JP3394851B2 - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP3394851B2
JP3394851B2 JP16774095A JP16774095A JP3394851B2 JP 3394851 B2 JP3394851 B2 JP 3394851B2 JP 16774095 A JP16774095 A JP 16774095A JP 16774095 A JP16774095 A JP 16774095A JP 3394851 B2 JP3394851 B2 JP 3394851B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョッパ回路を用
いた電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、蛍光灯のような放電灯を高周
波で点灯させるためにインバータ点灯装置が用いられて
いる。インバータ点灯装置は、商用電源のような交流電
源を整流平滑した後、整流平滑によって得た直流を電源
としてインバータ回路を駆動することにより高周波電力
を出力し、この高周波電力を放電灯を含む負荷回路に供
給する。
【0003】ところで、インバータ回路の電源となる直
流を得るために、一般には交流電源を整流して得た脈流
電圧を平滑用コンデンサを用いて平滑しているが、この
ような整流平滑回路で直流を得ると、脈流電圧が比較的
高電圧である期間(山部)でのみ平滑用コンデンサに充
電電流が流れ、脈流電圧が比較的低電圧である期間(谷
部)では平滑コンデンサに充電電流が流れずに入力電流
に休止期間が生じることになる。すなわち、入力電流波
形に歪みが生じ入力電流に多くの高調波成分が含まれる
ことになる。
【0004】一方、このような高調波成分を低減する構
成として、チョッパ用インダクタとダイオードとスイッ
チ手段とを備えるチョッパ回路をDC−DCコンバータ
として設け、チョッパ回路の出力によりインバータ回路
を駆動することが考えられている。しかしながら、この
ような構成のインバータ点灯装置では、チョッパ回路と
インバータ回路との両方の構成要素が必要であるから、
構成要素の個数が増加し、結果的に回路基板が大型化す
るとともにコスト増につながるという問題がある。
【0005】また、構成の簡単なインバータ回路として
は、図18に示すような、電圧共振型の一石式インバー
タ回路が知られている。この回路では、バイポーラトラ
ンジスタよりなるスイッチ手段としてのスイッチング素
子Q1 を、制御回路CNによって高周波でオン、オフさ
せる。すなわち、スイッチング素子Q1 がオンになる
と、共振用インダクタL2 と、放電灯Laおよび安定器
用インダクタL3 の直列回路とを通してスイッチング素
子Q1 に電流が流れる。また、スイッチング素子Q1
オフになると、共振用インダクタL2 および安定器用イ
ンダクタL3 に蓄積された磁気エネルギの放出により、
共振用コンデンサC2 が充電される。その後、共振用コ
ンデンサC2 に蓄積された電荷が、安定器用インダクタ
3 と放電灯Laとの直列回路を通して放電され、放電
灯Laに高周波電流が流れるのである。
【0006】この構成ではスイッチング素子Q1 の両端
電圧(コレクタ・エミッタ間電圧)の監視によって、ス
イッチング素子Q1 の両端電圧がほぼ0Vのときにスイ
ッチング素子Q1 をオンにするように制御(いわゆるゼ
ロボルトスイッチング)することができ、スイッチング
ノイズの発生を容易に低減することができるという長所
を持つ。ところで、このインバータ回路の電源として昇
圧型のチョッパ回路を用いた場合には、チョッパ回路に
用いるスイッチング素子に耐圧の高いものが要求されコ
スト高になる。また、降圧型や極性逆転型(昇降圧型と
もいう)のチョッパ回路を用いる場合には、チョッパ回
路に用いるスイッチング素子の制御回路とインバータ回
路のスイッチング素子Q1 の制御回路CNとの基準電圧
が異なることになり、レベルシフト回路のような複雑な
回路構成が必要になる。つまり、インバータ回路として
構成の簡単なものを採用しても、チョッパ回路とインバ
ータ回路とを個別に有するものでは、上述のような各種
の問題が生じる。
【0007】一方、装置の小型化および低コスト化を図
るために、図19に示すようにチョッパ回路とインバー
タ回路とでスイッチング素子Q1 を共用し、1つのスイ
ッチング素子Q1 でチョッパ回路とインバータ回路との
動作を可能にした電源装置が提案されている(特開平4
−271号公報)。この電源装置は、直流電源である入
力電源Eにチョッパ用インダクタL1 を介して負荷回路
(放電灯Laを含む)Zと平滑用コンデンサC1 との直
列回路を接続するとともに、負荷回路Zと平滑用コンデ
ンサC1 との直列回路にスイッチング素子Q1 を並列接
続した構成を有する。また、スイッチング素子Q1 は図
示していない制御回路でオン、オフされる。
【0008】この電源装置では、スイッチング素子Q1
のオン時には、入力電源E−チョッパ用インダクタL1
−スイッチング素子Q1 −入力電源Eの閉回路に電流が
流れ、同時に平滑用コンデンサC1 の充電電荷が平滑用
コンデンサC1 −負荷回路Z−スイッチング素子Q1
平滑用コンデンサC1 の閉回路で放電される。一方、ス
イッチング素子Q1 がオフになると、入力電源E−チョ
ッパ用インダクタL1−負荷回路Z−平滑用コンデンサ
1 −入力電源Eの閉回路で電流が流れ、負荷回路Zを
通して平滑用コンデンサC1 が充電される。以上の動作
を繰り返すことにより、平滑用コンデンサC1 には負荷
回路Zを通じて充電電流、放電電流が流れ、平滑用コン
デンサC1 の両端電圧は入力電源Eの電圧にほぼ等しく
なる。つまり、チョッパ回路として機能し平滑用コンデ
ンサC1 を充電する。また、平滑用コンデンサC1 への
充電時と放電時とで負荷回路Zには互いに逆向きの電流
が流れるから負荷回路Zに交番電流が流れ、インバータ
回路としても機能することになる。
【0009】上記電源装置を図20を用いてさらに具体
的に説明する。図20に示す回路では、図19に示した
基本回路に対してスイッチ手段としてのMOSFETよ
りなるスイッチング素子Q1 に共振用コンデンサC2
並列接続され、共振用コンデンサC2 には共振用インダ
クタL2 が直列接続され、共振用コンデンサC2 と共振
用インダクタL2 との直列共振回路は平滑用コンデンサ
1 に並列接続される。また、負荷回路Zは、フィラメ
ントを有する蛍光灯のような放電灯Laと、放電灯La
の両フィラメントの非電源側端間に接続された予熱用コ
ンデンサC3 とを備え、さらに、チョッパ用インダクタ
1 およびスイッチング素子Q1 の接続点と一方のフィ
ラメントの電源側との間に安定器用インダクタL3 が挿
入される。入力電源Eは、商用電源のような交流電源A
Cをダイオードブリッジのような全波整流器DBで整流
することにより得ている。スイッチング素子Q1 は制御
回路CNによりオン、オフされる。
【0010】次に、図20に示す回路について動作を説
明する。この回路はスイッチング素子Q1 と共振用コン
デンサC2 との動作により基本的には図21に示す4つ
の動作モードで動作する。以下の説明は安定な動作状態
での動作について説明する。また、図中の矢印は電流の
流れを示す。図21(a)は、スイッチング素子Q1
オンである状態を示している。このとき共振用コンデン
サC2 の両端間は短絡されて機能せず、平滑用コンデン
サC 1 から共振用インダクタL2 と、放電灯La(予熱
用コンデンサC3 )および安定器用インダクタL3 の直
列回路とにそれぞれ電流が流れ、共振用インダクタL 2
と安定器用インダクタL3 とに磁気エネルギが蓄積され
る。また、全波整流器DBからチョッパ用インダクタL
1 に電流が流れ、チョッパ用インダクタL1 にも磁気エ
ネルギが蓄積される。全波整流器DBの出力電圧は交流
電源ACの電圧の絶対値に等しいから、チョッパ用イン
ダクタL1 に流れる電流は交流電源ACの電圧の絶対値
に比例した値になる。
【0011】次に、図21(b)のようにスイッチング
素子Q1 がオフになった直後では、共振用インダクタL
2 と安定器用インダクタL3 とに蓄積された磁気エネル
ギが放出されるから、共振用インダクタL2 および安定
器用インダクタL3 には図21(a)と同じ向きに電流
が流れ続け、共振用コンデンサC2 が充電される。した
がって、共振用コンデンサC2 の両端電圧(スイッチン
グ素子Q1 のドレイン・ソース電圧)が上昇する。ま
た、チョッパ用インダクタL1 の磁気エネルギが放出さ
れるから、チョッパ用インダクタL1 にも図21(a)
と同じ向きに電流が流れ続ける。チョッパ用インダクタ
1 に流れる電流の大きさはチョッパ用インダクタL1
に蓄積された磁気エネルギ、すなわち交流電源ACの電
圧の絶対値に比例する。その後、共振用インダクタL2
と安定器用インダクタL3 との磁気エネルギが放出され
てしまうと、図21(c)のように共振用コンデンサC
2 が放電を開始する。このときの放電電流は共振用イン
ダクタL2 と、安定器用インダクタL3 および放電灯L
a(予熱用コンデンサC3 )の直列回路とを通して平滑
用コンデンサC1 への充電電流になる。また、この状態
でもチョッパ用インダクタL1 は磁気エネルギを放出し
続けるから、チョッパ用インダクタL1 を流れる電流は
共振用インダクタL2 と、安定器用インダクタL3 およ
び放電灯La(予熱用コンデンサC3 )の直列回路とを
通して平滑用コンデンサC1 への充電電流になる。
【0012】共振用コンデンサC2 の放電が終了する
と、図21(d)のように、共振用インダクタL2 と安
定器用インダクタL3 との磁気エネルギによって、スイ
ッチング素子Q1 のドレイン電位がソース電位よりも下
がり、スイッチング素子Q1 の寄生ダイオードDpが導
通する。その結果、共振用インダクタL2 および安定器
用インダクタL3 は図21(c)と同じ方向に平滑用コ
ンデンサC1 への充電電流を流し続ける。また、チョッ
パ用インダクタL1 を流れる電流も図21(c)と同様
に平滑用コンデンサC1 を充電し続ける。ここに、チョ
ッパ用インダクタL1 のインダクタンスによってはチョ
ッパ用インダクタL1 に流れる電流には休止期間が生じ
ることもある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述した動作より明ら
かなように、上記構成では、平滑用コンデンサC1 への
充電電流が負荷回路Zを流れる。しかるに、負荷回路Z
として放電灯Laのように、各種の動作状態(たとえ
ば、予熱、調光点灯、定常点灯)あるいは周囲温度の変
化などによってインピーダンスが変化するものを含む場
合には、上記回路構成では平滑用コンデンサC1 への充
電電流が変動し、結果的に平滑用コンデンサC1 の両端
電圧が変動することになる。つまりは、放電灯Laのラ
ンプ電流も変動することになり、ランプ電流を所定の値
に制御するためには複雑な回路構成を要することにな
る。
【0014】また、スイッチング素子Q1 はチョッパ回
路とインバータ回路とのスイッチ手段として兼用されて
いるから、チョッパ回路を流れる電流とインバータ回路
を流れる電流とが加算された形でスイッチング素子Q1
に流れる。つまり、スイッチング素子Q1 に流れる電流
が大きくなり、スイッチング素子Q1 のストレスが大き
くなる。
【0015】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、第1の目的は、負荷回路への出力を簡単な構成で
容易に制御することができる電源装置を提供することに
あり、第2の目的は、スイッチ手段に流れる電流を低減
した電源装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、直
流入力電源にチョッパ用インダクタを介して直流導通素
子と平滑用コンデンサとの直列回路を接続し、上記直列
回路の両端間オン、オフ制御されるスイッチ手段
接続すると共に負荷回路と直流カット用のコンデンサと
の直列回路を接続してある。
【0017】請求項2の発明では、交流電源を全波整流
器により整流した直流入力電源を備え、直流入力電源に
チョッパ用インダクタを介して直流導通素子としての共
振用インダクタと平滑用コンデンサとの直列回路を接続
し、上記直列回路の両端間オン、オフ制御されるス
イッチ手段を接続すると共に安定器用インダクタと負荷
回路と直流カット用のコンデンサとの直列回路を接続し
てある。
【0018】請求項3の発明では、請求項1の発明にお
いて、上記直流導通素子と平滑用コンデンサとの直列回
路の両端間に、第2の直流導通素子を介して、上記スイ
ッチ手段を接続すると共に上記負荷回路と直流カット用
のコンデンサとの直列回路を接続してある。請求項4の
発明では、請求項2の発明において、上記直流導通素子
としての共振用インダクタと平滑用コンデンサとの直列
回路の両端間に、第2の直流導通素子としての限流用イ
ンダクタを介して、上記スイッチ手段を接続すると共に
上記安定器用インダクタと負荷回路と直流カット用のコ
ンデンサとの直列回路を接続してある。
【0019】請求項5の発明では、直流入力電源にチョ
ッパ用インダクタを介して負荷回路と平滑用コンデンサ
との直列回路を接続し、上記直列回路の両端間にオン、
オフ制御されるスイッチ手段と第2の直流導通素子との
直列回路を接続してある。請求項6の発明では、交流電
源を全波整流器により整流した直流入力電源を備え、直
流入力電源にチョッパ用インダクタを介して直流導通素
子としての共振用インダクタと平滑用コンデンサとの直
列回路を接続し、上記直列回路の両端間に第2の直流挿
通素子としての限流用インダクタとオン、オフ制御され
るスイッチ手段との直列回路を接続し、共振用インダク
タと平滑用コンデンサとの接続点と限流用インダクタと
スイッチ手段との接続点との間に、安定器用インダクタ
と負荷回路との直列回路を接続し、共振用インダクタ
と、スイッチ手段と、限流用インダクタおよびスイッチ
手段の直列回路とのいずれかに共振用コンデンサを並列
的に接続してある。
【0020】請求項7の発明では、交流電源を全波整流
器により整流した直流入力電源を備え、直流入力電源に
チョッパ用インダクタを介してオン、オフ制御されるス
イッチ手段を接続し、上記スイッチ手段の両端間に安定
器用インダクタを介して直流導通素子としての共振用イ
ンダクタと平滑用コンデンサとの直列回路を接続し、
荷回路を共振用インダクタと並列的に接続し、共振用イ
ンダクタとスイッチ手段とのいずれかに共振用コンデン
サを並列的に接続してある。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 (実施形態1)基本的な回路構成を図1に、等価回路を
図2に、具体回路を図3に示す。図1を図20と比較す
れば明らかであるが、図20に示した従来構成では平滑
用コンデンサC1 と共振用インダクタL2 との接続点に
負荷回路Z(放電灯La、予熱用コンデンサC3 )の一
端を接続していたのに対して、本実施形態では負荷回路
Z(放電灯La、予熱用コンデンサC3 )に安定器用イ
ンダクタL3 だけではなく直流カット用のコンデンサC
4 も直列接続し、安定器用インダクタL3 と負荷回路Z
とコンデンサC4 との直列回路をスイッチ手段としての
MOSFETよりなるスイッチング素子Q1 に並列接続
してある。すなわち、平滑用コンデンサC 1 はチョッパ
用インダクタL1 と直流導通素子である共振用インダク
タL2 とを介して入力電源Eに接続され、負荷回路Zは
コンデンサC4 との直列回路をスイッチング素子Q1
並列接続したことになる。また、スイッチング素子Q1
はチョッパ用インダクタL1 を介して入力電源Eに接続
される。ここに、直流導通素子は、直流的には抵抗が小
さく、交流的には比較的大きなインピーダンスを持つ素
子という意味である。
【0022】図3に示すように、具体回路では、フィル
タ用インダクタL0 とフィルタ用コンデンサC0 とから
なるローパスフィルタ回路を、交流電源ACと全波整流
器DBとの間に挿入することにより、入力電流の高調波
歪成分を低減してある。図1に示す基本回路の動作につ
いて説明する。この回路はスイッチング素子Q 1 と共振
用コンデンサC2 との動作により基本的には図4に示す
4つの動作モードで動作する。以下では安定な動作状態
での動作について説明する。また、図中の矢印は電流の
流れを示す。
【0023】図4(a)は、スイッチング素子Q1 がオ
ンである状態を示している。このとき、共振用コンデン
サC2 の両端間は短絡されて機能せず、平滑用コンデン
サC 1 から共振用インダクタL2 に電流が流れるととも
に、コンデンサC4 から安定器用インダクタL3 と放電
灯La(予熱用コンデンサC3 )との直列回路に電流が
流れ、共振用インダクタL2 と安定器用インダクタL3
とに磁気エネルギが蓄積される。また、全波整流器DB
からチョッパ用インダクタL1 に電流が流れ、チョッパ
用インダクタL1 にも磁気エネルギが蓄積される。全波
整流器DBの出力電圧は交流電源ACの電圧の絶対値に
略等しいから、チョッパ用インダクタL 1 に流れる電流
は交流電源ACの電圧の絶対値に比例した値になる。
【0024】次に、図4(b)のようにスイッチング素
子Q1 がオフになった直後では、共振用インダクタL2
と安定器用インダクタL3 とに蓄積された磁気エネルギ
が放出されるから、共振用インダクタL2 および安定器
用インダクタL3 には図4(a)と同じ向きに電流が流
れ続け、共振用コンデンサC2 が充電される。したがっ
て、共振用コンデンサC2 の両端電圧(スイッチング素
子Q1 のドレイン・ソース電圧)が上昇する。また、チ
ョッパ用インダクタL1 の磁気エネルギが放出されるか
ら、チョッパ用インダクタL1 にも図4(a)と同じ向
きに電流が流れ続ける。チョッパ用インダクタL1 に流
れる電流の大きさはチョッパ用インダクタL1 に蓄積さ
れた磁気エネルギ、すなわち交流電源ACの電圧の絶対
値に比例する。その後、共振用インダクタL2 と安定器
用インダクタL3 との磁気エネルギが放出されてしまう
と、図4(c)のように共振用コンデンサC2 が放電を
開始する。このときの放電電流は共振用インダクタL2
を通して平滑用コンデンサC1 への充電電流になる。こ
のとき同時に、安定器用インダクタL3 と放電灯La
(予熱用コンデンサC3 )との直列回路を通してコンデ
ンサC4 に充電電流が流れる。また、チョッパ用インダ
クタL1 は磁気エネルギを放出し続けるから、チョッパ
用インダクタL1 を流れる電流は共振用インダクタL2
を通して平滑用コンデンサC1 への充電電流になる。
【0025】共振用コンデンサC2 の放電が終了する
と、図4(d)のように、共振用インダクタL2 と安定
器用インダクタL3 との磁気エネルギによって、スイッ
チング素子Q1 のドレイン電位がソース電位よりも下が
り、スイッチング素子Q1 の寄生ダイオードDpが導通
する。その結果、共振用インダクタL2 は図4(c)と
同じ方向に平滑用コンデンサC1 への充電電流を流し続
け、安定器用インダクタL3 はコンデンサC4 への充電
電流を流し続ける。また、チョッパ用インダクタL1
流れる電流も図4(c)と同様に平滑用コンデンサC1
およびコンデンサC4 を充電し続ける。ここに、チョッ
パ用インダクタL1 のインダクタンスによってはチョッ
パ用インダクタL1 に流れる電流には休止期間が生じる
こともある。
【0026】図5に図1の回路の各部の動作を示す。図
5の(a)〜(f)は、それぞれ平滑用コンデンサC1
の充放電の電流IC1、共振用インダクタL2 を流れる電
流I L2、放電灯Laのランプ電流ILa、チョッパ用イン
ダクタを流れる電流IL1、スイッチング素子Q1 のドレ
イン電圧Vds、スイッチング素子Q1 のドレイン電流
Idsを示している。また、全波整流器DBの出力電圧
DBとチョッパ用インダクタに流れる電流IL1との関係
を図6に示す。ここに、図5は図6に対して時間軸を拡
大して示している。全波整流器DBの出力電圧VDBは交
流電源ACの電圧値の絶対値に相当し、チョッパ用イン
ダクタL1 を流れる電流IL1のピーク値は、全波整流器
DBの出力電圧VDBに比例しているから、フィルタ用イ
ンダクタL0 とフィルタ用コンデンサC0 とを最適値に
選べば入力電流の高周波成分をカットすることができ、
交流電源ACからの入力電流は全期間で入力電圧波形に
相似となる。したがって、この電源装置の力率が向上
し、入力電流高調波が改善される。
【0027】また、図19に示した従来の電源装置とは
異なり、平滑用コンデンサC1 への充電電流が放電灯L
aを流れないから、放電灯Laのようにインピーダンス
の変動する負荷回路Zを接続している場合であっても、
平滑用コンデンサC1 の電圧が大きく変動することはな
い。すなわち、図19の回路構成では平滑用コンデンサ
1 の充電電流と放電電流とがともに変動するのに対し
て、本実施形態では平滑用コンデンサC1 の放電電流の
みが負荷回路Zの変動に伴って変動するから、従来構成
に比較すると、インバータ回路の電源電圧が安定し、イ
ンバータ回路の出力を所定の値に制御するのが容易にな
る。
【0028】ところで、制御回路CNは、図3に示すよ
うに、一対の抵抗R1 ,R2 の直列回路をスイッチング
素子Q1 に並列接続することにより、スイッチング素子
1の両端電圧(ドレイン・ソース間電圧)に比例する
電圧を検出し、抵抗R2 に並列接続したコンデンサC5
を用いてスイッチング素子Q1 の両端電圧に比例する電
圧を積分する。コンデンサC5 の両端電圧は、反転回路
IC1 により波形整形された後に、コンデンサC6 およ
び抵抗R7 よりなる微分回路を通り、反転回路IC2
波形整形される。この反転回路IC2 の出力信号は、汎
用のタイマ用集積回路(たとえば、NEC社製のμPC
1555)IC4 を主構成要素とする単安定マルチバイ
ブレータにトリガ信号として入力される。この単安定マ
ルチバイブレータは、抵抗R4 とコンデンサC8 とによ
り時定数が決定される。また、電源投入直後の誤動作防
止用にコンデンサC7 を備える。一方、電源投入直後に
スイッチング素子Q1 を起動するために、図示しない別
途の制御電源VDD(交流電源ACから得る)の両端に接
続された抵抗R6 とコンデンサC9 との直列回路と、抵
抗R6 とコンデンサC9 との接続点に接続された反転回
路IC3 とを備える。上述した単安定マルチバイブレー
タと反転回路IC3 との出力は、それぞれワイヤードオ
アを構成するダイオードD5 ,D6 および抵抗R3 を通
してスイッチング素子Q1 のゲートに接続される。ま
た、ダイオードD5 ,D6 のカソードにはプルダウン抵
抗R5 も接続される。
【0029】次に、制御回路CNの動作について図7を
参照して説明する。図7の(a)〜(l)はそれぞれ図
3のa〜lで示す各部の信号である。この制御回路CN
は、抵抗R1 ,R2 により分圧されたスイッチング素子
1 の両端電圧が略0Vであることを検出すると、スイ
ッチング素子Q1 を一定期間オンにするように駆動信号
を出力し、いわゆるゼロボルトスイッチングを行なう。
【0030】まず、電源を投入した時点では反転回路I
3 の入力kはLレベルであり(図7(k))、反転回
路IC3 の出力lはHレベルであるから(図7
(l))、ダイオードD6 と抵抗R3 とを介してスイッ
チング素子Q1 がオンになる(図7(i)(j))。そ
の後、制御電源VDDから抵抗R6 を介してコンデンサC
9 が充電され、一定時間後に反転回路IC3 の入力kが
閾値に達して反転回路IC3 の出力lがHレベルからL
レベルに変化し、スイッチング素子Q1 がオフになるの
である。
【0031】上述のような起動時の制御により動作を開
始する。すなわち、共振用インダクタL2 と共振用コン
デンサC2 とスイッチング素子Q1 とにより構成された
電圧共振スイッチにより、スイッチング素子Q1 のドレ
イン電圧aが上昇する(図7(a))。その後、共振用
インダクタL2 と共振用コンデンサC2 とによる直列共
振回路の共振動作によってスイッチング素子Q1 のドレ
イン電圧aが略0Vになると(図7(a))、抵抗
1 ,R2 により分圧された電圧bも0Vになる(図7
(b))。ここで、反転回路IC1 の入力端にはコンデ
ンサC5 を接続しているから、スイッチング素子Q1
ドレイン電圧の変化は遅延され、チャタリングによる誤
動作が防止される。反転回路IC1 の入力がLレベルに
なると、反転回路IC1 の出力cはHレベルになる(図
7(c))。反転回路IC1 の出力が立ち上がると、コ
ンデンサC6 および抵抗R7 による微分回路を通して反
転回路IC2 の入力d(図7(d))が短時間だけHレ
ベルになり、反転回路IC2 からは短時間だけLレベル
になる出力eが発生する(図7(e))。
【0032】このようにして得られた反転回路IC2
出力eにより単安定マルチバイブレータがトリガされ、
時定数を決める抵抗R4 とコンデンサC8 との接続点の
電位gが上昇する(図7(g))。タイマ用集積回路I
4 では、抵抗R4 とコンデンサC8 との接続点の電位
gが、制御電圧VDDの2/3に達するとコンデンサC 8
を急速に放電させる。ここで、コンデンサC8 の充電中
にはタイマ用集積回路IC4 の出力hはHレベルであっ
て(図7(h))、ダイオードD5 、抵抗R3を介して
スイッチング素子Q1 がオンに制御される。つまり、ス
イッチング素子Q1 の両端電圧が略0Vになると、スイ
ッチング素子Q1 は一定時間だけオンになる。
【0033】また、タイマ用集積回路IC4 のうちコン
デンサC7 が接続されている端子の電位fは、タイマ用
集積回路IC4 の内部の抵抗とコンデンサC7 とにより
決定される時定数で、電源投入後から徐々に上昇し(図
7(f))、この電位fが所定値以下の期間にはタイマ
用集積回路IC4 の出力hはLレベルに保たれる。した
がって、スイッチング素子Q1 のオン時間は抵抗R4
コンデンサC8 とによって設定され、オフ時間はスイッ
チング素子Q1 のドレイン電圧aが0Vに戻るまでの時
間で決まる。すなわち、スイッチング素子Q1 を含む回
路の状態によってオフ時間が調節されることになる。
【0034】(実施形態2)図8に示すように、図1に
示した実施形態1の基本構成において、チョッパ用イン
ダクタL1 を全波整流器DBの負極側出力端とスイッチ
ング素子Q1 のソースとの間に接続した点のみが相違す
る。この回路構成でもチョッパ用インダクタL1 とスイ
ッチング素子Q1 が直列的に接続されているから、実施
形態1と同様に動作する。
【0035】(実施形態3)図9に示すように、図1に
示した実施形態1の基本構成において、共振用コンデン
サC2 を共振用インダクタL2 に並列接続したものであ
る。この構成でも、共振用インダクタL2 と共振用コン
デンサC2 とスイッチング素子Q1 とにより電圧共振ス
イッチが構成されているから、実施形態1と同様に動作
する。
【0036】(実施形態4)図10に示すように、全波
整流器DBに対して実施形態1の基本構成における全波
整流器DBを除いた回路を2個接続したものである。こ
こに、図10において各符号の添字のうちの右側の添字
が図1に示した各符号の添字と一致する構成要素は、図
1に示した各構成要素と同機能を持つものである。ここ
で、同様の回路を2個設けた例を示しているが、3個以
上設けてもよい。
【0037】(実施形態5)図11、図12に示すよう
に、図1に示した実施形態1の基本構成に対して、チョ
ッパ用インダクタL1 から負荷回路Zおよびスイッチン
グ素子Q1 への経路に限流用インダクタL4 を第2の直
流導通素子として挿入したものである。つまり、本実施
形態はチョッパ用インダクタL1 から平滑用コンデンサ
1 への経路にも直流導通素子として共振用インダクタ
2 を挿入しているから、2個の直流導通素子が存在す
ることになる。しかして、本実施形態の構成ではスイッ
チング素子Q1 に直列的に限流用インダクタL4 が接続
されていることによって、スイッチング素子Q1 に流れ
る電流が低減されるのである。ここで、スイッチング素
子Q1 について、インバータ回路としての通過電流を実
施形態1と同じに設定しているものとすれば、チョッパ
回路としての通過電流を低減したことになる。他の構成
および動作は実施形態1と同様である。
【0038】(実施形態6)実施形態5と同様に、図1
9に示した従来構成に対して、図13、図14のように
チョッパ用インダクタL1 から負荷回路Zおよびスイッ
チング素子Q1 への経路に限流用インダクタL4 を直流
導通素子として挿入すれば、スイッチング素子Q1 に直
列的に限流用インダクタL4 が挿入されるから、スイッ
チング素子Q 1 に流れる電流を低減することができる。
つまり、スイッチング素子Q1 について、インバータ回
路としての通過電流を実施形態1と同じに設定している
ものとすれば、チョッパ回路としての通過電流を低減し
たことになる。
【0039】(実施形態7)図19に示した従来構成に
おいて、スイッチング素子Q1 のドレインに接続されて
いる共振用インダクタL2 の一端を、図15のように安
定器用インダクタL 3 と放電灯Laとの接続点に接続す
れば、スイッチング素子Q1 がインバータ回路として動
作するときに、スイッチング素子Q1 に安定器用インダ
クタL3 が直列的に接続されるから、スイッチング素子
1 に流れる電流を低減することができる。つまり、ス
イッチング素子Q1 について、チョッパ回路としての通
過電流を従来構成と同じに設定しているとすれば、イン
バータ回路としての通過電流を低減したことになる。
【0040】(実施形態8)図19に示した従来構成に
おいて、図16のように共振用インダクタL2 を放電灯
Laの両フィラメントの非電源側端間に接続すれば、ス
イッチング素子Q1がインバータ回路として動作すると
きに、安定器用インダクタL3 がスイッチング素子Q1
に直列的に接続されるから、実施形態7と同様に、スイ
ッチング素子Q1 の通過電流を低減することができる。
【0041】(実施形態9)図12に示した実施形態5
の回路構成ではスイッチング素子Q1 に共振用コンデン
サC2 を並列接続しているが、本実施形態では図17に
示すように、共振用コンデンサC2 の一端とスイッチン
グ素子Q1 との間に限流用インダクタL4 を挿入してい
る。この回路構成においても、実施形態5と同様に、ス
イッチング素子Q1 に流れる電流が低減される。他の構
成および動作は実施形態1と同様である。
【0042】上述した各実施形態では、負荷回路Zが放
電灯Laを含んでいる例を示したが、高周波電流を通電
する負荷回路Zであればどのようなものでもよく、整流
平滑回路を備え交流から直流に変換する電源装置を備え
るような負荷回路Zであってもよい。また、負荷回路Z
が複数であってもよく、負荷回路Zを並列あるいは直列
に接続した構成でもローパスフィルタのみを共用した
り、実施形態4のように全波整流回路DBとローパスフ
ィルタとを共用したりすることが可能である。
【0043】
【発明の効果】請求項1、2の発明は、平滑用コンデン
サへの充電電流が負荷回路を流れないから、負荷回路に
放電灯のようなインピーダンスの変化する要素が含まれ
ている場合であっても、平滑用コンデンサの両端電圧へ
の影響が少ないのである。すなわち、電源となる平滑用
コンデンサの両端電圧が安定することによって、負荷回
路の動作を安定させることができる。とくに、負荷回路
に放電灯を含む場合であってもランプ電流の変動を抑制
することができ、ランプ電流を所望値に制御するのが容
易になるという利点がある。また、チョッパ回路とイン
バータ回路とを兼用した動作を行なうから、請求項2の
発明のように、入力電源として交流電源を全波整流器で
整流している場合には、交流電源と全波整流器との間に
簡単なフィルタを挿入する程度で、入力高調波歪みを大
幅に改善することができる。
【0044】請求項3ないし請求項7の発明は、スイッ
チ手段がチョッパ回路として動作するかインバータ回路
として動作するかのいずれか一方の状態において、スイ
ッチ手段への電流経路に直流導通素子(インダクタ)が
挿入されるから、スイッチ手段に流れる電流量を従来よ
りも低減することが可能になり、スイッチ手段へのスト
レスが低減されるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1の基本構成を示す回路図である。
【図2】実施形態1の等価回路図である。
【図3】実施形態1の具体回路図である。
【図4】実施形態1の動作説明図である。
【図5】実施形態1の動作説明図である。
【図6】実施形態1の動作説明図である。
【図7】実施形態1に用いる制御回路の動作説明図であ
る。
【図8】実施形態2の回路図である。
【図9】実施形態3の回路図である。
【図10】実施形態4の回路図である。
【図11】実施形態5の回路図である。
【図12】実施形態5の等価回路図である。
【図13】実施形態6の回路図である。
【図14】実施形態6の等価回路図である。
【図15】実施形態7の回路図である。
【図16】実施形態8の回路図である。
【図17】実施形態9の回路図である。
【図18】従来構成の回路図である。
【図19】他の従来構成の回路図である。
【図20】さらに他の従来構成の回路図である。
【図21】図20に示した従来構成の動作説明図であ
る。
【符号の説明】
AC 交流電源 C1 平滑用コンデンサ C2 共振用コンデンサ C4 コンデンサ DB 全波整流器 E 入力電源 L1 チョッパ用インダクタ L2 共振用インダクタ L3 安定器用インダクタ L4 限流用インダクタ Q1 スイッチング素子 Z 負荷回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/537 H02M 7/48 H05B 41/24

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力電源にチョッパ用インダクタを
    介して直流導通素子と平滑用コンデンサとの直列回路を
    接続し、上記直列回路の両端間オン、オフ制御され
    るスイッチ手段を接続すると共に負荷回路と直流カット
    用のコンデンサとの直列回路を接続して成ることを特徴
    とする電源装置。
  2. 【請求項2】 交流電源を全波整流器により整流した直
    流入力電源を備え、直流入力電源にチョッパ用インダク
    タを介して直流導通素子としての共振用インダクタと平
    滑用コンデンサとの直列回路を接続し、上記直列回路
    両端間オン、オフ制御されるスイッチ手段を接続す
    ると共に安定器用インダクタと負荷回路と直流カット用
    のコンデンサとの直列回路を接続して成ることを特徴と
    する電源装置。
  3. 【請求項3】 上記直流導通素子と平滑用コンデンサと
    の直列回路の両端間に、第2の直流導通素子を介して、
    上記スイッチ手段を接続すると共に上記負荷回路と直流
    カット用のコンデンサとの直列回路を接続して成ること
    を特徴とする請求項1記載の電源装置。
  4. 【請求項4】 上記直流導通素子としての共振用インダ
    クタと平滑用コンデンサとの直列回路の両端間に、第2
    の直流導通素子としての限流用インダクタを介して、上
    記スイッチ手段を接続すると共に上記安定器用インダク
    タと負荷回路と直流カット用のコンデンサとの直列回路
    接続して成ることを特徴とする請求項2記載の電源装
    置。
  5. 【請求項5】 直流入力電源にチョッパ用インダクタを
    介して負荷回路と平滑用コンデンサとの直列回路を接続
    し、上記直列回路の両端間にオン、オフ制御されるスイ
    ッチ手段と第2の直流導通素子との直列回路を接続して
    成ることを特徴とする電源装置。
  6. 【請求項6】 交流電源を全波整流器により整流した直
    流入力電源を備え、直流入力電源にチョッパ用インダク
    タを介して直流導通素子としての共振用インダクタと平
    滑用コンデンサとの直列回路を接続し、上記直列回路
    両端間に第2の直流挿通素子としての限流用インダクタ
    とオン、オフ制御されるスイッチ手段との直列回路を接
    続し、共振用インダクタと平滑用コンデンサとの接続点
    と限流 用インダクタとスイッチ手段との接続点との間
    に、安定器用インダクタと負荷回路との直列回路を接
    し、共振用インダクタと、スイッチ手段と、限流用イン
    ダクタおよびスイッチ手段の直列回路とのいずれかに共
    振用コンデンサを並列的に接続して成ることを特徴とす
    る電源装置。
  7. 【請求項7】 交流電源を全波整流器により整流した直
    流入力電源を備え、直流入力電源にチョッパ用インダク
    タを介してオン、オフ制御されるスイッチ手段を接続
    し、上記スイッチ手段の両端間に安定器用インダクタを
    介して直流導通素子としての共振用インダクタと平滑用
    コンデンサとの直列回路を接続し、負荷回路を共振用イ
    ンダクタと並列的に接続し、共振用インダクタとスイッ
    チ手段とのいずれかに共振用コンデンサを並列的に接続
    して成ることを特徴とする電源装置。
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