JP2009189158A - 電源装置の制御方法と電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源投入時にチョッパ回路の出力電圧を短時間で所定電圧に安定させるようにしても、出力電圧のオーバーシュートを小さく抑えることのできる電源装置を提供する。
【解決手段】交流電圧を整流して電源用の入力電圧を出力する全波整流回路１１１と、この全波整流回路１１１から出力される整流電圧を断続して直流の出力電圧を出力する昇圧用のチョッパ回路１２１と、このチョッパ回路１２１が出力する出力電圧を検出する電圧検出回路１３０と、この電圧検出回路１３０が検出した検出電圧に基づいて前記出力電圧が所定の電圧となるようにチョッパ回路１２１の断続を制御する制御回路１３１とを備えた電源装置１００であって、前記出力電圧が所定の電圧より低い一定電圧となるように、第１の設定電圧Ｖａを出力するマイコン１４１を設け、このマイコン１４１は、チョッパ回路１２１の起動時から予め設定した所定時間が経過するまで第１の設定電圧Ｖａを出力する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、入力電圧をチョッパ回路により断続して直流電圧を生成する電源装置の制御方法と電源装置とに関する。

従来、この種の電源装置としては例えば図３に示すように放電灯点灯装置に組み込んだものが知られている（特許文献１参照）。

係る電源装置は、全波整流回路１１で整流した整流電圧を断続する昇圧用のチョッパ回路２１と、このチョッパ回路２１から出力される出力電圧を検出する電圧検出回路３０と、その出力電圧を微分する微分回路２４と、電圧検出回路３０が検出した検出電圧と微分回路２４が微分した微分値とに基づいてチョッパ回路２１の断続を制御する制御回路３１等とを備えている。

制御回路３１は、入力端子３１ａに入力する電圧が基準電圧となるようにチョッパ回路２１の断続を制御する。

チョッパ回路２１から出力される出力電圧は、初期では急激に電圧が上昇し、その後徐々に電圧が上昇して一定の目標電圧に到達するので、微分回路２４から出力される微分値は、初期では大きな微分値となるがその後時間の経過とともに微分値は小さくなって最終的にゼロとなる。この微分値は電圧検出回路３０の検出電圧とともに制御回路３１の入力端子３１ａに入力するので、初期では、電圧検出回路３０の検出電圧よりも高めの電圧が入力端子３１ａに入力し、その後微分値が時間の経過とともに低下して検出電圧のみが入力することになる。

このため、制御回路３１は、初期では出力電圧の立ち上がりを抑えるようにチョッパ回路２１の断続を制御し、図４に示すように、出力電圧はＶ２のような波形となり、目標電圧Ｖ１の波形に対してオーバーシュートは小さく抑えることができることになる。
特開平６−６８９７８号公報

しかしながら、このような電源装置にあっては、出力電圧Ｖ２が所定の電圧Ｖ０となって安定するまでに、Ｔ１時間以上すなわち長時間要してしまい、このＴ１時間をＴ２時間に短縮すると、出力電圧の立ち上がりは急峻になるため、図５に示すように、所定の電圧Ｖ０に対して出力電圧Ｖ２′のオーバーシュートが大きくなってしまう。また、部品のバラツキなどによりその出力電圧はＶ３となり、そのオーバーシュートはさらに大きくなってしまう虞がある。

このため、部品の耐電圧を大きくしなければならず、部品の大型化すなわち装置の大型化やコスト高になる等の多くの問題があった。

この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、電源投入時にチョッパ回路の出力電圧を短時間で所定電圧に安定させるようにしても、出力電圧のオーバーシュートを小さく抑えることのできる電源装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、電源用の入力電圧を昇圧用のチョッパ回路で断続して直流の出力電圧を出力させ、この出力電圧が所定の電圧となるようにその断続を制御する電源装置の制御方法であって、
前記チョッパ回路の起動時から予め設定した所定時間が経過するまで、前記出力電圧が所定の電圧より低い一定電圧となるように前記入力電圧の断続を制御し、
この後、前記出力電圧が所定の電圧となるようにその断続を制御することを特徴とする電源装置の制御方法。

請求項２の発明は、交流電圧を整流して電源用の入力電圧を出力する整流出力回路と、この整流出力回路から出力される入力電圧を断続して直流の出力電圧を出力する昇圧用のチョッパ回路と、このチョッパ回路が出力する出力電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路が検出した検出電圧に基づいて前記出力電圧が所定の電圧となるように前記チョッパ回路の断続を制御する制御手段とを備えた電源装置であって、
前記出力電圧が所定の電圧より低い一定電圧となるように前記検出電圧を補正する検出電圧補正手段を設け、
この検出電圧補正手段は、前記チョッパ回路の起動時から予め設定した所定時間が経過するまで前記検出電圧を補正することを特徴とする。

この発明によれば、電源投入時にチョッパ回路の出力電圧を短時間で所定電圧に安定させるようにしても、出力電圧のオーバーシュートを小さく抑えることができる。

以下、この発明に係る電源装置を備えた放電灯点灯装置の最良の形態である一実施例を図面に基づいて説明する。

図１は放電灯点灯装置の構成を示した回路図である。放電点灯装置は、直流の出力電圧を出力する電源装置１００と、その出力電圧を高周波に変換して放電灯１２３を点灯するインバータ回路１２２とを備えている。

電源装置１００は、交流電源Ｅの交流電圧を整流する全波整流回路（整流出力回路）１１１と、この全波整流回路１１１で整流された電源用の整流電圧（入力電圧）を断続して昇圧するチョッパ回路１２１と、このチョッパ回路１２１から出力される出力電圧を検出する電圧検出回路１３０と、チョッパ回路１２１の起動時から所定時間だけ一定の第１の設定電圧Ｖａを出力しその所定時間経過後に一定の第２の設定電圧Ｖｂ（Ｖａ＞Ｖｂ）を出力するマイクロコンピュータ（検出電圧補正手段）１４１と、電圧検出回路１３０が検出する検出電圧とマイクロコンピュータ（マイコン）１４１から出力される第１または第２の設定電圧とに基づいてチョッパ回路１２１の断続を制御する制御回路（制御手段）１３１とを備えている。

チョッパ回路１２１は、昇圧用のチョークコイルであるインダクタＬ１と、整流電圧を断続する電界効果型のスイッチング素子ＳＷ１と、逆流阻止用のダイオードＤ１と、平滑コンデンサＣ１などとから構成されている。

インダクタＬ１は全波整流回路１１１の正端子に直列接続され、このインダクタＬ１にダイオードＤ１が直列接続されている。このダイオードＤ１のカソードと全波整流回路１１１の負端子とに平滑コンデンサＣ１が並列接続され、スイッチング素子ＳＷ１のドレインがダイオードＤ１のアノードに接続され、スイッチング素子ＳＷ１のソースが全波整流回路１１１の負端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のゲートは制御回路１３１の出力端子１３１ｂに接続されている。

電圧検出回路１３０は、直列接続された２つの抵抗Ｒ４,Ｒ５から構成され、この抵抗Ｒ４,Ｒ５の接続点Ａが制御回路１３１の入力端子１３１ａに接続され、抵抗Ｒ４の一方の端子がダイオードＤ１のカソードに接続され、抵抗Ｒ５の他方の端子が接地されている。

マイコン１４１の出力端子１４１ａは抵抗Ｒ６を介して抵抗Ｒ４,Ｒ５の接続点Ａに接続されている。

マイコン１４１が出力する第１の設定電圧Ｖａは、チョッパ回路１２１から所定の電圧の出力電圧が出力されている際に、電圧検出回路１３０が検出する検出電圧より高い電圧に設定されており、この実施例では第１の設定電圧Ｖａが例えば４.６ボルトに設定され、第２の設定電圧Ｖｂが０.６ボルトに設定されている。

制御回路１３１は、入力端子１３１ａに入力する入力電圧と基準電圧Ｖｅとを比較して、その入力電圧が基準電圧Ｖｅとなるようにスイッチング素子ＳＷ１のオン・オフを制御する。
［動 作］
次に、上記のように構成される放電灯点灯装置１００の動作について説明する。

図示しない電源スイッチが投入されると（このときスイッチング素子ＳＷ１はオフしている）、全波整流回路１１１が交流電源Ｅの交流電圧を全波整流し、この全波整流された整流電圧がインダクタＬ１およびダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ１および電圧検出回路１３０に印加し、電圧検出回路１３０の抵抗Ｒ４,Ｒ５の接続点Ａに電圧が生じる。

制御回路１３１は、その接続点Ａの電圧を受けて動作し、スイッチング素子ＳＷ１を高周波でオン・オフ制御していく。このスイッチング素子ＳＷ１がオンすると、全波整流回路１１１からの整流電圧によりインダクタＬ１に励磁エネルギーが蓄えられ、スイッチング素子ＳＷ１がオフするとインダクタＬ１に蓄えられた励磁エネルギーによりダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ１に電流が流れていき、この平滑コンデンサＣ１が充電されていく。この充電により平滑コンデンサＣ１の電圧が上昇していく。これら動作が繰り返し行われていくことにより、平滑コンデンサＣ１の電圧が昇圧されていき、チョッパ回路１２１の出力電圧が上昇していく。

一方、マイコン１４１は、電源スイッチの投入により動作を開始して一定の第１の設定電圧Ｖａを所定時間だけ出力する。すなわち、チョッパ回路１２１の動作開始時から所定時間だけ第１の設定電圧Ｖａを出力する。

この第１の設定電圧Ｖａは、抵抗Ｒ６を介して電圧検出回路１３０の抵抗Ｒ４,Ｒ５の接続点Ａに印加する。このため、電圧検出回路１３０が検出する検出電圧が高くなり、この高くなった電圧が入力電圧として制御回路１３１の入力端子１３１ａに入力する。

すなわち、マイコン１４１は、第１の設定電圧Ｖａを出力することにより電圧検出回路１３０が検出する検出電圧を補正することになる。

制御回路１３１は、入力端子１３１ａの入力電圧が基準電圧Ｖｅとなるように、スイッチング素子ＳＷ１のオン・オフを制御する。すなわち、制御回路１３１は、スイッチング素子ＳＷ１のオンデューティ比を変化させて、チョッパ回路１２１の出力電圧が図２に示すように一定の第１の電圧Ｖ４となるようにスイッチング素子ＳＷ１のオン・オフを制御する。

この実施例では、マイコン１４１から出力される第１の設定電圧Ｖａが４.６ボルトのとき、第１の電圧Ｖ４が例えば２００ボルトになるように設定されている。

そして、チョッパ回路１２１の動作開始時から所定時間経過すると、マイコン１４１から一定の第２の設定電圧Ｖｂ（０.６ボルト）が出力される。

この第２の設定電圧Ｖｂは第１の設定電圧Ｖａよりもかなり低い電圧なので、電圧検出回路１３０が検出する検出電圧がほぼそのまま入力電圧として制御回路１３１の入力端子１３１ａに入力することになる。そして、制御回路１３１は、入力端子１３１ａに入力する入力電圧（検出電圧）が基準電圧Ｖｅとなるようにスイッチング素子ＳＷ１のオン・オフを制御する。

すなわち、制御回路１３１は、スイッチング素子ＳＷ１のオンデューティ比を変化させて、チョッパ回路１２１の出力電圧が図２に示すように一定の第２の電圧Ｖ５となるようにスイッチング素子ＳＷ１のオン・オフを制御する。

この実施例では、マイコン１４１から出力される第２の設定電圧Ｖｂが０.６ボルトのとき、第２の電圧Ｖ５が例えば４００ボルトになるように設定されている。この４００ボルトは放電灯１２３を点灯させるに必用な電圧である。

このように、制御回路１３１は、出力電圧が一定の第１の電圧Ｖ４となるようにスイッチング素子ＳＷ１のオン・オフを制御し、この後、出力電圧が一定の第２の電圧Ｖ５となるようにスイッチング素子ＳＷ１のオン・オフを制御するものであるから、チョッパ回路１２１から出力される出力電圧は２段階状に電圧が上昇される。このため、第１段階では、ゼロボルトから第１の電圧Ｖ４（２００ボルト）まで電圧を上昇させればよいので、この際に生じる出力電圧のオーバーシュートの問題は生じない。また、第２段階では、出力電圧を第１の電圧Ｖ４から第２の電圧Ｖ５まで上昇させるが、その電圧差（Ｖ５−Ｖ４）だけ電圧を上昇させればよいので、出力電圧の立ち上がり時間を短くしても、第２の電圧Ｖ５に対する出力電圧のオーバーシュートを小さく抑えることができる。

さらに、所定時間経過後にマイコン１４１から第２の設定電圧Ｖｂが出力されるので、その第２の設定電圧Ｖｂを安定したものとすることができ、このため、抵抗Ｒ４,Ｒ５,インダクタＬ１,ダイオードＤ１,平滑コンデンサＣ１などの部品のバラツキの影響を受けることが少なくなり、立ち上がり時間を短くしても部品のバラツキによるオーバーシュートを小さく抑えることができる。

このため、部品の耐電圧を大きくする必用がなく、電源装置１００の大型化やコスト高を防止することができる。

チョッパ回路１２１によって第２の電圧Ｖ５に昇圧された出力電圧は、直流電源電圧としてインバータ回路１２２に供給され、このインバータ回路１２２はその直流電源電圧を高周波に変換して放電灯１２３を点灯させる。

上記実施例では、第１の設定電圧Ｖａを第２の設定電圧Ｖｂの１／２、すなわち２００ボルトに設定しているが、これに限らず、例えば３００ボルトに設定してもよい。また、マイコン１４１は第１の設定電圧Ｖａを出力した後に第２の設定電圧Ｖｂを出力するが、第２の設定電圧Ｖｂを出力しなくてもよい。この場合、抵抗Ｒ６とマイコン１４１の出力端子１４１ａとの電気的接続をオフにする。

また、上記実施例では、電源装置を放電灯点灯装置に適用した場合について説明したが、これに限らず他の装置の電源装置に適応してもよい。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々に設計変更できることは勿論である。

この発明に係る電源装置を備えた放電灯点灯装置の構成を示した回路図である。 電源装置の出力電圧の波形を示した説明図である。 従来の電源装置を備えた放電灯点灯装置の構成を示した回路図である。 従来の電源装置の出力電圧と目標電圧の波形を示した説明図である。 出力電圧のオーバーシュートを示した説明図である。

符号の説明

１００ 電源装置
１１１ 全波整流回路（整流出力回路）
１２１ チョッパ回路
１３０ 電圧検出回路
１３１ 制御回路（制御手段）
１４１ マイコン（検出電圧補正手段）

Claims (4)

1. 電源用の入力電圧を昇圧用のチョッパ回路で断続して直流の出力電圧を出力させ、この出力電圧が所定の電圧となるようにその断続を制御する電源装置の制御方法であって、
   前記チョッパ回路の起動時から予め設定した所定時間が経過するまで、前記出力電圧が所定の電圧より低い一定電圧となるように前記入力電圧の断続を制御し、
   この後、前記出力電圧が所定の電圧となるようにその断続を制御することを特徴とする電源装置の制御方法。
2. 交流電圧を整流して電源用の入力電圧を出力する整流出力回路と、この整流出力回路から出力される入力電圧を断続して直流の出力電圧を出力する昇圧用のチョッパ回路と、このチョッパ回路が出力する出力電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路が検出した検出電圧に基づいて前記出力電圧が所定の電圧となるように前記チョッパ回路の断続を制御する制御手段とを備えた電源装置であって、
   前記出力電圧が所定の電圧より低い一定電圧となるように前記検出電圧を補正する検出電圧補正手段を設け、
   この検出電圧補正手段は、前記チョッパ回路の起動時から予め設定した所定時間が経過するまで前記検出電圧を補正することを特徴とする電源装置。
3. 前記検出電圧補正手段は、前記出力電圧が所定の電圧のときに電圧検出回路が検出する検出電圧より高い電圧の一定の第１の設定電圧を出力して、前記検出電圧を補正することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 前記検出電圧補正手段は、第１の設定電圧を出力した後に、この第１の設定電圧より低い一定の第２の設定電圧を出力して、前記出力電圧を所定の電圧にすることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。

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