JP3120444B2 - ハロゲンランプ用電源装置 - Google Patents

ハロゲンランプ用電源装置

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JP3120444B2 JP02290365A JP29036590A JP3120444B2 JP 3120444 B2 JP3120444 B2 JP 3120444B2 JP 02290365 A JP02290365 A JP 02290365A JP 29036590 A JP29036590 A JP 29036590A JP 3120444 B2 JP3120444 B2 JP 3120444B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はハロゲンランプ用電源装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
照明の世界では、明るさ一辺倒から、個性を持たせた
スポット照明への移行が著しい。かかるスポット照明用
の光源として、ハロゲンランプがあり、これの市場は急
速に拡大しつつある。
以下に、第4図を参照して、かかるハロゲンランプ、
特に、低電圧ハロゲンランプに用いられる電源装置(俗
に電子トランスと呼称されている)の従来例を説明す
る。この電源装置は、スイッチング素子としてバイポー
ラトランジスタを用いた自励式ハーフブリッジ型電子ト
ランスである。
100Vの商用交流電圧をブリッジ型整流回路BRによって
整流すると共に、コンデンサC1、C2の直列回路によって
平滑又はノイズ除去して、直流電圧(平流又は脈流)を
得、これをコンデンサC1、C2、出力トランスT、出力バ
イポーラトランジスタQ1、Q2等を含む発振回路に供給す
る。かくして、出力トランジスタQ1、Q2は、発振回路の
発振動作に応じて交互にオンオフする。
出力トランスTは一次コイルa及び二次コイルbを有
し、二次コイルbに出力された10.5Vの交流電圧がハロ
ゲンランプHLに印加されるように成されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
かかる従来のハロゲンランプ用電源装置には次のよう
な欠点がある。ハロゲンランプの点燈開始時のラッシュ
電流は、定常電流の約13倍にも達する。このため、ハロ
ゲンランプ用電源装置のスイッチング素子としてバイポ
ーラトランジスタを使用した場合、できるだけ許容コレ
クタ電流の大きなものを使用しなければならず、ある程
度許容コレクタ電流の大きなものを使用した場合でも、
ハロゲンランプに流れるラッシュ電流によっては、その
トランジスタが壊れる場合も多々あった。
又、従来の電源装置は自励型のため、第2図に示す如
く、レギュレーション特性が悪く、出力電圧が6V近くま
で低下すると、発振が停止してしうため、第3図Bに示
す如く、出力電圧の波高値が約20Vに近くまで高く成っ
てしまうと言う欠点があった。
かかる点に鑑み、ハロゲンランプの点燈開始時のラッ
シュ電流によって、スイッチング素子が壊れる虞がな
く、且つ、レギュレーション特性が良く、出力電圧の波
高値を低くすることのできるハロゲンランプ用電源装置
を提案しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
第1の本発明によるハロゲンランプ用電源装置は、直
流電源と、その直流電源によって駆動される発振器と、
その発振器の発振出力がベースに供給されてオンオフす
るバイポーラトランジスタと、発振器の発振出力がラッ
シュ電流制限用抵抗器を通じてゲートに供給されてオン
オフすると共に、そのゲートがバイポーラトランジスタ
のエミッタに接続されるMOS−FETと、一次コイルにMOS
−FETの出力電極が接続され、二次コイルにハロゲンラ
ンプが接続される出力トランスとを有するものである。
第2の本発明によるハロゲンランプ用電源装置は、直
流電源と、その直流電源によって駆動される発振器と、
その発振器の発振出力が各ベースに供給されて交互にオ
ンオフする一対のバイポーラトランジスタと、発振器の
発振出力が各ラッシュ電流制限用抵抗器を通じて各ゲー
トに供給されて交互にオンオフすると共に、その各ゲー
トが一対のバイポーラトランジスタの各エミッタに接続
される一対のMOS−FETと、一次コイルに一対のMOS−FET
の各出力電極が接続され、二次コイルにハロゲンランプ
が接続される出力トランスとを有するものである。
〔作用〕
第1の本発明によれば、発振器の発振出力がバイポー
ラトランジスタのベースに供給されて、バイポーラトラ
ンジスタがオンオフすると共に、その発振器の発振出力
がラッシュ電流制限用抵抗器を通じてMOS−FETのゲート
に供給されて、MOS−FETがオンオフし、出力トランスの
二次コイルに接続されたハロゲンランプに交流電圧が印
加され、又、ラッシュ電流制限用抵抗器によって、ハロ
ゲンランプにその点燈開始時に流れるラッシュ電流に基
づくMOS−FETのゲートに対するラッシュ電流のレベルが
抑制される。
第2の本発明によれば、発振器の発振出力が一対のバ
イポーラトランジスタのベースに供給されて、一対のバ
イポーラトランジスタが交互にオンオフすると共に、そ
の発振器の発振出力がラッシュ電流制限用抵抗器を通じ
て一対のMOS−FETのゲートに供給されて、一対のMOS−F
ETが交互にオンオフし、出力トランスの二次コイルに接
続されたハロゲンランプに交流電圧が印加され、又、各
ラッシュ電流制限用抵抗器によって、ハロゲンランプに
その点燈開始時に流れるラッシュ電流に基づくMOS−FET
のゲートに対するラッシュ電流のレベルが抑制される。
〔実施例〕
以下に、第1図を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明しよう。第1図Aはハロゲンランプ用電源装置(電
子トランス)の全体の回路を示し、第1図Bは第1図A
の発振回路の等価回路を示す。入力端子(1)、(2)
からの100Vの商用交流電圧がサージアブソーバ(3)、
ノズルフィルタ(4)を通じてブリッジ型整流回路
(5)に供給されて整流され、その整流出力が平滑又は
ノイズ除去用コンデンサ(6)に印加されて平滑又はノ
イズ除去される。しかして、整流回路(5)の両端に
は、図において上側が正、下側が負と成る100Vの直流電
圧(平流又は脈流)が出力される。
コンデンサ(6)の両端には、抵抗器(7)及びリミ
ッタ兼定電圧素子としてのツェナーダイオード(8)の
直列回路が接続され、ツェナーダイオード(8)の両端
に11Vの直流電圧が出力されるようになされる。このツ
ェナーダイオード(8)の両端には、直流電圧保持用の
コンデンサ(その容量値は、例えば、470μF)(9)
が並列に接続される。このコンデンサ(9)の存在によ
り、整流回路(5)からの直流電圧が一時的に低下した
り、遮断されても、所定時間(例えば、400msec)内は4
V以上の直流電圧を保持することできる。従って、発振
器(10a)が発振を停止する虞はないので、調光器を用
いて、交流電圧の流通角を制御して、ハロゲンランプの
明るさを調整することが可能と成る。
(10)は発振回路で、これはCMOSから成るインバータ
IC(一例として、μPD4069)に、外付け素子としての抵
抗器及びコンデンサを接続して構成したものであって、
発振器(10a)及びその出力側に並列的に接続されたイ
ンバータ(30)、(31)から構成される。尚、この発振
回路(10)の具体的構成については後述する。
(15)、(16)はスイッチング素子としてのNチャン
ネルのパワーMOS−FETであって、夫々のゲートに供給さ
れる発振回路(10)からの互いに逆相関係にある発振信
号(正弦波又は矩形波)によって、交互にオンオフされ
る。
(17)は出力トランスで、その一次コイル(17a)の
両端に、MOS−FET(15)、(16)の各ドレインが夫々接
続され、その二次コイル(17b)の両端に、出力端子(1
8)、(19)を介してハロゲンランプHLが接続され、例
えば、10.5Vの交流電圧が印加される。これらMOS−FET
(15)、(16)及びトランス(17)によって、プッシュ
プル回路が構成される。そして、コンデンサ(6)の一
端(正側)が、このトランス(17)の一次コイル(17
a)の中点に接続され、コンデンサ(6)の他端(負
側)がMOS−FET(15)、(16)の各ソースに共通に接続
される。
次に、第1図Bに示す発振回路(10)の等価回路と、
MOS−FET(15)、(16)のゲート側に夫々接続された抵
抗器(14)、(13)及びバイポーラトランジスタ(1
1)、(12)について説明する。
発振回路(10)は、6個のCMOSインバータを備え、そ
の内の3個のインバータに、外付け素子を接続して発振
器(10a)を構成すると共に、その出力側に、インバー
タ(30)、(31)を並列的に接続し、残りの1個のイン
バータ(図示せず)は使用しない。
先ず、発振器(10a)の構成に付いて説明する。(2
3)、(26)及び(27)は、夫々発振器(10a)を構成す
る3個のインバータである。入力端子(21)からの11V
の直流電圧が抵抗器(22)を通じてインバータ(23)の
入力端子に印加される。インバータ(23)の出力端子及
び入力端子間にコンデンサ(24)が接続される。インバ
ータ(23)の出力端子が抵抗器(25)を通じて、インバ
ータ(26)の入力端子に接続される。インバータ(26)
の出力端子がインバータ(27)の入力端子に接続され
る。インバータ(27)の出力端子及びインバータ(26)
の入力端子間に抵抗器(28)が接続される。インバータ
(27)の出力端子及びインバータ(23)の入力端子間
に、抵抗器(29)が接続される。尚、抵抗器(22)、
(25)、(28)、(29)は夫々外付け抵抗器、(24)は
外付けコンデンサである。
この発振器(10a)において、インバータ(26)、(2
7)から出力される発振信号は、互いに逆相関係にある
ことは当然である。しかして、インバータ(27)の出力
を、バッファとしてのインバータ(30)に供給すると共
に、インバータ(26)の出力をバッファとしてのインバ
ータ(31)に供給して、インバータ(30)、(31)から
夫々出力端子(32)、(33)を導出する。
そして、出力端子(32)を、抵抗器(13)を通じて、
MOS−FET(15)のゲートに接続する。PNP形バイポーラ
トランジスタ(11)のベースを、出力端子(32)に接続
し、エミッタをMOS−FET(15)のゲートに接続し、コレ
クタを整流回路(5)の負側に接続する。又、出力端子
(33)を抵抗器(14)を通じて、MOS−FET(19)のゲー
トに接続する。PNP形バイポーラトランジスタ(12)の
ベースを出力端子(33)に接続し、エミッタをMOS−FET
(16)のゲートに接続し、コレクタを整流回路(5)の
負側に接続する。
次に、この電源装置の抵抗器(13)、(14)及びトラ
ンジスタ(11)、(12)に関連する部分の動作説明を行
う。トランジスタ(11)のベースに供給される発振信号
が立ち上がり、トランジスタ(12)に供給される発振信
号が立ち下がるときは、トランジスタ(11)はオフ、ト
ランジスタ(12)はオンと成り、抵抗器(13)の抵抗値
及びMOS−FET(15)のゲート容量の値で決まる時定数を
以て、その入力容量が充電されると共に、トランジスタ
(12)のコレクタ・エミッタ間の抵抗値及びMOS−FET
(16)のゲート容量の値で決まる時定数を以て、そのゲ
ート容量からの放電が行われる。
又、トランジスタ(11)のベースに供給される発振信
号が立ち下がり、トランジスタ(12)に供給される発振
信号が立ち上がるときは、トランジスタ(11)はオン、
トランジスタ(12)はオフと成り、トランジスタ(11)
のコレクタ・エミッタ間の抵抗値及びMOS−FET(15)の
ゲート容量の値で決まる時定数を以て、そのゲート容量
からの放電が行われると共に、抵抗器(14)の抵抗値及
びMOS−FET(16)のゲート容量の値で決まる時定数を以
て、その入力容量が充電される。
この場合、抵抗器(13)、(14)の抵抗値を、例え
ば、300Ω程度に選定しておくことにより、MOS−FET(1
5)、(16)のゲートに対するラッシュ電流のレベルを
抑制することができる。又、その抵抗器(13)、(14)
の抵抗値を変化させることによって、MOS−FET(15)、
(16)のゲート容量に対する充電時定数を任意に選定す
ることができる。しかして、このMOS−FET(15)、(1
6)のゲート容量に対する充電時定数によって、発振信
号の立ち上がりが遅延され、MOS−FET(15)、(16)が
同時にオンと成って、同時にドレイン電流が流れる(縦
電流が流れる)虞はない。尚、トランジスタ(12)、
(11)のオン時のコレクタ・エミッタ間抵抗値は、抵抗
器(13)、(14)の抵抗値に比べて遙かに小さく、従っ
て、MOS−FET(15)、(16)のゲート容量に対する放電
時定数は、充電時定数に比べて遙かに小さい。
第2図に、この実施例の電源装置のレギュレーション
特性を示し、従来例に比べてレギュレーション特性が良
く、出力電圧が高く成っても、出力電流はそれ程低下せ
ず、発振が止まる虞はない。
又、第3図Aに、この実施例の電源装置の出力電圧の
瞬時値を示し、第3図Bの従来例に比べて出力電圧を波
高値を低くすることができる。
実施例のプッシュプル型の電源装置と、従来例のハー
ブリッジ型電源装置とを比較すると、以下の表のように
成る。
但し、Viは直流電源電圧、Iはその平均電流、Nはト
ランス(17)の巻線比である。
〔発明の効果〕
第1の本発明によれば、直流電源と、その直流電源に
よって駆動される発振器と、その発振器の発振出力がベ
ースに供給されるバイポーラトランジスタと、発振器の
発振出力がラッシュ電流制限用抵抗器を通じてゲートに
供給されてオンオフすると共に、そのゲートがバイポー
ラトランジスタのエミッタに接続されるMOS−FETと、一
次コイルにMOS−FETの出力電極が接続され、二次コイル
にハロゲンランプが接続される出力トランスとを有する
ので、MOS−FET及びラッシュ電流制限用抵抗器の両者相
候って、ハロゲンランプの点燈開始時のラッシュ電流に
よって、スイッチング素子が壊れるのを確実に阻止する
ことができ、且つ、レギュレーション特性が良く、出力
電圧の波高値を低くすることのできるハロゲンランプ用
電源装置を得ることができる。
第2の本発明によれば、直流電源と、その直流電源に
よって駆動される発振器と、その発振器の発振出力が各
ベースに供給されて交互にオンオフする一対のバイポー
ラトランジスタと、発振器の発振出力が各ラッシュ電流
制限用抵抗器を通じて各ゲートに供給されて交互にオン
オフすると共に、その各ゲートが一対のバイポーラトラ
ンジスタの各エミッタに接続される一対のMOS−FETと、
一次コイルに一対のMOS−FETの各出力電極が接続され、
二次コイルにハロゲンランプが接続される出力トランス
とを有するので、MOS−FET及びラッシュ電流制限用抵抗
器の両者相候って、ハロゲンランプの点燈開始時のラッ
シュ電流によって、スイッチング素子が壊れるのを確実
に阻止することができ、且つ、レギュレーション特性が
良く、出力電圧の波高値を低くすることのできるプッシ
ュプル型のハロゲンランプ用電源装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す回路図、第2図は実施例
及び従来例のレギュレーション特性を示す特性曲線図、
第3図は実施例及び従来例の出力電圧を示す波形図、第
4図は従来例を示す回路図である。 (5)は整流回路、(8)はツェナーダイオード、
(9)は直流電圧保持用コンデンサ、(10)は発振回
路、(10a)は発振器、(11)、(12)は夫々バイポー
ラトランジスタ、(13)、(14)は夫々抵抗器、(1
5)、(16)はMOS−FET、(17)は出力トランス、(1
8)はハロゲンランプである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と、 該直流電源によって駆動される発振器と、 該発振器の発振出力がベースに供給されてオンオフする
    バイポーラトランジスタと、 上記発振器の発振出力がラッシュ電流制限用抵抗器を通
    じてゲートに供給されてオンオフすると共に、該ゲート
    が上記バイポーラトランジスタのエミッタに接続される
    MOS−FETと、 一次コイルに上記MOS−FETの出力電極が接続され、二次
    コイルにハロゲンランプが接続される出力トランスとを
    有することを特徴とするハロゲンランプ用電源装置。
  2. 【請求項2】直流電源と、 該直流電源によって駆動される発振器と、 該発振器の発振出力が各ベースに供給されて交互にオン
    オフする一対のバイポーラトランジスタと、 上記発振器の発振出力が各ラッシュ電流制限用抵抗器を
    通じて各ゲートに供給されて交互にオンオフすると共
    に、該各ゲートが上記一対のバイポーラトランジスタの
    各エミッタに接続される一対のMOS−FETと、 一次コイルに上記一対のMOS−FETの各出力電極が接続さ
    れ、二次コイルにハロゲンランプが接続される出力トラ
    ンスとを有することを特徴とするハロゲンランプ用電源
    装置。
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