JPH08308237A

JPH08308237A - 電源装置

Info

Publication number: JPH08308237A
Application number: JP7099112A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Mannami; 寛明万波
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-04-25
Filing date: 1995-04-25
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】１つの電力変換回路より複数の負荷に、任意
の電力が供給可能であると共に、装置の小型化、コスト
低減、ノイズ低減、回路効率の向上が可能な電源装置を
提供する。【構成】直流電源Ｅを電源回路４により略正弦波状の
交流の高周波電圧Ｖｚに変換して、負荷回路Ｚに供給す
る。ここで負荷回路Ｚは、第１のスイッチング素子ＳＡ
１，フィルタ回路３Ａ１，放電灯Ｌａ１の直列接続と、
第２のスイッチング素子ＳＡ２，フィルタ回路３Ａ２，
放電灯Ｌａ２の直列接続との並列回路からなる。フィル
タ回路３Ａ１は、放電灯Ｌａ１を介したインダクタＬＡ
１，キャパシタＣＡ１の並列回路からなり、フィルタ回
路３Ａ２は、放電灯Ｌａ２を介したインダクタＬＡ２，
キャパシタＣＡ２の並列回路からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に係る第１従来例として負荷を放
電灯としたものがあり、その回路図を図１５に示す。
（特開平４ー１３２１９３号公報参照）本装置では、直流電源Ｅに対して２つのスイッチング素
子Ｓｘ，Ｓｙが直列に接続されている。各スイッチング
素子Ｓｘ，Ｓｙは、それぞれトランジスタＱｘ，Ｑｙに
ダイオードＤｘ，Ｄｙを逆並列接続してなるものであ
る。そして、スイッチング素子Ｓｙの両端には、直流成
分カット用キャパシタＣｋと限流用及び共振用インダク
タＬｘとから成る直列回路を介して負荷回路Ｚが接続さ
れている。負荷回路Ｚに於て、Ｂはバランサであり、２
巻線ＢＬ１，ＢＬ２を備えた密結合のトランスにて構成
されている。これらの２巻線ＢＬ１，ＢＬ２の一端はそ
れぞれインダクタＬｘに接続され、他端はそれぞれ放電
灯Ｌａｘ，Ｌａｙの一方のフィラメントに接続され、こ
れら放電灯Ｌａｘ，Ｌａｙの他方のフィラメントは、直
流電源Ｅの負極に接続されている。また、放電灯Ｌａ
ｘ，Ｌａｙの各フィラメントの非電源側端子間には、共
振用及び予熱電流通電用キャパシタＣｘ，Ｃｙがそれぞ
れ接続されている。

【０００３】そして、トランジスタＱｘ，Ｑｙを交互に
オンオフさせて直流電源Ｅを交流の高周波電力に変換す
る。すなわち、トランジスタＱｘがオン，トランジスタ
Ｑｙがオフの時は、直流電源Ｅ→トランジスタＱｘ→キ
ャパシタＣｋ→インダクタＬｘ→巻線ＢＬ１（又は巻線
ＢＬ２）→放電灯Ｌａｘ（又は放電灯Ｌａｙ）→直流電
源Ｅの経路で電流が流れ、トランジスタＱｘがオフ，ト
ランジスタＱｙがオンの時は、キャパシタＣｋ→トラン
ジスタＱｙ→放電灯Ｌａｘ（又は放電灯Ｌａｙ）→巻線
ＢＬ１（又は巻線ＢＬ２）→インダクタＬｘ→キャパシ
タＣｋの経路で電流が流れる。各放電灯Ｌａｘ，Ｌａｙ
に流れる電流はバランサＢにより均等化されて、各放電
灯Ｌａｘ，Ｌａｙは並列点灯する。

【０００４】また、本発明にかかる第２従来例として、
負荷をカラー放電灯にしたものがあり、その回路図を図
１６に、そのタイムチャートを図１７に示す。（特開昭
６０ー２３９４７号公報参照）本回路は、それぞれ異なる発光色（例えば赤，緑，青の
３原色）を有する略同形状の３本の内管４ａ，４ｂ，４
ｃを収納した放電灯Ｌａｚと、放電路選択スイッチＳＶ
Ｒと、限流可変抵抗ＶＲとからなる直列回路を、直流電
源Ｅの両端に並列接続したものである。放電路選択ス
イッチＳＶＲの操作は、図１７（ａ）〜（ｃ）に示す様
に、３本の内管４ａ，４ｂ，４ｃの放電を順次切り換え
る様に行う。つまり周期Ｔを３本の内管４ａ，４ｂ，４
ｃの発光期間に分割し、その発光期間の比率を変えるこ
とにより、３本の内管４ａ，４ｂ，４ｃより発する光束
の比率を変えて混色し、放電灯ＬａＺの発光色（混合
色）を変化させる。なお、図１７に示すタイムチャート
に於ては、周期Ｔ１が白色、周期Ｔ２が白黄色、Ｔ３〜
Ｔ４が黄色の例を示している。また周期Ｔ１〜Ｔ４を約
１０ｍｓｅｃ．に設定すれば、各内管４ａ，４ｂ，４ｃ
は同時に点灯している様に見える。

【０００５】本発明に係る第３従来例として、スイッチ
ドキャパシタＳＣを用い、時間の経過と共に脈流波形状
に変化する電圧を負荷に印加するものがあり、その回路
図を図１８に示す。（本願に係る出願人出願の特願平４
ー２４９７４３号）図１８に示すように、スイッチトキャパシタは、それぞ
れキャパシタＣｊ，スイッチング素子Ｓｊ１、ダイオー
ドＤｊ（ｊ＝１，２，・・５）からなる５個の直列回路
を並列接続し、この並列接続をインダクタＬ１およびス
イッチング素子Ｓｓを介して直流電源Ｅに接続するとと
もに、キャパシタＣｊ，第２のスイッチング素子（以
下、スイッチング素子と呼ぶ。）Ｓｊ２からなる５個の
直列回路を並列接続し、この並列接続をインダクタＬ２
を介してインバータ回路ＩＮＶに接続した構成を有す
る。また、直流電源Ｅとスイッチング素子Ｓｓとの直列
回路にはダイオードＤｓを並列接続し、インバ−タ回路
ＩＮＶには負荷用キャパシタＣｚを並列接続してある。
両インダクタＬ１，Ｌ２にはインダクタンスの微少なも
のを用いてあり、共振的に電力を伝達することによっ
て、電力伝達効率を向上させる。ここに、各スイッチン
グ素子Ｓｊ１，Ｓｊ２，Ｓｓは制御回路２により後述す
るように制御される。この制御回路２は、各キャパシタ
Ｃｊの端子電圧を監視しており、各キャパシタＣｊの充
電時には各キャパシタＣｊごとに設定された所定の端子
電圧に達すると充電を停止させる。また、各スイッチン
グ素子Ｓｊ１，Ｓｊ２，Ｓｓには、ＭＯＳＦＥＴ、バイ
ポーラトランジスタなどが用いられ、オン時に所定のオ
ン抵抗を持っている。

【０００６】ここでインバータ回路ＩＮＶは、４個のス
イッチング素子Ｓａ〜Ｓｃよりなるフルブリッジ式回路
であり、負荷Ｚを介して直列接続した２個のスイッチン
グ素子Ｓａ，Ｓｄ（Ｓｂ，Ｓｃ）を同時にオンにし、互
いに直列接続されたスイッチング素子Ｓａ，Ｓｃ（Ｓ
ｄ，Ｓｂ）を交互にオン・オフさせることによって、負
荷Ｚに交流電圧を印加することができる。

【０００７】次に、図１６を参照して動作を簡単に説明
する。各キャパシタＣｊは、直流電源Ｅよりスイッチン
グ素子Ｓｓ，インダクタＬ１，スイッチング素子Ｓｊ１
を介して互いに異なる端子電圧Ｖｃｊとなるように充電
される。ここでＶｃ１＜Ｖｃ２・・・＜Ｖｃ５として、
スイッチング素子Ｓｊ２，インダクタＬ２を介してイン
バ−タ回路ＩＮＶ及び負荷用キャパシタＣｚへと、充電
の終了したキャパシタＣｊから、キャパシタＣ１，Ｃ２
・・・Ｃ５，Ｃ５，Ｃ４・・・Ｃ１の順番に給電してい
くとすると、インバ−タ回路ＩＮＶの入力端電圧Ｖｚの
波形は、図１９に示す様に階段状且つ脈流波形状にな
る。ここで、各キャパシタＣｊはインダクタＬ１を介し
て共振的に充電されるから、電力転送の損失を低減する
ことができる。

【０００８】各キャパシタＣｊからインバ−タ回路ＩＮ
Ｖへの給電時には、インバ−タ回路ＩＮＶ及び負荷用キ
ャパシタＣｚの並列回路とインダクタＬ２とキャパシタ
Ｃｊとにより共振回路が構成される。そして、インダク
タＬ２には共振電流Ｉ１が流れ、負荷用キャパシタＣｚ
の端子電圧Ｖｏを滑らかに変化させることができる。ま
た、負荷Ｚが抵抗性であれば負荷電流Ｉｚは負荷用キャ
パシタＣｚの端子電圧Ｖｏに比例して滑らかに変化し、
結果的に負荷Ｚに流れる負荷電流Ｉｚの高調波歪を低減
することができる。ここで、上述した各共振回路の共振
周波数は、負荷用キャパシタＣｚの両端電圧Ｖｚが変化
する周期に相当する周波数よりも高くなるから、キャパ
シタＣｊとインダクタＬ１及びインダクタＬ２とにより
決定される時定数を小さく設定することができる。

【０００９】なお、直流電源Ｅ，スイッチング素子Ｓ
ｓ，Ｓｊ１，インダクタＬ１、ダイオードＤｊ、により
第１の充電部が構成される。また本従来例ではｊ＝５と
したが、ｊ＝ｎ（ｎは自然数）としてもよい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記第１従来例
に於ては、以下に示す様な第１の問題点が生じる。

【００１１】バランサＢにより負荷回路Ｚに供給される
電力を３つ以上の複数分割して、３灯以上の多灯点灯を
行うとすると、バランサＢを複数設け、且つ複数のバラ
ンサＢの各巻線のインダクタンス値の合わせ込みを行う
必要が生じる。また、出力ワットの異なる放電灯の多灯
点灯を行うとすると、バランサＢの巻数比を変更する必
要が生じる。つまり、上記第１従来例に於ては、装置の
大型化、設計が困難、様々な出力ワットを有する放電灯
の多灯点灯が困難、という第１の問題点が生じる。

【００１２】上記第２従来例に於ては、放電灯Ｌａｚ内
に収納した各内管に断続的に電力が供給されるので、放
電灯Ｌａｚ内に収納した各内管の発光効率が低く、且つ
ノイズが発生する、という第２の問題点が生じる。

【００１３】上記第３従来例に於ては、１つのスイッチ
ドキャパシタＳＣを用いて複数の負荷（例えば放電灯）
に電力供給する場合、少なくとも一方の負荷が短絡状態
になると、短絡状態になった負荷に対して大きなストレ
スがかかると共に、他方の負荷に電力が供給されにくく
なる、また少なくとも一方の負荷が無負荷状態になる
と、他方の負荷に大きなストレスがかかってしまう、と
いう第３の問題点が生じる。

【００１４】上記第３の問題点を解決するために、例え
ば図１５の回路に示した様なバランサＢを用いる手段が
あるが、バランサＢを設けることにより、上述第１の問
題点が生じる。

【００１５】また上記第３の問題点を解決するために、
複数のスイッチドキャパシタＳＣを用いて各負荷に電力
供給する手段があるが、装置の大型化、コストアップ、
制御が繁雑になるなどの第４の問題点が生じる。

【００１６】本発明は、上記全ての問題点を鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、１つの電力変換
回路より複数の負荷に、任意の電力が供給可能であると
共に、装置の小型化、コスト低減、ノイズ低減、回路効
率の向上が可能な電源装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１記載の発明によれば、直流電圧を複数の
負荷回路に供給する電源回路を備える電源装置に於て、
直流電圧を時分割して各負荷回路に分配供給する様に動
作する複数の第１のスイッチング素子と、各負荷回路の
両端電圧を略脈流波形状の直流電圧にフィルタリングす
るフィルタ回路とを備えたことを特徴とする。

【００１８】請求項２記載の発明によれば、電源回路
は、複数のキャパシタと、各キャパシタを互いに異なる
所定の電圧に充電する充電部と、第１のスイッチング素
子を介して各キャパシタを負荷回路に択一的に接続する
第２のスイッチング素子とを備えたことを特徴とする。

【００１９】請求項３記載の発明によれば、電源回路
は、複数のキャパシタと、各キャパシタを互いに略同一
電圧に充電する第２の充電部と、第１のスイッチング素
子を介して任意の個数のキャパシタの直列接続を負荷回
路に択一的に接続する第３のスイッチング素子とを備え
たことを特徴とする。

【００２０】請求項４記載の発明によれば、第１スイッ
チング素子は、電源回路の出力電圧の周波数よりも高い
周波数で動作することを特徴とする。

【００２１】請求項５記載の発明によれば、第１，第
２，第３のスイッチング素子は、互いに異なる波高値を
有する略脈流派形状の直流電圧を各負荷回路に供給する
様に、動作するものであることを特徴とする。

【００２２】請求項６記載の発明によれば、電源回路の
出力電圧の波高値を検出して、各負荷回路に所定の直流
電圧を供給する様に第１，第２，第３のスイッチング素
子を動作させる波高値検出回路を設けたことを特徴とす
る。

【００２３】請求項７記載の発明によれば、第１，第
２，第３のスイッチング素子は、互いに位相の異なる略
脈流波形状の直流電圧を各負荷回路に供給する様に、動
作するものであることを特徴とする。

【００２４】請求項８記載の発明によれば、各キャパシ
タの容量は、各負荷回路に略脈流波形状の直流電圧が供
給される様に設定したことを特徴とする。

【００２５】請求項９記載の発明によれば、負荷回路
は、負荷に交番電力を供給するインバータ回路を備えた
ことを特徴とする。

【００２６】請求項１０記載の発明によれば、負荷は放
電灯であることを特徴とする。

【００２７】

【作用】請求項１記載の発明によれば、直流電圧を第１
のスイッチング素子のオンオフにより時分割して短冊状
になった直流電圧を、フィルタ回路によりフィルタリン
グして略脈流派形状の直流電圧を得、各負荷回路に供給
する。

【００２８】請求項２記載の発明によれば、第１の充電
部により複数のキャパシタを互いに異なる電圧に充電
し、第２のスイッチング素子をオンすることにより充電
し終わったキャパシタを択一的に各負荷回路に接続し
て、出力電圧として階段状に変化する直流電圧波形を得
る。

【００２９】請求項３記載の発明によれば、第２の充電
部により複数のキャパシタを互いに略等しい電圧に充電
し、充電し終わったキャパシタを任意の個数だけ直列に
接続する。そして、第３のスイッチング素子をオンする
ことにより、充電し終わったキャパシタの直列接続を、
択一的に各負荷回路に接続して、出力電圧として階段状
に変化する直流電圧波形を得る。

【００３０】請求項４記載の発明によれば、電源回路の
出力電圧の周期に相当する周波数よりも、高い周波数で
第１のスイッチング素子を動作することにより、電源回
路の出力電圧を短冊状に時分割する。

【００３１】請求項５記載の発明によれば、第２，第３
のスイッチング素子を動作することにより、充電し終わ
ったキャパシタもしくは充電し終わったキャパシタの直
列接続を、択一的に各負荷回路に接続して、出力電圧と
して階段状に且つ歯形状に変化する直流電圧波形を得
る。そして、第１のスイッチング素子を動作することに
より、電源回路の出力電圧を短冊状に時分割し、フィル
タ回路でフィルタリングした互いに波高値の異なる略脈
流波形状の直流電圧を各負荷回路に供給する。

【００３２】請求項６記載の発明によれば、波高値検出
回路により電源回路の出力電圧の波高値を検出し、波高
値検出回路により第１，第２，第３のスイッチング素子
を制御することにより、互いに波高値の異なる略脈流波
形状の直流電圧を各負荷回路に供給する。

【００３３】請求項７記載の発明によれば、第２，第３
のスイッチング素子を動作することにより、充電し終わ
ったキャパシタもしくは充電し終わったキャパシタの直
列接続を、択一的に各負荷回路に接続して、出力電圧と
して階段状に且つ歯形状に変化する直流電圧波形を得
る。そして、第１のスイッチング素子を動作することに
より、電源回路の出力電圧を短冊状に時分割し、フィル
タ回路でフィルタリングした互いに位相の異なる略脈流
波形状の直流電圧を各負荷回路に供給する。

【００３４】請求項８記載の発明によれば、各キャパシ
タの放電の為の時定数が、常に略一定もしくは常に差が
小さくなる様に、各キャパシタの容量を設定することに
より、電源回路は安定して階段状に変化する直流電圧を
出力し、略脈流波形状の直流電圧を各負荷回路に供給す
る。

【００３５】請求項９記載の発明によれば、負荷回路に
供給された直流電圧はインバータ回路の動作により交流
電圧に変換され、フィルタ回路を介して略正弦波状の交
流電圧を負荷に供給する。

【００３６】請求項１０記載の発明によれば、放電灯に
略正弦波状の交流電圧を供給して、放電灯を安定点灯す
る。

【００３７】

【実施例】

（実施例１）本発明に係る第１実施例の回路図を図１
に、その動作波形図を図２に示す。

【００３８】本回路は、直流電源Ｅを電源回路４により
略正弦波状の交流の高周波電圧Ｖｚに変換して、負荷回
路Ｚに供給するものである。

【００３９】ここで負荷回路Ｚは、第１のスイッチング
素子（以下、スイッチング素子と呼ぶ。）ＳＡ１，フィ
ルタ回路３Ａ１，放電灯Ｌａ１の直列接続と、第２のス
イッチング素子（以下、スイッチング素子と呼ぶ。）Ｓ
Ａ２，フィルタ回路３Ａ２，放電灯Ｌａ２の直列接続と
の並列回路からなる。フィルタ回路３Ａ１は、放電灯Ｌ
ａ１を介したインダクタＬＡ１，キャパシタＣＡ１の並
列回路からなり、フィルタ回路３Ａ２は、放電灯Ｌａ２
を介したインダクタＬＡ２，キャパシタＣＡ２の並列回
路からなる。

【００４０】次に、図２を参照して動作を簡単に説明す
る。図２（ｄ），（ｅ）に示す様に、電圧Ｖｏが変化す
る周期に相当する周波数より高い周波数でスイッチング
素子ＳＡ１，ＳＡ２を交互にオンオフして、放電灯Ｌａ
１，Ｌａ２の各々に供給される電力が略等しくなる様に
電圧Ｖｏを時分割すると、放電灯Ｌａ１，フィルタ回路
３Ａ１からなる直列回路及び放電灯Ｌａ２，フィルタ回
路３Ａ２からなる直列回路には、図２（ｂ），（ｃ）に
示す様な短冊状の交流電圧Ｖ１，Ｖ２が供給される。電
圧Ｖ１，Ｖ２はフィルタ回路３Ａ１，３Ａ２でフィルタ
リングされ、放電灯Ｌａ１，Ｌａ２の両端に図２
（ｆ），（ｇ）に示す様な略正弦波状の交流電圧ＶＬａ
１，ＶＬａ２として印加される。

【００４１】（実施例２）本発明に係る第２実施例の回
路図を図３に、その動作波形図を図４に示す。

【００４２】図１８に示した第３従来例と異なる点は、
インバ−タ回路ＩＮＶの負荷として図１に示すＺを用
い、図１８に示すインダクタＬ２，キャパシタＣｚを省
略したことであり、その他の第３従来例と同一構成には
同一符号を付すことにより説明を省略する。なお以下で
はｊ＝ｎ（ｎは自然数）とする。

【００４３】次に動作を間単に説明する。図１９に示す
様な階段状に変化するスイッチドキャパシタＳＣの出力
直流電圧Ｖｏを、スイッチング素子Ｓａ〜Ｓｄからなる
フルブリッジ式インバータ回路ＩＮＶ（以下、インバー
タ回路ＩＮＶと呼ぶ。）で、図４（ａ）に示す様な交流
の負荷電圧Ｖｚに変換し、負荷回路Ｚに印加する。

【００４４】交流の負荷電圧Ｖｚの半周期に相当する周
波数よりも高い周波数でスイッチング素子ＳＡ１，ＳＡ
２を交互にオンオフすることにより、電圧Ｖｏは図４
（ｂ），（ｃ）に示す様な短冊状で階段状に変化する交
流電圧Ｖ１，Ｖ２に変換され、放電灯Ｌａ１，フィルタ
回路３Ａ１からなる直列回路及び放電灯Ｌａ２，フィル
タ回路３Ａ２からなる直列回路に印加される。電圧Ｖ
１，Ｖ２はフィルタ回路３Ａ１，３Ａ２でフィルタリン
グされ、放電灯Ｌａ１，Ｌａ２の両端には図４（ｄ），
（ｅ）に示す様な略正弦波の交流電圧ＶＬａ１，ＶＬａ
２が印加される。

【００４５】上記第１，第２実施例に於ては、放電灯Ｌ
ａ１，Ｌａ２の各々に供給される電力が略等しくなる様
にスイッチング素子ＳＡ１，ＳＡ２を制御したが、図５
に示す様にスイッチング素子ＳＡ１，ＳＡ２のオンデュ
ーティを異なる様に制御する、及びスイッチング素子Ｓ
Ａ１，ＳＡ２の動作周波数を可変するなどにより、放電
灯Ｌａ１，Ｌａ２の各々へ供給される電力を任意に設定
してもよく、この様に構成することで、ノイズを低減
し、効率を向上すると共に、複数の負荷へ互いに異なる
電力を供給することが可能となる。

【００４６】（実施例３）本発明に係る第３実施例の回
路図を図６に、その動作波形概念図を図７に示す。

【００４７】図３に示した第２実施例と異なる点は、ス
イッチドキャパシタＳＣとして、スイッチング素子Ｓ
ｓ，キャパシタＣＢ１〜ＣＢ４，スイッチング素子Ｓ３
１〜Ｓ３４，Ｓ４１〜Ｓ４４，Ｓ５１〜Ｓ５４，Ｓ６１
から成ると共に、スイッチング素子Ｓ３１〜Ｓ３４，Ｓ
４１〜Ｓ４４，Ｓ５１〜Ｓ５４を制御することによりキ
ャパシタＣＢ１〜ＣＢ４を、並列接続することにより充
電し、直列接続することにより例えば図１１に示す様な
階段状に変化する交流の負荷電圧Ｖｚを得る様に構成し
たものを用いたことであり、その他の第２実施例と同一
構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００４８】なお、直流電源Ｅ，スイッチング素子Ｓ
ｓ，Ｓ３２，Ｓ３４，Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ５２，Ｓ５４
により第２の充電部が構成される。

【００４９】次に、スイッチドキャパシタＳＣの動作を
簡単に説明する。スイッチング素子Ｓｓ，Ｓ３２，Ｓ３
４，Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ５２，Ｓ５４をオンすると、キ
ャパシタＣＢ１〜ＣＢ４は互いに並列接続されて略電源
電圧Ｅまで充電される。次に、スイッチング素子Ｓｓ，
Ｓ３２，Ｓ３４，Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ５２，Ｓ５４をオ
フし、スイッチング素子Ｓ３１をオンすることにより、
インバ−タ回路ＩＮＶの両端にキャパシタＣＢ１を接続
し、インバ−タ回路ＩＮＶに直流電源電圧Ｅと略等しい
電圧が印加される。スイッチング素子Ｓ３１をオフし、
スイッチング素子Ｓ３３，Ｓ４１をオンすることによ
り、インバ−タ回路ＩＮＶの両端にキャパシタＣＢ１，
ＣＢ２の直列回路を接続し、インバ−タ回路ＩＮＶに直
流電源電圧Ｅの略２倍の直流電圧が印加される。スイッ
チング素子Ｓ４１をオフし、スイッチング素子Ｓ３３，
Ｓ４３，Ｓ５１をオンすることにより、インバ−タ回路
ＩＮＶの両端にキャパシタＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３の直
列回路を接続し、インバ−タ回路ＩＮＶに直流電源電圧
Ｅの略３倍の直流電圧が印加される。スイッチング素子
Ｓ５１をオフし、スイッチング素子Ｓ３３，Ｓ４３，Ｓ
５３，Ｓ６１をオンすることにより、インバ−タ回路Ｉ
ＮＶの両端にキャパシタＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３，ＣＢ
４の直列回路を接続し、インバ−タ回路ＩＮＶに直流電
源電圧Ｅの略４倍の直流電圧が印加される。その後逆の
順序で制御すれば、インバ−タ回路ＩＮＶへの印加電圧
を段階的に下降させることができる。（図２参照）ここでＣＢ１＜ＣＢ２＜ＣＢ３＜ＣＢ４とすると共に、
キャパシタＣＢ１の容量とキャパシタＣＢ１，ＣＢ２の
合成容量とキャパシタＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３の合成容
量とキャパシタＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３，ＣＢ４の合成
容量とが略等しくなる、もしくは差が小さくなる様にキ
ャパシタＣＢ１〜ＣＢ４の容量を設定すると、インダク
タＬＡ１，ＬＡ２，キャパシタＣＡ１，ＣＡ２とキャパ
シタＣＢ１〜ＣＢ４とで決定される、キャパシタＣＢ１
〜ＣＢ４の放電時の時定数が略等しくなる、もしくは差
が小さくなるので、放電灯Ｌａ１，Ｌａ２には互いに略
等しい電力を有する略正弦波状の交流電圧ＶＬａ１，Ｖ
Ｌａ２を印加することができる。

【００５０】（実施例４）本発明の第４実施例に係る回
路図は、第１実施例に示した図３と同様であり、動作の
みが異なるので、図８に本実施例に係る動作波形図を示
し、以下に簡単に説明する。先ず、キャパシタＣ１〜
Ｃｎを互いに異なる電圧に、且つ、各キャパシタＣ１〜
Ｃｎの両端電圧がＶｃ１＜Ｖｃ２・・・＜Ｖｃｎとなる
様に充電する。そしてキャパシタＣ１〜Ｃｎをインバ−
タ回路ＩＮＶに接続する順序を入れ換え、インバ−タ回
路ＩＮＶを動作させることにより、図８（ａ）に示す様
な歯形状且つ階段状に変化するＶｚを負荷回路Ｚの両端
に印加する。ここで、スイッチング素子ＳＡ１，ＳＡ２
の交互のオンオフと、スイッチング素子Ｓｊ１，Ｓｊ２
の交互のオンオフとを同期させると、図８（ａ）に示す
交流の負荷電圧Ｖｚは、図８（ｂ），（ｃ）に示す様
な、互いに波高値の異なる階段状に変化する電圧Ｖ１，
Ｖ２に時分割される。フィルタ回路３Ａ１，３Ａ２で電
圧Ｖ１，Ｖ２をフィルタリングすることにより、放電灯
Ｌａ１，Ｌａ２の両端には、図８（ｄ），（ｅ）に示す
様な、略正弦波状の互いに波高値の異なる電圧ＶＬａ
１，ＶＬａ２を印加する。つまり、互いに異なる電力を
放電灯Ｌａ１，Ｌａ２に供給する。

【００５１】よって、１つのスイッチドキャパシタＳＣ
より複数の負荷（放電灯）に、互いに異なる電力を供給
する可能となり、ノイズの低減、効率の向上などが可能
になる。

【００５２】なおキャパシタＣ１〜Ｃｎの両端電圧Ｖｃ
１〜Ｖｃｎは、互いに異なる電圧に充電されれば、互い
の大小関係は上述のＶｃ１＜Ｖｃ２・・・＜Ｖｃｎでな
くてもよい。また、図９に示す様な、交流の負荷電圧Ｖ
ｚの波高値を検出して制御回路２を制御する波高値比較
検出回路Ａを設け、波高値比較検出回路Ａによりキャパ
シタＣ１〜Ｃｎの充放電を制御して任意の電圧Ｖ１，Ｖ
２を得る、つまり負荷（放電灯）に供給される電力を任
意に制御してもよい。

【００５３】更に、放電灯は３灯以上の複数灯設けても
よく、波高値比較検出回路Ａを用いることで、スイッチ
ドキャパシタＳＣ側（電力供給側）の設計変更が必要な
しに放電灯の灯数を任意に設定することができると共
に、負荷（放電灯）に供給される電力を任意に制御でき
る。

【００５４】（実施例５）本発明に係る第５実施例の回
路図を図１０に、その動作波形図を図１１に示す。図
３，図８に示した第４実施例と異なる点は、スイッチン
グ素子Ｓａｊ，Ｓｂｊ，Ｓｃｊ，Ｓｄｊ，キャパシタＣ
Ａ１ｊ，インダクタＬＡ１ｊ，放電灯Ｌａｊから成るイ
ンバータ回路ＩＮＶｊを、スイッチドキャパシタＳＣの
出力端に並列接続すると共に、スイッチドキャパシタＳ
Ｃの出力電圧Ｖｏを互いに位相が異なる電圧Ｖｊに時分
割して、各インバータ回路ＩＮＶｊに各電圧Ｖｊを印加
する様に構成したことであり、その他の第４実施例と同
一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００５５】ここではｊ＝３とし、キャパシタＣ１〜Ｃ
ｎの充電順序を入れ換え、且つキャパシタＣ１〜Ｃｎを
順次択一的にインバータ回路ＩＮＶｊに接続することに
より、もしくはキャパシタＣ１〜Ｃｎをインバータ回路
ＩＮＶｊに接続する順序を入れ換えることにより、図１
１（ａ）に示す様な直流電圧Ｖｏを得る。そして、スイ
ッチング素子Ｓｊ１，Ｓｊ２，Ｓａ１〜Ｓａ３，Ｓｂ１
〜Ｓｂ３，Ｓｃ１〜Ｓｃ３，Ｓｄ１〜Ｓｄ３のオンオフ
を同期させて、電圧Ｖｏを図１１（ｂ）〜（ｄ）に示す
様な互いに位相の異なる電圧｜Ｖ１１｜〜｜Ｖ１３｜
（ここで電圧｜Ｖ１ｊ｜は電圧Ｖ１ｊの絶対値）に時分
割し、各々の電圧をインバータ回路ＩＮＶ１〜ＩＮＶ３
で交流電圧に変換する。電圧｜Ｖ１ｊ｜は、フィルタ回
路３Ａ１ｊを介して略正弦波状の電圧波形にフィルタリ
ングされ、図１１（ｅ）〜（ｇ）に示す様な電圧ＶＬａ
ｊとして放電灯Ｌａｊに印加される。

【００５６】この様に構成したことにより、単一のスイ
ッチドキャパシタＳＣから互いに位相の異なる略正弦波
状の交流電圧を各負荷に供給することが可能となり、ノ
イズの低減、効率の向上が可能になる。

【００５７】なお、電圧Ｖｚの波高値を検出して制御回
路２を制御する波高値比較検出回路Ａを設け、波高値比
較検出回路ＡによりキャパシタＣ１〜Ｃｎの充放電を制
御して任意の電圧Ｖ１ｊを得る、つまり負荷（放電灯）
に供給される電力の位相を任意に制御してもよい。更
に、放電灯は４灯以上の複数灯設けてもよく、波高値比
較検出回路Ａを用いることで、スイッチドキャパシタＳ
Ｃ側（電力供給側）の設計変更が必要なしに放電灯の灯
数を任意に設定することができると共に、負荷（放電
灯）に供給される電力を任意に制御できる。

【００５８】更になお上記全ての実施例に於て、図１２
に示す様に、放電灯Ｌａ１，Ｌａ２を直列接続する様に
構成してもよい。また図１及び図１２に示す回路に於
て、放電灯Ｌａを３つ以上設けた場合のスイッチング素
子ＳＡ１〜ＳＡ３のタイミングチャートは例えば図１３
に示す様になる。更に、例えば図１４に示す様にフィル
タ回路３Ａ１の両端に２つの放電灯Ｌａ１を直列接続し
ても、フィルタ回路３Ａｊの両端に複数の放電灯Ｌａを
直列，並列，直並列に接続してもよい。

【００５９】また負荷は、放電灯の代わりの何でもよ
い。

【００６０】

【発明の効果】請求項１から請求項４に記載の発明によ
れば、１つの電力変換回路より複数の負荷に電力供給可
能であると共に、装置の小型化、コスト低減、ノイズ低
減、回路効率の向上が可能な電源装置を提供できる。

【００６１】請求項５、６記載の発明によれば、１つの
電力変換回路より複数の負荷に、互いに異なる電力を供
給可能であると共に、装置の小型化、コスト低減、ノイ
ズ低減、回路効率の向上が可能な電源装置を提供でき
る。

【００６２】請求項７記載の発明によれば、１つの電力
変換回路により複数の負荷に、互いに異なる位相を有す
る電力を供給可能であると共に、装置の小型化、コスト
低減、ノイズ低減、回路効率の向上が可能な電源装置を
提供できる。

【００６３】請求項８記載の発明によれば、１つの電力
変換回路により複数の負荷回路に、安定して変化する略
脈流波形状の直流電圧を供給可能であると共に、装置の
小型化、コスト低減、ノイズ低減、回路効率の向上が可
能な電源装置を提供できる。

【００６４】請求項９記載の発明によれば、１つの電力
変換回路により複数の負荷回路に、略正弦波状の交流電
圧を供給可能であると共に、装置の小型化、コスト低
減、ノイズ低減、回路効率の向上が可能な電源装置を提
供できる。

【００６５】請求項１０記載の発明によれば、１つの電
力変換回路により複数の放電灯に電力供給可能であると
共に、装置の小型化、コスト低減、ノイズ低減、回路効
率の向上が可能な電源装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の回路図を示す。

【図２】上記実施例に係る動作波形図を示す。

【図３】本発明に係る第２実施例の回路図を示す。

【図４】上記実施例に係る動作波形図を示す。

【図５】上記第１、第２実施例に係るスイッチング素子
のタイミングチャートを示す。

【図６】本発明に係る第３実施例の回路図を示す。

【図７】上記実施例に係る動作波形概念図を示す。

【図８】本発明に係る第４実施例の動作波形図を示す。

【図９】上記実施例に係る別の回路図を示す。

【図１０】本発明に係る第５実施例の回路図を示す。

【図１１】上記実施例に係る動作波形図を示す。

【図１２】全ての実施例に係る第２の回路図を示す。

【図１３】全ての実施例に係るに係るスイッチング素子
の別のタイミングチャートを示す。

【図１４】全ての実施例に係る第３の回路図を示す。

【図１５】本発明に係る第１従来例の回路図を示す。

【図１６】本発明に係る第２従来例の回路図を示す。

【図１７】上記従来例に係る動作波形図を示す。

【図１８】本発明に係る第３従来例の回路図を示す。

【図１９】上記従来例に係る電源回路の出力電圧波形を
示す。

【符号の説明】

ＩＮＶインバータ回路ＣキャパシタＬａ放電灯Ｓスイッチング素子Ｖ電圧Ｚ負荷回路３フィルタ回路４電源回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電圧を複数の負荷回路に供給する電
源回路を備える電源装置に於て、前記直流電圧を時分割して前記各負荷回路に分配供給す
る様に動作する複数の第１のスイッチング素子と、前記
各負荷回路の両端電圧を略脈流波形状の直流電圧にフィ
ルタリングするフィルタ回路とを備えたことを特徴とす
る電源装置。
【請求項２】前記電源回路は、複数のキャパシタと、
各キャパシタを互いに異なる所定の電圧に充電する充電
部と、前記第１のスイッチング素子を介して前記各キャ
パシタを前記負荷回路に択一的に接続する第２のスイッ
チング素子とを備えたことを特徴とする請求項１記載の
電源装置。
【請求項３】前記電源回路は、複数のキャパシタと、
各キャパシタを互いに略同一電圧に充電する第２の充電
部と、前記第１のスイッチング素子を介して前記任意の
個数のキャパシタの直列接続を前記負荷回路に択一的に
接続する第３のスイッチング素子とを備えたことを特徴
とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】前記第１スイッチング素子は、前記電源
回路の出力電圧の周波数よりも高い周波数で動作するこ
とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載
の電源装置。
【請求項５】前記第１，第２，第３のスイッチング素
子は、互いに異なる波高値を有する略脈流派形状の直流
電圧を前記各負荷回路に供給する様に、動作するもので
あることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか
に記載の電源装置。
【請求項６】前記電源回路の出力電圧の波高値を検出
して、前記各負荷回路に所定の直流電圧を供給する様に
前記第１，第２，第３のスイッチング素子を動作させる
波高値検出回路を設けたことを特徴とする請求項５に記
載の電源装置。
【請求項７】前記第１，第２，第３のスイッチング素
子は、互いに位相の異なる略脈流波形状の直流電圧を前
記各負荷回路に供給する様に、動作するものであること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の
電源装置。
【請求項８】前記各キャパシタの容量は、前記各負荷
回路に略脈流波形状の直流電圧が供給される様に設定し
たことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電
源装置。
【請求項９】前記負荷回路は、負荷に交番電力を供給
するインバータ回路を備えたことを特徴とする請求項１
から請求項８のいずれかに記載の電源装置。
【請求項１０】前記負荷は放電灯であることを特徴と
する請求項９記載の電源装置。