JPH09322548A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電源投入後の一定時間負荷電流を安定化させて
出力調整を可能にし、一定時間経過後にはインピーダン
ス素子による無駄な電力消費を防止する。 【解決手段】抵抗２３に流れる電流を検出及び制御回路
４４で検出し、この検出及び制御回路は、抵抗に流れる
電流を検出することで、誘導性負荷３２に流れる電流が
電源投入時とその後の安定時とで経時変化が少なくなる
ように駆動回路３９を制御する。そして、電源投入後、
一定時間が経過すると、コンデンサ４２の充電電圧によ
りＦＥＴ４３がオン動作して抵抗２３の両端を短絡す
る。以降、電流はＦＥＴを介して流れるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯点灯装置な
どに使用するインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インバータ装置を使用した放電灯
点灯装置としては、図５に示すものが知られている。こ
れは、コンデンサインプット回路と呼ばれるもので、交
流電源１にダイオードブリッジ全波整流回路２の入力端
子を接続し、この整流回路２の出力端子に平滑コンデン
サ３を接続し、この平滑コンデンサ３にインバータ回路
４を並列に接続している。そして、インバータ回路４の
出力端子に放電灯５を接続したものである。

【０００３】この放電灯点灯装置は、図６に示すよう
に、入力電圧Ｖinに対して、この入力電圧Ｖinが高いと
きのみ急俊に高い入力電流Ｉinが流入し、結果として不
連続な入力電流が流入する。その結果、高調波電流が多
くなり、高調波障害を引き起こすという問題があった。
この問題を解決するために、例えば、図７に示すハーフ
ブリッジ形複合回路からなる放電灯点灯装置が提案され
ている。

【０００４】これは、交流電源１にダイオードブリッジ
全波整流回路２の入力端子を接続し、この整流回路２の
出力端子にインピーダンス素子（Ｚ）６を介して１対の
スイッチング素子７，８の直列回路並びに共振コンデン
サ９とこの共振コンデンサ９よりも容量が大きい充電コ
ンデンサ１０との直列回路を並列に接続している。そし
て、各スイッチング素子７，８の接続点と各コンデンサ
９，１０の接続点との間に放電灯１１を含む誘導性負荷
１２を接続している。誘導性負荷１２は、リーケージト
ランス１３の１次巻線を各スイッチング素子７，８の接
続点と各コンデンサ９，１０の接続点との間に接続し、
このリーケージトランス１３の２次巻線に放電灯１１の
各フィラメント電極の一端を接続し、この各フィラメン
ト電極の他端間に予熱用コンデンサ１４を接続して構成
している。

【０００５】各スイッチング素子７，８にそれぞれダイ
オード１５，１６を図示極性にして並列に接続してい
る。そして、各スイッチング素子７，８を駆動回路１７
により交互にスイッチング動作し、さらに、インピーダ
ンス素子６に流れる電流を検出して駆動回路１７を制御
する検出及び制御回路１８を設け、この検出及び制御回
路１８で誘導性負荷１２に流れる電流が電源投入時とそ
の後の安定時とで経時変化が少なくなるように駆動回路
１７を制御している。

【０００６】このハーフブリッジ形複合回路からなる放
電灯点灯装置では、コンデンサ９と誘導性負荷１２を共
振させ、整流回路２の出力端子側に高周波リップル電圧
を発生させることで高調波抑制を行っている。すなわ
ち、高周波リップル電圧により入力電圧の半サイクルの
全位相において繰返し瞬時的に低い区間を作ることで常
に整流回路２を導通させ、図８に示すように、入力電圧
Ｖinに対して入力電流Ｉinも連続的になるようにして高
調波抑制を行っている。出力の平滑エネルギーはスイッ
チング素子８、ダイオード１５、リーケージトランス１
３の１次巻線及び充電コンデンサ１０からなる昇圧チョ
ッパ作用により得る。

【０００７】こうして、簡単な構成で入力電流の高調波
を抑え、かつ、出力の平滑度を高めることができる。ま
た、入力電源に対してスイッチング素子８を直列に介し
て充電コンデンサ１０を接続しているため、電源投入時
の突入電流を抑えることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、駆動回路１
７にカレントトランスを設け、このカレントトランスに
より誘導性負荷１２に流れる電流を検出して各スイッチ
ング素子７，８を交互にスイッチング動作することが考
えられるが、このようにすると、ＩＣのような高価な素
子を用いずに安価に自励発振ができる。また、駆動回路
１７は図９に示すようにカレントトランスの温度特性に
よる電源投入時と安定時の出力負荷電流Ｉout の経時変
化が少なくなるように各スイッチング素子７，８をスイ
ッチング動作する。図中点線のグラフは経時変化が少な
くなる制御を行わない場合の出力負荷電流の経時変化を
示している。このように、電源投入時と安定時の出力負
荷電流Ｉout の経時変化が少なくなる制御を行うこと
で、装置の生産時において出力調整を行うときの負荷電
流を安定化させることができ、量産時の生産性の向上を
図ることができる。

【０００９】しかしながら、この装置ではインピーダン
ス素子６が常に整流回路２の出力端子に介挿しているた
め、出力調整が終了して負荷電流を安定化させることが
不要になってもインピーダンス素子６を介して電流が流
れ続けることになり、このインピーダンス素子６での無
駄な電力消費が問題となった。

【００１０】そこで、請求項１記載の発明は、電源投入
後の一定時間は負荷電流を安定化させることができて出
力調整などができ、かつ、一定時間経過後にはインピー
ダンス素子による無駄な電力消費を防止できるインバー
タ装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
交流電源からの交流を整流する整流回路と、この整流回
路の出力端子にインピーダンス素子を介して並列に接続
した、１対のスイッチング素子の直列回路並びに共振コ
ンデンサとこの共振コンデンサよりも容量が大きい充電
コンデンサとの直列回路と、各スイッチング素子の接続
点と各コンデンサの接続点との間に接続した誘導性負荷
と、交流電源の投入に応動して一定時間経過後にインピ
ーダンス素子を短絡するスイッチ素子と、カレントトラ
ンスを設け、このカレントトランスにより誘導性負荷に
流れる電流を検出して各スイッチング素子を交互にスイ
ッチング動作する駆動回路と、インピーダンス素子に流
れる電流を検出し、誘導性負荷に流れる電流の経時変化
が少なくなるように駆動回路を制御する検出及び制御回
路とを備えたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 （第１の実施の形態）なお、この実施の形態は本発明を
ハーフブリッジ形複合回路からなる放電灯点灯装置に適
用したものについて述べる。

【００１３】図１に示すように、交流電源２１にダイオ
ードブリッジ全波整流回路２２の入力端子を接続し、こ
の整流回路２２の出力端子にハーフブリッジ形インバー
タ回路を接続している。前記インバータ回路は、前記整
流回路２２の出力端子にインピーダンス素子である抵抗
２３を直列に介してスイッチング素子である１対のＮＰ
Ｎ形スイッチングトランジスタ２４，２５の直列回路並
びに共振コンデンサ２６とこの共振コンデンサ２６より
も容量が大きい充電コンデンサ２７との直列回路を並列
に接続している。前記各スイッチングトランジスタ２
４，２５にそれぞれダイオード２８，２９を電源電圧と
は逆極性にして並列に接続している。なお、前記抵抗２
３は整流回路２２の負極側出力端子とスイッチングトラ
ンジスタ２５のエミッタの間に接続している。

【００１４】そして、前記各スイッチングトランジスタ
２４，２５の接続点と前記各コンデンサ２６，２７の接
続点との間にカレントトランス３０の１次巻線３０ｐを
直列に介して放電灯３１を含む誘導性負荷３２を接続し
ている。前記誘導性負荷３２は、リーケージトランス３
３の１次巻線を各スイッチングトランジスタ２４，２５
の接続点と各コンデンサ２６，２７の接続点との間に接
続し、このリーケージトランス３３の２次巻線に前記放
電灯３１の各フィラメント電極の一端を接続し、この各
フィラメント電極の他端間に予熱用コンデンサ３４を接
続して構成している。

【００１５】前記スイッチングトランジスタ２４のベー
ス、エミッタ間に抵抗３５、前記カレントトランス３０
の第１の２次巻線３０ｓ1 及びコンデンサ３６の直列回
路を接続し、前記スイッチングトランジスタ２５のベー
ス、エミッタ間に抵抗３７、前記カレントトランス３０
の第２の２次巻線３０ｓ2 及びコンデンサ３８の直列回
路を接続している。前記カレントトランス３０、抵抗３
５，３７、コンデンサ３６，３８は前記各スイッチング
トランジスタ２４，２５の駆動回路３９を構成してい
る。

【００１６】前記整流回路２２の出力端子に、また、抵
抗４０，４１の直列回路を並列に接続し、負極側の抵抗
４１にコンデンサ４２を並列に接続している。前記抵抗
４０，４１及びコンデンサ４２は時定数回路を構成して
いる。そして、スイッチ素子であるＦＥＴ（電界効果ト
ランジスタ）４３を設け、このＦＥＴ４３のゲート端子
を前記抵抗４０とコンデンサ４２との接続点に接続し、
ソース端子とドレイン端子を前記抵抗２３の両端に接続
している。

【００１７】前記抵抗２３に流れる電流を検出及び制御
回路４４で検出している。前記検出及び制御回路４４
は、前記抵抗２３に流れる電流を検出することで、前記
誘導性負荷３２に流れる電流が電源投入時とその後の安
定時とで経時変化が少なくなるように前記駆動回路３９
を制御するようになっている。すなわち、検出及び制御
回路４４は、出力を抵抗３７を介して前記スイッチング
トランジスタ２５のベースに印加している。

【００１８】このような構成においては、交流電源２１
を投入した直後はＦＥＴ４３がオフ状態になっているの
で、整流回路２２からの出力は抵抗２３を介してインバ
ータ回路に供給される。これにより、インバータ回路は
自励発振動作を開始し、各スイッチングトランジスタ２
４，２５を交互にオン、オフ動作する。放電灯３１は予
熱コンデンサ３４を介して各フィラメント電極に予熱電
流が流れるとともに共振コンデンサ２６とリーケージト
ランス３３による共振回路により高電圧が印加され、や
がて点灯するようになる。また、電源の投入と同時に時
定数回路のコンデンサ４２の充電が開始される。

【００１９】検出及び制御回路４４は抵抗２３に流れる
電流を検出して駆動回路３９を制御する。これにより、
駆動回路３９は誘導性負荷３２に流れる電流が電源投入
時とその後の安定時とで経時変化が少なくなるように各
スイッチングトランジスタ２４，２５をスイッチング制
御する。こうして、電源の投入後、一定時間は誘導性負
荷３２に流れる電流が安定するので、例えば、装置の生
産時においてはこの間に出力調整を行えば調整が確実に
でき、装置の生産時に出力を調整する場合の能率を向上
できる。

【００２０】電源の投入後、一定時間が経過すると、コ
ンデンサ４２の充電電圧がＦＥＴ４３をオン動作させる
に充分な電圧となり、これによりＦＥＴ４３はオン動作
する。こうして、抵抗２３の両端がＦＥＴ４３により短
絡され、以降、電流はＦＥＴ４３を介して流れるように
なる。これにより、電源投入後、一定時間が経過すると
抵抗２３による電力消費がなくなり、無駄な電力消費を
防止できる。

【００２１】以上の動作における抵抗２３に流れる電流
変化を示すと図２の(a) にグラフｇ1 に示すようにな
り、ＦＥＴ４３に流れる電流変化を示すと図２の(a) に
グラフｇ2 に示すようになる。また、抵抗２３での消費
電力の変化を示すと図２の(b)にグラフｇ3 に示すよう
になり、ＦＥＴ４３での消費電力の変化を示すと図２の
(b) にグラフｇ4 に示すようになる。また、入力電力
は、図２の(c) にグラフｇ5 に示すように一定時間は変
化せず、一定時間経過後に徐々に低下するようになる。

【００２２】（第２の実施の形態）なお、前述した実施
の形態と同一の部分には同一の符号を付し、異なる部分
のみを説明する。これは、図３に示すように、時定数回
路のコンデンサ４２に定電圧ダイオード４６及び抵抗４
７の直列回路を並列に接続し、前記抵抗４７にコンデン
サ４８を並列に接続し、前記定電圧ダイオード４６と抵
抗４７の接続点にＦＥＴ４３のゲート端子を接続したも
のである。

【００２３】この構成においては、コンデンサ４２の充
電レベルが所定レベルに達すると定電圧ダイオード４６
が導通し、これによりＦＥＴ４３が瞬時にオン動作して
抵抗２３を短絡する。従って、この場合の抵抗２３に流
れる電流変化を示すと図４の(a) にグラフｇ11に示すよ
うになり、ＦＥＴ４３に流れる電流変化を示すと図４の
(a) にグラフｇ12に示すようになる。すなわち、抵抗２
３に流れる電流は一定時間経過後に瞬時に停止し、逆に
ＦＥＴ４３には一定時間経過後に瞬時に電流が流れるよ
うになる。また、抵抗２３での消費電力の変化を示すと
図４の(b) にグラフｇ13に示すようになり、ＦＥＴ４３
での消費電力の変化を示すと図４の(b) にグラフｇ14に
示すようになる。また、入力電力は、図４の(c) にグラ
フｇ15に示すように一定時間は変化せず、一定時間経過
後に急激に一定量低下するようになる。

【００２４】この実施の形態においても、電源の投入
後、一定時間は誘導性負荷３２に流れる電流が安定する
ので、例えば、装置の生産時においてはこの間に出力調
整を行えば調整が確実にでき、装置の生産時に出力を調
整する場合の能率を向上できる。また、電源投入後、一
定時間が経過すると抵抗２３による電力消費がなくなる
ので、無駄な電力消費を防止できる。

【００２５】なお、前述した各実施の形態では、インバ
ータ回路のスイッチング素子としてＮＰＮ形スイッチン
グトランジスタを使用したが、これはＦＥＴ（電界効果
トランジスタ）であってもよい。また、前述した各実施
の形態は、本発明を放電灯点灯装置に適用したものにつ
いて述べたが必ずしもこれに限定するものでないのは勿
論である。

【００２６】

【発明の効果】以上、請求項１記載の発明によれば、電
源投入後の一定時間は負荷電流を安定化させることがで
きて出力調整などができ、かつ、一定時間経過後にはイ
ンピーダンス素子による無駄な電力消費を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す回路構成図。

【図２】同実施の形態における要部の電流変化及び電力
変化並びに入力電力の変化を示すグラフ。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す回路構成図。

【図４】同実施の形態における要部の電流変化及び電力
変化並びに入力電力の変化を示すグラフ。

【図５】従来例を示す回路構成図。

【図６】同従来例における入力電圧波形及び入力電流波
形を示す図。

【図７】別の従来例を示す回路構成図。

【図８】同従来例における入力電圧波形及び入力電流波
形を示す図。

【図９】同従来例における出力負荷電流の経時変化を示
すグラフ。

【符号の説明】

２１…交流電源 ２２…ダイオードブリッジ全波整流回路 ２３…抵抗（インピーダンス素子） ２４，２５…ＮＰＮ形スイッチングトランジスタ（スイ
ッチング素子） ２６…共振コンデンサ ２７…充電コンデンサ ３０…カレントトランス ３１…放電灯 ３２…誘導性負荷 ３９…駆動回路 ４３…ＦＥＴ（スイッチ素子） ４４…検出及び制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源からの交流を整流する整流回路
   と、この整流回路の出力端子にインピーダンス素子を介
   して並列に接続した、１対のスイッチング素子の直列回
   路並びに共振コンデンサとこの共振コンデンサよりも容
   量が大きい充電コンデンサとの直列回路と、前記各スイ
   ッチング素子の接続点と前記各コンデンサの接続点との
   間に接続した誘導性負荷と、前記交流電源の投入に応動
   して一定時間経過後に前記インピーダンス素子を短絡す
   るスイッチ素子と、カレントトランスを設け、このカレ
   ントトランスにより前記誘導性負荷に流れる電流を検出
   して前記各スイッチング素子を交互にスイッチング動作
   する駆動回路と、前記インピーダンス素子に流れる電流
   を検出し、前記誘導性負荷に流れる電流の経時変化が少
   なくなるように前記駆動回路を制御する検出及び制御回
   路とを備えたことを特徴とするインバータ装置。