JPH0423517B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、例えば放電灯点灯装置に用いられる
１石式インバータに関する。

（発明の背景） 第３図は、従来のベース帰還型１石式インバー
タを用いた放電灯点灯装置の回路構成を示す。同
図において、１は商用電源等の交流電源で、この
交流電源１に整流装置例えば全波整流回路２を接
続し、この整流回路２の整流出力端子ａ，ｂ間に
１石式ブロツキング発振型トランジスタインバー
タ３を接続し、さらに、このインバータ３の出力
トランス３１の２次巻線３１ｓに負荷としての放
電灯（ランプ）４を接続している。５は高周波バ
イパス用コンデンサで、コンデンサ入力型の整流
回路においては平滑用コンデンサで兼用されるこ
ともある。

インバータ３は、出力トランス３１および主ト
ランジスタ３２等を具備し、整流回路２の正側出
力端子ａとトランジスタ３２のコレクタとの間に
出力トランス３１の１次巻線３１ｐを接続すると
ともにこの１次巻線３１ｐと並列に共振用コンデ
ンサ３３を接続し、トランジスタ３２のエミツタ
をダイオード３４を介して整流回路２の負側出力
端子（共通端子）ｂに接続し、トランジスタ３２
のコレクタと整流回路２の負側出力端子ｂとの間
にダイオード３５をトランジスタ３２とダイオー
ド３４との直列回路に対して逆極性に接続し、出
力トランス３１のベース帰還巻線３１ｆは一端を
整流回路２の負側出力端子ｂに接続するとともに
他端はコンデンサ３６およびインダクタ３７等か
らなるLC直列共振回路を介してトランジスタ３
２のベースに接続し、さらに、コンデンサ３６の
両端にトランジスタ３９１のエミツタおよびコレ
クタをダイオード３９２を介して接続するととも
にこのトランジスタ３９１のベースを出力トラン
ス３１のベース帰還巻線３１ｆを上記他端側に巻
き上げて設けた端子に接続している。

なお、ダイオード３４はトランジスタ３２をベ
ース・エミツタ間逆電圧から保護するとともにベ
ース引抜電流を過不足なく供給するためのもので
ある。また、ダイオード３５はトランジスタ３２
のオフ時、出力トランス３１の１次巻線３１ｐに
トランジスタ３２のコレクタ電流と逆向きの電流
経路を与えることにより出力波形の歪を防止する
ダンパーダイオードである。さらに、トランジス
タ３９１、ダイオード３９２等は、トランジスタ
３２がオフしてベース帰還巻線電圧が負になつた
とき、コンデンサ３６を放電しリセツトするもの
で、これによりコンデンサ３６と並列に放電用抵
抗を接続することによるLC共振回路のＱ低下や
トランジスタ３２のスイツチング特性の劣化を防
止している。

次に以上のように構成した放電灯点灯装置の作
用を述べる。

交流電源１が投入されると、全波整流回路２よ
り全波整流出力（脈流出力）が発生し、これがイ
ンバータ３に与えられる。これにより、インバー
タ３では前期整流出力がバイアス抵抗３８を介し
てトランジスタ３２にベース電流として与えら
れ、トランジスタ３２がオンする。以後、トラン
ジスタ３２は、トランジスタ３２のコレクタ−出
力トランス３１の１次巻線３１ｐ−ベース帰還巻
線３１ｆ−コンデンサ３６−インダクタ３７−ト
ランジスタ３２のベース等からなるコレクタベー
ス間正帰還ループおよび１次巻線３１ｐのインダ
クタンス分とコンデンサ３３の共振により発振
し、出力トランス３１の各巻線３１ｐ，３１ｓ，
３１ｆに高周波出力を発生する。ランプ４は、出
力トランス３１の２次巻線３１ｓを介してこの高
周波出力が与えられ点灯する。

ところで、このインバータ３においてコンデン
サ３６およびインダクタ３７の直列回路を介して
トランジスタ３２にベース電流を供給することに
より、高周波スイツチング特性の改善を図つてい
る。すなわち、コンデンサ３６とインダクタ３７
は直列共振回路を構成し、正方向電流で充分なド
ライブを主トランジスタ３２に与え、負方向電流
で大きなベース電荷引抜きを行なうとともに、こ
のベース引抜電流は、ダイオード３４の作用によ
り、つまり主トランジスタターンオフの瞬間、主
トランジスタ３２のコレクタ電流がベース引抜電
流と等しくなることでダイオード３４がターンオ
フしたとき停止し、過不足が防止される。しか
し、このような方策を施しても主トランジスタ３
２のスイツチングロスは思つた程低減されなかつ
た。

本発明者は、この原因について種々検討した結
果、第４図の各部電圧・電流波形図に示されるよ
うに、トランジスタ３２のコレクタ・エミツタ間
電圧Vceと出力トランス３１の帰還巻線３１ｆの
誘起電圧（以下ドライブ電圧と称する）Vfとは
波形はほぼ同一であるが、ドライブ電圧Vfは平
均値が零となるように誘起されるため、基準電位
（０レベルの位置）が異なる。従つて、コレク
タ・エミツタ間電圧Vceがゼロクロスする前の正
の区間であつてもドライブ電圧Vfがゼロクロス
して正の電圧となりトランジスタ３２のベース電
圧が正となる区間ｔ１が生じ、この区間ｔ１にお
いてはトランジスタ３２はベース電流Ibが流れて
電圧Vceがゼロクロスする前であるにもかかわら
ずオンしてしまう。このため、コンデンサ３３と
出力トランス１次巻線３１ｐの共振回路のエネル
ギーをトランジスタ３２で消費することになり、
トランジスタ３２のターンオン時のスイツチング
ロスが大きくなるという知見を得た。

第５図は、上記知見に基づき提出され、本出願
人により先に特願昭58−157945号として出願され
た放電灯点灯装置の回路構成を示す。同図の装置
は、第３図のものに対し、インバータ３の主トラ
ンジスタ３２のベースと整流回路２の負側出力端
子ｂとの間にスイツチング素子としてのトランジ
スタ６１を接続し、このトランジスタ６１のベー
スと出力トランス３１の帰還巻線３１ｆのベース
側端子との間にコンデンサ６３とゼナーダイオー
ド６４との直列回路を接続し、さらに、コンデン
サ６３およびゼナーダイオード６４の接続点とト
ランジスタ３９１のコレクタとをダイオード６５
を介して接続したものである。なお、ダイオード
６２はトランジスタ３２に対するダイオード３４
と同様にトランジスタ６１をベース・エミツタ間
逆電圧から保護するためのもので、ダイオード６
５はトランジスタ３９１とともにコンデンサ６３
をリセツトするためのものである。

このインバータ３においては、ベース帰還巻線
３１ｆに誘起される電圧Vfをコンデンサ６３で
微分した電圧のゼナーダイオード６４のゼナー電
圧を越える部分をトランジスタ６１のベースに印
加することにより、ドライブ電圧Vfの傾きが正
でかつ一定の値より大きい間、すなわちトランジ
スタ３２のコレクタ・エミツタ間電圧が充分に残
存しているにも拘らずドライブ電圧Vfが正であ
る区間ｔ１を含む区間ｔ２の間、トランジスタ６
１をオンさせ、トランジスタ３２のベース電圧Ib
をバイパスしている。これにより、トランジスタ
３２はコレクタ・エミツタ間電圧Vceがゼロクロ
スした後の区間ｔ３のみベース電流が供給されて
オンし、スイツチングロスは低減される。

しかし、この先願の１石式インバータは、入力
電圧すなわち整流回路２の出力電圧が低下した場
合、ドライブ電圧Vfも低下してしまうため、主
トランジスタ３２のスイツチングロス低減効果が
低下するという不都合があつた。

（発明の目的） 本発明の目的は、ベース帰還型１石式ブロツキ
ングインバータにおいて、入力電圧の変動にかか
わらず、常に充分なスイツチングロス（特にター
ンオン時）低減を可能にすることにある。

（発明の構成） 上記目的を達成するために本発明では、１次巻
線および帰還巻線を有する出力トランスと該１次
巻線を付勢する主トランジスタとを備え該帰還巻
線からLC直列共振回路を介して供給される電流
により該主トランジスタのベースを駆動するベー
ス帰還型１石式ブロツキングインバータにおい
て、上記帰還巻線に正電圧が発生している間定電
圧を発生する定電圧素子と、該定電圧素子の端子
間電圧に応じて該帰還巻線から上記主トランジス
タへのベース駆動電流の供給を可能化するスイツ
チング回路とを設けたことを特徴とする。

（実施例の説明） 以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。
なお、従来例と共通または対応する部分について
は同一の符号で表わす。

第１図は本発明の１実施例に係る放電灯点灯装
置の回路構成を示す。同図の装置は第３図のもの
に対し、帰還巻線３１ｆの両端子間にコンデンサ
７１とダイオードアレイ７２の直列回路をダイオ
ードアレイ７２がトランジスタ３２のベース・エ
ミツタと同極性となるように接続し、トランジス
タ７３をトランジスタ３２のベースドライブ回路
に直列に接続するとともに、トランジスタ７４、
ダイオード７５，７６等からなりトランジスタ７
３を上記ダイオードアレイ７２の正の電圧が発生
したときのみオンさせるドライブ制御回路を設け
たものである。

なお、コンデンサ７１はレベルシフト（カツプ
リング）用であり、ダイオード７５はトランジス
タ７４を帰還巻線３１ｆによるベース・エミツタ
間逆電圧から保護するためのものである。また、
ダイオード７７はベース帰還巻線３１ｆによるト
ランジスタ３２のベース引き抜き電流バイパス用
である。

次に第１図の装置の作用を第２図の各部電圧・
電流波形図を参照しながら説明する。

交流電源１が投入されると、全波整流回路２よ
り全波整流出力（脈流出力）が発生し、これがイ
ンバータ３に与えられて前述のようにインバータ
３が発振し、高周波出力が発生してランプ４は点
灯する。

しかし、このインバータ３においては、帰還巻
線３１ｆの正電圧をコンデンサ７１によりレベル
シフトした後ダイオードアレイ７２によつて整流
し、このダイオードアレイ７２に発生するほぼ定
電圧・定期間の順方向電圧をトランジスタ７４に
印加している。すなわち、ダイオードアレイ７２
の端子間には、第２図に示すように、台形のドラ
イブ電圧Vfをコンデンサ７２の電圧Vcでスライ
スした、トランジスタ３２のオン時間とほぼ等し
いタイミングの電圧Vdが得られるが、電圧Vcが
入力電圧に応じて変化することにより、電圧Vd
は入力電圧およびドライブ電圧に関わりなくほぼ
定電圧・定期間となるため、トランジスタ７４従
つてトランジスタ７３は一定の期間のみ一定のベ
ース電流で駆動されることになる。このため、ト
ランジスタ３２へのベースドライブ電流は、入力
電圧およびドライブ電圧に関わりなく、トランジ
スタ３２のオン時間とほぼ同一のタイミングで供
給されることとなり、トランジスタ３２のターン
オンロスが低減されるとともにこのスイツチング
改善効果は入力電圧が変つても変らない。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で適宜
変更して実施することができる。例えば、インバ
ータ３としては、出力の一部を整流してコンデン
サに蓄え、整流回路２の整流出力がこのコンデン
サの両端電圧より低い間インバータ３に補助電力
として与えるいわゆる補助電源型のインバータに
適用してもよく、この場合は、ダイオード３５を
省略することができる。また、pnpトランジスタ
７３を主トランジスタ３２のベース回路と直列に
接続する代りに、第７図に示すように、トランジ
スタ７４のオンによりオフするnpnトランジスタ
７８を主トランジスタ３２のベース回路と並列に
接続してもよい。この場合は、ダイオード７７が
不要となる。また、同図において、ダイオード７
９およびコンデンサ８０は、トランジスタ７８の
ベース駆動用の正電源を構成している。

以上のように本発明によると、インバータの主
トランジスタのコレクタ・エミツタ間電圧がゼロ
クロスするまではスイツチング回路により主トラ
ンジスタへのベース電流の供給を禁止しているた
め、主トランジスタのターンオンロス改善が図
れ、しかも、ドライブ電圧をレベルシフトして得
られる定期間・定電圧の信号により上記スイツチ
ング回路を制御するようにしているため、入力電
圧従つてドライブ電圧の変動により回路動作の影
響の少ないターンオンロス改善回路を実現するこ
とができる。これにより、主トランジスタの損失
が低減し、回路効率が向上し、主トランジスタの
発熱が低減する。特に、例えば部分平滑回路を用
いたインバータ回路においては、該平滑回路の出
力電圧が低い位相でもターンオンロス改善効果が
損われない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る放電灯点灯装
置の部分回路図、第２図は第１図の放電灯点灯装
置における各部電圧または電流波形図、第３およ
び５図は従来の１石式インバータを用いた放電灯
点灯装置の回路図、第４および６図はそれぞれ第
３および５図の放電灯点灯装置における各部電圧
または電流波形図、第７図は本発明の他の実施例
に係る放電灯点灯装置の部分回路図である。 １……交流電源、２……全波整流回路、３……
インバータ、３１……出力トランス、３１ｆ……
ベース帰還巻線、３２……主トランジスタ、３６
……コンデンサ、３７……インダクタ、７１……
コンデンサ、７２……ダイオードアレイ、７３，
７４……トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １次巻線および帰還巻線を有する出力トラン
   スと該１次巻線を付勢する主トランジスタとを備
   え該帰還巻線からLC直列共振回路を介して供給
   される電流により該主トランジスタのベースを駆
   動するベース帰還型１石式ブロツキングインバー
   タにおいて、上記帰還巻線の誘起電圧が正の所定
   期間のみ定電圧出力を発生する定電圧回路と、該
   定電圧出力に応じて該帰還巻線から上記主トラン
   ジスタへのベース駆動電流の供給を可能化するス
   イツチング回路とを設けたことを特徴とする１石
   式インバータ。 ２ 前記定電圧回路が、レベルシフト用コンデン
   サおよび複数のダイオードを直列接続してなる特
   許請求の範囲第１項記載の１石式インバータ。