JP2007330085A - Power supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2次側に冷陰極型蛍光ランプ(CCFL)や外部電極蛍光ランプ(EEFL)などの負荷が接続する変圧器の1次側に交流電力を供給するための電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply apparatus for supplying AC power to a primary side of a transformer connected to a load such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) or an external electrode fluorescent lamp (EEFL) on a secondary side.
従来、図3に示すように、フルブリッジ回路を形成する半導体スイッチング素子F1,F2,F3,F4によってスイッチング回路を形成し、このスイッチング回路にキャパシタCと、巻線型変圧器Tの1次巻線からなるインダクタLとからなる直列共振回路を接続し、前記スイッチング回路を制御回路により高速でオンオフ制御し、前記直列共振回路に共振電力を発生させるようにした電源装置が知られている(例えば特許文献1,2参照)。この電源装置においては、変圧器Tの2次側は、冷陰極型蛍光ランプ(CCFL)などの放電型ランプ2がバラストコンデンサ4を介して接続され、変圧器Tの出力電力により放電型ランプが点灯する。
従来の直列共振型の電源装置において、変圧器の1次側から2次側に効率よく電力が伝送されるには、2次側が必要とする電力に十分対応する電力が1次側になければならない。変圧器の1次側に直列共振回路を設ける構成は変圧器の1次側に大きな共振電力を発生させるのに適しているが、共振電力の無効電力が変圧器の1次側で熱として消費され、変圧器が発熱してしまう。変圧器が巻線型である場合には、1次側の巻線を太くしその抵抗値を下げれば良いのであるが、その場合変圧器が大型化してしまい好ましくない。
本発明は自励又は他励式の発振回路に共振回路を設け、この共振回路の大きな共振エネルギーを変圧器の1次側に供給する電源装置において、変圧器の発熱を抑制することを目的とするものである。
In a conventional series resonance type power supply device, in order to transmit power efficiently from the primary side of the transformer to the secondary side, the primary side must have sufficient power corresponding to the power required by the secondary side. Don't be. A configuration in which a series resonance circuit is provided on the primary side of the transformer is suitable for generating a large resonance power on the primary side of the transformer, but the reactive power of the resonance power is consumed as heat on the primary side of the transformer. And the transformer generates heat. When the transformer is of a winding type, it is sufficient to make the primary winding thicker and lower its resistance value, but in that case, the transformer becomes larger, which is not preferable.
It is an object of the present invention to provide a self-excited or separately-excited oscillation circuit with a resonance circuit, and to suppress heat generation of the transformer in a power supply apparatus that supplies large resonance energy of the resonance circuit to the primary side of the transformer. Is.
上記目的を達成するため本発明は、直流電源に接続する複数の半導体スイッチング素子からなるスイッチング回路と、該スイッチング回路に接続されたキャパシタとインダクタンスとからなるLC共振回路と、前記スイッチング回路をオンオフ制御する制御回路とを備え、前記LC共振回路に変圧器の1次側を接続し該変圧器の2次側に接続する負荷を駆動するための電源装置であって、前記変圧器の1次側入力部を前記LC共振回路のインダクタに並列に接続し、前記LC共振回路に発生する共振電力の無効電力による前記変圧器の1次側の発熱を抑制するため前記LC共振回路のインピーダンスを前記変圧器の1次側のインピーダンスに比し十分に小さくしたことを特徴とする。
また本発明は、前記変圧器が複数設けられ、これらが前記インダクタに並列に接続されていることを特徴とする。
また本発明は、前記インダクタがチョークコイルであり、前記変圧器が巻線型の変圧器であることを特徴とする。
また本発明は、前記LC共振回路が直列共振回路であることを特徴とするものである。
To achieve the above object, the present invention provides a switching circuit comprising a plurality of semiconductor switching elements connected to a DC power supply, an LC resonance circuit comprising a capacitor and an inductance connected to the switching circuit, and on / off control of the switching circuit. A power supply apparatus for connecting a primary side of the transformer to the LC resonance circuit and driving a load connected to the secondary side of the transformer, the control circuit comprising: a primary side of the transformer An input unit is connected in parallel to the inductor of the LC resonance circuit, and the impedance of the LC resonance circuit is changed to suppress the primary side heat generation of the transformer due to the reactive power of the resonance power generated in the LC resonance circuit. It is characterized by being sufficiently smaller than the impedance on the primary side of the vessel.
Moreover, the present invention is characterized in that a plurality of the transformers are provided, and these are connected in parallel to the inductor.
According to the present invention, the inductor is a choke coil, and the transformer is a wire-wound transformer.
In the invention, the LC resonance circuit is a series resonance circuit.
本発明は上記のように構成することで、変圧器の1次側に大きなエネルギーを供給できるとともにその発熱を抑制又は防止することができる。 By configuring the present invention as described above, large energy can be supplied to the primary side of the transformer, and the heat generation can be suppressed or prevented.
以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明に係る放電型ランプ点灯用の電源装置を示し、インバータボード(図示省略)に、LSIからなる高周波インバータ制御用IC(集積回路)6と、MOSFETからなるスイッチング素子F1,F2,F3,F4によるブリッジ出力回路を含む制御回路と、キャパシタCとインダクタLoとからなる直列共振回路および巻線型の複数の変圧器T1,T2,T3,T4が取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a power supply apparatus for lighting a discharge lamp according to the present invention. An inverter board (not shown) has a high frequency inverter control IC (integrated circuit) 6 made of LSI, and switching elements F1, F2, made of MOSFET. A control circuit including a bridge output circuit including F3 and F4, a series resonance circuit including a capacitor C and an inductor Lo, and a plurality of winding type transformers T1, T2, T3, and T4 are attached.
前記インダクタLoはチョークコイルからなり、該インダクタLoの両端に複数の変圧器T1,T2,T3,T4の1次巻線8が並列に接続している。各変圧器T1,T2,T3,T4の2次巻線10には冷陰極型蛍光ランプなどの放電型ランプ12,14,16,18が接続され、各変圧器T1,T2,T3,T4からの出力電圧により点灯するように構成されている。
The inductor Lo is composed of a choke coil, and
前記インダクタLoのインダクタンスは、これに並列接続する各変圧器T1,T2,T3,T4の各1次巻線8のインダクタンスよりかなり小さく設定されている。本実施形態では、インダクタLoのインダクタンスは数マイクロHから数10マイクロHの間の適宜な値例えば10〜30マイクロHに設定されている。各変圧器T1,T2,T3,T4の各1次巻線8のインダクタンスはインダクタLoの数倍から数10倍程度で例えば50マイクロHから数百マイクロHの間の適宜なものが採用されている。前記各変圧器T1,T2,T3,T4は同一の構成のものが使用されている。互いに直列に接続された一対の放電型ランプ12,14と16,18の両端にはそれぞれ逆相の電圧が印加されるように前記放電型ランプ12,14,16,18は前記変圧器T1,T2,T3,T4の2次側に接続している。
The inductance of the inductor Lo is set to be considerably smaller than the inductance of each
スイッチング素子F1,F2,F3,F4の各ゲートは高周波インバータ制御用IC6に内蔵されたゲート制御回路に接続するゲート制御端子44,46,48,50に接続している。高周波インバータ制御用IC6の位相検出端子52は、該高周波インバータ制御用IC6に内蔵された位相検出回路に接続している。前記位相検出端子52はリード線を介して、直列共振回路の中点Pに接続している。
Each gate of the switching elements F1, F2, F3, and F4 is connected to
高周波インバータ制御用IC6に内蔵されたロジック回路は、位相検出端子52からの共振位相信号に基づいてスイッチング素子F1,F2,F3,F4をオンオフさせるための信号を、ゲート制御端子44,46,48,50から出力するように構成されている。
The logic circuit built in the high-frequency
上記した構成において、電源スイッチがオンとなると、ゲート制御端子44,50と46,48が交互にオンオフ信号を出力する。これにより直列共振回路に正逆方向に電流が流れ、直列共振回路が共振し、インダクタLoに共振電圧が発生する。インダクタLoの共振電圧の周波数の信号は、リード線により、高周波インバータ制御用IC6内の位相検出回路に供給される。
In the above configuration, when the power switch is turned on, the
高周波インバータ制御用IC6内のロジック回路とPWM制御回路は、位相検出回路からの位相信号に基づいてゲート制御回路を駆動し、スイッチング素子F1,F2,F3,F4を高速でオンオフ制御し、キャパシタCとインダクタLoの共振周波数で自励発振する。電源回路が自励発振し、直列共振回路が共振すると、共振電力は主としてインピーダンスの小さいインダクタLoに流れる。このインダクタLoのエネルギーから変圧器T1,T2,T3,T4の2次側が要求しているエネルギーが、変圧器T1,T2,T3,T4の1次側の巻線8を介して必要な分だけ伝送される。
The logic circuit and the PWM control circuit in the high frequency
インダクタLoに残ったエネルギーはインダクタLoの中で消費されるが、インダクタLoの巻線は太く抵抗値が小さいため発熱量が小さく抑えられる。本実施形態で用いられるインダクタLoは、巻数も少なく、太い導線を採用し導線の抵抗及びインダクタンスを小さくしている。またリッツワイヤーのような細い線を多数並列に束ねてその抵抗値を下げ、電流が流れる表面積を大きくした高周波スイッチングに適したワイヤーを使用しても良い。このインダクタンスの調整により、共振回路の共振周波数を容易に調整することが可能となっている。また、インダクタLoに並列に接続する各変圧器T1,T2,T3,T4の各1次巻線8のインダクタンスは、インダクタLoのインダクタンスに比べ十分に大きいため、変圧器は、インダクタLoとキャパシタCの直列共振回路の基本的な共振周波数にあまり影響を及ぼさない。
The energy remaining in the inductor Lo is consumed in the inductor Lo. However, since the winding of the inductor Lo is thick and has a small resistance value, the amount of heat generation can be suppressed small. The inductor Lo used in the present embodiment has a small number of turns and employs a thick conducting wire to reduce the resistance and inductance of the conducting wire. Alternatively, a wire suitable for high-frequency switching in which a large number of thin wires such as litz wires are bundled in parallel to lower the resistance value and the surface area through which current flows can be increased. By adjusting the inductance, it is possible to easily adjust the resonance frequency of the resonance circuit. Further, since the inductance of each
そのため、変圧器T1,T2,T3,T4の1次側巻線8のインダクタンスの値を所定の大きな値とすることで、変圧器T1,T2,T3,T4の1次側巻線のインダクタンスが、キャパシタCとインダクタLoとからなる直列共振回路の基本的な共振動作に関係しない構成とすることができる。 Therefore, by setting the inductance value of the primary side winding 8 of the transformers T1, T2, T3, and T4 to a predetermined large value, the inductance of the primary side windings of the transformers T1, T2, T3, and T4 can be reduced. In addition, a configuration not related to the basic resonance operation of the series resonance circuit including the capacitor C and the inductor Lo can be adopted.
上記実施形態では、複数の変圧器を使用しているが、本発明は単一の変圧器に特に限定されるものではなく、図2に示すように、1入力4出力型の巻線型変圧器T5を使用しても良い。図2中、変圧器T5の1次巻線8は、LC共振回路を構成するチョークコイルからなるインダクタLoに並列に接続している。放電型ランプ20と24は直列に接続され、放電型ランプ20の一方の電極はバラストコンデンサを介して変圧器T5の2次巻線30の高圧端子28に接続し、放電型ランプ24の一方の電極はバラストコンデンサを介して、変圧器T5の2次巻線36の高圧端子38に接続している。
In the above embodiment, a plurality of transformers are used. However, the present invention is not particularly limited to a single transformer, and as shown in FIG. 2, a 1-input 4-output type wound transformer. T5 may be used. In FIG. 2, the
放電型ランプ22と26は直列に接続され、放電型ランプ22の一方の電極はバラストコンデンサを介して変圧器T5の2次巻線34の高圧端子40に接続し、放電型ランプ26の一方の電極はバラストコンデンサを介して変圧器T5の2次巻線32の高圧端子42に接続している。前記高圧端子28と38,40と42は互いに逆相の関係となっている。図2に示す実施形態の他の構成は、図1に示す実施形態と同一であり、変圧器T5の1次巻線のインダクタンスに対して、インダクタLoのインダクタンスの値はかなり小さく設定されている。
The
2 放電型ランプ
4 バラストコンデンサ
6 高周波インバータ制御用IC
8 1次巻線
10 2次巻線
12 放電型ランプ
14 放電型ランプ
16 放電型ランプ
18 放電型ランプ
20 放電型ランプ
22 放電型ランプ
24 放電型ランプ
26 放電型ランプ
28 高圧端子
30 2次巻線
32 2次巻線
34 2次巻線
36 2次巻線
38 高圧端子
40 高圧端子
42 高圧端子
44 ゲート制御端子
46 ゲート制御端子
48 ゲート制御端子
50 ゲート制御端子
52 位相検出端子
2 Discharge lamp
4
8 Primary winding 10 Secondary winding 12
Claims (4)
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the LC resonance circuit is a series resonance circuit.
Priority Applications (1)
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JP2006161438A JP2007330085A (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Power supply unit |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006161438A JP2007330085A (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Power supply unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007330085A true JP2007330085A (en) | 2007-12-20 |
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Family Applications (1)
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JP2006161438A Pending JP2007330085A (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Power supply unit |
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Country | Link |
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2006
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