JP3493943B2 - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP3493943B2
JP3493943B2 JP08852797A JP8852797A JP3493943B2 JP 3493943 B2 JP3493943 B2 JP 3493943B2 JP 08852797 A JP08852797 A JP 08852797A JP 8852797 A JP8852797 A JP 8852797A JP 3493943 B2 JP3493943 B2 JP 3493943B2
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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、交流電源を整流平
滑した直流電圧を高周波に変換して負荷に供給する電源
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、図29に示すように、負荷回
路1に高周波電力を供給する電源装置が提案されている
(特開平8−237961号公報)。この電源装置は、
直流電源EにコンデンサC0 を直列接続し、一対のスイ
ッチング素子Qa,Qbの直列回路を直流電源Eとコン
デンサC0 との直列回路に並列接続したものであり、さ
らに直流電源EとコンデンサC0 との接続点と、スイッ
チング素子Qa,Qbの接続点との間にトランスT2
1次巻線を挿入し、トランスT2 の2次出力を負荷回路
1に供給する構成になっている。スイッチング素子Q
a,Qbにはここではバイポーラトランジスタを用い、
各スイッチング素子Qa,Qbのコレクタ−エミッタ間
にダイオードDa,Dbを逆並列に接続してある(つま
り、アノードをエミッタに、カソードをコレクタに接続
した形)。また、スイッチング素子Qa,Qbは、図示
しない制御回路によって、コンデンサC0 とトランスT
2 の1次巻線とにより構成される共振回路の共振周波数
よりも高いスイッチング周波数で交互にオンオフされ
る。
【0003】したがって、スイッチング素子Qbがオン
のときには直流電源E→トランスT 2 の1次巻線→スイ
ッチング素子Qb→直流電源Eの経路で電流が流れ、ト
ランスT2 を介して負荷回路1に電力が供給される。次
に、スイッチング素子Qbがオフになると、トランスT
2 に蓄積されたエネルギが、トランスT2 の1次巻線→
ダイオードDa→コンデンサC0 →トランスT2 の1次
巻線の経路で放出される。つまり、トランスT2 のエネ
ルギがコンデンサC0 に移されることになる。次に、ス
イッチング素子Qaがオンになると、コンデンサC0
電荷は、コンデンサC0 →スイッチング素子Qa→トラ
ンスT2 の1次巻線→コンデンサC0 の経路で放出さ
れ、負荷回路1に電力が供給される。その後、スイッチ
ング素子Qaがオフになると、トランスT2 の蓄積エネ
ルギは、トランスT2 →直流電源E→ダイオードDb→
トランスT2 の経路で放出される。
【0004】このような一連の動作を繰り返すことによ
り、負荷回路1に高周波電力を供給することができるの
であり、コンデンサC0 やトランスT2 を適宜に設計
し、スイッチング周波数を適宜に設定すれば、コンデン
サC0 の両端電圧を高くしてトランスT2 の1次側に高
い電圧を印加することができる。したがって、負荷回路
1が高い印加電圧を要求する場合でも、トランスT2
巻比を小さくすることができる。つまり、トランスT2
の1次側には直流電源Eの電源電圧ないしそれ以上の電
圧が印加されるから、トランスT2 として巻比の小さい
小型のものを用いることが可能である。なお、この構成
の場合、スイッチング素子Qbのオン時間をスイッチン
グ素子Qaのオン時間よりも大きくするほどコンデンサ
0 の両端電圧は昇圧されることになる。
【0005】ところで、商用電源のような交流電源から
電力を供給して上記構成を実現するには、商用電源のよ
うな交流電源を整流平滑して直流電源Eを得ることが考
えられる。つまり、図30に示す電源装置では、交流電
源ACを全波整流するダイオードブリッジよりなる整流
回路DBの出力を容量が比較的大きいコンデンサC1
より平滑している。上記回路のコンデンサC0 は容量が
比較的小さいものでありコンデンサC1 に直列接続され
る。両スイッチング素子Qa,Qbをオンオフさせるス
イッチング周波数は、交流電源ACの周波数(電源周波
数)よりも十分に高く設定される。しかして、電源投入
後であってコンデンサC1 が充電された定常状態では、
コンデンサC1 を上述の直流電源Eとして動作する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の構成ではコンデ
ンサC1 として容量の比較的大きいものを用いているか
ら、図31(a)に示す交流電源ACの電源電圧Vsの
変化に対して、図31(b)に示すようにコンデンサC
1 の両端電圧はほとんど変動せず、したがって、負荷回
路1に流れる電流の振幅は図31(c)のようにほぼ一
定になる。つまり、負荷回路1に流れる電流のクレスト
ファクタ(波高率)が小さくなるものである。このこと
は、負荷回路1に放電ランプを含むような場合でも交流
電源ACの電圧変化による光出力の変化がなく好ましい
照明が可能になる。しかしながら、整流回路DBの出力
端間に容量の比較的大きいコンデンサC1 を接続してい
るものであるから、整流回路DBの出力電圧がコンデン
サC1 の両端電圧よりも高い期間にしか交流電源ACか
らの入力電流Iinが流れず、図31(a)のように入力
電流Iinの流れる期間が短いものである。つまり、入力
電流の高調波成分が多くなり入力電流歪が大きくなると
いう問題がある。
【0007】この問題を解決するには、図32に示すよ
うに図30に示す構成からコンデンサC1 を省略するこ
とが考えられる。この構成の場合に、コンデンサC1
らの給電がなく、スイッチング素子Qbのオン期間には
整流回路DBからトランスT 1 の1次巻線を通る経路で
電流が流れるから、スイッチング素子Qbのオン毎に交
流電源ACからの入力電流Iinを流すことができる。つ
まり、図33(a)に示すように、交流電源ACの電源
電圧Vsにほぼ比例した振幅で入力電流Iinを連続的
(高周波的)に流すことができ、入力電流歪が少なく、
入力力率も高くなる。
【0008】この構成の場合に、整流回路DBの出力端
間の電圧は図33(b)のように交流電源ACの電源周
波数の2倍の周期で変動する脈流波形になる。その結
果、図33(c)のように、負荷回路1に流れる電流の
振幅が整流回路DBの出力電圧と同様に変動することに
なり、負荷回路1に流れる電流のクレストファクタ(波
高率)が大きくなる。つまり、負荷回路1に放電ランプ
を含む場合には、光出力が変化してちらつきなどの原因
になるという問題が生じる。
【0009】本発明の目的とするところは、入力電流歪
が少なく、しかも負荷回路に流れる電流の波高率が小さ
く、さらには部品点数の少ない電源装置を提供すること
にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、交流
電源を整流する整流器と、整流器の直流出力端間に接続
された第1のコンデンサと、第1のコンデンサに直列接
続された第2のコンデンサと、第1のコンデンサと第2
のコンデンサとの直列回路に並列接続され交流電源の周
波数よりも十分に高い周波数で交互にオンオフされる第
1および第2のスイッチング素子の直列回路と、各スイ
ッチング素子にそれぞれ並列接続され各スイッチングの
オン時とは逆向きの電流を流す第1および第2のダイオ
ードと、第1および第2のコンデンサの接続点と第1お
よび第2のスイッチング素子の接続点との間に1次巻線
が挿入され2次出力を負荷回路に与えるトランスとを備
え、第1のコンデンサとトランスの1次巻線とともに閉
回路を形成する一方のスイッチング素子のオン期間に、
第1のコンデンサとトランスとの共振作用によって前記
一方のスイッチング素子に電流が流れる期間と、整流器
からの電流が前記一方のスイッチング素子に流れる期間
とが設けられる程度に第1のコンデンサの容量を設定
し、第2のコンデンサの容量は他方のスイッチング素子
のオン期間における負荷回路への電力供給用に設定され
ている。この構成によれば、スイッチング素子のオンオ
フの1周期毎に1回ずつ整流回路から電流が流れるか
ら、電源周期ののほぼ全域にわたって入力電流を流すこ
とができ、入力電流歪が少なくなる。また、負荷回路に
は第2のコンデンサにより平滑された比較的安定した電
圧を印加することができるから、負荷回路に流れる電流
の脈動成分が比較的少なくなる。しかも、図30などに
示した従来構成と比較してとくに部品の増加もなく、比
較的少ない部品点数で上記目的を達成することができ
る。
【0011】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、第1および第2のスイッチング素子のオンオフのス
イッチング周波数を調節可能な制御回路を備えるもので
ある。この構成によれば、スイッチング周波数を変化さ
せることによって負荷回路への供給電力を調節すること
ができる。また、負荷回路への供給電力を調節すること
で、入力電流も変化するから、第2のコンデンサの両端
電圧が異常上昇することがない。たとえば、負荷回路が
放電ランプを含む場合に調光制御が可能であり、また、
予熱、始動、点灯などの制御も可能になる。あるいはま
た、負荷回路での消費電力が急激な変化を検出する手段
を設けている場合には、スイッチング周波数を変化させ
ることによって、回路構成素子にストレスがかかるのを
回避する構成を容易に実現することができる。
【0012】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、第1および第2のスイッチング素子
のオン期間を調節可能な制御回路を備えるものである。
この構成によれば、スイッチング素子のオン期間を変化
させることによって負荷回路への供給電力を調節するこ
とができる。また、負荷回路への供給電力を調節するこ
とで、入力電流も変化するから、第2のコンデンサの両
端電圧が異常上昇することがない。たとえば、負荷回路
が放電ランプを含む場合に調光制御が可能であり、ま
た、予熱、始動、点灯などの制御も可能になる。あるい
はまた、負荷回路での消費電力が急激な変化を検出する
手段を設けている場合には、スイッチング周波数を変化
させることによって、回路構成素子にストレスがかかる
のを回避する構成を容易に実現することができる。
【0013】請求項4の発明は、請求項1の発明におい
て、第2のコンデンサの両端電圧を検出する電圧検出手
段を設け、電圧検出手段による検出電圧に基づいて、第
1および第2のスイッチング素子をオンオフさせるスイ
ッチング周波数とオン期間との少なくとも一方を制御す
る制御回路を設けたものである。この構成によれば、第
2のコンデンサの両端電圧が異常上昇するようなとき
に、動作を停止させたり、負荷回路への出力を低減させ
ることによって、回路構成素子にストレスがかかるのを
回避することができる。また、第2のコンデンサの両端
電圧をほぼ一定に保つように制御すれば、負荷回路への
供給電流をほぼ一定に保つことになり、負荷回路の安定
動作が期待できる。とくに、負荷回路が放電ランプを含
む場合には、ちらつきの少ない光出力を得ることができ
る。
【0014】請求項5の発明は、請求項1の発明におい
て、第1のコンデンサとトランスとからなる共振回路の
共振周波数よりも第1および第2のスイッチング素子を
オンオフさせるスイッチング周波数を高く設定し、整流
器の直流出力端間の電圧を検出する電圧検出手段を設
け、電圧検出手段による検出電圧が高いほど負荷回路へ
の供給電力が増大するように第1および第2のスイッチ
ング素子のスイッチング周波数とオン期間との少なくと
も一方を制御する制御回路を設けたものである。この構
成によれば、負荷回路への供給電力をほぼ一定に保つこ
とが可能になり、また、入力電流波形を正弦波に近づけ
て入力電流歪みを一層低減することができる。
【0015】請求項6の発明は、請求項1の発明におい
て、負荷回路に流れる電流を検出する電流検出手段を設
け、電流検出手段による検出電流に基づいて第1およぴ
第2のスイッチング素子をオンオフさせるスイッチング
周波数とオン期間との少なくとも一方を調節する制御回
路を設けたものである。この構成によれば、電源電圧が
変動したようなときでも、負荷回路に流れる電流を略一
定に保つことができ、負荷の安定動作が期待できる。た
とえば負荷回路が放電ランプを含むときに、ランプ電流
の脈動を低減することになり、ちらつきの少ない光出力
を得ることができる。
【0016】請求項7の発明は、請求項1ないし請求項
6の発明において、負荷回路が、負荷と第3のコンデン
サとの直列回路を備え、この直列回路がトランスの2次
巻線の両端間に接続されるものである。この構成では、
トランスの2次側での直流分ないし低周波成分を第3の
コンデンサにより除去することができるから、負荷回路
電流の波高率を低減することができる。
【0017】請求項8の発明は、請求項1ないし請求項
7の発明において、第1および第2のコンデンサの接続
点と整流器の直流出力端との間に挿入された第1のスイ
ッチ要素と、第1および第2のコンデンサの直列回路と
整流器の直流出力端との間に挿入された第2のスイッチ
要素とを備え、第1のスイッチ要素と第2のスイッチ要
素とは択一的にオンにされるものである。この構成によ
れば、負荷回路の供給電力が減少するなどして第2のコ
ンデンサの両端電圧が上昇するような場合に第2のスイ
ッチ要素をオンにすれば、第2のコンデンサの両端電圧
を整流器の出力電圧のピーク値にクランプすることにな
り、回路構成素子へのストレスを低減することができ
る。
【0018】請求項9の発明は、請求項1ないし請求項
8の発明において、第1のコンデンサの容量を可変する
手段を設けたものである。この構成によれば、第1のコ
ンデンサの容量が可変であるから、負荷回路の負荷の大
きさに応じて入力電流を調整することができ、入力電流
歪の増加を防止することができる。たとえば、負荷回路
が放電ランプを含み、調光するような場合にも、入力電
流歪の増加を防止することができる。
【0019】請求項10の発明は、請求項1ないし請求
項9の発明において、負荷回路が複数の負荷を備えるも
のである。すなわち、複数個の負荷に同時に電力を供給
することができる。請求項11の発明は、請求項1の発
明において、第1および第2のスイッチング素子が負荷
回路に流れる電流の帰還により自励制御されるものであ
る。すなわち、スイッチング素子をオンオフさせる回路
が不要であるから、部品点数を低減することができる。
負荷回路に負荷に直列に挿入したインダクタを設け、イ
ンダクタの2次出力によりスイッチング素子に電流を帰
還すれば、負荷が存在しないときや負荷が断線したよう
なときに、回路動作を自動的に停止させることが可能に
なる。
【0020】請求項12の発明は、交流電源を整流する
整流器と、整流器の直流出力端間に逆流阻止用の整流素
子を介して接続された第1のコンデンサと、第1のコン
デンサに直列接続された第2のコンデンサと、第1のコ
ンデンサと第2のコンデンサとの直列回路に並列接続さ
れ交流電源の周波数よりも十分に高い周波数で交互にオ
ンオフされる第1および第2のスイッチング素子の直列
回路と、各スイッチング素子にそれぞれ並列接続され各
スイッチングのオン時とは逆向きの電流を流す第1およ
び第2のダイオードと、第1および第2のコンデンサの
接続点と第1および第2のスイッチング素子の接続点と
の間に1次巻線が挿入され2次出力を負荷回路に与える
トランスとを備え、第1のコンデンサとトランスの1次
巻線とともに閉回路を形成する一方のスイッチング素子
のオン期間に、第1のコンデンサとトランスとの共振作
用によって前記一方のスイッチング素子に電流が流れる
期間と、整流器からの電流が前記一方のスイッチング素
子に流れる期間とが設けられる程度に第1のコンデンサ
の容量を設定し、第2のコンデンサの容量は他方のスイ
ッチング素子のオン期間における負荷回路への電力供給
用に設定され、第1および第2のコンデンサと整流素子
とトランスと負荷回路とを複数組備えるものである。こ
の構成によれば、請求項1の発明の効果に加えて、複数
の負荷回路に電力の供給が可能になり、また、各負荷回
路は並列的に動作するから、いずれかの負荷回路が動作
しない場合でも他の負荷回路の動作を継続させることが
可能である。
【0021】請求項13の発明は、交流電源を整流する
整流器と、整流器の直流出力端間に接続され交流電源の
周波数よりも十分に高い周波数で交互にオンオフされる
第1および第2のスイッチング素子の直列回路と、各ス
イッチング素子にそれぞれ並列接続され各スイッチング
のオン時とは逆向きの電流を流す第1および第2のダイ
オードと、整流器の直流出力端間に接続された第1およ
び第2のコンデンサの直列回路と、整流器の直流出力端
間に接続された第3および第4のコンデンサの直列回路
と、第1および第2のコンデンサの接続点と第3および
第4のコンデンサの接続点との間に挿入された第5のコ
ンデンサと、第1および第2のコンデンサの接続点と第
1および第2のスイッチング素子の接続点との間に1次
巻線が挿入され2次出力を第1の負荷回路に与える第1
のトランスと、第3および第4のコンデンサの接続点と
第1および第2のスイッチング素子の接続点との間に1
次巻線が挿入され2次出力を第2の負荷回路に与える第
2のトランスとを備え、第1のコンデンサと第1のトラ
ンスの1次巻線とともに閉回路を形成する一方のスイッ
チング素子のオン期間に、第1のコンデンサとトランス
との共振作用によって前記一方のスイッチング素子に電
流が流れる期間と、整流器からの電流が前記一方のスイ
ッチング素子に流れる期間とが設けられる程度に第1の
コンデンサの容量を設定し、第4のコンデンサと第2の
トランスの1次巻線とともに閉回路を形成する他方のス
イッチング素子のオン期間に、第4のコンデンサと第2
のトランスとの共振作用によって前記他方のスイッチン
グ素子に電流が流れる期間と、整流器からの電流が前記
他方のスイッチング素子に流れる期間とが設けられる程
度に第4のコンデンサの容量を設定し、第2および第3
のコンデンサの容量は各スイッチング素子のオン期間に
おける負荷回路への電力供給用に設定されているもので
ある。この構成によれば、スイッチング素子のオンオフ
の1周期に交流電源からの入力電流を流す期間が2回で
きるから、請求項1の発明に比較して交流電源からの入
力電流がより連続的になり、入力電流のピーク値を抑制
することができる。その結果、交流電源と整流器との間
に高周波阻止用のフィルタ回路を設けるときに、フィル
タ回路に流れる電流が少ないからフィルタ回路の構成部
品に小容量のものを用いて小型化することができる。
【0022】請求項14の発明は、交流電源を整流する
整流器と、整流器の直流出力端間に接続された第1のコ
ンデンサと、第1のコンデンサに直列接続された第2の
コンデンサと、第1のコンデンサと第2のコンデンサと
の直列回路に並列接続され交流電源の周波数よりも十分
に高い周波数で交互にオンオフされる第1および第2の
スイッチング素子の直列回路と、第1のコンデンサと第
2のコンデンサとの直列回路に並列接続され交流電源の
周波数よりも十分に高い周波数で交互にオンオフされる
第3および第4のスイッチング素子の直列回路と、各ス
イッチング素子にそれぞれ並列接続され各スイッチング
のオン時とは逆向きの電流を流す第1ないし第4のダイ
オードと、第1および第2のスイッチング素子の接続点
と第3および第4のスイッチング素子の接続点との間に
1次巻線が挿入されるとともに1次巻線に設けたセンタ
タップが第1および第2のコンデンサの接続点に接続さ
れ2次出力を負荷回路に与えるトランスとを備え、第1
のコンデンサとトランスの1次巻線とともに閉回路を形
成するスイッチング素子のオン期間に、第1のコンデン
サとトランスとの共振作用によって前記スイッチング素
子に電流が流れる期間と、整流器からの電流が前記スイ
ッチング素子に流れる期間とが設けられる程度に第1の
コンデンサの容量を設定し、第2のコンデンサの容量は
前記閉回路を形成しないスイッチング素子のオン期間に
おける負荷回路への電力供給用に設定されているもので
ある。この構成によれば、請求項13の発明と同様に、
スイッチング素子のオンオフの1周期に交流電源からの
入力電流を流す期間を2回設けることになるから、入力
電流をより連続的にすることができる。つまり、入力電
流のピーク値を抑えることができ、フィルタ回路を小型
化することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)本実施形態は、図1に示すように、図3
0に示した従来構成に対して、整流回路DBの出力端間
にコンデンサC1 を接続する代わりにコンデンサC0
接続したものである。また、負荷回路1としてはトラン
スT1 の2次巻線の両端にそれぞれフィラメントの一端
が接続された放電ランプ(蛍光ランプ)Laと、放電ラ
ンプLaの各フィラメントの非電源側端間に接続した予
熱用ないし共振用のコンデンサC3 とを設けたものを用
いている。トランスT1 はリーケージ形のものでり、ト
ランスT1 の漏れインダクタンスとコンデンサC3 とに
より共振回路が形成される。
【0024】すなわち、商用電源のような交流電源AC
を全波整流する整流回路DBを備え、整流回路DBの直
流出力端間には容量の比較的小さいコンデンサC0 が接
続される。整流回路DBはダイオードブリッジよりな
る。コンデンサC0 には容量の比較的大きいコンデンサ
1 が直列接続される。コンデンサC0 ,C1 の直列回
路には一対のスイッチング素子Qa,Qbの直列回路が
並列接続され、コンデンサC0 ,C1 の接続点とスイッ
チング素子Qa,Qbの接続点との間には、リーケージ
トランスであるトランスT1 の1次巻線が挿入される。
トランスT1 の2次巻線には上述した負荷回路1が接続
される。また、スイッチング素子Qa,Qbはバイポー
ラトランジスタを用いており、それぞれダイオードD
a,Dbが逆並列に接続される。両スイッチング素子Q
a,Qbは図示しない制御回路により電源周波数よりも
十分に高いスイッチング周波数で交互にオンオフされ
る。
【0025】いま、定常状態での動作について考える
と、定常状態ではコンデンサC1 は充電されているか
ら、スイッチング素子Qbがオンになると、図2に破線
で示すように、コンデンサC1 →トランスT1 の1次巻
線→スイッチング素子Qb−コンデンサC1 の経路で電
流が流れ、トランスT1 を介して負荷回路1へ電力が供
給される。次に、スイッチング素子Qbがオフになる
と、図3に破線で示すように、トランスT1 に蓄積され
ていたエネルギが、トランスT1 の1次巻線→ダイオー
ドDa→コンデンサC0 →トランスT1 の1次巻線の経
路で放出され、トランスT1 のエネルギがコンデンサC
0 に移される。この期間では、コンデンサC0の両端電
圧VC2は、トランスT1 の漏れインダクタンスとの共振
作用により増加する(図7(c)参照)。
【0026】その後、スイッチング素子Qaがオンにな
ると、トランスT1 の漏れインダクタンスとコンデンサ
0 ,C3 との共振作用により、図4に破線で示すよう
にコンデンサC0 →スイッチング素子Qa→トランスT
1 の1次巻線→コンデンサC 0 の経路で共振電流が流
れ、トランスT1 を介して負荷回路1に電力が供給され
る。このとき、トランスT1 の1次巻線に流れる電流の
向きはスイッチング素子Qbのオン時とは逆向きになる
から、負荷回路1には交番した高周波電圧を印加するこ
とができる。ここまでの動作は従来構成と同様である。
【0027】図4の状態でコンデンサC0 の電荷が放出
され、図7(c)のように、コンデンサC0 の両端電圧
が整流回路DBの出力電圧まで低下すると、図5に破線
で示すように、整流回路DB→スイッチング素子Qa→
トランスT1 の1次巻線→整流回路DBの経路で電流が
流れる。つまり、交流電源ACから整流回路DBに入力
電流Iinが流れる。
【0028】その後、スイッチング素子Qaがオフにな
ると、図6に示すように、トランスT1 に蓄積されてい
たエネルギが、トランスT1 の1次巻線→コンデンサC
1 →ダイオードDb→トランスT1 の1次巻線の経路で
放出される。この経路は図30に示した従来構成と同様
であるが、従来構成ではコンデンサC0 の電荷によりト
ランスT1 にエネルギを蓄積していたのに対して、本実
施形態ではコンデンサC0 だけではなく交流電源ACか
らもトランスT1 にエネルギを蓄積するから、トランス
1 には比較的大きいエネルギを蓄積することができ
る。また、コンデンサC1 のすべての充電電荷はトラン
スT1 の蓄積エネルギにより与えられる。このような動
作により、平滑用として設けられたコンデンサC1 の正
極が整流回路DBの直流出力端の負極に対応することに
なる。ここで、図5、図6の動作に着目すれば、スイッ
チング素子QaとトランスT1 とダイオードDbとは極
性逆転型(Buck Boost型)のチョッパ回路を構成するこ
とになる。
【0029】図6に示した状態でトランスT1 に蓄積さ
れたエネルギが放出されると、図2のようにコンデンサ
1 から電荷が放出される状態に戻り、図2〜図6の動
作を繰り返すことにより負荷回路1に交番した高周波電
力を供給する。図2〜図6に示した各状態における各部
の動作波形を図7に示す。同図(a)はスイッチング素
子Qbのベースに入力される信号電圧であって、0Vは
スイッチング素子Qbのオフ状態に対応する。同図
(b)はトランスT1 の1次巻線に流れる電流IT1、同
図(c)は交流電源ACの電源電圧VsとコンデンサC
0 の両端電圧VC0との関係、同図(d)は交流電源AC
からの入力電流Iinを示す。また、(a)〜(e)は図
2〜図6に対応する状態を示す。図7より明らかなよう
に、スイッチング素子Qa,Qbがオンオフを1回繰り
返す間に交流電源ACから入力電流Iinが流れる期間が
存在するのである。なお、スイッチング素子Qa,Qb
のスイッチング周波数は、1周期の間では交流電源AC
の電源電圧が一定とみなせる程度に設定される。
【0030】このような動作により、図1の回路の各部
の動作波形は交流電源ACの電圧変化の1周期の間には
図8のようになる。同図(a)はコンデンサC0 の両端
電圧波形、同図(b)はトランスT1 の1次巻線に流れ
る電流IT1、同図(c)は整流回路DBへの入力電流I
in、同図(d)は負荷回路1に設けた放電ランプLaに
流れる電流ILaである。ここにおいて、トランスT1
1次巻線に流れる電流は交流電源ACの電圧変化が包絡
線成分に現れているが、トランスT1 の2次側に放電ラ
ンプLaを接続していることにより、包絡線成分がかな
り除去されている。言い換えると、図8(b)のような
トランスT1 の1次側電流のうちの直流成分は2次側に
は現れず放電ランプLaに流れる電流は図8(d)のよ
うに直流成分の除去されたものになる。このことによっ
て、放電ランプLaの光出力の変動が抑制される。ま
た、トランスT1 の1次巻線に電流を流しているのは主
としてコンデンサC0 ,C1 であって交流電源AC(整
流回路DB)からトランスT 1 に電流を流す期間は全体
の中では短いから、トランスT1 の1次巻線に流れる電
流の変化幅は比較的安定している。したがって、トラン
スT1 の1次巻線に流れる電流の直流成分を除去すれ
ば、放電ランプLaに流れる電流の波高率(クレストフ
ァクタ)も小さくなり、このことによっても放電ランプ
Laの光出力のちらつきが少なくなる。
【0031】ところで、図1には示していないが、この
種の高周波電力を負荷回路1に与える回路では、交流電
源ACへの高周波成分の混入を防止するために、交流電
源ACと整流回路DBとの間に高周波阻止用のフィルタ
回路を挿入することが一般的に行なわれている。このよ
うなフィルタ回路を設けることにより、交流電源ACか
らの入力電流Iinは図8(e)のように正弦波状の波形
になる。すなわち、図8(c)に示した入力電流Iin
包絡線成分のみが抽出され、交流電源ACの電源電圧V
sにほぼ比例した入力電流が得られる。したがって、入
力電流歪が低減されるだけではなく、入力力率も高くな
る。
【0032】要するに本実施形態では、整流回路DBの
直流出力端間に接続したコンデンサC0 の両端電圧がス
イッチング素子Qaのオン期間内に整流回路DBの出力
電圧よりも低くなるようにコンデンサC0 の容量を比較
的小さくしたものであり、スイッチング素子Qa,Qb
が1回オンオフされるたびに交流電源ACから入力電流
inの流れる期間があるから、交流電源ACの電源電圧
Vsのゼロクロス点付近でも休止期間を生じることなく
入力電流Iinを流すことができるのである。言い換える
と、交流電源ACの電源電圧Vsのゼロクロス点の近傍
においても、コンデンサC0 の両端電圧が0V付近まで
下がるようにコンデンサC0 の容量を設定することによ
り、交流電源ACの1周期の全期間にわたって入力電流
inを引き込むことが可能になるのである。このよう
に、目的達成のためにはコンデンサC0 の容量は入力電
流歪の抑制および入力力率の向上のために重要な因子で
ある。たとえば、コンデンサC0 の両端電圧の振幅が大
きくなるときには、図9(a)のように交流電源ACか
ら高周波阻止用のフィルタへの入力電流Iinが流れてい
る期間に極性が反転して大きなノイズが発生する。ま
た、コンデンサC0 の両端電圧の振幅が小さくなるとき
には、図9(c)のように高周波阻止用のフィルタへの
入力電流に休止区間が生じる。いずれの場合も交流電源
ACに対してノイズが混入するから、図9(b)のよう
に入力電流が電源電圧と略比例して流れるようにコンデ
ンサC0 の容量を適宜に設定しなればならない。
【0033】上述したように、本実施形態は図30に示
した従来構成とは部品点数に差がなく、比較的少ない部
品点数で入力電流歪を抑制するとともに入力力率を高め
ることができ、しかも、回路の小型化し低コスト化を実
現することができる。(実施形態2)実施形態1では、
負荷回路1としてリーケージトランスであるトランスT
1 を含む構成を示したが、図10に示すように、通常の
トランスT2 を用いるとともに、トランスT2 の1次巻
線にインダクタL1 を直列接続した構成を採用しても同
様に動作する。つまり、トランスT1 の漏れインダクタ
ンスに代えてインダクタL1 を利用するものである。他
の構成および動作は実施形態1と同様である。
【0034】(実施形態3)本実施形態は、図11に示
すように、図30に示した従来構成と同様の回路構成を
採用しているが、容量の比較的小さいコンデンサC0
整流回路DBの直流出力端間に接続し、コンデンサC0
の正極側に容量の比較的大きいコンデンサC 1 を直列接
続したものである。要するに、図30の回路構成におい
て、コンデンサC0 とコンデンサC1 とを入れ換えた構
成になる。トランスT1 には実施形態1と同様にリーケ
ージトランスを用い、また負荷回路1は実施形態1と同
様の放電ランプLaを含む構成としている。
【0035】この構成では、スイッチング素子Qbのオ
ン期間中に、コンデンサC0 の電荷が短時間で放出さ
れ、その後は整流回路DB→トランスT1 →スイッチン
グ素子Qb→整流回路DBの経路で電流が流れるように
なるから、実施形態1と同様に、スイッチング素子Q
a,Qbの毎回のオンオフの間に交流電源ACから入力
電流Iinの流れる期間が存在し、実施形態1と同様に、
入力電流歪が少なく、また入力力率も高くなる。しか
も、容量の比較的大きいコンデンサC1 を電源として負
荷回路1に電力供給が行なわれるから、負荷回路1に流
れる電流の波高率も比較的小さくなる。
【0036】本実施形態の構成では、コンデンサC0
一端が整流回路DBの負極であるグランド端子に接続さ
れているから、コンデンサC0 の他端の電位を検出する
だけでコンデンサC0 の両端電圧を検出することができ
る。コンデンサC0 の両端電圧は、たとえばスイッチン
グ素子Qa,Qbのオンオフのタイミングを決めるため
に用いられる。他の構成および動作は実施形態1と同様
である。
【0037】(実施形態4)本実施形態では、図12に
示すように、実施形態1の構成からコンデンサC0を省
略し、スイッチング素子Qa,Qbの直列回路に容量の
比較的小さいコンデンサC2 を並列接続したものであ
る。この構成では、スイッチング素子Qbのオン期間に
コンデンサC1 からトランスT1 に蓄積されたエネルギ
がスイッチング素子Qbのオフ期間に放出される際に、
コンデンサC2 が充電されるから、コンデンサC2 の両
端電圧はコンデンサC1 の両端電圧とトランスT1 のエ
ネルギ放出に伴って生じる1次巻線の両端電圧との加算
電圧になる。コンデンサC1 への充電は、スイッチング
素子Qaのオン期間の開始直後ではコンデンサC2 の電
荷を用いて行なわれるが、コンデンサC2 の両端電圧が
コンデンサC1 の両端電圧と整流回路DBの出力電圧と
の加算電圧まで下がると、整流回路DBからコンデンサ
1 に充電されるようになる。つまり、交流電源ACか
ら入力電流Iinが流れる。
【0038】本実施形態においても実施形態1と同様に
高周波的に入力電流を流すことができて入力電流歪が少
なく、入力力率を高くすることができる。しかも、比較
的容量の大きいコンデンサC1 から負荷回路1に給電す
る期間があるから、負荷回路1を流れる電流の波高率も
小さくすることができる。 (実施形態5)本実施形態は、図13に示すように、実
施形態1の構成に加えて実施形態4と同様にスイッチン
グ素子Qa,Qbの直列回路にコンデンサC2 を並列接
続したものである。したがって、実施形態1と実施形態
4との動作を合わせ持つことになる。このような構成を
採用しても動作は実施形態1とほぼ同様であり、コンデ
ンサC0 とコンデンサC2 との両端電圧と整流回路DB
の出力電圧との関係により、交流電源ACから整流回路
DBへの入力電流Iinの流れる期間を設けることができ
る。他の構成および動作は実施形態1と同様である。
【0039】(実施形態6)本実施形態は、図14に示
すように、図1に示した実施形態1の構成と同様のもの
であるが、スイッチング素子Qa,Qbのオンオフを制
御するための制御回路3を図示してある。本実施形態に
おいて実施形態1と異なる点は、制御回路3として、ス
イッチング素子Qa,Qbをオンオフさせるスイッチン
グ周波数、オン時間、デューティ比などを任意に制御で
きるものを用いることによって、負荷回路1への供給電
力を調節することができるようにしている点である。す
なわち、放電ランプLaの光出力が調節可能であって調
光制御が可能になっている。ここに、上述のオン時間の
制御とはオン時間を変化させる(一般にはオフ時間を一
定に保つ)ことを意味し、デューティ比の制御とは周波
数を一定としてオン時間とオフ時間との比率を変化させ
ることを意味する。
【0040】たとえば、スイッチング素子Qaのオン時
間を短くするように制御すれば交流電源ACからの入力
電流Iinが流れる時間が短くなるから、負荷回路1の消
費電力が少ない期間にスイッチング素子Qaのオン時間
を短くするように制御すれば、必要以上のエネルギが供
給されるのを防止することができ、余剰エネルギによる
コンデンサC1 の両端電圧の異常上昇を防止することが
できる。たとえば、放電ランプLaを備える上記負荷回
路1では、放電ランプLaの予熱や始動が必要であっ
て、これらの期間には負荷回路1での消費電力が少ない
から、スイッチング素子Qaのオン時間を相対的に短く
することにより、コンデンサC1 の両端電圧の異常上昇
を防止することができる。
【0041】制御回路3として、本実施形態のように、
スイッチング素子Qa,Qbをオンオフさせるスイッチ
ング周波数、デューティ比の少なくとも1つを制御する
ことができるものを用いることにより、放電ランプLa
の点灯時に、スイッチング素子Qa,Qbのオンオフの
スイッチング周波数とデューティ比との少なくとも一方
を変えることによって負荷回路1に供給される電力を変
化させることができ、放電ランプLaの調光が可能にな
る。また、調光する場合においてもスイッチング素子Q
aのオン時間を調節することによってコンデンサC1
両端電圧の上昇を抑制して異常上昇を防止することがで
きる。
【0042】本実施形態の構成では、制御回路3により
負荷回路1に設けた放電ランプの予熱、始動、点灯の制
御が可能になり、また負荷回路1への供給電力を調節す
ることにより放電ランプLaの光出力を調光することも
可能である。また、負荷回路1での消費電力の変動によ
るコンデンサC1 の両端電圧の異常上昇を防止して回路
構成素子の破壊などを防止することができる。他の構成
および動作は実施形態1と同様である。
【0043】(実施形態7)本実施形態は、図15に示
すように、実施形態6の構成において、コンデンサC1
の両端電圧を検出する電圧検出回路4を付加し、電圧検
出回路4による検出電圧に基づいて制御回路3がスイッ
チング素子Qa,Qbのオンオフのスイッチング周波
数、オン時間、デューティ比などを変化させ、また必要
に応じてスイッチング素子Qa,Qbのオンオフを停止
させるものである。
【0044】すなわち、コンデンサC1 の両端電圧をほ
ぼ一定に保つように制御すれば、負荷回路1への印加電
圧を安定化することができて、負荷回路1の安定動作が
期待できる。また、コンデンサC1 の両端電圧が上昇し
て所定値に達したときにはスイッチング素子Qa,Qb
のオンオフを停止させたり、スイッチング周波数を十分
に高くすることにより回路構成素子に過電圧が印加され
ることによる破壊を回避することが可能になる。
【0045】(実施形態8)本実施形態は、図16に示
すように、実施形態3の構成に実施形態6と同様の制御
回路3を設け、さらに、整流回路DBの直流出力端間の
電圧を検出する電圧検出回路5を付加し、電圧検出回路
5による検出電圧に基づいて制御回路3がスイッチング
素子Qa,Qbのオンオフのスイッチング周波数、オン
時間、デューティ比などを変化させるものである。ま
た、整流回路DBの直流出力端間に容量が比較的小さい
コンデンサC4 を接続するとともに、コンデンサC4
両端間にダイオードD3 を介してコンデンサC0 を接続
してある。コンデンサC4 は電圧検出回路5で検出する
電圧から高周波成分を除去するためのパスコンであり、
ダイオードD3 も高周波電流が電圧検出回路5に流れ込
むのを防止するために設けられている。
【0046】この構成では、整流回路DBの出力電圧の
変化に応じて負荷回路1への出力を調節することができ
る。つまり、図17(a)のような整流回路DBの出力
電圧に対して、放電ランプLaのランプ電流ILaは図1
7(b)のように整流回路DBの出力電圧の低い期間に
高い期間よりもランプ電流ILaが増加するように変動す
るが、この変動を打ち消すように、図17(d)のよう
にスイッチング素子Qa,Qbのオンオフのスイッチン
グ周波数を変化させると、図17(c)のようにランプ
電流ILaをほぼ一定の振幅に保つことができる。ここ
に、スイッチング周波数が高いほどランプ電流ILaが少
なくなるから、整流回路DBの出力電圧の低い期間に高
い期間よりもスイッチング周波数を高く設定する。この
ような制御により、ランプ電流ILaに含まれている交流
電源Vsの電源周波数の2倍の周波数のリッブル成分を
低減することができ、ランプ電流ILaの波高率を低減す
ることができる。
【0047】あるいはまた、図18(a)に示すような
交流電源ACの電源電圧Vsの変化に対して、入力電流
inの波形は図18(b)のように三角波状になること
があるが、入力電流Iinの波形を図18(c)に示すよ
うな正弦波状に近づけるために、図18(d)のように
スイッチング素子Qbのオン時間を制御することもでき
る。つまり、スイッチング素子Qbのオン時間が長いほ
ど交流電源ACからの入力電流Iinを多く流すことがで
きるから、整流回路DBの出力電圧の低い期間に高い期
間よりもオン時間を長く設定するのである。このような
制御により、入力電流Iinの波形を正弦波に近づけるこ
とができ、入力電流の高調波成分を低減して、入力力率
をより高めることが可能になる。
【0048】(実施形態9)本実施形態は、図19に示
すように、図14に示した実施形態6の構成に加えて、
負荷である放電ランプLaに流れる電流ないし負荷回路
1に流れる電流を検出する電流検出部6を負荷回路1に
設けるとともに、電流検出部6の出力に対応した信号を
出力する電流検出回路7を設け、電流検出回路7の出力
に基づいて制御回路3がスイッチング素子Qa,Qbの
オンオフのスイッチング周波数やデューティ比を制御す
ることによって、放電ランプLaに流れるランプ電流の
変動を抑制するものである。電流検出部6は、低抵抗を
回路中に挿入し両端電圧を用いるものや変流器の2次出
力を用いるものなどで実現される。また、電流検出回路
7はインピーダンスの整合および増幅のために設けられ
る。
【0049】しかして、ランプ電流が比較的大きい期間
にはスイッチング周波数を高くして(あるいはデューテ
ィ比を50%からずらして)ランプ電流の振幅を低減さ
せる方向に制御し、ランプ電流が比較的小さい期間には
スイッチング周波数を低くして(あるいはデューティ比
を50%に近づけて)ランプ電流の振幅を増加させる横
行に制御することによって、ランプ電流の変動を抑制す
るのである。このような制御により、ランブ電流に含ま
れる交流電源ACの電源電圧の周期のリッブル成分を低
減し、ランブ電流の波高率を小さくすることができる。
また、交流電源ACの電圧が変動した場合でも、ランプ
電流をほぼ一定に保つようにフィードバック制御するこ
とにより、放電ランプLaでの消費電力の変動を抑制す
ることができる。
【0050】(実施形態10)本実施形態は、図20に
示すように、図1に示した実施形態1の構成において、
負荷回路1の構成が異なるものであって、実施形態1で
はトランスT1 の2次巻線の両端間に放電ランプLaを
直接接続していたのに対して、本実施形態ではトランス
1 の2次巻線と放電ランプLaとの間に容量の比較的
大きいコンデンサC5 を挿入してある。このようなコン
デンサC5 を設けることにより、トランスT1 の2次側
の電流に含まれる低周波成分(および直流成分)を除去
することができ、放電ランプLaに流れるランプ電流の
波高率を一層低減することが可能になる。
【0051】(実施形態11)本実施形態は、図21に
示すように、図14に示した実施形態6の構成におい
て、整流回路DBの直流出力端の負極とコンデンサC1
の正極との間にスイッチ要素SW1 を挿入するととも
に、整流回路DBの直流出力端の負極とコンデンサC1
の負極との間にもスイッチ要素SW2 を挿入したもので
あって、制御回路3により両スイッチ要素SW1 ,SW
2 のオンオフを制御している。ここに、スイッチ要素S
1 ,SW2 にはバイポーラトランジスタを用いてい
る。
【0052】本実施形態では、通常動作時にはスイッチ
要素SW1 をオンにし、スイッチ要素SW2 はオフにし
ているが、たとえば放電ランプLaの予熱時、始動時、
無負荷時のように負荷回路1での消費電力が少なくなっ
たときに、スイッチ要素SW 1 をオフにしスイッチ要素
SW2 をオンにするものである。ただし、負荷回路1で
の消費電力の減少は図19に示した実施形態9と同様の
電流検出部6などを設けることにより検出される。上述
のような動作により、軽負荷時ないし無負荷時における
コンデンサC1 の両端電圧を整流回路DBの直流出力端
の電圧にクランプすることができ、コンデンサC1 の異
常上昇を防止することができる。その結果、コンデンサ
1 の両端電圧の異常上昇による回路構成素子の破壊を
回避することができる。
【0053】(実施形態12)本実施形態は、図22に
示すように、図1に示した実施形態1の構成においてコ
ンデンサC0 を、2個のコンデンサC0a,C0bの直列回
路とし、かつ一方のコンデンサC0bにスイッチ要素SW
3 を並列接続したものである。つまり、スイッチ要素S
3 のオンオフによりコンデンサC0 の容量を可変にし
たことに相当する。
【0054】この構成によれば、たとえば、放電ランプ
Laの定格点灯期間にはスイッチ要素SW3 をオンにす
ることによりコンデンサC0bの両端間を短絡することに
より、整流回路DBの直流出力端間にコンデンサC0a
みを接続した状態とし、調光点灯時のように放電ランプ
Laに流れる電流が定格点灯期間よりも減少する期間に
はスイッチ要素SW3 をオフにすることによって整流回
路DBの直流出力端間に接続されるコンデンサをコンデ
ンサC0a,C0bの直列回路の合成容量として容量を小さ
くするのである。実施形態1において説明したように、
入力電流歪を低減するために、整流回路DBの直流出力
端間に接続されるコンデンサの容量は、その両端電圧が
交流電源ACの電圧波形のゼロクロス点付近でも0V付
近まで下がるように選択するという条件があり、上述の
ような構成を採用することによって、調光時においても
上記条件を満足させることが可能になり、調光制御時の
ように入力電流が減少する期間においても入力電流に休
止区間を発生させることなく略正弦波状にすることが可
能になる。つまり、入力電流歪の増加を防止し、かつ入
力力率を高く維持することが可能となる。なお、スイッ
チ要素SW3 は調光制御を指示する信号もしくは負荷回
路1に流れる電流の検出結果に基づいてオンオフされ
る。
【0055】(実施形態13)本実施形態は、図23に
示すように、図1に示した実施形態1の構成において、
コンデンサC0 と並列にコンデンサC0cとスイッチ要素
SW4 との直列回路を接続したものである。この構成も
スイッチ要素SW4 のオンオフによりコンデンサC0
容量を可変することに相当する。
【0056】本実施形態も基本的には実施形態12と同
様の技術思想に基づくものであって、放電ランプLaの
定格点灯時と調光制御時とにおける入力電流の大きさの
差による入力電流歪の増加を防止するために、整流回路
DBの直流出力端間に接続されたコンデンサの容量を定
格点灯時と調光制御時とで切り換えるものである。ま
た、本実施形態においても定格点灯期間にはスイッチ要
素SW4 をオンにして合成容量を大きくし、調光制御期
間にはスイッチ要素SW4 をオフにしてコンデンサC0
のみで用いることにより定格点灯期間よりも容量を小さ
くする。したがって、実施形態12と同様に機能するも
のである。
【0057】(実施形態14)上述した各実施形態で
は、スイッチング素子Qa,Qbを制御回路3により制
御する他励制御式の構成を示したが、本実施形態では、
図24に示すように、スイッチング素子Q1 ,Q2 を自
励制御している。すなわち、図1に示した実施形態1の
構成において、トランスT1 に一対の帰還巻線n31,n
32を設け、トランスT1 の1次巻線に流れる電流の向き
に応じてスイッチング素子Qa,Qbが交互にオンオフ
を行なうように帰還巻線n31,n 32の巻方向を設定して
ある。ただし、起動時には別途に設けた起動手段(図示
せず)によりスイッチング素子Qbを強制的にオンにす
る。
【0058】本実施形態の構成によれば、スイッチ素子
Qa,Qbのオンオフに外部から制御信号を与える必要
がなく制御回路3が不要であるから、部品点数が少な
く、回路が簡略化されるから、小型化、低コスト化につ
ながる。なお、トランスT1 に帰還巻線n31,n32を設
けるのではなく、トランスT1の2次巻線と放電ランプ
Laとの間に限流用のインダクタを設け、このインダク
タに2次巻線として帰還巻線を設けたり、トランスT1
の1次巻線に限流用のインダクタを直列接続し、このイ
ンダクタに2次巻線として帰還巻線を設けるようにして
も同様の動作が可能である。
【0059】(実施形態15)本実施形態は、図25に
示すように、複数(図示例はいずれも2個)の放電ラン
プLa1 ,La2 を有する負荷回路1を用いる例であっ
て、これらの負荷回路1は上述した各実施形態のいずれ
においても採用し得るものである。図25(a)に示す
負荷回路1は、2灯の放電ランプLa1 ,La2 の一方
のフィラメントの一端同士を接続し、他端間にリーケー
ジトランスであるトランスT1 に設けた予熱巻線n36
接続することにより、2灯の放電ランプLa1 ,La2
を直列接続したものであって、放電ランプLa1 ,La
2 の直列回路をトランスT1 の2次巻線に接続するとと
もに、放電ランプLa1 ,La2 の直列回路に1個のコ
ンデンサC3 を並列接続してある。
【0060】また、図25(b)に示す負荷回路1は、
図1に示した実施形態1の負荷回路1を2個並列に接続
したものである。つまり、2個のトランスT11,T12
1次巻線同士を並列接続し、各トランスT11,T12の2
次巻線にそれぞれ放電ランプLa1 ,La2 を並列接続
するとともに、各放電ランプLa1 ,La2 のフィラメ
ント間に共振用のコンデンサC31,C32を接続したもの
である。
【0061】図25(c)に示す負荷回路1は、リーケ
ージトランスではなく通常のトランスT2 を用い、イン
ダクタL11と放電ランプLa1 とからなる直列回路と、
インダクタL12と放電ランプLa2 とからなる直列回路
とをトランスT2 の2次巻線に並列接続した構成を有す
るものであり、各放電ランプLa1 ,La2 のフィラメ
ント間には共振用のコンデンサC31,C32が接続され
る。
【0062】図25(d)に示す負荷回路1は、リーケ
ージトランスであるトランスT1 の2次側にバランサL
3 を介して2灯の放電ランプLa1 ,La2 を接続した
ものである。すなわち、トランスT1 の2次巻線の一端
をバランサL3 のタップに接続し、バランサL3 の各端
とトランスT1 の2次巻線の他端との間にそれぞれ放電
ランプLa1 ,La2 を接続してある。また、各放電ラ
ンプLa1 ,La2 のフィラメント間にはそれぞれ共振
用のコンデンサC31,C32が接続される。この構成で
は、コンデンサC31,C32とトランスT1 の漏れインダ
クタンスとバランサL3 のインダクタンスとにより共振
回路が形成される。
【0063】上述のような構成の負荷回路1を用いるこ
とによって、複数の放電ランプLa 1 ,La2 を点灯さ
せることが可能になる。なお図25(a)〜(d)には
2灯の放電ランプLa1 ,La2 を含む負荷回路1を示
したが、3灯以上の場合でも同様な接続形態を採用する
ことが可能である。また、負荷回路1以外の構成は上述
した各実施形態の回路構成を採用することができる。
【0064】(実施形態16)本実施形態は、図26に
示すように、図1に示した実施形態1の構成において、
2つの負荷回路11 ,12 を設けたものであって、各負
荷回路11 ,12 ごとにコンデンサC01,C02とコンデ
ンサC11,C12との直列回路を備える。コンデンサ
01,C11の接続点と整流回路DBの直流出力端の負極
との間には逆流阻止用のダイオードD41が挿入され、ま
た、コンデンサC02,C12の接続点と整流回路DBの直
流出力端の負極との間には逆流阻止用のダイオードD42
が挿入されている。このようなダイオードD41,D42
設けていることにより、コンデンサC 01,C11の充放電
とコンデンサC02,C12の充放電とを互いに分離させる
ことができる。
【0065】コンデンサC01,C11の直列回路とコンデ
ンサC02,C12の直列回路とはスイッチング素子Qa,
Qbの直列回路と並列に接続され、コンデンサC01,C
11の接続点とスイッチング素子Qa,Qbの接続点との
間にはリーケージトランスであるトランスT11の1次巻
線が挿入され、コンデンサC02,C12の接続点とスイッ
チング素子Qa,Qbの接続点との間にはリーケージト
ランスであるトランスT12の1次巻線が挿入される。各
トランスT11,T12の2次側にはそれぞれ負荷回路
1 ,12 が接続される。各負荷回路11 ,12 は、各
トランスT11,T12の2次巻線の両端間にそれぞれ放電
ランプLa1 ,La2 を接続し、各放電ランプLa1
La2 のフィラメントの非電源側端間にコンデンサ
31,C32を接続したものである。
【0066】本実施形態の構成では、スイッチング素子
Qa,Qbを共用しながらも複数の負荷回路11 ,12
への給電が可能であり、しかも、各負荷回路11 ,12
の消費電力が異なるような場合でもコンデンサC01,C
02,C11,C12の条件を各負荷回路11 ,12 ごとに設
定すれば対応が可能になる。また、一方の負荷回路
1 ,12 において放電ランプLa1 ,La2 を外した
としても、他方の負荷回路11 ,12 の動作条件(つま
り、他方の負荷回路11 ,12 に関連したコンデンサC
01,C02,C11,C12の両端電圧の振幅)は変化しない
から、入力電流に休止区間が発生したり、入力電流が不
連続になったりすることがなく、入力電流歪の少ない状
態を保ち、かつ入力力率を高い状態に維持することがで
きる。また、一方の放電ランプLa1 ,La2 を外した
ときには、その放電ランプLa1 ,La2 に関連したコ
ンデンサC01,C02の両端電圧はほぼ0Vになり、その
コンデンサC01,C02に接続されたダイオードD41,D
42には電流がほとんど流れなくなる。つまり、放電ラン
プLa1 ,La2 に対応する入力電流Iinはほとんど流
れなくなり、負荷回路11 ,12 での消費電力の減少に
伴って入力電流も減少するのであって、コンデンサ
11,C12の両端電圧が上昇することもない。
【0067】実施形態15と同様に、本実施形態の技術
思想は負荷回路11 ,12 が2個の場合に限定されるも
のではなく、3個以上の負荷回路を含む場合でも適用可
能である。 (実施形態17)本実施形態は、図27に示すように、
整流回路DBの直流出力端間にコンデンサC03とコンデ
ンサC13との直列回路およびコンデンサC04とコンデン
サC14との直列回路を並列接続し、整流回路DBの直流
出力端間に接続された一対のスイッチング素子Qa,Q
bの接続点とコンデンサC03,C13の接続点との間にリ
ーケージトランスよりなるトランスT11の1次巻線を挿
入し、スイッチング素子Qa,Qbの接続点とコンデン
サC04,C14の接続点との間にリーケージトランスより
なるトランスT12の1次巻線を挿入してある。各トラン
スT11,T12の2次側には放電ランプLa1 ,La2
よびコンデンサC31,C32よりなる負荷回路11 ,12
を接続してある。さらに、コンデンサC03,C13の接続
点とコンデンサC04,C14の接続点との間にはコンデン
サC6 を接続してある。ここに、コンデンサC03,C13
の直列回路においては整流回路DBの負極側に接続され
たコンデンサC13を容量の比較的大きいものとし、コン
デンサC04,C14の直列回路においては整流回路DBの
正極側に接続されたコンデンサC14を容量の比較的大き
いものとしている。
【0068】実施形態1の回路構成との動作上の主な相
違点は、交流電源ACからの入力電流Iinが流れる期間
の動作であるから、この期間について簡単に説明する。
すなわち、スイッチング素子Qaのオン期間には、交流
電源AC→整流回路DB→スイッチング素子Qa→トラ
ンスT11の1次巻線→コンデンサC6 →コンデンサC 04
→整流回路DB→交流電源ACの経路で電流が流れる。
また、スイッチング素子Qbのオン期間には、交流電源
AC→整流回路DB→コンデンサC03→コンデンサC6
→トランスT12の1次巻線→スイッチング素子Qb→整
流回路DB→交流電源ACの経路で電流が流れる。
【0069】したがって、スイッチング素子Qa,Qb
のどちらがオンである期間にも交流電源ACからの入力
電流Iinを流すことができ、スイッチング素子Qa,Q
bのオンオフの1周期の間において入力電流Iinを流す
期間の割合を実施形態1の構成よりもさらに多くするこ
とができる。つまり、入力電流Iinのピーク値が小さく
なる。このことは入力電流Iinに含まれる高調波成分を
低減したことになり、結果的に交流電源ACと整流回路
DBとの間に挿入される高周波阻止用のフィルタ回路に
小型のものを用いても高周波成分を除去することが可能
になる。つまり、フィルタ回路の小型化につながる。そ
の結果、2灯の放電ランプLa1 ,La 2 を点灯させる
ものとしては小型化、低コスト化が可能になる。
【0070】本実施形態においても、放電ランプL
1 ,La2 が2灯の例を示しているが3灯以上であっ
てもよい。同仕様の放電ランプを偶数灯設けているとき
には、各トランスT11,T12に半数ずつ分散させて負荷
として接続すればよく、奇数灯であれば一方のトランス
11,T12では他方よりも1灯だけ多く負荷として接続
すればよい。たとえば5灯であるときには、トランスT
11で2灯を点灯させ、トランスT12で3灯を点灯させれ
ばよい。このように配分することで、各スイッチング素
子Qa,Qbのオン時にそれぞれ流れ込む入力電流Iin
の大きさの差が小さくなり、入力電流Iinのピーク値の
抑制が可能になる。
【0071】(実施形態18)本実施形態は、図28に
示すように、図1に示した実施形態1の構成において、
トランスT11の1次巻線にセンタタップを設け、コンデ
ンサC0 ,C1 の接続点をトランスT11の1次巻線のセ
ンタタップに接続している。また、整流回路DBの直流
出力端間には、各一対のスイッチング素子Qa1 ,Qb
1 とQa2 ,Qb2 の直列回路をそれぞれ並列接続し、
トランスT11の1次巻線の各端は各スイッチング素子Q
1 ,Qb1 とQa2 ,Qb2 の各直列回路の接続点に
れれぞれ接続してある。各スイッチング素子Qa1 ,Q
1 ,Qa2 ,Qb2 にはそれぞれダイオードDa1
Db1 ,Da2 ,Db2 が逆並列に接続される。
【0072】負荷回路1は実施形態1と同様のものであ
って、放電ランプLaおよびコンデンサC3 を備える。
また、スイッチング素子Qa1 ,Qb1 ,Qa2 ,Qb
2 は図示していない制御回路により、トランスT1 の1
次巻線を挟んで直列接続されているもの同士が同時にオ
ンになるようにして交互のオンオフされる。つまり、ス
イッチング素子Qa1 ,Qb2 は同時にオンになること
ができ、スイッチング素子Qa2 ,Qb1 は同時にオン
になることができる。ただし、スイッチング素子Q
1 ,Qb1 ,Qa2 ,Qb2 は他の組み合わせでは同
時にオンになることはない。上述した実施形態において
直流電圧を高周波電圧に変換する機能はハーフブリッジ
型のインバータ回路とみなすことができ、本実施形態で
はフルブリッジ型のインバータ回路とみなすことができ
る。
【0073】この回路構成について動作を簡単に説明す
る。定常状態ではコンデンサC1 は充電された状態にあ
るから、スイッチング素子Qa1 ,Qb2 がオンである
期間には、コンデンサC1 →トランスT1 の1次巻線→
スイッチング素子Qb2 →コンデンサC1 の経路で電流
が流れる。また、同時に交流電源AC→整流回路DB→
スイッチング素子Qa1 →トランスT1 の1次巻線→整
流回路DB→交流電源ACの経路でも電流が流れる。こ
の期間には交流電源ACからの入力電流Iinが流れるこ
とになる。
【0074】スイッチング素子Qa1 ,Qb2 がオフに
なると、トランスT1 に蓄積されたエネルギが、トラン
スT1 →コンデンサC1 →ダイオードDb1 →トランス
1の経路と、トランスT1 →ダイオードDa2 →コン
デンサC0 →トランスT1 の経路で放出される。コンデ
ンサC0 の充電はコンデンサC1 の充電よりも短時間で
終了するから、この時点までにスイッチング素子Q
2 ,Qb1 をオンにしておけば、コンデンサC1 を含
む経路は変わらずにコンデンサC0 →スイッチング素子
Qa2 →トランスT1 の1次巻線→コンデンサC0 の経
路で電流が流れるようになる。
【0075】ここで、コンデンサC1 の放電が終了すれ
ば、コンデンサC1 →トランスT1→スイッチング素子
Qb1 →コンデンサC1 の経路でコンデンサC1 の電荷
が放出されるようになる。また同時に、交流電源AC→
整流回路DB→スイッチング素子Qa2 →トランスT1
の1次巻線→整流回路DB→交流電源ACの経路も形成
される。つまり、この期間においても交流電源ACから
の入力電流Iinが流れることになる。
【0076】スイッチング素子Qa2 ,Qb1 がオフに
なれば、トランスT1 に蓄積されたエネルギは、トラン
スT1 →コンデンサC1 →ダイオードDb2 →トランス
1の経路と、トランスT1 →ダイオードDa1 →コン
デンサC0 →トランスT1 の経路とで放出されコンデン
サC0 ,C1 が充電される。コンデンサC0 の充電時間
はコンデンサC1 の充電時間よりも短いから、コンデン
サC0 の放電終了までにスイッチング素子Qa1 ,Qb
2 がオンにしておくと、コンデンサC1 を含む経路の電
流はかわらず、コンデンサC0 →スイッチング素子Qa
2 →トランスT 1 →コンデンサC2 の経路でコンデンサ
0 の電荷が放出される。その後、コンデンサC1 の電
荷が放出される最初の状態に戻り、以後これらの一連の
動作を繰り返すのである。
【0077】なお、スイッチング素子Qa2 ,Qb1
スイッチング素子Qa1 ,Qb2 とのオンオフの切換時
にはデッドタイム(つまり、すべてのスイッチング素子
Qa 1 ,Qa2 ,Qb1 ,Qb2 がオフの状態)があっ
てもよいが、本実施形態においてはデッドタイム設けて
いない。上述の動作から明らかなように、同時にオンに
なることのないスイッチング素子Qa1 ,Qa2 ,Qb
1 ,Qb2 のどちらのオン時にも交流電源ACからの入
力電流Iinを流す期間があるから、実施形態16と同様
に、スイッチング素子Qa,Qbのオンオフの1周期の
間における入力電流Iinを流す期間の割合を実施形態1
の構成よりもさらに多くすることができる。その結果、
入力電流歪を低減することができるとともに、入力力率
を高めることができる。また、入力電流I inの流れる期
間が多くなるから、入力電流Iinのピーク値が小さくな
る。このことは入力電流Iinに含まれる高調波成分を低
減したことになり、結果的に交流電源ACと整流回路D
Bとの間に挿入される高周波阻止用のフィルタ回路に小
型のものを用いても高周波成分を除去することが可能に
なる。つまり、フィルタ回路の小型化につながる。その
結果、2灯の放電ランプLa1 ,La2 を点灯させるも
のとしては小型化、低コスト化が可能になる。上述の各
実施形態においては、スイッチング素子Qa,Qbとし
てバイポーラトランジスタを用いた例を示したが、スイ
ッチング素子Qa,QbとしてMOSFETを用いれ
ば、MOSFETには寄生ダイオードがあるから、ダイ
オードDa,Dbが不要になる。また、負荷回路1につ
いても放電ランプLaを含むものだけではなく放電ラン
プLaを含まない負荷回路1であってもよい。さらに、
直流電圧を印加する負荷を含む負荷回路1であれば、ト
ランスT1 ,T2 の2次側出力を整流する負荷回路1を
採用すればよい。なお、上述した各実施形態は適宜に組
み合わせて用いることができる。
【0078】
【発明の効果】請求項1の発明は、交流電源を整流する
整流器と、整流器の直流出力端間に接続された第1のコ
ンデンサと、第1のコンデンサに直列接続された第2の
コンデンサと、第1のコンデンサと第2のコンデンサと
の直列回路に並列接続され交流電源の周波数よりも十分
に高い周波数で交互にオンオフされる第1および第2の
スイッチング素子の直列回路と、各スイッチング素子に
それぞれ並列接続され各スイッチングのオン時とは逆向
きの電流を流す第1および第2のダイオードと、第1お
よび第2のコンデンサの接続点と第1および第2のスイ
ッチング素子の接続点との間に1次巻線が挿入され2次
出力を負荷回路に与えるトランスとを備え、第1のコン
デンサとトランスの1次巻線とともに閉回路を形成する
一方のスイッチング素子のオン期間に、第1のコンデン
サとトランスとの共振作用によって前記一方のスイッチ
ング素子に電流が流れる期間と、整流器からの電流が前
記一方のスイッチング素子に流れる期間とが設けられる
程度に第1のコンデンサの容量を設定し、第2のコンデ
ンサの容量は他方のスイッチング素子のオン期間におけ
る負荷回路への電力供給用に設定されているものであ
り、スイッチング素子のオンオフの1周期毎に1回ずつ
整流回路から電流が流れるから、電源周期ののほぼ全域
にわたって入力電流を流すことができ、入力電流歪が少
なくなるという利点がある。また、負荷回路には第2の
コンデンサにより平滑された比較的安定した電圧を印加
することができるから、負荷回路に流れる電流の脈動成
分が比較的少なくなるという効果がある。しかも、従来
構成と比較してとくに部品の増加もなく、比較的少ない
部品点数で上記目的を達成することができるという利点
がある。
【0079】請求項2の発明のように、第1および第2
のスイッチング素子のオンオフのスイッチング周波数を
調節可能な制御回路を備えるものでは、スイッチング周
波数を変化させることによって負荷回路への供給電力を
調節することができ、負荷回路への供給電力を調節する
ことで、入力電流も変化するから、第2のコンデンサの
両端電圧が異常上昇することがないという利点がある。
【0080】請求項3の発明のように、第1および第2
のスイッチング素子のオン期間を調節可能な制御回路を
備えるものでは、スイッチング素子のオン期間を変化さ
せることによって負荷回路への供給電力を調節すること
ができ、また、負荷回路への供給電力を調節すること
で、入力電流も変化するから、第2のコンデンサの両端
電圧が異常上昇することがないという利点がある。
【0081】請求項4の発明のように、第2のコンデン
サの両端電圧を検出する電圧検出手段を設け、電圧検出
手段による検出電圧に基づいて、第1および第2のスイ
ッチング素子をオンオフさせるスイッチング周波数とオ
ン期間との少なくとも一方を制御する制御回路を設けた
ものでは、第2のコンデンサの両端電圧が異常上昇する
ようなときに、動作を停止させたり、負荷回路への出力
を低減させることによって、回路構成素子にストレスが
かかるのを回避することができるという利点がある。ま
た、第2のコンデンサの両端電圧をほぼ一定に保つよう
に制御すれば、負荷回路への供給電流をほぼ一定に保つ
ことになり、負荷回路の安定動作が期待できるという利
点がある。
【0082】請求項5の発明のように、第1のコンデン
サとトランスとからなる共振回路の共振周波数よりも第
1および第2のスイッチング素子をオンオフさせるスイ
ッチング周波数を高く設定し、整流器の直流出力端間の
電圧を検出する電圧検出手段を設け、電圧検出手段によ
る検出電圧が高いほど負荷回路への供給電力が増大する
ように第1および第2のスイッチング素子のスイッチン
グ周波数とオン期間との少なくとも一方を制御する制御
回路を設けたものでは、負荷回路への供給電力をほぼ一
定に保つことが可能になり、また、入力電流波形を正弦
波に近づけて入力電流歪みを一層低減することができる
という利点がある。
【0083】請求項6の発明のように、負荷回路に流れ
る電流を検出する電流検出手段を設け、電流検出手段に
よる検出電流に基づいて第1およぴ第2のスイッチング
素子をオンオフさせるスイッチング周波数とオン期間と
の少なくとも一方を調節する制御回路を設けたもので
は、電源電圧が変動したようなときでも、負荷回路に流
れる電流を略一定に保つことができ、負荷の安定動作が
期待できるという利点がある。
【0084】請求項7の発明のように、負荷回路が、負
荷と第3のコンデンサとの直列回路を備え、この直列回
路がトランスの2次巻線の両端間に接続されるもので
は、トランスの2次側での直流分ないし低周波成分を第
3のコンデンサにより除去することができるから、負荷
回路電流の波高率を低減することができるという利点が
ある。
【0085】請求項8の発明のように、第1および第2
のコンデンサの接続点と整流器の直流出力端との間に挿
入された第1のスイッチ要素と、第1および第2のコン
デンサの直列回路と整流器の直流出力端との間に挿入さ
れた第2のスイッチ要素とを備え、第1のスイッチ要素
と第2のスイッチ要素とは択一的にオンにされるもので
は、負荷回路の供給電力が減少するなどして第2のコン
デンサの両端電圧が上昇するような場合に第2のスイッ
チ要素をオンにすれば、第2のコンデンサの両端電圧を
整流器の出力電圧のピーク値にクランプすることにな
り、回路構成素子へのストレスを低減することができる
という利点がある。
【0086】請求項9の発明のように、第1のコンデン
サの容量を可変する手段を設けたものでは、第1のコン
デンサの容量が可変であるから、負荷回路の負荷の大き
さに応じて入力電流を調整することができ、入力電流歪
の増加を防止することができるという利点がある。請求
項10の発明のように、負荷回路が複数の負荷を備える
ものでは、複数個の負荷に同時に電力を供給することが
できる。
【0087】請求項11の発明のように、第1および第
2のスイッチング素子が負荷回路に流れる電流の帰還に
より自励制御されるものでは、スイッチング素子をオン
オフさせる回路が不要であるから、部品点数を低減する
ことができるという利点がある。請求項12の発明は、
交流電源を整流する整流器と、整流器の直流出力端間に
逆流阻止用の整流素子を介して接続された第1のコンデ
ンサと、第1のコンデンサに直列接続された第2のコン
デンサと、第1のコンデンサと第2のコンデンサとの直
列回路に並列接続され交流電源の周波数よりも十分に高
い周波数で交互にオンオフされる第1および第2のスイ
ッチング素子の直列回路と、各スイッチング素子にそれ
ぞれ並列接続され各スイッチングのオン時とは逆向きの
電流を流す第1および第2のダイオードと、第1および
第2のコンデンサの接続点と第1および第2のスイッチ
ング素子の接続点との間に1次巻線が挿入され2次出力
を負荷回路に与えるトランスとを備え、第1のコンデン
サとトランスの1次巻線とともに閉回路を形成する一方
のスイッチング素子のオン期間に、第1のコンデンサと
トランスとの共振作用によって前記一方のスイッチング
素子に電流が流れる期間と、整流器からの電流が前記一
方のスイッチング素子に流れる期間とが設けられる程度
に第1のコンデンサの容量を設定し、第2のコンデンサ
の容量は他方のスイッチング素子のオン期間における負
荷回路への電力供給用に設定され、第1および第2のコ
ンデンサと整流素子とトランスと負荷回路とを複数組備
えるものであり、請求項1の発明の効果に加えて、複数
の負荷回路に電力の供給が可能になり、また、各負荷回
路は並列的に動作するから、いずれかの負荷回路が動作
しない場合でも他の負荷回路の動作を継続させることが
可能であるという利点を有する。
【0088】請求項13の発明は、交流電源を整流する
整流器と、整流器の直流出力端間に接続され交流電源の
周波数よりも十分に高い周波数で交互にオンオフされる
第1および第2のスイッチング素子の直列回路と、各ス
イッチング素子にそれぞれ並列接続され各スイッチング
のオン時とは逆向きの電流を流す第1および第2のダイ
オードと、整流器の直流出力端間に接続された第1およ
び第2のコンデンサの直列回路と、整流器の直流出力端
間に接続された第3および第4のコンデンサの直列回路
と、第1および第2のコンデンサの接続点と第3および
第4のコンデンサの接続点との間に挿入された第5のコ
ンデンサと、第1および第2のコンデンサの接続点と第
1および第2のスイッチング素子の接続点との間に1次
巻線が挿入され2次出力を第1の負荷回路に与える第1
のトランスと、第3および第4のコンデンサの接続点と
第1および第2のスイッチング素子の接続点との間に1
次巻線が挿入され2次出力を第2の負荷回路に与える第
2のトランスとを備え、第1のコンデンサと第1のトラ
ンスの1次巻線とともに閉回路を形成する一方のスイッ
チング素子のオン期間に、第1のコンデンサとトランス
との共振作用によって前記一方のスイッチング素子に電
流が流れる期間と、整流器からの電流が前記一方のスイ
ッチング素子に流れる期間とが設けられる程度に第1の
コンデンサの容量を設定し、第4のコンデンサと第2の
トランスの1次巻線とともに閉回路を形成する他方のス
イッチング素子のオン期間に、第4のコンデンサと第2
のトランスとの共振作用によって前記他方のスイッチン
グ素子に電流が流れる期間と、整流器からの電流が前記
他方のスイッチング素子に流れる期間とが設けられる程
度に第4のコンデンサの容量を設定し、第2および第3
のコンデンサの容量は各スイッチング素子のオン期間に
おける負荷回路への電力供給用に設定されているもので
あり、請求項1の発明の効果に加えて、スイッチング素
子のオンオフの1周期に交流電源からの入力電流を流す
期間が2回できるから、請求項1の発明に比較して交流
電源からの入力電流がより連続的になり、入力電流のピ
ーク値を抑制することができるという利点を有する。
【0089】請求項14の発明は、交流電源を整流する
整流器と、整流器の直流出力端間に接続された第1のコ
ンデンサと、第1のコンデンサに直列接続された第2の
コンデンサと、第1のコンデンサと第2のコンデンサと
の直列回路に並列接続され交流電源の周波数よりも十分
に高い周波数で交互にオンオフされる第1および第2の
スイッチング素子の直列回路と、第1のコンデンサと第
2のコンデンサとの直列回路に並列接続され交流電源の
周波数よりも十分に高い周波数で交互にオンオフされる
第3および第4のスイッチング素子の直列回路と、各ス
イッチング素子にそれぞれ並列接続され各スイッチング
のオン時とは逆向きの電流を流す第1ないし第4のダイ
オードと、第1および第2のスイッチング素子の接続点
と第3および第4のスイッチング素子の接続点との間に
1次巻線が挿入されるとともに1次巻線に設けたセンタ
タップが第1および第2のコンデンサの接続点に接続さ
れ2次出力を負荷回路に与えるトランスとを備え、第1
のコンデンサとトランスの1次巻線とともに閉回路を形
成するスイッチング素子のオン期間に、第1のコンデン
サとトランスとの共振作用によって前記スイッチング素
子に電流が流れる期間と、整流器からの電流が前記スイ
ッチング素子に流れる期間とが設けられる程度に第1の
コンデンサの容量を設定し、第2のコンデンサの容量は
前記閉回路を形成しないスイッチング素子のオン期間に
おける負荷回路への電力供給用に設定されているもので
あり、請求項13の発明と同様に、スイッチング素子の
オンオフの1周期に交流電源からの入力電流を流す期間
を2回設けることになるから、入力電流をより連続的に
することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を示す回路図である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】同上の動作説明図である。
【図4】同上の動作説明図である。
【図5】同上の動作説明図である。
【図6】同上の動作説明図である。
【図7】同上の動作説明図である。
【図8】同上の動作説明図である。
【図9】同上の動作説明図である。
【図10】本発明の実施形態2を示す回路図である。
【図11】本発明の実施形態3を示す回路図である。
【図12】本発明の実施形態4を示す回路図である。
【図13】本発明の実施形態5を示す回路図である。
【図14】本発明の実施形態6を示す回路図である。
【図15】本発明の実施形態7を示す回路図である。
【図16】本発明の実施形態8を示す回路図である。
【図17】同上の動作説明図である。
【図18】同上の動作説明図である。
【図19】本発明の実施形態9を示す回路図である。
【図20】本発明の実施形態10を示す回路図である。
【図21】本発明の実施形態11を示す回路図である。
【図22】本発明の実施形態12を示す回路図である。
【図23】本発明の実施形態13を示す回路図である。
【図24】本発明の実施形態14を示す回路図である。
【図25】本発明の実施形態15での放電ランプの各種
の接続例を示す回路図である。
【図26】本発明の実施形態16を示す回路図である。
【図27】本発明の実施形態17を示す回路図である。
【図28】本発明の実施形態18を示す回路図である。
【図29】従来例を示す回路図である。
【図30】同上の具体回路図である。
【図31】同上の動作説明図である。
【図32】他の従来例を示す回路図である。
【図33】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
1 負荷回路 3 制御回路 4 電圧検出回路 5 電圧検出部 6 電流検出部 7 電流検出回路 AC 交流電源 T1 トランス T2 トランス Qa,Qb スイッチング素子 Qa1 ,Qa2 ,Qb1 .Qb2 スイッチング素子 Da,Db ダイオード Da1 ,Da2 ,Db1 .Db2 ダイオード C0 コンデンサ DB 整流回路 C1 コンデンサ SW1 〜SW4 スイッチ要素 C01〜C04 コンデンサ C11〜C14 コンデンサ

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源を整流する整流器と、整流器の
    直流出力端間に接続された第1のコンデンサと、第1の
    コンデンサに直列接続された第2のコンデンサと、第1
    のコンデンサと第2のコンデンサとの直列回路に並列接
    続され交流電源の周波数よりも十分に高い周波数で交互
    にオンオフされる第1および第2のスイッチング素子の
    直列回路と、各スイッチング素子にそれぞれ並列接続さ
    れ各スイッチングのオン時とは逆向きの電流を流す第1
    および第2のダイオードと、第1および第2のコンデン
    サの接続点と第1および第2のスイッチング素子の接続
    点との間に1次巻線が挿入され2次出力を負荷回路に与
    えるトランスとを備え、第1のコンデンサとトランスの
    1次巻線とともに閉回路を形成する一方のスイッチング
    素子のオン期間に、第1のコンデンサとトランスとの共
    振作用によって前記一方のスイッチング素子に電流が流
    れる期間と、整流器からの電流が前記一方のスイッチン
    グ素子に流れる期間とが設けられる程度に第1のコンデ
    ンサの容量を設定し、第2のコンデンサの容量は他方の
    スイッチング素子のオン期間における負荷回路への電力
    供給用に設定されていることを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 第1および第2のスイッチング素子のオ
    ンオフのスイッチング周波数を調節可能な制御回路を備
    えることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
  3. 【請求項3】 第1および第2のスイッチング素子のオ
    ン期間を調節可能な制御回路を備えることを特徴とする
    請求項1または請求項2記載の電源装置。
  4. 【請求項4】 第2のコンデンサの両端電圧を検出する
    電圧検出手段を設け、電圧検出手段による検出電圧に基
    づいて、第1および第2のスイッチング素子をオンオフ
    させるスイッチング周波数とオン期間との少なくとも一
    方を制御する制御回路を設けたことを特徴とする請求項
    1記載の電源装置。
  5. 【請求項5】 第1のコンデンサとトランスとからなる
    共振回路の共振周波数よりも第1および第2のスイッチ
    ング素子をオンオフさせるスイッチング周波数を高く設
    定し、整流器の直流出力端間の電圧を検出する電圧検出
    手段を設け、電圧検出手段による検出電圧が高いほど負
    荷回路への供給電力が増大するように第1および第2の
    スイッチング素子のスイッチング周波数とオン期間との
    少なくとも一方を制御する制御回路を設けたことを特徴
    とする請求項1記載の電源装置。
  6. 【請求項6】 負荷回路に流れる電流を検出する電流検
    出手段を設け、電流検出手段による検出電流に基づいて
    第1およぴ第2のスイッチング素子をオンオフさせるス
    イッチング周波数とオン期間との少なくとも一方を調節
    する制御回路を設けたことを特徴とする請求項1記載の
    電源装置。
  7. 【請求項7】 負荷回路は、負荷と第3のコンデンサと
    の直列回路を備え、この直列回路がトランスの2次巻線
    の両端間に接続されることを特徴とする請求項1ないし
    請求項6記載の電源装置。
  8. 【請求項8】 第1および第2のコンデンサの接続点と
    整流器の直流出力端との間に挿入された第1のスイッチ
    要素と、第1および第2のコンデンサの直列回路と整流
    器の直流出力端との間に挿入された第2のスイッチ要素
    とを備え、第1のスイッチ要素と第2のスイッチ要素と
    は択一的にオンにされることを特徴とする請求項1ない
    し請求項7記載の電源装置。
  9. 【請求項9】 第1のコンデンサの容量を可変する手段
    を設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項8記載
    の電源装置。
  10. 【請求項10】 負荷回路は複数の負荷を備えることを
    特徴とする請求項1ないし請求項9記載の電源装置。
  11. 【請求項11】 第1および第2のスイッチング素子は
    負荷回路に流れる電流の帰還により自励制御されること
    を特徴とする請求項1記載の電源装置。
  12. 【請求項12】 交流電源を整流する整流器と、整流器
    の直流出力端間に逆流阻止用の整流素子を介して接続さ
    れた第1のコンデンサと、第1のコンデンサに直列接続
    された第2のコンデンサと、第1のコンデンサと第2の
    コンデンサとの直列回路に並列接続され交流電源の周波
    数よりも十分に高い周波数で交互にオンオフされる第1
    および第2のスイッチング素子の直列回路と、各スイッ
    チング素子にそれぞれ並列接続され各スイッチングのオ
    ン時とは逆向きの電流を流す第1および第2のダイオー
    ドと、第1および第2のコンデンサの接続点と第1およ
    び第2のスイッチング素子の接続点との間に1次巻線が
    挿入され2次出力を負荷回路に与えるトランスとを備
    え、第1のコンデンサとトランスの1次巻線とともに閉
    回路を形成する一方のスイッチング素子のオン期間に、
    第1のコンデンサとトランスとの共振作用によって前記
    一方のスイッチング素子に電流が流れる期間と、整流器
    からの電流が前記一方のスイッチング素子に流れる期間
    とが設けられる程度に第1のコンデンサの容量を設定
    し、第2のコンデンサの容量は他方のスイッチング素子
    のオン期間における負荷回路への電力供給用に設定さ
    れ、第1および第2のコンデンサと整流素子とトランス
    と負荷回路とを複数組備えることを特徴とする電源装
    置。
  13. 【請求項13】 交流電源を整流する整流器と、整流器
    の直流出力端間に接続され交流電源の周波数よりも十分
    に高い周波数で交互にオンオフされる第1および第2の
    スイッチング素子の直列回路と、各スイッチング素子に
    それぞれ並列接続され各スイッチングのオン時とは逆向
    きの電流を流す第1および第2のダイオードと、整流器
    の直流出力端間に接続された第1および第2のコンデン
    サの直列回路と、整流器の直流出力端間に接続された第
    3および第4のコンデンサの直列回路と、第1および第
    2のコンデンサの接続点と第3および第4のコンデンサ
    の接続点との間に挿入された第5のコンデンサと、第1
    および第2のコンデンサの接続点と第1および第2のス
    イッチング素子の接続点との間に1次巻線が挿入され2
    次出力を第1の負荷回路に与える第1のトランスと、第
    3および第4のコンデンサの接続点と第1および第2の
    スイッチング素子の接続点との間に1次巻線が挿入され
    2次出力を第2の負荷回路に与える第2のトランスとを
    備え、第1のコンデンサと第1のトランスの1次巻線と
    ともに閉回路を形成する一方のスイッチング素子のオン
    期間に、第1のコンデンサとトランスとの共振作用によ
    って前記一方のスイッチング素子に電流が流れる期間
    と、整流器からの電流が前記一方のスイッチング素子に
    流れる期間とが設けられる程度に第1のコンデンサの容
    量を設定し、第4のコンデンサと第2のトランスの1次
    巻線とともに閉回路を形成する他方のスイッチング素子
    のオン期間に、第4のコンデンサと第2のトランスとの
    共振作用によって前記他方のスイッチング素子に電流が
    流れる期間と、整流器からの電流が前記他方のスイッチ
    ング素子に流れる期間とが設けられる程度に第4のコン
    デンサの容量を設定し、第2および第3のコンデンサの
    容量は各スイッチング素子のオン期間における負荷回路
    への電力供給用に設定されていることを特徴とする電源
    装置。
  14. 【請求項14】 交流電源を整流する整流器と、整流器
    の直流出力端間に接続された第1のコンデンサと、第1
    のコンデンサに直列接続された第2のコンデンサと、第
    1のコンデンサと第2のコンデンサとの直列回路に並列
    接続され交流電源の周波数よりも十分に高い周波数で交
    互にオンオフされる第1および第2のスイッチング素子
    の直列回路と、第1のコンデンサと第2のコンデンサと
    の直列回路に並列接続され交流電源の周波数よりも十分
    に高い周波数で交互にオンオフされる第3および第4の
    スイッチング素子の直列回路と、各スイッチング素子に
    それぞれ並列接続され各スイッチングのオン時とは逆向
    きの電流を流す第1ないし第4のダイオードと、第1お
    よび第2のスイッチング素子の接続点と第3および第4
    のスイッチング素子の接続点との間に1次巻線が挿入さ
    れるとともに1次巻線に設けたセンタタップが第1およ
    び第2のコンデンサの接続点に接続され2次出力を負荷
    回路に与えるトランスとを備え、第1のコンデンサとト
    ランスの1次巻線とともに閉回路を形成するスイッチン
    グ素子のオン期間に、第1のコンデンサとトランスとの
    共振作用によって前記スイッチング素子に電流が流れる
    期間と、整流器からの電流が前記スイッチング素子に流
    れる期間とが設けられる程度に第1のコンデンサの容量
    を設定し、第2のコンデンサの容量は前記閉回路を形成
    しないスイッチング素子のオン期間における負荷回路へ
    の電力供給用に設定されていることを特徴とする電源装
    置。
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