JP3332296B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電源から供給され
る交流電圧を整流し、整流された直流電圧をインバータ
で高周波交流電圧に変換して負荷を駆動する電源装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、交流電源を整流し平滑して得
た直流電源を、スイッチング素子をオン・オフさせるこ
とによって高周波の交流出力に変換する電源装置が知ら
れている。この種の電源装置では、交流電源からの入力
電流の歪を改善することが要求されている。

【０００３】例えば、特公平５−９９１８号には、図８
に示すように、交流電源ＡＣから供給される交流電圧を
高周波カット用フィルタとしてのインダクタＬ₂ によっ
て高周波成分を除去した後ダイオードブリッジＤＢで全
波整流し、平滑コンデンサＣ ₀ で平滑してインバータ回
路ＩＮＶに直流電圧を供給し、インバータ回路ＩＮＶか
ら出力される高周波交流電圧を出力用トランスＴを介し
て負荷Ｌに供給するとともに、併せてインバータ回路Ｉ
ＮＶの高周波交流電圧を低周波カット用フィルタとして
のコンデンサＣ₁ を介して帰還巻線ｎによってダイオー
ドブリッジＤＢの入力に重畳するものが記載されてい
る。そして、上記高周波交流電圧が重畳されたダイオー
ドブリッジＤＢの出力電圧にて平滑コンデンサＣ₀ を充
電することによって、交流電源ＡＣの交流電圧の一周期
の略全域に渡って入力電流を流すことができるため、交
流電源ＡＣからの入力電流の歪を改善することができる
ものである。

【０００４】あるいは、他の例として図９に示すような
電源装置がある。この電源装置は、図８の構成におい
て、帰還巻線ｎをコンデンサＣ₁ を介してダイオードブ
リッジＤＢを構成するダイオードＤ₂ に並列に接続した
ものであって、交流電源ＡＣからの入力電流をチョッピ
ング電流として平滑コンデンサＣ₀ を充電することによ
り、交流電源ＡＣの交流電圧の一周期当たりの略全域に
渡って入力電流を流し、入力電流の休止区間をなくすと
ともに入力電流歪を改善することができるものである。

【０００５】また、別の電源装置としては図１０及び図
１１に示すようなものがある。この電源装置は、交流電
源ＡＣの交流電圧をダイオードブリッジＤＢで整流し、
さらにダイオードブリッジＤＢからの脈流電圧を二重出
力直々変換器７にて高周波電圧に変換している。この二
重出力直々変換器７は、インバータ回路ＩＮＶとインバ
ータ回路ＩＮＶの高周波電圧を帰還して脈流電圧に重畳
させる帰還回路３とを備えている。

【０００６】インバータ回路ＩＮＶは、電界効果トラン
ジスタから成る２つのスイッチング素子Ｑ₁ ，Ｑ₂ の直
列回路の一方のスイッチング素子Ｑ₂ のソース・ドレイ
ン間に帰還用のトランスＴｂとインダクタＬｒ及びコン
デンサＣ₅ とを直列に接続して構成してある。また、帰
還回路３は、インバータ回路ＩＮＶの入力側にトランス
Ｔｒの２次巻線ｎ₂ とコンデンサＣｒとを一対のダイオ
ードＤ₆ ，Ｄ₇ のアノード間に並列に接続して成り、交
流電源ＡＣの電源電圧をダイオードブリッジＤＢにより
全波整流し、得られた脈流の出力電圧に上記帰還回路３
によって高周波電圧を重畳してダイオードＤ₆ ，Ｄ₇ を
交互に高周波的にオンさせて入力電流歪を改善するもの
である（特開平５−９５６８２号公報参照）。このよう
に、ダイオードブリッジＤＢに直列に帰還回路を設ける
構成としては、他に米国特許第４，６４２，７４５号あ
るいはＧＢ２１１５６２７Ａ等に記載されたものがあ
る。

【０００７】一方、他の従来構成としては、特開昭５９
−２２００８１号公報に記載されたもののように、図１
２に示す回路構成も提案されている。この回路は、ダイ
オードブリッジＤＢの出力端間に平滑用コンデンサを接
続する代わりに、インバータ回路ＩＮＶの高周波電圧の
一部をダイオードブリッジＤＢの脈流の出力電圧に重畳
する谷埋回路１を設けたものである。この回路で用いる
インバータ回路ＩＮＶはどのようなものでもよいが、こ
こでは、バイポーラトランジスタよりなる一対のスイッ
チング素子Ｑ₁ ，Ｑ₂ の直列回路と、一対のコンデンサ
Ｃ₆ ，Ｃ₇ の直列回路と、一対のダイオードＤ₈ ，Ｄ₉
の直列回路とを谷埋回路１の両端間に接続し、コンデン
サＣ₆ ，Ｃ₇ 同士の接続点とダイオードＤ₈ ，Ｄ₉ 同士
の接続点とを共通に接続し、この接続点とスイッチング
素子Ｑ₁ ，Ｑ₂ 同士の接続点との間にインダクタＬ_x と
コンデンサＣ_x との直列回路からなる共振回路を挿入し
た構成を有し、コンデンサＣ_x の両端間に負荷Ｌを接続
してある。また、スイッチング素子Ｑ₁ ，Ｑ₂ の直列回
路とダイオードＤ₈ ，Ｄ₉ の直列回路とは逆並列に接続
される。すなわち、ハーフブリッジ型のインバータ回路
ＩＮＶを構成している。ここに、両スイッチング素子Ｑ
₁ ，Ｑ₂ は制御回路２により高周波で交互にオン・オフ
される。

【０００８】谷埋回路１は、ダイオードブリッジＤＢの
出力端の正極にカソードを接続したダイオードＤａと、
このダイオードＤａのアノード側に直列接続されたチョ
ークコイルＬａおよびコンデンサＣａと、チョークコイ
ルＬａとコンデンサＣａとの直列回路とダイオードＤａ
との接続点にカソードが接続されスイッチング素子
Ｑ ₁ ，Ｑ₂ の接続点にアノードが接続されたダイオード
Ｄｂとにより構成されている。この構成では、ダイオー
ドブリッジＤＢの脈流出力電圧のピーク値付近（山部と
いう）では、両スイッチング素子Ｑ₁ ，Ｑ₂ の接続点に
生じる高周波をダイオードＤｂで整流しチョークコイル
Ｌａを通してコンデンサＣａに充電しておき、ダイオー
ドブリッジＤＢの直流出力電圧の０Ｖ付近（谷部とい
う）では、コンデンサＣａの電荷をダイオードＤａを通
して放出することによりインバータ回路ＩＮＶへの給電
を行なう。なお、チョークコイルＬａをコンデンサＣａ
に接続することにより、コンデンサＣａが高周波の急峻
な出力により充電されるのを抑制できる。

【０００９】したがって、交流電源ＡＣの電圧波形が図
１３（ａ）のようであるとき、インバータ回路ＩＮＶへ
の入力電圧は、図１３（ｂ）のような包絡線を持ち、谷
部の電圧は、平滑用コンデンサを用いる場合よりは低
く、平滑用コンデンサを用いない場合よりは高くなる。
インバータ回路ＩＮＶへの入力電圧が上述のように変化
する結果、負荷Ｌへの供給電流の包絡線は図１３（ｃ）
のようにインバータ回路ＩＮＶへの入力電圧を反映する
ように変化する。つまり、負荷Ｌへの供給電流には交流
電源ＡＣの半サイクルごとの周期を有する変動があり、
またダイオードブリッジＤＢの脈流出力電圧の谷部では
谷埋回路１からインバータ回路ＩＮＶに給電されること
で交流電源ＡＣからの入力電流に多少の休止期間が生じ
る。

【００１０】交流電源ＡＣからの入力電流に休止期間が
生じないように図１３に示す回路を改良したものとし
て、特開平５−５６６５９号公報に記載のものが提案さ
れているが、負荷Ｌへの供給電流については変動がかえ
って大きくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述の図８〜図１１に
示した各従来構成では、帰還巻線ｎ，ｎ₂ に直列あるい
は並列に接続されたコンデンサＣ₁ ，Ｃｒが、ダイオー
ドブリッジＤＢの脈流出力電圧の山部及び谷部におい
て、帰還巻線ｎ，ｎ₂ を介してインバータ回路ＩＮＶに
関与することになるため、インバータ回路ＩＮＶの共振
動作において脈流電圧の山部と谷部とで共振動作が２つ
存在することになる。つまり、脈流電圧の山部では上記
コンデンサＣ₁ ，Ｃｒの影響はないが、谷部ではコンデ
ンサＣ₁ ，Ｃｒが共振動作に関わってくるため、インバ
ータ回路ＩＮＶから負荷Ｌに供給される負荷電流は、脈
流電圧の谷部で最大となり、山部において最小となる図
２（ｂ）に示すような電流波形となり、負荷電流の変動
が大きくなってしまうという問題がある。しかも、入力
電流波形を電源電圧波形と同じく正弦波の波形に近づけ
ようとすると、負荷電流はさらに谷部における最大値が
大きくなり、且つ山部における最小値が小さくなってし
まう。また、上述の従来構成では、電源投入時の突入電
流値が高いという問題もある。

【００１２】一方、図１２に示した回路構成では、上記
突入電流のレベルを下げることができるものの、入力電
流に休止期間が生じるという問題がある。図１２に示す
構成では、スイッチング素子Ｑ₁ ，Ｑ₂ のスイッチング
周波数を脈流電圧の山部と谷部とで可変とする制御をす
れば負荷Ｌへの供給電流の変動を抑制することは可能で
あるが、制御回路２の回路構成が複雑になってコスト高
につながるという問題が生じる。また、スイッチング周
波数が変動すると雑音を防止するためのフィルタ回路の
設計などが難しくなり、外部への雑音の漏洩が問題にな
る。さらに、負荷が例えば放電灯の場合には光出力のリ
ップルが大きくなるためにちらつきとして現れたり、光
出力が低下しランプ効率が低下するといった問題があ
る。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、入力電流の歪を改善し、電源投入時の突入電流
を低減するとともに、負荷への供給電流の変動を低減し
た電源装置を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、交流電源から供給される交流出
力を整流する整流部と、整流部からの出力を高周波出力
に変換して負荷に供給するインバータ部と、インバータ
部からの高周波出力を帰還して整流部からの出力に高周
波出力を重畳する高周波帰還部と、インバータ部からの
高周波出力により蓄積された電荷をインバータ部の入力
側に放出する電源部とを備え、インバータ部からの高周
波出力により逆流阻止用のダイオードを介して電荷が蓄
積されるコンデンサと、このコンデンサに蓄積された電
荷をインバータ部の入力側に放電するための放電用のダ
イオードとをインバータ部の入力端間に直列接続して電
源部を構成し、インバータ部の高周波出力を帰還するた
めの帰還巻線と帰還用コンデンサとの直列回路で高周波
帰還部を構成するとともに、該高周波帰還部を整流部の
入力端間に接続している。

【００１５】また、請求項２の発明のように、インバー
タ部が高周波でスイッチングされる複数のスイッチング
素子のうちの少なくとも第１及び第２の２つのスイッチ
ング素子を入力端間に直列接続して成り、第１のスイッ
チング素子と並列に逆流阻止用のダイオードと放電用の
ダイオードとの直列回路を第１及び第２のスイッチング
素子の接続点側が逆流阻止用のダイオードのアノードと
なるように接続し、逆流阻止用のダイオードと放電用の
ダイオードとの接続点に第２のスイッチング素子と並列
にコンデンサを接続して電源部を構成してもよい。

【００１６】さらに、請求項３の発明のように、インバ
ータ部が高周波でスイッチングされる複数のスイッチン
グ素子のうちの少なくとも第１及び第２の２つのスイッ
チング素子を入力端間に直列接続して成り、第２のスイ
ッチング素子と並列に逆流阻止用のダイオードと放電用
のダイオードとの直列回路を第１及び第２のスイッチン
グ素子の接続点側が放電用のダイオードのカソードとな
るように接続し、逆流阻止用のダイオードと放電用のダ
イオードとの接続点に第１のスイッチング素子と並列に
コンデンサを接続して電源部を構成してもよい。

【００１７】また、請求項２又は３の発明において、請
求項４の発明のように、電源部にチョークコイルを設け
てもよい。あるいは、請求項２又は３の発明において、
請求項５の発明のように、第１及び第２のスイッチング
素子の直列回路の両端間に接続されたコンデンサと逆流
阻止用のダイオードまたは放電用のダイオードとの直列
回路と並列に第２のコンデンサを接続してもよい。

【００１８】請求項６の発明は、上記目的を達成するた
めに、交流電源から供給される交流出力を整流する整流
部と、整流部からの出力を高周波出力に変換して負荷に
供給するインバータ部と、インバータ部からの高周波出
力を帰還して整流部からの出力に高周波出力を重畳する
高周波帰還部と、インバータ部からの高周波出力により
蓄積された電荷をインバータ部の入力側に放出する電源
部とを備え、インバータ部からの高周波出力により逆流
阻止用のダイオードを介して電荷が蓄積されるコンデン
サと、このコンデンサに蓄積された電荷をインバータ部
の入力側に放電するための放電用のダイオードとをイン
バータ部の入力端間に直列接続して電源部を構成し、イ
ンバータ部の高周波出力を帰還するための帰還巻線と帰
還用コンデンサとの直列回路で高周波帰還部を構成し、
該高周波帰還部を整流部とインバータ部との間に並列に
接続するとともに整流部と高周波帰還部との間に整流部
からの出力をインバータ部に供給する整流素子を備えて
いる。

【００１９】

【００２０】

【作用】請求項１の発明によれば、交流電源から供給さ
れる交流出力を整流する整流部と、整流部からの出力を
高周波出力に変換して負荷に供給するインバータ部と、
インバータ部からの高周波出力を帰還して整流部からの
出力に高周波出力を重畳する高周波帰還部と、インバー
タ部からの高周波出力により蓄積された電荷をインバー
タ部の入力側に放出する電源部とを備え、インバータ部
からの高周波出力により逆流阻止用のダイオードを介し
て電荷が蓄積されるコンデンサと、このコンデンサに蓄
積された電荷をインバータ部の入力側に放電するための
放電用のダイオードとをインバータ部の入力端間に直列
接続して電源部を構成し、インバータ部の高周波出力を
帰還するための帰還巻線と帰還用コンデンサとの直列回
路で高周波帰還部を構成するとともに、該高周波帰還部
を整流部の入力端間に接続しているから、整流部からの
脈流出力の山部と谷部とで高周波帰還部によるインバー
タ部の高周波出力への影響の度合いが変動して上記谷部
にてインバータ部の高周波出力が最大となり上記山部に
て最小となるようなインバータ部の動作と、整流部から
の脈流出力の谷部を蓄積された電荷の放出により埋める
電源部の動作との相反する動作が組み合わさることにな
り、結果的にインバータ部からの高周波出力のピーク値
が抑えられてリップルのような変動の少ない安定した高
周波出力を得ることができる。また、インバータ部から
の高周波出力により逆流阻止用のダイオードを介して電
荷が蓄積されるコンデンサと、このコンデンサに蓄積さ
れた電荷をインバータ部の入力側に放電するための放電
用のダイオードとをインバータ部の入力端間に直列接続
して電源部を構成すれば、コンデンサをインバータ部の
高周波出力により充電し、充電電荷をインバータ部の入
力側へ放電することにより、整流部からの脈流出力の谷
部を埋めることができる。さらに、インバータ部の高周
波出力を帰還するための帰還巻線と帰還用コンデンサと
の直列回路から成る高周波帰還部を整流部の入力端間に
接続したから、簡単な構成によりインバータ部の高周波
出力を整流部からの出力に重畳することができる。

【００２１】

【００２２】また、請求項２の発明によれば、インバー
タ部が高周波でスイッチングされる複数のスイッチング
素子のうちの少なくとも第１及び第２の２つのスイッチ
ング素子を入力端間に直列接続して成り、第１のスイッ
チング素子と並列に逆流阻止用のダイオードと放電用の
ダイオードとの直列回路を第１及び第２のスイッチング
素子の接続点側が逆流阻止用のダイオードのアノードと
なるように接続し、逆流阻止用のダイオードと放電用の
ダイオードとの接続点に第２のスイッチング素子と並列
にコンデンサを接続して電源部を構成すれば、簡単な回
路構成により電源部を構成することができる。

【００２３】あるいは、請求項３の発明によれば、イン
バータ部が高周波でスイッチングされる複数のスイッチ
ング素子のうちの少なくとも第１及び第２の２つのスイ
ッチング素子を入力端間に直列接続して成り、第２のス
イッチング素子と並列に逆流阻止用のダイオードと放電
用のダイオードとの直列回路を第１及び第２のスイッチ
ング素子の接続点側が放電用のダイオードのカソードと
なるように接続し、逆流阻止用のダイオードと放電用の
ダイオードとの接続点に第１のスイッチング素子と並列
にコンデンサを接続して電源部を構成すれば、簡単な回
路構成により電源部を構成することができる。

【００２４】また、請求項４の発明によれば、電源部に
チョークコイルを設けたから、コンデンサが高周波の急
峻な出力により充電されるのを抑制できる。あるいは、
請求項５の発明によれば、第１及び第２のスイッチング
素子の直列回路の両端間に接続されたコンデンサと逆流
阻止用のダイオードまたは放電用のダイオードとの直列
回路と並列に第２のコンデンサを接続したから、インバ
ータ部の回生電流をバイパスできる。

【００２５】請求項６の発明によれば、交流電源から供
給される交流出力を整流する整流部と、整流部からの出
力を高周波出力に変換して負荷に供給するインバータ部
と、インバータ部からの高周波出力を帰還して整流部か
らの出力に高周波出力を重畳する高周波帰還部と、イン
バータ部からの高周波出力により蓄積された電荷をイン
バータ部の入力側に放出する電源部とを備え、インバー
タ部からの高周波出力により逆流阻止用のダイオードを
介して電荷が蓄積されるコンデンサと、このコンデンサ
に蓄積された電荷をインバータ部の入力側に放電するた
めの放電用のダイオードとをインバータ部の入力端間に
直列接続して電源部を構成し、インバータ部の高周波出
力を帰還するための帰還巻線と帰還用コンデンサとの直
列回路で高周波帰還部を構成し、該高周波帰還部を整流
部とインバータ部との間に並列に接続するとともに整流
部と高周波帰還部との間に整流部からの出力をインバー
タ部に供給する整流素子を備えたので、整流部からの脈
流出力の山部と谷部とで高周波帰還部によるインバータ
部の高周波出力への影響の度合いが変動して上記谷部に
てインバータ部の高周波出力が最大となり上記山部にて
最小となるようなインバータ部の動作と、整流部からの
脈流出力の谷部を蓄積された電荷の放出により埋める電
源部の動作との相反する動作が組み合わさることにな
り、結果的にインバータ部からの高周波出力のピーク値
が抑えられてリップルのような変動の少ない安定した高
周波出力を得ることができる。また、インバータ部の高
周波出力を帰還するための帰還巻線と帰還用コンデンサ
との直列回路から成る高周波帰還部を整流部とインバー
タ部との間に並列に接続するとともに整流部と高周波帰
還部との間に整流部からの出力をインバータ部に供給す
る整流素子を備えたから、整流部からの出力と電源部の
出力との大小関係によって整流素子の導通／非導通が切
り換わることになり、交流電源の交流電圧の一周期の略
全域にわたって交流電源から入力電流を流すことが可能
となり、入力電流の休止期間をなくすことができる。

【００２６】

【００２７】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の第１の実施例の概略ブロッ
ク図を示すものである。図１に示すように、本実施例の
電源装置は、交流電源ＡＣの両端に高周波カット用フィ
ルタとしてのインダクタＬ₂ を介してダイオードブリッ
ジＤＢを接続し、インダクタＬ₂ によって高周波成分を
除去した後ダイオードブリッジＤＢで全波整流して得ら
れる脈流の直流電圧を図１２の従来構成で説明した谷埋
回路１を介してインバータ回路ＩＮＶに供給し、インバ
ータ回路ＩＮＶから出力される高周波交流電圧を負荷Ｌ
に供給するとともに、併せてインバータ回路ＩＮＶの高
周波交流電圧を低周波カット用フィルタとしてのコンデ
ンサＣ₁ を介してインダクタＬ₁ に磁気結合された帰還
巻線ｎによってダイオードブリッジＤＢの入力に重畳し
ている。つまり、本実施例では上記谷埋回路１により電
源部を構成している。

【００２８】電源部たる谷埋回路１は、インバータ回路
ＩＮＶを構成するスイッチング素子Ｑ₁ と並列に２つの
ダイオードＤａ，Ｄｂの直列回路を接続するとともに、
ダイオードＤａ，Ｄｂの接続点とダイオードブリッジＤ
Ｂの出力端との間に電解コンデンサＣａを接続して構成
したものである。ここで、ダイオードＤａはコンデンサ
Ｃａの充電電荷を放電させるための放電用のダイオード
であり、また、ダイオードＤｂはインバータ回路ＩＮＶ
の高周波出力を整流してコンデンサＣａを充電し充電電
荷の逆流を阻止するための逆流阻止用のダイオードであ
る。

【００２９】インバータ回路ＩＮＶは、スイッチング素
子Ｑ₁ にインダクタＬ₁ 及びコンデンサ（図示せず）等
から成る共振回路を並列接続するとともに、直列にスイ
ッチング素子Ｑ₂ を接続し、２つのスイッチング素子Ｑ
₁ ，Ｑ₂ を図示しない制御手段によって交互にオン・オ
フして、高周波電圧を発生させて負荷Ｌに供給するもの
である。また、インダクタＬ₁ に生じる高周波電圧を帰
還させるための帰還巻線ｎがコンデンサＣ₁ を介してダ
イオードブリッジＤＢの入力端に接続してある。なお、
インバータ回路ＩＮＶの構成はこれに限定するものでは
ない。

【００３０】一方、図２は本実施例の電源装置における
各部の電圧または電流波形を示すものである。交流電源
ＡＣからは同図（ａ）に示すような正弦波の交流電圧が
出力されており、この交流電圧にインバータ回路ＩＮＶ
からの高周波電圧が帰還巻線ｎ及びコンデンサＣ₁ を介
して重畳されてダイオードブリッジＤＢに入力されてい
る。ダイオードブリッジＤＢでは高周波電圧が重畳され
た交流電圧を全波整流して得られる脈流電圧を谷埋回路
１に供給している。

【００３１】谷埋回路１では、全波整流された脈流電圧
の山部においてインバータ回路ＩＮＶ及びダイオードＤ
ｂを介してコンデンサＣａを充電し、供給される脈流電
圧がコンデンサＣａの両端電圧より低くなるとダイオー
ドＤｂがオフ、ダイオードＤａがオンとなってコンデン
サＣａの充電電荷を放電するため、図１２及び図１３に
示した従来構成と同様に、図２（ｃ）に示すような谷部
がコンデンサＣａの放電によって埋められた負荷電流波
形が得られる。

【００３２】一方、インバータ回路ＩＮＶから負荷に供
給される負荷電流の波形は、図８に示した従来構成と同
様に図２（ｂ）に示すような波形となる。すなわち、同
図（ａ）に示した交流電圧の山部おいては、帰還巻線ｎ
に接続されたコンデンサＣ₁が充分充電されているため
にインバータ回路ＩＮＶの共振動作には影響を与えるこ
とがないものの、交流電圧の谷部においては、コンデン
サＣ₁ の充電電荷が放電して両端電圧が低下するために
帰還巻線ｎを介してインバータ回路ＩＮＶの共振動作に
影響を及ぼすようになる。その結果、谷埋回路１の代わ
りに平滑コンデンサＣ₀ が設けてある上記図８に示した
従来構成では、図２（ｂ）に示すような波形の負荷電流
がインバータ回路ＩＮＶから負荷Ｌに供給される。

【００３３】ところが、本実施例では、ダイオードブリ
ッジＤＢとインバータ回路ＩＮＶとの間に平滑コンデン
サＣ₀ の代わりに上記谷埋回路１を接続しており、これ
により、インバータ回路ＩＮＶには図２（ｃ）に示すよ
うな波形の電流が流れることになる。ここで、谷埋回路
１は従来例において説明したような谷部が埋められた脈
流電圧（図１３（ｂ）参照）をインバータ部ＩＮＶに供
給するような回路動作を行い、一方インバータ回路ＩＮ
Ｖは上述のようにコンデンサＣ₁ の影響により脈流電圧
の谷部に対応する部分で負荷電流が最大となるような回
路動作を行うから、２つの相反する回路動作によって、
谷部における負荷電流のピーク値を低下させるとともに
谷部と山部とで負荷電流のピーク値を有する略一定の負
荷電流を流すことができる（図２（ｄ）参照）。

【００３４】上記構成によれば、インバータ回路ＩＮＶ
から負荷Ｌに供給される負荷電流は、交流電源ＡＣの交
流電圧をダイオードブリッジＤＢで全波整流して得られ
る脈流電圧の谷部と山部の両方にピーク値を持ち、且つ
そのピーク値を抑制して、入力電流の歪を改善できると
ともに、負荷電流の変動（リップル）を低減することが
でき、しかも、簡単な回路構成で実現できるものであ
る。ここで、負荷Ｌとして放電ランプを用いた場合に
は、上述のような負荷電流を放電ランプに供給すること
により、負荷電流（ランプ電流）のピーク値の間隔を狭
めることができ、その結果放電ランプのちらつきを目立
たなくすることができるという利点がある。

【００３５】なお、図１の点線にて記したように、帰還
巻線ｎとコンデンサＣ₁ とをダイオードブリッジＤＢの
出力端に接続するようにしてもよい。この場合には、交
流電源ＡＣの電源投入時における突入電流を低減するこ
とができる。また、ダイオードブリッジＤＢの出力端と
谷埋回路１のダイオードＤａのカソードとの間にダイオ
ードブリッジＤＢ側をアノードとしてダイオードＤｃを
接続してもよい。このダイオードＤｃを接続すれば、ダ
イオードブリッジＤＢからの脈流出力と谷埋回路１の出
力との大小関係によってダイオードＤｃの導通／非導通
が切り換わることになり、交流電源ＡＣの交流電圧の一
周期の略全域にわたって交流電源ＡＣから入力電流を流
すことが可能となり、入力電流の休止期間をなくすこと
ができる。

【００３６】（実施例２）図３は本発明の第２の実施例
を示す概略回路図である。図３に示すように、本実施例
の基本構成は図８に示した従来構成のものと共通であ
り、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略
し、本実施例の特徴となる部分についてのみ説明する。

【００３７】本実施例の電源装置では、図８の従来構成
において、ダイオードブリッジＤＢの出力端に接続して
いた平滑コンデンサＣ₀ を谷埋回路１’に置き換えた点
に特徴を有するものである。なお、谷埋回路１’は実施
例１における谷埋回路１のダイオードＤａ，Ｄｂの接続
点とコンデンサＣａとの間にチョークコイルＬａを接続
した構成を有するものである。

【００３８】本実施例の電源装置の動作については実施
例１のものと共通であり、負荷Ｌには図２（ｄ）に示す
ような波形の負荷電流が供給される。なお、交流電源Ａ
Ｃからの入力電流は、交流電源電圧とほぼ同一位相の正
弦波波形となる。本実施例ではコンデンサＣａにチョー
クコイルＬａを接続しており、これによりコンデンサＣ
ａが高周波の急峻な出力により充電されるのを抑制でき
る。なお、本実施例では絶縁トランスＴを用いて帰還巻
線ｎにより高周波電圧をダイオードブリッジＤＢの入力
側に帰還しているが、高周波電圧を帰還する手段はこれ
に限定する主旨ではない。

【００３９】（実施例３）図４は本発明の第３の実施例
を示す概略回路図である。図４に示すように、本実施例
の基本構成は図９に示した従来構成のものと共通であ
り、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略
し、本実施例の特徴となる部分についてのみ説明する。

【００４０】本実施例の電源装置では、図９の従来構成
において、ダイオードブリッジＤＢの出力端に接続して
いた平滑コンデンサＣ₀ を谷埋回路１’に置き換えた点
に特徴を有するものである。なお、谷埋回路１’は実施
例２と共通の構成のものである。本実施例の電源装置
は、ダイオードブリッジＤＢを構成するダイオードＤ₂
を帰還巻線ｎにより帰還される高周波電圧によってオン
・オフすることよりインバータ回路ＩＮＶへの入力電流
を高周波的に流して入力電流の歪を改善している。ま
た、交流電源ＡＣの両端に接続されたフィルタ回路を構
成するインダクタＬ₂と帰還巻線ｎに直列に接続したコ
ンデンサＣ₁ との直列回路が、ダイオードブリッジＤＢ
から出力される脈流電圧の山部と谷部とでインバータ回
路ＩＮＶへトランスＴを介して関与する度合いが異な
る。すなわち、図９に示す従来構成にて説明したよう
に、脈流電圧の山部では上記インダクタＬ₂ とコンデン
サＣ₁ との直列回路によるインバータ回路ＩＮＶにおけ
る共振動作への影響は少ないが、谷部においてはその影
響が大きくなるため、図２（ｂ）に示すような波形の負
荷電流が流れるような動作をする。しかしながら、本実
施例ではダイオードブリッジＤＢとインバータ回路ＩＮ
Ｖとの間には谷埋回路１’が設けてあるため、上述の実
施例１及び実施例２の場合と同様に図２（ｃ）に示すよ
うな波形の負荷電流を流すような動作をするから、これ
ら相反する２つの回路動作によって、本実施例の電源装
置としては、図２（ｄ）に示すような実施例１及び実施
例２と同様の波形の負荷電流が流れることになる。

【００４１】（実施例４）図５は本発明の第４の実施例
を示す概略回路図である。図５に示すように、本実施例
の基本構成は実施例１のものと共通であり、共通する部
分には同一の符号を付して説明は省略し、本実施例の特
徴となる部分についてのみ説明する。本実施例の電源装
置では、実施例１の構成において、ダイオードブリッジ
ＤＢの入力端間に帰還巻線ｎとコンデンサＣ₁ との直列
回路を接続する代わりに、帰還巻線ｎを有する帰還回路
３をダイオードブリッジＤＢの出力端と谷埋回路１との
間に直列接続している点に特徴を有するものである。

【００４２】具体的には、図６の回路図に示すように、
帰還回路３を図１１の従来構成における帰還回路３と同
じ構成としている。すなわち、本実施例の電源装置で
は、図１１の従来構成において、ダイオードブリッジＤ
Ｂの出力端とインバータ回路ＩＮＶとの間に谷埋回路１
を設けている。なお、他の構成については図１１の従来
構成と共通である。

【００４３】本実施例の電源装置は、図１１の従来構成
において説明したように、インバータ回路ＩＮＶの帰還
用のトランスＴｂの２次巻線ｎ₂ とコンデンサＣｒとを
一対のダイオードＤ₆ ，Ｄ₇ のアノード間に並列に接続
して帰還回路３を構成しており、交流電源ＡＣの電源電
圧をダイオードブリッジＤＢにより全波整流し、得られ
た脈流電圧に上記帰還回路３によって高周波電圧を重畳
してダイオードＤ₆ ，Ｄ₇ を交互に高周波的にオンさせ
て入力電流歪を改善することができる。また、上記帰還
回路３を構成するコンデンサＣｒが、ダイオードブリッ
ジＤＢから出力される脈流電圧の山部と谷部とでインバ
ータ回路ＩＮＶへトランスＴｂを介して関与する度合い
が異なるため、脈流電圧の山部ではコンデンサＣｒによ
るインバータ回路ＩＮＶの共振動作への影響は少ない
が、谷部においてはその影響が大きくなり、図２（ｂ）
に示すような波形の負荷電流が流れるような動作をす
る。しかしながら、本実施例ではダイオードブリッジＤ
Ｂとインバータ回路ＩＮＶとの間には谷埋回路１が設け
てあるため、上述の実施例１〜３の場合と同様に図２
（ｃ）に示すような波形の負荷電流を流すような動作を
するから、これら相反する２つの回路動作によって、本
実施例の電源装置としては、図２（ｄ）に示すような実
施例１〜３と同様の波形の負荷電流が流れることにな
る。

【００４４】なお、図５の点線にて記したように、帰還
回路３をダイオードブリッジＤＢの出力側に接続するよ
うにしてもよい。この場合には帰還回路３とダイオード
ブリッジＤＢとの間にコンデンサＣ₁ を並列に接続す
る。ところで、谷埋回路については、上述の実施例１〜
４において説明した谷埋回路１，１’の他に図７（ａ）
〜（ｄ）に示すような回路構成であってもよい。すなわ
ち、同図（ａ）に示すように、インバータ回路ＩＮＶの
入力端をＱ，Ｒ（Ｑはスイッチング素子Ｑ₁ 側、Ｒはス
イッチング素子Ｑ₂ 側）とし、２つのスイッチング素子
Ｑ₁ ，Ｑ₂ の接続点をＰと表すものとして、ＱＲ間にダ
イオードＤａとコンデンサＣａとをダイオードＤａのカ
ソードをＱ側にして直列に接続するとともに、ダイオー
ドＤａとコンデンサＣａとの接続点とＰとの間にチョー
クコイルＬａとダイオードＤｂとをダイオードＤｂのア
ノードをＰ側として直列に接続してもよい。なお、同図
（ｃ）に示すように、上述の実施例１，４と同様にチョ
ークコイルＬａを省略してもよい。

【００４５】あるいは、同図（ｂ）に示すように、ＱＲ
間にコンデンサＣａとダイオードＤａとをダイオードＤ
ａのアノードをＲ側にして直列に接続し、コンデンサＣ
ａとダイオードＤａとの接続点とＰとの間にカソードを
Ｐ側としてダイオードＤｂとチョークコイルＬａを直列
に接続して構成してもよい。なお、同図（ｄ）に示すよ
うにチョークコイルＬａは省略してもよい。さらに、上
述の同図（ａ）〜（ｄ）の各構成において、点線で示し
たようにＱＲ間に別のコンデンサＣｂを接続してインバ
ータ回路ＩＮＶの回生電流をバイパスするようにしても
よい。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明は、交流電源から供給さ
れる交流出力を整流する整流部と、整流部からの出力を
高周波出力に変換して負荷に供給するインバータ部と、
インバータ部からの高周波出力を帰還して整流部からの
出力に高周波出力を重畳する高周波帰還部と、インバー
タ部からの高周波出力により蓄積された電荷をインバー
タ部の入力側に放出する電源部とを備え、インバータ部
からの高周波出力により逆流阻止用のダイオードを介し
て電荷が蓄積されるコンデンサと、このコンデンサに蓄
積された電荷をインバータ部の入力側に放電するための
放電用のダイオードとをインバータ部の入力端間に直列
接続して電源部を構成し、インバータ部の高周波出力を
帰還するための帰還巻線と帰還用コンデンサとの直列回
路で高周波帰還部を構成するとともに、該高周波帰還部
を整流部の入力端間に接続したので、整流部からの脈流
出力の山部と谷部とで高周波帰還部によるインバータ部
の高周波出力への影響の度合いが変動して上記谷部にて
インバータ部の高周波出力が最大となり上記山部にて最
小となるようなインバータ部の動作と、整流部からの脈
流出力の谷部を蓄積された電荷の放出により埋める電源
部の動作との相反する動作が組み合わさることになり、
入力電流の歪が改善できるとともに突入電流を低減し、
インバータ部からの高周波出力のピーク値が抑えられ且
つ負荷電流の変動が低減されて安定した高周波出力を得
ることができるという効果がある。また、コンデンサを
インバータ部の高周波出力により充電し、充電電荷をイ
ンバータ部の入力側へ放電することにより、整流部から
の脈流出力の谷部を埋めることができ、突入電流を低減
し、インバータ部からの高周波出力のピーク値が抑えら
れ且つ負荷電流の変動が低減されて安定した高周波出力
を得ることができ、さらに、簡単な構成によりインバー
タ部の高周波出力を整流部からの出力に重畳して入力電
流の歪を低減することができるという効果がある。

【００４７】

【００４８】請求項２の発明は、インバータ部が高周波
でスイッチングされる複数のスイッチング素子のうちの
少なくとも第１及び第２の２つのスイッチング素子を入
力端間に直列接続して成り、第１のスイッチング素子と
並列に逆流阻止用のダイオードと放電用のダイオードと
の直列回路を第１及び第２のスイッチング素子の接続点
側が逆流阻止用のダイオードのアノードとなるように接
続し、逆流阻止用のダイオードと放電用のダイオードと
の接続点に第２のスイッチング素子と並列にコンデンサ
を接続して電源部を構成したので、簡単な回路構成によ
り電源部を構成することができるという効果がある。

【００４９】請求項３の発明は、インバータ部が高周波
でスイッチングされる複数のスイッチング素子のうちの
少なくとも第１及び第２の２つのスイッチング素子を入
力端間に直列接続して成り、第２のスイッチング素子と
並列に逆流阻止用のダイオードと放電用のダイオードと
の直列回路を第１及び第２のスイッチング素子の接続点
側が放電用のダイオードのカソードとなるように接続
し、逆流阻止用のダイオードと放電用のダイオードとの
接続点に第１のスイッチング素子と並列にコンデンサを
接続して電源部を構成したので、簡単な回路構成により
電源部を構成することができるという効果がある。

【００５０】請求項４の発明は、電源部にチョークコイ
ルを設けたから、コンデンサが高周波の急峻な出力によ
り充電されるのを抑制できるという効果がある。請求項
５の発明は、第１及び第２のスイッチング素子の直列回
路の両端間に接続されたコンデンサと逆流阻止用のダイ
オードまたは放電用のダイオードとの直列回路と並列に
第２のコンデンサを接続したから、インバータ部の回生
電流をバイパスできるという効果がある。

【００５１】請求項６の発明によれば、交流電源から供
給される交流出力を整流する整流部と、整流部からの出
力を高周波出力に変換して負荷に供給するインバータ部
と、インバータ部からの高周波出力を帰還して整流部か
らの出力に高周波出力を重畳する高周波帰還部と、イン
バータ部からの高周波出力により蓄積された電荷をイン
バータ部の入力側に放出する電源部とを備え、インバー
タ部からの高周波出力により逆流阻止用のダイオードを
介して電荷が蓄積されるコンデンサと、このコンデンサ
に蓄積された電荷をインバータ部の入力側に放電するた
めの放電用のダイオードとをインバータ部の入力端間に
直列接続して電源部を構成し、インバータ部の高周波出
力を帰還するための帰還巻線と帰還用コンデンサとの直
列回路で高周波帰還部を構成し、該高周波帰還部を整流
部とインバータ部との間に並列に接続するとともに整流
部と高周波帰還部との間に整流部からの出力をインバー
タ部に供給する整流素子を備えたので、整流部からの脈
流出力の山部と谷部とで高周波帰還部によるインバータ
部の高周波出力への影響の度合いが変動して上記谷部に
てインバータ部の高周波出力が最大となり上記山部にて
最小となるようなインバータ部の動作と、整流部からの
脈流出力の谷部を蓄積された電荷の放出により埋める電
源部の動作との相反する動作が組み合わさることにな
り、入力電流の歪が改善できるとともに突入電流を低減
し、インバータ部からの高周波出力のピーク値が抑えら
れ且つ負荷電流の変動が低減されて安定した高周波出力
を得ることができるという効果がある。また、整流部か
らの出力と電源部の出力との大小関係によって整流素子
の導通／非導通が切り換わることになり、交流電源の交
流電圧の一周期の略全域にわたって交流電源から入力電
流を流すことが可能となり、入力電流の休止期間をなく
すことができるという効果がある。

【００５２】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す概略回路図である。

【図２】同上の動作を説明する説明図である。

【図３】実施例２を示す具体回路図である。

【図４】実施例３を示す具体回路図である。

【図５】実施例４を示す概略回路図である。

【図６】同上の具体回路図である。

【図７】（ａ）〜（ｄ）は同上における谷埋回路の他の
構成を示す回路図である。

【図８】従来例を示す具体回路図である。

【図９】他の従来例を示す具体回路図である。

【図１０】さらに他の従来例を示す概略ブロック図であ
る。

【図１１】同上の具体回路図である。

【図１２】別の従来例を示す具体回路図である。

【図１３】同上の動作を説明する説明図である。

【符号の説明】 ＡＣ 交流電源 ＤＢ ダイオードブリッジ ＩＮＶ インバータ回路 Ｌ 負荷 ｎ 帰還巻線 Ｃ₁ コンデンサ １ 谷埋回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−56660（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−327090（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−315269（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−161366（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−311757（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 1/12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源から供給される交流出力を整流
   する整流部と、整流部からの出力を高周波出力に変換し
   て負荷に供給するインバータ部と、インバータ部からの
   高周波出力を帰還して整流部からの出力に高周波出力を
   重畳する高周波帰還部と、インバータ部からの高周波出
   力により蓄積された電荷をインバータ部の入力側に放出
   する電源部とを備え、インバータ部からの高周波出力に
   より逆流阻止用のダイオードを介して電荷が蓄積される
   コンデンサと、このコンデンサに蓄積された電荷をイン
   バータ部の入力側に放電するための放電用のダイオード
   とをインバータ部の入力端間に直列接続して電源部を構
   成し、インバータ部の高周波出力を帰還するための帰還
   巻線と帰還用コンデンサとの直列回路で高周波帰還部を
   構成するとともに、該高周波帰還部を整流部の入力端間
   に接続したことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 インバータ部は高周波でスイッチングさ
   れる複数のスイッチング素子のうちの少なくとも第１及
   び第２の２つのスイッチング素子を入力端間に直列接続
   して成り、第１のスイッチング素子と並列に逆流阻止用
   のダイオードと放電用のダイオードとの直列回路を第１
   及び第２のスイッチング素子の接続点側が逆流阻止用の
   ダイオードのアノードとなるように接続し、逆流阻止用
   のダイオードと放電用のダイオードとの接続点に第２の
   スイッチング素子と並列にコンデンサを接続して電源部
   を構成したことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 【請求項３】 インバータ部は高周波でスイッチングさ
   れる複数のスイッチング素子のうちの少なくとも第１及
   び第２の２つのスイッチング素子を入力端間に直列接続
   して成り、第２のスイッチング素子と並列に逆流阻止用
   のダイオードと放電用のダイオードとの直列回路を第１
   及び第２のスイッチング素子の接続点側が放電用のダイ
   オードのカソードとなるように接続し、逆流阻止用のダ
   イオードと放電用のダイオードとの接続点に第１のスイ
   ッチング素子と並列にコンデンサを接続して電源部を構
   成したことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
4. 【請求項４】 電源部にチョークコイルを備えたことを
   特徴とする請求項２又は３記載の電源装置。
5. 【請求項５】 第１及び第２のスイッチング素子の直列
   回路の両端間に接続 されたコンデンサと逆流阻止用のダ
   イオードまたは放電用のダイオードとの直列回路と並列
   に第２のコンデンサを接続したことを特徴とする請求項
   ２又は３記載の電源装置。
6. 【請求項６】 交流電源から供給される交流出力を整流
   する整流部と、整流部からの出力を高周波出力に変換し
   て負荷に供給するインバータ部と、インバータ部からの
   高周波出力を帰還して整流部からの出力に高周波出力を
   重畳する高周波帰還部と、インバータ部からの高周波出
   力により蓄積された電荷をインバータ部の入力側に放出
   する電源部とを備え、インバータ部からの高周波出力に
   より逆流阻止用のダイオードを介して電荷が蓄積される
   コンデンサと、このコンデンサに蓄積された電荷をイン
   バータ部の入力側に放電するための放電用のダイオード
   とをインバータ部の入力端間に直列接続して電源部を構
   成し、インバータ部の高周波出力を帰還するための帰還
   巻線と帰還用コンデンサとの直列回路で高周波帰還部を
   構成し、該高周波帰還部を整流部とインバータ部との間
   に並列に接続するとともに整流部と高周波帰還部との間
   に整流部からの出力をインバータ部に供給する整流素子
   を備えたことを特徴とする電源装置。