JP3322005B2

JP3322005B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP3322005B2
Application number: JP17842294A
Authority: JP
Inventors: 得志山内; 晃司西浦
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JPH0845683A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電灯を点灯させる放電
灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、本発明の第１従来例を示す回
路図である。

【０００３】本従来例は、自励式ハーフブリッジ回路を
用いた放電灯点灯回路であり、本回路は、直流電源Ｖ_DC
をトランジスタＴｒ₁,トランジスタＴｒ₂の交互のオン
オフにより高周波電源に変換し、コンデンサＣ₁，２次
巻線ｎ₂，ｎ₃を有するチョークインダクタンスＴ₁の１
次巻線ｎ₁，放電灯Ｌａからなる直列共振回路に印加さ
れ、放電灯Ｌａの両端に高周波の交流電圧が印加され
る。トランジスタＴｒ₁，トランジスタＴｒ₂のオンオフ
は、１次巻線ｎ₁に流れる電流により２次巻線ｎ₂，ｎ₃
に生じた電流が、抵抗Ｒ₁，抵抗Ｒ₂を介してトランジス
タＴｒ₁，トランジスタＴｒ₂のベースに流れ込むことに
より行われる。また、放電灯Ｌａの両端端子間にコンデ
ンサＣ ₂を並列接続し、トランジスタＴｒ₁，トランジス
タＴｒ₂の両端に逆並列接続されたダイオードＤ₁，Ｄ₂
はトランジスタＴｒ₁，Ｔｒ₂の逆バイアス防止用であ
る。本従来例は数少ない部品点数でインバータ回路動作
ができる。

【０００４】図１５は本発明の第２従来例を示す回路図
である。本従来例は、図１４の回路のトランジスタＴｒ
２ｎｏオフの制御を行う為の制御回路１を付加したもの
であり、本従来例のトランジスタＴｒ１のオンオフ制御
及びトランジスタＴｒ２のオン制御は第１従来例に示し
たのと同様である。この様に構成することにより、トラ
ンジスタＴｒ２のオン時間を制御して、トランジスタＴ
ｒ１，トランジスタＴｒ２のオンデューティとスイッチ
ング周波数とを変化させて、放電灯Ｌａに供給される電
力を制御することが可能である。

【０００５】本発明の第３従来例として、ＵＳＰ４９４
５４６７号に示すものがあり、図１６から図１８にその
回路図を示す。

【０００６】本従来例の図１６に示す回路に於いてはＭ
ＯＳＦＥＴ１２６とＭＯＳＦＥＴ１２４とが交互にオン
オフして負荷回路に矩形波電圧を供給する。交流電源１
１２をダイオ−ド１０４，１０６，１０８，１１０から
なるダイオ−ドブリッジにて全波整流した電圧をコンデ
ンサ１１８にて平滑する。抵抗２１６，２２４，２３
６，コンデンサ２３８，ダイオ−ド２１８により、平滑
された直流電圧をコンデンサ２２０に充電する。コンデ
ンサ２２０の充電電圧によりＭＯＳＦＥＴ１２６のゲ−
ト端子にオン信号を送る。また、ＭＯＳＦＥＴ１２４が
オンすると、ＭＯＳＦＥＴ１２４を介してコンデンサ２
２０を放電してＭＯＳＦＥＴ１２６のゲ−ト端子に信号
を送る。

【０００７】この様に本回路では、ＭＯＳＦＥＴ１２４
に矩形波信号を送ることのみにより、ＭＯＳＦＥＴ１２
６のオン区間も制限でき、負荷回路へ供給される矩形波
電圧のオンデュ−ティ及び周波数を変化させることが可
能である。よって、ロ−サイドとハイサイドとのスイッ
チング素子のオンオフ制御を１つの信号源で容易に構成
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の従
来例に於いては、トランジスタの周波数及びオンデュ−
ティを変化することができない為に、放電灯に供給され
る電力の変化ができない。よって、回路を構成する部品
にバラツキがある場合には放電灯の出力は大きく異なっ
てしまう。放電灯の出力を均等にする場合には部品のバ
ラツキを大幅に抑える必要がある為に、部品の選別とい
う工数が増えて、部品点数が少ないにもかかわらず、コ
スト高になる。また、周波数及びオンデュ−ティを変化
することができない為に、無負荷状態には共振回路のク
オリティファクタが高いので、大きな２次電圧及び共振
電流を発生し、回路素子に大きなストレスが印加され
る。更に先行予熱制御などの放電灯の寿命改善の為の制
御なども行えないという問題がある。また、トランジス
タのタ−ンオフ時にスイッチングスピ−ドが遅いと大き
なスイッチングロスを生じる。

【０００９】上記第２の従来例に於いては、第１の従来
例の放電灯の出力を制御できないという問題点と、部品
のバラツキによって放電灯の出力は大きく異なるという
問題点とは容易に解決できる。しかし、トランジスタＴ
ｒ₁のオン時間はチョ−クインダクタンスＴ₁の１次巻
線ｎ₁に流れる電流によって決定され、任意に変化する
ことができないので、トランジスタＴｒ₁，トランジス
タＴｒ₂のオンデュ−ティを一定にしたままで周波数を
変化させることができない。よって、制御回路１により
トランジスタＴｒ₂のオン時間を短くし、トランジスタ
Ｔｒ₁，トランジスタＴｒ₂のオン時間をアンバランス
にした場合は、放電灯を流れるランプ電流波形は交流振
幅の正と負とが非対称になり、放電灯から高い電磁ノイ
ズが放射されてしまう。

【００１０】上記第３の従来例に於いては、ＭＯＳＦＥ
Ｔのゲ−ト・ソ−ス間に存在する寄生容量の電荷が引き
抜かれるまではＭＯＳＦＥＴはオン状態を維持するの
で、ＭＯＳＦＥＴ１２４がオンしてから、ＭＯＳＦＥＴ
１２６のゲ−ト・ソ−ス間に存在する寄生容量の電荷を
引き抜いてＭＯＳＦＥＴ１２６がオフする為に時間を要
するので、ＭＯＳＦＥＴ１２４，１２６が同時にオンし
て、ダイオ−ド２１４を介して平滑直流電源（コンデン
サ１１８の両端電圧）を短絡するモ−ドが発生し、ＭＯ
ＳＦＥＴ１２４，１２６，ダイオ−ド２１４に過大なス
トレスを印加してしまう。更に、負荷回路に共振回路を
用いてトランジスタに共振電流を流す場合に、信号源の
周波数を低くしていくと簡単に進相モ−ドになってしま
う。

【００１１】また、ＭＯＳＦＥＴ１２６のゲ−ト信号を
生成する為に、平滑直流電源の高圧側ＡからＭＯＳＦＥ
Ｔ１２６のゲ−トに電荷を供給すると共に、ＭＯＳＦＥ
Ｔ１２４がオン時には抵抗２１６，ダイオ−ド２１８，
ＭＯＳＦＥＴ１２４を介して平滑直流電源より電流が流
れる為に回路消費電力は大きくなる。また、回路消費電
力低減の為に例えば抵抗２１６の値を大きくすると、Ｍ
ＯＳＦＥＴ１２６のゲ−トに充分な電荷を供給できなく
なる。この様に相反する要素を有する為に設計が困難と
なってしまう。

【００１２】そして、ＭＯＳＦＥＴ１２６のゲ−ト信号
伝達ラインは概ね平滑直流電源とＭＯＳＦＥＴ１２６の
ゲ−ト・ソ−ス間電圧とで構成されるが、ＭＯＳＦＥＴ
１２４をオンすることにより、ＭＯＳＦＥＴ１２６のゲ
−ト信号伝達ラインが急激に回路グランドに短絡され、
ＭＯＳＦＥＴ１２６のゲ−ト・ソ−スには大きな電圧が
発生し、ストレスがかかってしまう。ここで、図１７，
１８に示した回路に於いても上記第３従来例と同様の問
題が生じてしまう。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、自励式インバ−タ回路を
用いて、容易にスイッチング素子の周波数、オンデュ−
ティ制御ができると共に、回路損失の低減、スイッチン
グ素子にかかるストレスの低減、コスト低減ができる放
電灯点灯装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する為
に、請求項１記載の発明によれば、電源と、該電源の両
端に並列接続された、少なくとも２つのスイッチング素
子が直列接続された直列回路と、該直列回路の高圧側の
スイッチング素子に駆動電力を供給する自励巻線とを有
する、前記電源の出力を交流の高周波電力に変換するイ
ンバータ回路と、該インバータ回路の出力端に接続され
た放電灯とを備える放電灯点灯装置に於いて、前記直列
回路の低圧側のスイッチング素子と同期して同時にオン
・オフ動作する第１のスイッチング手段と、前記高圧側
のスイッチング素子の駆動端子と入力端子との間に設け
られた、前記第１のスイッチング手段と同期して同時に
オン・オフ制御される第２のスイッチング手段とを有
し、前記第２のスイッチング手段は、前記第１のスイッ
チング手段と同期して同時にオン・オフ動作し、前記第
２のスイッチング素子のオン動作により前記高圧側のス
イッチング素子の駆動端子と入力端子との間を短絡する
ようにして、前記高圧側のスイッチング素子と前記低圧
側のスイッチング素子とを同時にオン動作しないように
したことを特徴とする。

【００１５】請求項２記載の発明によれば、電源と、該
電源の両端に並列接続された、少なくとも２つのスイッ
チング素子が直列接続された直列回路と、前記スイッチ
ング素子に駆動電力を供給する自励巻線とを有する、前
記電源の出力を交流の高周波電力に変換するインバータ
回路と、該インバータ回路の出力端に接続された放電灯
とを備える放電灯点灯装置に於いて、前記放電灯に流れ
る負荷電流の上昇により飽和して、前記スイッチング素
子の駆動端子を短絡する可飽和インダクタンス素子を設
けたことを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明によれば、スイッチン
グ素子の周波数およびオンデュ−ティを制御する為の、
可飽和インダクタンス素子の値を制御する手段を設けた
ことを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の発明によれば、可飽和イン
ダクタンス素子は１次巻線と２次巻線とを備え、可飽和
インダクタンス素子の２次巻線に流れる電流を制御する
ことにより、可飽和インダクタンス素子の１次巻線のイ
ンピ−ダンス値を制御することを特徴とする。

【００１８】請求項５記載の発明によれば、前記可飽和
インダクタンス素子に代えて、スイッチング素子の駆動
端子の電圧が一定値以上になるとスイッチング素子の駆
動端子を短絡する、双方向スイッチング素子を設けたこ
とを特徴とする。

【００１９】

【作用】請求項１記載の発明によれば、第１のスイッチ
ング手段と同期して同時に第２のスイッチング手段をオ
ンすることにより急激に電源に並列接続された直列回路
の高圧側のスイッチング素子のゲート・ドレイン間に存
在する寄生容量の電荷を引き抜き、直列回路の低圧側の
スイッチング素子がオンした際に、高圧側のスイッチン
グ素子を急激にオフする。

【００２０】請求項２記載の発明によれば、可飽和イン
ダクタンス素子が飽和すると、可飽和インダクタンス素
子のインピーダンスが略零になり、スイッチング素子の
駆動端子が短絡されることにより、スイッチング素子を
急激にオフする。

【００２１】請求項３記載の発明によれば、可飽和イン
ダクタンス素子の値を制御することにより、可飽和イン
ダクタンス素子のインピ−ダンス値が変化して、可飽和
インダクタンス素子の両端電圧を任意に変化し、スイッ
チング素子のゲ−ト・ドレイン間電圧を制御することに
より、スイッチング素子の周波数及びオンデュ−ティを
任意に制御する。

【００２２】請求項４記載の発明によれば、可飽和イン
ダクタンス素子の２次巻線に流れる電流を制御すること
により、可飽和インダクタンス素子のインピ−ダンス値
が変化して、可飽和インダクタンス素子の両端電圧を任
意に変化し、スイッチング素子のゲ−ト・ドレイン間電
圧を制御することにより、スイッチング素子の周波数及
びオンデュ−ティを任意に制御する。

【００２３】請求項５記載の発明によれば、スイッチン
グ素子の駆動端子の電圧が一定値以上になると、双方向
スイッチング素子の両端が短絡され、つまりスイッチン
グ素子の駆動端子が短絡されることにより、スイッチン
グ素子を急激にオフする。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）本発明に係る第１実施例の回路図を図１
に、動作波形図を図２に示す。

【００２５】本実施例は、直流電源Ｖ_DCの両端にＭＯＳ
ＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ ₂）の直列回路を並
列接続し、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）の両端にコンデンサＣ
₁と放電灯Ｌａとチョ−クインダクタンスＴ₁の１次巻
線ｎ₁とからなる直列回路を並列接続し、放電灯Ｌａの
両端にコンデンサＣ₂を並列接続して、ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）の交互のオンオフによ
り交流の高周波電力を放電灯Ｌａに供給する自励式ハ−
フブリッジ回路である。

【００２６】ここで、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）のオンオフ
は、チョークインダクタンスＴ₁の１次巻線ｎ₁に流れる
電流により２次巻線ｎ₂に生じた電流が、抵抗Ｒ₁を介し
てＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）のゲートに流れ込むことにより
行われる。（自励方式）また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）の
ゲート・ソース間にはＰＮＰトランジスタＴｒ₄を接続
し、トランジスタＴｒ₄のベース・エミッタ間には抵抗
Ｒ₂を接続し、トランジスタＴｒ₄のベース・エミッタ間
には抵抗Ｒ₂を接続し、トランジスタＴｒ₄のベースと回
路グランドとの間には抵抗Ｒ₃とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₃）と
の直列回路を接続している。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂），Ｍ
ＯＳＦＥＴ（Ｑ₃）のオンオフは、高周波発振器２より
抵抗Ｒ ₄，Ｒ₅を介して矩形波電圧を印加することにより
行われる。

【００２７】次に、回路動作を簡単に説明する。先ず、
高周波発振器２より矩形波電圧が立ち上がるとＭＯＳＦ
ＥＴ（Ｑ₂），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₃）がオンする。ＭＯ
ＳＦＥＴ（Ｑ₃）がオンすると、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）
のゲ−トと回路グランドとの間には抵抗Ｒ₂，抵抗Ｒ₃
が接続され、抵抗Ｒ₂，抵抗Ｒ₃によりＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₁）のゲ−ト電圧が分圧され、トランジスタＴｒ₄
のエミッタ・ベ−ス間に電圧が発生する。そして、トラ
ンジスタＴｒ₄のベ−ス電流が抵抗Ｒ₃，ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₃）を介して回路グランドへと流れ、トランジスタ
Ｔｒ₄がオンする。この時、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）のゲ
−ト端子の電荷はトランジスタＴｒ₄のエミッタ・コレ
クタ間を介して瞬間的に引き抜かれ、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ
₁）は急激にオフする。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）のオフに
よりチョ−クインダクタンスＴ₁の１次巻線ｎ₁に印加
される１次巻線電圧Ｖｎ₁も反転し、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ
₁）のゲ−ト信号は立ち上がらない。また、ＭＯＳＦＥ
Ｔ（Ｑ₂）がオンすれば直流電源Ｖ_DCからコンデンサＣ
₁，コンデンサＣ₂及び放電灯Ｌａ，チョ−クインダク
タンスＴ₁の１次巻線ｎ₁，ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）を介
して回路グランドに電流Ｉ₁が流れる。

【００２８】次に、高周波発振器２より矩形波電圧が立
ち下がるとＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂），ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₃）がオフする。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₃）がオフする
と、トランジスタＴｒ₄のエミッタ電圧とベ−ス電圧と
が同電位となり、トランジスタＴｒ ₄はオフする。ＭＯ
ＳＦＥＴ（Ｑ₂）がオフすると、コンデンサＣ₁，コン
デンサＣ₂及び放電灯Ｌａ，チョ−クインダクタンスＴ
₁の１次巻線ｎ₁，ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）の寄生ダイオ
−ドを介して電流Ｉ₂が流れる。よって、ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₁）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）との接点Ｂの電位は回
路グランド電位から急激に直流電源Ｖ_DCの電位まで上昇
する。その為に、１次巻線電圧Ｖｎ₁は更に反転し、Ｍ
ＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）のゲ−ト信号は立ち上がり、ＭＯＳ
ＦＥＴ（Ｑ₁）がオンする。

【００２９】そして、チョ−クインダクタンスＴ₁に蓄
積されていたエネルギ−が放出されると、Ｉ₂の向きが
反転し、コンデンサＣ₁，コンデンサＣ₂及び放電灯Ｌ
ａ，チョ−クインダクタンスＴ₁の１次巻線ｎ₁，ＭＯ
ＳＦＥＴ（Ｑ₁）を介して電流Ｉ₃が流れる。この時、
チョ−クインダクタンスＴ₁にエネルギ−を蓄積するの
で１次巻線電圧Ｖｎ₁はそのままである。

【００３０】以上の様な動作を繰り返すことにより、Ｍ
ＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）の駆動を自励方式により行っても、
ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）のオン時間を容易に制御できると
共に、自励式ハ−フブリッジ回路のスイッチング周波
数、もしくはオンデュ−ティを容易に制御することが可
能である。更に、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）の信号伝達ライ
ンを抵抗Ｒ₂，抵抗Ｒ₃を介して回路グランドへ接続す
る為に、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁及びトランジスタＴｒ₄に
は大きなストレスが印加されない。また、ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₂），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₃），トランジスタＴｒ₄
がオン、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）がオフすると接点Ｂの電
位は回路グランドと同電位となり、チョ−クインダクタ
ンスＴ₁の２次巻線ｎ₂の２次巻線電圧Ｖｎ₂は、回路
グランドの電位に対してチョ−クインダクタンスＴ₁の
巻数比だけ負に振られるが、２次巻線電圧Ｖｎ₂の値は
小さく、抵抗Ｒ₁，抵抗Ｒ₂，抵抗Ｒ₃でのロスは大き
く低減される。更に、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₃）はトランジ
スタＴｒ₄をオンさせるだけの電流をトランジスタＴｒ
₄のベ−スに供給すればよいので、ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ ₃）の電流耐量は比較的小さいものを使用でき、コ
ストダウンも図ることが可能となる。

【００３１】なお、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥ
Ｔ（Ｑ₂）のゲ−ト・ソ−ス電圧Ｖ _gs，電流Ｉ₁，トラ
ンジスタＴｒ₄のエミッタ・コレクタ間電流の波形は、
各々図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）示す様にな
る。また、図３に示す様に本回路に於けるＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂），ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₃）はバイポ−ラトランジスタを用いても、他のス
イッチング素子を用いてもよく、高周波発振器２は矩形
波信号を発振できるものでも、スイッチング素子を駆動
できる他の信号を発振できるものでもよく、例えばタイ
マ用ＩＣ（ＮＥＣ社製マイクロμＰＣ１５５５など）を
用いて無安定発振を行うようにしてもよい。また、ＭＯ
ＳＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のオンするタ
イミングを遅らして、同時オンを更に確実に防止する為
に、抵抗Ｒ₁，抵抗Ｒ₄の値を比較的大きな値に設定し
てもよい。

【００３２】（実施例２）本発明に係る第２実施例の回
路図を図４に示す。

【００３３】本実施例は、第１実施例に示した回路（図
１）を、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），（Ｑ₂），（Ｑ₅），
（Ｑ₆）より構成されるフルブリッジ回路に用いたもの
であり、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），（Ｑ₆）及びＭＯＳＦ
ＥＴ（Ｑ₂），（Ｑ₅）が交互にオンオフして、チョ−
クインダクタンスＴ₁，チョ−クインダクタンスＴ₂を
介して放電灯Ｌａに交流の高周波電力を供給するもので
ある。ここで、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），（Ｑ₂），（Ｑ
₃），トランジスタＴｒ₄は実施例１に示した様に動作
し、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₅），（Ｑ₆），（Ｑ₇），トラ
ンジスタＴｒ₈は実施例１に示したＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₁），（Ｑ₂），（Ｑ₃），トランジスタＴｒ₄の
各々とは逆に動作し、その他の第１実施例と同一構成に
は同一符号をふすことにより説明を省略する。

【００３４】なお、上記第１、第２実施例で示したイン
バ−タ回路構成は、他のインバ−タ回路構成でもよい。

【００３５】（実施例３）本発明に係る第３実施例の回
路図を図５に、動作波形図を図６，図７に示す。

【００３６】本実施例は、直流電源Ｖ_DCの両端にＭＯＳ
ＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ ₂）の直列回路を並
列接続し、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）の両端にコンデンサＣ
₁と放電灯Ｌａとチョ−クインダクタンスＴ₁の１次巻
線ｎ₁とからなる直列回路を並列接続し、放電灯Ｌａの
両端にコンデンサＣ₂を並列接続して、ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）の交互のオンオフによ
り交流の高周波電力を放電灯Ｌａに供給する自励式ハ−
フブリッジ回路である。

【００３７】ここで、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦ
ＥＴ（Ｑ₂）のオンオフは、チョ−クインダクタンスＴ
₁の１次巻線ｎ₁に流れる電流により２次巻線ｎ₂，ｎ
₃に生じた電流が、抵抗Ｒ₁，抵抗Ｒ₃及び抵抗Ｒ₂，
抵抗Ｒ₄を介してＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₂）のゲ−トに流れ込むことにより行われる。（自
励方式）また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₂）のゲ−ト・ソ−ス間に抵抗Ｒ₁，抵抗Ｒ₂を介
して可飽和チョ−クＬ₁，可飽和チョ−クＬ₂が並列接
続されている。

【００３８】次に、図６を参照して通常安定時の動作を
簡単に説明する。時刻ｔ₀に於いてＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₁）がオフ、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）がオンすると、
図６（ｂ）に示す様にＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のドレイン
・ソ−ス間電圧Ｖ_dsが回路グランドまで立ち下がる。

【００３９】時刻ｔ₀から時刻ｔ₁に於いて、チョ−ク
インダクタンスＴ₁の１次巻線電圧Ｖｎ₁に対する巻数
比の電圧が、チョ−クインダクタンスＴ₁の２次巻線ｎ
₃の両端に発生し、（２次巻線電圧Ｖｎ₃）図６（ｃ）
に示す様にＭＯＳＦＥＴ（Ｑ ₂）のゲ−ト・ソ−ス間に
ゲ−ト・ソ−ス間電圧Ｖgsとしてほぼ印加され、また、
図６（ｅ）に示す様に２次巻線電圧Ｖｎ₃が可飽和チョ
−クＬ₂の両端にもほぼ印加され（チョ−ク電圧
Ｖ_L2）、図６（ｄ）に示す様に２次巻線電圧Ｖｎ₃の値
に応じて電流Ｉ_L2が流れる。

【００４０】時刻ｔ₁に於いて、図６（ｃ）に示す様
に、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のゲ−ト・ソ−ス間電圧Ｖgs
が小さくなり、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のゲ−トスレッシ
ョルド電圧を下回るとＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）がオフす
る。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）がオフすると、図６（ｂ）に
示す様にＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のドレイン電圧が上昇し
ていき、チョ−クインダクタンスＴ₁の１次巻線電圧Ｖ
ｎ₁が反転し始めると、チョ−クインダクタンスＴ₁の
２次巻線電圧Ｖｎ₃も反転し始め、ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₂）のゲ−ト・ソ−ス間の電荷を引き抜く。また、
図６（ｅ）に示す様にチョ−ク電圧Ｖ_L2が反転するの
で、可飽和チョ−クＬ₂に逆起電力が発生してＭＯＳＦ
ＥＴ（Ｑ₂）のゲ−ト・ソ−ス間の電荷を急激に引き抜
く。この為に、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）は急激にオフされ
る。

【００４１】時刻ｔ₁から時刻ｔ₂に於いて、時刻ｔ₀
から時刻ｔ₁に於けるＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂），可飽和チ
ョ−クＬ₂，ｎ₂の場合と同様にして、１次巻線電圧Ｖ
ｎ₁の反転に応じて、２次巻線ｎ₂にＭＯＳＦＥＴ（Ｑ
₁）をオンさせる様な２次巻線電圧Ｖｎ₂が発生してＭ
ＯＳＦＥＴ（Ｑ₁）がオンする。この時は、図６（ｅ）
に示す様に可飽和チョ−クＬ₂には負方向のチョ−ク電
圧Ｖ_L2が発生し、図６（ｄ）に示す様に可飽和チョ−ク
Ｌ₂には負方向の電流Ｉ_L2が流れる。

【００４２】時刻ｔ₂に於いて、１次巻線電圧Ｖｎ₁の
反転に応じて、２次巻線ｎ₃にＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）を
オンさせる様な２次巻線電圧Ｖｎ₃が発生して、図６
（ｃ）に示す様に、２次巻線ｎ₃及び可飽和チョ−クＬ
₂はＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）に正のゲ−ト・ソ−ス間電圧
Ｖgsが印加され、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）がオンする。

【００４３】以上の様な動作を繰り返すことにより、ス
イッチング素子の急激なオンオフを行うことができ、ス
イッチング素子のスイッチングの過渡時間を短縮し、ス
イッチングロスの低減が可能となる。

【００４４】次に、図７を参照して無負荷状態及び放電
灯の寿命末期状態などの異常負荷モ−ドを簡単に説明す
る。

【００４５】異常負荷モ−ドになると、上記第１の実施
例で示した様に共振電流が増加し、コンデンサＣ₂の両
端電圧Ｖｃ₂が上昇しようとする為に、チョ−クインダ
クタンスＴ₁の１次巻線電圧Ｖｎ₁が増加して，２次巻
線電圧Ｖｎ₂または２次巻線電圧Ｖｎ₃が増加して、電
流Ｉ_L1または電流Ｉ_L2が増加する。図７（ｄ）に示す様
に電流Ｉ_L1または電流Ｉ_L2が大きくなると、時刻ｔ₁₁及
び時刻ｔ₁₂に於いて、可飽和チョ−クＬ₁または可飽和
チョ−クＬ₂は飽和して、可飽和チョ−クＬ₁または可
飽和チョ−クＬ₂が短絡される。例えば、時刻ｔ₁₁時に
可飽和チョ−クＬ₂が飽和すると可飽和チョ−クＬ₂が
短絡され、図７（ｅ）に示す様にＶ_L2が零になり、図７
（ｂ）に示す様にＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）はオフされる。

【００４６】以上の様な動作を繰り返すことにより、可
飽和チョ−クＬ₁または可飽和チョ−クＬ₂の飽和を利
用して、異常負荷モ−ドに於いて自励方式により決定さ
れるＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のオ
ン時間よりも短くできると共に、スイッチング周波数を
上昇して共振点から離れて負荷に電力を供給することが
できるので、共振電流及び２次電圧は抑えられ、ＭＯＳ
ＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）などの回路素子
にかかるストレスを大幅に低減することが可能となる。

【００４７】（実施例４）本発明に係る第４実施例の回
路図を図１０に示す。

【００４８】図５に示す第３実施例と異なる点は、可飽
和チョ−クＬ₁の代わりに可飽和チョ−クＬ_Hnとスイッ
チング手段ＳＷ_H-nとの並列回路をｎ個（ｎは自然
数）、可飽和チョ−クＬ₂の代わりに可飽和チョ−クＬ
_Lmとスイッチング手段ＳＷ_L-mとの並列回路をｍ個（ｍ
は自然数）設けたものであり、その他の第３実施例と同
一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００４９】本実施例は、各々のスイッチング手段ＳＷ
_H-nとスイッチング手段ＳＷ_L-mとを任意にオンオフす
ることにより、可飽和チョ−ク可飽和チョ−クＬ_Hn，可
飽和チョ−クＬ_Lmの総インピ−ダンスを任意に変化で
き、可飽和チョ−クＬ_Hn，可飽和チョ−クＬ_Lmに流れる
電流Ｉ_L1，Ｉ_L2を任意に変化できるので、ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₁）のオン時間はｎ段、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のオ
ン時間はｍ段に制御することができ、つまり、ＭＯＳＦ
ＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のスイッチング周
波数及びオンデュ−ティを任意段に制御することができ
る。よって、本実施例に於いてはスイッチングロスの低
減、異常負荷モ−ドでの回路ストレスの低減、放電灯Ｌ
ａの調光制御が可能となる。

【００５０】なお、図１１に示す様に、可飽和チョ−ク
Ｌ₁の代わりに可飽和チョ−クＬ_Hnとスイッチング手段
ＳＷ_H-nとの直列回路をｎ個（ｎは自然数）、可飽和チ
ョ−クＬ₂の代わりに可飽和チョ−クＬ_Lmとスイッチン
グ手段ＳＷ_L-mとの直列回路をｍ個（ｍは自然数）設け
てもよい。

【００５１】（実施例５）本発明に係る第５実施例の回
路図を図１２に示す。

【００５２】図５に示す第３実施例と異なる点は、可飽
和チョ−クＬ₁，可飽和チョ−クＬ ₂を１次巻線ｎ_a1，
ｎ_b1として２次巻線ｎ_a2，ｎ_b2を設け、２次巻線ｎ_a2，
ｎ_b2の両端に直流電源Ｖ_DC1，Ｖ_DC2の各々と可変抵抗
器Ｖ_R1，Ｖ_R2の各々とからなる直列回路を接続したこと
であり、その他の第３実施例と同一構成には同一符号を
付すことにより説明を省略する。

【００５３】本実施例は、可変抵抗器Ｖ_R1，Ｖ_R2の値を
制御して可飽和チョ−クＬ₁，可飽和チョ−クＬ₂の２
次巻線ｎ_a2，ｎ_b2に流れる直流電流Ｉ_R1，Ｉ_R2を制御
し、可飽和チョ−クＬ₁，可飽和チョ−クＬ₂のインピ
−ダンス及び飽和度を制御することにより、ＭＯＳＦＥ
Ｔ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のオン時間を連続的
に変化さすことができる。よって、ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）のスイッチング周波数
及びオンデュ−ティを連続的に制御することができる。
よって、本実施例に於いてはスイッチングロスの低減、
異常負荷モ−ドでの回路ストレスの低減、放電灯Ｌａの
連続調光制御が可能となる。

【００５４】（実施例６）本発明に係る第６実施例の回
路図を図１３に示す。

【００５５】図５に示す第３実施例と異なる点は、可飽
和チョ−クＬ₁，可飽和チョ−クＬ ₂の代わりに、ブレ
−クオ−バ電圧を越えるとオンする、２端子双方向性ス
イッチング素子Ｄ_iac1，Ｄ_iac2を用いたものであり、そ
の他の第３実施例と同一構成には同一符号を付すことに
より説明を省略する。

【００５６】本実施例は、無負荷時などの異常負荷モ−
ドに於いて、チョ−クインダクタンスＴ₁の２次巻線ｎ
₂，ｎ₃に励起される電圧が大きくなり、２端子双方向
性スイッチング素子Ｄ_iac1，Ｄ_iac2がブレ−クオ−バ電
圧を越えるとオンして、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳ
ＦＥＴ（Ｑ₂）のゲ−ト・ドレイン間を短絡し、負荷へ
供給される電力を小さくすることにより回路を保護す
る。なお、本実施例に於いては２端子双方向性スイッチ
ング素子Ｄ_iac1，Ｄ_iac2を用いたが、他の２端子双方向
性スイッチング素子（例えばＳＳＳなど）を用いてもよ
く、電流，電力，温度などによりオンし、自動的に復帰
する様な素子であればなんでもよい。

【００５７】また、上記第３から第６実施例に於いて
は、図８に示す回路図の様に、チョ−クインダクタンス
Ｔ₁の代わりに帰還（２次）巻線を有する電流トランス
ＣＴを設けてＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ
₂）を駆動する方式でもよく、また、電流トランスＣＴ
は図８に示す様な１次巻線ｎ₁の一端が接点Ｂに接続さ
れる位置に限定されず、共振電流及び負荷電流が連続的
に流れる位置であればどこでもよく、電流トランスＣＴ
と放電灯Ｌａの一端との間に直列接続された負荷出力絶
縁トランスＣＨ₁に帰還（２次）巻線を設けて、ＭＯＳ
ＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₂）を駆動するもの
でもよい。更に、ハ−フブリッジ回路を用いたが、図９
に示す様なシングルエンドインバ−タ回路を用いてもよ
く、他のインバ−タ回路を用いても自励方式によりイン
バ−タ回路を構成するスイッチング素子を駆動するもの
であればよく、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ₁），ＭＯＳＦＥＴ
（Ｑ₂）はバイポ−ラトランジスタ、静電誘導サイリス
タなどの他のスイッチング素子でもよい。ただし、寄生
ダイオ−ドを有しないスイッチング素子を用いる場合
は、ダイオ−ドをスイッチング素子と逆並列接続する必
要がある。更に、可飽和チョ−クＬ₁，可飽和チョ−ク
Ｌ₂のインダクタンス値の設定によりスイッチング素子
にＭＯＳＦＥＴなどの寄生容量の大きなものを用いる場
合は、可飽和チョ−クＬ₁，可飽和チョ−クＬ₂のイン
ダクタンスとスイッチング素子の寄生容量との共振によ
り効率のよいスイッチング素子の駆動が行えることはい
うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、スイッチ
ング素子の周波数及びオンデュ−ティの制御が容易にで
きると共に、スイッチング素子にかかるストレスの低
減、コストダウンが図れる放電灯点灯装置を提供でき
る。

【００５９】請求項２記載の発明によれば、通常動作時
と異常負荷モ−ドに於けるスイッチング素子のスイッチ
ングロスの低減、スイッチング素子にかかるストレスの
低減、コストダウンが図れる放電灯点灯装置を提供でき
る。

【００６０】請求項３記載の発明によれば、通常動作時
と異常負荷モ−ドに於けるスイッチング素子のスイッチ
ングロスの低減、スイッチング素子にかかるストレスの
低減、コストダウンが図れると共に、調光制御が可能な
放電灯点灯装置を提供できる。

【００６１】請求項４記載の発明によれば、通常動作時
と異常負荷モ−ドに於けるスイッチングロスの低減、異
常負荷モ−ドでの回路ストレスの低減、放電灯の連続調
光制御が可能な放電灯点灯装置を提供できる。

【００６２】請求項５記載の発明によれば、照明負荷へ
供給される電力を小さくすることにより回路の保護が可
能な放電灯点灯装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例を示す回路図である。

【図２】上記実施例に係る動作波形を示す図である。

【図３】上記実施例に係る別の回路例を示す図である。

【図４】本発明に係る第２実施例を示す回路図である。

【図５】本発明に係る第３実施例を示す回路図である。

【図６】上記実施例に係る通常動作状態の動作波形を示
す図である。

【図７】上記実施例に係る異常負荷モ−ドの動作波形を
示す図である。

【図８】上記実施例に係る別の回路例を示す図である。

【図９】上記実施例に係る更に別の回路例を示す図であ
る。

【図１０】本発明に係る第４実施例を示す回路図であ
る。

【図１１】上記実施例に係る別の回路例を示す図であ
る。

【図１２】本発明に係る第５実施例を示す回路図であ
る。

【図１３】本発明に係る第６実施例を示す回路図であ
る。

【図１４】本発明に係る第１従来例を示す回路図であ
る。

【図１５】本発明に係る第２従来例を示す回路図であ
る。

【図１６】本発明に係る第３従来例を示す回路図であ
る。

【図１７】本発明に係る第３従来例を示す別の回路図で
ある。

【図１８】本発明に係る第３従来例を示す更に別の回路
図である。

【符号の説明】

ＱＭＯＳＦＥＴＴｒトランジスタＳＷスイッチング手段Ｌａ放電灯Ｌチョ−クＶ_DC 電源

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電源と、該電源の両端に並列接続され
た、少なくとも２つのスイッチング素子が直列接続され
た直列回路と、該直列回路の高圧側のスイッチング素子
に駆動電力を供給する自励巻線とを有する、前記電源の
出力を交流の高周波電力に変換するインバータ回路と、
該インバータ回路の出力端に接続された放電灯とを備え
る放電灯点灯装置に於いて、前記直列回路の低圧側のス
イッチング素子と同期して同時にオン・オフ動作する第
１のスイッチング手段と、前記高圧側のスイッチング素
子の駆動端子と入力端子との間に設けられた、前記第１
のスイッチング手段と同期して同時にオン・オフ制御さ
れる第２のスイッチング手段とを有し、前記第２のスイ
ッチング手段は、前記第１のスイッチング手段と同期し
て同時にオン・オフ動作し、前記第２のスイッチング素
子のオン動作により前記高圧側のスイッチング素子の駆
動端子と入力端子との間を短絡するようにして、前記高
圧側のスイッチング素子と前記低圧側のスイッチング素
子とを同時にオン動作しないようにしたことを特徴とす
る放電灯点灯装置。
【請求項２】電源と、該電源の両端に並列接続され
た、少なくとも２つのスイッチング素子が直列接続され
た直列回路と、前記スイッチング素子に駆動電力を供給
する自励巻線とを有する、前記電源の出力を交流の高周
波電力に変換するインバータ回路と、該インバータ回路
の出力端に接続された放電灯とを備える放電灯点灯装置
に於いて、前記放電灯に流れる負荷電流の上昇により飽
和して、前記スイッチング素子の駆動端子を短絡する可
飽和インダクタンス素子を設けたことを特徴とする放電
灯点灯装置。
【請求項３】前記スイッチング素子の周波数およびオ
ンデューティを制御する為の、前記可飽和インダクタン
ス素子の値を制御する手段を設けたことを特徴とする請
求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】前記可飽和インダクタンス素子は１次巻
線と２次巻線とを備え、前記可飽和インダクタンス素子
の２次巻線に流れる電流を制御することにより、前記可
飽和インダクタンス素子の１次巻線のインピーダンス値
を制御することを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯
装置。
【請求項５】前記可飽和インダクタンス素子に代え
て、前記スイッチング素子の駆動端子の電圧が一定値以
上になると前記スイッチング素子の駆動端子を短絡す
る、双方向スイッチング素子を設けたことを特徴とする
請求項２記載の放電灯点灯装置。