JP3413966B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】本発明は低周波リップルの少ない
高周波電圧を出力するインバータ装置に関するものであ
る。 【従来の技術】従来の放電灯点灯装置などに使用するイ
ンバータ装置は、図４に示すように、交流電源１の電圧
を整流回路２により全波整流し、この整流回路２の出力
電圧を出力端に平滑回路３としてコンデンサ３１を接続
して平滑し、この平滑した直流電圧をインバータ回路４
に印加し、負荷５（例えば放電灯点灯回路）に安定した
高周波電圧を供給するものである。しかしながら、この
従来例では、容量の大きい平滑用コンデンサが整流回路
２の出力端に並列接続されるため、交流電源１から見る
と容量性負荷が接続されていることになり入力力率が悪
くなるといった問題があった。この入力力率を改善する
回路として図５に示す回路がある。この回路は、整流回
路２の出力にチョッパ式昇圧型のインバータ回路を用い
た平滑回路３を接続し、この平滑回路３で得られる交流
電源１の電源電圧よりも高圧な直流電圧をインバータ回
路４に与え負荷５に安定な高周波電圧を供給するもので
ある。ここで、平滑回路３は、インダクタ８と、スイッ
チング用トランジスタ６１と、トランジスタ６１の制御
回路６と、逆阻止用ダイオード７１と、平滑用コンデン
サ３１により構成され、平滑用コンデンサ３１の両端電
圧が交流電源１の電源電圧よりも高い条件にてトランジ
スタ６１をオン・オフさせて高力率を得るようになって
いる。この回路の動作は、トランジスタ６１のオンの期
間インダクタ８に電磁エネルギを蓄積し、トランジスタ
６１のオフの期間にこの蓄積された電磁エネルギにより
ダイオード７１を介して平滑コンデンサ３１を充電する
ものである。しかしながら、この従来例では、チョッパ
式昇圧型のインバータ回路を構成するインダクタ８と、
スイッチング用トランジスタ６１と、トランジスタ６１
の制御回路６と、逆阻止用ダイオード７１が新たに必要
となり高価になるといった問題があった。 【発明が解決しようとする課題】図４の従来技術では、
整流回路の出力に平滑回路としてコンデンサのみを接続
するので、入力力率が低いと言った問題があった。ま
た、図５の回路構成とした場合、入力力率は１付近まで
高くすることはできるが、新たに多くの部品が必要にな
り、回路が複雑高価になるといった問題があった。本発
明の目的は、平滑回路に使用するスイッチ素子とインバ
ータ回路に使用するスイッチ素子を共用し、効率の良い
平滑動作を行い、かつ、回路構成を簡略化して、回路の
小形化が図れるインバータ装置を提供することにある。 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１図に示すように、順直列にされ交互にオン・オ
フする一対のスイッチ素子６２、６３を含むインバータ
回路４を備え、このインバータ回路４に給電する整流回
路２を備えたインバータ装置において、スイッチ素子６
２とスイッチ素子６３の間に２個のスイッチ素子と同極
性の一対のダイオード７４、７５を直列に挿置し、一対
のダイオード７４、７５の中点を一方の交流出力端子と
し、整流回路２の出力をインダクタ８を介して片方のス
イッチ素子６２の両端に印加する給電回路を設け、さら
に、整流回路２の出力をインダクタ８を介してもう片方
のスイッチ素子６３の両端に印加する別の給電回路を設
け、これらの給電回路を介して蓄積されたインダクタ８
の電磁エネルギを受けて充電されるコンデンサ３２、３
３を一対のスイッチ素子６２、６３をまたぐ位置に接続
した。 【作用】スイッチ素子６２がオンした場合は、交流電源
１より整流回路２、ダイオード７２を介してインダクタ
８に電流が流れ、また、スイッチ素子６３がオンした場
合は、交流電源１より整流回路２、ダイオード７３を介
してインダクタ８に電流が流れ、補助インダクタ８に電
磁エネルギが蓄積される。そして、この蓄積された電磁
エネルギは、オンしていたスイッチ素子６２及び６３が
オフすると、ダイオード７２を介してコンデンサ３２、
３３の直列回路に充電され、このコンデンサ３２、３３
の直列回路の両端電圧は、交流電源１の電源電圧よりも
高い電圧とする事が出来、回路の入力電流は、容量性負
荷に流れる急進な電流とはならないため、入力力率を高
くすることが出来る。また、負荷回路５には、コンデン
サ３２、３３の直列回路を電源として、インバータ回路
４により、安定した高周波の交流電圧が供給される。 【実施例】 （図１の実施例）本発明に係る図１の実施例について説
明する。１は交流電源、２は整流回路である。これ全体
を整流電源２とみなし得る。３は平滑回路、４はインバ
ータ回路、５は負荷回路である。平滑回路３は、インダ
クタ８と、このインダクタ８に電磁エネルギを蓄積する
ダイオード７２とトランジスタ（スイッチ素子）６２の
ペアと、ダイオード７３とトランジスタ（スイッチ素
子）６３のペアと、インダクタ８に蓄積された電磁エネ
ルギで充電されるコンデンサ３２、３３の直列回路と、
２個のトランジスタ６２、６３のオンオフ動作を制御す
る制御回路６とにより構成されており、インバータ回路
４は、順直列に設置された一対のトランジスタ６２、６
３と、このトランジスタ対の間にトランジスタ６２、６
３と同極性に接続された一対のダイオード７４、７５に
よって構成される直列回路と、この直列回路に並列接続
されたコンデンサ３２、３３のコンデンサ回路と、トラ
ンジスタ６２、６３のオン・オフ動作を制御する制御回
路６とにより構成されている。また、負荷回路５は、ダ
イオード７４、７５の中点とコンデンサ３２、３３の中
点に接続されている。この負荷回路５は、ダイオード７
４、７５の中点とコンデンサ３２、３３の中点の間に出
力される高周波の交流電圧を直流電圧に変換する電源回
路であり、出力トランス５１と、出力トランス５１の出
力を全波整流するダイオード５４、５５と、平滑するた
めのインダクタ５２とコンデンサ５６と、直流電圧の負
荷５３により構成される。ここで、トランジスタ６２、
６３、トランジスタ６２、６３のオン・オフ動作を制御
する制御回路６、及び、コンデンサ３２、３３は、平滑
回路３とインバータ回路４の両方の回路の構成要素とし
て動作する。図１装置の動作を説明する。トランジスタ
６２がオンする期間では、交流電源１、整流回路２のプ
ラス端子、インダクタ８、ダイオード７２、トランジス
タ６２、整流回路２のマイナス端子、交流電源１と電流
が流れインダクタ８に電磁エネルギを蓄積し、トランジ
スタ６３がオンする期間では、交流電源１、整流回路２
のプラス端子、インダクタ８、トランジスタ６３、ダイ
オード７３、整流回路２のマイナス端子、交流電源１と
電流が流れインダクタ８に電磁エネルギを蓄積する。そ
して、トランジスタ６２及びトランジスタ６３がオフす
ると、インダクタ８に蓄積された電磁エネルギは、イン
ダクタ８、ダイオード７２、コンデンサ３２、３３、ダ
イオード７３、整流回路２のマイナス端子、交流電源
１、整流回路２のプラス端子、インダクタ８と電流とし
て流れコンデンサ３２、３３を充電する。ここで、トラ
ンジスタ６２、６３のオン・オフ動作のタイミングチャ
ートは、図２に示す様にとなる。第２図において、トラ
ンジスタ６２はＱ_１、トランジスタ６３はＱ_２として示
してあり、時間ｔ_１からｔ_２の期間では、Ｑ_１がオン、
Ｑ_２がオフ、時間ｔ_２からｔ_４の期間では、Ｑ_１がオ
フ、Ｑ_２がオフ、時間ｔ_３からｔ_４の期間では、Ｑ_１が
オフ、Ｑ_２がオン、時間ｔ_４からｔ_１’の期間では、Ｑ
_１がオフ、Ｑ_１がオフし、このように、トランジスタ６
２、６３は交互にオン・オフ動作を行い、かつ、各トラ
ンジスタがオンする期間の間には、両方のトランジスタ
がオフする期間を設定している。この、両方のトランジ
スタがオフする期間で、インダクタ８に蓄積された電磁
エネルギをコンデンサ３２、３３に放出できるので、確
実にコンデンサ３２、３３の充電が出来る。このコンデ
ンサ３２、３３に充電された電荷は、トランジスタ６２
がオンする期間では、コンデンサ３２、トランジスタ６
２、ダイオード７４、出力トランス５１の１次巻線、コ
ンデンサ３２と流れ、トランジスタ６３がオンする期間
では、コンデンサ３３、出力トランス５１の１次巻線、
ダイオード７５、トランジスタ６３、コンデンサ３３と
流れ、負荷回路５の出力トランス５１の１次巻線に安定
した高周波の交流電圧として印加される。出力トランス
５１の１次巻線に印加された高周波の交流電圧は、出力
トランス５１により変圧され、ダイオード５４、５５に
より全波整流され、インダクタ５２とコンデンサ５６に
よりリップルの無い直流電圧に変換された後、負荷５３
に供給される。図１装置では、平滑回路３とインバータ
回路４のそれぞれの回路において、主たる構成要素であ
るトランジスタ６２、６３を共用して使用し、かつ、ト
ランジスタ６２、６３の導通期間においてインダクタ８
に電磁エネルギを蓄積し、その電磁エネルギによって平
滑用のコンデンサ３２、３３を交流電源１の電源電圧よ
りも高い電圧に充電することが出来るため、回路の入力
電流は、容量性負荷に流れる急進な電流とはならず、本
実施例の小形・簡略化した回路により入力力率を高くす
ることが出来、負荷回路５に安定した高周波の交流電圧
を供給することが出来るといった効果がある。 （図３の実施例）本発明に係る図３の実施例について説
明する。図１の部品符号を引用し、重複する説明を割愛
する。図３は平滑回路３のインダクタ８の電磁エネルギ
を充電するコンデンサ３２、３３の直列回路をコンデン
サ３１の１個とし、負荷回路５をインダクタ５１と、放
電灯５７とコンデンサ５８の並列回路と、コンデンサ３
４の直列回路によって構成し、この負荷回路５は、ダイ
オード７４、７５の中点と、トランジスタ６３のエミッ
タ端子に接続したものである。図３装置では、トランジ
スタ６２がオンする期間では、交流電源１、整流回路２
のプラス端子、インダクタ８、ダイオード７２、トラン
ジスタ６２、整流回路２のマイナス端子、交流電源１と
電流が流れインダクタ８に電磁エネルギを蓄積し、トラ
ンジスタ６３がオンする期間では、交流電源１、整流回
路２のプラス端子、インダクタ８、トランジスタ６３、
ダイオード７３、整流回路２のマイナス端子、交流電源
１と電流が流れインダクタ８に電磁エネルギを蓄積す
る。そして、トランジスタ６２及びトランジスタ６３が
オフすると、インダクタ８に蓄積された電磁エネルギ
は、インダクタ８、ダイオード７２、コンデンサ３１、
ダイオード７３、整流回路２のマイナス端子、交流電源
１、整流回路２のプラス端子、インダクタ８と電流とし
て流れコンデンサ３１を充電する。ここで、トランジス
タ６２、６３のオン・オフ動作は、図２同様であり、ト
ランジスタ６２、６３の両方がオフする期間で、インダ
クタ８の電磁エネルギは確実にコンデンサ３１へ充電す
ることが出来る。そして、この平滑コンデンサ３１の充
電電圧を電源として、トランジスタ６２、６３がオン・
オフすることによって、負荷回路５の両端には高周波の
交流電圧が印加されるので、負荷回路５には安定した高
周波電圧を供給することが出来る。そして、本実施例に
おいても、インダクタ８に蓄積した電磁エネルギによっ
て平滑コンデンサ３１を交流電源１の電源電圧よりも高
い電圧に充電することが出来るため、回路の交流電源１
からの入力電流は、容量性負荷に流れる急進な電流とは
ならないため、入力力率を高くすることが出来、さら
に、トランジスタ６２、６３を平滑回路３とインバータ
回路４の両方で共用できるため、回路の小形・簡略化が
図れるといった効果がある。 【発明の効果】本発明によれば、入力力率を低下させる
ことなく、負荷に安定した高周波電圧を供給することが
出来る。また、スイッチ素子の全てを平滑回路とインバ
ータ回路で共用化することができ、スイッチ素子を有効
に利用でき、回路の小形化・簡略化を図ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明装置の回路図 【図２】図１装置のスイッチ素子の動作タイミングチャ
ート図 【図３】他の実施例装置を示す回路図 【図４】従来装置の回路図 【図５】他の従来装置の回路図 【符号の説明】 １：交流電源、２：波整流回路（整流電源）、３：平滑
回路、４：インバータ回路、５：負荷回路、６：制御回
路、８：インダクタ、３１と３２と３３：平滑コンデン
サ、６１と６２と６３：スイッチ素子 ７１と７２と７３と７４と７５：ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/5387 H02M 7/06 H05B 41/24

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】順直列に接続され交互にオンオフする一対
   のスイッチング素子を含むインバータを備え、該インバ
   ータに給電する整流電源を備えたインバータ装置におい
   て、 前記一対のスイッチング素子の間に前記スイッチング素
   子と同極性の一対の順極性整流器を直列に挿置し、一対
   の前記順極性整流器の中点を交流出力端子の一端とし、 前記整流電源の出力をインダクタを介して一方の前記ス
   イッチング素子両端に印加する給電回路を設け、前記整
   流電源の出力をインダクタを介して他方の前記スイッチ
   ング素子に印加する給電回路を設け、 前記各給電回路を介して蓄積された前記インダクタの電
   磁エネルギを受けて充電されるコンデンサ回路を前記一
   対のスイッチング素子をまたぐ位置に接続したことを特
   徴とするインバータ装置。