JP3518230B2 - Lighting device - Google Patents

Lighting device

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JP3518230B2
JP3518230B2 JP5441497A JP5441497A JP3518230B2 JP 3518230 B2 JP3518230 B2 JP 3518230B2 JP 5441497 A JP5441497 A JP 5441497A JP 5441497 A JP5441497 A JP 5441497A JP 3518230 B2 JP3518230 B2 JP 3518230B2
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浩幸 庄司
英樹 宮崎
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は点灯装置に係わり、
特に、入力電流の高調波成分を低減して装置を高効率化
するアクティブコンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting device,
In particular, the present invention relates to an active converter that reduces harmonic components of an input current to improve efficiency of the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の照明用点灯装置は、ダイオードブ
リッジで構成された整流回路で交流を直流に変換し、次
に平滑用コンデンサで電圧リップルを抑制した直流電圧
に変える。この直流電圧を共振型インバータ回路により
高周波交流に変換し、この電圧を放電管に印加して照明
灯として点灯させている。
2. Description of the Related Art In a conventional lighting device for lighting, an alternating current is converted into a direct current by a rectifying circuit composed of a diode bridge, and then a direct current voltage in which a voltage ripple is suppressed is converted by a smoothing capacitor. This direct current voltage is converted into a high frequency alternating current by a resonance type inverter circuit, and this voltage is applied to a discharge tube to light an illumination lamp.

【0003】近年、電源電流の高調波に関する規制が施
行され、高調波を抑制するアクティブコンバータを備え
た照明用点灯装置が報告されている。その一つが、特開
平8−64376 号公報に開示されている。この従来例は、
高調波を抑制するアクティブフィルタ回路と放電管に高
周波電力を供給する共振型インバータ回路がパワースイ
ッチング素子を兼用するワンコンバータ方式と呼ばれる
構成である。アクティブフィルタ回路は、コンデンサお
よびインダクタを有する共振手段を備え、二つのパワー
スイッチング素子が交互にオン,オフする動作に応じ
て、交流電圧に比例した電圧を共振用コンデンサに蓄
え、次に、蓄えた電荷を平滑コンデンサに移す動作を繰
り返す。交流電源からアクティブコンバータに流れる電
流をフィルタに通せば、入力電流は交流電圧に同期した
正弦波形となる。
In recent years, regulations on harmonics of power supply current have been enforced, and lighting lighting devices having an active converter for suppressing harmonics have been reported. One of them is disclosed in JP-A-8-64376. This conventional example
This is a configuration called a one-converter system in which an active filter circuit that suppresses harmonics and a resonant inverter circuit that supplies high-frequency power to a discharge tube also serve as a power switching element. The active filter circuit includes a resonance unit having a capacitor and an inductor, and stores a voltage proportional to an AC voltage in the resonance capacitor according to the operation of turning on and off the two power switching elements alternately, and then stores the voltage. The operation of transferring the charge to the smoothing capacitor is repeated. When the current flowing from the AC power supply to the active converter is passed through the filter, the input current has a sinusoidal waveform synchronized with the AC voltage.

【0004】共振型インバータ回路は直列に接続した二
つのコンデンサとインダクタを備え、コンデンサの一つ
に放電管が並列に接続されている。制御法は平滑用コン
デンサの電圧に応じて、インバータの二つのパワースイ
ッチング素子の駆動周波数を変える。これは、無負荷又
は軽負荷時においては、アクティブフィルタ回路から入
力されるエネルギーに対し、共振型インバータ回路で消
費されるエネルギーが減少し、平滑用コンデンサの電圧
が上昇するからである。このような状態を阻止する為
に、インバータのパワースイッチング素子の駆動周波数
とアクティブフィルタ回路の共振周波数の比は2分の1
より大きくかつ1よりも小さくなるように設定してい
る。
The resonant inverter circuit has two capacitors and an inductor connected in series, and a discharge tube is connected in parallel to one of the capacitors. The control method changes the drive frequencies of the two power switching elements of the inverter according to the voltage of the smoothing capacitor. This is because at no load or at a light load, the energy consumed by the resonant inverter circuit decreases with respect to the energy input from the active filter circuit, and the voltage of the smoothing capacitor rises. In order to prevent such a state, the ratio of the drive frequency of the power switching element of the inverter to the resonance frequency of the active filter circuit is 1/2.
It is set to be larger and smaller than 1.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記構成の点灯装置で
は、アクティブフィルタ回路の共振電流がインバータの
出力電圧よりも位相が進む波形となる。進み位相の場
合、1サイクルの動作として一方のスイッチング素子の
オン期間に、共振電流が正から負に切り替わり、電流は
逆並列ダイオードを流れる。次にもう一方のスイッチン
グ素子をオンさせると、その以前に順方向電流を流して
いた逆並列ダイオードには急に逆電圧が印加される。こ
の結果、ダイオード内部に蓄積された電子と正孔(以
後、残留キャリアと呼ぶ)が排出され、ダイオードには
カソードからアノードの向きに逆電流(以後、逆回復電
流と呼ぶ)が流れる。この電流はもう一方のスイッチン
グ素子を通って流れ、インバータにとっては貫通電流と
なる。通常の放電灯点灯装置では、スイッチング周波数
が50kHzから100kHzであり、貫通電流による
損失は小さいが、数MHzの共振型インバータを共振点
付近で動作させる場合、進み位相が生じると周波数も高
いため損失は大きくなり熱的な動作限界を決める要因と
なる。
In the lighting device having the above-described structure, the resonance current of the active filter circuit has a waveform in which the phase advances from the output voltage of the inverter. In the case of the lead phase, as one cycle of operation, the resonance current switches from positive to negative during the ON period of one switching element, and the current flows through the antiparallel diode. Next, when the other switching element is turned on, a reverse voltage is suddenly applied to the anti-parallel diode that was previously supplying the forward current. As a result, electrons and holes accumulated in the diode (hereinafter referred to as residual carriers) are discharged, and a reverse current (hereinafter referred to as reverse recovery current) flows in the diode from the cathode to the anode. This current flows through the other switching element and becomes a through current for the inverter. In a normal discharge lamp lighting device, the switching frequency is 50 kHz to 100 kHz, and the loss due to shoot-through current is small, but when operating a resonance type inverter of several MHz near the resonance point, the frequency is high when the lead phase occurs, so the loss is high. Becomes a factor that determines the thermal operating limit.

【0006】本発明の目的は、点灯動作周波数が数MH
zと高い場合においても、スイッチング素子の損失を小
さくするとともに、交流電源の全期間で入力電流の高調
波成分を抑制する照明用点灯装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to have a lighting operation frequency of several MH.
An object of the present invention is to provide a lighting device for lighting that reduces the loss of the switching element even when z is high and suppresses the harmonic component of the input current during the entire period of the AC power supply.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、平滑
コンデンサに接続された半導体素子のスイッチング動作
に応じて、インダクタンス,キャパシタンスと共に点灯
管を備えた第1の共振手段に交流電圧を印加する点灯装
置において、入力の交流電圧を整流する整流手段と前記
半導体素子の間に第2の共振手段を備え、前記半導体素
子のスイッチング動作に応じて、前記整流手段から電流
を入力し、該電流に応じたエネルギーを前記第2の共振
手段を経由して前記平滑コンデンサに供給すると共に、
前記第2の共振手段の共振周波数を前記第1の共振手段
の共振周波数よりも低く、かつ、前記半導体素子のスイ
ッチング周波数を前記第1の共振手段の共振周波数より
も高く設定することで達成できる。
To solve the above-mentioned problems, an AC voltage is applied to a first resonance means provided with a lighting tube together with an inductance and a capacitance according to a switching operation of a semiconductor element connected to a smoothing capacitor. In the lighting device, the second resonance means is provided between the rectifying means for rectifying the input AC voltage and the semiconductor element, and the current is input from the rectifying means according to the switching operation of the semiconductor element, Energy corresponding to is supplied to the smoothing capacitor via the second resonance means,
This can be achieved by setting the resonance frequency of the second resonance means lower than the resonance frequency of the first resonance means and setting the switching frequency of the semiconductor element higher than the resonance frequency of the first resonance means. .

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を用いて説
明する。図1は本発明の第1の実施例を示す回路図であ
る。図1において、交流電源ACをダイオードブリッジ
で構成された整流回路DBで整流して得た電源を、直列
に接続されたインダクタL1とC1からなるACフィル
タを介し、共振型のアクティブコンバータ回路1で平滑
した後にインバータ回路2により高周波電力を放電管に
供給して高周波点灯させる構成になっている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a power source obtained by rectifying an AC power source AC with a rectifier circuit DB configured by a diode bridge is passed through an AC filter including inductors L1 and C1 connected in series, and a resonant active converter circuit 1 is provided. After the smoothing, the inverter circuit 2 supplies high-frequency power to the discharge tube to perform high-frequency lighting.

【0009】アクティブコンバータ回路1とインバータ
回路2はハーフブリッジ構造に接続された二つのパワー
MOSFETQ1,Q2を兼用している。Q1,Q2はパワー
MOSFETであり、電流を入力するドレイン端子、電流を出
力するソース端子、及び制御電圧を印加或いは除去され
るゲート端子を備え、ゲート端子に制御電圧を印加或い
は除去されることによりドレイン−ソース間に流れる電
流を通流、或いは遮断する。MOSFETはソース端子からド
レイン端子に向かう方向にダイオードを逆並列に内蔵し
ており、双方向に通電可能となっている。以後Q1が内
蔵するダイオードをQD1、Q2が内蔵するダイオード
をQD2とする。
The active converter circuit 1 and the inverter circuit 2 are two powers connected in a half bridge structure.
Also serves as MOSFETs Q1 and Q2. Q1 and Q2 are power
A MOSFET, which has a drain terminal for inputting a current, a source terminal for outputting a current, and a gate terminal to which a control voltage is applied or removed, and a control voltage is applied to or removed from the gate terminal to cause a drain-source connection. Pass or shut off the flowing current. The MOSFET has a diode built in antiparallel in the direction from the source terminal to the drain terminal, and can conduct electricity in both directions. Hereinafter, the diode included in Q1 will be referred to as QD1 and the diode included in Q2 will be referred to as QD2.

【0010】アクティブコンバータ回路1は、ACフィ
ルタのインダクタL1とコンデンサC1との接点と平滑
用コンデンサC2の高電位側との間にダイオードD1と
D2を順方向に直列に接続する。また、D1とD2の接
点とハーフブリッジ構造に接続されたQ1,Q2の接点
間に、コンデンサC3とインダクタL2を直列に接続し
た共振回路を挿入する。
In the active converter circuit 1, diodes D1 and D2 are connected in series in the forward direction between the contact between the inductor L1 of the AC filter and the capacitor C1 and the high potential side of the smoothing capacitor C2. Further, a resonance circuit in which a capacitor C3 and an inductor L2 are connected in series is inserted between the contacts of D1 and D2 and the contacts of Q1 and Q2 connected in a half bridge structure.

【0011】インバータ回路2は、直流電源の正負極間
にハーフブリッジ構造に接続されたパワーMOSFETQ1,
Q2を備え、Q2のドレイン−ソースには、インダクタ
L3と共振用コンデンサC4とを直列接続した直列共振
回路が接続される。また、放電管は共振用コンデンサC
4に並列に接続されている。インダクタL4,L5はイ
ンダクタL3に設けた帰還巻線で、インダクタL4はコ
ンデンサC5と並列接続されてパワーMOSFETQ1のベー
ス−エミッタ間に、インダクタンスL5はコンデンサC
6と並列接続されてQ2のベース−エミッタ間に接続さ
れる。各パワーMOSFETQ1,Q2はインダクタL3に流
れる高周波電流をインダクタL4,L5により帰還し自
励発振を行うことでオン,オフする。
The inverter circuit 2 includes a power MOSFET Q1 connected in a half-bridge structure between the positive and negative electrodes of a DC power supply.
A series resonance circuit including Q2 is connected to the drain-source of Q2 in which an inductor L3 and a resonance capacitor C4 are connected in series. The discharge tube is a resonance capacitor C.
4 are connected in parallel. The inductors L4 and L5 are feedback windings provided in the inductor L3. The inductor L4 is connected in parallel with the capacitor C5 so that the inductor L4 is connected between the base and the emitter of the power MOSFET Q1.
6 is connected in parallel and is connected between the base and emitter of Q2. Each of the power MOSFETs Q1 and Q2 is turned on / off by feeding back the high frequency current flowing in the inductor L3 through the inductors L4 and L5 and performing self-oscillation.

【0012】上記アクティブコンバータ回路1およびイ
ンバータ回路2には、何れも共振回路を含んでおり、各
々の共振周波数とスイッチング周波数の関係および両共
振周波数の関係を図2を用いて説明する。最初に共振周
波数とスイッチング周波数の関係から説明する。まず、
アクティブコンバータ回路1のコンデンサC3とインダ
クタL2で決まる共振周波数をfaとすると、スイッチ
ング周波数fはfaより高くなるように構成する。ま
た、インバータ回路2の共振インダクタL3と共振コン
デンサC4で決まる共振周波数をfoとすると、スイッ
チング周波数fはfoより高くなるように設定する。何
れの共振周波数よりもスイッチング周波数を高く設定し
ており、遅れ位相で動作するように構成している。
The active converter circuit 1 and the inverter circuit 2 each include a resonance circuit, and the relationship between each resonance frequency and the switching frequency and the relationship between both resonance frequencies will be described with reference to FIG. First, the relationship between the resonance frequency and the switching frequency will be described. First,
When the resonance frequency determined by the capacitor C3 and the inductor L2 of the active converter circuit 1 is fa, the switching frequency f is higher than fa. Further, when the resonance frequency determined by the resonance inductor L3 and the resonance capacitor C4 of the inverter circuit 2 is fo, the switching frequency f is set to be higher than fo. The switching frequency is set higher than any of the resonance frequencies, and it is configured to operate in the delay phase.

【0013】次に、アクティブコンバータ回路1とイン
バータ回路2との周波数関係を説明する。上述のよう
に、本発明は、アクティブコンバータおよびインバータ
回路はどちらも遅れ位相になるよう構成するが、インバ
ータ回路では、パワーMOSFETQ1,Q2をインダクタL3
に流れる共振電流によって、オン,オフしている為、共
振点に近い動作点となる。動作点が共振点に近い程、共
振回路のインピーダンスが小さくなり、放電管の点灯を
維持するのに必要な高電圧が得られる。
Next, the frequency relationship between the active converter circuit 1 and the inverter circuit 2 will be described. As described above, according to the present invention, both the active converter and the inverter circuit are configured to have a delay phase. However, in the inverter circuit, the power MOSFETs Q1 and Q2 are connected to the inductor L3.
Since it is turned on and off by the resonance current flowing through, the operating point is close to the resonance point. The closer the operating point is to the resonance point, the smaller the impedance of the resonance circuit becomes, and the higher voltage required to maintain the lighting of the discharge tube can be obtained.

【0014】一方、アクティブコンバータ回路では、イ
ンバータ回路と同様に動作点が共振点に近づく程、共振
コンデンサC3とインダクタL2の接続点の電圧が大き
く変化する。交流電源ACから流れる入力電流は、接続
点の電圧変化に応じて平滑用コンデンサC2を充電する
為、共振点付近に動作点を設定すると、充電が過剰とな
る恐れがある。平滑用コンデンサC2の電圧が上昇する
と、パワーMOSFETQ1,Q2に高電圧が印加され、素子
の破壊を招く。更に、接続点の電圧が正負に大きく変動
すると、共振回路に使用されるコンデンサおよびインダ
クタは高耐圧部品となり、コスト高となる。そこで、ア
クティブコンバータ回路の共振周波数faをインバータ
回路の共振周波数foよりも低くなるように構成する。
また、平滑用コンデンサの充電電流は、共振回路のイン
ピーダンスによって決まるので、共振周波数faを決め
る共振用コンデンサC3およびインダクタL2により設
定する。
On the other hand, in the active converter circuit, the voltage at the connection point between the resonance capacitor C3 and the inductor L2 changes greatly as the operating point approaches the resonance point, as in the inverter circuit. Since the input current flowing from the AC power supply AC charges the smoothing capacitor C2 according to the voltage change at the connection point, setting the operating point near the resonance point may result in excessive charging. When the voltage of the smoothing capacitor C2 rises, a high voltage is applied to the power MOSFETs Q1 and Q2, causing destruction of the element. Furthermore, if the voltage at the connection point fluctuates significantly in the positive and negative directions, the capacitors and inductors used in the resonance circuit become high breakdown voltage parts, resulting in high cost. Therefore, the resonance frequency fa of the active converter circuit is configured to be lower than the resonance frequency fo of the inverter circuit.
Since the charging current of the smoothing capacitor is determined by the impedance of the resonance circuit, it is set by the resonance capacitor C3 and the inductor L2 that determine the resonance frequency fa.

【0015】次に、上記構成の動作を図3(a)(b)
を用いて説明する。図3(a)において、パワーMOSFET
Q2がオンになると、アクティブコンバータ回路1は、
交流電源ACより整流回路,ACフィルタ,ダイオード
D1,コンデンサC3,インダクタL2,パワーMOSFET
Q2,ACフィルタの経路で共振電流が流れる。L2を
流れる電流は、アクティブコンバータ回路1の共振周波
数faとスイッチング周波数fとの関係がfa<fとな
っているから、パワーMOSFETQ2がオフするまでL2か
らQ2の方向に流れ続ける。インバータ回路2は、共振
用コンデンサC4および放電管,インダクタL3,パワ
ーMOSFETQ2という経路が形成され、負荷共振回路に共
振電流が流れる。L3を流れる電流は、インバータ回路
2の共振周波数foとスイッチング周波数fがfo<f
の関係になっており、パワーMOSFETQ2がオフするまで
L3からQ2の方向へ流れ続ける。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS.
Will be explained. In FIG. 3A, the power MOSFET
When Q2 is turned on, the active converter circuit 1
Rectifier circuit from AC power supply AC, AC filter, diode D1, capacitor C3, inductor L2, power MOSFET
Q2, a resonance current flows through the path of the AC filter. Since the relation between the resonance frequency fa of the active converter circuit 1 and the switching frequency f is fa <f, the current flowing through L2 continues to flow from L2 to Q2 until the power MOSFET Q2 is turned off. In the inverter circuit 2, a path including the resonance capacitor C4, the discharge tube, the inductor L3, and the power MOSFET Q2 is formed, and a resonance current flows in the load resonance circuit. The current flowing through L3 has a resonance frequency fo of the inverter circuit 2 and a switching frequency f of fo <f.
Therefore, the current continues to flow from L3 to Q2 until the power MOSFET Q2 is turned off.

【0016】次に、パワーMOSFETQ2がオフになると、
(a)図の破線で示すように、アクティブコンバータ回
路1では、インダクタL2に蓄えられたエネルギーをQ
1の逆並列ダイオードQD1,平滑用コンデンサC2の
経路で放出する。この期間、L2の逆起電力が入力電圧
に加算されて平滑用コンデンサC2を充電する。一方、
インバータ回路2では、インダクタンスL3に蓄えられ
たエネルギーが、ダイオードQD1,平滑用コンデンサ
C2,共振用コンデンサC4および放電管という経路で
放出される。
Next, when the power MOSFET Q2 is turned off,
In the active converter circuit 1, the energy stored in the inductor L2 is Q
It is discharged through the path of the anti-parallel diode QD1 of 1 and the smoothing capacitor C2. During this period, the counter electromotive force of L2 is added to the input voltage to charge the smoothing capacitor C2. on the other hand,
In the inverter circuit 2, the energy stored in the inductance L3 is released through a path including a diode QD1, a smoothing capacitor C2, a resonance capacitor C4, and a discharge tube.

【0017】続いて、図3(b)において、パワーMOSF
ETQ1がオンすると、アクティブコンバータ回路1は、
コンデンサC3,ダイオードD2,スイッチング素子Q
1,インダクタL2の経路により、共振電流が流れる。
L2を流れる電流は、fa<fであるから、パワーMOSF
ETQ1がオフするまでL2からC3の方向に流れ続け
る。ここで、ACフィルタとダイオードD2間に設けら
れているダイオードD1は、平滑用コンデンサC2から
パワーMOSFETQ1,インダクタL2,コンデンサC3を
経て、ACフィルタへ流れる電流を阻止している。イン
バータ回路2は、平滑用コンデンサC2からパワーMOSF
ETQ1,共振用インダクタL3,共振用コンデンサC4
および放電管,平滑用コンデンサC2という経路が形成
され、共振電流が流れ、放電管に給電される。L3を流
れる電流は、fo<fの関係から、パワーMOSFETQ1が
オフするまでL3から放電管の方向へ流れ続ける。
Next, referring to FIG. 3B, the power MOSF
When ETQ1 turns on, the active converter circuit 1
Capacitor C3, diode D2, switching element Q
1, the resonance current flows through the path of the inductor L2.
Since the current flowing through L2 is fa <f, the power MOSF
Flow continues from L2 to C3 until ETQ1 turns off. Here, the diode D1 provided between the AC filter and the diode D2 blocks a current flowing from the smoothing capacitor C2 to the AC filter via the power MOSFET Q1, the inductor L2 and the capacitor C3. The inverter circuit 2 includes a power MOSF from the smoothing capacitor C2.
ETQ1, resonance inductor L3, resonance capacitor C4
A path including the discharge tube and the smoothing capacitor C2 is formed, a resonance current flows, and power is supplied to the discharge tube. Due to the relationship fo <f, the current flowing through L3 continues to flow from L3 toward the discharge tube until the power MOSFET Q1 is turned off.

【0018】その後、パワーMOSFETQ1がオフになる
と、(b)図の破線で示すように、アクティブコンバー
タ回路1では、インダクタL2に蓄えられたエネルギー
をコンデンサC3,ダイオードD2,平滑用コンデンサ
C2,ダイオードQD2の経路で放出する。この期間、
上述のようにL2の逆起電力が入力電圧に加算されて平
滑用コンデンサC2を充電する。ここで、ダイオードD
1はL2に蓄えられたエネルギーがコンデンサC3を経
てACフィルタ側へ放出し、平滑用コンデンサC2への
充電が阻止されるのを防いでいる。一方、インバータ回
路2では、インダクタL3に蓄えられたエネルギーが、
共振用コンデンサC4および放電管,ダイオードQD2
の経路で放出される。
After that, when the power MOSFET Q1 is turned off, in the active converter circuit 1, the energy stored in the inductor L2 is stored in the capacitor C3, the diode D2, the smoothing capacitor C2, and the diode QD2 as shown by the broken line in FIG. It is released by the route. this period,
As described above, the counter electromotive force of L2 is added to the input voltage to charge the smoothing capacitor C2. Where diode D
No. 1 prevents the energy stored in L2 from being discharged to the AC filter side through the capacitor C3 and blocking the charging of the smoothing capacitor C2. On the other hand, in the inverter circuit 2, the energy stored in the inductor L3 is
Resonance capacitor C4 and discharge tube, diode QD2
Is released by the route.

【0019】上述のように、パワーMOSFETQ1,Q2を
高周波で交互にオン,オフし、オン期間に共振用コンデ
ンサC3に電流を流し、オフ期間に平滑用コンデンサC
2を充電する電流を流すことにより、図4に示すよう
に、入力電流を交流電源ACの全期間で流すことが可能
である。スイッチングに応じて流れる高周波電流をAC
フィルタに通すことにより、入力電流は正弦波に近い波
形となり、高調波成分を抑制することができる。
As described above, the power MOSFETs Q1 and Q2 are alternately turned on and off at a high frequency, a current flows through the resonance capacitor C3 during the on period, and a smoothing capacitor C during the off period.
By causing the current to charge 2 to flow, it is possible to cause the input current to flow during the entire period of the AC power supply AC, as shown in FIG. AC high-frequency current that flows in response to switching
By passing it through a filter, the input current has a waveform close to a sine wave, and harmonic components can be suppressed.

【0020】図5は本発明の第2の実施例を示す回路図
である。図5において、インバータ回路2は図1と同様
であるが、アクティブコンバータ回路1では、図1で設
けられていたダイオードD1を整流回路DBのダイオー
ドで兼用した回路構成となっている。インダクタL1と
コンデンサC1からなるACフィルタは交流電源ACの
両端に接続し、L1とC1の接点と平滑用コンデンサC
2の高電位側との間にダイオードブリッジで構成された
整流回路DBとダイオードD2を接続する。ACフィル
タとダイオードD2間に設けられている整流回路DBの
ダイオードは、パワーMOSFETQ1がオンした時、平滑用
コンデンサC2からパワーMOSFETQ1,インダクタL
2,コンデンサC3を経て、ACフィルタへ流れる電流
を阻止する。また、Q1がオフした時、L2に蓄えられ
たエネルギーがコンデンサC3を経てACフィルタ,ダ
イオードQD2の経路で放出し、平滑用コンデンサC2
への充電が阻止されるのを防いでいる。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the inverter circuit 2 is similar to that of FIG. 1, but the active converter circuit 1 has a circuit configuration in which the diode D1 provided in FIG. 1 is also used as the diode of the rectifier circuit DB. An AC filter composed of an inductor L1 and a capacitor C1 is connected to both ends of an AC power source AC, and contacts of L1 and C1 and a smoothing capacitor C are connected.
The rectifier circuit DB formed of a diode bridge and the diode D2 are connected between the high potential side of the diode 2 and the high potential side of the diode 2. The diode of the rectifier circuit DB provided between the AC filter and the diode D2 is such that the smoothing capacitor C2 moves to the power MOSFET Q1 and the inductor L when the power MOSFET Q1 is turned on.
2. Blocks the current flowing to the AC filter via the capacitor C3. Further, when Q1 is turned off, the energy stored in L2 is discharged through the path of the AC filter and diode QD2 via the capacitor C3, and the smoothing capacitor C2
It prevents the charging of the battery from being blocked.

【0021】本発明を適用した蛍光ランプ点灯装置を図
6に示す。回路構成は、図1とほぼ同じであるが、イン
バータ回路2において、Q2のドレイン−ソースには、
インダクタL3と共振用コンデンサC7,C8が直列に
接続され、放電管は共振用コンデンサC8に並列に設け
られている。動作は上述のようになり、入力電流の高調
波抑制に関しても同様の効果がある。通常の蛍光ランプ
はフィラメントを有する二つの電極間で放電が行われて
おり、寿命末期になると、片方若しくは両方の電極から
のエミッションがなくなり、蛍光ランプは高抵抗とな
る。このような状態になると、入力されるエネルギーに
対し、インバータ回路で消費するエネルギーが減少する
ので、従来回路では平滑用コンデンサC2の電圧が上昇
する恐れがある。ここで、インバータ回路の共振周波数
foは、コンデンサC7とC8の合成容量とインダクタ
L3によって、通常点灯時よりも高くなり、スイッチン
グ周波数fは高くなる。一方、アクティブコンバータ側
の共振周波数faは一定であるから、スイッチング周波
数fが高くなるにつれ、共振回路のインピーダンスが大
きくなり、交流電源ACから流れる入力電流は小さくな
る。故に、平滑用コンデンサC2の充電電流が減少し、
過充電を抑えることができる。
FIG. 6 shows a fluorescent lamp lighting device to which the present invention is applied. Although the circuit configuration is almost the same as that of FIG. 1, in the inverter circuit 2, the drain-source of Q2 is
The inductor L3 and the resonance capacitors C7 and C8 are connected in series, and the discharge tube is provided in parallel with the resonance capacitor C8. The operation is as described above, and there is a similar effect in suppressing the harmonics of the input current. An ordinary fluorescent lamp discharges between two electrodes having a filament, and at the end of its life, emission from one or both electrodes disappears and the fluorescent lamp has a high resistance. In such a state, the energy consumed by the inverter circuit decreases with respect to the input energy, and therefore the voltage of the smoothing capacitor C2 may increase in the conventional circuit. Here, the resonance frequency fo of the inverter circuit becomes higher than that during normal lighting due to the combined capacitance of the capacitors C7 and C8 and the inductor L3, and the switching frequency f becomes higher. On the other hand, since the resonance frequency fa on the active converter side is constant, the impedance of the resonance circuit increases and the input current flowing from the AC power supply AC decreases as the switching frequency f increases. Therefore, the charging current of the smoothing capacitor C2 decreases,
Overcharge can be suppressed.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、入力電流の高調波を抑
制する為に設けられたアクティブコンバータ回路と放電
管に高周波電力を供給するインバータ回路で、アクティ
ブコンバータ回路の共振周波数をインバータ回路の共振
周波数よりも低くかつ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インバータ回路の共振周波数
よりも高く設定するので、何れの共振回路も常に遅れ位
相で動作し、スイッチング素子の損失を小さくすること
ができる。また、平滑用コンデンサの過充電を抑えるこ
とができるという効果もある。更に、スイッチング素子
を高周波で交互にオン,オフし、入力電流を交流電源A
Cの全期間で流すことができるので、高調波を抑制する
ことが可能である。
According to the present invention, an active converter circuit provided to suppress harmonics of an input current and an inverter circuit for supplying high frequency power to a discharge tube are provided. Since the switching frequency which is lower than the resonance frequency and which turns the switching element on and off is set higher than the resonance frequency of the inverter circuit, all the resonance circuits always operate in the lag phase and the loss of the switching element can be reduced. . Further, there is an effect that it is possible to suppress overcharging of the smoothing capacitor. Further, the switching elements are alternately turned on and off at high frequency, and the input current is changed to AC power supply A.
Since it can be flowed during the entire period of C, it is possible to suppress harmonics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例の共振周波数とスイッチング周波
数との関係。
FIG. 2 shows the relationship between the resonance frequency and the switching frequency in the embodiment shown in FIG.

【図3】図1の実施例の動作モード説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation mode of the embodiment of FIG.

【図4】図1の実施例の交流電源電圧と入力電流波形。FIG. 4 is a waveform of an AC power supply voltage and an input current of the embodiment of FIG.

【図5】本発明の第2の実施例を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明を用いた蛍光ランプ点灯装置の構成。FIG. 6 is a configuration of a fluorescent lamp lighting device using the present invention.

【符号の説明】 1…アクティブコンバータ回路、2…インバータ回路、
AC…交流電源、DB…整流回路、Q1,Q2…パワー
MOSFET、D1,D2,QD1,QD2…ダイオード、C
1〜C8…コンデンサ、L1〜L5…インダクタ。
[Explanation of symbols] 1 ... Active converter circuit, 2 ... Inverter circuit,
AC ... AC power supply, DB ... Rectifier circuit, Q1, Q2 ... Power
MOSFET, D1, D2, QD1, QD2 ... Diode, C
1 to C8 ... Capacitors, L1 to L5 ... Inductors.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−64376(JP,A) 特開 平2−174566(JP,A) 特開 平5−54987(JP,A) 特開 平2−202365(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-8-64376 (JP, A) JP-A-2-174566 (JP, A) JP-A-5-54987 (JP, A) JP-A-2- 202365 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H05B 41/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】平滑コンデンサに接続された半導体素子の
スイッチング動作に応じて、インダクタンス,キャパシ
タンスと共に点灯管を備えた第1の共振手段に交流電圧
を印加する点灯装置であって、 入力の交流電圧を整流する整流手段と前記半導体素子の
間に第2の共振手段を備え、前記半導体素子のスイッチ
ング動作に応じて、前記整流手段から電流を入力し、該
電流に応じたエネルギーを前記第2の共振手段を経由し
て前記平滑コンデンサに供給すると共に、前記第2の共
振手段の共振周波数を前記第1の共振手段の共振周波数
よりも低く、かつ、前記半導体素子のスイッチング周波
数を前記第1の共振手段の共振周波数よりも高く設定す
ることを特徴とする点灯装置。
1. A lighting device for applying an AC voltage to a first resonance means having a lighting tube together with an inductance and a capacitance according to a switching operation of a semiconductor element connected to a smoothing capacitor, wherein an AC input voltage is applied. Second resonance means is provided between the rectification means for rectifying the voltage and the semiconductor element, a current is input from the rectification means in accordance with the switching operation of the semiconductor element, and energy corresponding to the current is applied to the second resonance element. Is supplied to the smoothing capacitor via the resonance means, the resonance frequency of the second resonance means is lower than the resonance frequency of the first resonance means, and the switching frequency of the semiconductor element is set to the first resonance frequency. The lighting device is set to be higher than the resonance frequency of the resonance means.
【請求項2】平滑コンデンサに接続された半導体素子の
スイッチング動作に応じて、インダクタンス,キャパシ
タンスと共に点灯管を備えた第1の共振手段に交流電圧
を印加する点灯装置であって、 前記第1の共振手段を流れる電流に同期して前記半導体
素子をオン,オフさせる駆動回路手段を備え、 入力の交流電圧を整流する整流手段と前記半導体素子の
間に第2の共振手段を備え、前記半導体素子のスイッチ
ング動作に応じて、前記整流手段から電流を入力し、該
電流に応じたエネルギーを前記第2の共振手段を経由し
て前記平滑コンデンサに供給すると共に、前記第2の共
振手段の共振周波数を前記第1の共振手段の共振周波数
よりも低く、かつ、前記半導体素子のスイッチング周波
数を前記第1の共振手段の共振周波数よりも高く設定す
ことを特徴とする点灯装置。
2. A lighting device for applying an AC voltage to a first resonance means having a lighting tube together with an inductance and a capacitance according to a switching operation of a semiconductor element connected to a smoothing capacitor, said first lighting device comprising: Drive circuit means for turning on / off the semiconductor element in synchronization with a current flowing through the resonance element, and second resonance means between the rectifying means for rectifying an input AC voltage and the semiconductor element. in accordance with a switching operation of the device, enter the current from said rectifying means, with the energy corresponding to said current through said second resonator means for feeding to the smoothing capacitor, the second co
The resonance frequency of the vibration means is the resonance frequency of the first resonance means.
Lower than the switching frequency of the semiconductor device
Set the number higher than the resonance frequency of the first resonance means.
Lighting apparatus characterized by that.
【請求項3】請求項1または2記載の点灯装置におい
て、 前記整流手段と前記第2の共振手段の間にフィルタ手段
とダイオードを供え、該ダイオードは前記第2の共振手
段に電流が流れる方向を順方向とすることを特徴とする
点灯装置。
3. The lighting device according to claim 1, wherein a filter means and a diode are provided between the rectifying means and the second resonance means, and the diode has a direction in which a current flows in the second resonance means. Is a forward direction.
【請求項4】請求項3記載の点灯装置において、 前記第2の共振手段は前記ダイオードのカソード端子と
前記半導体素子の間にリアクトルとキャパシタを供える
と共に、前記ダイオードのカソード端子から前記平滑コ
ンデンサへ向かう方向を順方向とする第2のダイオード
を備えることを特徴とする点灯装置。
4. The lighting device according to claim 3, wherein the second resonance means provides a reactor and a capacitor between the cathode terminal of the diode and the semiconductor element, and connects the cathode terminal of the diode to the smoothing capacitor. A lighting device comprising a second diode whose forward direction is a forward direction.
【請求項5】請求項4記載の点灯装置において、 前記半導体素子は、前記平滑用コンデンサの正負極間に
ハーフブリッジに接続されたインバータ回路とすると共
に、前記インバータ回路の中点に前記第1、及び第2の
共振手段を接続することを特徴とする点灯装置。
5. The lighting device according to claim 4, wherein the semiconductor element is an inverter circuit connected to a half bridge between the positive and negative electrodes of the smoothing capacitor, and the first element is provided at a midpoint of the inverter circuit. , And a second resonance means are connected to the lighting device.
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