JPH09238470A - 電源装置、放電灯点灯装置及び照明装置 - Google Patents

電源装置、放電灯点灯装置及び照明装置

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JPH09238470A
JPH09238470A JP4382896A JP4382896A JPH09238470A JP H09238470 A JPH09238470 A JP H09238470A JP 4382896 A JP4382896 A JP 4382896A JP 4382896 A JP4382896 A JP 4382896A JP H09238470 A JPH09238470 A JP H09238470A
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JP
Japan
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voltage
power supply
switching element
output
diode
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JP4382896A
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Inventor
Keiichi Shimizu
恵一 清水
Masayuki Morita
正之 森田
Hiroyuki Kudo
啓之 工藤
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】昇圧比が低い場合の動作を安定化する。 【解決手段】誤差アンプ32からの電圧V6はLPF3
0を介して電圧V7として乗算器33の一方の入力端子
に供給される。FET25は、大きな電流を高速でオ
ン、オフしており、これにより発生したノイズがスイッ
チング制御回路31に伝達するが、LPF30がノイズ
を低減するので、コンパレータ34の反転入力端子
(−)に不必要なノイズが発生しなくなり、動作が安定
化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は直流電源からの電圧
を昇圧チョッパ回路で昇圧し負荷に電源を供給する電源
装置、放電灯点灯装置及び照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、交流電源からの交流電流を整流し
た電圧を昇圧チョッパ回路で昇圧し負荷に電源を供給す
る電源装置が、特公平3−79725号公報や特開平3
−230759号公報等に記載され、実用化されてい
る。
【0003】図12は従来の交流電源からの交流電流を
整流した電圧を昇圧チョッパ回路で昇圧し負荷に電源を
供給する電源装置の一例を示す回路図である。
【0004】図12において、商用交流電源501から
の交流電源電圧は、整流回路502によって整流され
て、昇圧チョッパ回路510に与えられる。昇圧チョッ
パ回路510は、不連続モードの昇圧チョッパであり、
入力された直流電圧の昇圧を行い正極性出力端子511
と負極性出力端子512による出力端子対から出力す
る。正極性出力端子511と負極性出力端子512の間
には負荷530が接続さており、昇圧チョッパ回路51
0の出力は、負荷530に供給される。
【0005】昇圧チョッパ回路510は、正極性入力端
子がチョーク513の一次巻線L51及びダイオードD
51のアノード・カソード路を介して正極性出力端子5
11に接続される。チョーク513の二次巻線L52
は、一端が基準電位点に接続され他端がスイッチング制
御回路521に接続されている。二次巻線L52は、一
次巻線L51に流れる電流が0になった場合にはハイレ
ベルの電圧V51をスイッチング制御回路521に供給
し、電流が0にならない場合にはローレベルの電圧V5
1をスイッチング制御回路521に供給する。
【0006】ダイオードD51のカソードは出力コンデ
ンサC52を介して負極性出力端子512に接続され
る。また昇圧チョッパ回路510は、負極性入力端子が
負極性出力端子512に接続される。
【0007】チョーク513の一次巻線L51とダイオ
ードD51の接続点は、スイッチング素子であるところ
の電界効果トランジスタ(以下FETと呼ぶ)515の
ドレインD・ソースS路及び抵抗R51を介して昇圧チ
ョッパ回路510の負極性入力端子に接続される。FE
T515のソースSの電圧V52は、スイッチング制御
回路521に供給されるようになっている。
【0008】昇圧チョッパ回路510の正極性入力端子
は、入力電圧検出用の抵抗R52,R53の直列接続を
介して負極性入力端子に接続されており、抵抗R52,
R53の接続点の電圧V53がスイッチング制御回路5
21に供給されるようになっている。
【0009】昇圧チョッパ回路510の正極性出力端子
511は、出力電圧検出用の抵抗R54,R55の直列
接続を介して負極性出力端子512に接続されており、
抵抗R54,R55の接続点の電圧V54がスイッチン
グ制御回路521に供給されるようになっている。
【0010】スイッチング制御回路521は、二次巻線
L52の電圧V51、FET515のソースSの電圧V
52、抵抗R52,R53の接続点の電圧V53、抵抗
R54,R55の接続点の電圧V54の検出を行い、こ
の検出結果に基づいてFET515のゲートGにスイッ
チング制御信号a51を供給している。
【0011】スイッチング制御回路521をさらに詳細
に説明すると、抵抗R54,R55の接続点から導かれ
る電圧V54は、誤差アンプ522の反転入力端子
(−)に供給されている。誤差アンプ522の非反転入
力端子(+)には基準電圧V55の基準電圧源E51が
接続されている。誤差アンプ522の出力端子は、コン
デンサC53を介して反転入力端子(−)に接続され
る。これにより、誤差アンプ522は、電圧V54と基
準電圧V55の差の電圧を増幅して電圧V56として出
力する。誤差アンプ522からの電圧V56は乗算器5
23の一方の入力端子に供給される。乗算器523の他
方の入力端子には、抵抗R52,R53の接続点の電圧
V53が供給される。乗算器523は、電圧V53と電
圧V56との乗算を行い電圧V57としてコンパレータ
524の反転入力端子(−)に供給する。コンパレータ
524の非反転入力端子(+)には、FET515のソ
ースSの電圧V52が供給される。コンパレータ524
は、電圧V52と電圧V57の差の電圧を増幅して電圧
V58としてフリップフロップ525のリセット端子R
に供給する。フリップフロップ525のセット端子Sに
は、二次巻線L52のからの電圧V51が供給される。
フリップフロップ525の非反転出力端子は、FET5
15のゲートGに接続されており、フリップフロップ5
25の非反転出力端子からのスイッチング制御信号a5
1はFET515のゲートGに供給される。このような
接続により、スイッチング制御回路521は、FET5
15に流れる電流IF51を制御して、チョーク513
の一次巻線L51に流れる電流IL51を制御してい
る。
【0012】FET515のスイッチング状態におい
て、まず、フリップフロップ525がハイレベルの出力
を行い、FET515がオン状態になると、FET51
5に流れる電流IF51は、チョーク513の一次巻線
L51に流れる電流IL51と同じ電流が流れる。この
場合、チョーク513には逆起電力が発生するので、電
流IF51,IL51は0から所定の傾きで上昇する。
この後、FET515のソースSの電圧V52は、抵抗
R51に流れる電流IF51が上昇することにより上昇
し、電圧V52が乗算器523の電圧V57より大きく
なるとコンパレータ524の出力はハイレベルとなる。
この状態において、電圧V51はローレベルになってい
るので、フリップフロップ525はセットされず、電圧
a51はローレベルとなり、FET515はオフ状態と
なり、電流IF51は0となる。電流IF51が0に切
換わると、チョーク513の一次巻線L51には、逆の
起電力が発生し、一次巻線L51に蓄積されていたエネ
ルギーが放出され、電流IL51は所定の傾きで降下す
る。とすると、出力端子511,512間に生じる電圧
は一旦上昇してから降下するので、これを検出した電圧
V54は、同様に一旦上昇してから降下する。電流IL
51は所定の傾きで降下してから0になった時点では、
電圧V54は基準電圧V55を下回り、誤差アンプ52
2からの電圧V151はハイレベルとなり、コンパレー
タ524からの電圧V58はローレベルとなる。この状
態において、電流IL51が0になるので、電圧V51
はハイレベルとなり、フリップフロップ525はセット
され、電圧a51はハイレベルとなり、FET515は
オン状態となり、電流IF51,IL51は上述の状態
に戻る。このような動作の繰り返しにおいて、電流IL
51から電流IF51を引いた電流がダイオードD51
と出力コンデンサC52より成る平滑回路により平滑及
び整流が行われて、負荷530に供給される。これによ
り、負荷530に昇圧された直流電流が供給されること
になる。
【0013】乗算器523には、交流電圧を整流した直
後の脈流電圧を分圧した電圧V53と、負荷電圧の基準
値からの誤差分の電圧V55が加えられている。交流電
源501からの入力電流は、乗算器523の作用により
付加に見合った振幅でかつ入力電圧と相似の波形(正弦
波)になるように整形される。
【0014】ここで、この電源装置は、昇圧チョッパ回
路510を用いているから、出力電圧が入力電圧よりも
高い場合に所望の動作を行う。理論的には、入力電圧が
すこしでも高ければ問題ないが、実際には、この差が小
さい場合、言い換えれば昇圧比が低い場合、動作が不安
定になり、交流電源501からの入力波形が歪む、騒音
を発する、スイッチング素子の損失が増えるという問題
があった。この問題は、特に出力可変型の電源装置に顕
著であり、出力電圧を低く設定した場合には、入出力の
差が少なくなり、不安定になりやすい。
【0015】また、従来の電源装置には、スイッチング
素子のスイッチング周波数がある値以下にならないよう
に制御するものが実用化されている。
【0016】図13は従来のスイッチング周波数がある
値以下にならないように制御する電源装置を示す回路図
であり、図12と同様の構成要素には同じ符号を付して
説明を省略している。
【0017】昇圧チョッパ回路600のスイッチング制
御回路521とスイッチング素子のFET515のゲー
トGの間には、抵抗R59が接続されている。
【0018】周波数規制制御回路601は、ウオッチド
タイマー機能を有しており、二次巻線L52の電圧V5
1からFET515のスイッチング周波数を検出し、所
定の周波数以下になった場合に、FET515のゲート
にハイレベルの電圧を供給し、FET515を強制的に
ターンオンしている。
【0019】しかしながら、負荷530のインピーダン
スが所定値より低い場合、ある一定時間毎にスイッチン
グ制御回路521がスイッチング素子をターンオンさせ
るため、出力電圧が上昇しつづけてしまう。
【0020】また、従来の電源装置には、電流遮断時に
スイッチング素子に加わるサージ電圧を低下させるもの
が実用化されている。
【0021】図14は従来の電流遮断時にスイッチング
素子に加わるサージ電圧を低下させる電源装置を示す回
路図であり、図12と同様の構成要素には同じ符号を付
して説明を省略している。また、図14においては要部
以外の回路を簡略して示している。
【0022】図14において、直流電源E60は、直流
電源電圧を出力するものである。FET515のゲート
は、スナバダイオードD61のアノード・カソード路と
スナバコンデンサC61との直列接続を介してFET5
15のソースに接続される。スナバダイオードD61に
は、放電用の抵抗R61が並列に接続されている。
【0023】このような、電源回路によればFET51
5がオフとなった場合、サージ電流がスナバダイオード
D61を介してスナバコンデンサC61に流れ、FET
515に加わるサージ電圧を低減することができる。
【0024】しかしながら、スナバコンデンサC61を
溜まった電荷を抵抗R61を介してで放電するため、ス
ナバコンデンサC61のエネルギーが抵抗R61で消費
されてしまい、エネルギーの無駄になっていた。この問
題は、昇圧チョッパ回路だけではなく反転形のチョッパ
回路においても同様である。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の電源装
置では、昇圧チョッパ回路を用いた場合、出力電圧が入
力電圧よりも高い場合に所望の動作を行う。理論的に
は、入力電圧がすこしでも高ければ問題ないが、実際に
は、この差が小さい場合、言い換えれば昇圧比が低い場
合、動作が不安定になり、交流電源からの入力波形が歪
む、騒音を発する、スイッチング素子の損失が増えると
いう問題があった。この問題は、特に出力可変型の電源
装置に顕著であり、出力電圧を低く設定した場合には、
入出力の差が少なくなり、不安定になりやすい。また、
昇圧チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチング周
波数がある値以下にならないように制御する従来の電源
装置では、負荷が所定値より低い場合、ある一定時間毎
にスイッチング素子をターンオンさせるため、出力電圧
が上昇しつづけてしまう。電流遮断時にチョッパ回路の
スイッチング素子に加わるサージ電圧を低下させる従来
の電源装置には、スナバコンデンサを溜まった電荷を抵
抗を介してで放電するため、スナバコンデンサのエネル
ギーが抵抗で消費されてしまい、エネルギーの無駄にな
っていた。
【0026】そこで本発明は、昇圧比が低い場合の動作
を安定化することができる電源装置、放電灯点灯装置及
び照明装置を提供することを目的とするものである。ま
た、スイッチング素子のスイッチング周波数がある値以
下にならないように制御するとともに、負荷が所定値よ
り低い場合に出力電圧が上昇することを防止することが
できる電源装置、放電灯点灯装置及び照明装置を提供す
ることを目的とするものである。また、電流遮断時にス
イッチング素子に加わるサージ電圧を低下させるととも
に、スナバコンデンサに溜まったエネルギーを有効活用
できる電源装置、放電灯点灯装置及び照明装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0027】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の構成によ
れば、スイッチング素子より発生したノイズがスイッチ
ング制御回路に伝達するが、ローパスフィルタがノイズ
を低減するので、昇圧比が低い場合の動作を安定化する
ことができる。
【0028】請求項2乃至5記載の構成によれば、過電
圧検出回路は、前記出力コンデンサの出力する直流電圧
が所定値を超えた場合に、前記周波数規制制御回路がオ
ン信号を供給した場合にも、前記スイッチング素子を強
制的にオフするので、スイッチング素子のスイッチング
周波数がある値以下にならないように制御するととも
に、負荷が所定値より低い場合に出力電圧が上昇するこ
とを防止することができる。
【0029】請求項6及び7記載の構成によれば、前記
スナバダイオード及びスナバコンデンサの接続点と前記
主回路用ダイオード及び出力コンデンサの接続点との間
にインピーダンス素子を設け、前記スナバダイオードの
順方向電圧を前記主回路用ダイオードの電圧よりも高く
しているので、電流遮断時にスイッチング素子に加わる
サージ電圧を低下させるとともに、スナバコンデンサに
溜まったエネルギーを有効活用できる。
【0030】請求項8記載の構成によれば、請求項1乃
至4のいずれか1つに記載の電源装置を放電灯点灯装置
に適用できる。
【0031】請求項9記載の構成によれば、請求項5記
載の放電灯点灯装置を照明装置に適用できる。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
【0033】図1は本発明に係る電源装置の第1の発明
の実施の形態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回
路図である。
【0034】図1において、商用交流電源11からの交
流電源電圧は、整流回路12によって整流されて、昇圧
チョッパ回路20に与えられる。昇圧チョッパ回路20
は、不連続モードの昇圧チョッパであり、入力された直
流電圧の昇圧を行い正極性出力端子21と負極性出力端
子22による出力端子対から出力する。正極性出力端子
21と負極性出力端子22の間には負荷13が接続さて
おり、昇圧チョッパ回路20の出力は、負荷13に供給
される。
【0035】昇圧チョッパ回路20は、正極性入力端子
がチョーク23の一次巻線L1及びダイオードD1のア
ノード・カソード路を介して正極性出力端子21に接続
される。チョーク23の二次巻線L2は、一端が基準電
位点に接続され他端がスイッチング制御回路31に接続
されている。二次巻線L2は、一次巻線L1に流れる電
流が0になった場合にはハイレベルの電圧V1をスイッ
チング制御回路31に供給し、電流が0にならない場合
にはローレベルの電圧V1をスイッチング制御回路31
に供給する。
【0036】ダイオードD1のカソードは出力コンデン
サC1を介して負極性出力端子22に接続される。また
昇圧チョッパ回路20は、正極性入力端子が負極性出力
端子22に接続される。
【0037】チョーク23の一次巻線L1とダイオード
D1の接続点は、スイッチング素子であるところの電界
効果トランジスタ(以下FETと呼ぶ)25のドレイン
D・ソースS路及び抵抗R1を介して昇圧チョッパ回路
20の負極性入力端子に接続される。FET25のソー
スSの電圧V2は、スイッチング制御回路31に供給さ
れるようになっている。
【0038】昇圧チョッパ回路20の正極性入力端子
は、入力電圧検出用の抵抗R2,R3の直列接続を介し
て負極性入力端子に接続されており、抵抗R2,R3の
接続点の電圧V3がスイッチング制御回路31に供給さ
れるようになっている。
【0039】昇圧チョッパ回路20の正極性出力端子2
1は、出力電圧検出用の抵抗R4,R5の直列接続を介
して負極性出力端子22に接続されており、抵抗R4,
R5の接続点の電圧V4がスイッチング制御回路31に
供給されるようになっている。
【0040】スイッチング制御回路31は、二次巻線L
2の電圧V1、FET25のソースSの電圧V2、抵抗
R2,R3の接続点の電圧V3、抵抗R4,R5の接続
点の電圧V4の検出を行い、この検出結果に基づいてF
ET25のゲートGにスイッチング制御信号a1を供給
している。
【0041】スイッチング制御回路31をさらに詳細に
説明すると、抵抗R4,R5の接続点から導かれる電圧
V4は、誤差アンプ32の反転入力端子(−)に供給さ
れている。誤差アンプ32の非反転入力端子(+)には
基準電圧V5の基準電圧源E1が接続されている。誤差
アンプ32の出力端子は、コンデンサC2を介して反転
入力端子(−)に接続される。これにより、誤差アンプ
32は、電圧V4と基準電圧V5の差の電圧を増幅して
電圧V6として出力する。誤差アンプ32からの電圧V
6はローパスィルタ(LPF)30を介して電圧V7と
して乗算器33の一方の入力端子に供給される。乗算器
33の他方の入力端子には、抵抗R2,R3の接続点の
電圧V3が供給される。乗算器33は、電圧V3と電圧
V7との乗算を行い電圧V8としてコンパレータ34の
反転入力端子(−)に供給する。コンパレータ34の非
反転入力端子(+)には、FET25のソースSの電圧
V2が供給される。コンパレータ34は、電圧V2と電
圧V8の差の電圧を増幅して電圧V9としてフリップフ
ロップ35のリセット端子Rに供給する。フリップフロ
ップ35のセット端子Sには、二次巻線L2のからの電
圧V1が供給される。フリップフロップ35の非反転出
力端子は、FET25のゲートGに接続されており、フ
リップフロップ35の非反転出力端子からのスイッチン
グ制御信号a1はFET25のゲートGに供給される。
このような接続により、スイッチング制御回路31は、
FET25に流れる電流IF1を制御して、チョーク2
3の一次巻線L2に流れる電流IL1を制御している。
【0042】負荷13は、インバータ14と、バラスト
用コイルL4と、始動用コンデンサC13と、放電灯1
5から成る。
【0043】インバータ14は、出力端子21,22間
から供給される電源電圧Voutにより出力端子対から
周波数電圧を出力する。インバータ14の出力端子対の
間には始動用コンデンサC13と放電灯15との直列接
続が接続されている。放電灯15には始動用コンデンサ
C13が並列に接続される。このような接続によりイン
バータ14は放電灯15を点灯させる。
【0044】インバータ14は、出力周波数を変化可能
で、バラスト用コイルL13と始動用コンデンサC13
との直列共振回路が、出力周波数に応じて放電灯15に
印加する電圧を変化して、フィラメント予熱→始動が可
能になっている。放電灯15の点灯時は、昇圧チョッパ
回路30の出力電圧を変化させる(低下させる)こと
と、出力周波数を変化させる(高くする)ことによるバ
ラスト用コイルL13のインピーダンス値を大きくする
こと、により調光点灯可能になっている。
【0045】このような電源装置の動作を以下に説明す
る。
【0046】FET25のスイッチング状態において、
まず、フリップフロップ35がハイレベルの出力を行
い、FET25がオン状態になると、FET25に流れ
る電流IF1は、チョーク23の一次巻線L1に流れる
電流IL1と同じ電流が流れる。この場合、チョーク2
3には逆起電力が発生するので、電流IF1,IL1は
0から所定の傾きで上昇する。この後、FET25のソ
ースSの電圧V2は、抵抗R1に流れる電流IF1が上
昇することにより上昇し、電圧V2が乗算器33の電圧
V8より大きくなるとコンパレータ34の出力はハイレ
ベルとなる。この状態において、電圧V1はローレベル
になっているので、フリップフロップ35はセットされ
ず、電圧a1はローレベルとなり、FET25はオフ状
態となり、電流IF1は0となる。電流IF1が0に切
換わると、チョーク23の一次巻線L1には、逆の起電
力が発生し、一次巻線L1に蓄積されていたエネルギー
が放出され、電流IL1は所定の傾きで降下する。とす
ると、出力端子21,22間に生じる電圧は一旦上昇し
てから降下するので、これを検出した電圧V4は、同様
に一旦上昇してから降下する。電流IL1は所定の傾き
で降下してから0になった時点では、電圧V4は基準電
圧V5を下回り、誤差アンプ32からの電圧V6はロー
レベルからハイレベルに切替わりとなり、LPF30か
らの電圧V7はハイレベルとなり、コンパレータ34か
らの電圧V9はローレベルとなる。この状態において、
電流IL1が0になるので、電圧V1はハイレベルとな
り、フリップフロップ35はセットされ、電圧a1はハ
イレベルとなり、FET25はオン状態となり、電流I
F1,IL1は上述の状態に戻る。このような動作の繰
り返しにおいて、電流IL1から電流IF1を引いた電
流がダイオードD1と出力コンデンサC1より成る平滑
回路により平滑及び整流が行われて、負荷13に供給さ
れる。これにより、負荷13に昇圧された直流電流が供
給されることになる。
【0047】乗算器33には、交流電圧を整流した直後
の脈流電圧を分圧した電圧V3と、付加電圧のら基準値
からの誤差分の電圧V5が加えられている。交流電源1
1からの入力電流は、乗算器33の作用により付加に見
合った振幅でかつ入力電圧と相似の波形(正弦波)にな
るように整形される。
【0048】ここで、この電源装置は、FET25は、
大きな電流を高速でオン、オフしており、これにより発
生したノイズがスイッチング制御回路31に伝達する
が、LPF30がノイズを低減するので、コンパレータ
34の基準入力側{図1の場合、反転入力端子(−)}
に不必要なノイズが発生しなくなり、動作が安定化す
る。これにより、昇圧比が低い場合にも、交流電源11
からの入力波形を正常な状態に保ち、騒音を防止し、ス
イッチング素子の損失を低減することができ、電源装置
の出力電圧を低く設定することができる。
【0049】尚、LPF30は、乗算器33とコンパレ
ータ34の反転入力端子(−)との間に設けてもよい。
【0050】図2は図1のLPF30の第1の具体例を
示す回路図である。
【0051】LPF30は、正極性入力端子61が抵抗
R61とコンデンサC61を介して負極性入力端子62
に接続される。抵抗R61とコンデンサC61との接続
点は、正極性入力端子63に接続される。負極性出力端
子63は、正極性出力端子64に接続される。
【0052】図3は図1のLPF30の第2の具体例を
示す回路図である。
【0053】LPF30は、正極性入力端子71がコン
デンサC71を介して負極性入力端子72に接続される
とともに、正極性入力端子73に接続される。負極性出
力端子73は、正極性出力端子74に接続される。
【0054】図4は図1の発明の実施の形態を適用した
放電灯点灯装置による照明装置を示す斜視図である。
【0055】図4において、照明装置81は、ソケット
82,83の間に放電灯15を取り付け、内部に放電灯
点灯装置(図1に示した放電灯15と交流電源11を除
いた部分)10を内蔵し、放電灯点灯装置10により放
電灯15の点灯を行うようにしたものである。
【0056】このような構造により図1の発明の実施の
形態を照明装置に適用できる。
【0057】図5は本発明に係る電源装置の第2の発明
の実施の形態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回
路図であり、図1と同じ構成要素には同じ符号を付して
説明を省略している。
【0058】昇圧チョッパ回路100のスイッチング制
御回路31とスイッチング素子のFET25のゲートG
の間には、抵抗R10が接続されている。
【0059】周波数規制制御回路101は、ウオッチド
タイマー機能を有しており、二次巻線L2の電圧V1か
らFET25のスイッチング周波数を検出し、所定の周
波数以下になった場合に、FET25のゲートにハイレ
ベルの電圧を供給し、FET25にのゲートにオン信号
を供給している。
【0060】ダイオードD1と出力コンデンサC1の接
続点は、過電圧検出回路102を介してFET25のゲ
ートGに接続されている。
【0061】過電圧検出回路102は、コンパレータ1
03と抵抗R11,R12とから構成されている。コン
パレータ103の反転入力端子(−)は抵抗R11を介
してダイオードD1と出力コンデンサC1の接続点に接
続されるとともに、抵抗R12を介して基準電位点に接
続されている。コンパレータ103の非反転入力端子
(+)には基準電圧Vrefが導かれている。コンパレ
ータ103の出力端子は、FET25のゲートGに接続
されている。
【0062】過電圧検出回路102は、ダイオードD1
と出力コンデンサC1の接続点の電圧が所定値を超えた
場合、即ち、昇圧チョッパ回路100の出力電圧が所定
値を超えた場合に、FET25のゲートGから電荷を引
き抜き、周波数規制制御回路101がオン信号を供給し
た場合にも、FET25を強制的にオフする。
【0063】このような発明の実施の形態によれば、負
荷13のインピーダンスが所定値より低い場合、ある一
定時間毎にスイッチング制御回路521がスイッチング
素子をFET25ターンオンさせようとするが、過電圧
検出回路102は、昇圧チョッパ回路100の出力電圧
が所定値を超えることを検出し、FET25を強制的に
オフするので、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子の
スイッチング周波数がある値以下にならないように制御
するとともに、負荷13のインピーダンスが所定値より
低い場合の出力電圧が上昇を防止することができ、装置
の安全性を高めることができる。
【0064】尚、本発明の実施の形態においては、スイ
ッチング制御回路31には、LPF30を設けなくても
よい。
【0065】図6は本発明に係る電源装置の第3の発明
の実施の形態を示す過電圧検出回路の回路図であり、他
の回路は図5と同様になっている。
【0066】過電圧検出回路192は、コンパレータ1
13と抵抗R21,R22,R23と、反転器114と
ら構成されている。コンパレータ113の非反転入力端
子(+)は抵抗R21を介してダイオードD1と出力コ
ンデンサC1の接続点に接続されるとともに、抵抗R2
2を介して基準電位点に接続されている。コンパレータ
113の反転入力端子(−)には基準電圧Vrefが導
かれている。コンパレータ113の出力端子は、反転器
114を介してFET25のゲートGに接続さるととも
に、抵抗R13を介してコンパレータ113の反転入力
端子(−)に接続される。
【0067】このような構成によれば、コンパレータ1
13の出力にヒステリシスを持たせることができ、昇圧
チョッパ回路100の出力電圧Vertにリプルが重畳
している場合もに正確な動作が行える。
【0068】図7は本発明に係る電源装置の第4の発明
の実施の形態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回
路図であり、図5と同じ構成要素には同じ符号を付して
説明を省略している。
【0069】昇圧チョッパ回路200の周波数規制制御
回路101と過電圧検出回路102との接続点は、ドラ
イバと逆バイアス回路202の直列接続を介してスイッ
チング素子のFET25のゲートGに接続されている。
【0070】逆バイアス回路202は、抵抗R20とダ
イオードD20とPNPトランジスタTr20とから構
成されている。
【0071】ドライバ20の出力端子は、抵抗R20を
介してFET25のゲートGに接続されるとともに、P
NPトランジスタTr20のベースに接続されている。
ダイオードD20は、カソードがドライバ20の出力端
子に接続され、アノードのFET25のゲートGに接続
されている。ダイオードD20のアノードは、PNPト
ランジスタTr20のエミッタ・コレクタ路を介して基
準電圧入力端子203に接続されている。基準電圧入力
端子203には、基準電圧V10が導かれている。
【0072】このような発明の実施の形態によれば、図
5の発明の実施の形態と同様の効果があるとともに、図
5の発明の実施の形態では、スイッチング制御回路31
のスイッチング電流が抵抗R10をFET25のゲート
G介して流れるため、FET25のスイッチング速度が
低下し、FET25のスイッチングロスが増加するのに
対して、本発明の実施の形態では、FET25のゲート
電流をドライバ20から供給し、かつ、バイアス回路を
設けることにより、FET25のスイッチング速度を改
善し、FET25のスイッチングロスを低下させてい
る。
【0073】図8は本発明に係る電源装置の第5の発明
の実施の形態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回
路図であり、図1と同じ構成要素には同じ符号を付して
説明を省略している。図8においては要部以外の回路を
簡略して示している。
【0074】図8において、直流電源E30は、直流電
源電圧を出力するものである。FET25のゲートG
は、スナバダイオードD31,D32のアノード・カソ
ード路の直列接続とスナバコンデンサC31との直列接
続を介してFET25のソースに接続される。スナバダ
イオードD32とスナバコンデンサC31との接続点は
インピーダンス素子の抵抗301を介してダイオードD
1と出力コンデンサC1の接続点に接続される。
【0075】このような、電源回路によればFET25
がオフとなった場合、サージ電流がスナバダイオードD
31を介してスナバコンデンサC31に流れ、FET2
5に加わるサージ電圧を低減することができる。スナバ
ダイオードD31,D32のアノード・カソード路の直
列接続の順方向電圧を主回路用のダイオードD1よりも
高くしているので、スナバコンデンサC31を溜まった
電荷を抵抗R31を介して出力コンデンサC1に供給で
き、エネルギーの無駄を防止することができる。これに
より、主回路の引き回し多少長くても問題を生じること
なく、放熱等、実装上の自由度が増す。
【0076】図9は本発明に係る電源装置の第6の発明
の実施の形態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回
路図であり、図8と同じ構成要素には同じ符号を付して
説明を省略している。
【0077】図9において、FET25のゲートは、ス
ナバダイオードD33のアノード・カソード路の直列接
続とスナバコンデンサC31との直列接続を介してFE
T25のソースに接続される。スナバダイオードD33
とスナバコンデンサC31との接続点はインピーダンス
素子のダイオードD34を介してダイオードD1と出力
コンデンサC1の接続点に接続される。
【0078】このような発明の実施の形態においても、
図8の発明の実施の形態と同様の効果が得られる。
【0079】図10は本発明に係る電源装置の第7の発
明の実施の形態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す
回路図であり、反転型チョッパ回路を用いた電源装置に
適用したものである。
【0080】図10において、直流電源E40の正極性
出力端子は、FET40のドレインD・ソースS路及び
出力コンデンサC40を介して主回路用のダイオードD
40のカソードに接続される。ダイオードD40のアノ
ードは、直流電源E40の負極性出力端子に接続され
る。FET40のソースSは、チョーク42を介してダ
イオードD40のアノードに接続される。FET40の
ゲートGには、スイッチング制御回路43からのスイッ
チング信号a41が供給される。出力コンデンサC40
には負荷44が並列に接続されている。
【0081】以下、スナバ回路について説明する。FE
T41のゲートGは、スナバダイオードD41,D42
のアノード・カソード路の直列接続とスナバコンデンサ
C41との直列接続を介してFET41のソースに接続
される。スナバダイオードD32とスナバコンデンサC
41との接続点はインピーダンス素子の抵抗401を介
してダイオードD40と出力コンデンサC40の接続点
に接続される。
【0082】このような発明の実施の形態においても、
図8の発明の実施の形態と同様の効果が得られる。
【0083】図11は本発明に係る電源装置の第8の発
明の実施の形態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す
回路図であり、図10と同じ構成要素には同じ符号を付
して説明を省略している。
【0084】図11において、FET41のゲートは、
スナバダイオードD43のアノード・カソード路の直列
接続とスナバコンデンサC41との直列接続を介してF
ET41のソースに接続される。スナバダイオードD4
3とスナバコンデンサC41との接続点はインピーダン
ス素子のダイオードD44を介してダイオードD40と
出力コンデンサC1の接続点に接続される。
【0085】このような発明の実施の形態においても、
図10の発明の実施の形態と同様の効果が得られる。
【0086】尚、図1の発明の実施の形態においては、
スイッチング素子としてNPNトランジスタを用いた
が、NPNトランジスタ以外のスイッチング素子、例え
ば通常のFETを用いるように構成してもよい。また、
図4においては、図1の電源装置を照明装置に適用した
が、図5乃至図11に示す電源装置を照明装置に適用し
てもよい。
【0087】
【発明の効果】本発明によれば、昇圧比が低い場合の動
作を安定化することができるので、率交流電源からの入
力波形を正常な状態に保ち、騒音を防止し、スイッチン
グ素子の損失を低減することができ、電源装置の出力電
圧を低く設定することができる。また、スイッチング素
子のスイッチング周波数がある値以下にならないように
制御するとともに、負荷が所定値より低い場合に出力電
圧が上昇することを防止することができるので、装置の
安全性を高めることができる。また、電流遮断時にスイ
ッチング素子に加わるサージ電圧を低下させるととも
に、スナバコンデンサに溜まったエネルギーを有効活用
できるので、、エネルギーの無駄を防止することがで
き、主回路の引き回し多少長くても問題を生じることな
く、放熱等、実装上の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源装置の第1の発明の実施の形
態を示す回路図。
【図2】図1のLPFの第1の具体例を示す回路図。
【図3】図1のLPFの第2の具体例を示す回路図。
【図4】図1の発明の実施の形態を適用した放電灯点灯
装置による照明装置を示す斜視図。
【図5】本発明に係る電源装置の第2の発明の実施の形
態を示す回路図。
【図6】本発明に係る電源装置の第3の発明の実施の形
態を示す過電圧検出回路の回路図。
【図7】本発明に係る電源装置の第4の発明の実施の形
態を示す回路図。
【図8】本発明に係る電源装置の第5の発明の実施の形
態を示す回路図。
【図9】本発明に係る電源装置の第6の発明の実施の形
態を示す回路図。
【図10】本発明に係る電源装置の第7の発明の実施の
形態を示す回路図。
【図11】本発明に係る電源装置の第8の発明の実施の
形態を示す回路図。
【図12】従来の電源装置を示す回路図である。
【図13】従来のスイッチング周波数がある値以下にな
らないように制御する電源装置を示す回路図。
【図14】従来の電流遮断時にスイッチング素子に加わ
るサージ電圧を低下させる電源装置を示す回路図。
【符号の説明】
11 交流電源 12 整流回路 13 負荷 20 昇圧チョッパ回路 23 チョーク 25 FET 30 31 スイッチング制御回路 C1 出力コンデンサ D1 ダイオード
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年3月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【図3】
【図4】
【図1】
【図5】
【図6】
【図8】
【図9】
【図7】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05B 41/29 H05B 41/29 C B

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源からの交流電流を整流した電圧
    を昇圧チョッパ回路で昇圧し負荷に電源を供給する電源
    装置であって、 前記交流電源からの交流電流を整流した電圧を前記負荷
    に電流を供給する経路に設けられたチョークと、 このチョークを介して前記交流電源の出力端子間を短絡
    可能に設けられたスイッチング素子と、 ダイオードを介して前記スイッチング素子に並列的に設
    けられた、両端から前記負荷に直流電圧を出力する出力
    コンデンサと、 この出力コンデンサの出力する直流電圧の誤差を検出し
    た誤差電圧と前記交流電源からの交流電流を整流した直
    後の脈流電圧とを乗算器により乗算した出力電圧に基づ
    き前記スイッチング素子をオフ状態にするタイミングを
    決定し、この結果に基づいて前記スイッチング素子のオ
    ン・オフ制御を行うスイッチング制御回路と、 このスイッチング制御回路の乗算器に前記誤差電圧を供
    給する経路またはこの乗算器が出力電圧を出力する経路
    に設けたローパスフィルタと、 を具備したことを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 交流電源からの交流電流を整流した電圧
    を昇圧チョッパ回路で昇圧し負荷に電源を供給する電源
    装置であって、 前記交流電源からの交流電流を整流した電圧を前記負荷
    に電流を供給する経路に設けられたチョークと、 このチョークを介して前記交流電源の出力端子間を短絡
    可能に設けられたスイッチング素子と、 ダイオードを介して前記スイッチング素子に並列的に設
    けられた、両端から前記負荷に直流電圧を出力する出力
    コンデンサと、 この出力コンデンサの出力する直流電圧の誤差を検出し
    た誤差電圧と前記交流電源からの交流電流を整流した直
    後の脈流電圧とを乗算器により乗算した出力電圧に基づ
    き前記スイッチング素子をオフ状態にするタイミングを
    決定し、この結果に基づいて前記スイッチング素子のオ
    ン・オフ制御を行うスイッチング制御回路と、 前記スイッチング素子のスイッチング周波数を検出し、
    この検出結果が所定の周波数以下になった場合に、前記
    スイッチング素子にオン信号を供給する周波数規制制御
    回路と、 前記出力コンデンサの出力する直流電圧が所定値を超え
    た場合に、前記周波数規制制御回路がオン信号を供給し
    た場合にも、前記スイッチング素子を強制的にオフする
    過電圧検出回路と、 を具備したことを特徴とする電源装置。
  3. 【請求項3】 前記過電圧検出回路を、基準電圧と前記
    出力コンデンサの出力する直流電圧との比較を行うコン
    パレータにより構成したことを特徴とする請求項2記載
    の電源装置。
  4. 【請求項4】 前記コンパレータの出力にヒステリシス
    を持たせたことを特徴とする請求項3記載の電源装置。
  5. 【請求項5】 前記周波数規制制御回路が前記スイッチ
    ング素子にオン信号を供給するとともに前記過電圧検出
    回路が前記スイッチング素子を強制的にオフする経路
    に、前記スイッチング素子にオン信号用の電流を供給す
    るドライバと逆バイアス回路とを設けたことを特徴とす
    る請求項3記載の電源装置。
  6. 【請求項6】 直流電源からの電圧の昇圧を行い負荷に
    供給する電源装置であって、 前記直流電源から前記負荷に電流を供給する経路に設け
    られたチョークと、 このチョークを介して前記直流電源の出力端子間を短絡
    可能に設けられたスイッチング素子と、 主回路用ダイオードを介して前記スイッチング素子に並
    列的に設けられた出力コンデンサと、 前記スイッチング素子のオン・オフ制御を行うスイッチ
    ング制御回路と、 前記スイッチング素子に並列に設けられたスナバダイオ
    ードとスナバコンデンサとの直列接続によるスナバ回路
    と、 前記スナバダイオード及びスナバコンデンサの接続点と
    前記主回路用ダイオード及び出力コンデンサの接続点と
    の間に設けられたインピーダンス素子とを具備し、 前記スナバダイオードの順方向電圧を前記主回路用ダイ
    オードの電圧よりも高くしたことを特徴とする電源装
    置。
  7. 【請求項7】直流電源からの電圧の降圧を行い負荷に供
    給する電源装置であって、 前記直流電源から前記負荷に電流を供給する経路に短絡
    可能に設けられたスイッチング素子と、 このスイッチング素子を介して前記直流電源の出力端子
    間に設けられたチョークと、 主回路用ダイオードを介して前記チョークに並列的に設
    けられた出力コンデンサと、 前記スイッチング素子のオン・オフ制御を行うスイッチ
    ング制御回路と、 前記スイッチング素子に並列に設けられたスナバダイオ
    ードとスナバコンデンサとの直列接続によるスナバ回路
    と、 前記スナバダイオード及びスナバコンデンサの接続点と
    前記主回路用ダイオード及び出力コンデンサの接続点と
    の間に設けられたインピーダンス素子とを具備し、 前記スナバダイオードの順方向電圧を前記主回路用ダイ
    オードの電圧よりも高くしたことを特徴とする電源装
    置。
  8. 【請求項8】 前記負荷は周波数電圧を発生するインバ
    ータと、このインバータの出力にて点灯される放電灯を
    有するものであって、前記インバータの入力電源として
    請求項1乃至7のいずれか1つに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。
  9. 【請求項9】 器具本体と、 この器具本体に装着された放電灯と、 この放電灯を点灯する請求項8記載の放電灯点灯装置と
    を具備したことを特徴とする照明装置。
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