JPH077956A - Acーacコンバータ - Google Patents

Acーacコンバータ

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Publication number
JPH077956A
JPH077956A JP5147455A JP14745593A JPH077956A JP H077956 A JPH077956 A JP H077956A JP 5147455 A JP5147455 A JP 5147455A JP 14745593 A JP14745593 A JP 14745593A JP H077956 A JPH077956 A JP H077956A
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JP
Japan
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capacitor
circuit
diode
choke
discharge lamp
Prior art date
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Pending
Application number
JP5147455A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiko Tsugita
和彦 次田
Mitsuhiro Shimojima
光広 下嶋
Yasunori Yashiro
康則 家城
Kazutaka Shimizu
和崇 清水
Masaomi Asayama
正臣 浅山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Mitsubishi Electric Lighting Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Mitsubishi Electric Lighting Corp
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Publication date
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Publication of JPH077956A publication Critical patent/JPH077956A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ACーACコンバータの電源高調波を低減
し入力力率を高める。 【構成】 商用交流電源ACの電圧を整流するダイオ
ードブリッジDBの脈流の直流出力電圧を平滑する平滑
コンデンサC2が、ダイオードブリッジDB側に接続す
る高調波チョークTHと平滑コンデンサC2に充電方向
の第1ダイオードD1との直列回路で接続されている。
また、平滑コンデンサC2の両端に、共振コンデンサC
5と、共振チョークTOの共振回路と、スイッチング素
子の主トランジスタQ1が接続されている。また、高調
波チョークTHと第1ダイオードD1の接点を、この接
点側にアノードを接続した第2ダイオードD2と、第8
コンデンサの並列回路、放電ランプFL、バラストチョ
ークTBとの直列回路を介して、主トランジスタQ1の
コレクタに接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ACーACコンバータ
に関するもので、これを例えば、放電灯点灯装置に応用
したものである。
【0002】
【従来の技術】図7は、アクティブ平滑フィルタAFを
有する第1従来例のACーACコンバータのブロック図
である。図7では、商用交流電源ACの電圧を整流する
ダイオードブリッジDBの出力端子にアクティブ平滑フ
ィルタAFが接続され、このアクティブ平滑フィルタA
Fの出力端子に、インバータIVが接続され、このイン
バータIVの出力端子に負荷LDが接続されている。
【0003】上記アクティブ平滑フィルタAFは、高周
波でスイッチングするトランジスタQ2とこのトランジ
スタQ2のドライブ制御回路BC、それから、高調波チ
ョークTHと、第1ダイオードD1と、平滑コンデンサ
C2で構成されている。図7においては、アクティブ平
滑フィルタAFの平滑作用によって、インバータIVに
平滑された直流電圧が供給される。
【0004】図8は、コンデンサインプット形の平滑回
路を用いた、第2従来例のACーACコンバータのブロ
ック図である。図8では、商用交流電源ACの電圧を整
流するダイオードブリッジDBの出力端子に平滑コンデ
ンサC2とインバータIVが接続され、このインバータ
IVの出力端子に負荷LDが接続されている。図8にお
いては、コンデンサC2の平滑作用によって、インバー
タIVにはほぼ完全に平滑された直流電圧が供給され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような図7の従
来のACーACコンバータは、入力電流波形をほぼ正弦
波にすることができ、従って、力率が高く、電源高調波
が少ない特長がある反面、アクティブ平滑フィルタAF
のトランジスタQ2およびドライブ制御回路BCの回路
構成が複雑、高価で、損失が大きい問題点があった。
【0006】一方、図8の従来のACーACコンバータ
は、回路構成が簡単、低価格で、インバータのスイッチ
ング素子の損失を小さく設計できる特長がある反面、入
力電流が正弦波電圧波形のピーク位相付近だけ流れるパ
ルス状波形となるため力率が低く、電源高調波が多い問
題点があった。
【0007】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、上記アクティブ平滑フィルタ
を用いない回路方式で、上記図7の従来例の力率が高
く、電源高調波が少ない特長と、図8の従来例の回路構
成が簡単、低価格で、インバータのスイッチング素子の
損失を小さく設計できる特長を合せ持つACーACコン
バータを得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係るACー
ACコンバータは、商用交流電源電圧を整流する整流回
路の出力端子に、第1コンデンサを接続し、同じく、整
流回路の出力端子にこの整流回路の出力電圧を平滑する
平滑コンデンサを、整流回路側に接続する高調波チョー
クと、平滑コンデンサに充電方向の第1ダイオードとの
直列回路で接続し、上記平滑コンデンサの両端に、LC
共振回路と、高周波でオン・オフするスイッチ素子を接
続し、上記高調波チョークと第1ダイオードの接点を、
この接点側にアノードを接続した第2ダイオードと第8
コンデンサの並列回路と、インダクタンス素子を含む負
荷回路の直列回路を介して、スイッチ素子に接続したも
のである。
【0009】第2の発明に係るACーACコンバータ
は、第1の発明に対し、上記第1ダイオードと上記平滑
コンデンサの接点と、上記第2ダイオードと負荷回路の
接点との間に第3コンデンサを追加接続したものであ
る。
【0010】第3の発明に係るACーACコンバータ
は、第1の発明に対し、上記第2ダイオードと負荷回路
の接点と、上記整流回路の負極端子との間に第6コンデ
ンサを追加接続したものである。
【0011】第4の発明に係るACーACコンバータ
は、第1あるいは第2あるいは第3の発明のインダクタ
ンス素子を含む負荷回路として、放電ランプとバラスト
チョークの直列回路を用いたものである。
【0012】第5の発明に係るACーACコンバータ
は、第4の発明に対し、第1ダイオードと平滑コンデン
サの接点と、放電ランプとバラストチョークの接点との
間に第7コンデンサを追加接続したものである。
【0013】
【作用】第1の発明から第5の発明全てについて、電源
側から第2ダイオードと第8コンデンサの並列回路を介
して負荷回路に高周波電流が供給され、このことと第1
コンデンサの高周波パス作用により、電源には正弦波電
圧にほぼ比例した電流が流れる。第4の発明において
は、第1あるいは第2あるいは第3の発明を放電灯点灯
回路に有効に応用している。
【0014】
【実施例】実施例1 図1は本発明の第1実施例に係るACーACコンバータ
の回路図である。負荷は、放電ランプFLとこの放電ラ
ンプFLの両端に接続した始動コンデンサC4の並列回
路と、この放電ランプFLのランプ電流を制限するバラ
ストチョークTBとの直列回路で構成されている。
【0015】図1において、商用交流電源ACの電圧を
整流するダイオードブリッジDBの出力端子に、第1コ
ンデンサC1が接続され、また、このダイオードブリッ
ジDBの脈流の直流出力電圧を平滑する平滑コンデンサ
C2が、ダイオードブリッジDB側に接続する高調波チ
ョークTHと平滑コンデンサC2に充電方向の第1ダイ
オードD1との直列回路で接続されている。
【0016】また、平滑コンデンサC2の両端に、共振
コンデンサC5と、共振チョークTOの並列回路で構成
される共振回路と、高周波でオン・オフするスイッチン
グ素子の主トランジスタQ1の直列回路が接続されてい
る。また、高調波チョークTHと第1ダイオードD1の
接点を、この接点側にアノードを接続した第2ダイオー
ドD2と第8コンデンサC8の並列回路、放電ランプF
L、バラストチョークTBとの直列回路を介して、主ト
ランジスタQ1のコレクタに接続している。
【0017】次に図1の回路動作を説明する。主トラン
ジスタQ1は数十KHzの高周波でオン・オフするが、
それぞれの場合における高周波電流ループを以下に示
す。主トランジスタQ1がオンの場合、ループ1(バラ
ストチョークTB→主トランジスタQ1→ダイオードブ
リッジDB→商用交流電源AC→ダイオードブリッジD
B→高調波チョークTH→第2ダイオードD2→放電ラ
ンプFLと始動コンデンサC4の並列回路→バラストチ
ョークTB)。
【0018】あるいはループ2(バラストチョークTB
←→主トランジスタQ1←→ダイオードブリッジDB←
→商用交流電源AC←→ダイオードブリッジDB←→高
調波チョークTH←→第8コンデンサC8←→放電ラン
プFLと始動コンデンサC4の並列回路←→バラストチ
ョークTB)。
【0019】ループ3(共振チョークTO→主トランジ
スタQ1→平滑コンデンサC2→共振チョークTO)で
高周波電流が流れる。
【0020】一方、主トランジスタQ1がオフの場合、
ループ4(バラストチョークTB→共振コンデンサC5
→平滑コンデンサC2→ダイオードブリッジDB→商用
交流電源AC→ダイオードブリッジDB→高調波チョー
クTH→第2ダイオードD2→放電ランプFLと始動コ
ンデンサC4の並列回路→バラストチョークTB)。
【0021】あるいはループ5(バラストチョークTB
→放電ランプFLと始動コンデンサC4の並列回路→第
8コンデンサC8→高調波チョークTH→ダイオードブ
リッジDB→商用交流電源AC→ダイオードブリッジD
B→平滑コンデンサC2→共振コンデンサC5→バラス
トチョークTB)。
【0022】ループ6(高調波チョークTH→平滑コン
デンサC2→ダイオードブリッジDB→商用交流電源A
C→ダイオードブリッジDB→高調波チョークTH)。
【0023】ループ7(共振チョークTO→共振コンデ
ンサC5→共振チョークTO)で高周波電流が流れる。
【0024】先ず、商用交流電源ACを投入すると、上
記ループで高周波電流が流れ、(ただし放電ランプFL
と始動コンデンサC4の並列回路においては、始動コン
デンサC4のみに電流が流れる)バラストチョークTB
と始動コンデンサC4の直列共振によって始動コンデン
サC4に共振電圧が生じ、この共振電圧によって放電ラ
ンプFLが点灯する。
【0025】なお、放電ランプFLが点灯状態において
も上記と同じループで高周波電流が流れるが、放電ラン
プFLと始動コンデンサC4の並列回路においては、放
電ランプFLのインピーダンスが低いため主に放電ラン
プFLに高周波電流が流れる。
【0026】図2は、図1における放電ランプFL点灯
時の各部高周波電流、電圧波形を示したものである。図
中(a)、(b)、(c)はそれぞれダイオードブリッ
ジDBの出力に接続されている第1コンデンサC1の脈
流電圧波形VC1のピーク電圧位相、中間電圧位相、零電
圧位相における高周波波形を示している。
【0027】また、図中IQ1は主トランジスタQ1のコ
レクタ電流波形、VQ1は主トランジスタQ1のコレクタ
・エミッタ間の電圧波形、ITHは高調波チョークTHの
電流波形、ID1は第1ダイオードD1の電流波形、ID2
は第2ダイオードD2の電流波形、IC8は第8コンデン
サC8の電流波形、ITBはバラストチョークTBの電流
波形を示している。
【0028】以上から、高調波チョークTHに第1コン
デンサC1の脈流電圧波形VC1の全位相に渡って、その
電圧値に比例した高周波電流がループ1あるいはループ
2と、ループ4あるいはループ5と、ループ6で流れ、
特にループ1とループ4では第2ダイオードD2の作用
によって、容量性素子である第8コンデンサC8を通ら
ないで、商用交流電流ACから放電ランプFLの一方向
に電流が供給されることがわかる。そして、第1コンデ
ンサC1によって高周波成分がパスされ、図1のACー
ACコンバータの入力電流波形I1は図3で示すように
商用交流電源ACの電圧波形V1にほぼ比例した正弦波
状の波形となる。
【0029】実施例2 図4は、本発明の第2の実施例に係るACーACコンバ
ータの回路図である。図4は、上記図1において、第1
ダイオードD1と平滑コンデンサC2の接点と、第2ダ
イオードD2と放電ランプFLの接点との間に第3コン
デンサC3を追加接続している。図4の回路動作は、上
記図1とほぼ同様であるが、第3コンデンサC3の追加
接続によって上記図1の高周波電流ループに対して次の
点が異なる。
【0030】すなわち、主トランジスタQ1がオンの場
合、図1におけるループ1あるいはループ2に対して、
ループ1あるいはループ2あるいはループ8(バラスト
チョークTB→主トランジスタQ1→ダイオードブリッ
ジDB→商用交流電源AC→ダイオードブリッジDB→
高調波チョークTH→第1ダイオードD1→第3コンデ
ンサC3→放電ランプFLと始動コンデンサC4の並列
回路→バラストチョークTB)となり、また、ループ9
(バラストチョークTB→主トランジスタQ1→平滑コ
ンデンサC1→第3コンデンサC3→放電ランプFLと
始動コンデンサC4の並列回路→バラストチョークT
B)が追加となる。
【0031】一方、主トランジスタQ1がオフの場合、
ループ10(バラストチョークTB←→共振コンデンサ
C5←→第3コンデンサC3←→放電ランプFLと始動
コンデンサC4の並列回路←→バラストチョークTB)
が追加となる。
【0032】図5は、本発明の第3の実施例に係るAC
ーACコンバータの回路図である。図5では、上記図4
において、第3コンデンサC3をなくし、第2ダイオー
ドD2と放電ランプFLの接点と、ダイオードブリッジ
DBの負極端子との間に第6コンデンサC6を追加接続
している。図5の回路動作は、図4とほぼ同様である
が、上記主トランジスタQ1がオフ時の高周波電流ルー
プ10について、図4では平滑コンデンサC2を経由し
ないのに対して、図5では平滑コンデンサC2を経由す
る点が異なる。
【0033】図6は、本発明の第4の実施例に係るAC
ーACコンバータの回路図である。図6は、図1の実施
例に対して、第1ダイオードD1と平滑コンデンサC2
の接点と、放電ランプFLとバラストチョークTBの接
点との間に第7コンデンサC7を接続している。これに
よって、100Vの商用交流電源ACで比較的ランプ電
圧の高い放電ランプFL(例えば40W以上の蛍光ラン
プ)を点灯させる場合に電源高調波を低減するための回
路設計が容易となる利点がある。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アクティ
ブ平滑フィルタを用いた従来のACーACコンバータと
比較して、回路構成が非常に簡単、低価格で、更に、コ
ンデンサインプット形の平滑回路を用いた従来のACー
ACコンバータと比較してスイッチング素子の損失が同
程度に小さい、低高調波で高力率なACーACコンバー
タを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るACーACコンバー
タの回路図である。
【図2】図1の回路動作を説明するための各部高周波波
形図である。
【図3】図1の回路動作を説明するための入力波形図で
ある。
【図4】本発明の第2の実施例に係るACーACコンバ
ータの回路図である。
【図5】本発明の第3の実施例に係るACーACコンバ
ータの回路図である。
【図6】本発明の第4の実施例に係るACーACコンバ
ータの回路図である。
【図7】第1従来例のACーACコンバータのブロック
図である。
【図8】第2従来例のACーACコンバータのブロック
図である。
【符号の説明】
AC 商用交流電源 DB ダイオードブリッジ AF アクティブ平滑フィルタ BC ドライブ制御回路 IV インバータ LD 負荷回路 TH 高調波チョーク TO 共振チョーク TB バラストチョーク FL 放電ランプ Q1 主トランジスタ Q2 トランジスタ C1 第1コンデンサ C2 平滑コンデンサ C3 第3コンデンサ C4 始動コンデンサ C5 共振コンデンサ C6 第6コンデンサ C7 第7コンデンサ C8 第8コンデンサ D1 第1ダイオード D2 第2ダイオード D3 第3ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 家城 康則 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機照明 株式会社内 (72)発明者 清水 和崇 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機照明 株式会社内 (72)発明者 浅山 正臣 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機照明 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用交流電源電圧を整流する整流回路の
    出力端子に、第1コンデンサを接続し、 同じく、整流回路の出力端子にこの整流回路の出力電圧
    を平滑する平滑コンデンサを、整流回路側に接続する高
    調波チョークと、平滑コンデンサに充電方向の第1ダイ
    オードとの直列回路で接続し、 上記平滑コンデンサの両端に、LC共振回路と、高周波
    でオン・オフするスイッチ素子を接続し、 上記高調波チョークと第1ダイオードの接点を、この接
    点側にアノードを接続した第2ダイオードと第8コンデ
    ンサの並列回路と、インダクタンス素子を含む負荷回路
    の直列回路を介して、スイッチ素子に接続したことを特
    徴とするACーACコンバータ。
  2. 【請求項2】 上記第1ダイオードと上記平滑コンデン
    サの接点と、上記第2ダイオードと負荷回路の接点との
    間に第3コンデンサを接続したことを特徴とする請求項
    1記載のACーACコンバータ。
  3. 【請求項3】 上記第2ダイオードと上記整流回路の負
    極端子との間に第6コンデンサを接続したことを特徴と
    する請求項1記載のACーACコンバータ。
  4. 【請求項4】 上記負荷回路が、第2ダイオード側に接
    続された放電ランプと、この放電ランプの両側に接続さ
    れた始動コンデンサの並列回路と、スイッチ素子側に接
    続されたバラストチョークとの直列回路で構成されたこ
    とを特徴とする請求項1あるいは請求項2あるいは請求
    項3記載のACーACコンバータ。
  5. 【請求項5】 上記第1ダイオードと上記平滑コンデン
    サの接点と、上記放電ランプとバラストチョークの接点
    との間に第7コンデンサを接続したことを特徴とする請
    求項4記載のACーACコンバータ。
JP5147455A 1993-06-18 1993-06-18 Acーacコンバータ Pending JPH077956A (ja)

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