JPH03116696A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、放電灯点灯装置に関し、特に広範囲に出力制
御可能な自励式ハーフブリッジインバータを用いた放電
灯点灯装置に関する。

［従来技術］ 従来、蛍光ランプなどの放電灯の点灯装置として、１対
の主スイッチングトランジスタをシングルエンプツトプ
ッシュプル回路にしていわゆるハーフブリッジ方式にし
たシリーズインバータを用いたものが知られている。ま
た、このようなシリーズインバータの出力電流をトラン
スにより検出して該トランスの２次巻線からスイッチン
グトランジスタのベースに帰還させることにより、上記
スイッチングトランジスタを交互にオンオフさせる可飽
和電流トランス方式の自励式ハーフブリッジインバータ
を用いたものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような従来の可飽和トランスを用いた自
励式ハーフブリ、ツジインバータでは、出力制御を行な
うことが難しく制御範囲を広く取るのが困難であるとい
う問題点があった。

本発明は、上述の従来例における問題点に鑑み、簡単な
回路構成で安価に実現することができ、広範囲に出力制
御が可能な自励式ハーフブリッジインバータを用いた放
電灯点灯装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は、プッシュプル回
路を形成する１対の主スイッチングトランジスタ、およ
び該プッシュプル回路の出力を該１対の主スイッチング
トランジスタの制御電極にそれぞれ正帰還する１対の駆
動巻線を有する可飽和型帰還トランスを備えた自励式ハ
ーフブリッジインバータを具備する放電灯点灯装置にお
いて、パルス幅変調されたパルス信号いわゆるＰＷＭ信
号を用いて、このＰＷＭ信号をレベルシフト回路によっ
てそのパルス幅に応じたレベルの直流電圧に変換し、こ
の直流電圧に応じて１対の主スイッチングトランジスタ
にそれぞれ対応する１対の可変インピーダンス素子のイ
ンピーダンスを変化させる。この１対の可変インピーダ
ンス素子は主スイッチングトランジスタのベース回路に
直列に挿入されたコンデンサにそれぞれ接続されており
、上記のレベルシフト回路から出力される直流電圧に基
づいてそのインピーダンスを上下の回路で同様に変化さ
せ、コンデンサの容量を変えてインバータの発振周波数
を可変する。

レベルシフト回路としては、カレントミラー回路を用い
たものなどが使用できる。また、放電灯のランプ電流あ
るいはランプ電圧を検出してこの検出量をＰＷＭ信号に
変換し、これによりインバータ出力を制御することもで
きる。

［作　用］ かかる本発明の構成によれば、１対の主スイッチングト
ランジスタのベースに挿入されたコンデンサの容量をＰ
ＷＭ信号とレベルシフト回路とを利用して可変すること
ができるので、直接かつバランスよく広範囲にわたる出
力制御が安定して行なわれる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る放電灯点灯装置の回
路図を示す。同図において、１は交流電源、２は直流平
滑回路で、これにより直流端子ａ。

５間に直流電圧を発生する。Ｑｌａ、Ｑｌｂはシリーズ
インバータ４を構成する主スイッチングトランジスタ、
Ｔ１は主スイッチングトランジスタＱｌａ、Ｑｌｂのゲ
ート（制御電極）駆動用の可飽和トランス（可飽和型電
流トランス）、Ｔ２はインバータトランス（出カドラン
ス）、Ｆは蛍光ランプなどの放電灯である。

トランスＴ１は帰還用トランスであり、一つの１次巻線
Ｗ１と二つの互いに逆巻の２次巻線Ｗ２ａ、Ｗ２ｂとを
有する。１次巻線Ｗ１は出力端子Ｃに接続され、ここに
流れる負荷電流を検出してそれに対応した互いに逆相の
２次電圧を各２次巻線Ｗ２ａ、Ｗ２ｂに生ぜしめる。２
次巻線Ｗ２ａ。

Ｗ２ｂの一端にはそれぞれ主スイッチングトランジスタ
Ｑｌａ、Ｑｌｂのベースが接続されている。

また、２次巻線Ｗ２ａ、Ｗ２ｂの他端にはそれぞれ発振
周波数を決定するコンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂが接続され
ている。コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂの他端はそれぞれス
イッチングトランジスタＱ１ａ、Ｑ１ｂのエミッタに接
続されている。スイッチングトランジスタＱｌａ、Ｑｌ
ｂのベースとトランスＴ１の２次巻線Ｗ２ａ、Ｗ２ｂの
接続点と、これらのスイッチングトランジスタＱｌａ、
Ｑｌｂのエミッタとの間には、ダイオードＤｌａ、Ｄ１
ｂおよび抵抗Ｒ１ａ、Ｒ１ｂが接続されている。

コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂにはそれぞれ並列にコンデン
サＣ２ａ、Ｃ２ｂおよび可変インピーダンス素子である
ＦＥＴＱ２ａ、Ｑ２ｂが接続されている。ＦＥＴＱ２ａ
、Ｑ２ｂのゲートｅソース間電圧ｖ０５はレベルシフト
回路１５から印加される。

１１はランプ電流検出部、１２はランプ電圧検８部、１
３は調光制御部である。これらの検出部１１．１２およ
び調光制御部１３からの出力に基づいて、Ｖ−ＰＷＭ変
換回路１４は所定のパルス幅のＰＷＭ信号を発生しこれ
をレベルシフト回路１５へと出力する。レベルシフト回
路１５はこのＰＷＭ信号のパルス幅に応じた電圧をゲー
ト・ソース間電圧ＶａＳとしてＦＥＴＱ２ａ、Ｑ２ｂに
印加する。

インバータトランスＴ２は、トランスＴ１の電流検出巻
線Ｗ１およびコンデンサＣ３，Ｃ４を介してスイッチン
グトランジスタＱｌａとＱｌｂの接続点Ｃと直流端子ａ
、ｂとの間に接続された１次巻線Ｗ３、およびこのイン
バータの出力巻線としてランプＦに接続された２次巻線
Ｗ４を有するトランスである。このトランスＴ２はラン
プＦのフィラメント電源を供給するための２次巻線およ
びタップを有し、また電圧検出部１２がランプ電圧を検
出するための２次巻線Ｗ５を有している。

このインバータの発振周波数は、コンデンサＣ５のキャ
パシタンスとインバータトランスＴ２のリーケージイン
ダクタンスとの共振周波数および可飽和トランスＴ１の
飽和磁束密度などによって定まる。

次に、この実施例の放電灯点灯装置の動作について説明
する。まず、交流電源１を投入して直流出力端子ａ、　
　ｂに全波整流平滑直流出力を生じ、不図示の起動回路
によりインバータが起動されると、主スイッチングトラ
ンジスタＱ１ｇおよびＱｌｂが交互にオンし発振が持続
する。

いま、主スイッチングトランジスタＱｌａがオンしてい
るとする。このとき供給されている電流は、直流端子ａ
１主スイッチングトランジスタＱｌａ、　　トランスＴ
１の電流検出巻線Ｗ１、トランスＴ２の１次巻線Ｗ３、
コンデンサＣ４、および直流端子すの経路で流れる。そ
して、電流検出巻線Ｗ１に流れる電流は駆動巻線Ｗ２ａ
に正帰還され、主スイッチングトランジスタＱｌａは導
通状態を維持する。この主スイッチングトランジスタＱ
ｌａが導通状態にある間、電流検出巻線Ｗ１の電流は時
間とともに増加し、可飽和トランスＴ１はコア内の磁束
密度が増加してついには飽和する。

すると駆動巻１ＩＷ２ａの誘起電圧は０となり、主スイ
ッチングトランジスタＱｌａはオフする。

従って、電流検出巻線Ｗ１に流れる電流すなわちトラン
スＴ１のコアに対する起磁力が急減し、この起磁力がコ
アを磁気飽和させるレベルより小さくなったとき、今度
は駆動巻線Ｗ２ｂに正の電圧が誘起され、主スイッチン
グトランジスタＱｌｂがオンする。このオン状態は、電
流検出巻線Ｗｌおよび駆動巻線Ｗ２ｂを介しての正帰還
によりトランスＴ１が飽和するまで持続する。以後は同
様にして、主スイッチングトランジスタＱｌａおよびＱ
ｌｂが交互にオンし、インバータは発振を持続する。

この発振動作により、インバータトランスＴ２の１次巻
線Ｗ３は交流駆動され、２次巻線Ｗ４には交流電圧が誘
起される。負荷であるランプＦはこの２次誘起出力を供
給され点灯する。

電流検出部１１はランプ電流を検出してその電流を一定
に制御するためのもの、電圧検出部１２はランプ電圧を
検出してその電圧を一定に制御するためのものである。

調光制御部１３はランプＦの調光を行なうためのもので
ある。これらの検出出力および調光制御出力は、Ｖ−Ｐ
ＷＭ変換回路１４に入力する。Ｖ−ＰＷＭ変換回路１４
はこの検出電圧などに応じたパルス幅のＰＷＭ信号をレ
ベルシフト回路１５に入力する。レベルシフト回路１５
はこのＰＷＭ信号のパルス幅に基づいてコンデンサ制御
用ＦＥＴＱ２ａ、Ｑ２ｂのゲート・ソース間電圧ＶＣＳ
を供給する。これにより、主スイッチングトランジスタ
Ｑｌａ、Ｑｌｂのベースに接続されたコンデンサの容量
が決定され発振周波数が定まる。

第２図は、電圧検出部１２からの検出出力の大小に応じ
てインバータ出力が制御される様子を示す各端子の波形
などを示す図である。同図において、電圧検出部１２の
検出電圧が高いとき（端子ｇの電圧が高いとき）　、Ｖ
−ＰＷＭ変換回路１４は端子りに第２図に示すような比
較的パルス幅の狭いＰＷＭ信号を出力する。レベルシフ
ト回路１５はこのＰＷＭ信号のパルス幅に応じてコンデ
ンサ制御用ＦＥＴＱ２ａ、Ｑ２ｂのゲート・ソース間電
圧ＶＣＳを比較的低く設定する。これによりＦＥＴＱ２
ａ、Ｑ２ｂのインピーダンスは増加し、主スイッチング
トランジスタＱｌａ、Ｑｌｂのベース駆動回路のコンデ
ンサの容量が小さくなり、インバータの発振周波数は高
くなる。この放電灯点灯装置においては、インバータの
発振周波数を負荷回路の共振周波数より高い周波数に設
定しであるので、発振周波数が高くなることによりイン
バータ出力は低下する。従って、ランプ電圧は低下する
こととなる。

一方、電圧検出部１２の検出電圧が小さい場合は、Ｖ−
ＰＷＭ変換回路１４はこれに応じて比較的パルス幅の広
いＰＷＭ信号をレベルシフト回路１５に出力する。レベ
ルシフト回路１５はこれを受けてコンデンサ制御用ＦＥ
ＴＱ２ａ、Ｑ２ｂのゲート・ソース間電圧Ｖ。Ｓを比較
的高く設定する。

従って、発振周波数が低くなりインバータ出力が増大す
る。これによりランプ電圧が大きくなる。

電流検出および調光制御においても同様にしてインバー
タの出力が決定される。

第３図は、第１図のレベルシフト回路１５およびＶ−Ｐ
ＷＭ変換回路１４などを、より具体的に示した回路図で
ある。なお、第１図と同一の記号は同一の役割を果たす
部材であるので説明を省略する。

第３図において、ランプ電流を検出するためのトランス
Ｔ３の２次巻線（端子ｍ、ｍ−）に発生した２次電圧は
整流回路によって整流され抵抗Ｒ１３、ボリュームＶＲ
２および抵抗Ｒ１４に印加される。そして、これらの抵
抗により分圧されて端子ｇからダイオードＤ６を介して
ＩＣ２１の端子Ｉへ入力する。

一方、トランスＴ２の２次巻線Ｗ５により検出されたラ
ンプ電圧は同様にして整流回路で整流され、抵抗Ｒ１１
，ボリュームＶＲＩおよび抵抗Ｒ１２に印加される。そ
して、ボリュームＶＲＩからダイオードＤ７を介してＩ
Ｃ２１の端子ｉへと入力される。

ボリュームＶＲＩ、ＶＲ２は電圧および電流の検出レベ
ルを調整するためのボリュームである。

ＩＣ２１は型名ＴＬ４９４のＩＣであり、Ｖ−ＰＷＭ変
換回路を構成している。ＩＣ２１は入力端子ｉに印加さ
れる直流電圧に応じたパルス幅のＰＷＭ信号をトランジ
スタＱ５のベースに入力し、同様に同じＰＷＭ信号を端
子ｆへと出力する。

端子ｆへと出力されたＰＷＭ信号は抵抗Ｒ７ｂおよびコ
ンデンサＣ６ｂからなるＣＲ回路で直流電圧に変換され
、抵抗Ｒ５ｂを介してＦＥＴＱ２ｂのゲート・ソース間
に印加される。一方、トランジスタＱ５は、ベースに入
力したＰＷＭ信号に基づいてオン／オフし、このトラン
ジスタＱ５がオンしたときはカレントミラー回路を構成
する一方のトランジスタＱ３からダイオードＤ５および
抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ５へと所定の電流が流
れる。そして、この電流値と同じ値の電流がカレントミ
ラー回路を構成するもう一方のトランジスタＱ４に流れ
る。

トランジスタＱ４に流れた電流は抵抗Ｒ６を介して端子
ｄに至る。端子ｄにおけるＰＷＭ信号は、抵抗Ｒ７ａお
よびコンデンサＣ６ａからなるＣＲ回路により直流電圧
に変換され、抵抗Ｒ５ａを介してＦＥＴＱ２Ｈのゲート
・ソース間に印加される。結果として、上下のＦＥＴＱ
２ａおよびＱ２ｂには、同じゲート・ソース間電圧ＶＧ
Ｓが印加されることとなる。

以上のようにして、ＦＥＴＱ２ａおよびＱ２ｂのインピ
ーダンスを可変し、スイッチングトランジスタＱｌａ、
Ｑｌｂの発振周波数を可変し、インバータの出力を変化
させる。

第４図は、第３図の回路においてランプＦを２本のラン
プＦ１およびＦ２に置き換え、さらに調光回路１３を設
けた放電灯点灯装置の回路図である。第３図と同一の記
号は、同一の役割を果たす部材であるので説明を省略す
る。調光回路１３においては、パルス状の調光信号を入
力して抵抗Ｒ１６を介してフォトカップラＰＣの１次側
を駆動する。フォトカップラＰＣの２次側は電流検出回
路１２の一端に抵抗Ｒ１５とともに直列に接続されてい
る。

このような構成により、パルス調光信号に応じて電流検
出量が加算された形でＶ−ＰＷＭ変換回路であるＩＣ２
１に入力することとなる。従って、調光信号に応じてイ
ンバータ出力が制御され、ランプの調光制御が実現され
ることとなる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、ＰＷＭ信号を用
いてそのＰＷＭ信号をレベルシフト回路により直流電圧
に変換して該直流電圧により主スイッチングトランジス
タの制御回路の周波数を決めるコンデンサの容量を制御
しているので、自励式のハーフブリッジインバータにお
いて広範囲な出力制御を行なうことができる。また、自
励式なので他励式に比べ駆動回路が簡単でかつ安価であ
る。さらに、高耐圧であっても高価でオン抵抗（ドレイ
ン・ソース間抵抗）が大きいという欠点があるパワーＭ
Ｏ５ＦＥＴを使用することなく、安価なバイポーラトラ
ンジスタを安定に駆動することができる。また、高耐圧
のバイポーラトランジスタが使用できるので、外来サー
ジなどに対する保護回路を省略できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す放電灯点灯装置の回
路図、 第２図は、第１図の回路の各端子の波形図、第３図は、
レベルシフト回路などをより具体的に記載した放電灯点
灯装置の回路図、 第４図は、調光回路をも加えた放電灯点灯装置の回路図
である。 １：交流電源、２：整流平滑回路、４：インバータ、１
１：電流検出部、１２：電圧検出部、１３：調光制御部
、１４：Ｖ−ＰＷＭ変換回路、１５ニレベルシフト回路
、Ｑｌａ、Ｑｌｂ：主スイッチングトランジスタ、ＴＩ
、Ｔ２．Ｔ３　：　トランス、Ｆ：ランプ、Ｒｌａ、Ｒ
ｌｂ：抵抗、Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ：コンデ
ンサ、Ｑ２ａ、Ｑ２ｂ：ＦＥＴ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プッシュプル回路を形成する１対の主スイッチン
   グトランジスタ、および該プッシュプル回路の出力を該
   １対の主スイッチングトランジスタの制御電極にそれぞ
   れ正帰還する１対の駆動巻線を有する可飽和型帰還トラ
   ンスを備えた自励式ハーフブリッジインバータを具備す
   る放電灯点灯装置において、 パルス幅変調されたパルス信号を発生する手段と、 上記主スイッチングトランジスタのベース回路に直列に
   挿入されたコンデンサにそれぞれ接続され、該コンデン
   サの容量を変えて上記インバータの発振周波数を可変す
   るための１対の可変インピーダンス素子と、 上記パルス信号のパルス幅に応じたレベルの直流電圧を
   発生し、該直流電圧により上記１対の可変インピーダン
   ス素子のそれぞれのインピーダンスを同様に制御するた
   めのレベルシフト回路とを具備することを特徴とする放
   電灯点灯装置。