JPH06511350A - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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JPH06511350A
JPH06511350A JP6504544A JP50454494A JPH06511350A JP H06511350 A JPH06511350 A JP H06511350A JP 6504544 A JP6504544 A JP 6504544A JP 50454494 A JP50454494 A JP 50454494A JP H06511350 A JPH06511350 A JP H06511350A
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コノーカ、ジョン・ジー
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オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド
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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】 電源回路 発明の分野 本発明は、一般に、電源回路に関し、さらに詳しくは、限定的ではないが、放電 灯負荷を駆動するために使用される電源回路に関する。
発明の背景 蛍光灯等の放電灯負荷を駆動する回路においては、蛍光灯に直列に接続した共振 インダクタおよびコンデンサを使用し、回路の動作周波数を変化させることによ って、蛍光灯を駆動する電力を(蛍光灯を減光させるために)低減することが知 られている。かかる周知の回路においては、回路の動作周波数を変化させると、 蛍光灯を流れる電流は減少し、蛍光灯はそれに対応して減光される。
しかしながら、減光を引き起こすために回路の動作周波数を変化させれば、回路 の実際の減光レベルが、回路の動作周波数の変化を引き起こす回路の温度変化に 影響され易くなるという問題があった。
図面の簡単な説明 第1図は、3つの蛍光灯を駆動する駆動回路の回路図である。
第2図は、第1図の駆動回路に使用される制御回路の詳細な回路図である。
好適な実施例の説明 第1図を参照すると、3つの蛍光灯102,104,106を駆動するために、 回路100は、交流電源電圧約277Vを周波数60 Hzで受け取るための2 つの入力端子108.110を有する。全波整流ブリッジ回路112は2つの入 力ノード114,116および2つの出力ノード118.120を有する。入力 ノード114は、「開」位置と「閉」位置との間を機械的に動くことができる構 成要素(図示されていない)を有する従来の2極単投0N−OFFスイッチS1 を経由して入力端子108に接続されている。入力ノード116は入力端子11 0に直接接続されている。ブリッジ112の出力ノード118は接地電圧レール 122に接続されている。コンデンサ123(約0゜18pFの値を有する)は ブリッジ回路112の出力ノード118と120との間に接続されている。
有心インダクタ124 (約4.5mHのインダクタンスを有する)はその一端 がブリッジ112の出力ノード120に接続され、他端はノード126に接続さ れている。電界効果トランジスタ(FET)128 (BUZ90型)はそのド レイン電極がノード126に接続されている。電界効果トランジスタ128は、 そのソース電極が抵抗130(約1.6Ωの値を有する)を経由して接地電圧レ ール122に接続されている。ダイオード132 (MUR160型)は、その 陽極がノード126に接続され、陰極は出力ノード134に接続されている。接 地電圧レール122は出力ノード136に接続されている。
抵抗138 (約2MΩの抵抗を有する)はブリッジ112の出力ノード120 とノード140との間に接続されている。コンデンサ142 (約0.0039 μFの静電容量を有する)はノード140と接地電圧レール122との間に接続 されている。電流モード制御集積回路(IC)144 (ASTECセミコンダ クタ社製AS 3845)は、そのR□/CT入力(ビン4)がノード140に 接続されている。電流モード制御IC144は、そのRREG出力(ビン8)が 抵抗146(約10にΩの抵抗を有する)を経由してノード140に接続され、 またコンデンサ148(約0゜22μFの静電容量を有する)を経由して接地電 圧レール122に接続されている。電流モード制御IC144は、その制御信号 出力(ビン6)が抵抗150(約200の抵抗を有する)を経由してFET12 8のゲート電極に接続されている。FET128のゲート電極は抵抗152(約 22にΩの抵抗を有する)を経由して接地電圧レール122に接続されている。
2つの抵抗154,156 (それぞれ約974にΩ。
約5.36にΩの抵抗を有する)は、中間ノード158を経由して、出力端子1 34と接地電圧レール122との間に直列接続されている。電流モード制御IC 144は、そのVFR人力(ビン2)がノード158に接続されている。
電流モード制御IC144は、そのCOMP出力(ビン1)が、並列接続された 抵抗162(約1.5MΩの抵抗を有する)およびコンデンサ164 (約0. 22μFの静電容量を有する)を経由して、そのVFR入力(ビン2)に接続さ れている。電流モード制御IC144は、その電流感知入力(ビン3)が、コン デンサ166(約470pFの静電容量を有する)を経由して接地電圧レール1 22に接続され、抵抗168 (約1にΩの抵抗を有する)を経由してFET  128のソース電極に接続されている。
電流モード制御IC144は、その■cc入力(ビン7)が、抵抗170 (約 240にΩの抵抗を有する)を経由してブリッジ整流器出力ノード120に接続 され、コンデンサ172(約100μFの静電容量を有する)を経由して接地電 圧レール122に接続されている。電流モード制御IC144は、そのGND入 力(ビン5)が接地電圧レール122に接続されている。インダクタ124と同 じコアに巻かれている巻線137は、その一端が接地電圧レール122に接続さ れ、他端がダイオード139を経由して工C144のvco入力(ビン7)に接 続されている。
電源出力端子134,136は、2つのnpn両極性トランジスタ178,18 0 (共にBUL45型)によって形成されるハーフ・ブリッジ・インバータの 入力ノード174.176に接続されている。トランジスタ178は、そのコレ クタ電極が入力ノード174に接続され、そのエミッタ電極がインバータの出力 ノード182に接続されている。トランジスタ180は、そのコレクタ電極がノ ード182に接続され、そのエミッタ電極が入力ノード176に接続されている 。2つの電解コンデンサ184,186(いずれも約47μFの値を有する)は 、中間ノード188を経由して、インバータ入力ノード174と176との間に 直列接続されている。以下に述べる理由により、抵抗190 (約2.2MΩの 値を有する)およびコンデンサ192 (約O11μFの値を有する)は、中間 ノード194を経由して、インバータ入力ノード174と176との間に直列接 続されている。
インバータ出力ノード182は、インダクタ196(約5.35mHの値を有す る)およびコンデンサ198(約10nFの値を有する)によって形成された直 列共振タンク回路に接続されている。インダクタ196およびコンデンサ198 は、以下により詳しく説明されるベース結合変圧器の一次巻線200を経由して 、インバータ出力ノード182とノード188との間に直列接続されている。
ベース結合変圧器202は、同じコアに巻かれた一次巻線200(約8回巻き) および2つの二次巻線204,206 (それぞれ約24回巻き)を含む。二次 巻線204,206は、それぞれインバータ・トランジスタ178.180のベ ース電極とエミッタ電極との間に反対の極性で接続されている。トランジスタ1 80のベース電極は、ダイアック210 (約32Vの絶縁破壊電圧を有する) を経由して、ノード194に接続されている。
出力結合変圧器212は、その−次巻線214が、インダクタ196に直列接続 され、コンデンサ198およびベース結合変圧器202の一次巻線200に並列 接続され、直列共振インダクタ196およびコンデンサ198によって形成され たタンク回路からの出力電流を導く。変圧器212の一次巻線214はノード2 15においてセンター・タップされ、それぞれダイオード215A、215Bを 経由してインバータ入力ノード174,176に結合されている。
出力結合変圧器212は、−次巻線214 (約70回巻き)、主二次巻線21 6 (約210回巻き)および同じコアに巻かれた4つのフィラメント加熱二次 巻線218,220.222,224 (いずれも3回巻き)を含む。主二次巻 線216は、出力端子228と230との間に接続され、これらの出力端子間に は3つの蛍光灯102,104゜】06が直列接続されている。蛍光灯102, 104,106はそれぞれ一対のフィラメント102A&102B。
104A&104B、106A&106Bを有し、これらのフィラメントはそれ ぞれ蛍光灯の両端に位置している。
フィラメント加熱二次巻線218は出力端子228と出力端子232との間に接 続され、これらの出力端子間には蛍光灯102のフィラメント102Aが接続さ れている。フィラメント加熱二次巻線220は出力端子234と236との間に 接続され、これらの出力端子間には蛍光灯102のフィラメント102Bおよび 蛍光灯104のフイラメン)104Aが共に並列接続されている。フィラメント 加熱二次巻線222は出力端子238と240との間に接続され、これらの出力 端子間には蛍光灯104のフィラメント104Bおよび蛍光灯106のフィラメ ント106Aが共に並列接続されている。フィラメント加熱二次巻線224は出 力端子230と出力端子242との間に接続され、これらの出力端子間には蛍光 灯106のフィラメント106Bが、接続されている。
スイッチS1のように「開」位置と「閉」位置との間を機械的に動くことができ る構成要素(図示されていない)を有する従来の2極単投第2スイツチS2は、 ノード114と抵抗160 (約IMΩの値を有する)との間に接続されている 。以下に説明されることであるが、スイッチS2はHI GH−LOWスイッチ として機能する。
第2図を参照すると、駆動回路100はまた制御回路300を含む。制御回路3 00は、中間ノード306を経由して抵抗160と接地電圧レール122(電流 モード制御IC144のビン5に接続されている)との間に直列接続された抵抗 302 (約22にΩの値を有する)および抵抗304 (約47にΩの値を有 する)によって形成された抵抗分割器を具備する。ダイオード308は、その陰 極が抵抗160に接続され、その陽極が接地電圧レール122に接続されている 。
抵抗分割器は、中間ノード314を経由して電流モード制御IC144のビン8 と接地電圧レール122との間に直列接続された抵抗310 (約22にΩの値 を有する)および抵抗312 (約10にΩの値を有する)によって形成される 。コンデンサ315(約33mFの値を有する)は電流モード制御IC144の ビン8とダイオード308の陰極との間に接続されている。
npn両極性トランジスタ316 (2N3904型)は、そのベース電極がノ ード306に接続され、そのコレクタ電極がノード314に接続され、そのエミ ッタ電極が接地電圧レール122に接続されている。
ざらにnpn両極性トランジスタ318 (2N3904型)は、そのベース電 極がノード314に接続され、そのエミッタ電極が接地電圧レール122に接続 されている。
抵抗分割器は、中間ノード324を経由して電流モード制御IC144のビン7 とトランジスタ316のコレクタ電極との間に直列接続された抵抗320(約4 .7にΩの値を有する)および抵抗322 (約22にΩの値を有する)によっ て形成される。npn両極性トランジスタ326(2N3906型)は、そのベ ース電極がノード324に接続され、そのエミッタ電極が電流モード制御IC1 44のビン7に接続されている。タップ付き可変抵抗器328(公称値20にΩ を有する)は、トランジスタ326のコレクタ電極と接地電圧レール122との 間に接続されている。
可変抵抗器328のタップ付き端子は、直列接続された抵抗330(約5.11 にΩの値を有する)、ダイオード332 (IN4148型)および抵抗334  (約11.3にΩの値を有する)を経由して、電流モード制御IC144のビ ン3に接続されている。抵抗336(約14.3にΩの値を有する)、ダイオー ド338 (IN4148型)およびコンデンサ(約1μFの値を有する)は、 電流モード制御IC144のビン4と接地電圧レール122との間に接続されて いる。ダイオード332,338の陽極は相互に接続されている。
集積回路144およびその関連部品は、公称周波数23kHzで動作する昇圧回 路を構成する。昇圧回路は、起動されると、出力端子134と136との間に上 昇された電圧を発生する。かかる昇圧回路の動作は、例えば、本出願と同じ譲受 人に譲渡されその開示が本明細書に参考として含まれる米国特許出願第07/6 65,830号にさらに詳しく記述されている。
トランジスタ178,180.インダクタ196.コンデンサ198およびそれ らに関連する部品は、自励発振インバータ回路を形成する。自励発振インバータ 回路は、起動されると、出力結合変圧器212の一次巻線214に高周波(例え ば40kHz)交流電圧を発生させる。出力結合変圧器の二次巻線218,22 0,222,224,216に発生する誘導電圧は蛍光灯フィラメント102A &102B、104A&104B、106A&106Bを加熱する働きをし、出 力結合変圧器の二次巻線216に発生する誘導電圧は蛍光灯102,104,1 06を流れる電流を駆動する働きをする。かかる自動発振インバータ回路の動作 は、例えば、本出願と同じ譲受人に譲渡されその開示が本明細書に参考として含 まれる米国特許出願第07/705.856号にさらに詳しく記述されている。
第1図の回路の動作において、スイッチSl、S2が閉で、入力端子108と1 10との間に277V、60Hzの電圧がかけられている場合、ノード120と 接地電圧レール122との間に、周波数120Hzの単極性全波整流直流電圧を 発生させる。
回路に初めて電源を投入したとき、昇圧IC144の起動は、以下に述べる理由 により、ブリッジ回路112の出力ノード118と120との間に接続された抵 抗容量性分割器170,172によって制御される。第1図の回路の好適な実施 例における部品の値は、回路の最初の電源投入と昇圧IC144の起動との間に 約0.7秒の遅れを発生させるように選択されている。同様にして、回路に初め て電源を投入したとき、自動発振インバータの起動は、IC144およびその関 連部品によって形成された昇圧回路の出力端子134と136との間に接続され た抵抗容量性分割器190,192によって制御される。第1図の回路の好適な 実施例における部品の値は、回路の最初の電源投入と自動発振インバータの起動 との間に約40ミリ秒の遅れを発生させるように選択されている。
第1図の回路構成では、自励発振インバータが昇圧IC144の起動以前に起動 された場合、昇圧されていない約390Vの電圧が出力端子134と136との 間に現れ、二次巻線118,120,122,124に生じた誘導電B、106 A&106Bを実質的に加熱するのに十分であるが、二次巻線216に生じた誘 導電圧は蛍光灯を点灯するには不十分である。しかしながら、昇圧IC144の 起動後は、昇圧された約458■の電圧が出力端子134と136との間に発生 し、二次巻線118,120,122゜124に生じた誘導電圧はフィラメント を加熱し続け、二次巻線216に生じた誘導電圧は蛍光灯を点灯するのに十分と なる。
従って、(i)出力端子134と136との間の昇圧されてない電圧が、フィラ メント102A&102B、104A&104B、106A&106Bを加熱す るが、蛍光灯102,104,106を点灯せず、いl)自励発振インバータの 起動と昇圧回路の起動との間に約2/3 (0゜66 = 0.7 − 0.0 4)秒の遅れを発生させ、い11)出力端子134と136との間の昇圧された 電圧が、蛍光灯102,104,106を点灯し、かつフィラメント102A& 102B、104A&104B、106A&106Bを加熱し続けるように構成 することにより、第1図の回路は、蛍光灯が点灯される前に、蛍光灯フィラメン トを簡単にかつ効果的に予熱する。
かう)るインバータと昇圧器との起動遅れの差異は、例えば、本出願と同じ譲受 人に譲渡されその開示が本明細書に参考として含まれる米国特許出願第07/7 05.865号にさらに詳しく記述されている。
制御回路300は、HI GH−LOWスイッチS2の動作に応じて駆動回路1 00の減光動作を次のように制御する。スイッチS2がCLO5EDまたはHI GH位置にある場合は、スイッチSlを閉じることで回路に電源が投入づれると 、ノード114からの脈動直流電圧がダイオード308の陰極に現れる。この脈 動電圧は、コンデンサ315でろ過され、ダイオード308に逆バイアスをかけ 、抵抗302と304との間に約5■の定常電圧を発生させる。
この状態で、トランジスタ316はオンになり、ノード314をロー・レベルに し、トランジスタ318をオフにする。トランジスタ318がオフの状態では、 トランジスタ326がオンになることは防がれる。従って、トランジスタ318 がオフであるこの状態では、可変抵抗器328のタップ端子を経由して昇圧IC 144にかけられるバイアスは皆無である。昇圧IC144のビン3,4に直流 バイアスが存在しないので、昇圧ICは全能力で通常の動作を行うことができる 。
回路が動作中にHI GH−LOWスイッチS2がその0PENまたはLOW位 置に置かれた場合、コンデンサ315が抵抗302を通じて放電するので、ダイ オード308の陰極上の電圧はその約5■の値より降下する。抵抗304にかか る電圧が約0.6V未満に下がると、トランジスタ316がオフになり、ノード 314をハイ・レベルにし、トランジスタ318をオンにする。トランジスタ3 18がオンのときは、ノード324はロー・レベルになり、トランジスタ326 はオンになる。従って、トランジスタ318がオフであるこの状態では、可変抵 抗器328のタップ端子を経由して昇圧IC144のビン3.4に直流バイアス がかかる。昇圧IC144のビン3 (「電流感知」入力)上の直流バイアスは 、昇圧ICが生成する電力を低減させ、蛍光灯102,104,106を所定の 低レベルまで減光させる。より詳細に後述されることだが、昇圧IC144のビ ン4 ([周波数制御]入力)上の直流バイアスは、同時に、昇圧ICの動作周 波数を上昇させる。
昇圧IC144の出力電力を制限し蛍光灯102,104.106を減光させる ために昇圧IC144のビン3に直流バイアスをかけると、昇圧IC144がそ の最適設計値である全出力レベルより低いレベルで動作することを余儀なくされ るため、回路の力率はその最適値より減少する。
力率の減少分を補償するために、昇圧ICのビン4に直流バイアスをかけて電力 の減少に応じて昇圧ICの動作周波数を上昇させている。出力電力の低減に応じ て昇圧ICの動作周波数を上昇させれば、その結果、関連する力率の減少分を補 償し、ハイ・パワー(最大光度)およびロー・パワー(減光)状懸のいずれにお いても、事実上一定の最適な力率を回路のために保持することになる。
記載の回路が、蛍光灯を駆動する周波数を変化させずに蛍光灯を減光させ、この 周波数が上述のように事実上約40kHzに固定されることが理解される。従っ て、回路が行う減光は、回路の動作温度の変化に影響されない。
上述の回路が減光を効果的にかつ簡単に行うので、制御回路300が必要とする 部品は単純で数も少ないことが理解される。さらに、上述の回路においては、追 加のHIGH−LOWスイッチS2および制御回路300を付加することによっ て、追加または後付けの特徴として、減光を簡単にかつ効果的に実施できるが、 これらの付加部品なしでは、回路は従来の固定光度パラスト回路として動作する ことが理解される。
また、上述の回路はハイ・パワー(最大光度)および所定のロー・パワー(減光 )モードでのみ動作するように記述されてきたが、例えば可変抵抗328を調節 することによって、ロー・パワー・モードでの電力または光度を変化させ、所望 の減光レベル範囲を生成できることが理解される。昇圧IC144の動作周波数 を増加させるために昇圧IC144のビン4にかける直流バイアスが、ICの出 力電力を減少させるためにビン3にかけられる直流バイアスと同等であるので、 回路の力率は、ロー・パワー・レベルのそのような変化にあっても、実質上一定 であることが理解される。
さまざまなタイプの蛍光灯およびその他の放電灯に適合させるために、上述の回 路に使用される部品の値および個々の電圧レベルは変えられることが理解される 。
また、本発明は、照明器具を駆動する回路の電源に関して記述されているが、本 発明は、照明器具に関連する使用に限ることなく、他の応用での電源としても同 様に適合して利用できることが理解される。
技術に通じた者ならば、発明概念から逸脱することなく、上述の実施例に対する さまざまな修正案または代案を容易に感知できることは理解できる。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.電源回路であって: 入力電圧を入力する入力手段; 上昇した電圧を発生させるために入力手段に結合された、電力制御入力および周 波数制御入力を有する昇圧手段;昇圧手段が発生する電力を制御するために昇圧 手段の電力制御入力に結合された電力制御手段;および昇圧手段が発生する電力 に応じて動作周波数を制御することにより、昇圧手段が発生する電力に応じて力 率補償を行うため、昇圧手段の周波数制御入力に結合された周波数制御手段; によって構成されることを特徴とする電源回路。
  2. 2.昇圧手段が電流モード制御回路からなることを特徴とする請求項1記載の電 源回路。
  3. 3.電力制御手段が、昇圧手段が生成する電力を制御するために昇圧手段の電力 制御入力に第1直流バイアスをかける第1直流バイアス手段からなることを特徴 とする請求項1記載の電源回路。
  4. 4.周波数制御手段が、昇圧手段の動作周波数を制御するために昇圧手段の周波 数制御入力に第2直流バイアスをかける第2直流バイアス手段からなることを特 徴とする請求項1記載の電源回路。
  5. 5.直流源をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の電源回路であって: 昇圧手段が生成する電力を制御するために、昇圧手段の電力制御入力に直流源よ り得られた第1直流バイアスをかける第1直流バイアス手段から在る電力制御手 段;および昇圧手段の動作周波数を制御するために、昇圧手段の周波数制御入力 に直流源より得られた第2直流バイアスをかける第2直流バイアス手段からなる 周波数制御手段;によって構成されることを特徴とする電源回路。
  6. 6.放電灯負荷を駆動する回路であって:入力電圧を入力する入力手段; 上昇した電圧を発生させるために入力手段に結合された、電力制御入力および周 波数制御入力を有する昇圧手段;昇圧手段が発生する電力を制御するために昇圧 手段の電力制御入力に結合された電力制御手段;昇圧手段が発生する電力に応じ て昇圧手段の動作周波数を制御することにより、昇圧手段が発生する電力に応じ て力率補償を行うため、昇圧手段の周波数制御入力に結合された周波数制御手段 ;および 放電灯負荷を駆動する出力信号を生成するため昇圧手段により電力を供給され、 その出力信号周波数が昇圧手段の動作周波数に実質上影響されない発振手段;に よって構成されることを特徴とする回路。
  7. 7.昇圧手段が電流モード制御回路からなることを特徴とする請求項6記載の回 路。
  8. 8.電力制御手段が、昇圧手段が生成する電力を制御するために昇圧手段の電力 制御入力に第1直流バイアスをかける第1直流バイアス手段からなることを特徴 とする請求項6記載の回路。
  9. 9.周波数制御手段が、昇圧手段の動作周波数を制御するために昇圧手段の周波 数制御入力に第2直流バイアスをかける第2直流バイアス手段からなることを特 徴とする請求項6記載の回路。
  10. 10.直流源をさらに含むことを特徴とする請求項6記載の電源回路であって: 昇圧手段が生成する電力を制御するために、昇圧手段の電力制御入力に直流源よ り得られた第1直流バイアスをかける第1直流バイアス手段からなる電力制御手 段;および昇圧手段の動作周波数を制御するために、昇圧手段の周波数制御入力 に直流源より得られた第2直流バイアスをかける第2直流バイアス手段からなる 周波数制御手段;によって構成されることを特徴とする電源回路。
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