JPH0744838B2

JPH0744838B2 - 電源装置および放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH0744838B2
Application number: JP1250846A
Authority: JP
Inventors: 勉垣谷; 寛和大武
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH03117370A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、たとえば電力帰還回路などの部分平滑回路を
備えた電源装置または放電灯点灯装置に関する。

（従来の技術）従来のこの種の放電灯点灯装置としては、たとえば第７
図に示す構成の回路が知られている。

これは、交流電源１に整流回路２が接続され、この整流
回路２にコンデンサ３およびダイオード４の直列回路か
らなる部分平滑回路が接続されている。これらコンデン
サ３およびダイオード４の両端にはインバータ回路５が
接続されている。このインバータ回路５は、コンデンサ
３およびダイオード４の直列回路に、コンデンサ６およ
びトランジスタ７のコレクタ・エミッタの直列回路が並
列に接続され、コンデンサ３およびダイオード４の接続
点と、コンデンサ６およびトランジスタ７の接続点との
間にインダクタ８が接続され、さらに、コンデンサ６に
トランス９の一次巻線が接続されている。そして、この
トランス９の二次巻線は、インダクタ10を介して放電灯
11の両フィラメントに接続され、この放電灯11のフィラ
メント間には始動用のコンデンサ12が接続されている。

そして、交流電源１の交流を整流回路２で整流し、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
て逆変換して、放電灯11を点灯している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記第７図に示す構成の回路では、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、第８図に示すように交流電源１から電源電流I_in
は流れていない。このため、電源電流I_inは台形波状と
なり、高周波を含んだり、入力力率が低下する問題を有
している。なお、第８図においてV_inは交流電源１の出
力電圧波形、V_DCは整流回路２の出力電圧波形を示す。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、入力電流
を正弦波交流に近づけ、高周波を少なく、かつ、入力力
率の低下を防止できる電源装置および放電灯点灯装置を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）請求項１記載の電源装置は、交流電源および負荷の間に
介在した整流回路と、この整流回路の出力側に設けら
れ、前記整流回路の出力電圧値が自己の電圧値より低い
間前記整流回路に代って前記負荷に給電する部分平滑回
路と、前記整流回路および前記部分平滑回路間に接続さ
れた逆流防止用のダイオードと、前記整流回路の出力側
に前記逆流防止用のダイオードを介して前記部分平滑回
路に並列的に接続された、前記部分平滑回路の給電期間
にほぼ同期してオンするスイッチング素子およびインピ
ーダンス素子を有してなる直列回路とを具備したもので
ある。

請求項２記載の電源装置は、請求項１記載の電源装置に
おいて、前記負荷として他励式インバータ回路を接続
し、前記インピーダンス素子は前記他励式インバータ回
路の制御部用電源トランスを兼用するものである。

請求項３記載の放電灯点灯装置は、インバータ回路に放
電ランプを接続した請求項２記載の電源装置を用いたも
のである。

（作用）請求項１記載の電源装置は、整流回路で交流電源の交流
を整流し、この整流された脈流を部分平滑回路で平滑す
る。この部分平滑回路が放電しているときは、スイッチ
ング素子をオンし、インピーダンス素子に電流を流し、
部分平滑回路が放電していないときは、スイッチング素
子をオフし、交流電源からの入力電流を正弦波となる。
また、ダイオードで、部分平滑回路の放電時の逆流を阻
止する。

請求項２記載の電源装置は、請求項１記載の電源装置に
おいて、部分平滑回路からの出力をインバータ回路に供
給するとともに、インバータ回路の制御回路の電源を制
御部用電源トランスにて供給する。

請求項３記載の放電灯点灯装置は、請求項２記載の電源
装置において、インバータ回路の出力にて放電灯を点灯
する。

（実施例）以下、本発明の一実施例の電源装置を第１図を参照して
説明する。

第１図において、21は商用交流電源で、この商用交流電
源21にはローパスフィルタ22が接続されている。このロ
ーパスフィルタ22は、商用交流電源21の両端にコンデン
サ23が接続され、このコンデンサ23の一端にはトランス
24の一次巻線25の一端が、コンデンサ23の他端にはトラ
ンス24の二次巻線26の一端が接続され、一次巻線25の他
端および二次巻線26の他端間にはコンデンサ27が接続さ
れている。そして、このコンデンサ27には整流回路28の
交流入力端が接続され、直流出力端には、スイッチング
素子29およびインピーダンス素子としての抵抗30の直列
回路が接続されている。さらに、整流回路28の正出力端
に逆流防止用のダイオード31が接続され、このダイオー
ド31を介してPF回路の部分平滑回路32が接続されてい
る。この部分平滑回路32は、ダイオード31を介した整流
回路28の直流出力端にコンデンサ33およびダイオード34
の直列回路が接続され、コンデンサ33およびダイオード
34の接続点にダイオード35が接続されている。そして、
ダイオード31を介した整流回路28の正出力端と、整流回
路28の負出力端と、ダイオード35のカソードとがインバ
ータ回路36に接続されている。

次に、この第１図に示す回路の動作について第２図を参
照して説明する。

まず、交流電源21の交流電圧V_in1を整流回路28で整流し
て脈流電圧V_in1aとし、部分平滑回路32で平滑して平滑
電圧V_out1を出力する。この平滑に際しては、部分平滑
回路32のコンデンサ33の放電時（t₀＜ｔ＜t₁，t₂＜ｔ＜
t₃）、すなわちダイオード34のオン時には、スイッチン
グ素子29がオンされ、抵抗30には電流IR₁が流れる。ま
た、コンデンサ33の充電時（t₁＜ｔ＜t₂）、すなわちダ
イオード31のオン時には、ダイオード31に電流ID₁が流
れる。

したがって、入力電流I_in1は、電流IR₁との和になるの
で正弦波交流となる。

また、第１図に示す電流装置を用いた放電灯点灯装置を
第３図を参照して説明する。

この放電灯点灯装置は、商用交流電源21にヒューズ41お
よび定電圧素子42を介して、ローパスフィルタ22および
整流回路28が継続接続されている。

そして、この整流回路28の直流出力端間には、抵抗30お
よびスイッチング素子としてのトランジスタ43のエミッ
タ・コレクタが直列に接続されている。また、整流回路
28の正側直流出力端には、ダイオード31が、トランジス
タ43のベースには抵抗44が、負側直流出力端には抵抗45
が接続され、部分平滑回路32が接続されている。この部
分平滑回路32は、ダイオード31と、抵抗45との間に、イ
ンダクタ46、コンデンサ33およびダイオード34が直列に
接続され、ダイオード34と抵抗45との接続点に抵抗44が
接続され、コンデンサ33とダイオード34との接続点にダ
イオード35が接続されている。そして、ダイオード31お
よびインダクタ46の接続点と、ダイオード35と、ダイオ
ード34および抵抗45の接続点とが、インバータ回路36に
接続されている。このインバータ回路36は、ダイオード
31およびインダクタ46の接続点と、ダイオード35との間
に、一次巻線47および二次巻線48が絶縁された出力のト
ランス49の一次巻線47が接続され、この一次巻線47に
は、コンデンサ50が並列に接続されている。また、二次
巻線48の一端には抵抗51が接続され、この抵抗51には、
一次巻線52および二次巻線53が絶縁された可飽和変流器
54の一次巻線52が接続されている。さらに、コンデンサ
50および一次巻線47と、ダイオード34および抵抗45との
間にはトランジスタ54のエミッタ・コレクタおよび抵抗
55の直列回路が接続され、このトランジスタ54および抵
抗55の直列回路には、ダイオード56およびコンデンサ57
の直列回路が並列に接続されている。また、コンデンサ
50および一次巻線47の接続点とトランジスタ54のベース
との間には、トランジスタ54の起動用の抵抗58が接続さ
れ、トランジスタ54のベースと、抵抗45および抵抗55の
接続点との間にはダイオード59およびコンデンサ60が直
列に接続され、このコンデンサ60には、抵抗61が並列に
接続されている。さらに、トランジスタ54のベースに
は、二次巻線53の一端が接続され、この二次巻線53の他
端はダイオード62を介して、抵抗45および抵抗55の接続
点に接続されている。また、二次巻線53にはダイオード
63が並列に接続され、ダイオード６にはコンデンサ64が
並列に接続されている。

そして、このインバータ回路36の出力トランス49の二次
巻線48の一端と抵抗を介した他端との間には螢光ランプ
などの放電灯65のフィラメント66,67が接続され、これ
らフィラメント66,67間には、コンデンサ68が接続され
ている。

次に、上記第３図に示す回路の動作について説明する。

商用交流電源21の交流を整流回路28て整流し、部分平滑
回路32で平滑する。平滑に際しては、コンデンサ33か放
電するとき、ダイオード34がオンして、トランジスタ43
がオンし、抵抗30に電流が流れる。また、コンデンサ33
が放電していないときには、ダイオード31に整流回路28
から電流が供給され、整流回路28から供給される電流は
正弦波となる。

そして、整流、平滑された電力は、インバータ回路36に
供給され、インバータ回路36は、可飽和変流器54に従っ
てトランジスタ54をオン、オフ制御し、直流を交流に逆
交換する。そうして放電灯65を点灯させる。

また、他の実施例を第４図を参照して説明する。

この第４図に示す回路は、商用交流電源21に整流回路28
の交流入力端が接続され、この整流回路28の直流出力端
に、ダイオード31を介して部分平滑回路32が接続され、
この部分平滑回路32は、コンデンサ33、ダイオード34お
よび抵抗71の直列回路と、コンデンサ33およびダイオー
ド34の接続点に接続されたインダクタ72とにて形成され
ている。そして、この部分平滑回路32のダイオード31お
よびコンデンサ33の接続点と、インダクタ72と、整流回
路28の負出力端にインバータ回路36が接続され、このイ
ンバータ回路36は制御部73とインバータ部74とを有する
他励式である。

このインバータ回路36のインバータ部74は、ダイオード
31およびコンデンサ33の接続点とインダクタ72との間に
出力トランス49の一次巻線47が接続され、この一次巻線
47にはコンデンサ50が接続され、コンデンサ50および一
次巻線47にトランジスタ54のコレクタが接続され、トラ
ンジスタ54のエミッタが整流回路28の負出力端に接続さ
れ、このトランジスタ54のコレクタ・エミッタ間には逆
並列にダイオード75が接続されている。また、出力トラ
ンス49の二次巻線48にてインバータ回路36の交流出力端
が形成されている。さらに、整流回路28の直流出力端間
には、一次巻線76と二次巻線77とが絶縁されたインピー
ダンス素子としての制御部用電源トランス78の一次巻線
76およびスイッチング素子29が直列に接続されている。
また、このトランス78の二次巻線77には、インバータ回
路36の制御部73の電源回路79が接続され、この電源回路
79には制御回路80が接続されている。またさらに、制御
回路80はダイオード34および抵抗71の接続点から帰還信
号を入力し、前記スイッチング素子29を制御するととも
に、前記トランジスタ54のベースに接続された駆動回路
81に接続され、この駆動回路81を制御する。

そうして、インバータ回路36の二次巻線48にリアクタ91
を介して、放電灯65のフィラメント66,67に接続され、
これらフィラメント間にはコンデンサ68が接続されてい
る。

次に、この第４図に示す放電灯点灯装置の動作について
説明する。

まず、商用交流電源21の交流電力を整流回路28で整流
し、部分平滑回路32で平滑し、インバータ回路36に電力
を供給する。そして、インバータ回路36にて逆変換し
て、放電灯65を点灯する。また、インバータ部74は、制
御回路80に従って、発振を行なう。さらに、コンデンサ
33の放電を制御回路80にて検知し、コンデンサ33の放電
時にはスイッチング素子29をオンし、入力電流が遮断さ
れるのを防止し、入力電流を正弦波にする。

さらに、他の実施励磁を第５図を参照して説明する。

商用交流電源21は、ヒューズ41おび定電圧素子42を介し
てローパスフィルタ22が接続されている。このローパス
フィルタ22ハ、コンデンサ23,27および一次巻線25と二
次巻線26とが絶縁されたトランス24にて形成されてい
る。また、このローパスフィルタ22には、リアクタ91を
介して、整流回路28に接続され、この整流回路28は、逆
流防止用のダイオード31および抵抗45を介して部分平滑
回路32に接続されている。そして、この部分平滑回路32
は、ダイオード31および抵抗45間にコンデンサ33、イン
ダクタ46およびダイオード34の直列回路が接続され、イ
ンダクタ46およびダイオード34の接続点にダイオード35
が接続されている。さらに、この部分平滑回路32には、
インバータ回路36が接続されている。

このインバータ回路36はインバータ部74と制御部73とか
ら形成され、この制御部73は電源回路79、制御回路80お
よび駆動回路81にて形成されている。そし、インバータ
部74はダイオード31およびコンデンサ33の接続点とダイ
オード35のカソードとの間に出力トランス49の一次巻線
47が接続され、この一次巻線47にはコンデンサ50が並列
に接続され、コンデンサ50および一次巻線47の接続点と
抵抗45との間には電界効果トランジスタ93のドレイン・
ソースが接続されている。また、出力トランス49の二次
巻線48は、インバータ回路36の出力端を形成している。

さらに、整流回路28の直流出力端間には、トランス78の
一次巻線76およびスイッチング素子としての電界効果ト
ランジスタ94が接続されている。また、トランス78の二
次巻線77は、インバータ回路36の制御部73の電源回路79
に接続され、この電源回路79は、二次巻線77に交流入力
端が接続された整流回路95と、この整流回路95の直流出
力端間に接続されたコンデンサ96とで構成され、整流回
路95の負出力端は、整流回路28の負出力端に接続され、
共通電位となっている。さらに、電源回路79のコンデン
サ96の両端には制御回路80が接続されている。この制御
回路80は、IC回路101を有しており、このIC回路101は、
コンパレータ102,103、オペアンプ104、REF106、OSC107
およびトランジスタ108,109を備えている。

また、コンデンサ96の両端には、アンド回路110の基準
電位入力端が接続され、このアンド回路110の出力端は
抵抗111を介して電界効果トランジスタ94のゲートに接
続され、アンド回路110の一方の入力端はIC回路101のト
ランジスタ108のエミッタに接続され、他方の入力端
は、コンデンサ96の両端間に接続された抵抗112および
トランジスタ113のコレクタ・エミッタの直列回路の抵
抗112およびトランジスタ113のコレクタの接続点に接続
されている。さらに、このトランジスタ113のベースは
ツェナダイオード114および抵抗115を介して抵抗45に接
続されている。また、コンパレータ102の非反転入力端
およびコンパレータ103の非反転入力端は、整流回路５
の負出力端に接続され、コンパレータ102の反転入力端
は、抵抗116を介してREF106に接続されている。さら
に、整流回路95の正出力端は抵抗117を介してトランジ
スタ108のコレクタに接続され、負出力端は、発振制御
するコンデンサ118、抵抗119および可変抵抗120にて形
成されるCR回路を介してOSC107に接続される。一方、ダ
イオード31を介して整流回路28の両端間に、コンデンサ
121、抵抗122および抵抗123の直列回路が接続され、抵
抗122および抵抗123の接続点には、トランジスタ124の
ベースが接続され、トランジスタ124のコレクタは抵抗1
25を介してダイオード31に、エミッタは整流回路95の正
出力側に接続されている。また、駆動回路81は、中点を
有する一次巻線126と二次巻線127とが絶縁された駆動ト
ランス128を備え、一次巻線126の一端は、ダイオード12
9を介してトランジスタ109のエミッタおよび整流回路95
の負出力端に接続され、他端はトランジスタ109のコレ
クタに接続され、中点は抵抗130を介して整流回路95の
正出力側に接続されている。また、二次巻線127の一端
は、抵抗132、抵抗133およびダイオード134を介して電
界効果トランジスタ93のゲートに接続され、他端は抵抗
45に接続されている。

そうして、インバータ回路36の出力端である出力トラン
ス49の二次巻線48の両端に放電灯65のフィラメント66,6
7が接続され、また、これらフィラメント66,67間には始
動用のコンデンサ68が接続されている。

次に、第５図に示す回路の動作を第６図を参照して説明
する。

まず、商用交流電源21の交流を、整流回路28で整流し、
部分平滑回路32で平滑して、インバータ回路36で逆変換
し、放電灯65を点灯する。このインバータ回路36の発振
に際しては、可変抵抗120の抵抗値を変化させて、発振
周波数を設定し、制御回路80にて駆動回路81を駆動さ
れ、電界効果トランジスタ93をオンし、オフして、出力
トランス49の二次巻線48に交流を誘起させる。部分平滑
回路32で平滑するに際しては、コンデンサ33が放電する
ときは、電界効果トランジスタ94をオンする。すなわ
ち、第６図に示すように、アンド回路110の一方の入力
端子には常にクロックパルスV_A2を入力され、コンデン
サ33か放電したとき（t₀＜ｔ＜t₁，t₂＜ｔ＜t₄，t₅＜
t₆）、ツェナダイオード114がオフしてトランジスタ113
をオフし、アンド回路110の他方の入力端子に、信号V_B2
を入力し、アンド回路110にパルス電圧V_C2を出力させ、
電界効果トランジスタ94をオンさせ、負荷電流IR₂を流
し、入力電流I_in2を正弦波交流にする。

〔発明の効果〕

請求項１記載の電源装置によれば、部分平滑回路の放電
時にスイッチング素子をオン、整流回路からの電流をイ
ンピーダンス素子に流すようにしたことにより、入力電
流を正弦波交流に近づけることができるので、高周波を
少なく、かつ、入力力率の低下を防止することができ
る。

請求項２記載の電源装置によれば、インピーダンス素子
にトランスを用いので、部品点数の増加を抑えることが
できる。

請求項３記載の放電灯点灯装置によれば、放電ランプを
点灯させても、高周波を少なく、かつ、入力力率の低下
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電源装置を示すブロック
図、第２図は同上動作波形図、第３図は他の実施例の放
電灯点灯装置を示す回路図、第４図はまた他の実施例を
示すブロック図、第５図はさらに他の実施例を示す回路
図、第６図は同上動作を示す波形図、第７図は従来例の
電源装置を示す回路図、第８図は同上動作を示す波形図
である。 21……交流電源、28……整流回路、29……スイッチング
素子、30……インピーダンス素子としての抵抗、31……
ダイオード、32……部分平滑回路、36……インバータ回
路、43……スイッチング素子としてのトランジスタ、65
……放電ランプ、78……制御部用電源トランス、94……
スイッチング素子としての電界効果トランジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源および負荷の間に介在した整流回
路と、この整流回路の出力側に設けられ、前記整流回路の出力
電圧値が自己の電圧値より低い間前記整流回路に代って
前記負荷に給電する部分平滑回路と、前記整流回路および前記部分平滑回路間に接続された逆
流防止用のダイオードと、前記整流回路の出力側に前記逆流防止用のダイオードを
介して前記部分平滑回路に並列的に接続された、前記部
分平滑回路の給電期間にほぼ同期してオンするスイッチ
ング素子およびインピーダンス素子を有してなる直列回
路と、を具備したことを特徴とする電源装置。
【請求項２】前記負荷として他励式インバータ回路を接
続し、前記インピーダンス素子は前記他励式インバータ
回路の制御部用電源トランスを兼用することを特徴とす
る請求項１記載の電源装置。
【請求項３】インバータ回路に放電ランプを接続した請
求項２記載の電源装置を用いたことを特徴とする放電灯
点灯装置。