JP2013243807A - 充電回路及びそれを用いた閃光放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直列接続された複数の蓄電素子を充電する充電回路において、各蓄電素子を均等に充電することができる低損失、小型かつ安価な構成を提供する。
【解決手段】第１及び第２の端子間Ｎ１、Ｎ２に発生させた電圧を蓄電するための蓄電回路部を備えた充電回路であって、蓄電回路部は、直接直列接続された第１及び第２の蓄電素子１５−１，１５−２、並びに第１の端子Ｎ１と第１の蓄電素子１５−１の高電位側電極を接続する第１の電流経路Ｌ１、第２の端子Ｎ２と第１の蓄電素子１５−１の低電位側電極を接続する第２の電流経路Ｌ２、第１の端子Ｎ１と第２の蓄電素子１５−２の高電位側電極を接続する第３の電流経路Ｌ３及び第２の端子Ｎ２と第２の蓄電素子１５−２の低電位側電極を接続する第４の電流経路Ｌ４の開閉状態を切り替え可能なスイッチ部５１，５２，５３，５４を備える。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は蓄電素子に電荷を充電するための充電回路及びそれを用いた閃光放電ランプ点灯装置に関する。

太陽電池の光電変換特性などの各種太陽エネルギー利用機器の性能測定のために、自然太陽光のスペクトル分布を再現する擬似太陽光を被照射体に照射する擬似太陽光照射装置が知られている。このような装置では、例えば、発光長が１０００ｍｍ以上のキセノンランプ（以下、「ランプ」という）に直流のランプ電流が通電され、そのランプ電流値は点灯装置によって制御される。一般的には、点灯時のランプ電流は数十アンペア（例えば７０Ａ）、ランプ電圧は数百ボルト（例えば５００Ｖ）程度であり、このランプ電流／電圧が、１回の点灯あたり数十ミリ秒から数百ミリ秒にわたって通電／印加される。この出力状態が定電流又は定電力で制御され、点灯期間中に被照射体の性能が測定される。

上記の場合、ランプ電力が約３５ｋＷとなり、瞬時（例えば１００ミリ秒）とはいえ、この電力を商用電源から直接供給すると、同じ商用電源の系統の周辺機器に障害を及ぼすことや、商用電源と照射装置の間に容量の大きい接点及び配線が必要となることが問題となる。そこで一般には、照射装置内に点灯装置を設け、点灯装置において電力をコンデンサ等の蓄積素子に蓄積し、点灯指令に応じてその蓄積された電力をランプに供給する構成が採用される。このような閃光ランプ点灯装置において、必要な蓄電素子の電圧および容量はランプ電圧やランプ電流、ランプ点灯時間等によって異なってくる。そのため、蓄電素子は複数直列、複数並列又はその組み合わせによって構成されることが多い。充電回路はその蓄電素子の構成、及び必要とされる充電完了までの時間に応じて設計される。

ここで、直列接続された複数の蓄電素子を充電する場合、蓄電素子の各々に同じ電圧を充電することが必要となる。直列接続された複数の蓄電素子に単に充電電流を流したのでは、その内部抵抗のばらつき等により、各蓄電素子に充電される電圧が不均一となる可能性がある。その場合、複数の蓄電素子のうちのある蓄電素子において、充電電圧が他の蓄電素子の充電電圧よりも高くなり、場合によっては蓄電素子の定格電圧を超えてしまう可能性がある。

そこで、例えば、特許文献１は、各蓄電素子に並列接続されたバランス抵抗によって各蓄電素子の充電電圧のバランスが確保される構成を開示する。また、図１２に示すように、直列接続された蓄電素子それぞれに対応して個別の昇圧充電回路が設けられる構成も考えられる。この構成においては、各蓄電素子の充電電圧及び充電電流を個別に制御することができるので、各蓄電素子間で充電電圧を均等化し易い。また、特許文献２は、高圧放電を行うために、複数の蓄電素子を並列接続して単一の電源から各々を充電した後に蓄電素子をスイッチ素子により直列接続に組み替え、直列合計電圧を負荷に放電する構成を開示する。

特開２０１１−１５５７５１号公報 特開２０１０−１７５５９６号公報

しかし、特許文献１の構成では、充電中又は充電後にバランス抵抗によって電力が消費されるので損失が大きく、好ましくない。特に、充電電圧が高圧になるほどこの問題が無視できないものとなる。また、図１２のような回路構成では各蓄電素子の充電電圧は適正なものとなるものの、充電回路が大型化し、高コストなものとなってしまう。特に、蓄電素子の接続数が増加すればするほどこの問題が顕著になる。

また、特許文献２の構成によると、接続切替え用のスイッチ素子が各蓄電素子間に挿入されているので、蓄電素子の直列接続時（放電時）には、導通状態のスイッチ素子に全放電電流が流れることになる。即ち、スイッチ素子に電流容量の大きく、かつ場合によっては高耐圧の素子を用いる必要があり、充電回路が大型化及び高コスト化してしまう。特に、閃光放電ランプ点灯装置に用いる充電回路においては、充電合計電圧が１０００Ｖを超え、放電電流が数１０〜１００Ａ程度となる。従って、その放電経路に、電流容量が大きくかつ高耐圧のスイッチ素子が蓄電素子数に応じて挿入される構成は現実的ではない。

そこで、本発明は、直列接続された複数の蓄電素子を充電する充電回路において、各蓄電素子を均等に充電することができる低損失、小型かつ低コストな構成を提供することを課題とする。また、本発明は、閃光放電ランプに高圧を印加して大電流を流すことができる小型かつ安価な閃光放電ランプ点灯装置を提供することを課題とする。

本発明の第１の側面は、高電位側の第１の端子と低電位側の第２の端子の間に充電用電圧を発生させる電源回路部及び充電用電圧を蓄電するための蓄電回路部を備えた充電回路である。蓄電回路部は、直列接続された第１及び第２の蓄電素子であって第１の蓄電素子の低電位側電極と第２の蓄電素子の高電位側電極が直接接続された第１及び第２の蓄電素子、並びに第１の端子と第１の蓄電素子の高電位側電極を接続する第１の電流経路、第２の端子と第１の蓄電素子の低電位側電極を接続する第２の電流経路、第１の端子と第２の蓄電素子の高電位側電極を接続する第３の電流経路及び第２の端子と第２の蓄電素子の低電位側電極を接続する第４の電流経路の開閉状態を切り替え可能なスイッチ部を備える。充電回路はさらに、電源回路部及びスイッチ部を制御する制御回路を備え、第１及び第２の電流経路の組が同じ開閉状態となり、第３及び第４の電流経路の組が同じ開閉状態となり、かつ第１及び第２の電流経路の組と第３及び第４の電流経路の組が同時に閉状態にならないように制御回路がスイッチ部を制御する。

ここで、第１のノードにおいて第１の端子から第１の電流経路と第３の電流経路への分岐が形成され、第２のノードにおいて第２の端子から第２の電流経路と第４の電流経路への分岐が形成され、スイッチ部が第１乃至第４のスイッチ素子を備え、第１のスイッチ素子が第１のノードと第１の蓄電素子の高電位側電極の間に接続され、第２のスイッチ素子が第２のノードと第１の蓄電素子の低電位側電極の間に接続され、第３のスイッチ素子が第１のノードと第２の蓄電素子の高電位側電極の間に接続され、第４のスイッチ素子が第２のノードと第２の蓄電素子の低電位側電極の間に接続され、第１及び第２のスイッチ素子の組が同じ開閉状態となり、第３及び第４のスイッチ素子の組が同じ開閉状態となり、かつ第１及び第２のスイッチ素子の組と第３及び第４のスイッチ素子の組が同時に閉状態にならないようにスイッチ部が制御される。

さらに、充電回路は、第１のノードと第１の蓄電素子の高電位側電極の間に、アノードを第１のノードに向けて第１のスイッチ素子に直列接続された第１の整流素子、及び第２のノードと第２の蓄電素子の低電位側電極の間に、カソードを第２のノードに向けて第４のスイッチ素子に直列接続された第２の整流素子を備えるようにしてもよい。

本発明の第２の側面は、高電位側の第１の端子と低電位側の第２の端子の間に充電用電圧を発生させる電源回路部及び充電用電圧を蓄電するための蓄電回路部を備えた充電回路である。蓄電回路部が、２≦ｎ、１≦ｋ≦ｎのｎ及びｋについて、直列接続された第１乃至第ｎの蓄電素子であって、ｋ＝ｎの場合を除き第ｋの蓄電素子の低電位側電極と第ｋ＋１の蓄電素子の高電位側電極が直接接続された第１乃至第ｎの蓄電素子、並びに第１の端子と第ｋの蓄電素子の高電位側電極を接続する第２ｋ−１の電流経路及び第２の端子と第ｋの蓄電素子の低電位側電極を接続する第２ｋの電流経路の開閉状態を切り替え可能なスイッチ部を備える。充電回路はさらに、電源回路部及びスイッチ部を制御する制御回路を備え、第２ｋ−１及び第２ｋの電流経路の組が同じ開閉状態となりかつ他の電流経路の組が同時に閉状態にならないように制御回路が前記スイッチ部を制御する。

ここで、第１のノードにおいて第１の端子から第２ｋ−１の電流経路と第２ｋ＋１の電流経路への分岐が形成され、第２のノードにおいて第２の端子から第２ｋの電流経路と第２ｋ＋２の電流経路への分岐が形成され、スイッチ部が第１乃至第ｎのスイッチ素子を備え、第２ｋ−１のスイッチ素子が第１のノードと第ｋの蓄電素子の高電位側電極の間に接続され、第２ｋのスイッチ素子が第２のノードと第ｋの蓄電素子の低電位側電極の間に接続され、第２ｋ−１及び第２ｋのスイッチ素子の組が同じ開閉状態となりかつ他のスイッチ素子の組が同時に閉状態にならないようにスイッチ部が制御される。

さらに、第１のノードと、少なくともｎ−１以下のｋについて第ｋの蓄電素子の高電位側電極の間に、アノードを第１のノードに向けて第２ｋ−１のスイッチ素子に直列接続された第２ｋ−１の整流素子、及び第２のノードと、少なくとも２以上のｋについて第ｋの蓄電素子の低電位側電極の間に、カソードを第２のノードに向けて第２ｋのスイッチ素子に直列接続された第２ｋの整流素子を備えるようにしてもよい。

上記第１又は第２の側面において、制御回路は、全電流経路が開状態の期間に電源回路部の出力を停止させるように構成されることが好ましい。

本発明の第３の側面は、上記第１又は第２の側面の充電回路、直列接続された蓄電素子の合計充電電圧を閃光放電ランプに印加するための電流制御回路、及び充電回路と電流制御回路を制御する制御手段を備えた閃光放電ランプ点灯装置である。

本発明の第１の実施例による充電回路を含む閃光放電ランプ点灯装置を示す図である。 図１Ａの充電回路部を示す図である。 図１Ｂの充電回路の動作を説明する図である。 本発明の第２の実施例による充電回路を示す図である。 本発明の第３の実施例による充電回路を示す図である。 図４の充電回路の動作を説明する図である。 本発明の第４の実施例による充電回路を示す図である。 本発明の第１の変形例による充電回路を示す図である。 本発明の第２の変形例による充電回路を示す図である。 本発明の第３の変形例による充電回路を示す図である。 本発明の第４の変形例による充電回路を示す図である。 本発明の第５の変形例による充電回路を示す図である。 従来技術による充電回路を示す図である。

実施例１．
図１Ａに本発明の第１の実施例による充電回路を含む閃光放電ランプ点灯装置（以下、「点灯装置」という）を示す。点灯装置は、ＡＣ電源を整流器１及び平滑コンデンサ２で整流平滑化する整流入力回路１００、整流入力回路１００の出力を昇圧して充電する充電回路２００、閃光放電ランプ２５を絶縁破壊させて充電回路２００で充電されたエネルギーを閃光放電ランプ２５に投入するための電流制御回路３００、並びに充電回路２００及び電流制御回路３００を制御するＣＰＵ４００（制御手段）を備える。但し、上記及び以降の説明において、各回路素子が上記のどの回路に属するかは便宜的なものであり、本発明を拘束するものではない。

充電回路２００は、高電位側の端子３１及び低電位側の端子３２より前段の電源回路部、端子３１及び３２の後段の蓄電回路部、及びＰＷＭ制御回路７を備える。電源回路部は端子３１−３２の間に充電用電圧を発生させ、蓄電回路部はその充電用電圧を蓄電する。

電源回路部は、トランジスタ３〜６からなるフルブリッジ回路、フルブリッジ回路の出力がその一次巻線に接続される昇圧トランス８、昇圧トランスの二次巻線に接続される整流器９、整流器９の出力側に接続される電流制限用コイル１０、充電電圧検出部１１、電流検出抵抗１２、誤差増幅器１３及び基準電源１４を含む。フルブリッジ回路（３〜６）はＰＷＭ制御回路７によってスイッチング制御される。

蓄電回路部は、蓄電素子１５−１及び１５−２並びにスイッチ部５０を備える。
蓄電素子１５−１及び１５−２は直列接続され、蓄電素子１５−１の低電位側電極と蓄電素子１５−２の高電位側電極が直接接続されている。蓄電素子１５−１及び１５−２は大容量のコンデンサであればよい。なお、図１においては、蓄電素子１５−１及び１５−２として電解コンデンサを図示しているが、例えば電気二重層コンデンサ、バッテリー等、他の蓄電素子であってもよい。また、蓄電素子は直列接続構成において複数の蓄電素子が並列接続されるようにしてもよい。

図１Ｂに充電回路２００の詳細な図を示す。スイッチ部５０は電流経路Ｌ１〜Ｌ４及びスイッチ素子５１〜５４を備える。電流経路Ｌ１は端子３１と蓄電素子１５−１の高電位側電極の間に配線され、電流経路Ｌ２は端子３２と蓄電素子１５−１の低電位側電極の間に配線され、電流経路Ｌ３は端子３１と蓄電素子１５−２の高電位側電極の間に配線され、電流経路Ｌ４は端子３２と蓄電素子１５−２の低電位側電極の間に配線される。ここで、電流経路Ｌ１と電流経路Ｌ３の分岐点をノードＮ１とし、電流経路Ｌ２と電流経路Ｌ４の分岐点をノードＮ２とする。また、スイッチ素子５１〜５４の各出力点を充電出力端子４１〜４４とする。

スイッチ素子５１はノードＮ１と蓄電素子１５−１の高電位側電極の間に接続され、スイッチ素子５２はノードＮ２と蓄電素子１５−１の低電位側電極の間に接続され、スイッチ素子５３はノードＮ１と蓄電素子１５−２の高電位側電極の間に接続され、スイッチ素子５４はノードＮ２と蓄電素子１５−２の低電位側電極の間に接続される。スイッチ素子５１〜５４は、例えばＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタからなり、ＰＷＭ制御回路７によってそれぞれＯＮ−ＯＦＦ制御される。図１Ｂから分かるように、スイッチ素子５１及び５２が導通状態でかつスイッチ素子５３及び５４が非導通状態のときに蓄電素子１５−１が充電され、スイッチ素子５１及び５２が非導通状態でかつスイッチ素子５３及び５４が導通状態のときに蓄電素子１５−２が充電される。従って、ＰＷＭ制御回路７は、電流経路Ｌ１及びＬ２（即ち、スイッチ素子５１及び５２）を同じ開閉状態とし、電流経路Ｌ３及びＬ４（即ち、スイッチ素子５３及び５４）を同じ開閉状態とし、かつ電流経路Ｌ１及びＬ２と電流経路Ｌ３及びＬ４が同時に閉状態とならないようにスイッチ素子５１〜５４を制御する。

電源回路部において、ＰＷＭ制御回路７はＣＰＵ４００からの充電開始指令を受けると、トランジスタ３及び６とトランジスタ４及び５を数十ｋＨｚ（例えば、５０ｋＨｚ程度）の高周波で交互にオン／オフさせる。フルブリッジ回路の交流出力は昇圧トランス８の１次巻線に入力され、昇圧トランス８の巻数比に応じて昇圧された電圧が２次巻線に発生する。昇圧トランス８の２次巻線に発生した電圧は整流器９によって整流され、充電入力端子３１（高電位側端子）及び充電入力端子３２（低電位側端子）に出力される。

例えば、上述したようにスイッチ素子５１及び５２がＯＮ状態のとき、電源回路部の出力は蓄電素子１５−１に充電される。この際に、蓄電素子１５−１の充電電圧が充電電圧検出部１１によって検出され、所定期間内において検出充電電圧が設定充電電圧に達していなければＰＷＭ制御回路７はフルブリッジ回路（３〜６）の動作を継続する。一方、検出充電電圧が設定充電電圧に到達した時点でＰＷＭ制御回路７がフルブリッジ回路の動作を停止し、又は充電電圧を維持するようフルブリッジ回路を制御する。また、充電動作中は、電流検出抵抗１２に発生する電圧（即ち、検出充電電流）が基準電圧１４（即ち、充電電流設定値）と等しくなるように誤差増幅器１３の誤差増幅出力に応じてＰＷＭ制御回路７がフルブリッジ回路のパルス幅を制御する。スイッチ素子５３及び５４がＯＮ状態となり、電源回路部の出力が蓄電素子１５−２に充電される場合も同様の動作が行われる。

図２は充電回路２００の動作を示すタイミングチャートである。図２において、スイッチ素子５１及び５２の組の導通状態をＴ１（ＯＮ：導通）、スイッチ素子５３及び５４の組の導通状態をＴ２（ＯＮ：導通）、フルブリッジ回路（３〜６）の動作状態をＴ_ＦＢで表す。上述したように、Ｔ１とＴ２は同時にＯＮ状態とはならい。そして、Ｔ１とＴ２が同時にＯＮしてしまう瞬間を回避するためにＴ１とＴ２には所定のデッドタイムｄが確保されることが望ましい。

また、Ｔ１及びＴ２がともにＯＦＦの期間は電源回路部の出力（即ち、端子３１−３２間）がオープン状態となり、この期間に電源回路部が昇圧出力動作を行うと端子３１−３２間に高電圧が発生してしまう。従って、Ｔ１及びＴ２の双方がＯＦＦの期間にはＴ_ＦＢがＯＮとならないようデッドタイムＤが設けられるようにしてもよい。デッドタイムＤの期間は、フルブリッジ回路（３〜６）のスイッチング動作が停止されて電源回路部の出力が停止される。

なお、図２ではＴ１、Ｔ２及びＴ_ＦＢのいずれも一定の周期及び一定のデューティ比でＯＮ−ＯＦＦする構成としているが、Ｔ１、Ｔ２及びＴ_ＦＢのＯＮ−ＯＦＦのタイミングは上記のデットタイムｄ及びＤが確保されている限りは任意である。例えば、一方の蓄電素子を先に充電完了させた後に他方の蓄電素子を充電開始するようにしてもよい。この場合、Ｔ１とＴ２のデッドタイムｄ及びＴ_ＦＢのデッドタイムＤは全充電期間にわたってそれぞれ１回だけとなる。

蓄電素子１５−１及び１５−２の合計充電電圧がランプ電圧よりも充分に高い設定電圧（例えば、１０００Ｖ）に充電されたことが充電電圧検出部１１及びＰＷＭ制御回路７によって検出されると、ＰＷＭ制御回路７はフルブリッジ回路の動作を一旦停止（又は充電電圧を保持）し、スタンバイ状態とする。ＰＷＭ制御回路７は、充電の完了に応じて充電完了信号をＣＰＵ４００に返す充電完了検出手段７ａを含む。

電流制御回路３００は降圧チョッパ回路からなり、降圧チョッパ回路は、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチ１６、ダイオード１７、コイル１８、コンデンサ１９、電流検出抵抗２０、半導体スイッチ１６の導通時間を制御するＰＷＭ制御回路２１、誤差増幅器２２、パルストランス２３及び始動回路２４を含む。ＣＰＵ４００は充電完了検出手段７ａからの充電完了信号を受けて点灯指令信号を出力する。電流制御回路３００はＣＰＵ４００からの点灯指令信号に応じて動作を開始する。動作開始時点で、ランプ２５の両端に蓄電素子１５−１及び１５−２の直列合計電圧とほぼ等しい直流電圧（１０００Ｖ）が直ちに印加され、ランプ点灯指令によって始動回路２３が起動する。始動回路２３が起動すると、パルストランス２４に高圧パルスが発生することよってランプ２５の絶縁破壊が起こる。

ランプ２５が絶縁破壊を起こすと、蓄電素子１５−１及び１５−２の合計充電電圧を電源として電流制御回路３００からの制限された電流がランプ２５に投入される。電流制御回路３００において、点灯中は、ランプ電流に比例する電圧信号（検出電圧）と、ランプ電流の設定値に比例するＣＰＵ４００からの可変の電圧信号が誤差増幅器２２に入力され、両者が等しくなるようにＰＷＭ制御回路２１によって半導体スイッチ１６の導通時間がＰＷＭ制御される。これにより、直列接続された蓄電素子１５−１及び１５−２を電源とするランプ２５の直流点灯（例えば、直流定電流点灯）が行われる。

このように、本実施例の構成によると、直列接続された蓄電素子を充電する充電回路において、各蓄電素子を均等に充電することができる。また、蓄電素子追加に伴う追加部品がスイッチ素子５１〜５４だけであり、充電回路の小型化に有利である。
しかも、蓄電素子から負荷（ランプ）への放電経路中にスイッチ素子５１〜５４が接続されていないので、スイッチ素子５１〜５４には充電電流に対応する程度の電流容量のスイッチ素子を採用すればよい。具体的には、蓄電素子からランプへの放電電流は約数１０〜１００Ａであるのに対し、電源回路部から各蓄電素子への充電電流は数Ａ程度である。従って、スイッチ素子５１〜５４に流れる電流も数Ａ程度であるので、低損失、小型かつ低コストな充電回路を構成できる。

またさらに、いずれの充電経路にも昇圧出力が印加されない期間に電源回路部の動作を停止させる構成としたので、電源回路部が高い昇圧比で高電圧を出力する構成においても安全性を確保することができる。

実施例２．
本実施例では、上記第１の実施例の構成に加えて、さらにスイッチ素子故障時の蓄電素子の短絡を防止する構成を示す。蓄電素子の充電過程（特に、充電が進んだ状態）において、蓄電素子が短絡されると、その短絡経路に非常に大きな放電電流が流れることになり、好ましくない。従って、本実施例では、スイッチ素子故障時の過大な放電電流を防止することを目的とする。

図３に本実施例の充電回路部の構成を示す。図１に示す第１の実施例との相違は、スイッチ部５０が整流素子６１及び６２を備える点である。整流素子６１はノードＮ１と蓄電素子１５−１の高電位側電極の間に、アノードをノードＮ１に向けてスイッチ素子５１に直列接続される。整流素子６２はノードＮ２と蓄電素子１５−２の低電位側電極の間に、カソードをノードＮ２に向けてスイッチ素子５４に直列接続される。整流素子６１及び６２はダイオードであればよい。

例えば、充電過程においてスイッチ素子５１が短絡故障した場合を想定する。スイッチ素子（５１、５２、５３、５４）がそれぞれ（短絡、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ）の状態（期間Ｔ２）となったときに、仮に整流素子６１がなかったとすると、蓄電素子１５−１の高電位側電極と低電位側電極とが端子４１、スイッチ素子５１（短絡）、ノードＮ１、スイッチ素子５３及び端子４３を介して短絡されてしまう。即ち、スイッチ素子５１の短絡故障発生前に蓄電素子１５−１に充電されてきた充電電圧が、短絡故障発生後の期間Ｔ２においてスイッチ素子５１及び５３が同時に導通することにより放電されてしまうことになる。これに対して、整流素子６１が接続されていれば、スイッチ素子５１の短絡故障発生後の期間Ｔ２において、整流素子６１が非導通状態となり、蓄電素子１５−１の短絡が防止される。

また、充電過程においてスイッチ素子５２が短絡故障した場合を想定する。スイッチ素子（５１、５２、５３、５４）がそれぞれ（ＯＦＦ、短絡、ＯＮ、ＯＮ）の状態（期間Ｔ２）となったとき、仮に整流素子６２がなかったとすると、蓄電素子１５−２の高電位側電極と低電位側電極とが端子４２、スイッチ素子５２（短絡）、ノードＮ２、スイッチ素子５４、端子４４を介して短絡されてしまう。即ち、スイッチ素子５２の短絡故障発生前に蓄電素子１５−２に充電されてきた充電電圧が、短絡故障発生後の期間Ｔ２においてスイッチ素子５２及び５４が同時に導通することにより放電されてしまうことになる。これに対して、整流素子６２が接続されていれば、スイッチ素子５２の短絡故障発生後の期間Ｔ２において整流素子６２が非導通状態とり、蓄電素子１５−２の短絡が防止される。

この場合の期間Ｔ２において、スイッチ素子５２及び５３が同時に導通することにより高電位側端子３１と低電位側端子３２とが実質的に短絡状態となり得るが、このような状態に対しては、電源回路部における異常検出手段によって保護動作を行うようにすればよい。例えば、ＰＷＭ制御回路７が最小出力状態（例えば、最小デューティ状態）となっても電流検出抵抗１２に流れる電流が所定値以上となるような状態をＰＷＭ制御回路７が異常発生と判定し、フルブリッジ回路（３〜６）を停止させるようにすればよい。

また、充電過程においてスイッチ素子５３が短絡故障した場合を想定する。スイッチ素子（５１、５２、５３、５４）がそれぞれ（ＯＮ、ＯＮ、短絡、ＯＦＦ）の状態（期間Ｔ１）となったとき、仮に整流素子６１がなかったとすると、蓄電素子１５−１の高電位側電極と低電位側電極とが端子４１、スイッチ素子５１（回生ダイオード）、ノードＮ１、スイッチ素子５３及び端子４３を介して短絡されてしまう。即ち、スイッチ素子５３の短絡故障発生前に蓄電素子１５−１に充電されてきた充電電圧が、短絡故障発生後の期間Ｔ１においてスイッチ素子５１及び５３が同時に導通することにより放電されてしまうことになる。これに対して、整流素子６１が接続されていれば、スイッチ素子５３の短絡故障発生後の期間Ｔ１において整流素子６１が非導通状態となり、蓄電素子１５−１の短絡が防止される。この場合の期間Ｔ１においても、スイッチ素子５２及び５３が同時に導通することにより高電位側端子３１と低電位側端子３２とが実質的に短絡状態となり得るが、上述したように、このような状態に対しては、電源回路部における異常検出手段によって保護動作を行うようにすればよい。

また、充電過程においてスイッチ素子５４が短絡故障した場合を想定する。スイッチ素子（５１、５２、５３、５４）がそれぞれ（ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ、短絡）の状態（期間Ｔ１）において、仮に整流素子６２がなかったとすると、蓄電素子１５−２の高電位側電極と低電位側電極とが端子４２、スイッチ素子５２（回生ダイオード）、ノードＮ２、スイッチ素子５４（短絡）及び端子４４を介して短絡されてしまう。即ち、スイッチ素子５４の短絡故障発生前に蓄電素子１５−２に充電されてきた充電電圧が、短絡故障発生後の期間Ｔ１においてスイッチ素子５２及び５４が同時に導通することにより放電されてしまうことになる。これに対して、整流素子６２が接続されていれば、スイッチ素子５４の短絡故障発生後の期間Ｔ１において整流素子６２が非導通状態となり、蓄電素子１５−２の短絡が防止される。

以上のように、スイッチ素子故障時の蓄電素子短絡防止用（逆流防止用）の整流素子を接続することにより、充電回路の安全性がより向上する。

実施例３．
第１の実施例では、蓄電回路部において２個の蓄電素子を直列接続する構成を示したが、本実施例では、ｎ（２≦ｎ）個の蓄電素子を直列接続する構成を示す。図４に本実施例の充電回路における蓄電回路部の構成を示す。なお、ｎ＝２の場合は上記第１の実施例と同様の構成となる。

本実施例の蓄電回路部は、蓄電素子１５−１〜１５−ｎ及びスイッチ部５０を備える。なお、以降の説明において、２≦ｎ、１≦ｋ≦ｎとする。蓄電素子１５−１〜１５−ｎは直列接続され、蓄電素子１５−ｋの低電位側電極と蓄電素子１５−（ｋ＋１）の高電位側電極が直接接続されている（但し、ｋ＝ｎの場合を除く）。スイッチ部５０は電流経路Ｌ_１〜Ｌ_２ｎ及びスイッチ素子５０_１〜５０_２ｎを備える。なお、図４においては、図の明瞭化のため、各スイッチ素子の制御線（ゲート配線）は省略してある。

電流経路Ｌ_２ｋ−１は端子３１と蓄電素子１５−ｋの高電位側電極の間に配線され、電流経路Ｌ_２ｋは端子３２と蓄電素子１５−ｋの低電位側電極の間に配線される。
スイッチ素子５０_２ｋ−１は端子３１と蓄電素子１５−ｋの高電位側電極の間に接続され、スイッチ素子５０_２ｋは端子３２と蓄電素子１５−ｋの低電位側電極の間に接続される。スイッチ素子５０_１〜５０_２ｎは、例えばＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタからなり、ＰＷＭ制御回路７によってそれぞれＯＮ−ＯＦＦ制御される。本実施例でも、電流経路Ｌ_２ｋ−１及びＬ_２ｋが同じ開閉状態となり、かつ他の電流経路が同時に閉状態にならないようにＰＷＭ制御回路７がスイッチ部５０の各スイッチ素子のＯＮ−ＯＦＦを制御する。

図５にＰＷＭ制御回路７によるスイッチ部５０の制御のタイミングチャートを示す。スイッチ素子５０_２ｋ−１及び５０_２ｋの組の導通状態をＴｋ、フルブリッジ回路（３〜６）の動作状態をＴ_ＦＢとする。第１の実施例と同様に、１組のスイッチ素子と他の組のスイッチ素子が同時にＯＮしてしまう瞬間を回避するために各期間の間には所定のデッドタイムｄが確保されることが望ましい。

また、ＴｋがＯＦＦの期間は電源回路部の出力（即ち、端子３１−３２間）がオープン状態となり、この期間に電源回路部が昇圧出力動作を行うと端子３１−３２間に高電圧が発生してしまう。従って、Ｔｋの期間にはＴ_ＦＢがＯＮとならないようデッドタイムＤが設けられるようにしてもよい。デッドタイムＤの期間は、フルブリッジ回路のスイッチング動作が停止され、電源回路部の出力が停止される。

なお、図５ではＴｋ及びＴ_ＦＢのいずれも一定の周期及び一定のデューティ比でＯＮ−ＯＦＦする構成としているが、Ｔｋ及びＴ_ＦＢのＯＮ−ＯＦＦのタイミングは上記のデットタイムｄ及びＤが確保されている限りは任意である。例えば、１つの蓄電素子を充電完了させた後に他の蓄電素子を充電開始するようにしてもよい。

以上のように、本実施例の充電回路の構成は、多数の蓄電素子を直列接続する場合にも容易に拡張することができる。特に、蓄電素子の追加に伴う追加部品が、蓄電素子数の倍の数の定格電流数Ａ程度のスイッチ素子だけで済むので、充電回路が大幅に大型化・高コスト化することはない。従って、本発明は種々の充電回路乃至は閃光放電ランプ点灯装置に適用することができ、汎用性が高く、有利である。

実施例４．
本実施例では、上記第３の実施例の構成に加えて、さらにスイッチ素子故障時の蓄電素子の短絡を防止する構成を示す。蓄電素子の充電過程において、蓄電素子が短絡されると（特に複数の蓄電素子がまとめて短絡されると）、その短絡経路に非常に大きな放電電流が流れることになり、好ましくない。従って、本実施例では、スイッチ素子故障時の過大な放電電流を防止することを目的とする。

図６に本実施例の充電回路部の構成を示す。図４に示す第３の実施例との相違は、スイッチ部５０が整流素子６０_１〜６０_２ｎ（但し、６０_２及び６０_２ｎ−１は無い）を備える点である。整流素子６０_２ｋ−１（１≦ｋ≦ｎ）はノードＮ１と蓄電素子１５−ｋ（但し、蓄電素子１５−ｎを除く）の高電位側電極の間に、アノードをノードＮ１に向けてスイッチ素子５０_２ｋ−１に直列接続される。整流素子６０_２ｋはノードＮ２と蓄電素子１５−ｋ（但し、蓄電素子１５−１を除く）の低電位側電極の間に、カソードをノードＮ２に向けてスイッチ素子５０_２ｋに直列接続される。各整流素子はダイオードであればよい。

第２の実施例を参照して各整流素子の役割を一般化すると、以下のようになる。
整流素子６０_２ｋ−１は、スイッチ素子５０_２ｋ−１が短絡故障した場合に、スイッチ素子５０_２ｋ−１とスイッチ素子５０_２ｊ＋１（ｋ≦ｊ≦ｎ−１）が同時に導通状態となることにより蓄電素子１５−ｋから１５−ｊまでの蓄電素子が短絡することを防止するために接続される。なお、ｊ＝ｋの場合は蓄電素子１５−ｋのみが短絡される。ここで、スイッチ素子５０_２ｎ＋１は存在しないので、スイッチ素子５０_２ｎ−１及び５０_２ｎ＋１が同時に導通することはなく、整流素子６０_２ｎ−１は不要となる。

また、整流素子６０_２ｋは、スイッチ素子５０_２ｋが短絡故障した場合に、スイッチ素子５０_２ｉ−２（２≦ｉ≦ｋ）とスイッチ素子５０_２ｋが同時に導通状態となることにより蓄電素子１５−ｉ〜１５−ｋまでの蓄電素子が短絡することを防止するために接続される。なお、ｉ＝ｋの場合は蓄電素子１５−ｋのみが短絡される。ここで、スイッチ素子５０_０は存在しないので、スイッチ素子５０_０及び５０_２が同時に導通することはなく、整流素子６０_２は不要となる。なお、上述したように、整流素子６０_２ｎ−１及び６０_２は不要であるが、接続されていても本実施例の作用効果を損なうものではない。逆に、蓄電素子１５−１よりも高電位側又は蓄電素子１５−ｎよりも低電位側に蓄電素子を後から追加接続する場合に備えて、整流素子６０_２又は６０_２ｎ−１を接続しておいてもよい。

以上のように、スイッチ素子故障時の蓄電素子短絡防止用（逆流防止用）の整流素子を接続することにより、多数の蓄電素子を直列接続した場合でもより高い安全性を確保することができる。

変形例１．
上記第１の実施例においては、スイッチ部５０の構成として、スイッチ素子５１〜５４がそれぞれ並列に接続される構成を示したが、本変形例では他の接続構成を示す。図７に本変形例の蓄電回路部の構成を示す。なお、蓄電回路部の、特にスイッチ部の結線構成以外は第１の実施例と同様であるのでその説明を簡略化又は省略する。

蓄電回路部は、蓄電素子１５−１及び１５−２並びにスイッチ部５０を備える。蓄電素子１５−１及び１５−２は直列接続され、蓄電素子１５−１の低電位側電極と蓄電素子１５−２の高電位側電極が直接接続されている。スイッチ部５０は電流経路Ｌ１〜Ｌ４及びスイッチ素子５１〜５４を備える。なお、図７においては、図の明瞭化のため、各スイッチ素子の制御線（ゲート配線）は省略してある。

電流経路Ｌ１は端子３１と蓄電素子１５−１の高電位側電極の間に配線され、電流経路Ｌ２は端子３２と蓄電素子１５−１の低電位側電極の間に配線され、電流経路Ｌ３は端子３１と蓄電素子１５−２の高電位側電極の間に配線され、電流経路Ｌ４は端子３２と蓄電素子１５−２の低電位側電極の間に配線される。ここで、電流経路Ｌ１と電流経路Ｌ３の分岐点をノードＮ１、電流経路Ｌ２と電流経路Ｌ４の分岐点をノードＮ２、電流経路Ｌ２と電流経路Ｌ３の分岐点をノードＮ３とする。なお、充電出力端子について、蓄電素子１５−１の高電位電極側の端子を４１、蓄電素子１５−１の低電位側電極及び蓄電素子１５−２の高電位側電極側の端子を４５、蓄電素子１５−２の低電位側電極側の端子を４４とする。電流経路Ｌ２及びＬ３はノードＮ３と端子４５の間で共通配線となる。

スイッチ素子５１はノードＮ１と蓄電素子１５−１の高電位側電極の間に接続され、スイッチ素子５２はノードＮ２とノードＮ３の間に接続され、スイッチ素子５３はノードＮ１とノードＮ３の間に接続され、スイッチ素子５４はノード２と蓄電素子１５−２の低電位側電極の間に接続される。スイッチ素子５１〜５４は、例えばＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタからなり、ＰＷＭ制御回路７によって制御される。実施例１と同様に、スイッチ素子５１及び５２が導通状態でかつスイッチ素子５３及び５４が非導通状態のときに蓄電素子１５−１が充電され、スイッチ素子５１及び５２が非導通状態でかつスイッチ素子５３及び５４が導通状態のときに蓄電素子１５−２が充電される。従って、スイッチ素子５１〜５４のＯＮ−ＯＦＦ制御は実施例１と同様である。また、本変形例で得られる有利な効果も第１の実施例と同様である。

変形例２．
本変形例では、上記第１の変形例の構成に加えて、さらにスイッチ素子故障時の蓄電素子の短絡を防止する構成を示す。蓄電素子の充電過程（特に、充電が進んだ状態）において、蓄電素子が短絡されると、その短絡経路に非常に大きな放電電流が流れることになり、好ましくない。従って、上記第２の実施例と同様に、本変形例でも、スイッチ素子故障時の過大な放電電流を防止することを目的とする。

図８に本変形例の充電回路部の構成を示す。図７に示す第１の変形例との相違は、スイッチ部５０が整流素子６１及び６２を備える点である。整流素子６１はノードＮ１と蓄電素子１５−１の高電位側電極の間に、アノードをノードＮ１に向けてスイッチ素子５１に直列接続される。整流素子６２はノードＮ２と蓄電素子１５−２の低電位側電極の間に、カソードをノードＮ２に向けてスイッチ素子５４に直列接続される。整流素子６１及び６２はダイオードであればよい。なお、図８においても、図の明瞭化のため、各スイッチ素子の制御線（ゲート配線）は省略してある。

例えば、充電過程においてスイッチ素子５１が短絡故障した場合を想定する。スイッチ素子（５１、５２、５３、５４）がそれぞれ（短絡、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ）の状態（期間Ｔ２）となったときに、仮に整流素子６１がなかったとすると、蓄電素子１５−１の高電位側電極と低電位側電極とが端子４１、スイッチ素子５１（短絡）、ノードＮ１、スイッチ素子５３、ノードＮ３及び端子４５を介して短絡されてしまう。即ち、スイッチ素子５１の短絡故障発生前に蓄電素子１５−１に充電されてきた充電電圧が、短絡故障発生後の期間Ｔ２においてスイッチ素子５１及び５３が同時に導通することにより放電されてしまうことになる。これに対して、整流素子６１が接続されていれば、スイッチ素子５１の短絡故障発生後の期間Ｔ２において、整流素子６１が非導通状態となり、蓄電素子１５−１の短絡が防止される。

また、充電過程においてスイッチ素子５２が短絡故障した場合を想定する。スイッチ素子（５１、５２、５３、５４）がそれぞれ（ＯＦＦ、短絡、ＯＮ、ＯＮ）の状態（期間Ｔ２）となったとき、仮に整流素子６２がなかったとすると、蓄電素子１５−２の高電位側電極と低電位側電極とが端子４５、ノードＮ３、スイッチ素子５２（短絡）、ノードＮ２、スイッチ素子５４（回生ダイオード）、端子４４を介して短絡されてしまう。即ち、スイッチ素子５２の短絡故障発生前に蓄電素子１５−２に充電されてきた充電電圧が、短絡故障発生後の期間Ｔ２においてスイッチ素子５２及び５４が同時に導通することにより放電されてしまうことになる。これに対して、整流素子６２が接続されていれば、スイッチ素子５２の短絡故障発生後の期間Ｔ２において整流素子６２が非導通状態となり、蓄電素子１５−２の短絡が防止される。

また、充電過程においてスイッチ素子５３が短絡故障した場合を想定する。スイッチ素子（５１、５２、５３、５４）がそれぞれ（ＯＮ、ＯＮ、短絡、ＯＦＦ）の状態（期間Ｔ１）となったとき、仮に整流素子６１がなかったとすると、蓄電素子１５−１の高電位側電極と低電位側電極とが端子４１、スイッチ素子５１（回生ダイオード）、ノードＮ１、スイッチ素子５３（短絡）、ノードＮ３及び端子４５を介して短絡されてしまう。即ち、スイッチ素子５３の短絡故障発生前に蓄電素子１５−１に充電されてきた充電電圧が、短絡故障発生後の期間Ｔ１においてスイッチ素子５１及び５３が同時に導通することにより放電されてしまうことになる。これに対して、整流素子６１が接続されていれば、スイッチ素子５３の短絡故障発生後の期間Ｔ１において整流素子６１が非導通状態となることにより、蓄電素子１５−１の短絡が防止される。

なお、スイッチ素子５２が短絡故障した場合の期間Ｔ２及びスイッチ素子５３が短絡故障した場合の期間Ｔ１において、スイッチ素子５２及び５３が同時に導通することにより高電位側端子３１と低電位側端子３２とが実質的に短絡状態となり得る。しかし、実施例２において上述したように、このような状態に対しては、電源回路部における異常検出手段によって保護動作を行うようにすればよい。

また、充電過程においてスイッチ素子５４が短絡故障した場合を想定する。スイッチ素子（５１、５２、５３、５４）がそれぞれ（ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ、短絡）の状態（期間Ｔ１）において、仮に整流素子６２がなかったとすると、蓄電素子１５−２の高電位側電極と低電位側電極とが端子４５、ノードＮ３、スイッチ素子５２、ノードＮ２、スイッチ素子５４（回生ダイオード）及び端子４４を介して短絡されてしまう。即ち、スイッチ素子５４の短絡故障発生前に蓄電素子１５−２に充電されてきた充電電圧が、短絡故障発生後の期間Ｔ１においてスイッチ素子５２及び５４が同時に導通することにより放電されてしまうことになる。これに対して、整流素子６２が接続されていれば、スイッチ素子５４の短絡故障発生後の期間Ｔ１において整流素子６２が非導通状態となり、蓄電素子１５−２の短絡が防止される。

以上のように、スイッチ素子故障時の蓄電素子短絡防止用（逆流防止用）の整流素子を接続することにより、充電回路の安全性がより向上する。

変形例３．
第１の変形例では、蓄電回路部において２個の蓄電素子を直列接続する構成を示したが、本実施例では、ｎ（２≦ｎ）個の蓄電素子を直列接続する構成を示す。図９に本実施例の充電回路における蓄電回路部の構成を示す。なお、ｎ＝２の場合は上記第１の実施例と同様の構成となる。

本変形例の蓄電回路部は、蓄電素子１５−１〜１５−ｎ及びスイッチ部５０を備える。なお、以降の説明において、２≦ｎ、１≦ｋ≦ｎとする。蓄電素子１５−１〜１５−ｎは直列接続され、蓄電素子１５−ｋの低電位側電極と蓄電素子１５−（ｋ＋１）の高電位側電極が直接接続されている（但し、ｋ＝ｎの場合を除く）。スイッチ部５０は電流経路Ｌ_１〜Ｌ_２ｎ及びスイッチ素子５０_１〜５０_２ｎを備える。なお、図９においても、図の明瞭化のため、各スイッチ素子の制御線（ゲート配線）は省略してある。

電流経路Ｌ_２ｋ−１は端子３１と蓄電素子１５−ｋの高電位側電極の間に配線され、電流経路Ｌ_２ｋは端子３２と蓄電素子１５−ｋの低電位側電極の間に配線され、双方の電流経路Ｌ_２ｋ−１及びＬ_２ｋは出力側で共通配線となる。スイッチ素子５０_２ｋ−１は端子３１と蓄電素子１５−ｋの高電位側電極の間に接続され、スイッチ素子５０_２ｋは端子３２と蓄電素子１５−ｋの低電位側電極の間に接続される。スイッチ素子５０_１〜５０_２ｎは、例えばＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタからなり、ＰＷＭ制御回路７によってそれぞれＯＮ−ＯＦＦ制御される。

本変形例でも、電流経路Ｌ_２ｋ−１及びＬ_２ｋが同じ開閉状態となり、かつ他の電流経路が同時に閉状態にならないようにＰＷＭ制御回路７がスイッチ部５０の各スイッチ素子のＯＮ−ＯＦＦを制御する。そして、実施例３と同様に、スイッチ素子５０_２ｋ−１及び５０_２ｋが導通状態でかつ他のスイッチ素子が非導通状態のときに蓄電素子１５−ｋが充電される。従って、スイッチ素子５０_１〜５０_２ｎのＯＮ−ＯＦＦ制御は実施例３と同様である。また、本変形例で得られる有利な効果も第３の実施例と同様である。

変形例４．
本変形例では、上記第３の変形例の構成に加えて、さらにスイッチ素子故障時の蓄電素子の短絡を防止する構成を示す。蓄電素子の充電過程において、蓄電素子が短絡されると（特に複数の蓄電素子がまとめて短絡されると）、その短絡経路に非常に大きな放電電流が流れることになり、好ましくない。従って、本変形例では、スイッチ素子故障時の過大な放電電流を防止することを目的とする。

図１０に本変形例の充電回路部の構成を示す。図９に示す第３の変形例との相違は、スイッチ部５０が整流素子６０_１〜６０_２ｎ（但し、６０_２及び６０_２ｎ−１は無い）を備える点である。整流素子６０_２ｋ−１（１≦ｋ≦ｎ）はノードＮ１と蓄電素子１５−ｋ（但し、蓄電素子１５−ｎを除く）の高電位側電極の間に、アノードをノードＮ１に向けてスイッチ素子５０_２ｋ−１に直列接続される。整流素子６０_２ｋはノードＮ２と蓄電素子１５−ｋ（但し、蓄電素子１５−１を除く）の低電位側電極の間に、カソードをノードＮ２に向けてスイッチ素子５０_２ｋに直列接続される。但し、スイッチ素子５０_２ｎ−１に整流素子は接続されていない。各整流素子はダイオードであればよい。

第４の実施例及び第２の変形例を参照して各整流素子の役割を一般化すると、第４の実施例の場合と同様の内容となる。即ち、整流素子６０_２ｋ−１は、スイッチ素子５０_２ｋ−１が短絡故障した場合に、スイッチ素子５０_２ｋ−１とスイッチ素子５０_２ｊ＋１（ｋ≦ｊ≦ｎ−１）が同時に導通状態となることにより蓄電素子１５−ｋから１５−ｊまでの蓄電素子が短絡することを防止するために接続される。なお、ｊ＝ｋの場合は蓄電素子１５−ｋのみが短絡される。ここで、スイッチ素子５０_２ｎ＋１は存在しないので、スイッチ素子５０_２ｎ−１及び５０_２ｎ＋１が同時に導通することはなく、整流素子６０_２ｎ−１は不要となる。また、整流素子６０_２ｋは、スイッチ素子５０_２ｋが短絡故障した場合に、スイッチ素子５０_２ｉ−２（２≦ｉ≦ｋ）とスイッチ素子５０_２ｋが同時に導通状態となることにより蓄電素子１５−ｉ〜１５−ｋまでの蓄電素子が短絡することを防止するために接続される。なお、ｉ＝ｋの場合は蓄電素子１５−ｋのみが短絡される。ここで、スイッチ素子５０_０は存在しないので、スイッチ素子５０_０及び５０_２が同時に導通することはなく、整流素子６０_２は不要となる。なお、整流素子６０_２ｎ−１及び６０_２は不要であるが、接続されていても本変形例の作用効果を損なうものではない。

以上のように、スイッチ素子故障時の蓄電素子短絡防止用（逆流防止用）の整流素子を接続することにより、多数の蓄電素子を直列接続した場合でもより高い安全性を確保することができる。

変形例５．
上記第３の実施例では、スイッチ部がスイッチ素子（トランジスタ）からなる構成を示したが、本変形例ではスイッチ部が双極多投スイッチからなる構成を示す。図１１に本変形例による蓄電回路部を示す。

蓄電回路部は、蓄電素子１５−１〜１５−ｎ及びスイッチ部５０を備える。なお、以降の説明においても、２≦ｎ、１≦ｋ≦ｎとし、図１１はｎ＝３の場合を示している。蓄電素子１５−１〜１５−ｎは直列接続され、蓄電素子１５−ｋの低電位側電極と蓄電素子１５−（ｋ＋１）の高電位側電極が直接接続されている（但し、ｋ＝ｎの場合を除く）。スイッチ部５０は電流経路Ｌ_１〜Ｌ_２ｎを有し、電流経路Ｌ_２ｋ−１は端子３１と蓄電素子１５−ｋの高電位側電極の間に配線され、電流経路_２ｋは端子３２と蓄電素子１５−ｋの低電位側電極の間に配線される。

本変形例では、スイッチ部５０が双極多投スイッチ５５を備える。双極多投スイッチ５５の一方の極は端子３１側に固定され、他方の極は端子３２側に固定される。双極多投スイッチ５５の投入先はＰＷＭ制御回路７からの制御信号Ｓによって切り替えられ、電流経路の組は（Ｌ１、Ｌ２）、（Ｌ３、Ｌ４）、・・・（Ｌ_２ｋ−１、Ｌ_２ｋ）、・・・（Ｌ_２ｎ−１、Ｌ_２ｎ）のように順次切り替えられる。これにより、それぞれ蓄電素子１５−１、１５−２、・・・１５−ｋ、・・・１５−ｎが順次充電されていく。図１１においては、接点５５_１及び５５_２が投入されたときは蓄電素子１５−１が充電され、接点５５_３及び５５_４が投入されたときは蓄電素子１５−２が充電され、接点５５_５及び５５_６が投入されたときは蓄電素子１５−３が充電される。

本変形例によると、双極多投スイッチの構成上、２以上の蓄電素子の高電位側電極及び低電位側電極が端子３１及び３２に同時に接続されてしまうことはない。また、投入先が瞬時的な切替え時間を以っていずれかの電流経路に接続され、端子３１−３２間が長期間にわたってオープン状態となることはない。従って、フルブリッジ回路（３〜６）の出力にデッドタイムは厳密に設定されていなくてもよい。

このように、スイッチ部５０に双極多投スイッチ５５を用いることにより、ＰＷＭ制御回路７におけるスイッチ部５０の切替え制御を簡素にすることができる。但し、各実施例のように、スイッチ部５０にトランジスタ等の半導体部品からなるスイッチ素子を用いた方が安価な回路とすることができる。

以上に説明した各実施例及び変形例の充電回路によると、直列接続された複数の蓄電素子を充電する充電回路において、各蓄電素子を均等に充電することができるとともに、充電回路を低損失、小型かつ安価な構成とすることができる。また、充電回路を用いることにより、閃光放電ランプに高圧を印加して大電流を流すことができる小型かつ安価な閃光放電ランプ点灯装置を提供することができる。

なお、上記実施例及び変形例は本発明の最も好適な例として示したものであるが、以下を注記しておく。
（１）実施例においては、整流入力回路１００をいわゆるコンデンサインプット型のものとして説明したが、昇圧チョッパ回路等で構成してもよい。なお、入力電源として直流電源が接続される場合には整流部はなくてもよい。また、整流入力回路が昇圧チョッパ回路などで構成される場合は、電源回路部の昇圧機能を昇圧チョッパ回路側に持たせてもよい。
（２）実施例においては、充電回路２００の昇圧回路としてフルブリッジインバータ３〜６と昇圧トランス８の組合せを用いたが、昇圧回路は、ハーフブリッジインバータと昇圧トランスの組合せ、フライバックコンバータ、フォワードコンバータなどであってもよい。
（３）実施例においては、充電回路２００に昇圧回路を用いたが、蓄電回路部の各蓄電素子を充電することができれば非昇圧型の回路を用いてもよい。但し、電源回路部の出力電圧の昇圧比を小さくし（又は昇圧せず）、あるいは電源回路部を降圧回路とする場合には、蓄電素子の直列段数を増加させる必要がある。
（４）実施例においては、スイッチ部５０におけるスイッチ切替えがＰＷＭ制御回路７によって制御される構成としたが、ＣＰＵ４００等の制御手段によって制御される構成としてもよい。
（５）実施例においては、ＰＷＭ制御回路７による充電制御としてＰＷＭ定電流制御を示したが、制御方式はこれに限られない。例えば、ブリッジ回路等をＰＷＭ制御ではなく周波数制御（接続されるインダクタ素子のインピーダンスを変化させる制御）により制御するようにしてもよい。また、定電流制御ではなく、充電電圧検出部１１で検出される電圧と電流検出抵抗１２で検出される電流の積が一定となるように定電力制御を行ってもよいし、充電電圧が所定値に達するまでは定電流制御を行った後に充電電流を絞る制御を行ってもよい。

３〜６．トランジスタ
７．ＰＷＭ制御回路
７ａ．充電完了検出手段
８．トランス
９．整流器
１０．コイル
１１．充電電圧検出部
１２．電流検出抵抗
１３．誤差増幅器
１４．基準電圧
１５−１〜１５−ｎ．蓄電素子
３１、３２．端子
４１〜４５．端子
５０．スイッチ部
５０_１〜５０_２ｎ．スイッチ素子
５１〜５４．スイッチ素子
５５．双極多投スイッチ
６０_１〜６０_２ｎ．整流素子
６１、６２．整流素子
１００．整流入力回路
２００．充電回路
３００．電流制御回路
４００．ＣＰＵ（制御手段）

Claims (9)

1. 高電位側の第１の端子と低電位側の第２の端子の間に充電用電圧を発生させる電源回路部及び該充電用電圧を蓄電するための蓄電回路部を備えた充電回路であって、
   前記蓄電回路部が、
   直列接続された第１及び第２の蓄電素子であって該第１の蓄電素子の低電位側電極と該第２の蓄電素子の高電位側電極が直接接続された第１及び第２の蓄電素子、及び
   前記第１の端子と前記第１の蓄電素子の高電位側電極を接続する第１の電流経路、前記第２の端子と該第１の蓄電素子の低電位側電極を接続する第２の電流経路、該第１の端子と前記第２の蓄電素子の高電位側電極を接続する第３の電流経路及び該第２の端子と該第２の蓄電素子の低電位側電極を接続する第４の電流経路の開閉状態を切り替え可能なスイッチ部
   を備え、
   前記充電回路がさらに、前記電源回路部及び前記スイッチ部を制御する制御回路を備え、
   前記第１及び第２の電流経路の組が同じ開閉状態となり、前記第３及び第４の電流経路の組が同じ開閉状態となり、かつ該第１及び第２の電流経路の組と該第３及び第４の電流経路の組が同時に閉状態にならないように前記制御回路が前記スイッチ部を制御するように構成された充電回路。
2. 請求項１に記載の充電回路であって、
   第１のノードにおいて、前記第１の端子から前記第１の電流経路と前記第３の電流経路への分岐が形成され、
   第２のノードにおいて、前記第２の端子から前記第２の電流経路と前記第４の電流経路への分岐が形成され、
   前記スイッチ部が第１乃至第４のスイッチ素子を備え、
   前記第１のスイッチ素子が前記第１のノードと前記第１の蓄電素子の高電位側電極の間に接続され、
   前記第２のスイッチ素子が前記第２のノードと前記第１の蓄電素子の低電位側電極の間に接続され、
   前記第３のスイッチ素子が前記第１のノードと前記第２の蓄電素子の高電位側電極の間に接続され、
   前記第４のスイッチ素子が前記第２のノードと前記第２の蓄電素子の低電位側電極の間に接続され、
   前記第１及び第２のスイッチ素子の組が同じ開閉状態となり、前記第３及び第４のスイッチ素子の組が同じ開閉状態となり、かつ該第１及び第２のスイッチ素子の組と該第３及び第４のスイッチ素子の組が同時に閉状態にならないように前記スイッチ部が制御される充電回路。
3. 請求項２に記載の充電回路であって、さらに、
   前記第１のノードと前記第１の蓄電素子の高電位側電極の間に、アノードを該第１のノードに向けて前記第１のスイッチ素子に直列接続された第１の整流素子、及び
   前記第２のノードと前記第２の蓄電素子の低電位側電極の間に、カソードを該第２のノードに向けて前記第４のスイッチ素子に直列接続された第２の整流素子
   を備えた充電回路。
4. 請求項１に記載の充電回路において、前記制御回路が、前記第１乃至第４の全電流経路が開状態の期間に前記電源回路部の出力を停止させるように構成された充電回路。
5. 高電位側の第１の端子と低電位側の第２の端子の間に充電用電圧を発生させる電源回路部及び該充電用電圧を蓄電するための蓄電回路部を備えた充電回路であって、
   前記蓄電回路部が、２≦ｎ、１≦ｋ≦ｎのｎ及びｋについて、
   直列接続された第１乃至第ｎの蓄電素子であって、ｋ＝ｎの場合を除き第ｋの蓄電素子の低電位側電極と第ｋ＋１の蓄電素子の高電位側電極が直接接続された第１乃至第ｎの蓄電素子、及び
   前記第１の端子と第ｋの蓄電素子の高電位側電極を接続する第２ｋ−１の電流経路及び前記第２の端子と第ｋの蓄電素子の低電位側電極を接続する第２ｋの電流経路の開閉状態を切り替え可能なスイッチ部
   を備え、
   前記充電回路がさらに、前記電源回路部及び前記スイッチ部を制御する制御回路を備え、
   第２ｋ−１及び第２ｋの電流経路の組が同じ開閉状態となりかつ他の電流経路の組が同時に閉状態にならないように前記制御回路が前記スイッチ部を制御するように構成された充電回路。
6. 請求項５に記載の充電回路であって、
   第１のノードにおいて、前記第１の端子から第２ｋ−１の電流経路と第２ｋ＋１の電流経路への分岐が形成され、
   第２のノードにおいて、前記第２の端子から第２ｋの電流経路と第２ｋ＋２の電流経路への分岐が形成され、
   前記スイッチ部が第１乃至第ｎのスイッチ素子を備え、
   第２ｋ−１のスイッチ素子が前記第１のノードと第ｋの蓄電素子の高電位側電極の間に接続され、
   第２ｋのスイッチ素子が前記第２のノードと第ｋの蓄電素子の低電位側電極の間に接続され、
   第２ｋ−１及び第２ｋのスイッチ素子の組が同じ開閉状態となりかつ他のスイッチ素子の組が同時に閉状態にならないように前記スイッチ部が制御される充電回路。
7. 請求項６に記載の充電回路であって、さらに、
   前記第１のノードと、少なくともｎ−１以下のｋについて前記第ｋの蓄電素子の高電位側電極の間に、アノードを該第１のノードに向けて前記第２ｋ−１のスイッチ素子に直列接続された第２ｋ−１の整流素子、及び
   前記第２のノードと、少なくとも２以上のｋについて前記第ｋの蓄電素子の低電位側電極の間に、カソードを該第２のノードに向けて前記第２ｋのスイッチ素子に直列接続された第２ｋの整流素子
   を備えた充電回路。
8. 請求項５に記載の充電回路において、前記制御回路が、前記第１乃至第ｎの電流経路が開状態の期間に前記電源回路部の出力を停止させるように構成された充電回路。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の充電回路、前記直列接続された蓄電素子の合計充電電圧を閃光放電ランプに印加するための電流制御回路、及び該充電回路と該電流制御回路を制御する制御手段を備えた閃光放電ランプ点灯装置。

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