JP3649045B2

JP3649045B2 - Power supply

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Publication number: JP3649045B2
Application number: JP17911699A
Authority: JP
Inventors: 茂章山崎; 浩行迫
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: JP2001016873A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関し、特に商用の交流電源を高周波に変換するとともに降圧して白熱電球を点灯させる電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、照明器具の小型化や配光制御の簡単化が要求されており、こうした要求を満たすために、小型且つ高効率である低電圧の小型ハロゲン電球が広く用いられるようになってきた。この種のハロゲン電球の定格電圧は、例えば１２Ｖであり、商用電源に直接接続して点灯させることはできないから、降圧手段が必要である。商用電源の降圧手段としては、商用電源周波数に対応した降圧トランスが考えられるが、降圧トランスは比較的大型であるから、照明器具の小型化という要求を満足させることができなくなる。このような問題を解決するためにハロゲン電球のような白熱電球を高周波電力で点灯させることが提案されている。
【０００３】
白熱電球を高周波電力で点灯させる電源装置は基本的には、図６に示すように構成されている。この電源装置では、商用の交流電源ＡＣをダイオードブリッジから成る整流器１により全波整流して得られる脈流出力を、自励式のハーフブリッジ形のインバータ回路により高周波に変換するように構成されている。整流器１の出力端間には、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３との直列回路が接続され、交流電源ＡＣを投入すると抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３が充電される。また直列接続されて整流器１の出力端間に挿入された一対のコンデンサＣ１，Ｃ２にも充電される。コンデンサＣ３の両端電圧がＳＢＳよりなるトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧（例えば、約８Ｖ）に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになる。トランジスタＱ２がオンになると、降圧トランスＴ１の一次巻線、電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１、トランジスタＱ２を通してコンデンサＣ２の電荷が放電されてトランジスタＱ２にコレクタ電流が流れる。
【０００４】
電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１に電流が流れるとトランジスタＱ２のベースに更に電流が流れ、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加して急速に飽和領域に移行する。トランジスタＱ２のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ３に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ２のベース電流が減少し、飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ２のコレクタ電流が減少するため、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ３の電流は更にトランジスタＱ２をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ２は急速にオフ状態に移行し、逆にトランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ１をオンする方向に流れて、トランジスタＱ１は急速にオンし飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の一次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないから、降圧トランスＴ１の１次巻線→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１→ダイオードＤ２→コンデンサＣ１の経路で回生電流が流れた後、トランジスタＱ１→電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１→コンデンサＣ２の経路で電流が流れる。トランジスタＱ１のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ２に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ１のベース電流が減少して飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ１のコレクタ電流が減少するため、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ２の電流は更にトランジスタＱ１をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ１は急速にオフ状態に移行し、逆にトランジスタＱ２のベース電流がトランジスタＱ２をオンする方向に流れて、トランジスタＱ２は急速にオンして飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の一次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないから、降圧トランスＴ１→コンデンサＣ２→ダイオードＤ１→電流トランスＣＴ１の経路で回生電流が流れた後、コンデンサＣ１→降圧トランスＴ１の一次巻線→電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１→トランジスタＱ２の経路で電流が流れる。
【０００５】
以後、同様の現象を繰り返し、トランジスタＱ１，Ｑ２が交互にオン、オフを繰り返すことになるが、整流器１の脈流出力が０Ｖ付近になるとトランジスタＱ１，Ｑ２のオンオフ（以下、「発振」という）を維持するための電源が無くなって発振が停止する。そして、脈流出力が０Ｖ付近を超えると電圧は徐々に上昇するため、再び抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ３に充電され、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになり、発振が開始する。そして、降圧トランスＴ１の二次巻線に接続された白熱電球Ｌに、降圧トランスＴ１の巻数比に応じた電圧が印加されて白熱電球Ｌが点灯するのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の電源装置においては、各トランジスタＱ１，Ｑ２に回生電流を流すためのダイオードＤ１，Ｄ２が逆並列に接続してあるが、このダイオードＤ１，Ｄ２は電流容量が大きく耐圧の高いものを用いる必要があり、形状が大きく且つコストも高いものであった。
【０００７】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れる電源装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第１のスイッチ要素と、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第２のスイッチ要素と、第１のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第１のスイッチ要素をオンするとともに第２のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第２のスイッチ要素をオンする制御手段とを備え、所定時間を第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ周期の略半分の時間よりも短い値に設定して成ることを特徴とし、電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流し、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に電流が誘起され、その電流により第１のスイッチング素子がオンしようとするのを第１のスイッチ要素をオンすることで第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極間を短絡して防ぐことができるとともに、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に電流が誘起され、その電流により第２のスイッチング素子がオンしようとするのを第２のスイッチ要素をオンすることで第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極間を短絡して防ぐことができる。その結果、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れる。
【０００９】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第１のコンデンサと、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第２のコンデンサとを備えたことを特徴とし、電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流し、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に誘起された電流を第１のコンデンサで吸収することで第１のスイッチング素子がオンするのを防ぐことができるとともに、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に誘起された電流を第２のコンデンサで吸収することで第２のスイッチング素子がオンするのを防ぐことができる。その結果、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れる。
【００１０】
請求項３の発明は、上記目的を達成するために、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、２次巻線が第１のスイッチング素子の制御電極に接続された第１の電流トランスと、２次巻線が第２のスイッチング素子の制御電極に接続された第２の電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と第１及び第２の電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成ることを特徴とし、第１並びに第２の電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流すことができ、回生電流を流すためのダイオードが不要となってコストダウンと小型化が図れ、しかも、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が第２の電流トランスの２次巻線に流れても第１の電流トランスの２次巻線には電流が誘起されることがなく、また、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が第１の電流トランスの２次巻線に流れても第２の電流トランスの２次巻線に電流が誘起されることがないため、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に請求項１に係る発明の実施形態の回路構成図を示す。但し、本実施形態の基本構成は従来例と共通するので、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成並びに動作についてのみ説明する。
【００１２】
本実施形態は、第１のスイッチング素子たるトランジスタＱ１のベース−エミッタ間をオンオフ自在に短絡する第１のスイッチ要素ＳＷ１と、第２のスイッチング素子たるトランジスタＱ２のベース−エミッタ間をオンオフ自在に短絡する第２のスイッチ要素ＳＷ２と、トランジスタＱ１がオフする際に所定時間Ｔｓだけ第１のスイッチ要素ＳＷ１をオンするとともにトランジスタＱ２がオフする際に所定時間Ｔｓだけ第２のスイッチ要素ＳＷ２をオンする制御部２とを備え、従来例においてトランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続されていたダイオードＤ１，Ｄ２を無くした点に特徴がある。
【００１３】
第１及び第２のスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２は、例えばトランジスタＱ１，Ｑ２と同様にバイポーラトランジスタのような半導体スイッチング素子から成り、制御部２によってオンオフ制御される。また制御部２は、例えば電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１に流れる電流からトランジスタＱ１，Ｑ２がターンオフするタイミングを検出して第１及び第２のスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２をオンオフ制御しており、従来周知の技術を用いて実現可能であるから詳しい構成については図示並びに説明を省略する。
【００１４】
次に、従来例と異なる点を中心に本実施形態の動作を説明する。
【００１５】
交流電源ＡＣを投入すると抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３が充電され、一対のコンデンサＣ１，Ｃ２にも充電される。コンデンサＣ３の両端電圧がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになる。トランジスタＱ２がオンになると、降圧トランスＴ１の一次巻線、電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１、トランジスタＱ２を通してコンデンサＣ２の電荷が放電されてトランジスタＱ２にコレクタ電流が流れる。
【００１６】
電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１に電流が流れるとトランジスタＱ２のベースに更に電流が流れ、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加して急速に飽和領域に移行する。トランジスタＱ２のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ３に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ２のベース電流が減少し、飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ２のコレクタ電流が減少するため、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ３の電流は更にトランジスタＱ２をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ２は急速にオフ状態に移行し、逆にトランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ１をオンする方向に流れて、トランジスタＱ１は急速にオンし飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の一次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないために回路には回生電流ＩＦ１が流れる。この回生電流ＩＦ１は、降圧トランスＴ１の１次巻線→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１→電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ２→抵抗Ｒ２→トランジスタＱ１のベース−コレクタ間→コンデンサＣ１の経路で流れる。ここで、電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ２に流れた電流が他方の２次巻線ｎ３に電流を誘起してトランジスタＱ２をオンさせようとする。しかしながら、図２に示すようにトランジスタＱ２がオフ状態に移行したことを検出した制御部２が第２のスイッチ要素ＳＷ２を所定時間Ｔｓだけオンすることにより、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間を短絡してトランジスタＱ２がオンするのを防いでいる。なお上記所定時間Ｔｓは、回生電流ＩＦ１によって誘起される電流がトランジスタＱ２をオンさせる可能性のある時間よりも十分長く、且つトランジスタＱ１，Ｑ２のオンオフ周期の略半分の時間よりも十分に短い値に設定される。
【００１７】
また逆に、トランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ２がオンする際には、回生電流ＩＦ２が、降圧トランスＴ１の１次巻線→コンデンサＣ２→電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ３→抵抗Ｒ３→トランジスタＱ２のベース−コレクタ間→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１の経路で流れる。ここで、電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ３に流れた電流が他方の２次巻線ｎ２に電流を誘起してトランジスタＱ１をオンさせようとする。しかしながら、図２に示すようにトランジスタＱ１がオフ状態に移行したことを検出した制御部２が第１のスイッチ要素ＳＷ１を所定時間Ｔｓだけオンすることにより、トランジスタＱ１のベース−エミッタ間を短絡してトランジスタＱ１がオンするのを防いでいる。なお上記所定時間Ｔｓは、回生電流ＩＦ２によって誘起される電流がトランジスタＱ１をオンさせる可能性のある時間よりも十分長く、且つトランジスタＱ１，Ｑ２のオンオフ周期の略半分の時間よりも十分に短い値に設定される。
【００１８】
以後、同様の現象を繰り返し、トランジスタＱ１，Ｑ２が交互にオン、オフを繰り返すことになるが、整流器１の脈流出力が０Ｖ付近になるとトランジスタＱ１，Ｑ２の発振を維持するための電源が無くなって発振が停止する。そして、脈流出力が０Ｖ付近を超えると電圧は徐々に上昇するため、再び抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ３に充電され、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになり、発振が開始する。そして、降圧トランスＴ１の二次巻線に接続された白熱電球Ｌに、降圧トランスＴ１の巻数比に応じた電圧が印加されて白熱電球Ｌが点灯するのである。
【００１９】
上述のように本実施形態によれば、電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ２，ｎ３を介してトランジスタＱ１，Ｑ２のベース−エミッタ間を通して回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流し、トランジスタＱ１がオフした後の回生電流ＩＦ２が電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ３に流れることで他方の２次巻線ｎ２に電流が誘起され、その電流によりトランジスタＱ１がオンしようとするのを制御部２により第１のスイッチ要素ＳＷ１をオンすることで防ぐことができるとともに、トランジスタＱ２がオフした後の回生電流ＩＦ１が電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ２に流れることで他方の２次巻線ｎ３に電流が誘起され、その電流によりトランジスタＱ２がオンしようとするのを制御部２により第２のスイッチ要素ＳＷ２をオンすることで防ぐことができる。その結果、直列接続された２つのトランジスタＱ１，Ｑ２が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流すためのダイオードを不要として電源装置のコストダウンと小型化が図れる。なお、本実施形態において、降圧トランスＴ１の１次巻線と電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１の回路上の位置関係が入れ替わっても回路動作には違いはなく、同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００２０】
ところで、本実施形態において、図３に示すように抵抗Ｒ１と直列に可変抵抗ＶＲを接続し、可変抵抗ＶＲの抵抗値を変えることで白熱電球Ｌを調光するようにしてもよい。すなわち、可変抵抗ＶＲの抵抗値に応じてコンデンサＣ３の充電電圧がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達するタイミングを可変することができ、これによって交流電源ＡＣの半周期毎に白熱電球Ｌに供給されるエネルギを可変して調光が可能となるのである。
【００２１】
（実施形態２）
図４に請求項２に係る発明の実施形態の回路構成図を示す。但し、本実施形態の基本構成は従来例と共通するので、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成並びに動作についてのみ説明する。
【００２２】
本実施形態は、トランジスタＱ１のベース−エミッタ間に第１のコンデンサＣ４を接続するとともに、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間に第２のコンデンサＣ５を接続して、従来例においてトランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続されていたダイオードＤ１，Ｄ２を無くした点に特徴がある。
【００２３】
次に、従来例と異なる点を中心に本実施形態の動作を説明する。
【００２４】
交流電源ＡＣを投入すると抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３が充電され、一対のコンデンサＣ１，Ｃ２にも充電される。コンデンサＣ３の両端電圧がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになる。トランジスタＱ２がオンになると、降圧トランスＴ１の１次巻線、電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１、トランジスタＱ２を通してコンデンサＣ２の電荷が放電されてトランジスタＱ２にコレクタ電流が流れる。
【００２５】
電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１に電流が流れるとトランジスタＱ２のベースに更に電流が流れ、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加して急速に飽和領域に移行する。トランジスタＱ２のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ３に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ２のベース電流が減少し、飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ２のコレクタ電流が減少するため、電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ３の電流は更にトランジスタＱ２をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ２は急速にオフ状態に移行し、逆にトランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ１をオンする方向に流れて、トランジスタＱ１は急速にオンし飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の１次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないために回路には回生電流ＩＦ１が流れる。この回生電流ＩＦ１は、降圧トランスＴ１の１次巻線→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１→電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ２→抵抗Ｒ２→トランジスタＱ１のベース−コレクタ間→コンデンサＣ１の経路で流れる。そして、電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ２に流れた電流が他方の２次巻線ｎ３に電流を誘起してトランジスタＱ２をオンさせようとするが、２次巻線ｎ３に接続されている抵抗Ｒ３と第２のコンデンサＣ５で構成されるフィルタ回路によって２次巻線ｎ３に誘起された電流を吸収し、トランジスタＱ２がオンするのを防いでいる。なお、上記フィルタ回路の時定数は、回生電流ＩＦ１によって誘起される電流がトランジスタＱ２をオンさせることができないような値に設定される。
【００２６】
また逆に、トランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ２がオンする際には、回生電流ＩＦ２が、降圧トランスＴ１の１次巻線→コンデンサＣ２→電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ３→抵抗Ｒ３→トランジスタＱ２のベース−コレクタ間→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１の経路で流れる。ここで、電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ３に流れた電流が他方の２次巻線ｎ２に電流を誘起してトランジスタＱ１をオンさせようとするが、２次巻線ｎ２に接続されている抵抗Ｒ２と第１のコンデンサＣ４で構成されるフィルタ回路によって２次巻線ｎ２に誘起された電流を吸収し、トランジスタＱ１がオンするのを防いでいる。なお、上記フィルタ回路の時定数は、回生電流ＩＦ２によって誘起される電流がトランジスタＱ１をオンさせることができないような値に設定される。
【００２７】
以後、同様の現象を繰り返し、トランジスタＱ１，Ｑ２が交互にオン、オフを繰り返すことになるが、整流器１の脈流出力が０Ｖ付近になるとトランジスタＱ１，Ｑ２の発振を維持するための電源が無くなって発振が停止する。そして、脈流出力が０Ｖ付近を超えると電圧は徐々に上昇するため、再び抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ３に充電され、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになり、発振が開始する。そして、降圧トランスＴ１の２次巻線に接続された白熱電球Ｌに、降圧トランスＴ１の巻数比に応じた電圧が印加されて白熱電球Ｌが点灯するのである。
【００２８】
上述のように本実施形態によれば、電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ２，ｎ３を介してトランジスタＱ１，Ｑ２のベース−エミッタ間を通して回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流し、トランジスタＱ１がオフした後の回生電流ＩＦ２が電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ３に流れることで他方の２次巻線ｎ２に誘起された電流を第１のコンデンサＣ４で吸収することでトランジスタＱ１がオンするのを防ぐことができるとともに、トランジスタＱ２がオフした後の回生電流ＩＦ１が電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ２に流れることで他方の２次巻線ｎ３に誘起された電流を第２のコンデンサＣ５で吸収することでトランジスタＱ２がオンするのを防ぐことができる。その結果、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れる。しかも、本実施形態では、実施形態１のように第１及び第２のスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２をオンオフ制御するための制御部２のようなものが不要であるから、実施形態１に比較してより簡単で安価な電源装置を実現することができるという利点がある。なお、本実施形態において、降圧トランスＴ１の１次巻線と電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１の回路上の位置関係が入れ替わっても回路動作には違いはなく、同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００２９】
（実施形態３）
図５に請求項３に係る発明の実施形態の回路構成図を示す。但し、本実施形態の基本構成は従来例と共通するので、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成並びに動作についてのみ説明する。
【００３０】
本実施形態は、トランジスタＱ１を駆動するための第１の電流トランスＣＴ２と、トランジスタＱ２を駆動するための第２の電流トランスＣＴ３とを設け、第１及び第２の電流トランスＣＴ２，ＣＴ３の１次巻線を降圧トランスＴ１の１次巻線に直列に接続して、従来例においてトランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続されていたダイオードＤ１，Ｄ２を無くした点に特徴がある。
【００３１】
次に、従来例と異なる点を中心に本実施形態の動作を説明する。
【００３２】
交流電源ＡＣを投入すると抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３が充電され、一対のコンデンサＣ１，Ｃ２にも充電される。コンデンサＣ３の両端電圧がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになる。トランジスタＱ２がオンになると、降圧トランスＴ１の１次巻線、第１及び第２の電流トランスＣＴ２，ＣＴ３の１次巻線、トランジスタＱ２を通してコンデンサＣ２の電荷が放電されてトランジスタＱ２にコレクタ電流が流れる。
【００３３】
第２の電流トランスＣＴ３の１次巻線に電流が流れるとトランジスタＱ２のベースに更に電流が流れ、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加して急速に飽和領域に移行する。トランジスタＱ２のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ２のベース電流が減少し、飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ２のコレクタ電流が減少するため、第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線の電流は更にトランジスタＱ２をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ２は急速にオフ状態に移行し、逆に第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線に誘起される電流が増加してトランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ１をオンする方向に流れて、トランジスタＱ１は急速にオンし飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の１次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないために回路には回生電流ＩＦ１が流れる。この回生電流ＩＦ１は、降圧トランスＴ１の１次巻線→第２の電流トランスＣＴ３の１次巻線→第１の電流トランスＣＴ２の１次巻線→第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線→抵抗Ｒ２→トランジスタＱ１のベース−コレクタ間→コンデンサＣ１の経路で流れる。ここで、実施形態１や実施形態２とは異なり、第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線に回生電流ＩＦ１が流れても、第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に電流が誘起されることはなく、トランジスタＱ２をオンさせようとする電流は発生しない。
【００３４】
また逆に、トランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ２がオンする際には、回生電流ＩＦ２が、降圧トランスＴ１の１次巻線→コンデンサＣ２→第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線→抵抗Ｒ３→トランジスタＱ２のベース−コレクタ間→第１の電流トランスＣＴ２の１次巻線→第２の電流トランスＣＴ３の１次巻線の経路で流れる。ここで、実施形態１や実施形態２とは異なり、第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に回生電流ＩＦ２が流れても、第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線に電流が誘起されることはなく、トランジスタＱ１をオンさせようとする電流は発生しない。
【００３５】
以後、同様の現象を繰り返し、トランジスタＱ１，Ｑ２が交互にオン、オフを繰り返すことになるが、整流器１の脈流出力が０Ｖ付近になるとトランジスタＱ１，Ｑ２の発振を維持するための電源が無くなって発振が停止する。そして、脈流出力が０Ｖ付近を超えると電圧は徐々に上昇するため、再び抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ３に充電され、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになり、発振が開始する。そして、降圧トランスＴ１の２次巻線に接続された白熱電球Ｌに、降圧トランスＴ１の巻数比に応じた電圧が印加されて白熱電球Ｌが点灯するのである。
【００３６】
上述のように本実施形態によれば、第１並びに第２の電流トランスＣＴ２，ＣＴ３の２次巻線を介してトランジスタＱ１，Ｑ２のベース−エミッタ間を通して回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流すことができ、回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流すためのダイオードが不要となってコストダウンと小型化が図れる。しかも、トランジスタＱ１がオフした後の回生電流ＩＦ２が第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に流れても第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線には電流が誘起されることがなく、また、トランジスタＱ２がオフした後の回生電流ＩＦ１が第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線に流れても第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に電流が誘起されることがないため、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２が同時にオンとなるのを防ぐことができる。なお、本実施形態において、降圧トランスＴ１の１次巻線と第１及び第２の電流トランスＣＴ２，ＣＴ３の１次巻線の回路上の位置関係が入れ替わっても回路動作には違いはなく、同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第１のスイッチ要素と、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第２のスイッチ要素と、第１のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第１のスイッチ要素をオンするとともに第２のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第２のスイッチ要素をオンする制御手段とを備え、所定時間を第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ周期の略半分の時間よりも短い値に設定して成るので、電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流し、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に電流が誘起され、その電流により第１のスイッチング素子がオンしようとするのを第１のスイッチ要素をオンすることで第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極間を短絡して防ぐことができるとともに、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に電流が誘起され、その電流により第２のスイッチング素子がオンしようとするのを第２のスイッチ要素をオンすることで第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極間を短絡して防ぐことができ、その結果、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れるという効果がある。
【００３８】
請求項２の発明は、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第１のコンデンサと、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第２のコンデンサとを備えたので、電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流し、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に誘起された電流を第１のコンデンサで吸収することで第１のスイッチング素子がオンするのを防ぐことができるとともに、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に誘起された電流を第２のコンデンサで吸収することで第２のスイッチング素子がオンするのを防ぐことができ、その結果、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れるという効果がある。
【００３９】
請求項３の発明は、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、２次巻線が第１のスイッチング素子の制御電極に接続された第１の電流トランスと、２次巻線が第２のスイッチング素子の制御電極に接続された第２の電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と第１及び第２の電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成るので、第１並びに第２の電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流すことができ、回生電流を流すためのダイオードが不要となってコストダウンと小型化が図れ、しかも、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が第２の電流トランスの２次巻線に流れても第１の電流トランスの２次巻線には電流が誘起されることがなく、また、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が第１の電流トランスの２次巻線に流れても第２の電流トランスの２次巻線に電流が誘起されることがないため、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぐことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の回路構成図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】同上の応用例の回路構成図である。
【図４】実施形態２の回路構成図である。
【図５】実施形態３の回路構成図である。
【図６】従来例の回路構成図である。
【符号の説明】
１整流器
２制御部
Ｑ１，Ｑ２トランジスタ
Ｔ１降圧トランス
ＣＴ１電流トランス
ｎ１１次巻線
ｎ２，ｎ３２次巻線
第１のスイッチ要素ＳＷ１
第２のスイッチ要素ＳＷ２[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device, and more particularly to a power supply device that converts a commercial AC power supply to a high frequency and steps down an incandescent light bulb.
[0002]
[Prior art]
In recent years, miniaturization of lighting fixtures and simplification of light distribution control have been demanded. In order to satisfy these demands, small-sized and high-efficiency low-voltage small halogen bulbs have been widely used. This type of halogen bulb has a rated voltage of, for example, 12 V, and cannot be directly connected to a commercial power source to be lit. As a step-down means for commercial power, a step-down transformer corresponding to the commercial power supply frequency can be considered. However, since the step-down transformer is relatively large, it is impossible to satisfy the demand for downsizing of lighting equipment. In order to solve such problems, it has been proposed to light an incandescent bulb such as a halogen bulb with high-frequency power.
[0003]
A power supply device for lighting an incandescent bulb with high frequency power is basically configured as shown in FIG. In this power supply device, a pulsating output obtained by full-wave rectification of a commercial AC power supply AC by a rectifier 1 composed of a diode bridge is configured to be converted to a high frequency by a self-excited half-bridge type inverter circuit. . A series circuit of a resistor R1 and a capacitor C3 is connected between the output terminals of the rectifier 1, and when the AC power supply AC is turned on, the capacitor C3 is charged via the resistor R1. A pair of capacitors C1 and C2 connected in series and inserted between the output terminals of the rectifier 1 are also charged. When the voltage across the capacitor C3 reaches the breakover voltage (for example, about 8V) of the trigger element Q3 made of SBS, the trigger element Q3 is turned on and a base current flows through the transistor Q2 to be turned on. When the transistor Q2 is turned on, the charge of the capacitor C2 is discharged through the primary winding of the step-down transformer T1, the primary winding n1 of the current transformer CT1, and the transistor Q2, and a collector current flows through the transistor Q2.
[0004]
When a current flows through the primary winding n1 of the current transformer CT1, a further current flows through the base of the transistor Q2, the collector current of the transistor Q2 increases, and a transition is quickly made to the saturation region. After a while after the collector current of the transistor Q2 becomes constant, the current induced in the secondary winding n3 of the current transformer CT1 decreases, so that the base current of the transistor Q2 decreases and shifts from the saturation region to the active region. . Then, since the collector current of the transistor Q2 decreases, the current of the secondary winding n3 of the current transformer CT1 further flows in the direction of turning off the transistor Q2. Therefore, the transistor Q2 rapidly shifts to the off state, and conversely, the base current of the transistor Q1 flows in the direction to turn on the transistor Q1, and the transistor Q1 quickly turns on and shifts to the saturated state. At this time, since the current flowing through the primary winding of the step-down transformer T1 cannot be reversed rapidly due to the self-inductance of the step-down transformer T1, the primary winding of the step-down transformer T1 → the primary of the current transformer CT1 After a regenerative current flows through the path of winding n1 → diode D2 → capacitor C1, a current flows through the path of primary winding n1 → capacitor C2 of transistor Q1 → current transformer CT1. After a while after the collector current of the transistor Q1 becomes constant, the current induced in the secondary winding n2 of the current transformer CT1 decreases. Therefore, the base current of the transistor Q1 decreases and shifts from the saturation region to the active region. . Then, since the collector current of the transistor Q1 decreases, the current in the secondary winding n2 of the current transformer CT1 further flows in the direction of turning off the transistor Q1. Therefore, the transistor Q1 rapidly shifts to the off state, and conversely, the base current of the transistor Q2 flows in the direction to turn on the transistor Q2, and the transistor Q2 rapidly turns on and shifts to the saturated state. At this time, since the current flowing through the primary winding of the step-down transformer T1 cannot be reversed rapidly due to the self-inductance of the step-down transformer T1, the path of the step-down transformer T1, the capacitor C2, the diode D1, and the current transformer CT1. After the regenerative current flows, current flows through the path of the capacitor C1, the primary winding of the step-down transformer T1, the primary winding n1 of the current transformer CT1, and the transistor Q2.
[0005]
Thereafter, the same phenomenon is repeated, and the transistors Q1 and Q2 are alternately turned on and off alternately. However, when the pulsating output of the rectifier 1 is close to 0 V, the transistors Q1 and Q2 are turned on and off (hereinafter referred to as “oscillation”). Oscillation stops because the power to maintain the power is lost. When the pulsating output exceeds about 0 V, the voltage gradually increases, so that the capacitor C3 is charged again through the resistor R1. When the breakover voltage of the trigger element Q3 is reached, the trigger element Q3 is turned on and the transistor Q2 is turned on. The base current flows through and turns on, and oscillation starts. Then, a voltage corresponding to the turn ratio of the step-down transformer T1 is applied to the incandescent lamp L connected to the secondary winding of the step-down transformer T1, and the incandescent lamp L is lit.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned conventional power supply device, diodes D1 and D2 for supplying a regenerative current to each of the transistors Q1 and Q2 are connected in antiparallel. These diodes D1 and D2 have large current capacity and high withstand voltage. Must be used, and the shape is large and the cost is high.
[0007]
The present invention is intended to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power supply apparatus that can reduce the cost and size by eliminating the need for a diode for supplying a regenerative current.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a rectifier for full-wave rectification of an AC power supply, a series circuit of first and second switching elements connected between pulsating output terminals of the rectifier, and a rectifier. A series circuit of a pair of capacitors connected in parallel with the series circuit of the first and second switching elements between the pulsating flow output terminals, a step-down transformer in which an incandescent bulb as a load is connected to the secondary winding, Each of the pair of secondary windings includes a current transformer connected to the control electrodes of the first and second switching elements via current limiting resistors, and includes a primary winding of the step-down transformer and a primary winding of the current transformer. In a power supply device in which a line is connected in series between a connection point of the first and second switching elements and a connection point of a pair of capacitors, between the control electrode of the first switching element and the controlled electrode on the low potential side On and off freely A first switching element, a second switching element that short-circuits freely between the control electrode of the second switching element and the controlled electrode on the low potential side, and a predetermined value when the first switching element is turned off. Control means for turning on the first switch element for a predetermined time and turning on the second switch element for a predetermined time when the second switching element is turned off. It is set to a value shorter than about half of the on / off period, and is controlled from the control electrode of the first and second switching elements via the secondary winding of the current transformer to the high potential side controlled electrode. A regenerative current flows through the first switching element, and the regenerative current after the first switching element is turned off flows in one secondary winding of the current transformer, thereby inducing a current in the other secondary winding. The first switching element is prevented from being turned on by the current by turning on the first switch element to prevent a short circuit between the control electrode of the first switching element and the controlled electrode on the low potential side. And the regenerative current after the second switching element is turned off flows in one secondary winding of the current transformer, so that a current is induced in the other secondary winding, and the current causes the second switching element to By turning on the second switch element, it is possible to prevent the control electrode of the second switching element and the controlled electrode on the low potential side from being short-circuited. As a result, while preventing the first and second switching elements from being turned on at the same time, a diode for supplying a regenerative current is not required, thereby reducing cost and size.
[0009]
In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention provides a rectifier for full-wave rectification of an AC power supply, a series circuit of first and second switching elements connected between pulsating output terminals of the rectifier, and a rectifier. A series circuit of a pair of capacitors connected in parallel with the series circuit of the first and second switching elements between the pulsating flow output terminals, a step-down transformer in which an incandescent bulb as a load is connected to the secondary winding, Each of the pair of secondary windings includes a current transformer connected to the control electrodes of the first and second switching elements via current limiting resistors, and includes a primary winding of the step-down transformer and a primary winding of the current transformer. In a power supply device in which a line is connected in series between a connection point of the first and second switching elements and a connection point of a pair of capacitors, between the control electrode of the first switching element and the controlled electrode on the low potential side Inserted into the first And a second capacitor inserted between the control electrode of the second switching element and the controlled electrode on the low potential side. The first capacitor is provided via the secondary winding of the current transformer. In addition, a regenerative current is caused to flow from the control electrode of the second switching element through the controlled electrode on the high potential side, and the regenerative current after the first switching element is turned off flows to one secondary winding of the current transformer, thereby causing the other The first switching element can be prevented from turning on by absorbing the current induced in the secondary winding of the first capacitor, and the regenerative current after the second switching element is turned off It is possible to prevent the second switching element from being turned on by absorbing the current induced in the other secondary winding by flowing through the one secondary winding of the transformer with the second capacitor. As a result, while preventing the first and second switching elements from being turned on at the same time, a diode for supplying a regenerative current is not required, thereby reducing cost and size.
[0010]
In order to achieve the above object, a third aspect of the present invention provides a rectifier for full-wave rectification of an AC power supply, a series circuit of first and second switching elements connected between pulsating output terminals of the rectifier, and a rectifier. A series circuit of a pair of capacitors connected in parallel with the series circuit of the first and second switching elements between the pulsating flow output terminals, a step-down transformer in which an incandescent bulb as a load is connected to the secondary winding, A first current transformer whose secondary winding is connected to the control electrode of the first switching element; and a second current transformer whose secondary winding is connected to the control electrode of the second switching element; The primary winding of the step-down transformer and the primary windings of the first and second current transformers are connected in series between the connection point of the first and second switching elements and the connection point of the pair of capacitors. A first and second current transformer The regenerative current can flow from the control electrode of the first and second switching elements through the high-potential controlled electrode via the secondary winding of the power source, so that a diode for flowing the regenerative current is not required and the cost is reduced. Downsizing and downsizing can be achieved, and even if the regenerative current after the first switching element is turned off flows through the secondary winding of the second current transformer, no current flows through the secondary winding of the first current transformer. It is not induced, and current is induced in the secondary winding of the second current transformer even if the regenerative current after the second switching element is turned off flows in the secondary winding of the first current transformer. Therefore, the first and second switching elements can be prevented from being turned on simultaneously.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a circuit configuration diagram of an embodiment of the invention according to claim 1. However, since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the conventional example, the same components are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only the configuration and operation that characterize this embodiment will be described.
[0012]
In the present embodiment, the first switch element SW1 that short-circuits between the base and the emitter of the transistor Q1 that is the first switching element is turned on and off, and the base and emitter of the transistor Q2 that is the second switching element are turned on and off. When the transistor Q1 is turned off, the first switch element SW1 is turned on for a predetermined time Ts, and when the transistor Q2 is turned off, the second switch element SW2 is turned on for a predetermined time Ts. The control unit 2 is provided, and there is a feature in that the diodes D1 and D2 that are connected in antiparallel to the transistors Q1 and Q2 in the conventional example are eliminated.
[0013]
The first and second switch elements SW1 and SW2 are composed of semiconductor switching elements such as bipolar transistors, for example, similarly to the transistors Q1 and Q2, and are on / off controlled by the control unit 2. Further, the control unit 2 detects the timing at which the transistors Q1 and Q2 are turned off from the current flowing through the primary winding n1 of the current transformer CT1, for example, and controls on and off of the first and second switch elements SW1 and SW2. Since it is realizable using a conventionally well-known technique, illustration and description are abbreviate | omitted about a detailed structure.
[0014]
Next, the operation of the present embodiment will be described focusing on differences from the conventional example.
[0015]
When the AC power supply AC is turned on, the capacitor C3 is charged through the resistor R1, and the pair of capacitors C1 and C2 are also charged. When the voltage across the capacitor C3 reaches the breakover voltage of the trigger element Q3, the trigger element Q3 is turned on and a base current flows through the transistor Q2 to turn it on. When the transistor Q2 is turned on, the charge of the capacitor C2 is discharged through the primary winding of the step-down transformer T1, the primary winding n1 of the current transformer CT1, and the transistor Q2, and a collector current flows through the transistor Q2.
[0016]
When a current flows through the primary winding n1 of the current transformer CT1, a further current flows through the base of the transistor Q2, the collector current of the transistor Q2 increases, and a transition is quickly made to the saturation region. After a while after the collector current of the transistor Q2 becomes constant, the current induced in the secondary winding n3 of the current transformer CT1 decreases, so that the base current of the transistor Q2 decreases and shifts from the saturation region to the active region. . Then, since the collector current of the transistor Q2 decreases, the current of the secondary winding n3 of the current transformer CT1 further flows in the direction of turning off the transistor Q2. Therefore, the transistor Q2 rapidly shifts to the off state, and conversely, the base current of the transistor Q1 flows in the direction to turn on the transistor Q1, and the transistor Q1 quickly turns on and shifts to the saturated state. At this time, since the current flowing through the primary winding of the step-down transformer T1 cannot be reversed rapidly due to the self-inductance of the step-down transformer T1, the regenerative current IF1 flows through the circuit. This regenerative current IF1 is the path of the primary winding of the step-down transformer T1, the primary winding n1 of the current transformer CT1, the secondary winding n2 of the current transformer CT1, the resistor R2, the base-collector of the transistor Q1, and the capacitor C1. It flows in. Here, the current flowing in one secondary winding n2 of the current transformer CT1 induces a current in the other secondary winding n3 to turn on the transistor Q2. However, as shown in FIG. 2, the control unit 2 that has detected that the transistor Q2 has shifted to the OFF state turns on the second switch element SW2 for a predetermined time Ts, thereby short-circuiting the base and emitter of the transistor Q2. This prevents the transistor Q2 from being turned on. Note that the predetermined time Ts is a value that is sufficiently longer than the time that the current induced by the regenerative current IF1 may turn on the transistor Q2, and sufficiently shorter than the time that is approximately half of the on / off period of the transistors Q1 and Q2. Set to
[0017]
Conversely, when the transistor Q1 is turned off and the transistor Q2 is turned on, the regenerative current IF2 is changed to the primary winding of the step-down transformer T1, the capacitor C2, the secondary winding n3 of the current transformer CT1, the resistor R3, and the transistor. It flows through the path of the primary winding n1 of the current transformer CT1 between the base and collector of Q2. Here, the current flowing in one secondary winding n3 of the current transformer CT1 induces a current in the other secondary winding n2 to turn on the transistor Q1. However, as shown in FIG. 2, the control unit 2 that has detected that the transistor Q1 has shifted to the OFF state turns on the first switch element SW1 for a predetermined time Ts, thereby short-circuiting the base and emitter of the transistor Q1. Thus, the transistor Q1 is prevented from being turned on. The predetermined time Ts is sufficiently longer than the time that the current induced by the regenerative current IF2 may turn on the transistor Q1, and is sufficiently shorter than substantially half of the on / off period of the transistors Q1 and Q2. Set to
[0018]
Thereafter, the same phenomenon is repeated, and the transistors Q1 and Q2 are alternately turned on and off. However, when the pulsating current output of the rectifier 1 is close to 0 V, there is no power source for maintaining the oscillation of the transistors Q1 and Q2. Stops oscillation. When the pulsating output exceeds about 0 V, the voltage gradually increases. Therefore, the capacitor C3 is charged again through the resistor R1, and when the breakover voltage of the trigger element Q3 is reached, the trigger element Q3 is turned on and the transistor Q2 is turned on. The base current flows through and turns on, and oscillation starts. Then, a voltage corresponding to the turn ratio of the step-down transformer T1 is applied to the incandescent lamp L connected to the secondary winding of the step-down transformer T1, and the incandescent lamp L is lit.
[0019]
As described above, according to the present embodiment, the regenerative currents IF1 and IF2 are passed through the bases and emitters of the transistors Q1 and Q2 via the secondary windings n2 and n3 of the current transformer CT1, and the transistor Q1 is turned off. When the regenerative current IF2 flows through one secondary winding n3 of the current transformer CT1, a current is induced in the other secondary winding n2, and the controller 2 determines that the transistor Q1 is about to be turned on by the current by the control unit 2. Can be prevented by turning on the switch element SW1, and the regenerative current IF1 after the transistor Q2 is turned off flows in one secondary winding n2 of the current transformer CT1, so that a current flows in the other secondary winding n3. Is induced, and the controller 2 prevents the transistor Q2 from being turned on by turning on the second switch element SW2. It is possible. As a result, the two transistors Q1 and Q2 connected in series can be prevented from being turned on simultaneously, and a diode for supplying the regenerative currents IF1 and IF2 is not required, thereby reducing the cost and size of the power supply device. In this embodiment, even if the positional relationship on the circuit of the primary winding of the step-down transformer T1 and the primary winding n1 of the current transformer CT1 is switched, there is no difference in circuit operation, and the same effect can be obtained. Needless to say.
[0020]
By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the variable resistor VR may be connected in series with the resistor R1, and the incandescent lamp L may be dimmed by changing the resistance value of the variable resistor VR. That is, the timing at which the charging voltage of the capacitor C3 reaches the breakover voltage of the trigger element Q3 can be varied in accordance with the resistance value of the variable resistor VR, and thereby supplied to the incandescent lamp L every half cycle of the AC power supply AC. The light can be dimmed by changing the energy.
[0021]
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows a circuit configuration diagram of an embodiment of the invention according to claim 2. However, since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the conventional example, the same components are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only the configuration and operation that characterize this embodiment will be described.
[0022]
In the present embodiment, the first capacitor C4 is connected between the base and emitter of the transistor Q1, and the second capacitor C5 is connected between the base and emitter of the transistor Q2. It is characterized in that the diodes D1 and D2 connected in parallel are eliminated.
[0023]
Next, the operation of the present embodiment will be described focusing on differences from the conventional example.
[0024]
When the AC power supply AC is turned on, the capacitor C3 is charged through the resistor R1, and the pair of capacitors C1 and C2 are also charged. When the voltage across the capacitor C3 reaches the breakover voltage of the trigger element Q3, the trigger element Q3 is turned on and a base current flows through the transistor Q2 to turn it on. When the transistor Q2 is turned on, the charge of the capacitor C2 is discharged through the primary winding of the step-down transformer T1, the primary winding n1 of the current transformer CT1, and the transistor Q2, and a collector current flows through the transistor Q2.
[0025]
When a current flows through the primary winding n1 of the current transformer CT1, a further current flows through the base of the transistor Q2, the collector current of the transistor Q2 increases, and a transition is quickly made to the saturation region. After a while after the collector current of the transistor Q2 becomes constant, the current induced in the secondary winding n3 of the current transformer CT1 decreases, so that the base current of the transistor Q2 decreases and shifts from the saturation region to the active region. . Then, since the collector current of the transistor Q2 decreases, the current of the secondary winding n3 of the current transformer CT1 further flows in the direction of turning off the transistor Q2. Therefore, the transistor Q2 rapidly shifts to the off state, and conversely, the base current of the transistor Q1 flows in the direction to turn on the transistor Q1, and the transistor Q1 quickly turns on and shifts to the saturated state. At this time, since the current flowing through the primary winding of the step-down transformer T1 cannot be reversed rapidly due to the self-inductance of the step-down transformer T1, the regenerative current IF1 flows through the circuit. This regenerative current IF1 is the path of the primary winding of the step-down transformer T1, the primary winding n1 of the current transformer CT1, the secondary winding n2 of the current transformer CT1, the resistor R2, the base-collector of the transistor Q1, and the capacitor C1. It flows in. The current flowing in one secondary winding n2 of the current transformer CT1 induces a current in the other secondary winding n3 to turn on the transistor Q2, but is connected to the secondary winding n3. The filter circuit composed of the resistor R3 and the second capacitor C5 absorbs the current induced in the secondary winding n3 and prevents the transistor Q2 from being turned on. The time constant of the filter circuit is set to such a value that the current induced by the regenerative current IF1 cannot turn on the transistor Q2.
[0026]
Conversely, when the transistor Q1 is turned off and the transistor Q2 is turned on, the regenerative current IF2 is changed to the primary winding of the step-down transformer T1, the capacitor C2, the secondary winding n3 of the current transformer CT1, the resistor R3, and the transistor. It flows through the path of the primary winding n1 of the current transformer CT1 between the base and collector of Q2. Here, the current flowing in one secondary winding n3 of the current transformer CT1 induces a current in the other secondary winding n2 to turn on the transistor Q1, but is connected to the secondary winding n2. The filter circuit composed of the resistor R2 and the first capacitor C4 absorbs the current induced in the secondary winding n2 and prevents the transistor Q1 from turning on. The time constant of the filter circuit is set to such a value that the current induced by the regenerative current IF2 cannot turn on the transistor Q1.
[0027]
Thereafter, the same phenomenon is repeated, and the transistors Q1 and Q2 are alternately turned on and off. However, when the pulsating current output of the rectifier 1 is close to 0 V, there is no power supply for maintaining the oscillation of the transistors Q1 and Q2. Stops oscillation. When the pulsating output exceeds about 0 V, the voltage gradually increases. Therefore, the capacitor C3 is charged again through the resistor R1, and when the breakover voltage of the trigger element Q3 is reached, the trigger element Q3 is turned on and the transistor Q2 is turned on. The base current flows through and turns on, and oscillation starts. Then, a voltage corresponding to the turn ratio of the step-down transformer T1 is applied to the incandescent lamp L connected to the secondary winding of the step-down transformer T1, and the incandescent lamp L is lit.
[0028]
As described above, according to the present embodiment, the regenerative currents IF1 and IF2 are passed through the bases and emitters of the transistors Q1 and Q2 via the secondary windings n2 and n3 of the current transformer CT1, and the transistor Q1 is turned off. The regenerative current IF2 flows through one secondary winding n3 of the current transformer CT1, and the current induced in the other secondary winding n2 is absorbed by the first capacitor C4 to prevent the transistor Q1 from being turned on. In addition, the regenerative current IF1 after the transistor Q2 is turned off flows to one secondary winding n2 of the current transformer CT1, so that the current induced in the other secondary winding n3 is caused by the second capacitor C5. Absorption can prevent the transistor Q2 from being turned on. As a result, while preventing the two transistors Q1 and Q2 from being turned on at the same time, a diode for flowing the regenerative currents IF1 and IF2 is not required, thereby reducing cost and downsizing. In addition, in the present embodiment, unlike the first embodiment, a control unit 2 for controlling on / off of the first and second switch elements SW1 and SW2 is not necessary. There is an advantage that a simpler and cheaper power supply device can be realized. In this embodiment, even if the positional relationship on the circuit of the primary winding of the step-down transformer T1 and the primary winding n1 of the current transformer CT1 is switched, there is no difference in circuit operation, and the same effect can be obtained. Needless to say.
[0029]
(Embodiment 3)
FIG. 5 shows a circuit configuration diagram of an embodiment of the invention according to claim 3. However, since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the conventional example, the same components are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only the configuration and operation that characterize this embodiment will be described.
[0030]
In the present embodiment, a first current transformer CT2 for driving the transistor Q1 and a second current transformer CT3 for driving the transistor Q2 are provided, and one of the first and second current transformers CT2 and CT3 is provided. The secondary winding is connected in series with the primary winding of the step-down transformer T1, and the diodes D1 and D2 connected in antiparallel to the transistors Q1 and Q2 in the conventional example are eliminated.
[0031]
Next, the operation of the present embodiment will be described focusing on differences from the conventional example.
[0032]
When the AC power supply AC is turned on, the capacitor C3 is charged through the resistor R1, and the pair of capacitors C1 and C2 are also charged. When the voltage across the capacitor C3 reaches the breakover voltage of the trigger element Q3, the trigger element Q3 is turned on and a base current flows through the transistor Q2 to turn it on. When the transistor Q2 is turned on, the charge of the capacitor C2 is discharged through the primary winding of the step-down transformer T1, the primary windings of the first and second current transformers CT2 and CT3, and the transistor Q2, and the collector current is supplied to the transistor Q2. Flowing.
[0033]
When a current flows through the primary winding of the second current transformer CT3, a further current flows through the base of the transistor Q2, the collector current of the transistor Q2 increases, and a transition is quickly made to the saturation region. After a while after the collector current of the transistor Q2 becomes constant, the current induced in the secondary winding of the second current transformer CT3 decreases, so that the base current of the transistor Q2 decreases and the saturation region changes to the active region. Transition. Then, since the collector current of the transistor Q2 decreases, the current of the secondary winding of the second current transformer CT3 further flows in the direction of turning off the transistor Q2. Accordingly, the transistor Q2 is rapidly turned off, and conversely, the current induced in the secondary winding of the first current transformer CT2 increases and the base current of the transistor Q1 flows in a direction to turn on the transistor Q1. The transistor Q1 is rapidly turned on and shifts to a saturated state. At this time, since the current flowing through the primary winding of the step-down transformer T1 cannot be reversed rapidly due to the self-inductance of the step-down transformer T1, the regenerative current IF1 flows through the circuit. This regenerative current IF1 is the primary winding of the step-down transformer T1, the primary winding of the second current transformer CT3, the primary winding of the first current transformer CT2, and the secondary winding of the first current transformer CT2. → Resistor R2 → Between the base and collector of transistor Q1 → Capacitor C1 Here, unlike the first and second embodiments, even if the regenerative current IF1 flows through the secondary winding of the first current transformer CT2, a current is induced in the secondary winding of the second current transformer CT3. No current is generated to turn on the transistor Q2.
[0034]
Conversely, when the transistor Q1 is turned off and the transistor Q2 is turned on, the regenerative current IF2 is changed from the primary winding of the step-down transformer T1 to the capacitor C2 to the secondary winding of the second current transformer CT3 to the resistor R3. → Between the base and collector of the transistor Q2 → the primary winding of the first current transformer CT2 → the primary winding of the second current transformer CT3. Here, unlike the first and second embodiments, even if the regenerative current IF2 flows through the secondary winding of the second current transformer CT3, a current is induced in the secondary winding of the first current transformer CT2. No current is generated to turn on the transistor Q1.
[0035]
Thereafter, the same phenomenon is repeated, and the transistors Q1 and Q2 are alternately turned on and off. However, when the pulsating current output of the rectifier 1 is close to 0 V, there is no power supply for maintaining the oscillation of the transistors Q1 and Q2. Stops oscillation. When the pulsating output exceeds about 0 V, the voltage gradually increases. Therefore, the capacitor C3 is charged again through the resistor R1, and when the breakover voltage of the trigger element Q3 is reached, the trigger element Q3 is turned on and the transistor Q2 is turned on. The base current flows through and turns on, and oscillation starts. Then, a voltage corresponding to the turn ratio of the step-down transformer T1 is applied to the incandescent lamp L connected to the secondary winding of the step-down transformer T1, and the incandescent lamp L is lit.
[0036]
As described above, according to the present embodiment, the regenerative currents IF1 and IF2 can flow through the base and emitter of the transistors Q1 and Q2 via the secondary windings of the first and second current transformers CT2 and CT3. This eliminates the need for a diode for flowing the regenerative currents IF1 and IF2, thereby reducing the cost and size. Moreover, even if the regenerative current IF2 after the transistor Q1 is turned off flows through the secondary winding of the second current transformer CT3, no current is induced in the secondary winding of the first current transformer CT2. Further, even if the regenerative current IF1 after the transistor Q2 is turned off flows through the secondary winding of the first current transformer CT2, no current is induced in the secondary winding of the second current transformer CT3. It is possible to prevent the two transistors Q1 and Q2 from being turned on simultaneously. In this embodiment, even if the positional relationship on the circuit of the primary winding of the step-down transformer T1 and the primary windings of the first and second current transformers CT2 and CT3 is switched, there is no difference in circuit operation. Needless to say, the same effect can be obtained.
[0037]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, there is provided a rectifier for full-wave rectifying an AC power source, a series circuit of first and second switching elements connected between the pulsating output terminals of the rectifier, and a pulsating output terminal of the rectifier. A series circuit of a pair of capacitors connected in parallel with the series circuit of the first and second switching elements, a step-down transformer in which an incandescent bulb as a load is connected to the secondary winding, and a pair of secondary windings, respectively A current transformer connected to the control electrodes of the first and second switching elements via a current limiting resistor, the primary winding of the step-down transformer and the primary winding of the current transformer being the first and second In a power supply device connected in series between a connection point of a switching element and a connection point of a pair of capacitors, a first that short-circuits between a control electrode of the first switching element and a controlled electrode on the low potential side in an on / off manner. Switch elements and A second switch element that short-circuits between the control electrode of the second switching element and the controlled electrode on the low potential side in an on / off manner; and the first switch element for a predetermined time when the first switching element is turned off. And a control means for turning on the second switch element for a predetermined time when the second switching element is turned off, and the predetermined time is set to be approximately half of the on / off period of the first and second switching elements. Is set to a short value, so that a regenerative current is caused to flow from the control electrode of the first and second switching elements through the controlled electrode on the high potential side via the secondary winding of the current transformer, and the first switching element. When the regenerative current after turning off the current flows in one secondary winding of the current transformer, a current is induced in the other secondary winding, and the first switch By turning on the first switch element, it is possible to prevent the element from turning on by short-circuiting between the control electrode of the first switching element and the controlled electrode on the low potential side, and the second switching element. When the regenerative current after turning off the current flows through one secondary winding of the current transformer, a current is induced in the other secondary winding, and the second switching element is about to turn on by the current. Can be prevented by short-circuiting between the control electrode of the second switching element and the controlled electrode on the low potential side, and as a result, the first and second switching elements are simultaneously turned on. While preventing this, there is an effect that a diode for flowing a regenerative current is not required and cost reduction and size reduction can be achieved.
[0038]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a rectifier for full-wave rectification of an AC power supply, a series circuit of first and second switching elements connected between the pulsating output terminals of the rectifier, and a pulsating output terminal of the rectifier. A series circuit of a pair of capacitors connected in parallel with the series circuit of the first and second switching elements, a step-down transformer in which an incandescent bulb as a load is connected to the secondary winding, and a pair of secondary windings, respectively A current transformer connected to the control electrodes of the first and second switching elements via a current limiting resistor, the primary winding of the step-down transformer and the primary winding of the current transformer being the first and second In a power supply device connected in series between a connection point of a switching element and a connection point of a pair of capacitors, a first capacitor inserted between a control electrode of the first switching element and a controlled electrode on a low potential side And the second switch Since the second capacitor inserted between the control electrode of the switching element and the controlled electrode on the low potential side is provided, the control electrodes of the first and second switching elements via the secondary winding of the current transformer A regenerative current is caused to flow through the controlled electrode on the high potential side, and the regenerative current after the first switching element is turned off is induced in the other secondary winding by flowing in one secondary winding of the current transformer. By absorbing the current with the first capacitor, the first switching element can be prevented from being turned on, and the regenerative current after the second switching element is turned off is applied to one secondary winding of the current transformer. The second switching element can be prevented from being turned on by absorbing the current induced in the other secondary winding by the second capacitor by flowing, and as a result, the first and second switching elements can be prevented. There while preventing the simultaneously turned on, there is an effect that cost and size reduction can be achieved as required diodes for flowing the regenerative current.
[0039]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a rectifier for full-wave rectifying an AC power source, a series circuit of first and second switching elements connected between pulsating current output terminals of the rectifier, and a pulsating current output terminal of the rectifier. A series circuit of a pair of capacitors connected in parallel with the series circuit of the first and second switching elements, a step-down transformer in which an incandescent bulb as a load is connected to the secondary winding, and the secondary winding is the first A first current transformer connected to the control electrode of the switching element; and a second current transformer whose secondary winding is connected to the control electrode of the second switching element; Since the primary windings of the first and second current transformers are connected in series between the connection point of the first and second switching elements and the connection point of the pair of capacitors, the first and second current transformers are formed. Through the secondary winding of the first and second The regenerative current can flow from the control electrode of the switching element through the controlled electrode on the high potential side, a diode for flowing the regenerative current is not required, and the cost can be reduced and the size can be reduced. Even if the regenerative current after turning off flows through the secondary winding of the second current transformer, no current is induced in the secondary winding of the first current transformer, and the second switching element is Even if the regenerative current after being turned off flows in the secondary winding of the first current transformer, no current is induced in the secondary winding of the second current transformer, so the first and second switching elements Can be prevented from being turned on at the same time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a first embodiment.
FIG. 2 is an operation explanatory view of the above.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the application example same as above.
4 is a circuit configuration diagram of Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a third embodiment.
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Rectifier
2 Control unit
Q1, Q2 transistors
T1 step-down transformer
CT1 current transformer
n1 Primary winding
n2, n3 secondary winding
First switch element SW1
Second switch element SW2

Claims

A rectifier for full-wave rectification of an AC power source, a series circuit of first and second switching elements connected between pulsating current output terminals of the rectifier, and first and second switching elements between pulsating current output terminals of the rectifier A series circuit of a pair of capacitors connected in parallel with the series circuit of the above, a step-down transformer in which an incandescent bulb as a load is connected to the secondary winding, and the pair of secondary windings via current-limiting resistors, respectively. A current transformer connected to the control electrodes of the first and second switching elements, and the primary winding of the step-down transformer and the primary winding of the current transformer are paired with a connection point of the first and second switching elements. A first switch element that short-circuits between the control electrode of the first switching element and the controlled electrode on the low potential side in an on-off manner; and Switch on A second switch element that short-circuits between the control electrode of the element and the controlled electrode on the low potential side in an on / off manner; a first switch element that is turned on for a predetermined time when the first switching element is turned off; And a control means for turning on the second switch element for a predetermined time when the two switching elements are turned off, and the predetermined time is set to a value shorter than approximately half of the on / off period of the first and second switching elements. A power supply device characterized by being configured.

A rectifier for full-wave rectification of an AC power source, a series circuit of first and second switching elements connected between pulsating current output terminals of the rectifier, and first and second switching elements between pulsating current output terminals of the rectifier A series circuit of a pair of capacitors connected in parallel with the series circuit of the above, a step-down transformer in which an incandescent bulb as a load is connected to the secondary winding, and the pair of secondary windings via current-limiting resistors, respectively. A current transformer connected to the control electrodes of the first and second switching elements, and the primary winding of the step-down transformer and the primary winding of the current transformer are paired with a connection point of the first and second switching elements. In the power supply device connected in series between the connection points of the first capacitor, the first capacitor inserted between the control electrode of the first switching element and the controlled electrode on the low potential side, and the second switching element Control power Power supply being characterized in that a second capacitor which is inserted between the low potential side of the control electrode.

A rectifier for full-wave rectification of an AC power source, a series circuit of first and second switching elements connected between pulsating current output terminals of the rectifier, and first and second switching elements between pulsating current output terminals of the rectifier A series circuit of a pair of capacitors connected in parallel with the series circuit of the above, a step-down transformer in which an incandescent bulb as a load is connected to the secondary winding, and the secondary winding connected to the control electrode of the first switching element And a second current transformer having a secondary winding connected to the control electrode of the second switching element, the primary winding of the step-down transformer, and the first and second currents. A power supply device comprising: a primary winding of a transformer connected in series between a connection point of first and second switching elements and a connection point of a pair of capacitors.