JP3577924B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源を直流平滑電圧に変換するチョッパ回路と、その直流平滑電圧を高周波電圧に変換して負荷に供給するインバータ回路とを組み合わせて構成されるインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のインバータ装置の回路構成を図５に示す。商用交流電源ＥにスイッチＳＷを介して全波整流器１の交流入力端子が接続され、この全波整流器１の直流出力端子には昇圧チョッパ回路２が接続され、これらにて電源３が構成されている。昇圧チョッパ回路２は、インダクタＬ１、電界効果トランジスタＱ１及び抵抗Ｒ１の直列回路を備え、電界効果トランジスタＱ１及び抵抗Ｒ１の直列回路に対して並列にダイオードＤ１及びコンデンサＣ１が接続されている。さらに、電界効果トランジスタＱ１のゲートには、抵抗Ｒ２を介してチョッパ制御部ＩＣ２の出力が接続されている。そして、昇圧チョッパ回路２の出力には、変形ハーフブリッジ型のインバータ回路４が接続されている。このインバ−タ回路４は、電界効果トランジスタＱ２，Ｑ３の直列回路を有しており、これらの電界効果トランジスタＱ２，Ｑ３のゲートには、それぞれ抵抗Ｒ６，Ｒ７を介してインバータ制御部ＩＣ１の出力が接続されている。このインバータ制御部ＩＣ１には、昇圧チョッパ回路２の出力端子間に接続された抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ２の直列回路の接続点が接続されている。コンデンサＣ２の両端には、ツェナーダイオードＺＤ１が並列接続されている。さらに、電界効果トランジスタＱ３のドレイン・ソース間には、チョークコイルＬ２及びコンデンサＣ４の直列回路が接続され、さらにコンデンサＣ４に対して並列に放電ランプＦＬ及びコンデンサＣ５の直列回路が接続されている。チョッパ制御部ＩＣ２の電源は、図５においては、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ２の接続点から供給されている。
【０００３】
図６は別の従来例の回路図である。この図６の従来例では、チョッパ制御部ＩＣ２の電源入力部は、電界効果トランジスタＱ３の両端に並列接続されたコンデンサＣ６とＣ７の直列回路の分圧によって供給されている。また、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ２の接続点には、チョッパ回路２のインダクタＬ１の２次巻線ｎ２からの出力がダイオードＤ２と抵抗Ｒ８を介して接続されている。
【０００４】
いずれの従来例においても、商用交流電源Ｅの交流電圧を全波整流器１で全波整流し、昇圧チョッパ回路２で昇圧し、インバータ回路４にて高周波電圧に変換して放電灯ＦＬを点灯させるものである。また、消灯する際にはスイッチＳＷを開成し、昇圧チョッパ回路２への電力供給を停止させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示した従来例においては、スイッチＳＷが閉成されると、電力が抵抗Ｒ５を介して同時にチョッパ制御部ＩＣ２とインバータ制御部ＩＣ１とに供給される。ここで、チョッパ制御部ＩＣ２とインバータ制御部ＩＣ１の動作開始電圧に差があり、しかもチョッパ制御部ＩＣ２の動作開始電圧の方がインバータ制御部ＩＣ１の動作開始電圧よりも低い場合、インバータ制御部ＩＣ１の動作開始電圧以下では、インバータ制御部ＩＣ１よりも先にチョッパ制御部ＩＣ２のみが動作してしまい、インバータ回路４が動作する前に昇圧チョッパ回路２が動作してしまうことになる。このため、インバータ回路４が動作する前の軽負荷時に昇圧チョッパ回路２が動作するため、昇圧チョッパ回路２が過昇圧し、インバータ回路４にストレスが生じてしまうという問題があった。
【０００６】
また、図６に示した従来例においては、スイッチＳＷが閉成され、インバータ回路４が動作すると、コンデンサＣ６及びＣ７の分圧によりチョッパ制御部ＩＣ２に電力を供給し、チョッパ制御部ＩＣ２が動作して電界効果トランジスタＱ１を駆動させて、昇圧チョッパ回路２が動作してコンデンサＣ１の直流平滑電圧を昇圧し、インバータ回路４に電力を供給する。この時、チョッパ制御部ＩＣ２を動作させる電力は一旦インバータ回路４を介して供給されるから、図５の従来例での課題は回避できる。しかしながら、インバータ回路４の動作中に、異常状態をインバータ制御部ＩＣ１が検知し、停止信号を出力した場合、インバータ回路４からチョッパ制御部ＩＣ２への電力供給が無くなるまでには若干の遅れ時間があり、実際のところ、インバータ回路４が停止してからチョッパ制御部ＩＣ２が停止するまでには若干の遅れ時間が発生してしまうことになる。このため、インバータ回路４が不動作なのに、昇圧チョッパ回路２が動作してしまうことになり、結果として、チョッパ回路２が過昇圧し、インバータ回路４にストレスが生じてしまうという問題を有することとなる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電源投入時に、インバータ制御部が動作を開始するまではチョッパ制御部を確実に停止させて、過昇圧を防止し、また、インバ−タ回路の動作中に異常が生じたときには、直接インバータ制御部からの停止信号で確実にチョッパ制御部を停止させ、インバータ回路にストレスを与えないようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記問題点を解決するために、図１に示すように、交流電源を整流する整流器１と、前記整流器１の出力電圧を直流平滑電圧に変換して出力するチョッパ回路２と、少なくともスイッチング素子を有し、前記直流平滑電圧を交流の高周波電圧に変換して負荷に供給するインバータ回路４と、チョッパ回路２を制御するチョッパ制御部ＩＣ２と、インバータ回路４を制御するインバータ制御部ＩＣ１とを備えたインバータ装置において、図２に示すように、前記チョッパ制御部ＩＣ２は、前記チョッパ回路２から出力される直流平滑電圧Ｖｄｃを分圧するための分圧抵抗を備え、この分圧抵抗により分圧された電圧が過大に上昇するとチョッパ回路２の動作を停止させる機能を有し、インバータ回路４の停止時にインバータ制御部ＩＣ１からの停止信号によって前記分圧抵抗の分圧比を前記チョッパ回路２の動作が即座に停止する程度に高く切り替える手段を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
なお、ＩＣそのものが動作するのに十分でない極低電圧領域においても、チョッパ制御部ＩＣ２の動作を確実に停止させるために、インバータ制御部ＩＣ１の出力には、オープンコレクタ（又はオープンドレイン）を用いることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図２に本発明の実施の形態１の要部回路構成を示す。図２に示す回路では、チョッパ制御部ＩＣ２として、モトローラ社のＭ３３２６１のＩＣを用いている。このＩＣは１番ピンが電圧検出ピンとなっており、このピンには直流平滑電圧Ｖｄｃより抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ４で分圧された電圧が入力される。また、７番ピンはチョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ１を制御する駆動信号を出力しており、この出力信号は図３（ａ）に示すようなパルス信号となっている。そして、１番ピンに印加される電圧Ｖ１がある基準電圧Ｖｒｅｆを超えて上昇してくると、図３（ｂ）に示すようにチョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ１を制御するパルス信号のオン時間が短縮されていき、最後は出力動作を停止するような特性を持っている。そして、このパルス信号のオン時間が無くなると、チョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ１を駆動する信号が無くなるため、チョッパ回路２は停止し、軽負荷時における過昇圧を防止することができる。
【００１１】
次に、本実施例の動作について図４を用いて説明する。まず、電源を投入した直後の低電圧領域においてはトランジスタＱ５はオフしてオープンコレクタとなっており、１番ピンには図２で示した抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２にて分圧された電圧Ｖ１が入力される。この電圧Ｖ１が上昇していくと、インバータ制御部ＩＣ１が動作し、トランジスタＱ５がオンされる。すると、チョッパ制御部ＩＣ２の１番ピンに入力される電圧Ｖ１は抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２に加え、抵抗Ｒ１２に並列に接続されている抵抗Ｒ４の分圧電圧となるため、図４のａ→ｂに示すように電圧は一旦下がるが、すぐにチョッパ回路２が動作して直流平滑電圧Ｖｄｃが昇圧するため、図４のｂ→ｃに示すように電圧Ｖ１は基準電圧Ｖｒｅｆ以下の範囲で再び少し上がる。一方、動作中に回路に何らかの異常が起きた場合、インバータ回路４が停止すると同時にインバータ制御部ＩＣ１から停止信号がトランジスタＱ５に出力され、トランジスタＱ５はオフし、オープンコレクタとなる。すると、チョッパ制御部ＩＣ２の１番ピンに入力される電圧Ｖ１は再び抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２の分圧された電圧となるが、今回はチョッパ回路２が動作しているため急激に上昇し、その結果、入力電圧Ｖ１は基準電圧Ｖｒｅｆをはるかに越えるため、ＩＣ（モトローラ社のＭ３３２６１）は即座にチョッパ回路２の制御パルスを停止し、チョッパ回路２の動作を停止させる。これにより、インバータ回路４の停止時には即座にチョッパ回路２を停止させることができ、軽負荷時における過昇圧を防止することができる。
【００１２】
負荷となる放電灯のランプ寿命末期や無負荷時、あるいは電源低下時などの異常時にはインバータ制御部ＩＣ１の発振が停止するため、トランジスタＱ５がオフし、チョッパ制御部ＩＣ２の動作が停止する。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、電源投入直後の制御用電源電圧の立ち上がり時に、インバータ回路が不動作となるインバータ制御部の不動作時には、インバータ制御部からの停止信号でチョッパ制御部を停止させることにより、確実にチョッパ回路を停止させ、また、動作中に異常が発生した時に、インバータ回路の停止に遅れることなく、チョッパ回路を停止させることができ、チョッパ回路の過昇圧モードを防止することにより、インバータ回路へのストレスを無くすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となる基本構成を示すブロック回路図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の要部構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の動作波形図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の動作説明図である。
【図５】第１の従来例を示す回路図である。
【図６】第２の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 整流器
２ チョッパ回路
４ インバータ回路
ＩＣ１ インバータ制御部
ＩＣ２ チョッパ制御部

Claims (3)

1. 交流電源を整流する整流器と、前記整流器の出力電圧を直流平滑電圧に変換して出力するチョッパ回路と、少なくともスイッチング素子を有し、前記直流平滑電圧を交流の高周波電圧に変換して負荷に供給するインバータ回路と、チョッパ回路を制御するチョッパ制御部と、インバータ回路を制御するインバータ制御部とを備えたインバータ装置において、前記チョッパ制御部は、前記チョッパ回路から出力される直流平滑電圧を分圧するための分圧抵抗を備え、この分圧抵抗により分圧された電圧が過大に上昇するとチョッパ回路の動作を停止させる機能を有し、インバータ回路の停止時にインバータ制御部からの停止信号によって前記分圧抵抗の分圧比を前記チョッパ回路の動作が即座に停止する程度に高く切り替える手段を備えることを特徴とするインバータ装置。
2. 請求項１において、インバータ制御部からの停止信号は、負荷となる放電灯のランプ寿命末期、無負荷時、電源低下検出時などの異常検出時に出力されることを特徴とするインバータ装置。
3. 請求項１において、インバータ制御部からの停止信号の出力構成をオープンコレクタ又はオープンドレインとしたことを特徴とするインバータ装置。

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