JPH05146152A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】入力電流における高調波成分を低減するととも
に電力効率を高める。 【構成】交流電源２１にローパスフイルタ回路２３を介
して全波整流回路２４を接続し、その全波整流回路の出
力端子に部分平滑回路２５を接続し、その部分平滑回路
にインバータ回路２６と放電灯２７を設けた点灯回路を
接続する。部分平滑回路の平滑コンデンサ２８にＭＯＳ
型ＦＥＴ２９を直列に接続している。そして整流回路か
らの脈流電圧が平滑コンデンサの充電電圧よりも低下す
るとＦＥＴのオン、オフ動作により平滑コンデンサから
インバータ回路への放電及び整流回路からのインバータ
回路への電力供給が交互に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部分平滑回路を備えた
電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電源装置としては図５に
示すものが知られている。これは交流電源１に全波整流
回路２を介してコンデンサ３及びダイオード４の直列回
路からなる部分平滑回路を接続している。そして部分平
滑回路にインバータ回路５を接続している。インバータ
回路５は１石式のものでトランス６、スイッチングトラ
ンジスタ７及びコンデンサ８を設け、トランス６の１次
巻線にトランジスタ７を直列に接続すると共にコンデン
サ８を並列に接続している。そしてトランス６の１次巻
線にインダクタ９を介してコンデンサ３を並列に接続し
ている。

【０００３】トランス６の２次巻線にはインダクタ１０
を介して放電灯１１の各フィラメント電極の一端が接続
され、その各フィラメント電極の他端間には始動用のコ
ンデンサ１２が接続されている。この装置は交流電源１
からの交流を全波整流回路２で整流して部分平滑回路の
コンデンサ３で平滑し、インバータ回路５に電力供給を
行うようになっている。

【０００４】しかしこの装置ではコンデンサ３が放電し
インバータ回路５に電流を供給するとき、交流電源１側
からの入力電流が停止するため、電源電流が台形波状と
なり、その結果高調波成分を含んだり、入力力率が低下
する問題があった。

【０００５】そこでこのような問題を解決するものとし
て例えば特開平３−１１７３７０号公報のものが知られ
ている。これは図６に示すように交流電源１にローパス
フイルタ回路１３を介して全波整流回路２を接続し、そ
の整流回路２の出力端子にスイッチング素子１４と抵抗
１５との直列回路を接続すると共に、ダイオード１６を
介して部分平滑回路１７を接続している。この部分平滑
回路１７はコンデンサ１８とダイオード１９との直列回
路を設け、その直列回路を整流回路２の出力端子にダイ
オード１６を介して接続し、コンデンサ１８とダイオー
ド１９との接続点をダイオード２０を介してインバータ
回路５に接続している。

【０００６】この装置は交流電源１からの交流を整流回
路２で整流した後、部分平滑回路１７で平滑している。
そして部分平滑回路１７が放電するときにはスイッチン
グ素子１４をオンして抵抗１５に電流を流し、部分平滑
回路１７が放電していないときにはスイッチング素子１
４をオフして交流電源１からの入力電流を流す。これに
より部分平滑回路１７が放電しているときにも交流電源
１から入力電流を流すことができ高調波成分を低減する
ようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
装置では、部分平滑回路１７が放電しているときには交
流電源１からの入力電流を抵抗１５に流すため、この消
費電力は負荷であるインバータ回路側には寄与せず電力
効率が低い問題があった。そこで本発明は、入力電流に
おける高調波成分を低減できるのは勿論、電力効率を高
めることができ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】本発明は、交流電源にフ
イルタ回路を介して接続された整流回路と、この整流回
路の出力端子に接続され、その整流回路の出力電圧値が
自己の充電電圧値よりも低い間整流回路に代わって負荷
に給電する部分平滑回路と、この部分平滑回路の放電路
に介挿されたスイッチング素子とからなるものである。

【０００９】

【作用】このような構成の本発明においては、整流回路
からの脈流電圧が部分平滑回路の充電電圧値よりも高い
ときには整流回路からの脈流電圧が直接負荷に供給され
る。また整流回路からの脈流電圧が部分平滑回路の充電
電圧値よりも低いときには部分平滑回路から負荷に給電
されるが、このときスイッチング素子がスイッチング動
作することにより、スイッチング素子のオン時には部分
平滑回路の放電路が形成されるため部分平滑回路から負
荷への給電が行われる。しかしスイッチング素子のオフ
時には部分平滑回路の放電路が遮断されるため部分平滑
回路から負荷への給電は停止される。そしてこのときに
は整流回路からの脈流電圧が直接負荷に供給されるよう
になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。なお、本実施例は本発明を放電灯点灯装置に適
用したものについて述べる。

【００１１】図１に示すように、交流電源２１にサージ
吸収素子２２を並列に接続すると共に、ローパスフイル
タ回路２３を介してダイオードブリッジからなる全波整
流回路２４の入力端子を接続している。前記全波整流回
路２４の出力端子に部分平滑回路２５を接続し、その部
分平滑回路２５に負荷であるインバータ回路２６と放電
灯２７からなる点灯回路を接続している。

【００１２】前記部分平滑回路２５は平滑コンデンサ２
８とスイッチング素子としてのＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効
果トランジスタ）２９との直列回路を設け、そのＭＯＳ
型ＦＥＴ２９を駆動回路３０によってスイッチング駆動
するようになっている。前記駆動回路３０としてはＦＥ
Ｔ２９をオン、オフ制御するのみなので一般に使用され
る発振回路で十分である。なお、オン、オフのデューテ
ィ比を変化させたい場合には例えばＴ５５５等の汎用タ
イマＩＣを使用すればよい。前記平滑コンデンサ２８と
ＦＥＴ２９との接続点をインダクタ３１を介し、さらに
ダイオード３２を順極性に介して前記インバータ回路２
６に接続している。

【００１３】前記インバータ回路２６はトランス３３の
１次巻線３３ａとスイッチングトランジスタ３４との直
列回路を設け、前記トランス３３の１次巻線３３ａに共
振用コンデンサ３５を並列に接続し、前記スイッチング
トランジスタ３４にダイオード３６を並列に接続してい
る。

【００１４】前記トランス３３の２次巻線３３ｂにイン
ダクタ３７を介して前記放電灯２７の各フィラメント電
極２７ａ，２７ｂの一端を接続している。前記放電灯２
７の各フィラメント電極２７ａ，２７ｂの他端間には始
動用コンデンサ３８が接続されている。

【００１５】前記インダクタ３７にはそのインダクタ３
７と磁気的に結合したコイル３９が添設され、そのコイ
ル３９にコンデンサ４０を介して前記インバータ回路２
６のスイッチングトランジスタ３４のベース、エミッタ
を接続している。前記コイル３９にはダイオード４１が
そのカソードを前記トランジスタ３４のベース側にして
並列に接続され、また前記コンデンサ４０にはダイオー
ド４２がそのカソードを前記トランジスタ３４のエミッ
タ側にして並列に接続されている。

【００１６】前記トランジスタ３４のベースはまた抵抗
４３を介して前記平滑コンデンサ２８の正極端子に接続
すると共に、ダイオード４４を順方向に介し、さらにコ
ンデンサ４５と抵抗４６との並列回路を介して自己のエ
ミッタに接続している。

【００１７】このような構成の実施例においては、交流
電源２１からは図２の(a) に示すような電源波形が供給
され、これが全波整流回路２４で整流されて図２の(b)
に示す脈流電圧波形となる。

【００１８】そして図中ｔ1 〜ｔ2 の区間及びｔ4 〜ｔ
5の区間では整流回路２４からの脈流電圧が部分平滑回
路２５の平滑コンデンサ２８の充電電圧よりも高くなっ
ているので、この区間では整流回路２４からの脈流電圧
がインバータ回路２６に直接供給されると共に平滑コン
デンサ２８が充電される。そしてこの区間ではＦＥＴ２
９がどのように動作しても関係ない。

【００１９】図中ｔ0 〜ｔ1 の区間、ｔ2 〜ｔ4 の区間
及びｔ5 〜ｔ6 の区間では整流回路２４からの脈流電圧
が部分平滑回路２５の平滑コンデンサ２８の充電電圧よ
りも低くなるので、平滑コンデンサ２８の充電電荷がイ
ンバータ回路２６に放電するようになる。

【００２０】例えばｔ2 〜ｔ4 の区間について動作を述
べると、この区間においてはＦＥＴ２９のオン、オフ動
作により平滑コンデンサ２８は放電、放電停止を繰り返
す。すなわち平滑コンデンサ２８の放電電圧は図３の
(a) に示すようにＦＥＴ２９がオンすると平滑コンデン
サ２８の放電路が形成されるため放電電圧が発生し、逆
にＦＥＴ２９がオフすると平滑コンデンサ２８の放電路
が遮断されるため放電電圧の発生が停止される。

【００２１】このとき整流回路２４からの入力電圧波形
は図３の(b) に示すようにＦＥＴ２９がオンのときには
電流が入力側から供給され、ＦＥＴ２９がオフのときに
は入力電圧がインバータ回路２６に印加される。すなわ
ちＦＥＴ２９がオフのときには無平滑状態となる。

【００２２】しかしてインバータ回路２６に供給される
電圧波形は図３の(a) と(b) を合成した図３の(c) に示
す波形となる。こうしてインバータ回路２６に供給され
る電圧波形は図２の(c) に示すようになる。そしてイン
バータ回路２６の発振動作により放電灯２７は高周波点
灯される。

【００２３】このとき交流電源２１からの入力電流も図
３の(c) に示すように流れようとするが、実際にはロー
パスフイルタ回路２３があるため図２の(d) に示すよう
に正弦波に略近い波形となる。

【００２４】こうして交流電源２１からは高調波成分の
極めて少ない入力電流が供給されることになる。しかも
交流電源２１からの入力電流は部分平滑回路２５かイン
バータ回路２６に常に供給されるので無駄な電力消費は
なく電力効率を高めることができる。

【００２５】そして駆動回路３０によるＦＥＴ２９のス
イッチング周波数をインバータ回路２６の発振周波数と
それ程違わない高周波にすることにより、入力電流波形
をより正弦波に近付けることができ、また放電灯２７へ
の供給電力の低下も防止できる。

【００２６】また部分平滑回路２５からインバータ回路
２６に対して給電を開始するとき（放電を開始すると
き）の実効電圧値を大きくすればｔ0 〜ｔ1 の区間、ｔ
2 〜ｔ4 の区間及びｔ5 〜ｔ6 の区間が長くなり、すな
わち充電区間が短く放電区間が長くなるので、インバー
タ回路２６に供給される電力の低下をより少なくでき
る。次に本発明の他の実施例を図面を参照して説明す
る。なお、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付
して詳細な説明は省略する。

【００２７】これは図４に示すように部分平滑回路２５
として他の構成のものを使用したもので、２個の平滑コ
ンデンサ５１，５２を設け、一方の平滑コンデンサ５１
の一端を全波整流回路２４の出力端子の正極側に接続
し、他端をダイオード５３を逆極性に介してＦＥＴ２９
に接続している。また他方の平滑コンデンサ５２の一端
をダイオード５４を順極性に介して前記全波整流回路２
４の出力端子の正極側に接続し、他端を前記ＦＥＴ２９
に接続するとともにダイオード５５を順極性に介して前
記全波整流回路２４の出力端子の負極側に接続してい
る。前記一方の平滑コンデンサ５１とダイオード５３と
の接続点と前記ダイオード５４と他方の平滑コンデンサ
５２との接続点との間にダイオード５６を接続してい
る。

【００２８】このような部分平滑回路２５を使用して
も、各平滑コンデンサ５１，５２に対する充電はダイオ
ード５６，５５を介して行われ、また放電はＦＥＴ２９
がオンしたときに一方の平滑コンデンサ５１はダイオー
ド５３を介して、また他方の平滑コンデンサ５２はダイ
オード５４を介して行われることになる。従って本実施
例においても前記実施例と同様の効果が得られるもので
ある。なお、前記各実施例は本発明を放電灯点灯装置に
適用したものについて述べたが必ずしもこれに限定され
るものでないのは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、入
力電流における高調波成分を低減できるのは勿論、電力
効率を高めることができる電源装置を提供できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図。

【図２】同実施例の各部の電圧波形を示す図。

【図３】同実施例の要部動作を説明するための部分拡大
波形図。

【図４】本発明の他の実施例を示す回路構成図。

【図５】従来例を示す回路構成図。

【図６】従来例を示す回路構成図。

【符号の説明】

２１…交流電源、２３…ローパスフイルタ回路、２４…
全波整流回路、２５…部分平滑回路、２６…インバータ
回路、２９…ＭＯＳ型ＦＥＴ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源にフイルタ回路を介して接続さ
   れた整流回路と、この整流回路の出力端子に接続され、
   その整流回路の出力電圧値が自己の充電電圧値よりも低
   い間前記整流回路に代わって負荷に給電する部分平滑回
   路と、この部分平滑回路の放電路に介挿されたスイッチ
   ング素子とを具備したことを特徴とする電源装置。