JPH0611185B2 - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH0611185B2
JPH0611185B2 JP11371885A JP11371885A JPH0611185B2 JP H0611185 B2 JPH0611185 B2 JP H0611185B2 JP 11371885 A JP11371885 A JP 11371885A JP 11371885 A JP11371885 A JP 11371885A JP H0611185 B2 JPH0611185 B2 JP H0611185B2
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JP
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smoothing capacitor
switch element
inductor
load
power supply
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JP11371885A
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晃司 山田
太志 岡本
明則 平松
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は放電灯装置などに用いられるチョッパ型電源装
置に関するものである。
[背景技術] 従来の昇圧型チョッパ回路は、第4図に示すように、直
流電源にインダクタL1とスイッチ素子Q1を直列に接続
すると共に、スイッチ素子Q1に並列にダイオードD1
平滑コンデンサC0を直列接続し、負荷LDを平滑コン
デンサC0の両端に接続したものを基本構成としてい
る。この構成において、負荷LDが無負荷あるいは異常
軽負荷になると、平滑コンデンサC0の両端電圧が異常
に高くなるので、その対策として通常はスイッチ素子Q
1を制御して、そのオンデューティを変化させているの
であるが、用途によってオンデューティを変化させるこ
とができないものがある。
第2図はその1例を示したもので、放電灯負荷の限流イ
ンダクタを小形化するためのインバータ回路と、昇圧型
チョッパ回路とで放電灯点灯回路を構成し、スイッチ素
子Q1を共用することにより、回路構成を簡略化したも
のである。同図においても第1図と同様に、インダクタ
1とスイッチ素子Q1とが交流電源ACと全波整流器D
Bよりなる直流電源DCに直列に接続されると共に、ス
イッチ素子Q1に並列にダイドーオD1と平滑コンデンサ
0とが直列接続されているので、平滑コンデンサC0
両端電圧を出力とする昇圧型チョッパ回路が構成されて
おり、またこの平滑コンデンサC0を入力端として、ス
イッチ素子Q1,Q2、ダイオードD1,D2、コンデンサ
1,C2およびインダクタL2により、直列インバータ
回路(あるいはハーフブリッジ型インバータ回路)が構
成されている。
第5図の構成において、いまスイッチ素子Q1がオンす
ると、直流電源DCとインダクタL1とスイッチ素子Q1
が閉ループを形成するので、インダクタL1にエネルギ
が蓄積され、同時に平滑コンデンサC0からコンデンサ
1→負荷LD→インダクタL2→スイッチ素子Q1を通
って負荷電流が流れる。次にスイッチ素子Q1がオフす
ると、インダクタL1に蓄えられていたエネルギによ
り、ダイオードD1を介して平滑コンデンサC0が充電さ
れ、それと同時にスイッチ素子Q2がオンして、コンデ
ンサC1に充電されていた電荷がスイッチ素子Q2→イン
ダクタL2→負荷LDを通って放電する。以上の動作が
繰り返されて、電源から負荷へ電流が供給される。
上記の構成において、ランプ切れなどの原因によりイン
バータ回路が無負荷または軽負荷になると、チョッパ回
路から平滑コンデンサC0への充電電流が負荷への放電
電流に比し著しく大きくなるために、平滑コンデサC0
の電圧が異常上昇するという問題がある。しかしそれを
防ぐためにスイッチ素子Q1のオンデューティを変化さ
せることは、前述のように昇圧チョッパ回路のスイッチ
素子Q1がインバータ回路に共用されているために、イ
ンバータ回路の動作に異常を生じることになる。したが
ってこのような場合には、無負荷時の異常昇圧をスイッ
チ素子Q1のオンデューティを変化させることによって
防止することができないという問題があった。
[発明の目的] 本発明は上記の問題点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは、昇圧型チョッパ回路において、ス
イッチ素子のオンデューティを変化させることができな
いような場合にも、チョッパ出力が異常昇圧しないよう
な電源装置を提供するにある。
[発明の開示] しかして本発明による電源装置は、交流を整流した電源
または直流電源DCにインダクタL1と第1のスイッチ
素子Q1を直列接続すると共に、第1のスイッチ素子Q1
に並列に第1のダイオードD1と第1の平滑コンデンサ
0を直列接続し、負荷LDを第1の平滑コンデンサC0
の両端に接続してなる昇圧チョッパ回路において、第1
のスイッチ素子Q1と逆方向並列に第2のダイオードD2
を接続し、第1のダイオードD1と逆方向並列に第2の
スイッチ素子Q2を接続し、さらに電源DCと並列に第
2の平滑コンデンサC3を接続して構成したものであ
り、無負荷時には第1の平滑コンデンサC0の電荷を第
2のスイッチ素子Q2を通じて電源側へ返還するように
した点に特徴を有するものである。
第1図は本発明によるチョッパ型電源装置の一実施例を
示したものである。同図において、交流電源ACと全波
整流器DBよりなる直流電源DCに並列に第2の平滑コ
ンデンサC3が接続され、またインダクタL1と第1のス
イッチ素子Q1が電源DCに直列に接続されている。さ
らに第1のスイッチ素子Q1には逆方向並列に第2のダ
イオードD2が接続されると共に、第1のスイッチ素子
1の両端に第1のダイオードD1と第1の平滑コンデン
サC0とが直列接続されており、また第1のダイオード
1が逆方向並列に第2のスイッチ素子Q2が、また第1
の平滑コンデンサC0と並列に負荷LDがそれぞれ接続
されている。
第1図において、第1のスイッチ素子Q1は制御回路A1
によって50%のオンデューティでオンオフ制御されて
おり、スイッチ素子Q1がオンすると、直流電源DCと
インダクアL1とスイッチ素子Q1とが閉ループを形成す
るので、インダクタL1にエネルギが蓄積され、同時に
第1の平滑コンデンサC0からコンデンサC1→負荷LD
→インダクタL2→スイッチ素子Q1を通って負荷電流が
流れる。正常動作時には第2のスイッチ素子Q2はオフ
のままであり、回路は第4図の場合と同様の動作を行な
っているが、無負荷または軽負荷となって第1の平滑コ
ンデンサC0の電圧が上昇すると、制御回路A2がこれを
検出し、第1のスイッチ素子Q1のオフ期間に一定のオ
ンデューティで第2のスイッチ素子Q2をオンさせる。
その結果第1の平滑コンデンサQ0に蓄積された電荷
は、第2のスイッチ素子Q2のオン期間に第2のスイッ
チ素子Q2→インダクタL1→第2の平滑コンデンサC3
の経路を通って還流し、第1の平滑コンデンサC0の電
荷が第2の平滑コンデンサC3によって分担されること
になるので、第1の平滑コンデンサC0の電圧が低下す
るのである。
なお正常動作時においても、ボリュームなどによって第
2のスイッチ素子Q2のオンデューティを調節できるよ
うにしておけば、負荷LDの電圧を所望の電圧値に設定
することができる。
第2図は本発明を放電灯点灯回路に利用した実施例を示
したもので、回路構成は第5図の従来例において電源D
Cと並列に第2の平滑コンデンサC3を接続したものと
同じであり、両スイッチ素子Q1およびQ2を制御回路A
によってオンデューティ50%で制御すると共に、昇圧
チョッパ回路(イ)とインバータ回路(ロ)とに共用さ
せたものである。いま第2図において、両スイッチ素子
1およびQ2のスイッチング周波数がインダクタL2
コンデンサC2および負荷LDによる共振周波数より高
いものとして動作を説明すると、放電灯が点灯している
正常動作時においては、スイッチ素子Q1がオンする
と、直流電源DCからインダクタL1とスイッチ素子Q1
に電流が流れてインダクタL1にエネルギが蓄積され、
同時に平滑コンデンサC0からコンデンサC1→負荷LD
→インダクタL2→スイッチ素子Q1を通って負荷電流が
流れるので、スイッチ素子Q1にはその合成電流が流れ
る。次にスイッチ素子Q1がオフし、スイッチ素子Q2
オンすると、インダクタL1に蓄えられていたエネルギ
が、ダイオードD1→平滑コンデンサC1→整流器DB→
インダクタL1の経路で放出され、平滑コンデンサC0
充電される。またそれと同時にインダクタL1に蓄えら
れていたエネルギがダイオードD1→コンデンサC1→負
荷LD→インダクタL2の経路で放出され、その後コン
デンサC1に充電されていた電荷がコンデンサC1→スイ
ッチ素子Q2→インダクタL2→負荷LDの経路を通って
放電する。以上の動作の繰り返しによって、第1の平滑
コンデンサC0には、第2の平滑コンデンサC3の電圧に
対して昇圧された電圧が与えられる。第3図の左側は点
灯時における第2図の各部の波形を示したもので、(a)
は第1のスイッチ素子Q1の両端電圧波形、(b)はスイッ
チ素子Q2の電流IC2とダイオードD1の電流ID1との合
成電流波形、(c)はスイッチ素子Q1の電流IC1とダイオ
ードD2の電流ID2の合成電流波形、(d)はインダクタL
1に流れる電流ILの波形を示したものである。
第3図の右側は無負荷時における第2図の各部波形を示
したもので、スイッチ素子Q1がオン時には、平滑コン
デンサC3の両端からインダクタL1→スイッチ素子Q1
→平滑コンデンサC3の経路でインダクタL1にエネルギ
が蓄積されるが、この場合には同時に、平滑コンデンサ
0→コンデンサC1→コンデンサC2→インダクタL2
スイッチ素子Q1→平滑コンデサC0の経路で無効電流が
流れ、その合成電流がスイッチ素子Q1に流れることに
なる。次にスイッチ素子Q1がオフし、スイッチ素子Q2
がオンすると、まずインダクタL1に蓄えられていたエ
ネルギがダイオードD1→平滑コンデンサC0→整流器D
B→インダクタL1の経路で放出されて平滑コンデンサ
0を充電すると同時に、インダクタL2に蓄えられてい
たエネルギが、ダイオードD1→コンデンサC1→コンデ
ンサC2→インダクタL2の経路で放出される。続いてコ
ンデンサC1に蓄えられた電荷がスイッチ素子Q2→イン
ダクタL2→コンデンサC2→コンデンサC1の経路で放
電するが、この場合は負荷がないために消費する電力が
なく、インダクタL1の放出エネルギを蓄えた平滑コン
デンサC0は、スイッチ素子Q2のオン期間にスイッチ素
子Q2→インダクタL1→平滑コンデンサC3→平滑コン
デンサC0の経路で平滑コンデンサC3へ電荷を返流す
る。このためにインダクタL1にはスイッチ素子Q2のオ
ン期間に、(d)図に示すように逆向きの電流が流れるこ
とになり、これによって平滑コンデンサC0の過剰電荷
を電源側へ返還し、無負荷時の異常昇圧を防止できるの
である。
なお本実施例では遅相の場合を示したが、進相の場合に
も同様な動作となる。
[発明の効果] 上述のように本発明においては、昇圧チョッパ回路のイ
ンダクタL1と直列に接続されるスイッチ素子Q1のオン
デューティを変化させることができない場合に、このス
イッチ素子Q1の両端に平滑コンデンサC0と共に直列接
続されたダイオードD1に、逆方向並列に第2のスイッ
チ素子Q2を接続することにより、無負荷時において、
平滑コンデンサC0の過剰電荷を電源側へ返還するよう
にしたものであるから、スイッチ素子Q1のオンデュー
ティを変化させることなく、無負荷時あるいは異常軽負
荷時の異常昇圧を抑えることができるという利点があ
り、特に昇圧チョッパ回路とインバータ回路を組み合わ
せて構成される放電灯点灯回路において、部品数を殆ど
増やすことなく異常昇圧を防止し得るという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック回路図、第2
図は他の実施例を示す要部ブロック回路図、第3図は同
上の動作を示す各部波形図、第4図は従来例のブロック
回路図、第5図は他の従来のブロック回路図である。 ACは交流電源、DBは全波整流器、DCは直流電源、
1はインダクタ、Q1は第1のスイッチ素子、D1は第
1のダイオード、C0は第1の平滑コンデンサ、LDは
負荷、Q2は第2のスイッチ素子、D2は第2のダイオー
ド、C3は第2の平滑コンデンサ、A、A1、A2は制御
回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流を整流した電源または直流電源にイン
    ダクタと第1のスイッチ素子を直列接続し、第1のスイ
    ッチ素子に並列に第1のダイオードと平滑コンデンサを
    直列接続し、負荷を第1の平滑コンデンサの両端に接続
    してなる昇圧チョッパ回路において、第1のスイッチ素
    子と逆方向並列に第2のダイオードを接続すると共に、
    第1のダイオードと逆方向並列に第2のスイッチ素子を
    接続し、さらに電源と並列に第2の平滑コンデンサを接
    続して成ることを特徴とする電源装置。
JP11371885A 1985-05-27 1985-05-27 電源装置 Expired - Lifetime JPH0611185B2 (ja)

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JPS61273168A JPS61273168A (ja) 1986-12-03
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JP6926272B2 (ja) * 2016-04-04 2021-08-25 東芝キヤリア株式会社 電源装置
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