JP3271627B2

JP3271627B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP3271627B2
Application number: JP16961892A
Authority: JP
Inventors: 哲史武田; 浩史鈴木
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 2002-04-02
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JPH0613189A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハーフブリッジ型のイ
ンバータ回路を用いた電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インバータ回路を用いた電源装置
を有する放電灯点灯装置としては、自励式と他励式とが
あり、目的に応じて回路を使い分けている。そして、一
般的に、自励式は、放電ランプを一定の基準照度で点灯
する単機能の放電灯点灯装置に使用され、他励式は、調
光機能などを有する放電灯点灯装置に使用されている。
すなわち、自励式は安価な反面、スイッチング素子を任
意に制御することが困難であり、また、他励式はスイッ
チング素子を任意に制御することは容易であるが高価で
あることによる。

【０００３】このような理由により、近年、比較的安価
であり、かつ、スイッチング素子の制御を行なうことが
できる放電灯点灯装置が提案され、たとえば図３に示す
構成が知られている。

【０００４】この図３に示す放電灯点灯装置は、直流電
源Ｅにスタート回路１およびハーフブリッジ型のインバ
ータ回路２を縦続接続し、このインバータ回路２の出力
側に第１および第２の振動回路３，４を接続している。

【０００５】そして、スタート回路１は、直流電源Ｅの
両端間に、抵抗R1およびコンデンサC1の直列回路を接続
し、これら抵抗R1およびコンデンサC1の接続点にダイオ
ードD1およびトリガ素子Q3が接続されている。

【０００６】また、インバータ回路２は、直流電源Ｅの
両端子間にスイッチング素子となる第１のスイッチング
素子であるトランジスタQ1のコレクタ・エミッタおよび
第２のスイッチング素子であるトランジスタQ2のコレク
タ・エミッタが直列に接続され、これらトランジスタQ
1，Q2のコレクタ・エミッタ間には、還流用のダイオー
ドD2，D3が接続されている。

【０００７】そして、トランジスタQ1のエミッタとトラ
ンジスタQ2のコレクタとの間には、駆動用の電流トラン
スCT1 の入力巻線CT1aの一端が接続され、この入力巻線
CT1aの一端は出力巻線CT1bおよび抵抗R3の直列回路を介
して、トランジスタQ1のベースに接続されている。ま
た、直流電源Ｅの負極には、電流トランスCT1 の出力巻
線CT1cおよび抵抗R3の直列回路を介して、トランジスタ
Q2のベースに接続されている。さらに、このトランジス
タQ2のベースには、スタート回路１のトリガ素子Q3が接
続されている。

【０００８】また、抵抗R3および電流トランスCT1 の出
力巻線CT1cのタイマ回路５が接続され、このタイマ回路
５は電流トランスCT1 の出力巻線CT1cおよび抵抗R3の接
続点と、直流電源Ｅの負極との間にリセット回路６が接
続され、このリセット回路６の出力端子は、コンパレー
タを構成するオペアンプOP1 の一方の入力端子に接続さ
れている。さらに、制御用電源E1には、抵抗R4およびコ
ンデンサC2の直列回路が接続され、これら抵抗R4および
コンデンサC2の接続点には、リセット回路６の出力端子
に接続されている。またさらに、制御用電源E1には、抵
抗R5および抵抗R6の直列回路が接続され、これら抵抗R5
および抵抗R6の接続点は、オペアンプOP1 の他方の入力
端子が接続されている。さらに、このオペアンプOP1 の
出力端子は、トランジスタQ4のベースに接続され、この
トランジスタQ4のコレクタはトランジスタQ2のベース
に、トランジスタQ4のエミッタはトランジスタQ2のエミ
ッタに接続されている。

【０００９】そして、直流電源Ｅの負極には、直流カッ
ト用のコンデンサC3，C4が接続され、このコンデンサC3
および入力巻線CT1a間には、第１の振動回路３が接続さ
れ、この第１の振動回路３にはチョークコイルL1および
放電ランプFL1 が直列に接続され、この放電ランプFL1
には始動用のコンデンサC5が並列に接続されている。一
方、コンデンサC4および入力巻線CT1a間には、第２の振
動回路４が接続され、この第２の振動回路４にはチョー
クコイルL2および放電ランプFL2 が直列に接続され、こ
の放電ランプFL2 には始動用のコンデンサC6が並列に接
続されている。

【００１０】そして、直流電源Ｅから直流電圧が印加さ
れると、スタート回路１のコンデンサC1が抵抗R1を介し
て充電され、コンデンサC1の電圧がトリガ素子Q3の設定
電圧に達すると、トリガ素子Q3がブレークオーバし、コ
ンデンサC1の充電電荷がトリガ素子Q3を介してトランジ
スタQ2のベースに入力され、トランジスタQ2がオンす
る。

【００１１】また、トランジスタQ2がオンによって、電
流トランスCT1 の入力巻線CT1aに電流が流れると、出力
巻線CT1cに電圧が誘起され、トランジスタQ2のベースに
電流が供給されるとともに、トランジスタQ2はオン状態
を維持する。このトランジスタQ2にベース電流が供給さ
れるとともに、リセット回路６が動作し、コンデンサC2
が充電される。

【００１２】そして、コンデンサC2の充電電圧が、抵抗
R5および抵抗R6で設定された中点電位を越えると、オペ
アンプOP1 は非反転出力を行ない、トランジスタQ4のベ
ースに電流を供給してトランジスタQ4をオンし、トラン
ジスタQ2はベース・エミッタ間が短絡されてトランジス
タQ2は強制的にオフされる。なお、トランジスタQ2のオ
ン期間は、タイマ回路５の抵抗R4およびコンデンサC2の
時定数、および、抵抗R5および抵抗R6の分圧抵抗値によ
って設定される。

【００１３】一方、トランジスタQ1は振動回路３，４の
共振時定数によってオン期間が設定され、振動回路３，
４の変化がない限り、トランジスタQ1のオン期間は一定
に設定される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、図３に
示す回路では、低圧側のトランジスタQ2のみのオン期間
のみを制御し、トランジスタQ1はオン期間が常に一定に
なるため、トランジスタQ1およびトランジスタQ2のオン
デューティが１：１にならないため、正弦波にならず、
図４に示すように、高調波が多い波形になる。したがっ
て、雑音などが発生するおそれがある問題を有してい
る。

【００１５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、簡単な回路構成でオンデューティを１：１とし、雑
音の発生を抑えた電源装置を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の電源装置は、直
流電源の両端間に互いに直列的に接続されて交互にオン
・オフ駆動される一対のスイッチング素子と、これらス
イッチング素子の内少なくとも一方のスイッチング素子
に並列的に接続され電気的振動により前記一対のスイッ
チング素子にそれぞれ帰還する第１および第２の振動回
路と、これら第１および第２の振動回路のいずれか一方
の電気的振動の正バイアスによりトリガされ所定時間を
計測する第１のタイマ回路と、前記第１および第２の振
動回路のいずれか一方の電気的振動の負バイアスにより
トリガされ所定時間を計測する第２のタイマ回路と、こ
れら第１および第２のタイマ回路により前記スイッチン
グ素子をそれぞれ強制的にオフさせる強制オフ手段とを
具備したものである。

【００１７】

【作用】本発明は、一対のスイッチング素子を交互にオ
ン・オフ駆動する際に、第１および第２の振動回路のい
ずれか一方の電気的振動の正バイアスにより第１のタイ
マ回路をトリガして所定時間を計測し、負バイアスによ
り第２のタイマ回路をトリガして所定時間を計測し、こ
れら第１および第２のタイマ回路により強制オフ手段で
スイッチング素子をそれぞれ強制的にオフさせるため、
第１および第２のスイッチング素子のオンデューティを
１：１に設定でき、出力電流を正負とも対称形にするこ
とができるため、高調波成分の少ない正弦波にすること
が可能になる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の電源装置の一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１９】図１に示すように、直流電源Ｅにスタート
回路11およびハーフブリッジ型のインバータ回路12を縦
続接続し、このインバータ回路12内に第１および第２の
振動回路13，14を設けている。

【００２０】そして、スタート回路11は、直流電源Ｅの
両端間に、抵抗R11 およびコンデンサC11 の直列回路を
接続し、これら抵抗R11 およびコンデンサC11 の接続点
にダイオードD11 およびトリガ素子Q10 が接続されてい
る。

【００２１】また、インバータ回路12は、直流電源Ｅの
両端子間にスイッチング素子となる第１のスイッチング
素子であるトランジスタQ11 のコレクタ・エミッタおよ
び第２のスイッチング素子であるトランジスタQ12 のコ
レクタ・エミッタが直列に接続され、これらトランジス
タQ11 ，Q12 のコレクタ・エミッタ間には、還流用のダ
イオードD12 ，D13 が接続されている。

【００２２】そして、第１のトランジスタQ11 のエミッ
タと第２のトランジスタQ12 のコレクタとの間には、第
１の振動回路13および直流カット用のコンデンサC12 の
直列回路と、第２の振動回路14および直流カット用のコ
ンデンサC13 の直列回路が並列に接続されている。ま
た、第１の振動回路13は、第１のチョークコイルL11 と
負荷となる第１の蛍光ランプFL11が直列に接続されてい
るとともに、第１の蛍光ランプFL11に対して並列に始動
用のコンデンサC14 が接続され、第２の振動回路14は、
第２のチョークコイルL12 と負荷となる第２の蛍光ラン
プFL12が直列に接続されているとともに、第２の蛍光ラ
ンプFL12に対して並列に始動用のコンデンサC15 が接続
されている。

【００２３】また、第１のトランジスタQ11 のベース・
エミッタ間には、抵抗R12 および第１のチョークコイル
L11 に磁気的に接続された出力用のコイルL11aの直列回
路が接続されるとともに、強制オフ手段としてのトラン
ジスタQ13 のコレクタ・エミッタが接続され、このトラ
ンジスタQ13 のベース・エミッタ間には、コイルL14に
磁気的に接続された出力用のコイルL14aが接続されてい
る。

【００２４】さらに、第２のトランジスタQ12 のベース
には、スタート回路11のトリガ素子Q10 が接続されてい
る。また、この第２のトランジスタQ12 のベース・エミ
ッタ間には、抵抗R13 および第１のタイマ回路15の直列
回路が接続され、この第１のタイマ回路15には、第２の
チョークコイルL12 に磁気的に接続された出力用のコイ
ルL12aおよび第２のタイマ回路16が接続されている。す
なわち、第１のタイマ回路15および第２のタイマ回路16
は、それぞれコイルL12aの正バイアスおよび負バイアス
により動作するように接続されている。そして、第１の
タイマ回路15および第２のタイマ回路16には、制御用電
源E11 が接続されている。

【００２５】また、第１のタイマ回路15は抵抗R3および
コイルL12aの一端側の接続点と、直流電源Ｅの負極との
間にリセット回路17が接続され、このリセット回路17の
出力端子は、コンパレータを構成するオペアンプOP11の
一方の入力端子に接続されている。さらに、制御用電源
E11 に、抵抗R14 およびコンデンサC16 の直列回路が接
続され、これら抵抗R14 およびコンデンサC16 の接続点
には、リセット回路17の出力端子に接続されている。ま
たさらに、制御用電源E11 には、抵抗R15 および抵抗R1
6 の直列回路が接続され、これら抵抗R15 および抵抗R1
6 の接続点には、オペアンプOP11の他方の入力端子が接
続されている。

【００２６】さらに、このオペアンプOP11の出力端子
は、強制オフ手段としてのトランジスタQ14 のベースに
接続され、このトランジスタQ14 のコレクタは第２のト
ランジスタQ12 のベースに、トランジスタQ14 のエミッ
タは第２のトランジスタQ12 のエミッタに接続されてい
る。

【００２７】一方、第２のタイマ回路16はコイルL12aの
他端側と、直流電源Ｅの負極との間にリセット回路18が
接続され、このリセット回路18の出力端子は、コンパレ
ータを構成するオペアンプOP12の一方の入力端子に接続
されている。さらに、制御用電源E11 に、抵抗R17 およ
びコンデンサC17 の直列回路が接続され、これら抵抗R1
7 およびコンデンサC17 の接続点には、リセット回路18
の出力端子に接続されている。またさらに、制御用電源
E11 には、抵抗R18 および抵抗R19 の直列回路が接続さ
れ、これら抵抗R18 および抵抗R19 の接続点には、オペ
アンプOP12の他方の入力端子が接続されている。

【００２８】さらに、このオペアンプOP12の出力端子
は、レベルシフト回路19のトランジスタQ15 に接続さ
れ、このトランジスタQ15 のコレクタはコイルL14 を介
して制御用電源E11 に接続され、このトランジスタQ15
のエミッタは直流電源Ｅの負極に接続されている。

【００２９】次に、上記図１に示す実施例の動作につい
て説明する。

【００３０】まず、直流電源Ｅから直流電圧が印加され
ると、スタート回路11のコンデンサC11 が抵抗R11 を介
して充電され、コンデンサC11 の電圧がトリガ素子Q10
の設定電圧に達すると、トリガ素子Q10 がブレークオー
バし、コンデンサC11 の充電電荷がトリガ素子Q10 を介
して第２のトランジスタQ12 のベースに入力され、第２
のトランジスタQ12 がオンする。

【００３１】また、第２のトランジスタQ12 のオンによ
って、第１の振動回路13の第１のチョークコイルL11 お
よび第２の振動回路14の第２のチョークコイルL12 に電
流が流れ、第２のチョークコイルL12 によりコイルL12a
に誘起された電圧により第２のトランジスタQ12 のベー
スに正バイアスの電流を供給して第２のトランジスタQ1
2 をオンし、第１のチョークコイルL11 によりコイルL1
1aに誘起された電圧により第１のトランジスタQ11 のベ
ースに負バイアスの電流を供給して第１のトランジスタ
Q11 をオフ状態のままにする。

【００３２】そして、第２のトランジスタQ12 にベース
電流が供給されるとともに、第１のタイマ回路15のリセ
ット回路17を動作させ、コンデンサC16 を充電する。ま
た、コンデンサC16 の充電電圧が、抵抗R15 および抵抗
R16 で設定された中点電位を越えると、オペアンプOP11
は非反転出力を行ない、トランジスタQ14 のベースに電
流を供給してトランジスタQ14 をオンし、第２のトラン
ジスタQ12 はベース・エミッタ間が短絡されて第２のト
ランジスタQ12 は強制的にオフされる。なお、第２のト
ランジスタQ12 のオン期間は、第１のタイマ回路の抵抗
R14 およびコンデンサC16 の時定数、および、抵抗R15
および抵抗R16 の分圧抵抗値によって設定される。

【００３３】その後、第１の振動回路13の第１のチョー
クコイルL11 および第２の振動回路14の第２のチョーク
コイルL12 の電流が転流すると、第１のチョークコイル
L11によりコイルL11aに誘起された電圧により第１のト
ランジスタQ11 のベースに正バイアスの電流を供給して
第１のトランジスタQ11 をオンし、第２のチョークコイ
ルL12 によりコイルL12aに誘起された電圧により第２の
トランジスタQ12 のベースに負バイアスの電流を供給し
て第２のトランジスタQ12 をオフ状態のままにする。

【００３４】そして、第１のトランジスタQ11 にベース
電流が供給されるとともに、第２のタイマ回路16のリセ
ット回路18を動作させ、コンデンサC17 を充電する。ま
た、コンデンサC17 の充電電圧が、抵抗R18 および抵抗
R19 で設定された中点電位を越えると、オペアンプOP12
は非反転出力を行ない、トランジスタQ15 のベースに電
流を供給してトランジスタQ15 をオンし、コイルL14 に
電流を供給し、コイルL14aにレベルシフトして電圧を誘
起させ、トランジスタQ13 のベースにベース電流を供給
してトランジスタQ13 をオンし、第１のトランジスタQ1
1 はベース・エミッタ間が短絡されて第１のトランジス
タQ11 は強制的にオフされる。なお、第１のトランジス
タQ11 のオン期間は、第２のタイマ回路16の抵抗R17 お
よびコンデンサC17 の時定数、および、抵抗R18 および
抵抗R19 の分圧抵抗値によって第１のタイマ回路15と同
一時間に設定すればよい。

【００３５】そして、図２に示すように、第１および第
２のトランジスタQ11 ，Q12 のオン・オフを繰り返し、
第１および第２のトランジスタQ11 ，Q12 のオンデュー
ティを１：１の一定にし、インバータ回路12の共振電流
を正弦波に近付け、正負の成分を対称にして、高調波を
防止する。

【００３６】したがって、高調波の減少により雑音の発
生も防止できるので、従来のような雑音防止回路なども
不要になる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の電源装置によれば、一対のスイ
ッチング素子を交互にオン・オフ駆動する際に、第１お
よび第２の振動回路のいずれか一方の電気的振動の正バ
イアスにより第１のタイマ回路をトリガして所定時間を
計測し、負バイアスにより第２のタイマ回路をトリガし
て所定時間を計測し、これら第１および第２のタイマ回
路により強制オフ手段でスイッチング素子をそれぞれ強
制的にオフさせるため、第１および第２のスイッチング
素子のオンデューティを１：１に設定でき、出力電流を
正負とも対称形にすることができるため、高調波成分の
少ない正弦波にすることが可能になり、雑音などの発生
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源装置の一実施例を示す回路図であ
る。

【図２】同上電源装置の波形図である。

【図３】従来例の電源装置を示す回路図である。

【図４】同上電源装置の波形図である。

【符号の説明】

13 第１の振動回路 14 第２の振動回路 15 第１のタイマ回路 16 第２のタイマ回路Ｅ直流電源 Q11 ，Q12 スイッチング素子としてのトランジスタ Q13 ，Q14 強制オフ手段としてのトランジスタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源の両端間に互いに直列的に接続
されて交互にオン・オフ駆動される一対のスイッチング
素子と、これらスイッチング素子の内少なくとも一方のスイッチ
ング素子に並列的に接続され電気的振動により前記一対
のスイッチング素子にそれぞれ帰還する第１および第２
の振動回路と、これら第１および第２の振動回路のいずれか一方の電気
的振動の正バイアスによりトリガされ所定時間を計測す
る第１のタイマ回路と、前記第１および第２の振動回路のいずれか一方の電気的
振動の負バイアスによりトリガされ所定時間を計測する
第２のタイマ回路と、これら第１および第２のタイマ回路により前記スイッチ
ング素子をそれぞれ強制的にオフさせる強制オフ手段と
を具備したことを特徴とする電源装置。