JP2984012B2 - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JP2984012B2
JP2984012B2 JP1279081A JP27908189A JP2984012B2 JP 2984012 B2 JP2984012 B2 JP 2984012B2 JP 1279081 A JP1279081 A JP 1279081A JP 27908189 A JP27908189 A JP 27908189A JP 2984012 B2 JP2984012 B2 JP 2984012B2
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、スイッチング電源装置に関するものであ
り、例えば、放電灯を高周波点灯させる放電灯点灯装置
などに用いられるものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply, and is used, for example, in a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp at high frequency.

[従来の技術] 第7図は従来のインバータ装置の概略構成を示してい
る。以下、その回路構成について説明する。直流電源E1
には、スイッチング素子Tr1を介してインダクタL1が接
続されている。スイッチング素子Tr1の両端には、逆流
阻止用のダイオードD1を介して平滑用のコンデンサC1
接続されている。スイッチング素子Tr1はチョッパー制
御回路5aにより高周波でスイッチングされる。スイッチ
ング素子Tr1がオンのときには、直流電源E1からインダ
クタL1、スイッチング素子Tr1を介して電流が流れて、
インダクタL1に電磁エネルギーが蓄積される。次に、ス
イッチング素子Tr1がオフのときには、インダクタL1
蓄積された電磁エネルギーにより、インダクタL1に電流
を流し続ける方向に起電力が発生し、この起電力が直流
電源E1の電圧と加算されて、ダイオードD1を介してコン
デンサC1に充電される。これにより、コンデンサC1には
直流電源E1よりも高い直流電圧が得られる。以上によ
り、昇圧型のチョッパー装置1が構成されている。
[Prior Art] FIG. 7 shows a schematic configuration of a conventional inverter device. Hereinafter, the circuit configuration will be described. DC power supply E 1
The inductor L 1 is connected via a switching element Tr 1. At both ends of the switching element Tr 1, a capacitor C 1 for smoothing is connected via the diode D 1 of the reverse-current blocking. Switching element Tr 1 is switched at a high frequency by a chopper control circuit 5a. When the switching element Tr 1 is on, a current flows from the DC power supply E 1 through the inductor L 1 and the switching element Tr 1 ,
Electromagnetic energy is accumulated in inductor L 1. Next, when the switching element Tr 1 is turned off, the electromagnetic energy accumulated in inductor L 1, electromotive force is generated in the direction to keep supplying a current to the inductor L 1, the electromotive force and the voltage of the DC power source E 1 are added, it is charged in the capacitor C 1 through the diode D 1. Thus, the capacitor C 1 high DC voltage can be obtained from the DC power supply E 1. As described above, the step-up type chopper device 1 is configured.

次に、インバータ装置2では、チョッパー装置1から
出力される直流電力を高周波電力に変換し、限流用のイ
ンダクタL3を介して負荷3に供給する。インバータ装置
2の構成は特に限定されるものではないが、入力直流電
力をスイッチングするために、1個又は2個以上のスイ
ッチング素子を備えている。このスイッチング素子は、
インバータ制御回路5bにより高周波でスイッチングされ
る。チョッパー装置1及びインバータ装置2における限
流用のインダクタL1,L3には、それぞれ2次巻線L2,L4
設けられている。2次巻線L2に得られた電力は、インバ
ータ制御回路5bに供給され、同回路の動作電源とされて
いる。また、2次巻線L4に得られた電力は、チョッパー
制御回路5aに供給され、同回路の動作電源とされてい
る。
Then, in the inverter apparatus 2 converts the DC power output from the chopper device 1 to a high frequency power, supplied to the load 3 via the inductor L 3 of current limiting. The configuration of the inverter device 2 is not particularly limited, but includes one or two or more switching elements for switching the input DC power. This switching element
Switching is performed at a high frequency by the inverter control circuit 5b. The current limiting inductors L 1 and L 3 in the chopper device 1 and the inverter device 2 are provided with secondary windings L 2 and L 4 , respectively. Power obtained in the secondary winding L 2 is supplied to the inverter control circuit 5b, there is a operating power supply of the same circuit. The power obtained in the secondary winding L 4 are supplied to the chopper control circuit 5a, which is the operating power supply of the circuit.

[発明が解決しようとする課題] ところが、上記の従来例においては、チョッパー装置
1の出力電力あるいはインバータ装置2の出力電力が変
化すると、2次巻線L2,L4からの供給電力が変化すると
いう問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described conventional example, when the output power of the chopper device 1 or the output power of the inverter device 2 changes, the power supply from the secondary windings L 2 and L 4 changes. There is a problem of doing.

今、第7図に示す従来例において、インバータ装置2
を除外して、第8図に示すように、チョッパー装置1の
みについて検討する。この装置において、負荷3に対し
て多くのエネルギーを与える場合には、スイッチング素
子Tr1のオン期間を長くして、インダクタL1に流れる電
流I1を増大させる必要がある。ここで、インダクタL1
その2次巻線L2との相互インダクタンスをMとすると、
VL2=M(ΔI1/Δt)となるから、インダクタL1に流れ
る電流I1が増大すると、その2次巻線L2に得られる電圧
VL2も増大する。反対に、負荷3に対して与えるエネル
ギーが少ない場合には、スイッチング素子Tr1のオン期
間を短くして、インダクタL1に流れる電流I1を減少させ
る必要があるが、この場合、インダクタL1の2次巻線L2
に得られる電圧VL2も減少する。このため、負荷3に供
給される電力と、インダクタL1の2次巻線L2に得られる
電圧VL2の関係は、第9図に示すようになる。
Now, in the conventional example shown in FIG.
, And only the chopper device 1 is examined as shown in FIG. In this device, when giving a lot of energy to the load 3, by increasing the ON period of the switching element Tr 1, it is necessary to increase the current I 1 flowing through the inductor L 1. Here, the mutual inductance of the inductor L 1 and its secondary winding L 2 When M,
Since V L2 = M (ΔI 1 / Δt), when the current I 1 flowing through the inductor L 1 increases, the voltage obtained in the secondary winding L 2
V L2 also increases. Conversely, if less energy given to the load 3, to shorten the ON period of the switching element Tr 1, it is necessary to reduce the current I 1 flowing through the inductor L 1. In this case, the inductor L 1 Secondary winding L 2
The voltage V L2 obtained at the same time also decreases. Therefore, the electric power supplied to the load 3, the relationship between the voltage V L2 obtained in the secondary winding L 2 of the inductor L 1 is as shown in Figure 9.

同様に、第7図に示すインバータ装置2においても、
限流用のインダクタL3の2次巻線L4に得られる電圧は、
負荷3への供給電力により大きく変動する。したがっ
て、第7図に示す従来例では、チョッパー制御回路5aや
インバータ制御回路5bに安定した電源供給を行うことが
できないという問題があった。
Similarly, in the inverter device 2 shown in FIG.
Voltage obtained at the secondary winding L 4 of the inductor L 3 of the current limiting is
It fluctuates greatly depending on the power supplied to the load 3. Therefore, the conventional example shown in FIG. 7 has a problem that stable power supply to the chopper control circuit 5a and the inverter control circuit 5b cannot be performed.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、チョッパー装置とインバータ
装置を備えるスイッチング電源装置において、負荷への
供給電力に拘わらず、チョッパー装置のインダクタとイ
ンバータ装置のインダクタから安定した電力を得られる
ようにすることにある。
The present invention has been made in view of such a point,
An object of the present invention is to provide a switching power supply device including a chopper device and an inverter device that can obtain stable power from the inductor of the chopper device and the inductor of the inverter device regardless of the power supplied to the load. .

[課題を解決するための手段] 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第
1図に示すように、入力電源を直流電源に交換するチョ
ッパー装置1と、チョッパー装置1の出力電力を高周波
電力に変換して負荷3に供給するインバータ装置2とか
らなり、インバータ装置2は負荷3への供給電力が増大
すると共振電流が減少するような共振回路を備えるスイ
ッチング電源装置であって、チョッパー装置1のスイッ
チング電流が流れるインダクタL1の2次巻線L2の出力
と、インバータ装置2の共振電流が流れるインダクタL3
の2次巻線L4の出力とを合成する合成回路4を備えるこ
とを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, as shown in FIG. 1, a chopper device 1 for replacing an input power supply with a DC power supply, An inverter device 2 for converting output power into high-frequency power and supplying the high-frequency power to a load 3; the inverter device 2 is a switching power supply device having a resonance circuit in which the resonance current decreases as the power supplied to the load 3 increases. Te, an output of the secondary winding L 2 of the inductor L 1 of the switching current of the chopper device 1 flows, the inductor L 3 of the resonant current of the inverter apparatus 2 flows
It is characterized in further comprising a combining circuit 4 which combines the output of the secondary winding L 4 for.

ここで、インバータ装置2の回路構成について説明す
る。スイッチング素子Tr2,Tr3の直列回路はインバータ
装置2の直流入力端に接続されている。一方のスイッチ
ング素子Tr3には、限流及び共振用のインダクタL3と、
直流カット用のコンデンサC8を介して、共振用のコンデ
ンサC9と負荷3の並列回路が接続されている。スイッチ
ング素子Tr2,Tr3は制御回路5により高周波的に交互に
オン・オフされる。スイッチング素子Tr2がオンのとき
には、コンデンサC1からインダクタL3、コンデンサC9
び負荷3、コンデンサC8を介して電流が流れる。スイッ
チング素子Tr3がオンのときには、コンデンサC8を電源
として、コンデンサC9及び負荷3、インダクタL3、スイ
ッチング素子Tr3を介して電流が流れる。これにより、
負荷3には高周波電流が流れる。インダクタL3とコンデ
ンサC9は共振回路を構成しており、コンデンサC9の両端
に発生する共振電圧が負荷3に印加される。直流カット
用のコンデンサC8は、共振用のコンデンサC9よりも容量
が大きく、共振には寄与しない。
Here, a circuit configuration of the inverter device 2 will be described. The series circuit of the switching elements Tr 2 and Tr 3 is connected to the DC input terminal of the inverter device 2. One switching element Tr 3 includes an inductor L 3 for current limiting and resonance,
Via the capacitor C 8 for cutting direct current, a parallel circuit of a capacitor C 9 and the load 3 for resonance is connected. The switching elements Tr 2 and Tr 3 are alternately turned on and off at a high frequency by the control circuit 5. When the switching element Tr 2 is turned on, the inductor L 3 from the capacitor C 1, the capacitor C 9 and the load 3, a current flows through the capacitor C 8. When the switching element Tr 3 is turned on, the power supply capacitor C 8, capacitor C 9 and the load 3, the inductor L 3, a current flows through the switching element Tr 3. This allows
A high-frequency current flows through the load 3. Inductor L 3 and capacitor C 9 constitute a resonance circuit, the resonance voltage generated across the capacitor C 9 is applied to the load 3. Capacitor C 8 for DC cut has a larger capacity than the capacitor C 9 for resonance, it does not contribute to the resonance.

なお、インバータ装置2は図示された回路構成に限定
されるものではなく、負荷3への供給電力が増大すると
共振電流が減少するような共振回路を備えていれば良
い。
Note that the inverter device 2 is not limited to the circuit configuration shown in the drawing, but may be provided with a resonance circuit in which the resonance current decreases as the power supplied to the load 3 increases.

[作 用] 第2図は本発明に用いるインバータ装置2の共振特性
を示している。図中、Aは無負荷時の共振特性曲線であ
り、fAは無負荷共振周波数である。また、Bは負荷があ
るときの共振特性曲線であり、fBは負荷があるときの共
振周波数である。負荷があるときのインバータ装置2の
動作周波数は次のように設定される。
[Operation] FIG. 2 shows resonance characteristics of the inverter device 2 used in the present invention. In the figure, A is a resonant characteristic curve of the no-load, f A is the no-load resonance frequency. Also, B is the resonance characteristic curve when there is a load, the resonant frequency when f B have a load. The operating frequency of the inverter device 2 when there is a load is set as follows.

(i)無負荷時に遅相モードで動作し、負荷があるとき
も遅相モードで動作するインバータでは、無負荷時の動
作周波数f1(>fA)での共振電流をI0とし、負荷がある
ときに共振電流がI0となる動作周波数をf0(>fB)とす
ると、負荷があるときの動作周波数fは、f0≦f≦f1
範囲に設定する。
(I) In an inverter that operates in the slow mode when there is no load and operates in the slow mode even when there is a load, the resonance current at the operating frequency f 1 (> f A ) under no load is defined as I 0 , Assuming that the operating frequency at which the resonance current becomes I 0 at a given time is f 0 (> f B ), the operating frequency f with a load is set in the range of f 0 ≦ f ≦ f 1 .

(ii)無負荷時に遅相モードで動作し、負荷があるとき
は進相モードで動作するインバータでは、無負荷時の動
作周波数f1(>fA)での共振電流をI0とし、負荷がある
ときに共振電流がI0となる動作周波数をf0′(<fB)と
すると、負荷があるときの動作周波数fは、f≦f0′の
範囲に設定する。
(Ii) In the inverter that operates in the slow mode when there is no load and operates in the fast mode when there is a load, the resonance current at the operating frequency f 1 (> f A ) when there is no load is defined as I 0 , Assuming that the operating frequency at which the resonance current becomes I 0 at a given time is f 0 ′ (<f B ), the operating frequency f with a load is set in the range of f ≦ f 0 ′.

(iii)無負荷時に進相モードで動作し、負荷があると
きは遅相モードで動作するインバータでは、無負荷時の
動作周波数f1′(<fA)での共振電流をI0とし、負荷が
あるときに共振電流がI0となる動作周波数をf0(>fB
とすると、負荷があるときの動作周波数fは、f0≦f≦
f1′の範囲に設定する。
(Iii) In an inverter that operates in the leading phase mode when there is no load and operates in the retarding mode when there is a load, the resonance current at the operating frequency f 1 ′ (<f A ) when there is no load is I 0 , The operating frequency at which the resonance current becomes I 0 when there is a load is f 0 (> f B )
Then, the operating frequency f when there is a load is f 0 ≦ f ≦
Set to the range of f 1 ′.

(iv)無負荷時に進相モードで動作し、負荷があるとき
も進相モードで動作するインバータでは、無負荷時の動
作周波数f1′(<fA)での共振電流をI0とし、負荷があ
るときに共振電流がI0となる動作周波数をf0′(<fB
とすると、負荷があるときの動作周波数fは、f≦f0
の範囲に設定する。
(Iv) In an inverter that operates in the phase advance mode when there is no load and operates in the phase advance mode even when there is a load, the resonance current at the operation frequency f 1 ′ (<f A ) under no load is I 0 , The operating frequency at which the resonance current becomes I 0 when there is a load is f 0 ′ (<f B )
Then, the operating frequency f when there is a load is f ≦ f 0
Set to the range.

以上の(i)〜(iv)に示す条件を満たすインバータ
装置2では、負荷があるときの共振電流は、無負荷時の
共振電流よりも減少する。一方、チョッパー装置1で
は、上述のように、負荷があるときのスイッチング電流
は、無負荷時のスイッチング電流よりも増加する。した
がって、チョッパー装置1のスイッチング電流とインバ
ータ装置2の共振電流を合成すれば、安定した出力を得
ることができる。
In the inverter device 2 satisfying the above conditions (i) to (iv), the resonance current when there is a load is smaller than the resonance current when there is no load. On the other hand, in the chopper device 1, as described above, the switching current when there is a load is greater than the switching current when there is no load. Therefore, if the switching current of the chopper device 1 and the resonance current of the inverter device 2 are combined, a stable output can be obtained.

[実施例1] 第3図は本発明の第1実施例の回路図である。以下、
その回路構成について説明する。直流電源E1には、電源
スイッチSW1とトランジスタQ1を介してインダクタL1
接続されており、トランジスタQ1の両端には、逆流阻止
用のダイオードD1を介して平滑用のコンデンサC1が接続
されている。トランジスタQ1はチョッパー制御回路5aの
出力により高周波でスイッチングされる。まず、トラン
ジスタQ1がオン状態のとき、直流電源E1からの直流電流
はトランジスタQ1を介してインダクタL1に流れ、インダ
クタL1にエネルギーが蓄えられる。次に、トランジスタ
Q1がオフ状態になると、インダクタL1はその両端に電圧
を発生し、直流電源E1の電圧にインダクタL1の両端電圧
を加えた電圧が、ダイオードD1を介してコンデンサC1
印加される。これにより、直流電源E1の電圧よりも高い
電圧をコンデンサC1に得ることができる。以上によりチ
ョッパー装置1が構成されている。次に、インバータ装
置2の構成について説明する。
Embodiment 1 FIG. 3 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention. Less than,
The circuit configuration will be described. DC power is E 1, and the inductor L 1 is connected through a power switch SW 1 and the transistor Q 1, to both ends of the transistor Q 1 is, smoothing capacitor C through the diode D 1 of the reverse-current blocking 1 is connected. Transistor Q 1 is being switched at a high frequency by the output of the chopper control circuit 5a. First, the transistor Q 1 is the on state, the DC current from the DC power source E 1 flows in inductor L 1 through the transistor Q 1, energy is stored in inductor L 1. Next, the transistor
When Q 1 is turned off, the inductor L 1 is the voltage generated at both ends, a voltage obtained by adding the voltage across the inductor L 1 to the voltage of the DC power source E 1 is applied to the capacitor C 1 through the diode D 1 Is done. Thus, it is possible to obtain a voltage higher than the voltage of the DC power source E 1 to the capacitor C 1. Thus, the chopper device 1 is configured. Next, the configuration of the inverter device 2 will be described.

コンデンサC1の両端には、トランジスタQ2,Q3の直列
回路が並列接続され、各トランジスタQ2,Q3にはそれぞ
れダイオードD4,D5が逆並列接続されている。トランジ
スタQ2の両端には、インダクタL0,L3、コンデンサC3
介して、放電灯Zが接続されている。放電灯Zの非電源
側にはコンデンサC9が並列接続されている。インダクタ
L0,L3はコンデンサC9と共にLC共振回路を構成し、負荷
電流は振動電流となる。したがって、インダクタL3の2
次巻線L5には、負荷に流れる振動電流に応じて極性の変
化する電圧が誘起され、この誘起電圧をトランジスタQ2
のベース・エミッタ間に印加して、トランジスタQ2をス
イッチングさせる。トランジスタQ3のベースには、イン
バータ制御回路5bの出力信号が供給されている。インバ
ータ制御回路5bは、トランジスタQ3の両端電圧を検出し
て、トランジスタQ3の両端電圧が立ち下がってから所定
時間トランジスタQ3をオンさせるものである。
A series circuit of transistors Q 2 and Q 3 is connected in parallel to both ends of the capacitor C 1 , and diodes D 4 and D 5 are connected in anti-parallel to the transistors Q 2 and Q 3 , respectively. At both ends of the transistor Q 2 is, inductor L 0, L 3, via a capacitor C 3, the discharge lamp Z is connected. Capacitor C 9 is connected in parallel to the non-power supply side of the discharge lamp Z. Inductor
L 0 and L 3 constitute an LC resonance circuit together with the capacitor C 9 , and the load current becomes an oscillating current. Thus, 2 of the inductor L 3
The winding L 5, a voltage that varies in polarity according to the oscillation current flowing in the load is induced, the induced voltage transistor Q 2
It is applied between the base and the emitter of the causes switching transistor Q 2. The base of the transistor Q 3 are the output signal of the inverter control circuit 5b is supplied. Inverter control circuit 5b detects the voltage across the transistor Q 3, is intended to turn on for a predetermined time transistor Q 3 from the fall voltage across the transistor Q 3 is.

このインバータ装置2は、電源スイッチSW1が投入さ
れたときに、自励発振動作を開始するための起動回路を
備えている。この起動回路は電源投入によりコンデンサ
C2が抵抗R2を介して充電され、その充電電圧がダイアッ
クDA1のブレークオーバー電圧に達するとダイアックDA1
がオンし、トランジスタQ3のベースにダイアックDA1
介してベース電流を流してトランジスタQ3を最初にオン
動作させ、発振動作を開始させるものである。トランジ
スタQ3がオンになると、その両端電圧が“Low"レベルに
なる。これにより、インバータ制御回路5bがトリガーさ
れて、その出力が“High"レベルとなり、トランジスタQ
3のオン状態が維持される。トランジタQ3がオンする
と、ダイオードD3が導通して、コンデンサC2は充電され
なくなるので、起動回路は停止する。このとき、インダ
クタL3の2次巻線L5は、トランジスタQ2のベース・エミ
ッタ間に逆バイアスの電圧を印加するような極性に巻か
れているので、トランジスタQ2はオフ状態を維持する。
次に、所定時間の経過後に、インバータ制御回路5bの出
力は“Low"レベルとなり、トランジスタQ3はオフ状態に
なる。トランジスタQ3がオフすると、トランジスタQ3
コレクタ電流が減少することによりインダクタL0,L3
残留インダクタンスは逆の誘起電圧を発生し、インダク
タL0,L3に流れる振動電流は同一方向に流れようとする
ので、ダイオードD4が導通する。また、インダクタL3
2次巻線L5が逆の誘起電圧を発生することにより、トラ
ンジスタQ2が順バイアスされて、トランジスタQ2はオン
状態となる。ダイオードD4の電流がゼロになると、コン
デンサC8の蓄積電荷を電源としてトランジスタQ2に電流
が流れる。このとき、インダクタL0,L3のコアは飽和磁
束に向かって直線的に磁化される。やがて、コアが飽和
磁束に達すると、インダクタンスは急激にゼロの方向に
向かい、その結果、トランジスタQ2のコレクタ電流の時
間変化分は無限大となる。トランジスタQ2のコレクタ電
流がベース電流のhfe倍に達すると、トランジスタQ2
不飽和状態となり、2次巻線L5により帰還されるベース
電流が減少してトランジスタQ2はオフする。トランジス
タQ2がオフした後も、インダクタL0,L3に流れる振動電
流は同一方向に流れようとするので、ダイオードD5が導
通し、インダクタL3、放電灯Z、コンデンサC8、インダ
クタL0の経路で電流が流れる。ダイオードD5が導通する
と、トランジスタQ3の両端電圧はゼロになるので、イン
バータ制御回路5bがトリガーされて、インバータ制御回
路5bの出力が“High"レベルになり、トランジスタQ3
順バイアスされる。ダイオードD5に流れる振動電流がゼ
ロになった後は、コンデンサC1からインダクタL0、コン
デンサC8、放電灯Z、インダクタL3、トランジスタQ3
経路で電流が流れる。以下、上述の動作を繰り返すこと
により、インバータの発振動作が継続される。
The inverter device 2, when the power switch SW 1 is turned on, and a starting circuit for starting the self-excited oscillation operation. This startup circuit is activated by turning on the power.
C 2 is charged through the resistor R 2, a diac DA 1 when the charging voltage reaches the breakover voltage of the diac DA 1
There turned, first be turned on the transistor Q 3 by flowing a base current through the diac DA 1 to the base of the transistor Q 3, it is intended to start the oscillation operation. When the transistor Q 3 is turned on, the voltage across becomes "Low" level. As a result, the inverter control circuit 5b is triggered, the output thereof becomes “High” level, and the transistor Q
The on state of 3 is maintained. When Toranjita Q 3 is turned on, and conducts the diode D 3, since the capacitor C 2 will not be charged, the starting circuit is stopped. In this case, the secondary winding L 5 of the inductor L 3, so are wound polarity such as to apply a reverse bias voltage between the base and emitter of the transistor Q 2, the transistor Q 2 is kept off .
Then, after a predetermined time, the output of the inverter control circuit 5b becomes "Low" level, the transistor Q 3 are turned off. When the transistor Q 3 is turned off, the residual inductance of the inductor L 0, L 3 generates a reverse induced voltage by the collector current of the transistor Q 3 is reduced, the oscillating current flowing through the inductor L 0, L 3 in the same direction since attempts to flow, the diode D 4 becomes conductive. Further, by the secondary winding L 5 of the inductor L 3 generates a reverse induced voltage, the transistor Q 2 is forward biased, the transistor Q 2 is turned on. When the current of the diode D 4 becomes zero, current flows through the transistor Q 2 accumulated charge in the capacitor C 8 as a power source. At this time, the cores of the inductors L 0 and L 3 are linearly magnetized toward the saturation magnetic flux. Eventually, the core reaches saturation flux, inductance rapidly toward the direction of zero, so that the time variation of the collector current of the transistor Q 2 is infinite. The collector current of the transistor Q 2 reaches hfe times the base current, the transistor Q 2 is made an unsaturated state, the transistor Q 2 base current is fed back by the secondary winding which L 5 decreases is turned off. Even after the transistor Q 2 is turned off, the oscillating current flowing through the inductor L 0, L 3 is about to flow in the same direction, the diode D 5 is rendered conductive, the inductor L 3, the discharge lamp Z, a capacitor C 8, the inductor L Current flows through the zero path. When the diode D 5 is conducting, since the voltage across the transistor Q 3 are zero, the inverter control circuit 5b is triggered, the output of the inverter control circuit 5b becomes "High" level, the transistor Q 3 are forward biased . After oscillating current flowing through the diode D 5 is zero, the inductor L 0 from the capacitor C 1, the capacitor C 8, the discharge lamp Z, inductor L 3, a current flows through a path of the transistor Q 3. Hereinafter, by repeating the above operation, the oscillation operation of the inverter is continued.

インバータ制御回路5bは汎用の集積回路(例えば日本
電気製μPD4538)よりなる単安定マルチバイブレータIC
2を備えている。この単安定マルチバイブレータIC2は、
立ち下がりトリガー入力端子Bが“High"レベルから“L
ow"レベルに変化した後、一定時間は出力端子Qが“Hig
h"レベル、出力端子が“Low"レベルとなる。本実施例
では、トランジスタQ3の両端電圧を抵抗R3,R4の直列回
路で分圧することにより検出し、単安定マルチバイブレ
ータIC2のトリガー信号としている。コンデンサC6はノ
イズ防止用である。単安定マルチバイブレータIC2の出
力端子Qが“High"レベルになる時間(出力端子が“L
ow"レベルになる時間)は、抵抗R11とコンデンサC7の時
定数で決定される。出力端子Qは駆動用トランジスタQ7
のベースに接続され、出力端子は駆動用のトランジス
タQ8のベースに接続されている。トランジスタQ7のコレ
クタは抵抗R12を介してコンデンサC10の正極に、トラン
ジスタQ8のエミッタはコンデンサC10の負極に、それぞ
れ接続され、トランジスタQ7のエミッタとトランジスタ
Q8のコレクタは、トランジスタQ3のベースに接続されて
いる。したがって、単安定マルチバイブレータIC2は、
トランジスタQ3のオン期間を決めるためのタイマー回路
として動作する。
The inverter control circuit 5b is a monostable multivibrator IC composed of a general-purpose integrated circuit (for example, NEC µPD4538).
It has two . This monostable multivibrator IC 2
The falling trigger input terminal B changes from “High” level to “L”.
ow "level, the output terminal Q goes to" Hig
h ”level and the output terminal goes to“ Low ”level. In this embodiment, the voltage across the transistor Q 3 is detected by voltage division by a series circuit of resistors R 3 and R 4 , and the voltage of the monostable multivibrator IC 2 is detected. is a trigger signal. capacitor C 6 is for noise prevention. monostable multivibrator output terminal Q of the IC 2 is "High" at a level time (the output terminal is "L
ow "time to become level), the resistance R 11 and is determined by the time constant of the capacitor C 7. Output terminal Q driver transistor Q 7
Is connected to the base, the output terminal is connected to the base of the transistor Q 8 for driving. The positive electrode of the capacitor C 10 The collector of the transistor Q 7 is connected through a resistor R 12, the emitter of the transistor Q 8 is connected to the negative electrode of the capacitor C 10, respectively connected, the emitter of the transistor of the transistor Q 7
The collector of Q 8 is connected to the base of the transistor Q 3. Therefore, the monostable multivibrator IC 2
It operates as a timer circuit for determining the ON period of the transistor Q 3.

次に、チョッパー制御回路5aは汎用のスイッチングレ
ギュレータ制御用の集積回路(例えば三菱電機株式会社
製造のM5T494)よりなる発振回路IC1を備えている。こ
の発振回路IC1はコンデンサC3〜C5及び抵抗R8〜R10,R14
を接続され、コンデンサC3と抵抗R8の時定数で決まる周
期で出力端子(8番ピン)を開放状態と接地状態とに交
互に切り替える。コンデンサC10の電圧は、抵抗R6,R7
直列回路により分圧されて、トランジスタQ6のベースに
印加されており、このトランジスタQ6のベースには発振
回路IC1の出力端子(8番ピン)が接続されている。し
たがって、トランジスタQ6は発振回路IC1の発振周期に
従ってオン・オフされる。トランジスタQ6のコレクタは
抵抗R5を介してプルアップされているので、そのコレク
タ電位は発振回路IC1の発振周期に等しい矩形波電圧と
なる。この電圧をトランジスタQ4,Q5よりなるトーテム
ポール回路を介してチョッパー装置1のトランジスタQ1
に供給している。
Next, the chopper control circuit 5a includes an oscillation circuit IC 1 consisting integrated circuit for switching regulator control of a general purpose (e.g., Mitsubishi Electric Corporation manufacturing M5T494). The oscillation circuit IC 1 'capacitor C 3 -C 5 and the resistor R 8 ~R 10, R 14
Connected to switches alternately output terminal (pin 8) to the open state and the ground state at a period determined by the time constant of the capacitor C 3 and resistor R 8. The voltage of the capacitor C 10, the resistor R 6, is divided by the series circuit of the R 7, it is applied to the base of the transistor Q 6, the output terminal (8 of the oscillation circuit IC 1 'to the base of the transistor Q 6 No. pin is connected. Thus, the transistor Q 6 is turned on and off in accordance with the oscillation period of the oscillating circuit IC 1. The collector of the transistor Q 6 is pulled up through a resistor R 5, the collector potential becomes the square-wave voltage is equal to the oscillation period of the oscillating circuit IC 1. Transistor to Q 1 chopper device 1 via a totem-pole circuit the voltage consisting transistor Q 4, Q 5
To supply.

本実施例にあっては、チョッパー装置1におけるイン
ダクタL1の2次巻線L2と、インバータ装置2におけるイ
ンダクタL3の2次巻線L4を直列接続し、両2次巻線L2,L
4から出力される電流により、ダイオードD6と抵抗R13
介してコンデンサC10を充電し、ツェナーダイオードZD1
でコンデンサC10の電圧を規制して、チョッパー制御回
路5aとインバータ制御回路5bの動作電源を得ている。な
お、電源スイッチSW1の投入時には、チョッパー装置1
が動作していないので、抵抗R1を介してコンデンサC10
を充電するものである。これによりチョッパー制御回路
5aとインバータ制御回路5bが動作を開始し、チョッパー
装置1が動作することにより、コンデンサC1が充電さ
れ、コンデンサC2の電圧が上昇し、ダイアックDA1が導
通して、インバータ装置2が動作する。その後は、イン
ダクタL1,L3の2次巻線L2,L4に得られる起電圧によりコ
ンデンサC10が充電される。
In the present embodiment, the secondary winding L 2 of the inductor L 1 in chopper device 1, the secondary winding L 4 of the inductor L 3 connected in series in the inverter apparatus 2, both the secondary winding L 2 , L
The current output from 4 to charge the capacitor C 10 through the diode D 6 and resistor R 13, a Zener diode ZD 1
In to regulate the voltage of the capacitor C 10, to obtain the operating power of the chopper control circuit 5a and an inverter control circuit 5b. It should be noted that, at the time of the input power switch SW 1, the chopper device 1
Since but not operating, the capacitor C 10 through the resistor R 1
Is to charge. This makes the chopper control circuit
5a and an inverter control circuit 5b starts operating, by the chopper device 1 is operated, is charged capacitor C 1, the voltage rises capacitor C 2, and conducts diac DA 1, the inverter 2 is operated I do. Thereafter, the capacitor C 10 is charged by the secondary winding L 2, electromotive voltage obtained L 4 of the inductor L 1, L 3.

このように、本実施例にあっては、チョッパー装置1
のスイッチング電流が流れるインダクタL1の1次巻線L2
に得られる起電圧と、インバータ装置2の共振電流が流
れるインダクタL3の2次巻線L4に得られる起電圧との合
成電圧によりコンデンサC10が充電されるものであるか
ら、いずれか一方の電圧が低下しても他方の電圧は上昇
するので、動作電圧の不足が生じることはない。
Thus, in the present embodiment, the chopper device 1
The primary winding L 2 of the inductor L 1 through which the switching current flows
Since it is intended to capacitor C 10 is charged with the combined voltage of the electromotive force obtained, and the electromotive voltage obtained in the secondary winding L 4 of the inductor L 3 of the resonant current of the inverter apparatus 2 flows, either one Even if the voltage of the other decreases, the other voltage increases, so that there is no shortage of the operating voltage.

[実施例2] 第4図は本発明の第2実施例の回路図である。本実施
例にあっては、チョッパー装置におけるスイッチング電
流が流れるインダクタL1に一対の2次巻線L2,L6を設
け、インバータ装置における共振電流が流れるインダク
タL3にも一対の2次巻線L4,L7を設けている。そして、
チョッパー装置におけるインダクタL1の一方の2次巻線
L2とインバータ装置におけるインダクタL3の一方の2次
巻線L4を直列接続し、両2次巻線L2,L4の出力を合成し
て、放電灯Zの一方のフィラメントを予熱すると共に、
チョッパー装置におけるインダクタL1の他方の2次巻線
L6とインバータ装置におけるインダクタL3の他方の2次
巻線L7を直列接続し、両2次巻線L6,L7の出力を合成し
て、放電灯Zの他方のフィラメントを予熱するようにし
たものである。
Embodiment 2 FIG. 4 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a pair of secondary windings L 2 and L 6 are provided on an inductor L 1 through which a switching current flows in a chopper device, and a pair of secondary windings L 2 and L 6 are provided on an inductor L 3 through which a resonance current flows in an inverter device. Lines L 4 and L 7 are provided. And
One secondary winding of inductor L1 in chopper device
The L 2 and one secondary winding L 4 of the inductor L 3 in the inverter device connected in series combines the outputs of both the secondary winding L 2, L 4, preheating one filament of the discharge lamp Z Along with
The other secondary winding of the inductor L 1 in chopper device
The L 6 and the other secondary winding L 7 of the inductor L 3 in the inverter device connected in series combines the outputs of both the secondary winding L 6, L 7, to preheat the other filament of the discharge lamp Z It is like that.

本実施例にあっては、放電灯Zの各フィラメントがチ
ョッパー装置に流れるスイッチング電流とインバータ装
置に流れる共振電流の合成電流により予熱されているの
で、安定した電流で予熱を行うことができるものであ
る。なお、制御回路における動作電流不足を補うため
に、抵抗R15を追加している。
In this embodiment, since each filament of the discharge lamp Z is preheated by a combined current of the switching current flowing through the chopper device and the resonance current flowing through the inverter device, it is possible to perform preheating with a stable current. is there. In order to compensate for the operating current shortage in the control circuit, an additional resistor R 15.

[実施例3] 第5図は本発明の第3実施例の回路図である。本実施
例にあっては、チョッパー装置におけるインダクタL1
2次巻線L2をダイオードD2を介してコンデンサC10に接
続し、インバータ装置におけるインダクタL3の2次巻線
L4をダイオードD6を介してコンデンサC10に接続してい
る。両2次巻線L2,L4の出力電圧のうち、2次巻線L2
出力電圧の方が高い場合には、ダイオードD2が導通し、
コンデンサC10は2次巻線L2の出力により充電され、ダ
イオードD6は遮断状態となる。反対に、2次状態L4の出
力電圧の方が高い場合には、ダイオードD6が導通し、コ
ンデンサC10は2次巻線L4の出力により充電され、ダイ
オードD2は遮断状態となる。したがって、本実施例にあ
っては、両2次巻線L2,L4の出力電圧のうち、いずれか
高い方の出力電圧によりコンデンサC10が充電されるこ
とになり、制御回路の電源電圧が低下することは防止で
きる。
Third Embodiment FIG. 5 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, connected to the capacitor C 10 of the secondary winding L 2 of the inductor L 1 in chopper device via the diode D 2, the secondary winding of the inductor L 3 in the inverter device
The L 4 through a diode D 6 is connected to the capacitor C 10. Of the two secondary winding L 2, the output voltage of L 4, in the case toward the secondary winding L 2 of the output voltage is high, the diode D 2 is conducting,
Capacitor C 10 is charged by the output of the secondary winding L 2, diode D 6 is a cut-off state. Conversely, when the direction of the output voltage of the secondary state L 4 is high, the diode D 6 is rendered conductive and the capacitor C 10 is charged by the output of the secondary winding L 4, the diode D 2 is the cut-off state . Therefore, in the present embodiment, among the two secondary winding L 2, the output voltage of L 4, results in the capacitor C 10 by any higher output voltage is charged, the power supply voltage of the control circuit Can be prevented from decreasing.

[実施例4] 第6図は本発明の第4実施例の回路図である。本実施
例にあっては、チョッパー装置におけるインダクタL1
2次巻線L2と、インバータ装置におけるインダクタL3
2次巻線L4を直列接続し、両2次巻線L2,L4から出力さ
れる電流により、ダイオードD6と抵抗R13を介してコン
デンサC11を充電し、コンパレータCPの基準電圧を得て
いる。スイッチング素子Q3には低抵抗R16が直列接続さ
れている。インバータ装置に過電流が流れると、この低
抵抗R16の両端電圧が増大し、この電圧がコンデンサC11
に得られる基準電圧を越えると、コンパレータCPの出力
が“Low"レベルとなるので、トランジスタQ7,Q8への給
電が停止され、インバータ装置の発振は停止する。これ
により、本実施例では、インバータ装置に基準値以上の
過電流が流れることを防止することができるものであ
る。
Embodiment 4 FIG. 6 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the secondary winding L 2 of the inductor L 1 in chopper device, the secondary winding L 4 of the inductor L 3 connected in series in an inverter device, both secondary winding L 2, L the current output from 4 to charge the capacitor C 11 through the diode D 6 and resistor R 13, to obtain a reference voltage of the comparator CP. The switching element Q 3 low resistance R 16 is connected in series. When overcurrent flows in the inverter device, the voltage across the low resistance R 16 increases, the voltage capacitor C 11
It exceeds the reference voltage obtained, since the output of the comparator CP becomes "Low" level, the power supply to the transistors Q 7, Q 8 is stopped, the oscillation of the inverter device is stopped. As a result, in the present embodiment, it is possible to prevent an overcurrent exceeding the reference value from flowing through the inverter device.

[発明の効果] 本発明にあっては、上述のように、チョッパー装置と
インバータ装置とを組み合わせたスイッチング電源装置
において、負荷への供給電力が増大すると共振電流が減
少するような共振回路をインバータ装置に備え、チョッ
パー装置のスイッチング電流が流れるインダクタの2次
巻線出力と、インバータ装置の共振電流が流れるインダ
クタの2次巻線出力とを合成するようにしたから、チョ
ッパー装置及びインバータ装置におけるインダクタの2
次巻線から得られる出力を、負荷への供給電力に拘わら
ず安定した出力とすることできるという効果がある。
[Effects of the Invention] According to the present invention, as described above, in a switching power supply device combining a chopper device and an inverter device, a resonance circuit in which the resonance current decreases as the power supplied to the load increases increases. Since the secondary winding output of the inductor through which the switching current of the chopper device flows and the secondary winding output of the inductor through which the resonance current of the inverter device flows are combined in the device, the inductors in the chopper device and the inverter device are combined. 2
There is an effect that the output obtained from the next winding can be a stable output regardless of the power supplied to the load.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の基本構成を示すブロック回路図、第2
図は同上の動作説明図、第3図は本発明の第1実施例の
回路図、第4図は本発明の第2実施例の回路図、第5図
は本発明の第3実施例の回路図、第6図は本発明の第4
実施例の回路図、第7図は従来例の概略構成を示すブロ
ック回路図、第8図は同上に用いるチョッパー装置の回
路図、第9図は同上の動作説明図である。 1はチョッパー装置、2はインバータ装置、3は負荷、
4は合成回路、5は制御回路、L1,L3はインダクタ、L2,
L4は2次巻線である。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a basic configuration of the present invention, and FIG.
3 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a circuit diagram of the third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a circuit diagram of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional example, FIG. 8 is a circuit diagram of a chopper device used in the embodiment, and FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the embodiment. 1 is a chopper device, 2 is an inverter device, 3 is a load,
4 is a synthesis circuit, 5 is a control circuit, L 1 and L 3 are inductors, L 2 ,
L 4 is a secondary winding.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−32556(JP,A) 特開 昭62−77860(JP,A) 特開 昭63−39471(JP,A) 特開 昭63−86296(JP,A) 特開 平1−186170(JP,A) 特開 平1−248971(JP,A) 実開 昭61−44800(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 41/24 - 41/29 H02M 7/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-32556 (JP, A) JP-A-62-77860 (JP, A) JP-A-63-39471 (JP, A) JP-A-63-39471 86296 (JP, A) JP-A-1-186170 (JP, A) JP-A-1-248971 (JP, A) JP-A-61-44800 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H05B 41/24-41/29 H02M 7/48

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力電源を直流電源に変換するチョッパー
装置と、チョッパー装置の出力電力を高周波電力に変換
して負荷に供給するインバータ装置とからなり、インバ
ータ装置は負荷への供給電力が増大すると共振電流が減
少するような共振回路を備えるスイッチング電源装置で
あって、チョッパー装置のスイッチング電流が流れるイ
ンダクタの2次巻線出力と、インバータ装置の共振電流
が流れるインダクタの2次巻線出力とを合成する合成回
路を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
1. A chopper device for converting an input power source into a DC power source, and an inverter device for converting output power of the chopper device to high-frequency power and supplying the high-frequency power to a load, wherein the inverter device increases the power supplied to the load. What is claimed is: 1. A switching power supply device having a resonance circuit in which a resonance current is reduced, wherein a secondary winding output of an inductor through which a switching current of a chopper device flows and a secondary winding output of an inductor through which a resonance current of an inverter device flows. A switching power supply device comprising a combining circuit for combining.
【請求項2】合成回路は大きい方の2次巻線出力を合成
出力とする回路であることを特徴とする請求項1記載の
スイッチング電源装置。
2. The switching power supply according to claim 1, wherein the combining circuit is a circuit that uses the larger secondary winding output as a combined output.
【請求項3】合成回路は両2次巻線出力を重畳した出力
を合成出力とする回路であることを特徴とする請求項1
記載のスイッチング電源装置。
3. The synthesizing circuit according to claim 1, wherein an output obtained by superimposing both secondary winding outputs is a synthesized output.
A switching power supply as described.
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