JPH0687435B2 - 白熱電球用高周波コンバータ - Google Patents

白熱電球用高周波コンバータ

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JPH0687435B2
JPH0687435B2 JP2217189A JP21718990A JPH0687435B2 JP H0687435 B2 JPH0687435 B2 JP H0687435B2 JP 2217189 A JP2217189 A JP 2217189A JP 21718990 A JP21718990 A JP 21718990A JP H0687435 B2 JPH0687435 B2 JP H0687435B2
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正栄 菅原
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、白熱電球を駆動するための回路に係り、特
に、AD−DC−AC変換を行って得られた高周波により白熱
電球を駆動する白熱電球用高周波コンバータに関する。
〔従来の技術〕
第3図は従来の白熱電球用高周波コンバータを示す回路
図である。
交流電源(50または60Hzの商用交流電源)Vinにはダイ
オードブリッジ1が接続され、その出力端に平滑用コン
デンサ2が接続されている。この平滑用コンデンサ2と
並列に、第1コンデンサ3及び第2のコンデンサ4が直
列にした状態で接続されている。
また、コンデンサ2には、トランジスタ5(Q2)及びト
ランジスタ(Q1)がSEPP回路(Single Ended Push Circ
uit:シングル・エンデッド・プッシュプル回路)を構成
するように接続されている。トランジスタ5,6のコレク
タとエミッタ間には、フライホィールダイオード7,8の
各々が接続されている。
トランジスタ5,6の出力点と、コンデンサ3と4の接続
点との間には、第1の変圧器9(T1),第2の変圧器10
(T2),第3の変圧器11(T3)が直列接続した状態で挿
入されている。変圧器9及び変圧器10は、各1つの二次
巻線を有し、変圧器11は2つの二次巻線を有している。
その一方はトランジスタ5のベースとエミッタ間に印加
され、他方はトランジスタ6のベースとエミッタ間に印
加される。
変圧器9及び変圧器10の二次巻線は、出力が直列接続さ
れ、その中点は接地(FG:フレームグランド)されてお
り、出力端間には白熱電球が接続される。また、この出
力端の一方には、整流用のダイオード12が接続され、こ
のダイオード12に平滑用のチョークコイル13が直列接続
されている。チョークコイル13の出力と変圧器9及び変
圧器10の他方の出力端との間には、平滑用のコンデンサ
14が接続されており、その端子間にランプ冷却用の不図
示のファン(直流モータ)が負荷として接続される。
さらに、ダイオードブリッジ1の出力間には、抵抗15と
コンデンサ16の直列回路が接続されている。そして、両
者の接続点とトランジスタ6のベースとの間にトリガー
素子(シリコン双方向スイッチング素子)17が接続され
ている。
次に、以上の構成による高周波コンバータの動作につい
て、第4図を参照して説明する。
電源スイッチ(不図示)がオンされると、整流出力は抵
抗15を介してコンデンサ16を充電する。その電荷がトリ
ガー素子17のスイッチング電圧を越えると、トランジス
タ6のベースに電流が供給され、トランジスタ6がオン
になる。このトランジスタ6のオンによって、コンデン
サ3→変圧器10→変圧器9→トランジスタ6のコレクタ
→トランジスタ6のエミッタの経路で電流が流れ始め
る。
変圧器11に電流が流れることにより、トランジスタ6の
ベースに正帰還電流が供給され、トランジスタ6のコレ
クタ電流は増大するが、その増加はコンデンサ3及びコ
ンデンサ4のために抑制され、ついにはトランジスタ6
には電流が流れなくなる。
こののち、変圧器11のフライバック電圧によってトラン
ジスタ5にベース電流が供給され、トランジスタ5のコ
レクタ→トランジスタ5のエミッタ→変圧器9→変圧器
10→変圧器11→コンデンサ4の経路で電流が流れ始め
る。このとき、変圧器11によってトランジスタ6のベー
スに正帰還電流が流れるため、トランジスタ5のコレク
タ電流が増大するが、コンデンサ3及びコンデンサ4の
ためにコレクタ電流の増加は制限され、ついにはトラン
ジスタ5のコレクタには電流が流れなくなり、トランジ
スタ5はオフになる。
以上の動作は、変圧器9,10,11の直列インピーダンス
と、コンデンサ3,4の並列容量との時定数により決まる
発振周波数によってトランジスタ5,6が交互にオンを繰
り返すように動作する。このとき、高周波電源コンデン
サ2を直列を小さい値に選んでいるため、整流電圧は第
2図に示すようになる。入力電圧Vinが0付近を通過す
る時点で入力電圧が或る値になると、抵抗15とコンデン
サ16及びトリガー素子17のスイッチング電圧によって決
まるスイッチングによる高周波発振が停止している時間
(休止時間)だけ遅れてトランジスタ6のベースに電流
が流れるように、トリガー素子17から電圧(トリガ)が
与えられ、スイッチングによる高周波発振を再開する。
このときの出力電力POUTは式のようになる。
但し、RL:白熱電球抵抗値 Vin:入力電圧 VDB:ダイオードブリッジ降下電圧 NS:変圧器9,10の二次巻数和 NP:変圧器9,10の一次巻数和 VT3:変圧器11の一次降下電圧 f:商用電源周波数 tOn:スイッチング動作開始時間 toff:スイッチング動作終了時間 Toff:スイッチングによる高周波発振停止時間 ここで、上記の式から明らかなように、入力電圧Vin
が高くなり、或いは白熱電球の抵抗値が小さくなると、
出力電力POUTは大きく増えることになる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記した従来の白熱電球用高周波コンバータにあって
は、通常のPWM(パルス幅変調)または周波数変調によ
る制御が難しく、入力電圧変動や出力負荷変動により出
力電力が大きく変動するという問題がある。
本発明の目的は、上記した従来技術の実情に鑑みてなさ
れたものであり、入力電圧変動や出力負荷変動によらず
出力電力を一定にできるようにした白熱電球用高周波コ
ンバータを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、整流電源出力間
に直列挿入される同極性の一対のトランジスタと、前記
整流電源出力間に直列にして接続される第1,第2のコン
デンサと、該2つのコンデンサの接続点と前記一対のト
ランジスタの出力点との間に直列に挿入されると共に白
熱電球に電力を供給するための二次巻線を備えた第1,第
2の変圧器と、該2つの変圧器に直列接続されると共に
2つの二次巻線を備え、その各出力が前記2つのトラン
ジスタの各々に印加される第3の変圧器と、前記整流電
源出力間に抵抗を介して接続されるコンデンサと、該コ
ンデンサに接続されて該コンデンサが所定の充電電圧に
達したときに前記トランジスタのうちの低電位側のベー
スにトリガを印加するトリガ素子とを備えた白熱電球用
高周波コンバータにおいて、前記一対のトランジスタの
コレクタまたはエミッタの電流を検出する電流検出手段
と、該手段の検出値に基づいて前記コンデンサに対する
充電時間を制御する制御手段とを設ける構成にしてい
る。
〔作用〕
上記した手段によれば、交互にオン動作するトランジス
タの一方の高周波発振の開始点(休止時間)を決定する
コンデンサの充電時間がトランジスタに流れる電流値に
応じて制御される。したがって、入力電圧の変化や出力
負荷の変化があっても出力電力を一定にすることができ
る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明による白熱電球用高周波コンバータの一
実施例を示す回路図である。なお、第1図においては、
第3図と同一であるものには同一引用数字を用いたの
で、以下、重複する説明を省略する。
この実施例では、抵抗15と負電源出力聞にツェナーダイ
オード18が接続され、このツェナーダイオード18に抵抗
19と抵抗20の直列回路が並列接続されている。抵抗19と
抵抗20の接続点には、エミッタ接地接続のトランジスタ
21のベースが接続され、このトランジスタ21にはPNP形
のトランジスタ22のベースが接続されている。
トランジスタ22のコレクタは、コンデンサ16を介してト
ランジスタ6のエミッタに接続されている。また、トラ
ンジスタ22のコレクタにはトリガー素子17が接続され、
その他端はトランジスタ6のベースに接続されている。
トランジスタ22のエミッタは、抵抗23を介して抵抗15と
ツェナーダイオード18のカソードとの接続点に接続され
ている。さらに、抵抗15とツェナーダイオード18のカソ
ードとの接続点とトランジスタ22のコレクタとには、抵
抗24が接続されている。
さらに、ダイオードブリッジ1の出力端とトランジスタ
5のコレクタとの間には、電流検出手段としての第4の
変圧器25(T4)が挿入接続され、その二次側巻線間には
抵抗26が接続されている。抵抗26の一端には、ダイオー
ド27のカソードが接続されている。このダイオード27の
アノードと抵抗26の他端には高周波バイパス用のコンデ
ンサ28が接続され、この両端に抵抗29及びコンデンサ30
より成る平滑回路が接続されている。この負電圧出力に
対し、トリガー素子31のアノードが接続され、そのカソ
ードはトランジスタ21のベースに接続されている。
次に、以上の構成による実施例の動作について、第2図
を参照して説明する。
電源がオンにされると、電流が抵抗15→抵抗19→抵抗20
の経路で流れ、抵抗20に電圧が生じる。これによってト
ランジスタ21がオンし、ついでトランジスタ22のベース
にバイアスが供給され、トランジスタ22はオンになる。
トランジスタ22がオンすることにより、抵抗15、抵抗23
及びトランジスタ22を介してコンデンサ16に充電電流が
流れる。コンデンサ16の充電が進行し、トリガー素子17
のスイッチング電圧を越えると、トリガー素子17に電流
が流れ、これがトランジスタ6のベースに供給されると
ことにより、トランジスタ6がオンになる。以上の動作
は10mSごとに第3図で説明したような動作が繰り返さ
れ、その度に変圧器25に出力電圧VT4が生じる。この出
力電圧VT4は次のように示される。
ここで、Vin≫VDBとすると、式は次のようになる。
但し、NP4:変圧器25の一次巻数 NS4:変圧器25の二次巻数 Vin:入力電圧 VDB:ダイオードブリッジの降下電圧 ZL:T1,T2の一次インピーダンスの和 R1:抵抗26の抵抗値. 式より明らかなように、VT4は入力電圧に比例して出
力される。この出力電圧によりトランジスタ21のベース
電流がツェナーダイオード31によって制御される。すな
わち、コンデンサ16の充電電圧がトリガー素子17のオン
電圧に達するとトリガー素子17に電流が流れ、トランジ
スタ6にベース電流が供給されるまでの時間(休止時
間)を制御する。
トランジスタ6にベース電流が供給されると、トランジ
スタ6のコレクタ電流は、コンデンサ3とコンデンサ4
→変圧器11→変圧器10→変圧器9→トランジスタ6のコ
レクタ→トランジスタ6のエミッタの経路で流れる。さ
らに、変圧器11によってトランジスタ6にベース電流が
供給されるため、トランジスタ6のコレクタ電流が増加
する。しかし、トランジスタ6のコレクタ電流は、コン
デンサ3とコンデンサ4によって制限され、ついには流
れなくなってトランジスタ6がオフになる。
次に、変圧器11のフライバック電圧によりトランジスタ
5にベース電流が供給される。これにより、トランジス
タ5のコレクタ→トランジスタ5のエミッタ→変圧器9
→変圧器10→変圧器11→コンデンサ3とコンデンサ4の
経路で流れる。さらに、変圧器11によってトランジスタ
5にベース電流が供給され、トランジスタ5のオン電流
は増加する。しかし、トランジスタ5のオン電流は、コ
ンデンサ3とコンデンサ4によって制限され、ついには
流れなくなってトランジスタ5がオフになる。
以上の動作は、変圧器9,10,11の直列インピーダンス
と、コンデンサ3,4の並列容量との時定数により決まる
発振周波数によってトランジスタ5,6が交互にオンを繰
り返すように動作する。このときの出力電力POUTは、前
記した式と同じになる。
変圧器25の出力電圧は、式から明らかなように入力電
圧に比例し、トランジスタ5,6の負荷インピーダンスに
反比例して変化する。このため、入力電圧や出力負荷変
化による出力電力の変化を少なくすることができる。
なお、上記実施例においては、Vinの周期を10mSにした
が、これは商用電源の50Hzを想定して定めたものであ
る。したがって、60Hzの場合は約8msになる。しかし、V
inの周期は、これらに限定されるものではなく、その他
の商用電源周波数でも可能である。
〔発明の効果〕
以上より明らかなように、本発明によれば、整流電源出
力間に直列挿入される同極性の一対のトランジスタと、
前記整流電源出力間に直列にして接続される第1,第2の
コンデンサと、該2つのコンデンサの接続点と前記一対
のトランジスタの出力点との間に直列に挿入されると共
に白熱電球に電力を供給するための二次巻線を備えた第
1,第2の変圧器と、該2つの変圧器に直列接続されると
共に2つの二次巻線を備え、その各出力が前記2つのト
ランジスタの各々に印加される第3の変圧器と、前記整
流電源出力間に抵抗を介して接続されるコンデンサと、
該コンデンサに接続されて該コンデンサが所定の充電電
圧に達したときに前記トランジスタのうちの低電位側の
ベースにトリガを印加するトリガ素子とを備えた白熱電
球用高周波コンバータにおいて、前記一対のトランジス
タのコレクタまたはエミッタの電流を検出する電流検出
手段と、該手段の検出値に基づいて前記コンデンサに対
する充電時間を制御する制御手段とを設けたので、入力
電圧の変化や出力負荷の変化があっても出力電力を一定
にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による白熱電球用高周波コンバータの一
実施例を示す回路図、第2図は第1図の実施例の動作を
示す波形図、第3図は従来の白熱電球用高周波コンバー
タを示す回路図、第4図は第3図の回路の動作を示す波
形図である。 1……ダイオードブリッジ、3,4……コンデンサ3、5,
6,21,22……トランジスタ、9,10,11,25……変圧器、15,
19,20,23,24,26,29……抵抗、16,28,30……コンデン
サ、17,18,31……トリガー素子、27……ダイオード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】整流電源出力間に直列挿入される同極性の
    一対のトランジスタと、前記整流電源出力間に直列にし
    て接続される第1,第2のコンデンサと、該2つのコンデ
    ンサの接続点と前記一対のトランジスタの出力点との間
    に直列に挿入されると共に白熱電球に電力を供給するた
    めの二次巻線を備えた第1,第2の変圧器と、該2つの変
    圧器に直列接続されると共に2つの二次巻線を備え、そ
    の各出力が前記2つのトランジスタの各々に印加される
    第3の変圧器と、前記整流電源出力間に抵抗を介して接
    続されるコンデンサと、該コンデンサに接続されて該コ
    ンデンサが所定の充電電圧に達したときに前記トランジ
    スタのうちの低電位側のベースにトリガを印加するトリ
    ガ素子とを備えた白熱電球用高周波コンバータにおい
    て、前記一対のトランジスタのコレクタまたはエミッタ
    の電流を検出する電流検出手段と、該手段の検出値に基
    づいて前記コンデンサに対する充電時間を制御する制御
    手段とを設けたことを特徴とする白熱電球用高周波コン
    バータ。
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