JPH1070887A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH1070887A
JPH1070887A JP8225727A JP22572796A JPH1070887A JP H1070887 A JPH1070887 A JP H1070887A JP 8225727 A JP8225727 A JP 8225727A JP 22572796 A JP22572796 A JP 22572796A JP H1070887 A JPH1070887 A JP H1070887A
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JP
Japan
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power supply
voltage
power
circuit
load
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Withdrawn
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JP8225727A
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English (en)
Inventor
Yuji Kumagai
祐二 熊谷
Hiroshi Kido
大志 城戸
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

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  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路効率の低下を防止可能で、無負荷時での
装置保護が可能であると共に、負荷が無電極放電灯の場
合には、無電極放電灯の始動電圧を充分に得ることが可
能で、無電極放電灯の瞬時点灯が可能な電源装置を提供
する。 【解決手段】 電力変換手段7の駆動電源とする第1の
直流電源E1と、ドライブ装置9の駆動電源とする第2
の直流電源E2と、スイッチング素子Q1,Q2を有す
ると共にマッチング回路4を介して高周波電力供給用コ
イル2に高周波電力を供給する電力変換手段7と、スイ
ッチング素子Q1,Q2を駆動するドライブ装置9と、
無電極放電灯1と、高周波電力供給用コイル2の両端電
圧を検出して第2の直流電源E2に送信する検出回路1
0とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する利用分野】本発明は電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明に係る従来例として、負荷を無電
極放電灯とした電源装置があり、その回路図を図5に示
す。
【0003】本回路は、透明なあるいは内壁に蛍光体が
塗布された、球状のガラスバルブ内に、不活性ガス、金
属蒸気等の放電ガス(例えば水銀及び希ガス)を封入し
た無電極ランプ1と、この無電極放電灯1の球状の外周
に沿って近接配置された高周波電力供給用コイル2と、
高周波電力供給用コイル2に接続され、高周波電力を高
周波電力供給用コイル2に供給する高周波電源3と、高
周波電力供給用コイル2と高周波電源3との両方のマッ
チングをとって反射をなくし無電極放電灯1に効率よく
高周波電力を供給するマッチング回路4とを備えて構成
される。そして、高周波電源3から高周波電力供給用コ
イル2に数MHzから数百MHzの高周波電流を流すこ
とにより、高周波電力供給用コイル2に高周波磁界を発
生させて無電極放電灯1に高周波電力を供給し、無電極
放電灯1内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線も
しくは可視光を発生させる。
【0004】また、水晶振動子Xを用いた発振回路5
と、発振回路5の発振出力を増幅するプリアンプ6とか
ら、電力変換手段7(以下、メインアンプ7と呼ぶ。)
のドライブ装置9を構成し、ドライブ装置9とメインア
ンプ7とから高周波電源3を構成する。
【0005】メインアンプ7は、2つの電解効果トラン
ジスタ(以下、スイッチング素子と呼ぶ。)Q1,Q2
の直列接続とインダクタL2とコンデンサC2とを有す
る所謂D級増幅回路と、スイッチング素子Q1,Q2の
制御端子間に2次巻線n21,n22が接続されたトラ
ンスT1とで構成されている。なお、インダクタL2と
コンデンサC2とで共振回路を構成する。トランスT1
の1次巻線n1にプリアンプ6の出力電圧が印加され、
トランスT1の2次巻線n21,n22を介してスイッ
チング素子Q1,Q2を駆動する。また、スイッチング
素子Q1,Q2のドレイン・ソース間電圧波形は矩形波
状になり、そのピーク値電圧は電源電圧Eに略等しくな
る。スイッチング素子Q1,Q2のドレイン・ソース間
電圧波形のピーク値は比較的大きな値になるので、電源
電圧Eの値も比較的大きな値に設定される。ここでは、
電源電圧Eの値、つまりメインアンプ7の駆動電圧値を
400VDC、ドライブ装置9の駆動電圧値を24VD
Cとする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
於いては、以下に示す様な第1〜第5の問題点が生じて
しまう。
【0007】高周波電源3の出力電力を変化させる手段
として、メインアンプ7の定数を調整する方法とEの出
力電圧を変化させる方法とが考えられるが、前者は実際
上困難である。また、後者は、Eの出力電圧の変化幅を
比較的大きくとらねばならず、そうすると、スイッチン
グ素子Q1,Q2の各々のドレイン・ソース間に印加さ
れる電圧が変化し、スイッチングロスの増加を招いてし
まい、回路効率の低下を招いてしまう、という第1の問
題点が生じる。
【0008】また、Eの出力電圧の変化幅を比較的大き
くとると、メインアンプ7の電源電圧が変化するので、
無電極放電灯1が始動するのに必要な始動電圧が充分に
は得られない場合が生じる、という第2の問題点も生じ
る。
【0009】更に、コンデンサC2、インダクタL2、
トランスT1の定数のバラツキによって、特にトランス
T1の巻き方によって、メインアンプ7の出力電圧が大
きく変化してしまう、という第3の問題点が生じる。
【0010】一方、無負荷時に発振を停止して装置を保
護する手段としては、プリアンプ6あるいはメインアン
プ7を構成するスイッチング素子の制御端子間を略短絡
する、例えば他のスイッチング素子を介して短絡する方
法があるが、制御端子間の電圧は完全には零にはなら
ず、微少電圧(約0.7V)が残る。その為に、メイン
アンプ7が寄生発振を起こして完全には発振を停止でき
ず、無負荷時での装置保護ができない、という第4の問
題点が生じる。
【0011】更に、ドライブ装置9が動作して高周波信
号をメインアンプ7へ供給した後に、メインアンプ7の
電源電圧が徐々に立ち上がると、つまり、メインアンプ
7が高周波発振をしているにも関わらずメインアンプ7
の電源電圧が徐々に立ち上がると、無電極放電灯1は、
一旦グロー放電を介してアーク放電へと移行するので、
無電極放電灯1の瞬時点灯が困難になる、という第5の
問題点が生じる。
【0012】本発明は上記全ての問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、回路効率の低下を
防止可能で、無負荷時での装置保護が可能であると共
に、負荷が無電極放電灯の場合には、無電極放電灯の始
動電圧を充分に得ることが可能で、無電極放電灯の瞬時
点灯が可能な電源装置を提供することである。
【0013】
【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、少なくとも1つの
スイッチング素子を有すると共に、交流電源を高周波電
力に変換して負荷に供給する電力変換手段と、スイッチ
ング素子を駆動するドライブ装置と、交流電源電圧を直
流電圧に変換して電力変換手段の駆動電源とする第1の
直流電源と、交流電源電圧を直流電圧に変換してドライ
ブ装置の駆動電源とするものであると共に負荷に供給さ
れる電力に応じて出力電圧を変化させる第2の直流電源
とを備えることを特徴とする。
【0014】請求項2記載の発明によれば、無負荷状態
になると、第2の直流電源からドライブ装置への電圧供
給を停止するものであることを特徴とする。
【0015】請求項3記載の発明によれば、無負荷状態
になると、電力変換手段は発振を停止するものであるこ
とを特徴とする。
【0016】請求項4記載の発明によれば、第1の直流
電源から電力変換手段への供給電圧が充分に立ち上がっ
て後、第2の直流電源からドライブ装置への電圧供給を
開始するものであることを特徴とする。
【0017】請求項5記載の発明によれば、ドライブ装
置は、高周波電力を発振する発振回路と、発振回路の発
振出力を増幅してスイッチング素子を駆動するプリアン
プとから構成されることを特徴とする。
【0018】請求項6記載の発明によれば、第1の直流
電源は、昇圧チョッパ回路であり、第2の直流電源は降
圧チョッパ回路であることを特徴とする。
【0019】請求項7記載の発明によれば、第1の直流
電源と、第2の直流電源とは、昇圧チョッパ回路と、昇
降圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路とのいずれかで
あることを特徴とする。
【0020】請求項8記載の発明によれば、電力変換手
段はD級増幅回路であることを特徴とする。
【0021】請求項9記載の発明によれば、負荷は無電
極放電灯を含んでなることを特徴とする。
【0022】
【実施の形態】
(実施の形態1)本発明に係る第1の実施の形態の回路
図を図1に示す。
【0023】図5に示した従来例と異なる点は、交流電
源ACを整流器DB1で整流した直流電圧出力が入力さ
れる第1の直流電源E1をメインアンプ7の駆動電源
し、交流電源ACを整流器DB1で整流した直流電圧出
力が入力される第2の直流電源E2をドライブ装置9の
駆動電源とすると共に、高周波電力供給用コイル2の両
端電圧を検出してE2の出力電圧を制御する第1の検出
回路10を設けたことであり、その他の従来例と同一構
成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【0024】ここで、第1の直流電源E1は、インダク
タL11、スイッチング素子Q11、ダイオードD1
1、平滑コンデンサC11、第1の制御回路81から構
成される所謂昇圧チョッパ回路で構成され、交流電源A
Cを整流器DB1で整流した直流電圧を高電圧に昇圧す
ると共に入力電流歪を改善するものである。なお、第1
の制御回路81は、平滑コンデンサC11の両端電圧を
検出してスイッチング素子Q11を制御するものであ
る。
【0025】また、第2の直流電源E2は、スイッチン
グ素子Q12、インダクタL12、ダイオードD12、
平滑コンデンサC12、第2の制御回路82から構成さ
れる所謂降圧チョッパ回路で構成され、交流電源ACを
整流器DB1で整流した直流電圧を低電圧に降圧するも
のである。なお、第2の制御回路82は、平滑コンデン
サC12の両端電圧を検出すると共に第1の検出回路1
0の信号を受けることにより、スイッチング素子Q12
を制御するものである。
【0026】この様に構成したことにより、第2の直流
電源E2の出力電圧を制御してドライブ装置9の出力電
圧を変化させて、つまり第2の直流電源E2の出力電圧
を制御してメインアンプ7への入力信号を変化させて、
容易にメインアンプ7の出力電圧を変化できる。また、
第2の直流電源E2の出力電圧の少ない変化に対してメ
インアンプ7の出力電圧は大きく変化するので、これを
積極的に利用することにより、無電極放電灯1の調光制
御も容易に行える。更に、第1の直流電源E1の出力電
圧は変化させないので、メインアンプ7を構成するスイ
ッチング素子でのロスを低減することができる。更にま
た、検出回路10を設けたことにより、メインアンプ7
の構成要素の定数のバラツキなどによるメインアンプ7
の出力電圧のバラツキを低減することができる。
【0027】ここでは第1の直流電源E1として昇圧チ
ョッパ回路を用い、第2の直流電源E2として降圧チョ
ッパ回路を用いたが、第1の直流電源E1及び第2の直
流電源E2として、所謂昇降圧チョッパ回路を用いても
よい。
【0028】(実施の形態2)本発明に係る第2の実施
の形態の回路図を図2に示す。
【0029】図1に示した第1の実施の形態と異なる点
は、第1の検出回路10の代わりに、高周波電力供給用
コイル2の両端電圧を検出して、第2の直流電源E2の
出力電圧を制御すると共にメインアンプ7の出力電圧を
制御する、第2の検出回路11を設け、無負荷時に第2
の直流電源E2及びメインアンプ7の発振を停止して装
置を保護する様に構成したことであり、その他の第1の
実施の形態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。
【0030】以下に簡単に動作を説明する。装置動作時
に、無負荷状態あるいは不点状態になると、高周波電力
供給用コイル2の両端電圧が異常上昇する。これを第2
の検出回路11で検出して、第2の直流電源E2を構成
する第2の制御回路82に信号を送り、第2の直流電源
E2の動作を停止することにより、第2の直流電源E2
からドライブ装置9への電圧供給を停止し、メインアン
プ7を構成するスイッチング素子への駆動電圧の供給を
停止する。同時に、第2の検出回路11からメインアン
プ7にも信号を送り、メインアンプ7の発振を確実に停
止する。
【0031】この様に構成したことにより、無負荷状態
あるいは不点状態での装置保護が、容易に可能となる。
【0032】なお、本実施の形態に於ては、第2の検出
回路11は、図3に示す様に、スイッチング素子Q2の
制御端子間に接続されたスイッチング素子Q3をオンす
ることにより、メインアンプ7の発振を停止するもので
も、他の構成でも構わない。また、第2の直流電源E2
からドライブ装置9への電圧供給を停止する手段として
は、第2の直流電源E2とドライブ装置9との接続を絶
つ様に構成してもよく、例えば第2の直流電源E2とド
ライブ装置9との間にスイッチング素子を設けて、無負
荷状態あるいは不点状態に、このスイッチング素子をオ
フする様にしてもよい。更に、無負荷状態あるいは不点
状態に、第2の直流電源E2からドライブ装置9への電
圧供給を停止してからメインアンプ7を停止する様に構
成してもよく、この様に構成することで、より確実にメ
インアンプ7の発振を停止することができると共に、図
3に示すスイッチング素子Q3の電気容量を小さくでき
る。更にまた、無負荷状態あるいは不点状態に、第1の
直流電源E1やプリアンプ6を構成するスイッチング素
子をも停止する様に構成してもよく、この様に構成する
ことで、更に確実にメインアンプ7の発振を停止するこ
とができる。
【0033】(実施の形態3)本発明に係る第3の実施
の形態の回路図を図4に示す。
【0034】図1に示した第1の実施の形態と異なる点
は、第1の検出回路10の代わりに、第1の直流電源E
1の出力電圧を検出して第2の直流電源E2の出力電圧
を制御する、第3の検出回路12を設けたことであり、
その他の第1の実施の形態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。
【0035】以下に簡単に動作を説明する。メインアン
プ7の電源電圧つまり第1の直流電源E1が立ち上がる
までは、第2の直流電源E2を停止することにより、第
2の直流電源E2からドライブ装置9への電圧供給を停
止し、メインアンプ7を構成するスイッチング素子への
駆動電圧の供給を停止する。そして、第3の検出回路1
2に於て、メインアンプ7の電源電圧つまり第1の直流
電源E1の出力電圧が充分に立ち上がったことを検出す
ると、第2の直流電源E2を動作させて、第2の直流電
源E2からドライブ装置9への電圧供給を開始し、メイ
ンアンプ7を構成するスイッチング素子への駆動電圧の
供給を開始する。
【0036】この様に構成したことにより、無電極放電
灯1はグロー放電からアーク放電へと瞬時に移行するこ
とができるので、無電極放電灯1を瞬時に点灯すること
ができる。
【0037】なお、上記全ての実施の形態に於て、第1
の検出回路10〜第3の検出回路12は、お互いの働き
を全て兼ね備えるものであってもよく、第2の検出回路
11、第3の検出回路12は第1の検出回路10の働き
を全て兼ね備えるものであってもよい。また、第1の直
流電源E1と第2の直流電源E2とは、昇圧チョッパ回
路と昇降圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路とのいずれ
かであってもよい。
【0038】
【発明の効果】請求項1及び請求項5から請求項9に記
載の発明によれば、スイッチング素子でのロスを低減す
ることにより回路効率の低下を防止可能で、容易にメイ
ンアンプの出力電圧を変化可能で、負荷への供給電力が
容易に変化可能で、負荷が無電極放電灯の場合には、無
電極放電灯の始動電圧を充分に得ることが可能で、無電
極放電灯の調光制御も容易に可能な電源装置を提供でき
る。
【0039】請求項2、請求項3及び請求項5から請求
項9に記載の発明によれば、無負荷時での装置保護が可
能であると共に、スイッチング素子でのロスを低減する
ことにより回路効率の低下を防止可能で、容易にメイン
アンプの出力電圧を変化可能で、負荷への供給電力が容
易に変化可能で、負荷が無電極放電灯の場合には、無電
極放電灯の始動電圧を充分に得ることが可能で、無電極
放電灯の調光制御も容易に可能な電源装置を提供でき
る。
【0040】請求項4及び請求項5から請求項9に記載
の発明によれば、スイッチング素子でのロスを低減する
ことにより回路効率の低下を防止可能で、容易にメイン
アンプの出力電圧を変化可能で、負荷への供給電力が容
易に変化可能で、負荷が無電極放電灯の場合には、無電
極放電灯の始動電圧を充分に得ることが可能で、無電極
放電灯の瞬時点灯が可能で、無電極放電灯の調光制御も
容易に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実施の形態を示す回路図であ
る。
【図2】本発明に係る第2実施の形態を示す回路図であ
る。
【図3】上記実施の形態に係る、電力変換手段7の要部
回路図の一例を示す。
【図4】本発明に係る第3実施の形態を示す回路図であ
る。
【図5】本発明に係る従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
AC 交流電源 E 直流電源 Q スイッチング素子 1 無電極放電灯 5 発振回路 6 プリアンプ 7 電力変換手段 9 ドライブ装置
───────────────────────────────────────────────────── 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 H02M 7/06 8726−5H H02M 7/06 G H05B 41/24 H05B 41/24 M

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つのスイッチング素子を有
    すると共に、交流電源を高周波電力に変換して負荷に供
    給する電力変換手段と、前記スイッチング素子を駆動す
    るドライブ装置と、前記交流電源電圧を直流電圧に変換
    して前記電力変換手段の駆動電源とする第1の直流電源
    と、前記ドライブ装置の駆動電源とする第2の直流電源
    とを備える電源装置において、 前記第2の直流電源は、前記交流電源電圧を直流電圧に
    変換して前記ドライブ装置の駆動電源とするものである
    と共に、前記負荷に供給される電力に応じて出力電圧を
    変化させるものであることを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の直流電源は、無負荷状態にな
    ると、前記ドライブ装置への電圧供給を停止するもので
    あることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
  3. 【請求項3】 前記電力変換手段は、無負荷状態になる
    と、発振を停止するものであることを特徴とする請求項
    1または請求項2記載の電源装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の直流電源は、前記第1の直流
    電源から前記電力変換手段への供給電圧が充分に立ち上
    がって後、前記ドライブ装置への電圧供給を開始するも
    のであ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。
  5. 【請求項5】 前記ドライブ装置は、高周波電力を発振
    する発振回路と、前記発振回路の発振出力を増幅して前
    記スイッチング素子を駆動するプリアンプとから構成さ
    れ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。
  6. 【請求項6】 前記第1の直流電源は、昇圧チョッパ回
    路であり、前記第2の直流電源は降圧チョッパ回路であ
    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。
  7. 【請求項7】 前記第1の直流電源と、前記第2の直流
    電源とは、昇圧チョッパ回路と、昇降圧チョッパ回路
    と、降圧チョッパ回路とのいずれかであることを特徴と
    する請求項1から請求項6のいずれかに記載の電源装
    置。
  8. 【請求項8】 前記電力変換手段は、D級増幅回路であ
    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。
  9. 【請求項9】 前記負荷は、無電極放電灯を含んでなる
    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。
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