JPH06269161A - Power supply - Google Patents

Power supply

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JPH06269161A
JPH06269161A JP5334693A JP5334693A JPH06269161A JP H06269161 A JPH06269161 A JP H06269161A JP 5334693 A JP5334693 A JP 5334693A JP 5334693 A JP5334693 A JP 5334693A JP H06269161 A JPH06269161 A JP H06269161A
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JP
Japan
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power supply
voltage
circuit
changeover switch
capacitor
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JP5334693A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kamioka
淳 上岡
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a power supply in which surge current is eliminated and distortion of input current is suppressed while enhancing input power factor and conversion efficiency. CONSTITUTION:A chopper circuit can set a booster chopper operation or a step-up/step-down chopper operation by means of a switch element SW1. If the peak value of an AC power supply AC voltage V1 is higher than an output voltage V0, the switch element SW1 is turned to side (a), i.e., step-up/step-down chopper operation, thus preventing surge current. When the output voltage V0 exceeds the peak value of power supply voltage V1, the switch element SW1 is turned to side (b), i.e., booster chopper operation, thus enhancing conversion efficiency and improving harmonic distortion.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、交流電源を直流電源に
変換する電源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for converting an AC power supply into a DC power supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】交流電源を直流電源に変換する電源装置
には、図6に示すように交流電源を単純に整流平滑して
直流を得る所謂コンデンサインプット型の電源装置や、
図9に示すように昇圧チョッパ回路を用いた電源装置或
いは図12に示す昇降圧チョッパ(或いは極性反転型チ
ョッパ回路)を用いた電源装置が従来からある。
2. Description of the Related Art As a power supply device for converting an AC power supply into a DC power supply, as shown in FIG. 6, a so-called capacitor input type power supply device for simply rectifying and smoothing an AC power supply to obtain a direct current,
Conventionally, there is a power supply device using a step-up chopper circuit as shown in FIG. 9 or a power supply device using a step-up / down chopper (or a polarity reversal type chopper circuit) shown in FIG.

【0003】これらの電源装置の動作を簡単に説明す
る。まず図6に示すコンデンサインプット型の電源装置
はピーク値充電方式であるため、ライン・オペレート型
の電源では100Vの交流電源ACを入力電源として用
いた場合に、ダイオードブリッジDBの脈流出力の最大
値である約140Vまで平滑用コンデンサCに充電され
る。ところが図7(a)に示すように平滑用コンデンサ
Cの端子電圧V0 と、脈流との電圧関係で、脈流の電圧
値の方が低くなると、平滑コンデンサCへの充電電流は
図7(b)に示すように流れない。しかしこの間でも、
平滑コンデンサCの両端に接続される負荷には平滑コン
デンサCの蓄積電荷を放電し続けるため、平滑コンデン
サCの端子電圧V0 は時間とともに徐々に低下し、この
低下の傾斜は負荷抵抗Rと平滑コンデンサCの静電容量
との時定数で決まり、ある時間t経過後の端子電圧V0
は充電電圧の最大をVPとすると、 VC=VP ・ε-t/CR と表すことができる。
The operation of these power supply devices will be briefly described. First, since the capacitor input type power supply device shown in FIG. 6 is a peak value charging type, when the line-operated type power supply uses an AC power supply AC of 100 V as an input power supply, the maximum pulsating current output of the diode bridge DB is obtained. The smoothing capacitor C is charged to a value of about 140V. However, as shown in FIG. 7A, when the voltage value of the pulsating current becomes lower due to the voltage relationship between the terminal voltage V 0 of the smoothing capacitor C and the pulsating current, the charging current to the smoothing capacitor C becomes as shown in FIG. It does not flow as shown in (b). But even during this time,
The load connected to the both ends of the smoothing capacitor C continues to discharge the accumulated charge of the smoothing capacitor C, so that the terminal voltage V 0 of the smoothing capacitor C gradually decreases with time, and the slope of this decrease is due to the load resistance R and the smoothing. It is determined by the time constant of the capacitance of the capacitor C and the terminal voltage V 0 after a certain time t elapses.
Can be expressed as V C = V P · ε -t / CR , where V P is the maximum charging voltage.

【0004】次に脈流電圧が再度上昇し始めてコンデン
サCの端子電圧V0 よりも高くなると、また充電電流が
流れ、それにつれて端子電圧V0 も上昇する。この端子
電圧V0 の変動が出力リップル電圧となる。従ってある
負荷抵抗Rに対しては平滑コンデンサCの静電容量を大
きくすればするほど図7に示すt2 期間の電圧の下降す
る傾斜が緩やかになり、リップル電圧が小さな値とな
る。
Next, when the pulsating current voltage starts to rise again and becomes higher than the terminal voltage V 0 of the capacitor C, the charging current flows again and the terminal voltage V 0 also rises accordingly. The fluctuation of the terminal voltage V 0 becomes the output ripple voltage. Therefore, for a certain load resistance R, the larger the capacitance of the smoothing capacitor C is, the more gradually the falling slope of the voltage in the period t 2 shown in FIG. 7 becomes, and the ripple voltage becomes a small value.

【0005】平滑コンデンサCの充電電流は上述のよう
に交流サイクルの全期間ではなく、図7(b)に示すよ
うにt1 の期間だけにしか流れない。このt1 期間を導
通角と称するが、平滑コンデンサCへの充電電流の平均
値は直流出力電流I0 に等しくなければならないので、
次の数1の式のように表せる。
The charging current of the smoothing capacitor C does not flow in the entire period of the AC cycle as described above, but flows only in the period of t 1 as shown in FIG. 7B. This t 1 period is called a conduction angle, but since the average value of the charging current to the smoothing capacitor C must be equal to the DC output current I 0 ,
It can be expressed as the following formula (1).

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】つまり図7の充電電流の面積が出力電流I
0 と等しくなることを意味するのである。ところが、同
じ出力電流I0 を流すためには、導通角t1 が狭くなる
と、それだけ充電電流の最大値iP を大きくしなければ
ならない。そのため充電電流の実効値iRMS は次の数2
の式のように大変大きな値となる。
That is, the area of the charging current in FIG.
It means equal to 0 . However, in order to flow the same output current I 0 , the maximum value i P of the charging current must be increased as the conduction angle t 1 becomes smaller. Therefore, the effective value i RMS of the charging current is
It becomes a very large value like the formula.

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】このため、平滑コンデンサCに用いられて
いる電解コンデンサは内部損失による温度上昇によって
寿命が短くなってしまうという問題があった。従って、
信頼度の高い電源装置を作るためには少しでも平滑コン
デンサCへの充電ピーク電流iP を小さくし、リップル
電流を少なくする必要がある。さてラインオペレート型
レギュレータにおける平滑コンデンサCへの充電電流
は、入力側交流回路の電流としても同じ波形で流れるた
め、これを交流電源ACから見ると見掛け上の力率(c
osφ=W/VA)が低下する。整流平滑回路の見掛け
上の力率とは、位相のずれでなく、実効電力Wと皮相電
力VAの比率のことであり、普通のコンデンサ・インプ
ット型の整流では、W/VA≒0.6とかなり悪い数値
になっている。これは皮相電力を示す電流の実効値が大
きいために発生する問題である。また図8の入力電流波
形を見ると分かるように基本波に対する高調波成分が多
いという問題もある。更に交流電源ACの投入時には平
滑コンデンサCを急速に充電するため、定常時よりも大
きな突入電流が流れ、交流電源ACを開閉するスイッチ
に悪影響を及ぼすという問題がある。
Therefore, there is a problem that the electrolytic capacitor used as the smoothing capacitor C has a shortened life due to temperature rise due to internal loss. Therefore,
In order to make a highly reliable power supply device, it is necessary to reduce the charging peak current i P to the smoothing capacitor C as much as possible and reduce the ripple current. Since the charging current to the smoothing capacitor C in the line operate type regulator flows in the same waveform as the current of the input side AC circuit, when viewed from the AC power supply AC, the apparent power factor (c
osφ = W / VA) decreases. The apparent power factor of the rectifying / smoothing circuit is not the phase shift but the ratio of the effective power W to the apparent power VA. In the ordinary capacitor input type rectification, W / VA≈0.6. It's a pretty bad number. This is a problem that occurs because the effective value of the current indicating the apparent power is large. Further, as can be seen from the input current waveform in FIG. 8, there is a problem that there are many harmonic components with respect to the fundamental wave. Furthermore, since the smoothing capacitor C is charged rapidly when the AC power supply AC is turned on, a larger inrush current than that in the steady state flows, which adversely affects the switch that opens and closes the AC power supply AC.

【0010】図9に示す昇圧チョッパ回路は、トランジ
スタからなるスイッチング素子Q1がインダクタンス素
子Lとグランドとの間に接続されており、スイッチング
素子Q1 がオンすると、交流電源ACをダイオードブリ
ッジDBで整流して得た入力電源VINからインダクタン
ス素子Lを通じて電流i1 が流れ、インダクタンス素子
Lに流れる電流i1 は図10に示すように時間に比例し
て単調に増加し、 i1 =(VIN/L1 )・t となる。ここではスイッチング素子Q1 による電圧効果
は省略してある。さてこの時スイッチング素子Q1 のコ
レクタ・エミッタ間電圧は飽和電圧VCE(sat) であるか
ら、出力電圧V0 との関係はV0 >VCE(sat) となる。
従ってダイオードDを通じて出力側へは電流が流れな
い。その後スイッチング素子Q1 の導通期間t=tON
1 は最大値となり、このときインダクタンス素子Lに
はエネルギが蓄えられ、このエネルギPL はスイッチン
グ素子Q1 のオンオフの繰り返し周波数をfとすると、
単位時間当たりでは、 PL =(L1 /2)・i1P 2 ・ f=〔(VIN 2 ・tON 2 )/2L1 〕・f となる。
In the step-up chopper circuit shown in FIG. 9, a switching element Q 1 composed of a transistor is connected between an inductance element L and a ground. When the switching element Q 1 is turned on, the AC power supply AC is switched to a diode bridge DB. rectified current i 1 flows through the inductance element L from the input supply V iN obtained, the current i 1 flowing to the inductance element L increases monotonically in proportion to time as shown in FIG. 10, i 1 = (V IN / L 1 ) · t. Here, the voltage effect due to the switching element Q 1 is omitted. At this time, since the collector-emitter voltage of the switching element Q 1 is the saturation voltage V CE (sat) , the relationship with the output voltage V 0 is V 0 > V CE (sat) .
Therefore, no current flows through the diode D to the output side. After that, when the conduction period of the switching element Q 1 is t = t ON , i 1 reaches its maximum value, and at this time, energy is stored in the inductance element L, and this energy P L is the on / off repetition frequency of the switching element Q 1 being f. ,
The per unit time, and P L = (L 1/2 ) · i 1P 2 · f = [(V IN 2 · t ON 2 ) / 2L 1 ] · f.

【0011】ここでスイッチング素子Q1 がオフする
と、インダクタンス素子Lには逆起電力が発生し、ダイ
オードDを通じて平滑用のコンデンサCを充電しなが
ら、電流i2 が流れ出し、この時ダイオードDの順方向
電圧降下を無視すると、スイッチング素子Q1 に印加さ
れる電圧はVCE=V0 であるから、インダクタンス素子
Lの両端電圧VL はVL =V0 −VINとなる。
When the switching element Q 1 is turned off, a counter electromotive force is generated in the inductance element L, and a current i 2 flows out while charging the smoothing capacitor C through the diode D. Ignoring the directional voltage drop, the voltage applied to the switching element Q 1 is V CE = V 0 , so the voltage VL across the inductance element L is VL = V 0 −V IN .

【0012】この種のチョッパではi1 とi2 の最大値
は等しくなるから、i2 はi1Pから1 次関数的に減少
し、 i2 =i1P−(VL /L)・t =〔(VIN/L)・tON〕−〔(V0 −VIN)/L)・t〕 となる。
In this type of chopper, the maximum values of i 1 and i 2 are equal, so that i 2 decreases linearly from i 1P , i 2 = i 1P − (V L / L) · t = [(V IN / L) · t ON ] − [(V 0 −V IN ) / L) · t].

【0013】またコンデンサCの両端電圧が出力電圧V
0 となるため、出力電流をI0 、負荷抵抗をRとする
と、出力電力P0 と、インダクタンス素子Lの蓄積電力
が等しくなければならない。従って P0 =I0 ・V0 =V0 2 /R=〔(VIN 2 ・tON 2 )/2L〕・f となる。この式から出力電圧V0 は V0 =〔(VIN 2 ・tON 2 )/(2L・I0 )〕・f となる。
The voltage across the capacitor C is the output voltage V
Therefore , assuming that the output current is I 0 and the load resistance is R, the output power P 0 and the stored power of the inductance element L must be equal. Therefore, P 0 = I 0 · V 0 = V 0 2 / R = [(V IN 2 · t ON 2 ) / 2L] · f. From this equation, the output voltage V 0 is V 0 = [(V IN 2 · t ON 2 ) / (2L · I 0 )] · f.

【0014】この式から入力電圧や出力電流が変化した
時には、それと反対方向にスイッチング素子Q1 のオン
時間tONを変化させてやれば、出力電圧V0 が安定に保
たれる。この昇圧チョッパ回路を用いた電源装置は、コ
ンデンサ・インプット型と異なり、図11に示すように
ダイオードブリッジDBで全波整流された脈流波形イを
数十kHz以上の周波数で全周期に亘りスイッチングす
る。このようにすることにより入力電流ロの波形は各ス
イッチング電流ハの各周期毎の平均値となり、負荷に大
きなコンデンサがあったとしても、恰も純抵抗負荷と等
価となり、入力のスイッチング電流ハはマクロ的にはサ
イン波状ハ’で流れる。また入力電圧が変動したり負荷
電流が変化しても、各スイッチング電流の最大値をそれ
に応じて変化させてやれば、出力電圧を定電圧化するこ
とができ、しかも平滑用のコンデンサCのリップル電流
を大幅に低減することができる。
From this equation, when the input voltage or the output current changes, the output voltage V 0 can be kept stable by changing the ON time t ON of the switching element Q 1 in the opposite direction. Unlike the capacitor input type, the power supply device using this step-up chopper circuit switches the pulsating current waveform a which is full-wave rectified by the diode bridge DB at a frequency of several tens of kHz or more over the entire period, as shown in FIG. To do. By doing this, the waveform of the input current b becomes the average value of each cycle of each switching current c, and even if there is a large capacitor in the load, it will be equivalent to a pure resistance load, and the input switching current c will be In general, it flows as a sine wave. Even if the input voltage fluctuates or the load current changes, if the maximum value of each switching current is changed accordingly, the output voltage can be made constant and the ripple of the smoothing capacitor C can be changed. The current can be reduced significantly.

【0015】このように昇圧チョッパ回路の場合、入力
力率が良くなり、また入力電流の高調波成分が少なくな
り、さらに出力電圧の安定化が図れ、しかも変換効率を
比較的容易に高めることができるという利点がある。図
12に示す昇降圧チョッパ回路を用いた電源装置は、ト
ランジスタからなるスイッチング素子Q1 がオンする
と、交流電源ACをダイオードブリッジDBで整流して
得た入力電源VINからインダクタンス素子Lを通じて電
流i1 が流れ、インダクタンス素子Lに流れ、インダク
タンス素子Lにエネルギを蓄積する。スイッチング素子
1 のオンしている期間をtONとすると、i1 の最大値
1Pは、 i1P=(VIN/L)・t となる。従ってインダクタンス素子Lの蓄積エネルギP
L は、スイッチング素子Q1 のオンオフの繰り返し周波
数をfとすると、単位時間当たりでは、 PL =(L/2)・i1P 2 ・ f=〔(VIN 2 ・tON 2 )/2L〕・f となる。
As described above, in the case of the step-up chopper circuit, the input power factor is improved, the harmonic components of the input current are reduced, the output voltage can be stabilized, and the conversion efficiency can be increased relatively easily. There is an advantage that you can. In the power supply device using the buck-boost chopper circuit shown in FIG. 12, when the switching element Q 1 composed of a transistor is turned on, the current i is passed through the inductance element L from the input power supply V IN obtained by rectifying the AC power supply AC with the diode bridge DB. 1 flows, flows into the inductance element L, and stores energy in the inductance element L. When the period during which the switching element Q 1 and t ON, the maximum value i 1P of i 1 becomes i 1P = (V IN / L ) · t. Therefore, the stored energy P of the inductance element L
L, when the repetition frequency of the on-off switching element Q 1 is is f, the unit time, = P L = (L / 2) · i 1P 2 · f [(V IN 2 · t ON 2 ) / 2L ]・ It becomes f.

【0016】ここでtON後にスイッチング素子Q1 がオ
フすると、インダクタンス素子Lには逆起電力が発生
し、この逆起電力によって電流i2 がコンデンサC、ダ
イオードD2 を通じて流れ、この電流i2 によって、コ
ンデンサCの両端には図の極性での直流電圧が発生し、
この電圧が負極性の出力電圧V0 となる。加される電圧
はVCE=V0 であるから、インダクタンス素子Lの両端
電圧VL はVL =V0 −VINとなる。
When the switching element Q 1 is turned off after t ON , a back electromotive force is generated in the inductance element L, and a current i 2 flows through the capacitor C and the diode D 2 by this back electromotive force, and this current i 2 Causes a DC voltage with the polarity shown in the figure across capacitor C,
This voltage becomes the negative output voltage V 0 . Since the applied voltage is V CE = V 0 , the voltage VL across the inductance element L is V L = V 0 −V IN .

【0017】出力電流をI0 とすると、インダクタンス
素子Lに蓄積された蓄積電力PL が出力電力P0 と等し
くなるため、 P0 =I0 ・V0 =〔(VIN 2 ・tON 2 )/2L〕・f となる。この式からわかるように出力電流I0 や、入力
電圧VINが変化してもスイッチング素子Q1 のオン時間
ONをそれに応じて変化させてやれば、出力電圧V0
安定に保たれる。
Assuming that the output current is I 0 , the accumulated power P L accumulated in the inductance element L becomes equal to the output power P 0 , so P 0 = I 0 · V 0 = [(V IN 2 · t ON 2 ) / 2L] · f. As can be seen from this equation, even if the output current I 0 or the input voltage V IN changes, the output voltage V 0 can be kept stable if the ON time t ON of the switching element Q 1 is changed accordingly. .

【0018】図13において、コンデンサCを充電する
電流i2 は、インダクタンス素子Lの逆起電力によるも
のであるが、インダクタンス素子Lを流れる電流は、不
連続になろうとする性質をもっている。従ってスイッチ
ング素子Q1 のオン時の最大電流i1Pから減少する傾向
の波形となる。つまり電流i2 は次のようになる。 i2 =i1P−(V0 /L)・t この式で電流i2 は、t=tOFF で最低値をとり、また
電流i2 の変化幅はかなり、大きくなるので、出力のリ
ップル電圧ΔV0 が大きくなる。従って平滑用のコンデ
ンサCは容量も内部インピーダンスも余裕を持った値の
ものを用いることになる。この昇降圧チョッパ回路は突
入電流が無いという利点があり、また出力電圧V0 を入
力電圧以上にも以下にもできるという利点がある。
In FIG. 13, the current i 2 for charging the capacitor C is due to the counter electromotive force of the inductance element L, but the current flowing through the inductance element L tends to become discontinuous. Therefore, the waveform tends to decrease from the maximum current i 1P when the switching element Q 1 is on. That is, the current i 2 is as follows. i 2 = i 1P − (V 0 / L) · t In this formula, the current i 2 has the minimum value at t = t OFF , and the change width of the current i 2 is considerably large. ΔV 0 becomes large. Therefore, as the smoothing capacitor C, a capacitor having a sufficient capacity and internal impedance is used. This step-up / step-down chopper circuit has an advantage that there is no inrush current, and has an advantage that the output voltage V 0 can be made higher or lower than the input voltage.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】上述のように昇圧チョ
ッパ回路を用いた電源装置ではコンデンサ・インプット
型整流方式の電源装置の問題点であった入力力率の改善
等が図れ等の特徴があるが、突入電流が大きく、また出
力電圧が入力電圧以上になってしまうという問題があ
る。
As described above, the power supply device using the boost chopper circuit is characterized in that the input power factor can be improved, which is a problem of the capacitor input type rectification type power supply device. However, there are problems that the inrush current is large and the output voltage becomes higher than the input voltage.

【0020】また昇降圧チョッパ回路を用いた電源装置
では、平滑用コンデンサに容量が大きく、内部インピー
ダンスも余裕を持った値のものを用いなければならず、
また入力電流の高調波成分を大幅に減少させたり、変換
効率を高めることが昇圧チョッパ回路に比べて設計が困
難であるという問題がある。本発明は、上述の問題点に
鑑みて為されたもので、その目的とするところは突入電
流がなく、しかも入力電流歪が小さく、入力力率も高
く、変換効率も高く、なお且つ過渡的に出力電圧を広範
囲に調整可能な電源装置を提供するにある。
Further, in the power supply device using the step-up / down chopper circuit, it is necessary to use a smoothing capacitor having a large capacity and a sufficient internal impedance.
Further, there is a problem that it is more difficult to design the harmonic component of the input current, and it is more difficult to improve the conversion efficiency than the boost chopper circuit. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is to have no inrush current, moreover, input current distortion is small, input power factor is high, conversion efficiency is high, and transient It is to provide a power supply device capable of adjusting the output voltage in a wide range.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1の発明では、交流電源をチョッパ回路を
用いて直流電源に変換する電源装置において、チョッパ
回路の動作を昇圧チョッパ動作と、昇降圧チョッパ動作
とに切り換える切換スイッチ要素を備えたものである。
In order to achieve the above object, according to the invention of claim 1, in a power supply device for converting an AC power supply into a DC power supply by using a chopper circuit, the operation of the chopper circuit is a boost chopper operation. And a switching switch element for switching between the step-up and step-down chopper operation.

【0022】請求項2の発明では、請求項1の発明にお
いて、交流電源を整流する整流回路と、この整流回路の
出力端間にインダクタンス素子を介してスイッチング素
子を接続するとともに、このスイッチング素子に並列に
コンデンサを片方向性の切換スイッチ要素を介して接続
し、コンデンサと片方向性の切換スイッチ要素との接続
点と、インダクタンス素子と整流回路との接続点との間
にダイオードを接続し、切換スイッチ要素のオン設定に
より、スイッチング素子のオン時に蓄積したインダクタ
ス素子のエネルギにより、スイッチング素子のオフ時に
コンデンサを充電する昇圧チョッパ回路を構成し、切換
スイッチ要素のオフ設定により、スイッチング素子のオ
ン時に蓄積したインダクタス素子のエネルギをスイッチ
ング素子のオフ時にインダクタス素子、コンデンサ、ダ
イオード、インダクタス素子の閉回路で放出する昇降圧
チョッパ回路を構成するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a rectifying circuit for rectifying an AC power source and a switching element are connected between output terminals of the rectifying circuit via an inductance element, and the switching element is connected to the switching element. A capacitor is connected in parallel via a unidirectional changeover switch element, and a diode is connected between the connection point between the capacitor and the unidirectional changeover switch element and the connection point between the inductance element and the rectifier circuit, When the switching element is turned on, the energy of the inductor element accumulated when the switching element is turned on forms a boost chopper circuit that charges the capacitor when the switching element is turned off.When the switching element is turned off, the switching element is turned on. When the switching element is turned off, the accumulated energy of the inductor element is Inductor scan elements, and constitutes a capacitor, a diode, a buck-boost chopper circuit that releases a closed circuit of the inductor scan element.

【0023】請求項3の発明では、請求項1又は2記載
の発明において、一定期間昇降圧チョッパ動作を行い、
定常的には昇圧チョッパ動作を行うように切換スイッチ
要素を切換設定するものである。請求項4の発明では、
請求項3の発明において、上記一定期間が電源投入時か
ら設定されるものである。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the step-up / down chopper operation is performed for a certain period,
The changeover switch element is set to change so as to perform the step-up chopper operation in a steady state. According to the invention of claim 4,
In the invention of claim 3, the certain period is set after the power is turned on.

【0024】請求項5の発明では、請求項3の発明にお
いて、コンデンサの両端に接続される負荷がインバータ
回路を用いた放電灯安定器であって、上記一定期間が放
電灯の先行予熱期間若しくは放電灯未装着時又は放電灯
への供給電力が定格未満時としたものである。
According to a fifth aspect of the invention, in the invention of the third aspect, the load connected to both ends of the capacitor is a discharge lamp ballast using an inverter circuit, and the certain period is the preceding preheating period of the discharge lamp or It is assumed that the discharge lamp is not mounted or the power supplied to the discharge lamp is below the rating.

【0025】[0025]

【作用】請求項1の発明によれば、入力電源電圧のピー
ク値が出力電圧より高い場合にはチョッパ回路の動作を
切換スイッチ要素で昇降圧チョッパ動作側に設定するこ
とにより、突入電流を防止し、逆に入力電源電圧のピー
ク値が出力電圧より高くなった場合にはチョッパ回路の
動作を切換スイッチ要素で昇圧チョッパ動作側に設定す
ることにより、高い変換効率と、高調波歪を良くするこ
とができる。
According to the invention of claim 1, when the peak value of the input power supply voltage is higher than the output voltage, the operation of the chopper circuit is set to the step-up / down chopper operation side by the changeover switch element to prevent the inrush current. On the contrary, when the peak value of the input power supply voltage becomes higher than the output voltage, the operation of the chopper circuit is set to the boost chopper operation side by the changeover switch element to improve the high conversion efficiency and harmonic distortion. be able to.

【0026】請求項2の発明によれば、昇圧チョッパ回
路と昇降圧チョッパ回路のスイッチング素子、インダク
タンス素子、コンデンサを共通にし、切換スイッチ要素
のオン/オフで昇圧チョッパ回路と昇降圧チョッパ回路
とを構成することができるため、チョッパ回路の構成が
簡単で、安価に製作することができる。請求項3の発明
によれば、短時間入力電圧より低い出力電圧を必要とす
るような場合に昇降圧チョッパ動作を設定して低電圧を
得、定常動作時には昇圧チョッパ動作により高い変換効
率と、高調波歪を良くすることができる。
According to the second aspect of the present invention, the step-up chopper circuit and the step-up / step-down chopper circuit share the switching element, the inductance element, and the capacitor, and the step-up chopper circuit and the step-up / step-down chopper circuit are formed by turning on / off the changeover switch element. Since it can be configured, the chopper circuit has a simple configuration and can be manufactured at low cost. According to the invention of claim 3, when the output voltage lower than the input voltage is required for a short time, the buck-boost chopper operation is set to obtain a low voltage, and the boost chopper operation provides high conversion efficiency during the steady operation. Harmonic distortion can be improved.

【0027】特に請求項4記載の発明では、電源投入時
において一定期間昇降圧チョッパ動作を設定し、その後
の定常動作で昇圧チョッパ動作を設定するため、電源投
入時の突入電流が防止でき、しかも定常動作時の変換効
率と、高調波歪を良くすることができる。また請求項5
の発明によれば、先行予熱期間若しくは放電灯未装着時
又は放電灯への供給電力が定格未満時のように、出力電
圧を抑える必要があるときに昇降圧チョッパ動作により
出力電圧を抑えることができ、また高い電圧を必要とす
る定常状態では昇圧チョッパ動作を設定し、高い変換効
率と、高調波歪を良くした状態で放電灯を点灯すること
ができる。
In particular, according to the invention of claim 4, the step-up / step-down chopper operation is set for a certain period when the power is turned on, and the boost chopper operation is set by the subsequent steady operation, so that the inrush current at the time of turning on the power can be prevented, and It is possible to improve the conversion efficiency during normal operation and harmonic distortion. Claim 5
According to the invention, the output voltage can be suppressed by the buck-boost chopper operation when it is necessary to suppress the output voltage, such as during the preceding preheating period, when the discharge lamp is not mounted, or when the power supplied to the discharge lamp is less than the rating. In addition, the boost chopper operation can be set in a steady state requiring a high voltage, and the discharge lamp can be turned on with a high conversion efficiency and improved harmonic distortion.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 (実施例1)図1は本実施例の基本的構成を示してお
り、チョッパ回路1は、昇圧チョッパ動作と、昇降圧チ
ョッパ動作とを切換スイッチ要素SW1 の切換により設
定できるようになっており、電源スイッチSW2 を投入
時に、交流電源ACの電源電圧VI のピーク値が出力電
圧V0 より高い場合、切換スイッチ要素SW1 をa側に
切り換えてチョッパ回路1の動作を昇降圧チョッパ動作
に設定し、突入電流が流れるのを防止する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows a basic configuration of the present embodiment. The chopper circuit 1 can set a boost chopper operation and a step-up / step-down chopper operation by switching a changeover switch element SW 1. Therefore, when the power supply switch SW 2 is turned on and the peak value of the power supply voltage V I of the AC power supply AC is higher than the output voltage V 0 , the changeover switch element SW 1 is switched to the a side to operate the chopper circuit 1 in the buck-boost chopper. Set to operation to prevent inrush current from flowing.

【0029】交流電源ACの電源電圧VI のピーク値よ
り出力電圧V0 の電圧が高くなった場合、切換スイッチ
要素SW1 をb側に切り換えて、チョッパ動作を昇圧チ
ョッパ動作に設定し、変換効率と、高調波歪とを良くす
るのである。また例えば、通常使用時は切換スイッチ要
素SW1 をb側に設定し、短時間、入力電源電圧VI
り低い電圧が必要となった場合には切換スイッチ要素S
1をa側に設定し、低電圧を得ることができる。
When the voltage of the output voltage V 0 becomes higher than the peak value of the power supply voltage V I of the AC power supply AC, the changeover switch element SW 1 is changed over to the side b, and the chopper operation is set to the step-up chopper operation and converted. It improves efficiency and harmonic distortion. Further, for example, in normal use, the changeover switch element SW 1 is set to the b side, and when a voltage lower than the input power supply voltage V I is required for a short time, the changeover switch element S 1 is set.
A low voltage can be obtained by setting W 1 to the a side.

【0030】図2は本実施例のチョッパ回路1の具体的
例を示しており、交流電源ACを整流するダイオードブ
リッジDBの出力端間にインダクタンス素子Lを介して
例えばトランジスタからなるスイッチング素子Q1 を接
続するとともに、このスイッチング素子Q1 の両端間に
切換スイッチ要素SW1 を介してコンデンサCを接続し
てある。
FIG. 2 shows a concrete example of the chopper circuit 1 of the present embodiment, in which a switching element Q 1 formed of, for example, a transistor is connected via an inductance element L between output terminals of a diode bridge DB for rectifying an AC power supply AC. And a capacitor C is connected between both ends of the switching element Q 1 via a changeover switch element SW 1 .

【0031】切換スイッチ要素SW1 とコンデンサCの
接続点と、ダイオードブリッジDB 1 の正側出力端とイ
ンダクタンス素子Lとの接続点との間にはダイオードブ
リッジDB1 から見て逆方向のダイオードDを接続して
ある。切換スイッチ要素SW1 はトランジスタのような
片方向のスイッチング素子で構成され、制御回路2から
の制御信号によりオン/オフされる。またチョッパ動作
用のスイッチング素子Q1 も制御回路2からの制御信号
により所定の繰り返し周波数でスイッチングするように
なっている。
Changeover switch element SW1And the capacitor C
Connection point and diode bridge DB 1The positive output end of
Between the connection point of the inductance element L and the diode block
Ridge DB1Connect the diode D in the opposite direction as seen from
is there. Changeover switch element SW1Is like a transistor
It consists of a unidirectional switching element,
It is turned on / off by the control signal. Also chopper operation
Switching element Q for1Control signal from control circuit 2
To switch at a specified repetition frequency
Has become.

【0032】制御回路2はコンデンサCの両端電圧、つ
まり出力電圧V0 を検出して、入力電源電圧VI のピー
ク値V1(PEAK) より出力電圧V0 が大きくなると、切換
スイッチ要素SW1 をオンさせ、逆に入力電源電圧VI
のピーク値V1(PEAK) より出力電圧V0 が小さくなる
と、切換スイッチ要素SW1 をオフさせるよいうになっ
ている。
The control circuit 2 detects the voltage across the capacitor C, that is, the output voltage V 0, and when the output voltage V 0 becomes larger than the peak value V 1 (PEAK) of the input power supply voltage V I , the changeover switch element SW 1 The input power supply voltage V I
When the output voltage V 0 becomes smaller than the peak value V 1 (PEAK) of the above, the changeover switch element SW 1 is turned off.

【0033】而して、電源スイッチSW2 を投入時に
は、V0 <V1(PEAK) であるから、制御回路2は切換ス
イッチ要素SW1 をオフさせる。従ってスイッチング素
子Q1のオン時には、ダイオードブリッジDB→インダ
クタンス素子L→スイッチング素子Q1 →ダイオードブ
リッジDBのループで電流が流れて、インダクタンス
素子Lにエネルギを蓄え、スイッチング素子Q1 のオフ
時には、インダクタンス素子Lの逆起電力により、イン
ダクタンス素子L→コンデンサC→ダイオードD→イン
ダクタンス素子Lのループに電流が流れ、昇降圧チョ
ッパ動作が為されることになり、突入電流は流れない。
When the power switch SW 2 is turned on, V 0 <V 1 (PEAK) , so the control circuit 2 turns off the changeover switch element SW 1 . Therefore, when the switching element Q 1 is turned on, a current flows in a loop of diode bridge DB → inductance element L → switching element Q 1 → diode bridge DB to store energy in the inductance element L, and when the switching element Q 1 is off, the inductance is increased. Due to the counter electromotive force of the element L, a current flows in the loop of the inductance element L → capacitor C → diode D → inductance element L, and the buck-boost chopper operation is performed, so that no rush current flows.

【0034】やがて、出力電圧V0 が上昇してきて、V
0 >V1(PEAK) となった時、制御回路2は切換スイッチ
要素SW1 をオンさせる。従ってスイッチング素子Q1
のオン時には、昇降圧チョッパ動作時と同様にダイオー
ドブリッジDB→インダクタンス素子L→スイッチング
素子Q1 →ダイオードブリッジDBのループで電流が
流れて、インダクタンス素子Lにエネルギを蓄え、スイ
ッチング素子Q1 のオフ時には、インダクタンス素子L
の逆起電力により、インダクタンス素子L→コンデンサ
C→切換スイッチ要素SW1 →ダイオードブリッジDB
→インダクタンス素子Lのループに電流が流れ、昇圧
チョッパ動作が為されることになり、変換効率、入力電
流歪の面が良くなる。この時点ではV0 >V1(PEAK)
なっているため、突入電流の心配はない。
Eventually, the output voltage V 0 rises, and V
When 0 > V 1 (PEAK) , the control circuit 2 turns on the changeover switch element SW 1 . Therefore, switching element Q 1
When the switch is turned on, a current flows through the loop of diode bridge DB → inductance element L → switching element Q 1 → diode bridge DB as in the step-up / down chopper operation, energy is stored in the inductance element L, and the switching element Q 1 is turned off. Sometimes inductance element L
By the counter electromotive force of the inductance element L → capacitor C → changeover switch element SW 1 → diode bridge DB
→ Current flows through the loop of the inductance element L, and the step-up chopper operation is performed, so that the conversion efficiency and the input current distortion are improved. Since V 0 > V 1 (PEAK) at this point, there is no concern about inrush current.

【0035】ここで切換スイッチ要素SW1 がオン状態
で、且つスイッチング素子Q1 がオフの時、上述のの
ループでなく、のループで電流が流れることが考えら
れるが、本発明者らが実験を行ったところのループに
は殆ど電流が流れず、実用上問題がないことが確かめら
れた。尚実験は入力電源電圧VI を100V(DC)とする
とともに、インダクタンス値が1mHインダクタンス素
子Lと、容量が30μFのコンデンサCと、100Ωの
抵抗からなる負荷とを用いて行い、その結果のループ
で流れる電流は2mA、のループに流れる電流は2.
5Aであった。
Here, when the change-over switch element SW 1 is in the ON state and the switching element Q 1 is in the OFF state, it is considered that the current flows through the loop of the above-mentioned loop, but the present inventors have conducted experiments. It was confirmed that there was no problem in practical use because almost no current flowed through the loop. The experiment was conducted using an input power supply voltage V I of 100 V (DC) , an inductance value of 1 mH, an inductance element L, a capacitor C having a capacitance of 30 μF, and a load consisting of a resistance of 100 Ω. The current flowing in 2 is 2 mA, and the current flowing in the loop is 2.
It was 5A.

【0036】(実施例2)上記実施例1では、制御回路
2が出力電圧V0 を検出して、切換スイッチ要素SW1
のオン/オフを制御していたが、本実施例では図3に示
すようにホトカプラ3の出力用ホトトランジスタを切換
スイッチ要素SW1 として用い、ZNRのようなサージ
吸収素子からなる電圧感知素子4と、抵抗R1 と、ホト
トカプラ3の入力側の発光ダイオードLEDの直列回路
をコンデンサCに並列に接続してあり、コンデンサCの
両端電圧、つまり出力電圧V0 が電圧感知素子4のブレ
ークオーバ電圧を越えたときに電圧感知素子4と、抵抗
1 と、ホトカプラ3の入力側の発光ダイオードLED
の直列回路に電流が流れて、発光ダイオードLEDが発
光し、切換スイッチ要素SW1 がオンするようになって
いる。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the control circuit 2 detects the output voltage V 0 , and the changeover switch element SW 1
However, in the present embodiment, the output phototransistor of the photocoupler 3 is used as the changeover switch element SW 1 as shown in FIG. 3, and the voltage sensing element 4 including a surge absorbing element such as ZNR is used. , A resistor R 1 and a series circuit of the light emitting diode LED on the input side of the photocoupler 3 are connected in parallel to the capacitor C, and the voltage across the capacitor C, that is, the output voltage V 0 is the breakover voltage of the voltage sensing element 4. When the voltage exceeds the voltage sensing element 4, the resistor R 1, and the light emitting diode LED on the input side of the photocoupler 3.
When a current flows through the series circuit of, the light emitting diode LED emits light, and the changeover switch element SW 1 is turned on.

【0037】而して本実施例では、出力電圧V0 が電圧
感知素子4のブレークオーバ電圧に満たない場合には、
発光ダイオードLEDには電流が流れないため、ホトカ
プラ3のホトトランジスタからなるスイッチ要素SW1
がオフし、実施例1と同様に昇降圧チョッパ動作を為
す。やがて出力電圧V0 が上昇して電圧感知素子4のブ
レークオーバ電圧を越えると、発光ダイオードLEDに
電流が流れて、ホトカプラ3のホトトランジスタからな
る切換スイッチ要素SW1 がオンし、実施例1と同様に
昇圧チョッパ動作を為す。
Thus, in this embodiment, when the output voltage V 0 is less than the breakover voltage of the voltage sensing element 4,
Since no current flows in the light emitting diode LED, the switch element SW 1 including the phototransistor of the photocoupler 3
Is turned off, and the step-up / down chopper operation is performed as in the first embodiment. Eventually, when the output voltage V 0 rises and exceeds the breakover voltage of the voltage sensing element 4, a current flows through the light emitting diode LED, and the changeover switch element SW 1 composed of the phototransistor of the photocoupler 3 is turned on, which is the same as the first embodiment. Similarly, the boost chopper operation is performed.

【0038】尚ホトカプラ3のホトトランジスタはコレ
クタ電流は小さいため、更に増幅する手段を設けてもよ
い。またZNRのようなサージ吸収素子からなる電圧感
知素子4を用いて出力電圧V0 検出を行っているが、そ
の他の感電圧素子を用いて電圧検出を行うようにしても
よい。またホトカプラ3を用いているが、電圧感知素子
4の導通電流で直接トランジスタ等からなる切換スイッ
チ要素SW1 を駆動するようにしてもよい。
Since the phototransistor of the photocoupler 3 has a small collector current, means for further amplifying it may be provided. Further, although the output voltage V 0 is detected by using the voltage sensing element 4 formed of a surge absorbing element such as ZNR, the voltage may be detected by using another voltage sensitive element. Although the photocoupler 3 is used, the changeover switch element SW 1 formed of a transistor or the like may be directly driven by the conduction current of the voltage sensing element 4.

【0039】(実施例3)本実施例は図4に示すように
負荷として自励式のインバータ回路を用いた放電灯安定
器6を用いたもので、蛍光灯Laのフィラメントを先行
予熱する期間に出力電圧V0 を低下させるために、この
先行予熱期間中は昇降圧チョッパ動作を為し、始動点灯
時には昇圧チョッパ動作を為すように切換スイッチ要素
SW1 を制御する制御回路5を設けたものである。
(Embodiment 3) In this embodiment, as shown in FIG. 4, a discharge lamp ballast 6 using a self-excited inverter circuit is used as a load, and the filament of the fluorescent lamp La is preheated during the preheating. In order to reduce the output voltage V 0 , a control circuit 5 for controlling the changeover switch element SW 1 is provided so as to perform the step-up / down chopper operation during the preceding preheating period and perform the step-up chopper operation during the start-up lighting. is there.

【0040】つまり蛍光灯Laを点灯させる場合、ラン
プの寿命を短くしないために、始動前にフィラメントを
加熱する先行予熱期間を設定し、先行予熱後に始動点灯
させる方法がとられている。そして自励式のインバータ
回路を用いた放電灯安定器6では、他励式とは異なり上
記のような先行予熱期間を設定するような制御を行うこ
とが難しい。
That is, when the fluorescent lamp La is turned on, in order to prevent the life of the lamp from being shortened, a method is used in which a preceding preheating period for heating the filament is set before starting and the starting lighting is performed after preceding preheating. In the discharge lamp ballast 6 using the self-excited inverter circuit, unlike the separately excited type, it is difficult to perform control such as setting the preceding preheating period.

【0041】この点に鑑みて本実施例ではチョッパ回路
1の動作を切り換えることにより、上記点灯過程を得よ
うとしたものである。而して電源スイッチSW2 を投入
すると、制御回路2が図5(a)に示すように動作を開
始してスイッチング素子Q1 をスイッチングさせる。同
時に制御回路5はダイオードブリッジDBの出力発生に
より電源スイッチSW2 の投入を検知して切換スイッチ
要素SW1 をオフする。つまり電源投入時からのチョッ
パ回路1の動作を昇降圧チョッパ動作としする。従って
昇降圧チョッパ動作時の出力電圧V0 は図5(c)に示
すように交流電源ACのピーク値に略近い低い電圧とな
り、従って放電灯安定器6の出力電圧も低く、蛍光灯L
aを点灯させることなく予熱のみを行うこになる。
In view of this point, in this embodiment, the operation of the chopper circuit 1 is switched to obtain the above lighting process. Then, when the power switch SW 2 is turned on, the control circuit 2 starts the operation as shown in FIG. 5A to switch the switching element Q 1 . At the same time, the control circuit 5 detects the closing of the power switch SW 2 by the output of the diode bridge DB and turns off the changeover switch element SW 1 . That is, the operation of the chopper circuit 1 after the power is turned on is the buck-boost chopper operation. Therefore, the output voltage V 0 during the step-up / down chopper operation becomes a low voltage substantially close to the peak value of the AC power supply AC as shown in FIG. 5C, and therefore the output voltage of the discharge lamp ballast 6 is also low and the fluorescent lamp L
Only a preheat will be performed without lighting a.

【0042】制御回路5はタイマ機能を備えており、予
め設定してある先行予熱期間t1 に対応した時間をカウ
ントすると、切換スイッチ要素SW1 のベースに抵抗R
2 を介して駆動信号を図5(b)に示すよう出力して、
切換スイッチ要素SW1 をオンさせる。つまりチョッパ
回路1の動作を昇圧チョッパ動作に切り換える。そのた
め出力電圧V0 が上昇し、この出力電圧V0 の上昇によ
り放電灯安定器6の出力も上昇して蛍光灯Laが始動点
灯することになる。
The control circuit 5 has a timer function, and when the time corresponding to the preset preheating period t 1 is counted, the resistance R is added to the base of the changeover switch element SW 1.
The drive signal is output via 2 as shown in FIG.
The changeover switch element SW 1 is turned on. That is, the operation of the chopper circuit 1 is switched to the boost chopper operation. Therefore, the output voltage V 0 rises, and the output of the discharge lamp ballast 6 also rises due to this rise of the output voltage V 0 , and the fluorescent lamp La is started and lit.

【0043】ところで、スイッチング素子Q1 やコンデ
ンサCの耐圧を考えて、一般的には出力電圧V0 を50
0V未満に抑えているが、交流電源ACの電圧が日本の
200V系や、アメリカの277V系の場合、昇圧チョ
ッパ動作を停止させても、出力電圧V0 は夫々のピーク
値に対応する約280V、約390Vという高い値とな
る。このように出力電圧V0 の最低値が高くなっても、
実用的な最大値が約500V以下と変わらないから、出
力電圧V0 の最低値と、最大値との差が少なくなり、自
励式のインバター回路を用いた放電灯安定器6を如何な
る条件でも蛍光灯Laの先行予熱を行い、また如何なる
条件でも蛍光灯Laを必ず始動点灯させるという条件を
満たすように設計することは困難となる場合がある。
Considering the breakdown voltage of the switching element Q 1 and the capacitor C, the output voltage V 0 is generally 50
Although it is suppressed to less than 0V, when the voltage of the AC power supply AC is 200V system in Japan or 277V system in the United States, the output voltage V 0 is about 280V corresponding to each peak value even if the boost chopper operation is stopped. , A high value of about 390V. Thus, even if the minimum value of the output voltage V 0 becomes high,
Since the practical maximum value does not change to about 500 V or less, the difference between the minimum value and the maximum value of the output voltage V 0 becomes small, and the discharge lamp ballast 6 using the self-excited inverter circuit can be used under any condition. It may be difficult to perform pre-heating of the fluorescent lamp La and to design so as to satisfy the condition that the fluorescent lamp La is always started and turned on under any condition.

【0044】しかし、本実施例を用いればこのような困
難性を克服することができる。つまり、交流電源ACの
電圧が227Vで、出力電圧V0(max)を450Vとして
やっても、先行予熱期間においてチョッパ回路1の動作
を昇降圧チョッパ動作として、出力電圧V0 を140V
程度にしてやることができる。この場合変換効率が低下
したり、入力電流の高調波歪が増加するが、先行予熱期
間は僅か2秒程度であるため、回路自体には悪影響を与
えることがない。
However, such difficulty can be overcome by using this embodiment. That is, even if the voltage of the AC power supply AC is 227 V and the output voltage V 0 (max) is 450 V, the operation of the chopper circuit 1 is the buck-boost chopper operation during the preceding preheating period, and the output voltage V 0 is 140 V.
It can be done to some extent. In this case, the conversion efficiency is reduced and the harmonic distortion of the input current is increased, but since the preceding preheating period is only about 2 seconds, the circuit itself is not adversely affected.

【0045】そして始動点灯時には、昇圧チョッパ動作
にチョッパ回路1の動作を設定することにより、出力電
圧V0 を450Vにしてやる。この時変換効率が高くな
り、また入力電流の高調波歪も良くなる。このようにチ
ョッパ回路1の動作設定により、先行予熱期間と、始動
点灯時とに夫々対応した出力電圧V0 を発生させること
ができるため、自励式のインバータ回路を用いた放電灯
安定器6の設計を容易にすることができ、所望の動作を
確実に行うことができるのである。
At the start-up lighting, the output voltage V 0 is set to 450 V by setting the operation of the chopper circuit 1 to the boost chopper operation. At this time, the conversion efficiency is increased and the harmonic distortion of the input current is also improved. In this way, by setting the operation of the chopper circuit 1, it is possible to generate the output voltage V 0 corresponding to the preceding preheating period and the starting lighting, respectively. Therefore, the discharge lamp ballast 6 using the self-excited inverter circuit can be used. The design can be facilitated and the desired operation can be reliably performed.

【0046】尚先行予熱期間から始動点灯期間に移行す
る場合に昇降圧チョッパ動作により、出力電圧V0 が緩
やかに上昇させるようにしても良い。図5(c)のX部
分はこの場合の出力電圧V0 の変化を示す。また予熱先
行期間のみ以外に、例えば消費電力が少ない調光時や、
無負荷時に昇降圧チョッパ動作いより出力電圧V0 を低
い電圧としてもよい。
The output voltage V 0 may be gradually increased by the step-up / step-down chopper operation when shifting from the preceding preheating period to the starting lighting period. The portion X in FIG. 5C shows the change in the output voltage V 0 in this case. In addition to the preheating preceding period, for example, during dimming with low power consumption,
The output voltage V 0 may be lower than the step-up / down chopper operation when there is no load.

【0047】上記各実施例ではトランジスタを用いて切
換スイッチ要素SW1 を構成しているが、パターン変更
手段、ジャンパー線等を用いて手動により切り換えるよ
うな構成を用いても良い。
In each of the above embodiments, the changeover switch element SW 1 is formed by using a transistor, but it is also possible to use a structure for manually changing over by using a pattern changing means, a jumper wire or the like.

【0048】[0048]

【発明の効果】請求項1の発明は、交流電源をチョッパ
回路を用いて直流電源に変換する電源装置において、チ
ョッパ回路の動作を昇圧チョッパ動作と、昇降圧チョッ
パ動作とに切り換える切換スイッチ要素を備えているか
ら、入力電源電圧のピーク値が出力電圧より高い場合に
はチョッパ回路の動作を切換スイッチ要素で昇降圧チョ
ッパ動作側に設定することにより、突入電流を防止し、
逆に入力電源電圧のピーク値が出力電圧より高くなった
場合にはチョッパ回路の動作を切換スイッチ要素で昇圧
チョッパ動作側に設定することにより、高い変換効率
と、高調波歪を良くすることができるという効果があ
る。
According to the invention of claim 1, in a power supply device for converting an AC power supply into a DC power supply by using a chopper circuit, a changeover switch element for switching the operation of the chopper circuit between a boost chopper operation and a buck-boost chopper operation is provided. Therefore, when the peak value of the input power supply voltage is higher than the output voltage, the inrush current is prevented by setting the operation of the chopper circuit to the buck-boost chopper operation side with the changeover switch element.
On the contrary, when the peak value of the input power supply voltage becomes higher than the output voltage, high conversion efficiency and higher harmonic distortion can be improved by setting the operation of the chopper circuit to the boost chopper operation side by the changeover switch element. The effect is that you can do it.

【0049】請求項2の発明は、交流電源を整流する整
流回路と、この整流回路の出力端間にインダクタンス素
子を介してスイッチング素子を接続するとともに、この
スイッチング素子に並列にコンデンサを片方向性の切換
スイッチ要素を介して接続し、コンデンサと片方向性の
切換スイッチ要素との接続点と、インダクタンス素子と
整流回路との接続点との間にダイオードを接続し、切換
スイッチ要素のオン設定により、スイッチング素子のオ
ン時に蓄積したインダクタス素子のエネルギにより、ス
イッチング素子のオフ時にコンデンサを充電する昇圧チ
ョッパ回路を構成し、切換スイッチ要素のオフ設定によ
り、スイッチング素子のオン時に蓄積したインダクタス
素子のエネルギをスイッチング素子のオフ時にインダク
タス素子、コンデンサ、ダイオード、インダクタス素子
の閉回路で放出する昇降圧チョッパ回路を構成するの
で、昇圧チョッパ回路と昇降圧チョッパ回路のスイッチ
ング素子、インダクタンス素子、コンデンサを共通に
し、切換スイッチ要素のオン/オフで昇圧チョッパ回路
と昇降圧チョッパ回路とを構成することができるため、
チョッパ回路の構成が簡単で、安価に製作することがで
きるという効果がある。
According to a second aspect of the present invention, a rectifier circuit for rectifying an AC power source and a switching element are connected between output terminals of the rectifier circuit via an inductance element, and a capacitor is unidirectionally connected in parallel with the switching element. Connected via the changeover switch element of, the diode is connected between the connection point of the capacitor and the one-way changeover switch element, and the connection point of the inductance element and the rectifier circuit, and by the ON setting of the changeover switch element. , The energy of the inductor element accumulated when the switching element is turned on forms a boost chopper circuit that charges the capacitor when the switching element is turned off.By setting the changeover switch element off, the inductor element accumulated when the switching element is turned on. Energy is transferred to the inductor element and capacitor when the switching element is off. Since a buck-boost chopper circuit that discharges by a closed circuit of a capacitor, a diode, and an inductor element is configured, the switching element, the inductance element, and the capacitor of the boost chopper circuit and the buck-boost chopper circuit are made common, and the switching switch element is turned on / off. Since the boost chopper circuit and the buck-boost chopper circuit can be configured,
The chopper circuit has a simple structure and can be manufactured at low cost.

【0050】請求項3の発明は、一定期間昇降圧チョッ
パ動作を行い、定常的には昇圧チョッパ動作を行うよう
に切換スイッチ要素を切換設定するので、短時間入力電
圧より低い出力電圧を必要とするような場合に昇降圧チ
ョッパ動作を設定して低電圧を得、定常動作時には昇圧
チョッパ動作により高い変換効率と、高調波歪を良くす
ることができるという効果がある。
According to the third aspect of the present invention, since the changeover switch element is switched and set so that the step-up / step-down chopper operation is performed for a certain period and the step-up chopper operation is normally performed, an output voltage lower than the input voltage is required for a short time. In such a case, the buck-boost chopper operation is set to obtain a low voltage, and in the steady operation, the boost chopper operation has a high conversion efficiency and higher harmonic distortion.

【0051】請求項4の発明は、一定期間昇降圧チョッ
パ動作を行い、定常的には昇圧チョッパ動作を行うよう
に切換スイッチ要素を切換設定するので、電源投入時の
突入電流が防止でき、しかも定常動作時の変換効率と、
高調波歪を良くすることができるという効果がある。請
求項5の発明は、コンデンサの両端に接続される負荷が
インバータ回路を用いた放電灯安定器であって、上記一
定期間が放電灯の先行予熱期間若しくは放電灯未装着時
又は放電灯への供給電力が定格未満時としてあるので、
先行予熱期間若しくは放電灯未装着時又は放電灯への供
給電力が定格未満時のように、出力電圧を抑える必要が
あるときに昇降圧チョッパ動作を設定して出力電圧を低
くすることができ、また高い電圧を必要とする定常状態
では昇圧チョッパ動作を設定して高い変換効率と、高調
波歪を良くした状態で放電灯を点灯することができるも
ので、放電灯安定器の設計を容易にし、また安全性も高
めることができるという効果がある。
According to the fourth aspect of the present invention, the step-up / step-down chopper operation is performed for a certain period of time, and the changeover switch element is switched and set so as to steadily perform the step-up chopper operation. Therefore, inrush current at power-on can be prevented, and moreover, The conversion efficiency during steady operation,
There is an effect that the harmonic distortion can be improved. According to a fifth aspect of the present invention, the load connected to both ends of the capacitor is a discharge lamp ballast using an inverter circuit, and the predetermined period is the preceding preheating period of the discharge lamp or when the discharge lamp is not attached or when the discharge lamp is not installed. Since the supplied power is below the rating,
The output voltage can be lowered by setting the buck-boost chopper operation when it is necessary to suppress the output voltage, as in the case of the preceding preheating period or when the discharge lamp is not attached or when the power supplied to the discharge lamp is less than the rating. Also, in a steady state where a high voltage is required, the boost chopper operation can be set to turn on the discharge lamp with high conversion efficiency and improved harmonic distortion, facilitating the design of the discharge lamp ballast. Moreover, there is an effect that safety can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1の基本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】同上の具体回路図である。FIG. 2 is a specific circuit diagram of the above.

【図3】本発明の実施例2の具体回路図である。FIG. 3 is a specific circuit diagram of the second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例4の具体回路図である。FIG. 4 is a specific circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図5】同上の動作説明用タイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart for explaining the above operation.

【図6】従来例の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional example.

【図7】同上の動作説明用波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the same operation as above.

【図8】同上の入力電流の波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram of the input current of the above.

【図9】別の従来例の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of another conventional example.

【図10】同上の動作説明用タイミングチャートであ
る。
FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation of the above.

【図11】同上の動作説明用波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram for explaining the operation of the above.

【図12】他の従来例の回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram of another conventional example.

【図13】同上の動作説明用タイミングチャートであ
る。
FIG. 13 is a timing chart for explaining the above operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チョッパ回路 SW1 切換スイッチ要素 AC 交流電源 VI 電源電圧 V0 出力電圧1 Chopper circuit SW 1 Changeover switch element AC AC power supply V I Power supply voltage V 0 Output voltage

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交流電源をチョッパ回路を用いて直流電源
に変換する電源装置において、チョッパ回路の動作を昇
圧チョッパ動作と、昇降圧チョッパ動作とに切り換える
切換スイッチ要素を備えたことを特徴とする電源装置。
1. A power supply device for converting an AC power supply into a DC power supply using a chopper circuit, comprising a changeover switch element for switching the operation of the chopper circuit between a boost chopper operation and a step-up / down chopper operation. Power supply.
【請求項2】交流電源を整流する整流回路と、この整流
回路の出力端間にインダクタンス素子を介してスイッチ
ング素子を接続するとともに、このスイッチング素子に
並列にコンデンサを片方向性の切換スイッチ要素を介し
て接続し、コンデンサと片方向性の切換スイッチ要素と
の接続点と、インダクタンス素子と整流回路との接続点
との間にダイオードを接続し、切換スイッチ要素のオン
設定により、スイッチング素子のオン時に蓄積したイン
ダクタス素子のエネルギにより、スイッチング素子のオ
フ時にコンデンサを充電する昇圧チョッパ回路を構成
し、切換スイッチ要素のオフ設定により、スイッチング
素子のオン時に蓄積したインダクタス素子のエネルギを
スイッチング素子のオフ時にインダクタス素子、コンデ
ンサ、ダイオード、インダクタス素子の閉回路で放出す
る昇降圧チョッパ回路を構成することを特徴とする請求
項1記載の電源装置。
2. A rectifier circuit for rectifying an AC power source, a switching element connected between output terminals of the rectifier circuit via an inductance element, and a capacitor in parallel with the switching element, which is a unidirectional changeover switch element. Connected via a diode, connect a diode between the connection point between the capacitor and the unidirectional changeover switch element and the connection point between the inductance element and the rectifier circuit, and turn on the switching element by turning on the changeover switch element. The energy of the inductor element accumulated at the time forms a boost chopper circuit that charges the capacitor when the switching element is off, and the energy of the inductor element accumulated when the switching element is turned on is set by turning off the changeover switch element. When off, inductors, capacitors, diodes, Power supply according to claim 1, characterized in that it constitutes a buck-boost chopper circuit that releases a closed circuit of Ndakutasu element.
【請求項3】一定期間昇降圧チョッパ動作を行い、定常
的には昇圧チョッパ動作を行うように切換スイッチ要素
を切換設定することを特徴とする請求項1又は2記載の
電源装置。
3. The power supply device according to claim 1, wherein the changeover switch element is switched and set so that the step-up / step-down chopper operation is performed for a certain period and the step-up chopper operation is normally performed.
【請求項4】上記一定期間が電源投入時から設定される
ことを特徴とする請求項3記載の電源装置。
4. The power supply device according to claim 3, wherein the fixed period is set after the power is turned on.
【請求項5】コンデンサの両端に接続される負荷がイン
バータ回路を用いた放電灯安定器であって、上記一定期
間が放電灯の先行予熱期間若しくは放電灯未装着時又は
放電灯への供給電力が定格未満時であることを特徴とす
る請求項3記載の電源装置。
5. A load connected to both ends of the capacitor is a discharge lamp ballast using an inverter circuit, and the constant period is a preceding preheating period of the discharge lamp, or when the discharge lamp is not mounted, or power supplied to the discharge lamp. 4. The power supply device according to claim 3, wherein is below the rating.
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