JPH09163760A

JPH09163760A - ハーフブリッジ形インバータ

Info

Publication number: JPH09163760A
Application number: JP7345963A
Authority: JP
Inventors: Seiji Sakuma; 清二佐久間
Original assignee: Hitachi Lighting Ltd
Current assignee: Hitachi Lighting Ltd
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【解決手段】一対のスイッチング素子１１・１２を跨ぐ
位置に各スイッチング素子１１・１２に対する順方向の
直流電圧を印加する平滑用コンデンサ５０を備える。一
対のスイッチング素子１１・１２のいずれか一方と誘導
性負荷９０を介して並列に接続された分圧用コンデンサ
２１を備えたハーフブリッジ形インバータを前提とす
る。補助コンデンサ７１を介して一対のスイッチング素
子１１・１２のどちらか一方と逆並列に接続された補助
ダイオード７２を介して平滑用コンデンサ５０に並列に
接続された整流電源４０を備える。補助ダイオード７２
の極性を平滑用コンデンサ５０の放電を阻止するように
選択する。整流電源４０の極性を補助ダイオード７２を
通過する電源電流を形成するように選択する。【効果】スイッチング素子１１・１２を主体とする既存
の日字形回路を利用したものであって、安価に高力率化
が図れる。また、動作効率がよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は順直列に接続された
一対のスイッチング素子を備え、少なくとも一つの分圧
用コンデンサを備えたハーフブリッジ形インバータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図３は順直列に接続された一対のスイッ
チング素子１１・１２を備え、一対の分圧用コンデンサ
２１・２２を備えたハーフブリッジ形インバータであ
り、広く実用されている。図３の５０は一対のスイッチ
ング素子１１・１２を跨ぐ位置に各スイッチング素子１
１・１２に対する順方向の直流電圧を印加する平滑用コ
ンデンサ５０である。平滑用コンデンサ５０はその前段
の整流電源４０によって充電される。整流電源４０は交
流電源４１と交流電源４１電圧を整流するダイオード４
２〜４５を含む。一方の分圧用コンデンサ２１は誘導性
負荷９０を介して一方のスイッチング素子１１と並列に
接続される。他方の分圧用コンデンサ２２は誘導性負荷
９０を介して他方のスイッチング素子１２と並列に接続
される。平滑用コンデンサ５０・分圧用コンデンサ２１
・分圧用コンデンサ２２の内のいずれか一つは省略可能
である。たとえば、分圧用コンデンサ２２を省略して
も、分圧用コンデンサ２２両端の分圧電圧（平滑用コン
デンサ５０電圧から分圧用コンデンサ２１電圧を差し引
いた値）はほとんど不変であり、ほぼ等価となる。平滑
用コンデンサ５０を省略しても、分圧用コンデンサ２１
・２２による平滑用コンデンサ（２１・２２）が残るの
で、その省略は可能である。８１はスイッチング素子１
１と逆並列に接続されたダイオード、８２はスイッチン
グ素子１２と逆並列に接続されたダイオードである。ス
イッチング素子１１・１２、ダイオード８１・８２は日
字形回路を構成し、８字形動作を営む。基本的にはスイ
ッチング素子１１・１２を交互に導通するように制御す
るが、実際には８字形動作となる。スイッチング素子１
２・ダイオード８１・スイッチング素子１１・ダイオー
ド８２・スイッチング素子１２…の順に導通し、誘導性
負荷９０に高周波電流を供給する。スイッチング素子１
２の導通時に蓄積された左向き負荷電流による誘導性負
荷９０の電磁エネルギはダイオード８１導通時に放出さ
れ、スイッチング素子１１の導通時に蓄積された右向き
負荷電流による誘導性負荷９０の電磁エネルギはダイオ
ード８２導通時に放出され、かくして高周波の１サイク
ル動作を完結する。誘導性負荷９０の内容は予熱形放電
灯９１・予熱形放電灯９１と直列のバラスト用インダク
タ９２・予熱形放電灯９１と並列の予熱用コンデンサ９
３であるが、これら全体は誘導性のインバータ負荷とし
て機能する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図３の整流電源４０後
段に平滑用コンデンサ（５０正確には２１・２２を含
む）があると、整流電源４０からの給電が電源電圧最大
値付近に制限され、力率が低下する。整流電源４０と平
滑用コンデンサ５０との間にチョッパ回路を付加すれ
ば、力率は向上するが、コストが嵩む。本発明の目的は
安価な高力率化手段を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は補助コンデンサ
を備える。補助コンデンサを介して一対のスイッチング
素子のどちらか一方と逆並列に接続された補助ダイオー
ドを備える。整流電源は補助ダイオードを介して平滑用
コンデンサに並列に接続される。前記補助ダイオードの
極性を平滑用コンデンサの放電を阻止するように選択
し、整流電源の極性を補助ダイオードを通過する電源電
流を形成するように選択する。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に示す本発明の実施形態につ
いて説明する。ここに前記図３の部品符号をなるべくそ
のまま転用し、重複する説明の一部を適宜に割愛する。
図３装置は補助コンデンサ７１を備える。補助コンデン
サ７１を介して一対のスイッチング素子１１・１２のど
ちらか一方（たとえば１１）と逆並列に接続された補助
ダイオード７２を備える。整流電源４０は補助ダイオー
ド７２を介して平滑用コンデンサ５０に並列に接続され
る位置に結線される。補助ダイオード７２の極性を平滑
用コンデンサ５０の放電を阻止するように選択する。整
流電源４０の極性を補助ダイオード７２を通過する電源
電流を形成するように選択する。図１を見ればわかるよ
うに、本発明においてはスイッチング素子１１・１２を
主体とする日字形回路に整流電源４０・補助コンデンサ
７１・補助ダイオード７２を配置する。日字形回路は誘
導性負荷９０の電磁エネルギを放出するために必要な回
路である。本発明はこの日字形回路を整流電源４０の力
率改善に利用する。本発明の日字形回路は変形８字形動
作を営む。スイッチング素子１２・補助ダイオード７２
・整流電源４０・スイッチング素子１１・整流電源４０
・スイッチング素子１２の順に導通する。前記８字形動
作とは少し異なる。１サイクルの変形８字形動作の中に
整流電源４０が導通するチャンスが２回含まれる。本発
明においてはその折に整流電源４０による給電を促し、
力率を高める。図１の整流電源４０は図３のダイオード
８２の役割を兼ねる。整流電源４０は補助コンデンサ７
１を介して給電するが、その給電は誘導性負荷９０電流
の形成に有用されるので、動作効率が高い。整流電源４
０投入時に補助ダイオード７２を介して平滑用コンデン
サ５０を充電する。平滑用コンデンサの範囲は図１の場
合はより正確には５０および２１・２２であり、平滑コ
ンデンサ容量はそれらの合成値となるが、説明の便宜
上、５０単独として説明する。平滑用コンデンサ５０に
直流電圧が確立し、かつ図外のスイッチング制御回路に
てスイッチング素子１１・１２を交互に動作するように
制御するとハーフブリッジ形のインバータ動作が成立す
る。本実施形態のスイッチング素子１１・１２はトラン
ジスタであって、たとえば他励制御形のスイッチング制
御回路が付属するが、その点の図示は省略した。インバ
ータ動作が確立すると、本発明の場合は変形８字形動作
が生まれ、整流電源４０導通角が拡大し、力率が高ま
る。変形８字形動作の特色は補助ダイオード７２導通後
・スイッチング素子１１導通前に整流電源４０が導通す
ることであるが、これは次の理由による。補助ダイオー
ド７２導通にともない、補助コンデンサ７１が図示極性
に充電される。このため、スイッチング素子１１・１２
中点の電位が高まり、スイッチング素子１１の導通を抑
制する。その間に整流電源４０よる給電動作ならびに補
助コンデンサ７１の放電動作が進行し、前記中点電位が
適度に低減した段階でスイッチング素子１１が導通す
る。したがって、補助ダイオード７２・整流電源４０・
スイッチング素子１１の導通順序となる。図１の整流電
源４０導通時に給電がなされるが、その主たる給電経路
は４０−７１−９０となる。９０の先は二手に分かれ、
分圧コンデンサ２１・２２を分流する。分圧コンデンサ
２１を経由する電流は平滑用コンデンサ５０を介して整
流電源４０に戻る。整流電源４０による給電は回路エネ
ルギを高めるように作用する。回路エネルギの一部は誘
導性負荷９０の中で消費されるが、余った分は平滑用コ
ンデンサ５０（正確には５０および２１・２２）に蓄積
される。この蓄積は平滑用コンデンサ５０電圧の上昇を
もたらし、誘導性負荷９０の消費電力拡大を促し、バラ
ンスしたところが安定動作点となる。図１における分圧
用コンデンサ２１・平滑用コンデンサ５０のいずれか一
方が省略されても、分圧用コンデンサ２２を下向きに進
む整流電源４０給電経路が残る。分圧用コンデンサ２２
が省略されても、分圧用コンデンサ２１を上向きに進み
かつ平滑用コンデンサ５０を下向きに進む給電経路が残
る。このため、本発明においても、平滑用コンデンサ５
０・分圧用コンデンサ２１・分圧用コンデンサ２２のう
ちのいずれか一つを省略することは可能である。図１に
おける補助ダイオード７２・整流電源４０を置換しても
同効である。この点に留意すると、図２の実施形態も図
１に実質的に等価であることがわかる。交流電源４１電
圧が図示極性のときは図１に等価であり、逆極性のとき
は図１に対する補助ダイオード７２・整流電源４０置換
回路と等価となる。したがって、いずれの場合も図１に
等価となる。図２の場合は交流電源４１が図示極性のと
きは４４−４１−４９が整流電源、７２が補助ダイオー
ドとなり、逆極性のときは４５−４１−４９が整流電
源、７３が補助ダイオードとなる。図２には図１の５０
に相当する平滑用コンデンサはないが、直列の分圧用コ
ンデンサ２１・２２が平滑用コンデンサとしての役割を
兼ねるので、図１同効である。図２の４９は交流電源４
１と直列に配置された高周波低減用のインダクタであ
り、交流電源４１電流を滑らかにする。このような高周
波低減用のインダクタなしはコンデンサの使用は実用上
有益である。図２のインダクタ４９の動作について補足
する。スイッチング素子１１ターンオフにともい右向き
負荷電流（誘導性負荷９０を流れる右向き電流）の経路
は整流電源４０に切り替わる。しかし、インダクタ４９
がある場合はその電流急増阻止作用によって右向き負荷
電流はダイオード７３に流れ込む。これにともない、図
示極性の交流電源４１電圧がダイオード４４・７３を介
してインダクタ４９に印加し、インダクタ４９電流が増
加する。このため、整流電源４０による給電を促すこと
が可能となる。インダクタ４９がある場合はインダクタ
４９に蓄積された電磁エネルギの一部はダイオード７２
または７３を介して放出され、平滑用コンデンサ（２１
・２２）を充電する。

【０００７】

【発明の効果】本発明はスイッチング素子を主体とする
既存の日字形回路を利用したものであって、安価に高力
率化が図れる。また、整流電源からの給電が誘導性負荷
電流の形成に有用されるため、動作効率がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す回路図である。

【図２】第２の実施形態を示す回路図である。

【図３】従来の回路図である。

【符号の説明】

１１：スイッチング素子１２：スイッチング素子２１：分圧用コンデンサ２２：分圧用コンデンサ４０：整流電源４１：交流電源５０：平滑用コンデンサ７１：補助コンデンサ７２：補助ダイオード７３：補助ダイオード９０：誘導性負荷

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】順直列に接続された一対のスイッチング素
子（１１・１２）を備え、前記一対のスイッチング素子
（１１・１２）を跨ぐ位置に各スイッチング素子（１１
・１２）に対する順方向の直流電圧を印加する平滑用コ
ンデンサ（５０）を備え、前記一対のスイッチング素子
（１１・１２）のいずれか一方と誘導性負荷（９０）を
介して並列に接続された分圧用コンデンサ（２１）を備
えたハーフブリッジ形インバータにおいて、補助コンデンサ（７１）を備え、前記補助コンデンサ
（７１）を介して前記一対のスイッチング素子（１１・
１２）のどちらか一方と逆並列に接続された補助ダイオ
ード（７２）を備え、前記補助ダイオード（７２）を介
して前記平滑用コンデンサ（５０）に並列に接続された
整流電源（４０）を備え、前記補助ダイオード（７２）の極性を前記平滑用コンデ
ンサ（５０）の放電を阻止するように選択し、前記整流
電源（４０）の極性を前記補助ダイオード（７２）を通
過する電源電流を形成するように選択したことを特徴と
するハーフブリッジ形インバータ。