JP3890885B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のスイッチング素子の直列回路を有するインバータ回路により直流電圧を交流電圧に変換して放電灯に印加する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の放電灯点灯装置が種々市販されまた提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１５に本出願人よりなされた別途出願（特願２０００−１５５５６７）で提案している電源装置の構成図を示す。
【０００４】
図１５に示す電源装置は、放電灯ＬＡＭＰを負荷とするいわゆる放電灯点灯装置であり、大別すると、自励式ハーフブリッジ回路と、他制回路とにより構成されている。
【０００５】
自励式ハーフブリッジ回路は、交流電源Ｖｓに接続された整流器ＤＢと、この整流器ＤＢの出力端子間に接続された、キャパシタＣ４（第１のキャパシタ）およびダイオードＤ１の並列回路とスイッチング素子（図では回生ダイオードを有するＦＥＴ）Ｑ１，Ｑ２との直列回路と、この直列回路のうちスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に並列に接続された平滑キャパシタＣ３と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と整流器ＤＢの負の出力との間に接続された、カレントトランスＴ２の一次巻線Ｎ２１、リーケージトランスＴ１の一次巻線Ｎ１１およびキャパシタＣ５の直列回路と、リーケージトランスＴ１の二次巻線Ｎ１２間に接続された、放電灯ＬＡＭＰおよびキャパシタＣ１の並列回路と、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に接続されたカレントトランスの２次巻線Ｎ２３および抵抗Ｒ１の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２のゲートとグランドとの間に接続されたカレントトランスの２次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の直列回路とにより構成されている。
【０００６】
他制回路は、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０の直列回路と、トランジスタＱ１０のべ一ス・エミッタにそれぞれコレクタ・エミッタが接続されたトランジスタＱ１１と、トランジスタＱ１０のべ一ス・エミッタ間に接続されたキャパシタＣ１０（第２のキャパシタ）と、トランジスタＱ１１のべ一ス・エミッタ間に接続されたキャパシタＣ１１と、スイッチング素子Ｑ２のドレインとトランジスタＱ１１のベースとの間に接続された抵抗Ｒ１１と、スイッチング素子Ｑ１のドレインとトランジスタＱ１０のベースとの間に接続された抵抗Ｒ１０とにより構成されている。
【０００７】
図１６は図１５の動作波形図であり、この図をさらに用いて上記回路の動作を説明する。ハーフブリッジ回路が自励動作すると、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子には、図１６に示す「Ｖｇｓ」のような正負のオン／オフ信号が現れる。
【０００８】
スイッチング素子Ｑ２がオンすると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点の電圧がゼロとなるため、キャパシタＣ１０を放電するトランジスタＱ１１のべ一ス電位（キャパシタＣ１１の両端電圧ＶＣ１１）がやがてゼロとなって、トランジスタＱ１１がオフする。これにより、キャパシタＣ１０の充電が始まる。そして、一定時間が経過すると、キャパシタＣ１０の電位（電圧ＶＣ１０）がトランジスタＱ１０をオンできる電圧となってトランジスタＱ１０がオンする。これにより、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間が短絡して、スイッチング素子Ｑ２がオフすることになる。
【０００９】
その後、共振回路の転流により、スイッチング素子Ｑ１の回生ダイオードがオンする。スイッチング素子Ｑ１がオンしたことにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点の電圧がキャパシタＣ３に充電されている電圧と等しくなるため、トランジスタＱ１１のべ一ス電圧がやがてトランジスタＱ１１をオンする電圧まで上昇して、トランジスタＱ１１がオンする。トランジスタＱ１１がオンすると、キャパシタＣ１０が放電して、トランジスタＱ１０がオフする。
【００１０】
このような動作が繰り返されることで、スイッチング素子Ｑ２のオン時間が特に上記他制回路によって制御されるようになる。
【００１１】
しかし、上記回路構成では、負荷変動で共振周波数が変化し、自励発振周波数が極端に低下することがしばしば起きる。そして、発振周波数が極端に低下すると、図１７に示すような異常動作に陥ってしまう。これは、スイッチング素子Ｑ２のオンの状態から共振回路の転流により、スイッチング素子Ｑ１の回生ダイオードがオンするが、このスイッチング素子Ｑ１の回生ダイオードがオンしたタイミングから一定時間後に、スイッチング素子Ｑ２をオフさせていたトランジスタＱ１０をオフするため、一定時間以上回生が続くと、スイッチング素子Ｑ２をオンする電圧がカレントトランスＴ２に生じているにもかかわらず、トランジスタＱ１０をオフしてしまうためである。
【００１２】
その結果、共振電流がスイッチング素子Ｑ１の回生ダイオードを流れている状態でスイッチング素子Ｑ２がオンし、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に貫通電流が発生し、スイッチング素子がｄｉ／ｄｔストレス破壊を起こすのである。
【００１３】
その防止策として、積分キャパシタＣ１０のリセットを行うまでの一定時間の遅れを大きくし、スイッチング素子Ｑ１に回生電流が流れているときにスイッチング素子Ｑ２がオンしないようにする方法がとられる。しかしながら、積分リセット回路の遅れを大きくすると、逆に放電灯の状態により共振周波数が高くなったとき、積分キャパシタＣ１０のリセットが行われないうちにスイッチング素子Ｑ２のオン信号が発生するタイミングとなり、スイッチング素子Ｑ２がオンできず、やがて発振が停止する状態に至る。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、特別な素子の追加をすることなく、負荷変動による自励発振周波数の低下を確実に防止しうる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明の放電灯点灯装置は、交流電源に接続された整流器と、整流器の出力端子間に第１のキャパシタおよびダイオードの並列回路を介して接続され整流器の整流出力を平滑する平滑キャパシタと、平滑キャパシタに並列に接続された一対のスイッチング素子の直列回路を有しこれらスイッチング素子をスイッチングすることにより交流電圧を少なくとも放電灯およびＬＣ共振回路を含む負荷回路に印加するインバータ回路と、駆動トランスを含み上記一対のスイッチング素子を交互にオンオフさせる自励式の駆動回路と、抵抗および第２のキャパシタにより構成されたタイマ回路と、一方のスイッチング素子のオン時間を上記タイマ回路で決定する時間に応じて制御する他制回路とを備え、上記ダイオードは整流器から平滑キャパシタへの充電電流を流す極性で挿入され、他制回路は、オン時に上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットするトランジスタと、トランジスタのベース・エミッタ間に接続された第３のキャパシタとを有し、上記一方のスイッチング素子が駆動回路の自励信号によりオフしている期間に、第３のキャパシタが充電を開始しトランジスタがオンすることにより上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットすることを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧を検出して行なうことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧が正のときに行なうことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源をインバータ回路の電源とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を駆動トランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうことを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を負荷に接続されたトランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態に係る放電灯点灯装置の構成図、図２は図１の動作波形図である。以下、これらの図を用いて第１実施形態について説明する。
【００２３】
図１に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を図１５の電源装置と同様に備えているほか、その電源装置との相違点として、自励振幅信号を検出して維持する手段を有する他制回路を備えている。
【００２４】
図１の他制回路は、図１５の他制回路の構成に加えて、二次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の接続点とスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１２およびダイオードＤ１２と、このダイオードＤ１２の両端にベース・エミッタが接続されトランジスタＱ１１のベースにコレクタが接続されたトランジスタＱ１２とを備えている。
【００２５】
次に第１実施形態の動作を説明する。ハーフブリッジ回路が自励動作すると、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子には、図２に示す「Ｖｇｓ」のような正負のオン／オフ信号が現れる。
【００２６】
スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が正のとき、トランジスタＱ１２は、抵抗Ｒ１２から流入する電流によりオンし、キャパシタＣ１１を放電する。そのため、トランジスタＱ１１はオンできない。
【００２７】
やがて抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０による積分回路がトランジスタＱ１０をオンさせる電圧まで上昇すると、トランジスタＱ１０がオンする。トランジスタＱ１０がオンすると、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子がダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０により短絡し、スイッチング素子Ｑ２がオフし、そして、抵抗Ｒ１０から流入する電流により、トランジスタＱ１０がオンし続ける。また、トランジスタＱ１０がオンしても、カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２には正の電圧が発生しているから、抵抗Ｒ１２を介してトランジスタＱ１２はオンし続ける。
【００２８】
自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の一次巻線Ｎ２１に流れる電流が反転すると、その二次巻線Ｎ２２に現れる電圧も反転し、トランジスタＱ１２をオンする電流がなくなり、トランジスタＱ１２がオフする。その結果、抵抗Ｒ１１からの給電によりトランジスタＱ１１がオンするため、トランジスタＱ１０をオンさせていた抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０による積分回路が放電し、トランジスタＱ１０がオフする。カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２に負の電圧が現れている間は、トランジスタＱ１２がオンしないため、トランジスタＱ１１はキャパシタＣ１０を０Ｖに維持する。
【００２９】
そして、自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２に正の電圧が現れると、再びトランジスタＱ１２がオンし、トランジスタＱ１１がオフし、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０による積分回路が積分動作を始める。
【００３０】
上記の動作により、スイッチング素子Ｑ２が自励信号によりオン可能な期間、すなわちカレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２に正電圧が発生している状態でキャパシタＣ１０の積分回路がリセットされて、スイッチング素子Ｑ２が再度オンすることが防がれる。したがって、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子Ｑ２のオン時間の制御を行うことができる。
【００３１】
なお、第１実施形態では、ダイオードＤ１およびキャパシタＣ４を備える回路構成になっている。図３は、それらダイオードＤ１およびキャパシタＣ４を具備しない回路構成を示す参考例である。
【００３２】
また、積分回路の電源を別途設けられた制御電源とし、積分回路のキャパシタのリセットを、カレントトランスの負電圧を検出して行う構成、積分回路のキャパシタのリセットにフォトカプラを用いた構成、積分回路のキャパシタのリセットにカレントトランスの電流を検出する構成、積分回路のキャパシタのリセットにカレントトランスの３次巻線の電圧を利用する構成、または積分回路のキャパシタのリセットに、負荷に接続されたリーケージトランスの３次巻線の電圧を利用する構成などでもよく、これらの具体構成などについては後述する。
【００３３】
図４は本発明の第１参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第１参考例について説明する。
【００３４】
図４に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として、平滑キャパシタＣ３の端子間に接続された抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０からなる積分回路と、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０の接続点とカレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の接続点との間に接続されたダイオードＤ１００および抵抗Ｒ１２からなる積分リセット回路と、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたダイオードＤ１０とトランジスタＱ１０からなるＱ２強制オフ回路と、キャパシタＣ１０に並列に接続されたダイオードＤ１０１とにより構成される他制回路を備えている。ただし、トランジスタＱ１０のコレクタおよびエミッタは、ダイオードＤ１０およびスイッチング素子Ｑ２のソース間にそれぞれ接続され、トランジスタＱ１０のベースは、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０の接続点に接続されている。
【００３５】
次に第１参考例の動作を説明する。ハーフブリッジ回路が自励動作すると、既に説明したように、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子に正負のオン／オフ信号が現れる。
【００３６】
スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が正のとき、積分回路の抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０にて、キャパシタＣ１０で電圧積分が行われ、やがて、トランジスタＱ１０のしきい値を超えてトランジスタＱ１０がオンし、スイッチング素子Ｑ２がオフする。スイッチング素子Ｑ２がオフすると、キャパシタＣ１０がリセットされない限り、トランジスタＱ１０がオンし続けるので、スイッチング素子Ｑ２が再度オンすることはない。
【００３７】
自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の一次巻線Ｎ２１に流れる電流が反転すると、その二次巻線Ｎ２２に現れる電圧も反転し、負電位となる。すると、キャパシタＣ１０、ダイオードＤ１００、抵抗Ｒ１２、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２の経路でキャパシタＣ１０のリセットが行われ、トランジスタＱ１０のべ一スバイアスが解除される。このキャパシタＣ１０の放電は、スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が負の期間中亘って行われる。
【００３８】
そして、スイッチング素子Ｑ２のゲート電位が正となると、ダイオードＤ１００によりキャパシタＣ１０の放電が無くなり、抵抗Ｒ１０によってキャパシタＣ１０の積分が再スタートする。
【００３９】
本参考例は、制御を行っているスイッチイング素子の必ずオフする期間として、ゲート電圧の負電圧を検知して、積分回路のリセットを行う例であり、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００４０】
図５は本発明の第２参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第２参考例について説明する。
【００４１】
図５に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１参考例と同様に備えているほか、第１参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０からなる積分回路と、ダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０からなるＱ２強制オフ回路とを第１参考例の他制回路と同様に備えているとともに、キャパシタＣ１０の両端にエミッタおよびコレクタがそれぞれ接続された（ＰＮＰ）トランジスタＱ１３と、このトランジスタＱ１３のベースと二次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の接続点との間に接続されたダイオードＤ１００，Ｄ１０２および抵抗Ｒ１２からなる積分リセット回路とを備えている。
【００４２】
この放電灯点灯装置は、第１参考例と同様に、スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が負になったとき、積分回路のキャパシタＣ１０を放電リセットする回路になっている。この構成の動作波形図は、図６に示すように、第１実施形態および第１参考例と同様である。
【００４３】
第１参考例と異なる点は、そのキャパシタＣ１０の放電にＰＮＰのトランジスタＱ１３を用いている点である。第１参考例では、キャパシタＣ１０の放電スピードが抵抗Ｒ１２により遅延が起こり、制御回路の設計が難しくなる場合があるが、第２参考例では、積分キャパシタＣ１０の放電タイミングは抵抗Ｒ１２およびダイオードＤ１００，Ｄ１０２から得て、放電はトランジスタＱ１３で行うことで、制御回路の設計を容易とすることができる。
【００４４】
なお、ダイオードＤ１００，Ｄ１０２はリセット動作の負電圧を決める素子であり、直列ダイオードの数は任意に設定可能である。
【００４５】
図７は本発明の第３参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第３参考例について説明する。
【００４６】
図７に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０の直列回路と、カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の接続点とスイッチング素子Ｑ２のソース端子との間に接続された抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたダイオードＤ１０３とにより構成されている。
【００４７】
この放電灯点灯装置は、第１実施形態、第１および第２参考例と異なり、他制回路の積分電源をカレントトランスＴ２から取ることを特徴としている。
【００４８】
この放電灯点灯装置では、ハーフブリッジ回路が自励動作すると、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子には正負のオン／オフ信号が現れる。
【００４９】
スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が正のとき、積分回路の抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０にて、キャパシタＣ１０の電圧積分が行われ、やがて、トランジスタＱ１０のしきい値を超えてトランジスタＱ１０がオンし、スイッチング素子Ｑ２がオフする。また、トランジスタＱ１０がオンし、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソースを短絡しても、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２には正の電圧が発生しているから、抵抗Ｒ１０を介してトランジスタＱ１０はオンし続ける。
【００５０】
自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の一次巻線Ｎ２１に流れる電流が反転すると、その二次巻線Ｎ２２に現れる電圧も反転し、トランジスタＱ１０をオンする電流がなくなり、トランジスタＱ１０がオフする。カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２に負の電圧が現れている間は、ダイオードＤ１０３、抵抗Ｒ１０、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２の経路で電流が流れ続け、キャパシタＣ１０はダイオードＤ１０３の順方向電圧分だけ負の電位をもってリセットされる。
【００５１】
そして、自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２に正の電圧が現れると、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０による積分回路が動作を始める。
【００５２】
このように、第３参考例では、少ない部品点数で、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチのオン時間の制御を行うことができる。
【００５３】
図８は本発明の第４参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第４参考例について説明する。
【００５４】
図８に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第２参考例と同様に備えているほか、第２参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、積分回路の電源を平滑キャパシタＣ３からとるのではなく、リーケージトランスＴ１からとる点で、第２参考例の他制回路と相違する。すなわち、リーケージトランスＴ１に対してダイオードＤ１のアノードに一端が接続される二次巻線Ｎ１３をさらに設け、この２次巻線Ｎ１３の他端にダイオードＤ５０を直列に接続し、これら直列のダイオードＤ５０および二次巻線Ｎ１３と並列にキャパシタＣ５０を接続して、キャパシタＣ５０およびダイオードＤ５０の接続点から積分回路の電源をとる回路構成になっている。
【００５５】
このように、積分回路の電源をリーケージトランスＴ１の補助巻線からとる構成でも、第２参考例と同様の効果が得られる。
【００５６】
図９は本発明の第５参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第５参考例について説明する。
【００５７】
図９に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第２参考例と同様に備えているほか、第２参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、積分回路の電源を平滑キャパシタＣ３からとるのではなく、図９に示すように、直流電源Ｅからとる点で、第２参考例の他制回路と相違する。
【００５８】
このように、積分回路の電源を直流電源からとる構成でも、第２参考例と同様の効果が得られるほか、積分回路の電圧源を定電圧とすることで正確なオン時間制御を行うことができる。
【００５９】
図１０は本発明の第６参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第６参考例について説明する。
【００６０】
図１０に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０と、直流電源Ｖｃｃとスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に接続された抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０の積分回路と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたフォトカプラＰＣの受光素子（図ではフォトトランジスタ）と、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に接続されたフォトカプラＰＣの発光素子（図では発光ダイオード）および抵抗Ｒ２０１の直列回路とにより構成されている。
【００６１】
この放電灯点灯装置は、抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０からなる積分回路をリセットする検出手段として、スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧を用いることを特徴とする。すなわち、スイッチング素子Ｑ１のオンとともにフォトカプラＰＣの受光素子が発光し、発光素子がオンし、キャパシタＣ１０を放電する。
【００６２】
第６参考例では、スイッチング素子Ｑ１がオンしているときのみ積分回路をリセットすることにより、スイッチング素子Ｑ２がオン可能な期間での積分リセットをなくすことができる。
【００６３】
図１１は本発明の第７参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第７参考例について説明する。
【００６４】
図１１に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第６参考例と同様に備えているほか、第６参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、ダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０からなるＱ２強制オフ回路と、抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０からなる積分回路と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたフォトカプラＰＣの受光素子と、カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２とスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に接続された、フォトカプラＰＣの発光素子およびダイオードＤ２０１の並列回路とにより構成されている。
【００６５】
このように、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２の負電流を検出して、積分回路のキャパシタＣ１０を放電リセットする構成でも、第６参考例と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
図１２は本発明の第８参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第８参考例について説明する。
【００６７】
図１２に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第７参考例と同様に備えているほか、第７参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、第７参考例と同様なＱ２強制オフ回路および積分回路と、カレントトランスＴ２の巻線Ｎ２４の間に接続された、抵抗Ｒ３０１，Ｒ３０２の分圧回路と、抵抗Ｒ３０２と並列に接続されたダイオードＤ１１と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたトランジスタＱ１１とにより構成されている。ただし、トランジスタＱ１１のコレクタおよびエミッタはキャパシタＣ１０の両端にそれぞれ接続され、トランジスタＱ１１のベースはダイオードＤ１１および抵抗Ｒ３０２の接続点に接続されている。
【００６８】
このように、制御対象としているスイッチング素子Ｑ２の駆動信号の巻線であるカレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２と逆極性の電圧を発生する巻線Ｎ２４をリセット信号として用いる構成でも、負荷変動による自励発振周波数の低下を確実に防止することができる。
【００６９】
図１３は本発明の第９参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第９参考例について説明する。
【００７０】
図１３に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、リーケージトランスＴ１に設けられ一端がＧＮＤに接続された三次巻線Ｎ１３と、この三次巻線Ｎ１３の他端とスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に直列に接続されたキャパシタＣ５０１および抵抗Ｒ５０１と、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース端子間に並列に接続された、ダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０の直列回路と、直流電圧源Ｖccとスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に直列に接続された、抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０の積分回路と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたトランジスタＱ１１と、キャパシタＣ５０１および抵抗Ｒ５０１の接続点とトランジスタＱ１１のベースとの間に接続された抵抗Ｒ５０２とにより構成されている。ただし、トランジスタＱ１０のコレクタおよびエミッタはダイオードＤ１０およびスイッチング素子Ｑ２のソース間にそれぞれ接続され、トランジスタＱ１０のベースは抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０の接続点に接続されている。また、トランジスタＱ１１のコレクタおよびエミッタはキャパシタＣ１０の両端にそれぞれ接続されている。
【００７１】
この放電灯点灯装置は、直流電源Ｖcc、抵抗Ｒ１２、キャパシタＣ１０、ダイオードＤ１０、トランジスタＱ１０で構成されているスイッチング素子Ｑ２のオン時間を制限する回路の積分のキャパシタＣ１０を放電リセットするタイミングとして、リーケージトランスＴ１の三次巻線Ｎ１３の電圧信号（図１４のＶＮ１３）をキャパシタＣ５０１および抵抗Ｒ５０１で構成されている微分回路によって微分処理したもの（図１４のＶＲ５０１）を用いることを特徴としている。
【００７２】
このように、リーケージトランスＴ１の三次巻線Ｎ１３から同期をとって、積分のキャパシタＣ１０をリセットすることで、負荷変動による共振周波数変化が起こっても、安定してスイッチング素子Ｑ２の制御を行うことができる。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の放電灯点灯装置は、抵抗および第２のキャパシタにより構成されたタイマ回路と、一方のスイッチング素子のオン時間を上記タイマ回路で決定する時間に応じて制御する他制回路とを備え、他制回路が、オン時に上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットするトランジスタと、トランジスタのベース・エミッタ間に接続された第３のキャパシタとを有し、上記一方のスイッチング素子が駆動回路の自励信号によりオフしている期間に、第３のキャパシタが充電を開始しトランジスタがオンすることにより上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットするので、特別な素子の追加をすることなく、負荷変動による自励発振周波数の低下を確実に防止することができる。
【００７４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧を検出して行なうので、スイッチング素子が自励信号によりオン可能な期間、タイマ回路がリセットされて、スイッチング素子が再度オンすることが防がれる。したがって、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧が正のときに行なうので、スイッチング素子が自励信号によりオン可能な期間、タイマ回路がリセットされて、スイッチング素子が再度オンすることが防がれる。したがって、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７６】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源をインバータ回路の電源とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうのであり、この構成でも、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７７】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうのであり、この構成でも、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７８】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を駆動トランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうのであり、この構成でも、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７９】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を負荷に接続されたトランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうのであり、この構成でも、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図２】 図１の放電灯点灯装置の動作波形図である。
【図３】 図１の放電灯点灯装置に類似した別の構成例を示す図である。
【図４】 本発明の第１参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図５】 本発明の第２参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図６】 図５の放電灯点灯装置の動作波形図である。
【図７】 本発明の第３参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図８】 本発明の第４参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図９】 本発明の第５参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１０】 本発明の第６参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１１】 本発明の第７参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１２】 本発明の第８参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１３】 本発明の第９参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１４】 図１３の放電灯点灯装置の動作波形図である。
【図１５】 本出願人よりなされた別途出願で提案している電源装置の構成図である。
【図１６】 図１５の電源装置の動作波形図である。
【図１７】 図１５の電源装置の課題の説明図である。
【符号の説明】
ＬＡＭＰ 放電灯
ＤＢ 整流器
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子
Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２ トランジスタ
Ｔ１ リーケージトランス
Ｔ２ カレントトランス
Ｃ１，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ１０，Ｃ１１ キャパシタ
Ｃ３ 平滑キャパシタ
Ｄ１，Ｄ１０，Ｄ１２ ダイオード
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２ 抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のスイッチング素子の直列回路を有するインバータ回路により直流電圧を交流電圧に変換して放電灯に印加する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の放電灯点灯装置が種々市販されまた提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１５に本出願人よりなされた別途出願（特願２０００−１５５５６７）で提案している電源装置の構成図を示す。
【０００４】
図１５に示す電源装置は、放電灯ＬＡＭＰを負荷とするいわゆる放電灯点灯装置であり、大別すると、自励式ハーフブリッジ回路と、他制回路とにより構成されている。
【０００５】
自励式ハーフブリッジ回路は、交流電源Ｖｓに接続された整流器ＤＢと、この整流器ＤＢの出力端子間に接続された、キャパシタＣ４（第１のキャパシタ）およびダイオードＤ１の並列回路とスイッチング素子（図では回生ダイオードを有するＦＥＴ）Ｑ１，Ｑ２との直列回路と、この直列回路のうちスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に並列に接続された平滑キャパシタＣ３と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と整流器ＤＢの負の出力との間に接続された、カレントトランスＴ２の一次巻線Ｎ２１、リーケージトランスＴ１の一次巻線Ｎ１１およびキャパシタＣ５の直列回路と、リーケージトランスＴ１の二次巻線Ｎ１２間に接続された、放電灯ＬＡＭＰおよびキャパシタＣ１の並列回路と、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に接続されたカレントトランスの２次巻線Ｎ２３および抵抗Ｒ１の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２のゲートとグランドとの間に接続されたカレントトランスの２次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の直列回路とにより構成されている。
【０００６】
他制回路は、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０の直列回路と、トランジスタＱ１０のべ一ス・エミッタにそれぞれコレクタ・エミッタが接続されたトランジスタＱ１１と、トランジスタＱ１０のべ一ス・エミッタ間に接続されたキャパシタＣ１０（第２のキャパシタ）と、トランジスタＱ１１のべ一ス・エミッタ間に接続されたキャパシタＣ１１と、スイッチング素子Ｑ２のドレインとトランジスタＱ１１のベースとの間に接続された抵抗Ｒ１１と、スイッチング素子Ｑ１のドレインとトランジスタＱ１０のベースとの間に接続された抵抗Ｒ１０とにより構成されている。
【０００７】
図１６は図１５の動作波形図であり、この図をさらに用いて上記回路の動作を説明する。ハーフブリッジ回路が自励動作すると、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子には、図１６に示す「Ｖｇｓ」のような正負のオン／オフ信号が現れる。
【０００８】
スイッチング素子Ｑ２がオンすると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点の電圧がゼロとなるため、キャパシタＣ１０を放電するトランジスタＱ１１のべ一ス電位（キャパシタＣ１１の両端電圧ＶＣ１１）がやがてゼロとなって、トランジスタＱ１１がオフする。これにより、キャパシタＣ１０の充電が始まる。そして、一定時間が経過すると、キャパシタＣ１０の電位（電圧ＶＣ１０）がトランジスタＱ１０をオンできる電圧となってトランジスタＱ１０がオンする。これにより、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間が短絡して、スイッチング素子Ｑ２がオフすることになる。
【０００９】
その後、共振回路の転流により、スイッチング素子Ｑ１の回生ダイオードがオンする。スイッチング素子Ｑ１がオンしたことにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点の電圧がキャパシタＣ３に充電されている電圧と等しくなるため、トランジスタＱ１１のべ一ス電圧がやがてトランジスタＱ１１をオンする電圧まで上昇して、トランジスタＱ１１がオンする。トランジスタＱ１１がオンすると、キャパシタＣ１０が放電して、トランジスタＱ１０がオフする。
【００１０】
このような動作が繰り返されることで、スイッチング素子Ｑ２のオン時間が特に上記他制回路によって制御されるようになる。
【００１１】
しかし、上記回路構成では、負荷変動で共振周波数が変化し、自励発振周波数が極端に低下することがしばしば起きる。そして、発振周波数が極端に低下すると、図１７に示すような異常動作に陥ってしまう。これは、スイッチング素子Ｑ２のオンの状態から共振回路の転流により、スイッチング素子Ｑ１の回生ダイオードがオンするが、このスイッチング素子Ｑ１の回生ダイオードがオンしたタイミングから一定時間後に、スイッチング素子Ｑ２をオフさせていたトランジスタＱ１０をオフするため、一定時間以上回生が続くと、スイッチング素子Ｑ２をオンする電圧がカレントトランスＴ２に生じているにもかかわらず、トランジスタＱ１０をオフしてしまうためである。
【００１２】
その結果、共振電流がスイッチング素子Ｑ１の回生ダイオードを流れている状態でスイッチング素子Ｑ２がオンし、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に貫通電流が発生し、スイッチング素子がｄｉ／ｄｔストレス破壊を起こすのである。
【００１３】
その防止策として、積分キャパシタＣ１０のリセットを行うまでの一定時間の遅れを大きくし、スイッチング素子Ｑ１に回生電流が流れているときにスイッチング素子Ｑ２がオンしないようにする方法がとられる。しかしながら、積分リセット回路の遅れを大きくすると、逆に放電灯の状態により共振周波数が高くなったとき、積分キャパシタＣ１０のリセットが行われないうちにスイッチング素子Ｑ２のオン信号が発生するタイミングとなり、スイッチング素子Ｑ２がオンできず、やがて発振が停止する状態に至る。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、特別な素子の追加をすることなく、負荷変動による自励発振周波数の低下を確実に防止しうる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明の放電灯点灯装置は、交流電源に接続された整流器と、整流器の出力端子間に第１のキャパシタおよびダイオードの並列回路を介して接続され整流器の整流出力を平滑する平滑キャパシタと、平滑キャパシタに並列に接続された一対のスイッチング素子の直列回路を有しこれらスイッチング素子をスイッチングすることにより交流電圧を少なくとも放電灯およびＬＣ共振回路を含む負荷回路に印加するインバータ回路と、駆動トランスを含み上記一対のスイッチング素子を交互にオンオフさせる自励式の駆動回路と、抵抗および第２のキャパシタにより構成されたタイマ回路と、一方のスイッチング素子のオン時間を上記タイマ回路で決定する時間に応じて制御する他制回路とを備え、上記ダイオードは整流器から平滑キャパシタへの充電電流を流す極性で挿入され、他制回路は、オン時に上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットするトランジスタと、トランジスタのベース・エミッタ間に接続された第３のキャパシタとを有し、上記一方のスイッチング素子が駆動回路の自励信号によりオフしている期間に、第３のキャパシタが充電を開始しトランジスタがオンすることにより上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットすることを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧を検出して行なうことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧が正のときに行なうことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源をインバータ回路の電源とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を駆動トランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうことを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を負荷に接続されたトランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態に係る放電灯点灯装置の構成図、図２は図１の動作波形図である。以下、これらの図を用いて第１実施形態について説明する。
【００２３】
図１に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を図１５の電源装置と同様に備えているほか、その電源装置との相違点として、自励振幅信号を検出して維持する手段を有する他制回路を備えている。
【００２４】
図１の他制回路は、図１５の他制回路の構成に加えて、二次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の接続点とスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１２およびダイオードＤ１２と、このダイオードＤ１２の両端にベース・エミッタが接続されトランジスタＱ１１のベースにコレクタが接続されたトランジスタＱ１２とを備えている。
【００２５】
次に第１実施形態の動作を説明する。ハーフブリッジ回路が自励動作すると、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子には、図２に示す「Ｖｇｓ」のような正負のオン／オフ信号が現れる。
【００２６】
スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が正のとき、トランジスタＱ１２は、抵抗Ｒ１２から流入する電流によりオンし、キャパシタＣ１１を放電する。そのため、トランジスタＱ１１はオンできない。
【００２７】
やがて抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０による積分回路がトランジスタＱ１０をオンさせる電圧まで上昇すると、トランジスタＱ１０がオンする。トランジスタＱ１０がオンすると、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子がダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０により短絡し、スイッチング素子Ｑ２がオフし、そして、抵抗Ｒ１０から流入する電流により、トランジスタＱ１０がオンし続ける。また、トランジスタＱ１０がオンしても、カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２には正の電圧が発生しているから、抵抗Ｒ１２を介してトランジスタＱ１２はオンし続ける。
【００２８】
自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の一次巻線Ｎ２１に流れる電流が反転すると、その二次巻線Ｎ２２に現れる電圧も反転し、トランジスタＱ１２をオンする電流がなくなり、トランジスタＱ１２がオフする。その結果、抵抗Ｒ１１からの給電によりトランジスタＱ１１がオンするため、トランジスタＱ１０をオンさせていた抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０による積分回路が放電し、トランジスタＱ１０がオフする。カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２に負の電圧が現れている間は、トランジスタＱ１２がオンしないため、トランジスタＱ１１はキャパシタＣ１０を０Ｖに維持する。
【００２９】
そして、自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２に正の電圧が現れると、再びトランジスタＱ１２がオンし、トランジスタＱ１１がオフし、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０による積分回路が積分動作を始める。
【００３０】
上記の動作により、スイッチング素子Ｑ２が自励信号によりオン可能な期間、すなわちカレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２に正電圧が発生している状態でキャパシタＣ１０の積分回路がリセットされて、スイッチング素子Ｑ２が再度オンすることが防がれる。したがって、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子Ｑ２のオン時間の制御を行うことができる。
【００３１】
なお、第１実施形態では、ダイオードＤ１およびキャパシタＣ４を備える回路構成になっている。図３は、それらダイオードＤ１およびキャパシタＣ４を具備しない回路構成を示す参考例である。
【００３２】
また、積分回路の電源を別途設けられた制御電源とし、積分回路のキャパシタのリセットを、カレントトランスの負電圧を検出して行う構成、積分回路のキャパシタのリセットにフォトカプラを用いた構成、積分回路のキャパシタのリセットにカレントトランスの電流を検出する構成、積分回路のキャパシタのリセットにカレントトランスの３次巻線の電圧を利用する構成、または積分回路のキャパシタのリセットに、負荷に接続されたリーケージトランスの３次巻線の電圧を利用する構成などでもよく、これらの具体構成などについては後述する。
【００３３】
図４は本発明の第１参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第１参考例について説明する。
【００３４】
図４に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態との相違点として、平滑キャパシタＣ３の端子間に接続された抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０からなる積分回路と、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０の接続点とカレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の接続点との間に接続されたダイオードＤ１００および抵抗Ｒ１２からなる積分リセット回路と、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたダイオードＤ１０とトランジスタＱ１０からなるＱ２強制オフ回路と、キャパシタＣ１０に並列に接続されたダイオードＤ１０１とにより構成される他制回路を備えている。ただし、トランジスタＱ１０のコレクタおよびエミッタは、ダイオードＤ１０およびスイッチング素子Ｑ２のソース間にそれぞれ接続され、トランジスタＱ１０のベースは、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０の接続点に接続されている。
【００３５】
次に第１参考例の動作を説明する。ハーフブリッジ回路が自励動作すると、既に説明したように、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子に正負のオン／オフ信号が現れる。
【００３６】
スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が正のとき、積分回路の抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０にて、キャパシタＣ１０で電圧積分が行われ、やがて、トランジスタＱ１０のしきい値を超えてトランジスタＱ１０がオンし、スイッチング素子Ｑ２がオフする。スイッチング素子Ｑ２がオフすると、キャパシタＣ１０がリセットされない限り、トランジスタＱ１０がオンし続けるので、スイッチング素子Ｑ２が再度オンすることはない。
【００３７】
自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の一次巻線Ｎ２１に流れる電流が反転すると、その二次巻線Ｎ２２に現れる電圧も反転し、負電位となる。すると、キャパシタＣ１０、ダイオードＤ１００、抵抗Ｒ１２、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２の経路でキャパシタＣ１０のリセットが行われ、トランジスタＱ１０のべ一スバイアスが解除される。このキャパシタＣ１０の放電は、スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が負の期間中亘って行われる。
【００３８】
そして、スイッチング素子Ｑ２のゲート電位が正となると、ダイオードＤ１００によりキャパシタＣ１０の放電が無くなり、抵抗Ｒ１０によってキャパシタＣ１０の積分が再スタートする。
【００３９】
本参考例は、制御を行っているスイッチイング素子の必ずオフする期間として、ゲート電圧の負電圧を検知して、積分回路のリセットを行う例であり、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００４０】
図５は本発明の第２参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第２参考例について説明する。
【００４１】
図５に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１参考例と同様に備えているほか、第１参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０からなる積分回路と、ダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０からなるＱ２強制オフ回路とを第１参考例の他制回路と同様に備えているとともに、キャパシタＣ１０の両端にエミッタおよびコレクタがそれぞれ接続された（ＰＮＰ）トランジスタＱ１３と、このトランジスタＱ１３のベースと二次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の接続点との間に接続されたダイオードＤ１００，Ｄ１０２および抵抗Ｒ１２からなる積分リセット回路とを備えている。
【００４２】
この放電灯点灯装置は、第１参考例と同様に、スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が負になったとき、積分回路のキャパシタＣ１０を放電リセットする回路になっている。この構成の動作波形図は、図６に示すように、第１実施形態および第１参考例と同様である。
【００４３】
第１参考例と異なる点は、そのキャパシタＣ１０の放電にＰＮＰのトランジスタＱ１３を用いている点である。第１参考例では、キャパシタＣ１０の放電スピードが抵抗Ｒ１２により遅延が起こり、制御回路の設計が難しくなる場合があるが、第２参考例では、積分キャパシタＣ１０の放電タイミングは抵抗Ｒ１２およびダイオードＤ１００，Ｄ１０２から得て、放電はトランジスタＱ１３で行うことで、制御回路の設計を容易とすることができる。
【００４４】
なお、ダイオードＤ１００，Ｄ１０２はリセット動作の負電圧を決める素子であり、直列ダイオードの数は任意に設定可能である。
【００４５】
図７は本発明の第３参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第３参考例について説明する。
【００４６】
図７に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０の直列回路と、カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２および抵抗Ｒ２の接続点とスイッチング素子Ｑ２のソース端子との間に接続された抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたダイオードＤ１０３とにより構成されている。
【００４７】
この放電灯点灯装置は、第１実施形態、第１および第２参考例と異なり、他制回路の積分電源をカレントトランスＴ２から取ることを特徴としている。
【００４８】
この放電灯点灯装置では、ハーフブリッジ回路が自励動作すると、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子には正負のオン／オフ信号が現れる。
【００４９】
スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧が正のとき、積分回路の抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０にて、キャパシタＣ１０の電圧積分が行われ、やがて、トランジスタＱ１０のしきい値を超えてトランジスタＱ１０がオンし、スイッチング素子Ｑ２がオフする。また、トランジスタＱ１０がオンし、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソースを短絡しても、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２には正の電圧が発生しているから、抵抗Ｒ１０を介してトランジスタＱ１０はオンし続ける。
【００５０】
自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の一次巻線Ｎ２１に流れる電流が反転すると、その二次巻線Ｎ２２に現れる電圧も反転し、トランジスタＱ１０をオンする電流がなくなり、トランジスタＱ１０がオフする。カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２に負の電圧が現れている間は、ダイオードＤ１０３、抵抗Ｒ１０、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２の経路で電流が流れ続け、キャパシタＣ１０はダイオードＤ１０３の順方向電圧分だけ負の電位をもってリセットされる。
【００５１】
そして、自励式ハーフブリッジ回路内の共振回路により、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２に正の電圧が現れると、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１０による積分回路が動作を始める。
【００５２】
このように、第３参考例では、少ない部品点数で、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチのオン時間の制御を行うことができる。
【００５３】
図８は本発明の第４参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第４参考例について説明する。
【００５４】
図８に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第２参考例と同様に備えているほか、第２参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、積分回路の電源を平滑キャパシタＣ３からとるのではなく、リーケージトランスＴ１からとる点で、第２参考例の他制回路と相違する。すなわち、リーケージトランスＴ１に対してダイオードＤ１のアノードに一端が接続される二次巻線Ｎ１３をさらに設け、この２次巻線Ｎ１３の他端にダイオードＤ５０を直列に接続し、これら直列のダイオードＤ５０および二次巻線Ｎ１３と並列にキャパシタＣ５０を接続して、キャパシタＣ５０およびダイオードＤ５０の接続点から積分回路の電源をとる回路構成になっている。
【００５５】
このように、積分回路の電源をリーケージトランスＴ１の補助巻線からとる構成でも、第２参考例と同様の効果が得られる。
【００５６】
図９は本発明の第５参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第５参考例について説明する。
【００５７】
図９に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第２参考例と同様に備えているほか、第２参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、積分回路の電源を平滑キャパシタＣ３からとるのではなく、図９に示すように、直流電源Ｅからとる点で、第２参考例の他制回路と相違する。
【００５８】
このように、積分回路の電源を直流電源からとる構成でも、第２参考例と同様の効果が得られるほか、積分回路の電圧源を定電圧とすることで正確なオン時間制御を行うことができる。
【００５９】
図１０は本発明の第６参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第６参考例について説明する。
【００６０】
図１０に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に接続されたダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０と、直流電源Ｖｃｃとスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に接続された抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０の積分回路と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたフォトカプラＰＣの受光素子（図ではフォトトランジスタ）と、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に接続されたフォトカプラＰＣの発光素子（図では発光ダイオード）および抵抗Ｒ２０１の直列回路とにより構成されている。
【００６１】
この放電灯点灯装置は、抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０からなる積分回路をリセットする検出手段として、スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧を用いることを特徴とする。すなわち、スイッチング素子Ｑ１のオンとともにフォトカプラＰＣの受光素子が発光し、発光素子がオンし、キャパシタＣ１０を放電する。
【００６２】
第６参考例では、スイッチング素子Ｑ１がオンしているときのみ積分回路をリセットすることにより、スイッチング素子Ｑ２がオン可能な期間での積分リセットをなくすことができる。
【００６３】
図１１は本発明の第７参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第７参考例について説明する。
【００６４】
図１１に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第６参考例と同様に備えているほか、第６参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、ダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０からなるＱ２強制オフ回路と、抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０からなる積分回路と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたフォトカプラＰＣの受光素子と、カレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２とスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に接続された、フォトカプラＰＣの発光素子およびダイオードＤ２０１の並列回路とにより構成されている。
【００６５】
このように、カレントトランスＴ２の２次巻線Ｎ２２の負電流を検出して、積分回路のキャパシタＣ１０を放電リセットする構成でも、第６参考例と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
図１２は本発明の第８参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第８参考例について説明する。
【００６７】
図１２に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第７参考例と同様に備えているほか、第７参考例とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、第７参考例と同様なＱ２強制オフ回路および積分回路と、カレントトランスＴ２の巻線Ｎ２４の間に接続された、抵抗Ｒ３０１，Ｒ３０２の分圧回路と、抵抗Ｒ３０２と並列に接続されたダイオードＤ１１と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたトランジスタＱ１１とにより構成されている。ただし、トランジスタＱ１１のコレクタおよびエミッタはキャパシタＣ１０の両端にそれぞれ接続され、トランジスタＱ１１のベースはダイオードＤ１１および抵抗Ｒ３０２の接続点に接続されている。
【００６８】
このように、制御対象としているスイッチング素子Ｑ２の駆動信号の巻線であるカレントトランスＴ２の二次巻線Ｎ２２と逆極性の電圧を発生する巻線Ｎ２４をリセット信号として用いる構成でも、負荷変動による自励発振周波数の低下を確実に防止することができる。
【００６９】
図１３は本発明の第９参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。以下、この図を用いて第９参考例について説明する。
【００７０】
図１３に示す放電灯点灯装置は、自励式ハーフブリッジ回路を第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形態とは相違する他制回路を備えている。この他制回路は、リーケージトランスＴ１に設けられ一端がＧＮＤに接続された三次巻線Ｎ１３と、この三次巻線Ｎ１３の他端とスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に直列に接続されたキャパシタＣ５０１および抵抗Ｒ５０１と、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース端子間に並列に接続された、ダイオードＤ１０およびトランジスタＱ１０の直列回路と、直流電圧源Ｖccとスイッチング素子Ｑ２のソースとの間に直列に接続された、抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０の積分回路と、キャパシタＣ１０と並列に接続されたトランジスタＱ１１と、キャパシタＣ５０１および抵抗Ｒ５０１の接続点とトランジスタＱ１１のベースとの間に接続された抵抗Ｒ５０２とにより構成されている。ただし、トランジスタＱ１０のコレクタおよびエミッタはダイオードＤ１０およびスイッチング素子Ｑ２のソース間にそれぞれ接続され、トランジスタＱ１０のベースは抵抗Ｒ１２およびキャパシタＣ１０の接続点に接続されている。また、トランジスタＱ１１のコレクタおよびエミッタはキャパシタＣ１０の両端にそれぞれ接続されている。
【００７１】
この放電灯点灯装置は、直流電源Ｖcc、抵抗Ｒ１２、キャパシタＣ１０、ダイオードＤ１０、トランジスタＱ１０で構成されているスイッチング素子Ｑ２のオン時間を制限する回路の積分のキャパシタＣ１０を放電リセットするタイミングとして、リーケージトランスＴ１の三次巻線Ｎ１３の電圧信号（図１４のＶＮ１３）をキャパシタＣ５０１および抵抗Ｒ５０１で構成されている微分回路によって微分処理したもの（図１４のＶＲ５０１）を用いることを特徴としている。
【００７２】
このように、リーケージトランスＴ１の三次巻線Ｎ１３から同期をとって、積分のキャパシタＣ１０をリセットすることで、負荷変動による共振周波数変化が起こっても、安定してスイッチング素子Ｑ２の制御を行うことができる。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の放電灯点灯装置は、抵抗および第２のキャパシタにより構成されたタイマ回路と、一方のスイッチング素子のオン時間を上記タイマ回路で決定する時間に応じて制御する他制回路とを備え、他制回路が、オン時に上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットするトランジスタと、トランジスタのベース・エミッタ間に接続された第３のキャパシタとを有し、上記一方のスイッチング素子が駆動回路の自励信号によりオフしている期間に、第３のキャパシタが充電を開始しトランジスタがオンすることにより上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットするので、特別な素子の追加をすることなく、負荷変動による自励発振周波数の低下を確実に防止することができる。
【００７４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧を検出して行なうので、スイッチング素子が自励信号によりオン可能な期間、タイマ回路がリセットされて、スイッチング素子が再度オンすることが防がれる。したがって、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧が正のときに行なうので、スイッチング素子が自励信号によりオン可能な期間、タイマ回路がリセットされて、スイッチング素子が再度オンすることが防がれる。したがって、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７６】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源をインバータ回路の電源とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうのであり、この構成でも、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７７】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうのであり、この構成でも、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７８】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を駆動トランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうのであり、この構成でも、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【００７９】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、上記タイマ回路の電源を負荷に接続されたトランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうのであり、この構成でも、負荷状態変化で低周波共振となっても、安定にスイッチング素子のオン時間の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図２】 図１の放電灯点灯装置の動作波形図である。
【図３】 図１の放電灯点灯装置に類似した別の構成例を示す図である。
【図４】 本発明の第１参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図５】 本発明の第２参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図６】 図５の放電灯点灯装置の動作波形図である。
【図７】 本発明の第３参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図８】 本発明の第４参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図９】 本発明の第５参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１０】 本発明の第６参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１１】 本発明の第７参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１２】 本発明の第８参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１３】 本発明の第９参考例に係る放電灯点灯装置の構成図である。
【図１４】 図１３の放電灯点灯装置の動作波形図である。
【図１５】 本出願人よりなされた別途出願で提案している電源装置の構成図である。
【図１６】 図１５の電源装置の動作波形図である。
【図１７】 図１５の電源装置の課題の説明図である。
【符号の説明】
ＬＡＭＰ 放電灯
ＤＢ 整流器
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子
Ｑ１０，Ｑ１１，Ｑ１２ トランジスタ
Ｔ１ リーケージトランス
Ｔ２ カレントトランス
Ｃ１，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ１０，Ｃ１１ キャパシタ
Ｃ３ 平滑キャパシタ
Ｄ１，Ｄ１０，Ｄ１２ ダイオード
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２ 抵抗
Claims (7)
- 交流電源に接続された整流器と、整流器の出力端子間に第１のキャパシタおよびダイオードの並列回路を介して接続され整流器の整流出力を平滑する平滑キャパシタと、平滑キャパシタに並列に接続された一対のスイッチング素子の直列回路を有しこれらスイッチング素子をスイッチングすることにより交流電圧を少なくとも放電灯およびＬＣ共振回路を含む負荷回路に印加するインバータ回路と、駆動トランスを含み上記一対のスイッチング素子を交互にオンオフさせる自励式の駆動回路と、抵抗および第２のキャパシタにより構成されたタイマ回路と、一方のスイッチング素子のオン時間を上記タイマ回路で決定する時間に応じて制御する他制回路とを備え、上記ダイオードは整流器から平滑キャパシタへの充電電流を流す極性で挿入され、他制回路は、オン時に上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットするトランジスタと、トランジスタのベース・エミッタ間に接続された第３のキャパシタとを有し、上記一方のスイッチング素子が駆動回路の自励信号によりオフしている期間に、第３のキャパシタが充電を開始しトランジスタがオンすることにより上記タイマ回路の第２のキャパシタをリセットすることを特徴とする放電灯点灯装置。
- 上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧を検出して行なうことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
- 上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの電圧が正のときに行なうことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
- 上記タイマ回路の電源をインバータ回路の電源とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
- 上記タイマ回路の電源を一対のスイッチング素子の直列回路の接続点とし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
- 上記タイマ回路の電源を駆動トランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を利用して行なうことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
- 上記タイマ回路の電源を負荷に接続されたトランスとし、上記タイマ回路の第２のキャパシタのリセットを駆動トランスの負電圧を検出して行なうことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
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