれぞれ接続している。切換スイッチSW2は、その可動接点aが第2の帰還回路要素FB2の整流素子D4のカソード、切換固定接点bがインダクタL1の他端、切換固定接点cが低周波交流電源ACの非インダクタL1側の端部、にそれぞれ接続している。   The switching means SW includes a pair of changeover switches SW1 and SW2, and the anode of the rectifying element D3 of the first feedback circuit element FB1 and the cathode of the rectifying element D4 of the second feedback circuit element FB2 are connected to the inductor L1. The other end and the end on the non-inductor L1 side of the low-frequency AC power supply AC are selectably connected. That is, the pair of changeover switches SW1 and SW2 have a movable contact a and a pair of changeover fixed contacts b and c. In the changeover switch SW1, the movable contact a is the anode of the rectifying element D3 of the first feedback circuit element FB1, the switching fixed contact b is the other end of the inductor L1, and the switching fixed contact c is the non-inductor L1 side of the low-frequency AC power supply AC. Are connected to the end of each. In the changeover switch SW2, the movable contact a is the cathode of the rectifying element D4 of the second feedback circuit element FB2, the switching fixed contact b is the other end of the inductor L1, and the switching fixed contact c is the non-inductor L1 side of the low-frequency AC power supply AC. Are connected to the end of each.

平滑コンデンサC1は、帰還回路FBCの一対の帰還出力端t1、t2に接続している。   The smoothing capacitor C1 is connected to a pair of feedback output terminals t1 and t2 of the feedback circuit FBC.

第3および第4の整流素子D5、D6は、帰還回路FBCの一対の帰還出力端t1、t2と一対のスイッチング素子Q1、Q2との間に順方向に介在している。   The third and fourth rectifying elements D5 and D6 are interposed in the forward direction between the pair of feedback output terminals t1 and t2 of the feedback circuit FBC and the pair of switching elements Q1 and Q2.

共振コンデンサC2、C3は、高周波電圧に対してインダクタL1と直列共振回路を形成する図示の位置に接続されている。   The resonant capacitors C2 and C3 are connected to the illustrated positions that form a series resonant circuit with the inductor L1 with respect to the high-frequency voltage.

次に、本形態における回路動作について説明する。   Next, circuit operation in this embodiment will be described.

ブリッジ形整流・変換回路BRCの回路動作は次のとおりである。すなわち、低周波交流電源ACが投入されて、一対のスイッチング素子Q1、Q2が高周波で交互にスイッチング動作を行うと、低周波交流電源ACの電圧の極性が整流素子D1の順方向に一致する期間、したがって接続点j2がプラスとなる半波の期間中、低周波交流電源AC、整流素子D1、一方のスイッチング素子Q1、放電ランプDL、チョッパ回路BCHのインダクタL1および低周波交流電源ACの閉回路内を一方のスイッチング素子Q1がオンのとき電流が流れ、負荷Lの両端に間欠的に電圧降下を生じる。換言すれば、低周波交流電源ACから放電ランプDLに対して高周波パルス状の低周波交流電流が一方向に間欠的に流れる。   The circuit operation of the bridge type rectification / conversion circuit BRC is as follows. That is, when the low-frequency AC power supply AC is turned on and the pair of switching elements Q1 and Q2 perform switching operations alternately at a high frequency, the period in which the voltage polarity of the low-frequency AC power supply AC coincides with the forward direction of the rectifying element D1. Therefore, during the half-wave period in which the connection point j2 is positive, the low-frequency AC power supply AC, the rectifying element D1, one switching element Q1, the discharge lamp DL, the inductor L1 of the chopper circuit BCH, and the closed circuit of the low-frequency AC power supply AC A current flows when one of the switching elements Q1 is on, and a voltage drop occurs intermittently across the load L. In other words, a high frequency pulsed low frequency alternating current intermittently flows in one direction from the low frequency alternating current power supply AC to the discharge lamp DL.

チョッパ回路FBCの動作は、次のとおりである。最初に切換手段SWが図示の位置にある場合について説明する。すなわち、一方のスイッチング素子Q1の上記したスイッチング動作において、一方のスイッチング素子Q1がオンしている期間中チョッパ回路BCHのインダクタL1を流れる電流が直線的に増大する。次に、一方のスイッチング素子Q1がオフすると、インダクタL1にはそこに流れていた電流を継続させようと逆起電力が発生する。そして、インダクタL1、低周波交流電源AC、第1の帰還回路要素FB1における第1の整流素子D3、平滑コンデンサC1、第2の帰還回路要素FB2の第6の整流素子DおよびインダクタL1の閉回路内を電流が流れて、平滑コンデンサC1が充電される。このとき、低周波交流電源ACは、第1の整流素子D3が順方向となる極性であるから、平滑コンデンサC1は、低周波交流電源ACの当該極性における半波の電圧が重畳した状態、換言すれば低周波交流電圧の半波分だけ昇圧した状態で充電される。   The operation of the chopper circuit FBC is as follows. First, the case where the switching means SW is in the illustrated position will be described. That is, in the above switching operation of one switching element Q1, the current flowing through the inductor L1 of the chopper circuit BCH increases linearly during the period when one switching element Q1 is on. Next, when one switching element Q1 is turned off, a counter electromotive force is generated in the inductor L1 so as to continue the current flowing therethrough. Then, the closed circuit of the inductor L1, the low-frequency AC power supply AC, the first rectifier element D3 in the first feedback circuit element FB1, the smoothing capacitor C1, the sixth rectifier element D of the second feedback circuit element FB2, and the inductor L1. A current flows through the inside, and the smoothing capacitor C1 is charged. At this time, since the low-frequency AC power supply AC has a polarity in which the first rectifying element D3 is in the forward direction, the smoothing capacitor C1 is in a state where a half-wave voltage in the polarity of the low-frequency AC power supply AC is superimposed, in other words In this case, the battery is charged in a state where it is boosted by a half wave of the low-frequency AC voltage.

次に一方のスイッチング素子Q1が再びオンしたときに、平滑コンデンサC1の電荷は、平滑コンデンサC1、第3の整流素子D5、スイッチング素子Q1、放電ランプDL、インダクタL1、共振コンデンサC3および平滑コンデンサC1からなる閉回路すなわち放電回路内を高周波電流として流れる。このとき、平滑コンデンサC1の電圧が低周波交流電源ACの半波の電圧に重畳することによって予め昇圧しているので、発生する高周波電圧もまた昇圧したものとなる。   Next, when one switching element Q1 is turned on again, the charge of the smoothing capacitor C1 is the smoothing capacitor C1, the third rectifying element D5, the switching element Q1, the discharge lamp DL, the inductor L1, the resonant capacitor C3, and the smoothing capacitor C1. It flows as a high-frequency current in a closed circuit consisting of At this time, since the voltage of the smoothing capacitor C1 is boosted in advance by being superimposed on the half-wave voltage of the low-frequency AC power supply AC, the generated high-frequency voltage is also boosted.

さて、低周波交流電源ACの電圧の極性が反転して整流素子D2の順方向に一致する期間、したがって接続点j1がプラスとなる半波の期間中、他方のスイッチング素子Q2がオンすると、低周波交流電源AC、インダクタL1、放電ランプDL、他方のスイッチング素子Q2、整流素子D2および低周波交流電源ACの閉回路内を電流が流れ、放電ランプDLの両端に間欠的に電圧降下を生じる。換言すれば、低周波交流電源ACから放電ランプDLに高周波パルス状の低周波交流電流が反対方向に間欠的に流れる。したがって、ブリッジ形整流・変換回路BRCの交流入力端j1、j2間に流れる高周波成分が放電ランプDLに供給されるので、放電ランプDLは高周波で付勢される。   Now, during the period in which the polarity of the voltage of the low-frequency AC power supply AC is inverted and coincides with the forward direction of the rectifying element D2, that is, during the half wave period in which the connection point j1 is positive, the other switching element Q2 is turned on. A current flows in the closed circuit of the frequency AC power supply AC, inductor L1, discharge lamp DL, the other switching element Q2, rectifier element D2, and low frequency AC power supply AC, and a voltage drop occurs intermittently across the discharge lamp DL. In other words, a high frequency pulsed low frequency alternating current intermittently flows in the opposite direction from the low frequency alternating current power supply AC to the discharge lamp DL. Therefore, since the high frequency component flowing between the AC input terminals j1 and j2 of the bridge type rectification / conversion circuit BRC is supplied to the discharge lamp DL, the discharge lamp DL is energized at a high frequency.

次に、他方のスイッチング素子Q2オフすると、チョッパ回路BCHのインダクタL1に生じた逆起電力が低周波交流電圧の半波の電圧に重畳してインダクタL1、第1の帰還回路要素FB1の第5の整流素子D7、平滑コンデンサC1、第2の帰還回路要素FB2の第2の整流素子D4、低周波交流電源ACおよびインダクタL1の閉回路内を流れて平滑コンデンサC1が充電される。このときも低周波交流電源ACの逆方向の半波の電圧が重畳しているので、充電電圧は昇圧している。   Next, when the other switching element Q2 is turned off, the back electromotive force generated in the inductor L1 of the chopper circuit BCH is superimposed on the half-wave voltage of the low-frequency AC voltage, and the inductor L1, the fifth of the first feedback circuit element FB1. The smoothing capacitor C1 is charged by flowing through the closed circuit of the rectifying element D7, the smoothing capacitor C1, the second rectifying element D4 of the second feedback circuit element FB2, the low-frequency AC power supply AC and the inductor L1. Also at this time, since the half-wave voltage in the reverse direction of the low-frequency AC power supply AC is superimposed, the charging voltage is boosted.

そうして、高周波インバータ装置の定常動作状態においては、平滑コンデンサC1が帰還回路FBCの帰還電圧に低周波交流電圧の半波の電圧が加算した値、したがって昇圧した状態で充電されており、第1のスイッチング素子Q1がオンすると、平滑コンデンサC1の電荷が平滑コンデンサC1、第3の整流素子D5、スイッチング素子Q1、放電ランプDL、インダクタL1、共振コンデンサC3および平滑コンデンサC1の閉回路内を放電して、放電ランプDLに一方の極性の高周波電流が流れる。   Thus, in the steady operation state of the high-frequency inverter device, the smoothing capacitor C1 is charged with a value obtained by adding the half-wave voltage of the low-frequency AC voltage to the feedback voltage of the feedback circuit FBC, and thus boosted. When one switching element Q1 is turned on, the charge of the smoothing capacitor C1 is discharged in the closed circuit of the smoothing capacitor C1, the third rectifying element D5, the switching element Q1, the discharge lamp DL, the inductor L1, the resonant capacitor C3, and the smoothing capacitor C1. Thus, a high frequency current of one polarity flows through the discharge lamp DL.

次に、スイッチング素子Q1がオフして、スイッチング素子Q2がオンすると、共振コンデンサC3の電荷が共振コンデンサC3、インダクタL1、放電ランプDL、スイッチング素子Q2、第4の整流素子D6および共振コンデンサC3の閉回路内を放電して、放電ランプDLに他方の極性の高周波電流が流れる。したがって、放電ランプDLには正負両極性の高周波の負荷電流が流れ、放電ランプDLの両端にはインダクタL1および共振コンデンサC3の直列共振により正弦波の高周波の負荷電圧が現れる。このときの負荷電圧は、昇圧した高周波電圧になっている。そのため、放電ランプDLは、所要に昇圧した電圧で高周波点灯を行うことができる。   Next, when the switching element Q1 is turned off and the switching element Q2 is turned on, the charge of the resonance capacitor C3 is changed to the resonance capacitor C3, the inductor L1, the discharge lamp DL, the switching element Q2, the fourth rectifier element D6, and the resonance capacitor C3. The closed circuit is discharged, and a high-frequency current of the other polarity flows through the discharge lamp DL. Therefore, a positive and negative high frequency load current flows through the discharge lamp DL, and a sinusoidal high frequency load voltage appears at both ends of the discharge lamp DL due to the series resonance of the inductor L1 and the resonant capacitor C3. The load voltage at this time is a boosted high-frequency voltage. Therefore, the discharge lamp DL can perform high-frequency lighting with a voltage boosted as required.

切換手段SWを操作して可動接点aを切換固定接点cに接触させると、インダクタL1は、低周波交流電源ACが除外された状態で帰還回路FBCに接続する。そのため、平滑コンデンサC1の充電電圧は、昇圧されないので、高周波電圧も昇圧されない。このときの高周波電圧は、相対的に低い。これに対して、前述したように低周波交流電源ACの半波の電圧が帰還出力に重畳する場合の高周波電圧は、相対的高い。したがって、切換手段SWを操作することによって、高周波インバータ装置から出力される高周波電圧を高低の切換が可能になる。   When the switching means SW is operated to bring the movable contact a into contact with the switching fixed contact c, the inductor L1 is connected to the feedback circuit FBC in a state where the low frequency AC power source AC is excluded. Therefore, since the charging voltage of the smoothing capacitor C1 is not boosted, the high frequency voltage is not boosted. At this time, the high frequency voltage is relatively low. On the other hand, as described above, the high-frequency voltage when the half-wave voltage of the low-frequency AC power supply AC is superimposed on the feedback output is relatively high. Therefore, the high-frequency voltage output from the high-frequency inverter device can be switched between high and low by operating the switching means SW.

以下、図2ないし図5を参照して本発明を実施するための他の形態を説明する。なお、各図において、図1と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本形態は、帰還回路FBCの回路構成が異なる。   Hereinafter, another embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the part same as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. In this embodiment, the circuit configuration of the feedback circuit FBC is different.

すなわち、帰還回路FBCは、第1の帰還回路要素FB1が第1の整流素子D3および第1の小容量コンデンサC4の直列回路からなる。同様に第2の帰還回路要素FB2は、第2の整流素子D4および第2の小容量コンデンサC5の直列回路からなる。第1および第2の整流素子D3、D4と切換手段SWとの接続の態様は、第1の形態と同じである。   That is, in the feedback circuit FBC, the first feedback circuit element FB1 includes a series circuit of the first rectifier element D3 and the first small-capacitance capacitor C4. Similarly, the second feedback circuit element FB2 includes a series circuit of a second rectifier element D4 and a second small-capacitance capacitor C5. The mode of connection between the first and second rectifying elements D3 and D4 and the switching means SW is the same as in the first mode.

次に、回路動作について主として図1に示す第1の形態と異なる点を説明する。すなわち、低周波交流電圧の極性が接続点j2でプラスとなる一方の半波においては、インダクタL1の逆起電力によって、インダクタL1、第1の整流素子D3、第1の小容量コンデンサC4およびインダクタL1の閉回路内を帰還電流が流れて、第1の小容量コンデンサC4が充電される。また、同時にインダクタL1、第1の整流素子D3、平滑コンデンサC1、第2の整流素子D4およびインダクタL1の閉回路内にも帰還電流が流れて、平滑コンデンサC1が充電される。   Next, the circuit operation will be described mainly with respect to differences from the first embodiment shown in FIG. That is, in one half wave in which the polarity of the low-frequency AC voltage is positive at the connection point j2, the inductor L1, the first rectifier element D3, the first small-capacitance capacitor C4, and the inductor are caused by the counter electromotive force of the inductor L1. A feedback current flows in the closed circuit of L1, and the first small capacitor C4 is charged. At the same time, a feedback current flows in the closed circuit of the inductor L1, the first rectifying element D3, the smoothing capacitor C1, the second rectifying element D4, and the inductor L1, and the smoothing capacitor C1 is charged.

低周波交流電圧の極性が接続点j1でプラスとなる他方の半波においては、スイッチング素子Q1がオンすると、インダクタL1の逆起電力によって、インダクタL1、第2の小容量コンデンサC5、第2の整流素子D4およびインダクタL1の閉回路内を帰還電流が流れて、第2の小容量コンデンサC4が充電される。また、同時にインダクタL1、第1の小容量コンデンサC4、平滑コンデンサC1、第2の整流素子D4およびインダクタL1の閉回路内にも帰還電流が流れて、平滑コンデンサC1が充電される。   In the other half wave in which the polarity of the low-frequency AC voltage is positive at the connection point j1, when the switching element Q1 is turned on, the inductor L1, the second small-capacitance capacitor C5, A feedback current flows in the closed circuit of the rectifying element D4 and the inductor L1, and the second small-capacitance capacitor C4 is charged. At the same time, a feedback current also flows in the closed circuit of the inductor L1, the first small-capacitance capacitor C4, the smoothing capacitor C1, the second rectifying element D4, and the inductor L1, and the smoothing capacitor C1 is charged.

次に、スイッチング素子Q1がオフすると、平滑コンデンサC1の電荷が平滑コンデンサC1、第3の整流素子D5、スイッチング素子Q1、放電ランプDL、小容量コンデンサC5および平滑コンデンサC1の閉回路内を放電して放電ランプDLに高周波電圧の一方の極性における半波が印加される。続いて、スイッチング素子Q1がオフし、スイッチング素子Q2がオンすると、小容量コンデンサC5の電荷が小容量コンデンサC5、放電ランプDL、スイッチング素子Q2、第4の整流素子D6および小容量コンデンサC5の閉回路内を放電して、放電ランプDLに高周波電圧の他方の極性における半波が印加される。したがって、負荷である放電ランプDLには高周波電圧の正負の半波が交互に印加されるので、放電ランプDLは高周波点灯する。なお、切換手段SWの作用は、図1に示す第1の形態におけるそれと同じである。   Next, when the switching element Q1 is turned off, the charge of the smoothing capacitor C1 is discharged in the closed circuit of the smoothing capacitor C1, the third rectifier element D5, the switching element Q1, the discharge lamp DL, the small-capacitance capacitor C5, and the smoothing capacitor C1. Thus, a half wave in one polarity of the high-frequency voltage is applied to the discharge lamp DL. Subsequently, when the switching element Q1 is turned off and the switching element Q2 is turned on, the charge of the small-capacitance capacitor C5 is closed by the small-capacitance capacitor C5, the discharge lamp DL, the switching element Q2, the fourth rectifier element D6, and the small-capacitance capacitor C5. The inside of the circuit is discharged, and a half wave in the other polarity of the high frequency voltage is applied to the discharge lamp DL. Therefore, since the positive and negative half waves of the high frequency voltage are alternately applied to the discharge lamp DL as a load, the discharge lamp DL is lit at a high frequency. The operation of the switching means SW is the same as that in the first embodiment shown in FIG.

図3は、本発明の高周波インバータ装置および放電ランプ点灯装置を実施するための第3の形態を示す回路図である。本形態は、チョッパ回路BCHの帰還回路FBCにおける第1および第2の整流素子をD3、D4とD9、D10と2組予め接続していて、切換手段SWによっていずれか一方の組が選択的に作用するように構成されている点で図2と異なる。     FIG. 3 is a circuit diagram showing a third mode for carrying out the high-frequency inverter device and the discharge lamp lighting device of the present invention. In this embodiment, the first and second rectifying elements in the feedback circuit FBC of the chopper circuit BCH are connected in advance to D3, D4 and D9, and D10, and either one of the groups is selectively selected by the switching means SW. It differs from FIG. 2 in that it is configured to act.

すなわち、第1および第2の整流素子D3、D4は、第1および第2の帰還回路要素FB1、FB2が低周波交流電源ACおよびインダクタL1の直列部分に対して並列接続するように構成されている。この構成は、相対的に高い高周波電圧を得る場合に対応する。これに対して、第1および第2の整流素子D9、D10は、第1および第2の帰還回路要素FB1、FB2がインダクタL1に対してのみ並列接続するように構成されている。このため、相対的に低い高周波電圧を得る場合に対応する。   That is, the first and second rectifying elements D3 and D4 are configured such that the first and second feedback circuit elements FB1 and FB2 are connected in parallel to the series portion of the low-frequency AC power supply AC and the inductor L1. Yes. This configuration corresponds to the case of obtaining a relatively high high-frequency voltage. In contrast, the first and second rectifier elements D9 and D10 are configured such that the first and second feedback circuit elements FB1 and FB2 are connected in parallel only to the inductor L1. For this reason, it corresponds to the case of obtaining a relatively low high-frequency voltage.

図4は、本発明の高周波インバータ装置および放電ランプ点灯装置を実施するための第4の形態を示す回路図である。本形態は、チョッパ回路BCHの帰還回路FBCにおける第1および第2の整流素子D3、D4と第1および第2の小容量コンデンサC4、C5とのインダクタL1に対する接続位置が反対になっている点で図2に示す第2の形態と異なるとともに、負荷である放電ランプDLがインダクタL1を経由して付勢されるように構成されている点で先行する第1ないし図3に示す形態と異なる。     FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth mode for carrying out the high-frequency inverter device and the discharge lamp lighting device of the present invention. In this embodiment, the connection positions of the first and second rectifying elements D3 and D4 and the first and second small-capacitance capacitors C4 and C5 in the feedback circuit FBC of the chopper circuit BCH with respect to the inductor L1 are opposite to each other. 2 differs from the first embodiment shown in FIG. 2 in that the discharge lamp DL, which is a load, is configured to be energized via the inductor L1. .

本形態においても、その回路動作は、図2に示す第1の形態におけるそれとほぼ同様である。しかし、帰還回路FBCの第1および第2の帰還回路要素FB1、FB2の回路動作が低周波交流電圧の各半波の極性に対して図2とは逆になる。すなわち、接続点j2がプラスとなる低周波交流電圧の半波の極性において、入力電流の低周波交流電流に対する帰還動作は、主として第2の帰還回路要素FB2が担当し、また接続点j1がプラスとなる低周波交流電圧の半波の極性において、入力電流の低周波交流電流に対する帰還動作は、主として第1の帰還回路要素FB1が担当する。   Also in this embodiment, the circuit operation is substantially the same as that in the first embodiment shown in FIG. However, the circuit operation of the first and second feedback circuit elements FB1 and FB2 of the feedback circuit FBC is opposite to that of FIG. 2 for the polarity of each half-wave of the low-frequency AC voltage. That is, in the half-wave polarity of the low-frequency AC voltage at which the connection point j2 is positive, the feedback operation for the low-frequency AC current of the input current is mainly handled by the second feedback circuit element FB2, and the connection point j1 is positive. The first feedback circuit element FB1 is mainly responsible for the feedback operation for the low-frequency alternating current of the input current in the half-wave polarity of the low-frequency alternating voltage.

また、第1および第2の小容量コンデンサC4、C5が第1および第2の態様に対して共通に作用するように接続している点については、図1に示す第1の形態における第1および第2の整流素子D3、D4の場合と同様である。   The first and second small-capacitance capacitors C4 and C5 are connected so as to act in common with respect to the first and second modes. This is the same as the case of the second rectifying elements D3 and D4.

さらに、チョッパ回路BCHのインダクタL1は、出力トランスOTを構成していて、出力トランスOTの2次巻線に負荷である放電ランプDLが接続されている。このため、放電ランプDLは、インダクタL1の両端間に現れる高周波電圧が出力トランスOTの1次:2次巻数比に応じた昇圧比で変圧された電圧より点灯する。したがって、負荷である放電ランプDLに印加する2次電圧を所望の値まで昇圧または降圧することができる。   Further, the inductor L1 of the chopper circuit BCH constitutes an output transformer OT, and a discharge lamp DL as a load is connected to the secondary winding of the output transformer OT. For this reason, the discharge lamp DL is lit by a voltage obtained by transforming the high-frequency voltage appearing across the inductor L1 at a step-up ratio corresponding to the primary: secondary turns ratio of the output transformer OT. Therefore, the secondary voltage applied to the discharge lamp DL as a load can be boosted or lowered to a desired value.

図5は、本発明の高周波インバータ装置および放電ランプ点灯装置における第5の形態を示す回路図である。本形態は、帰還回路BCHの第1および第2の帰還回路要素FB1、FB2にそれぞれ平滑コンデンサC4、C5を備えている点で図1に示す第1の形態と異なるとともに、チョッパ回路BCHのインダクタL1は、出力トランスOTを構成していて、出力トランスOTの2次巻線に負荷である放電ランプDLが接続されている点で図4と同様である。     FIG. 5 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the high frequency inverter device and the discharge lamp lighting device according to the present invention. This embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the first and second feedback circuit elements FB1 and FB2 of the feedback circuit BCH are provided with smoothing capacitors C4 and C5, respectively, and the inductor of the chopper circuit BCH L1 constitutes the output transformer OT, and is the same as FIG. 4 in that the discharge lamp DL as a load is connected to the secondary winding of the output transformer OT.

本発明の高周波インバータ装置および放電ランプ点灯装置を実施するための第1の形態を示す回路図The circuit diagram which shows the 1st form for implementing the high frequency inverter apparatus and discharge lamp lighting device of this invention 本発明の高周波インバータ装置および放電ランプ点灯装置を実施するための第2の形態を示す回路図The circuit diagram which shows the 2nd form for implementing the high frequency inverter apparatus and discharge lamp lighting device of this invention 本発明の高周波インバータ装置および放電ランプ点灯装置を実施するための第3の形態を示す回路図The circuit diagram which shows the 3rd form for implementing the high frequency inverter apparatus and discharge lamp lighting device of this invention 本発明の高周波インバータ装置および放電ランプ点灯装置を実施するための第4の形態を示す回路図The circuit diagram which shows the 4th form for implementing the high frequency inverter apparatus and discharge lamp lighting device of this invention 本発明の高周波インバータ装置および放電ランプ点灯装置を実施するための第5の形態を示す回路図The circuit diagram which shows the 5th form for implementing the high frequency inverter apparatus and discharge lamp lighting device of this invention

符号の説明Explanation of symbols

AC…低周波交流電源、BCH…チョッパ回路、BRC…ブリッジ形整流・変換回路、C1…平滑コンデンサ、C2、C3…共振コンデンサ、D3……第1の整流素子、D4……第2の整流素子、D5……第3の整流素子、D6……第3の整流素子、DL…放電ランプ、DLO…放電ランプ点灯装置、FB1…第1の帰還回路要素、FB2…第2の帰還回路要素、FBC…帰還回路、HFI…高周波インバータ装置、j1、j2……接続点、L1…インクタ、Q1、Q2…スイッチング素子、SW…切換手段、SW1、SW2…切換スイッチ       AC: low frequency AC power supply, BCH: chopper circuit, BRC: bridge type rectification / conversion circuit, C1: smoothing capacitor, C2, C3: resonance capacitor, D3: first rectification element, D4: second rectification element , D5... Third rectifier element, D6... Third rectifier element, DL... Discharge lamp, DLO... Discharge lamp lighting device, FB1... First feedback circuit element, FB2. ... Feedback circuit, HFI ... High frequency inverter device, j1, j2 ... Connection point, L1 ... Incrementor, Q1, Q2 ... Switching element, SW ... Switching means, SW1, SW2 ... Changeover switch

Claims (2)

高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;
ブリッジ形整流・変換回路の低周波交流電流と高周波電流とがともに双方向に流れる回路上の位置に交流入力端間と直列に挿入されたインダクタ、インダクタに生じた第1の極性の逆起電力を帰還する第1の帰還回路要素と上記インダクタに生じた第1の極性とは反対の第2の極性の逆起電力を帰還する第2の帰還回路要素とを有する帰還回路、ならびに前記一対のスイッチング素子を備えたチョッパ回路と;
チョッパ回路の第1および第2の帰還回路要素をインダクタに並列接続した第1の態様、およびインダクタおよび低周波交流電源の直列部分に並列接続した第2の態様のいずれか一方を選択可能な切換手段と;
チョッパ回路における帰還回路の第1の帰還回路要素の出力端と一対のスイッチング素子の直列回路の一端との間に介在する第3の整流素子、ならびに帰還回路の第2の帰還回路要素の出力端と一対のスイッチング素子の直列回路の他端との間に介在する第4の整流素子と;
を具備していることを特徴とする高周波インバータ装置。
A series circuit of a pair of switching elements that alternately switch at a high frequency and a series circuit of a pair of rectifier elements are formed in parallel, and between the connection point of the pair of switching elements and the connection point of the pair of rectifier elements A bridge type rectification / conversion circuit in which a low-frequency AC power source is connected between AC input terminals formed on
Inductor inserted in series between the AC input terminals at the position on the circuit where both low-frequency alternating current and high-frequency current of the bridge-type rectifier / converter circuit flow bidirectionally, and back electromotive force of the first polarity generated in the inductor A feedback circuit having a first feedback circuit element that feeds back and a second feedback circuit element that feeds back a counter electromotive force having a second polarity opposite to the first polarity generated in the inductor; A chopper circuit with a switching element;
Switching capable of selecting one of the first mode in which the first and second feedback circuit elements of the chopper circuit are connected in parallel to the inductor and the second mode in which the inductor and the low-frequency AC power supply are connected in parallel to each other. With means;
A third rectifier element interposed between the output terminal of the first feedback circuit element of the feedback circuit in the chopper circuit and one end of the series circuit of the pair of switching elements, and the output terminal of the second feedback circuit element of the feedback circuit And a fourth rectifying element interposed between the other end of the series circuit of the pair of switching elements;
A high frequency inverter device comprising:
請求項1記載の高周波インバータ装置と;
高周波インバータ装置の出力端間に接続された放電ランプと;
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
A high-frequency inverter device according to claim 1;
A discharge lamp connected between the output terminals of the high-frequency inverter device;
A discharge lamp lighting device comprising:
JP2003359861A 2003-10-20 2003-10-20 High frequency inverter and discharge lamp lighting device Pending JP2005124374A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003359861A JP2005124374A (en) 2003-10-20 2003-10-20 High frequency inverter and discharge lamp lighting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003359861A JP2005124374A (en) 2003-10-20 2003-10-20 High frequency inverter and discharge lamp lighting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005124374A true JP2005124374A (en) 2005-05-12

Family

ID=34615947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003359861A Pending JP2005124374A (en) 2003-10-20 2003-10-20 High frequency inverter and discharge lamp lighting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005124374A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2408863R1 (en) * 2011-10-26 2013-08-06 Bsh Electrodomesticos Espana Induction heating device equipped with condensing elements

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2408863R1 (en) * 2011-10-26 2013-08-06 Bsh Electrodomesticos Espana Induction heating device equipped with condensing elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI407677B (en) Power conversion device
US6181079B1 (en) High power electronic ballast with an integrated magnetic component
JP5715059B2 (en) Improvements to the power adapter
KR20160111468A (en) Resonant step-down dc-dc power converters
KR19990083245A (en) Discharge lamp lighting equipment and illuminating apparatus
JP5551995B2 (en) Power supply device and lighting device provided with the power supply device
JP4527959B2 (en) High frequency inverter device
JP2005124374A (en) High frequency inverter and discharge lamp lighting device
JP2004265707A (en) Discharge lamp lighting device
US8519638B2 (en) Electronic ballast for a high intesity discharge lamp
JP2005124369A (en) High frequency inverter and discharge lamp lighting device
JP4421250B2 (en) High frequency inverter device
JP2005124370A (en) High frequency inverter and discharge lamp lighting device
KR100636469B1 (en) Discharge Lamp Operating Apparatus
JP2005102399A (en) High frequency inverter arrangement and discharge lamp lighting device
JP2005102400A (en) High frequency inverter arrangement and discharge lamp lighting device
JP6619238B2 (en) Auxiliary power supply circuit and switching power supply device including the same
JP4473533B2 (en) Discharge lamp lighting device
JP5658503B2 (en) Power supply device and lighting device provided with the power supply device
US8749156B2 (en) Electric lighting driver circuit
JP4473551B2 (en) High frequency inverter device
JP5807172B2 (en) Power supply apparatus and lighting apparatus using the same
JP3820902B2 (en) Discharge lamp lighting device
JP2005124373A (en) High frequency inverter and discharge lamp lighting device
JP3259337B2 (en) Power converter