JPS59148530A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、交流電源より高周波出力を発生する電源装置
に関する。

〈発明の背景） 従来、この種の装置としてコンデンサ入力型整流回路を
用いて交流電源より平滑整流出力を得、インバータによ
ってこの平滑整流出力より高周波出力を発生するものが
知られている。しかし、この電源装置は整流回路に大容
量のコンデンサを接続しているため力率が悪いという欠
点を有する。

第１図の電源装置は、他の従来例を示すもので、いわゆ
るパワーフィードバック型電源装、置として知られてい
るものである。同図において、１は商用電源等の交流電
源、２は全波整流回路、３はインダクタ３１およびコン
デンサ３２からなる高周波阻止フィルタ、４はコンデン
サ４１、インダクタ４２およびダイオード４３．４４か
らなる電力蓄積回路、５は出カドランス５１および出力
トランジスタ５２を有する１石ブロッキング発振型イン
バータである。

この装置はメインの整流回路２に平滑コンデンサを有し
ないため人ノノ力率が高く、しかも整流回路の出力電圧
が所定電圧より低い区間では電力蓄積回路４からインバ
ータ５に直流電圧を供給しているので整流出力を直接平
滑していないにもががわらず休止区間がなくリップルの
少ない包絡線を持った高周波出力を発生ずる。このため
、この高周波出力をもって放電灯を点灯すれば良好な発
光効率で点灯され、また、この高周波出力を整流すれば
リップルの少ない直流出力を得ることができる。また、
整流回路２と電力蓄積回路４およびインバータ５との間
に高周波阻止フィルタ３を直列接続することによりこれ
らの電力蓄積回路４およびインバータ５から交流電源１
への高周波電流の流入を防止することにより、入力力率
をより向上させるとともに電源投入時および交流入力の
位相制御時等、電力蓄積回路４のコンデンサ４１の端子
間電圧が低いときこのコンデンサ４１、インダクタ４２
、ダイオード４３およびインバータ５のトランジスタ５
２を介して流れる突入電流を抑制している。

第２図は、第１図の電源装置において、整流回路２に縦
続接続されていた高周波阻止フィルタ３を、電力蓄積回
路４のコンデンサ４１およびタイオード４４との直列回
路より後段すなわちインバータ５の側に移動させ、かつ
インダクタ３１を整流回路２の負側出力端子すの側に接
続し直したものである。第２図の電ｍ装置によると、第
１図のダイオード４４、出カドランス１次巻線５１ｐと
コンデンサ５４の並列回路およびトランジスタ５２かう
なるコンデンサ４１の放電経路にさらにインダクタ３１
が介入するためコンデンサ４１を流れる電流の高周波リ
ップル分を減少し、コンデンサ４１としての電解コンデ
ンサのリップル電流による容量増分を削減することがで
きる。第３図（ａ　）はこの第２図の電源装置における
入力電流波形を・示す。

ところで、第１図の電源装置においては入力電流に高周
波のリップル分が乗り入力端子の雑音電圧が高く、また
、この入力電流の高周波リップルは、第２図の電源装置
においては電解コンデンサの容量を削減できる程度には
改善されているものの雑音電圧の点からは未だ不充分で
ある。さらに、これら第１および第２図のいずれの電源
装置においてもトランジスタ５２がオンからオフになっ
た時ダイオード４３に高いパルス性逆電圧が加わるとい
う不都合′があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述の従来形にＪ３ける問題点に鑑み
、交流電源より整流回路および１石式インバータを用い
て高周波出力を発生する電源装置において、高入力力率
、電力蓄積用電解コンデンサ４１のリップル電流低減、
雑音端子電圧低減およびダイオード４３への高圧パルス
電圧印加防止を実現することにある。

（発明の構成） 上記目的を達成するため本発明では、第１および第２の
出力端子を有し交流電圧を整流してこれらの端子間に脈
流電圧を出力する整流装置と、この整流装置の第１の出
力端子に一端を接続された第１のインダクタとこの第１
のインダクタの他端ど上記整流装置の第２の端子との間
に接続された第１のコンデンサとからなる高周波阻止フ
ィルタと、上記整流装置の第２の出力端子に一端を接続
され高周波でオン・オフするスイッチング素子を含み上
記高周波閉止フィルタを介して供給される」二記整流装
置の出力を高周波電圧に変換する変換装置と、この変換
装置の入力側に設けられ充電電荷を上記変換装置に供給
可能な第２のコンデンサと、この第２のコンデンサによ
る上記変換装置への電力供給期間を制御するスイッチ装
置と、上記スイッチング素子のオン・オフ周期に関連し
て断続的に上記第２のコンデンサに充電電流を供給する
直流電源と、上記第２のコンデンサと直列に挿入された
第２のインダクタとを具備したことを特徴とする。

本発明において高周波とは、商用電源等の交流電圧を整
流して得られた脈流出力（例えば１００Ｈｚまたは１２
０Ｈｚ）の周波数より高い周波数であり、一般的には可
聴周波数（２０ＫＨｚ程度）より高い周波数である。ま
た、「オン・オフ周期に関連して断続的に」とは、オン
時、オフ時あるいはオンまたはオフと同期することを意
味するが、オン・オフ周期と１対１に対応することを要
しない。例えば上述の従来例または後述の実施例におけ
るコンデンサの放電時においてはスイッチング素子オン
でも充電されない。

（実施例の説明） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、従来例と共通または対応する部分については同一
の符号で表す。

第４図は本発明の１実施例に係る電源装置の回路構成を
示す。同図の電源装置においては、交流電源１に整流装
置例えば全波整流回路２を接続し、この整流回路２の正
側出力端子ａにインダクタ３１を接続し、以降の回路に
はこのインダクタ３１を介して整流回路２からの非平滑
直流（整流出力）を供給する。このインダクタ３１を介
しての整流出力端子ａ−，ｂ間に、電力蓄積回路４の電
力蓄積用コンーデンサ４１、インダクタ４５、インダク
タ４６とダイオード４７との並列回路およびアイソレー
ト用ダイオード４４からなる直列回路を接続するととも
に高周波変換装置として１石式の１［−１・　１゛、グ
発振型トランジスタインバータ５を接続しＣいる。また
、この整流出力端子ａ　′、　ｂ間にはさらにインダク
タ３１とともに高周波阻止フィルタ３を構成するコンデ
ン４）３２を接続する。なお、インダクタ４５はコンデ
ンサ４１の充電電流を限流してコンデンサ４１に蓄積さ
れる電荷を調整するためのもので、第１および２図の従
来形におけるインダクタ４２と同等のものが使用できる
。また、インダクタ４６はインダクタ４５とともにコン
デンサ４１からインバータ５への放電電流を限流するも
ので、コンデンサ４１の充電時はダイオード４７によっ
て短絡される。従つて、これらのインダクタ４５．４６
のインダクタンスを適宜選択することによってコンデン
サ４１の充電電流および放電電流をそれぞれ別個に設定
することができる。

インバータ５は、出カドランス５１、出力トランジスタ
５２およびベース駆動回路５３等を具備し、インダクタ
３１を介しての整流回路２の正側出力端子ａ−とトラン
ジスタ５２のコレクタとの間に出カドランス５１の１次
巻線５１ｐを接続するとともにこの１次巻線５１ρと並
列に波形成形用コンデンサ５４を接続し、トランジスタ
５２のエミッタをダイオード５５を介して整流回路２の
負側出力端子すに接続し、トランジスタ５２のベースを
ベース駆動回路５３を介して出カドランス５１のベース
巻線５１ｂに接続し、さらにこのベース巻線５１ｂを整
流回路２の負側出力端子すに接続している。ダイオード
５５はトランジスタ５２をエミッタベース間逆電圧から
保護するためのものである。

さらに、トランジスタ５２のコレクタと電力蓄積回路４
のコンデンサ４１Ｊ５よびダイオード４４の接続点ｄと
をダイオード４３を介して接続している。

前記出力１〜ランス５１の２次巻線５Ｌｓには負荷６ど
して例えば放電灯を接続する。

次に以上のように構成した装置の作用を述べる。

今、交流電源１が投入されると、全波整流回路２より全
波整流出力が発生し、これがインバータ５にりえられる
。これにより、インバータ５では前記整流出力がベース
駆動回路５３のバイアス抵抗５６を介してトランジスタ
５２にベース電流として与えられ、１−ランジスタ５２
がオンする。以後トランジスタ５２はコレクタベース間
の正帰還および１次巻線５１ｐのインダクタンス分とコ
ンデンサ５４の共振により発振し、出カドランス５１の
各巻線５１ｐ。

５１ｓ　、　５１ｂに高周波出力を発生する。

電力蓄積回路４においては、インバータ５のトランジス
タ５２がオンするごとに整流回路２に対しインダクタ３
１．４５、ダイオード４７、コンデンサ４１、ダイオー
ド４３、および前記トランジスタ５２を経由する閉回路
が形成され、コンデンサ４１は整流回路２の整流出力か
ら供給されトランジスタ５２によって高周波チョッパさ
れた電流で所定方向に充電される。また、このコンデン
サ４１は整流回路２の整流出力が半サイクルごとに所定
電圧すなわち本実施例においてコンデンサ４１の充電電
圧以下になるとアイソレート用ダイオード４４および限
流用インダクタ４５．４６を介して放電し、この放電出
力をインバータ５に与える。

なお、第５図のように、インダクタ３１を整流回路２の
負側出力端子すとインバータ５のトランジスタ５２のエ
ミッタとの間に接続した場合は、第３図（ｂ）に示すよ
うに、入力電流にリップルが乗り、入力端子雑音電圧は
低減しなかった。

なお、゛上述の実施例においてはインバータとして自励
式の１石式トランジスタインバータを用いているが、他
励式のものを用いてもよく、また、トランジスタ以外の
伯のスイッチング素子を用いてもよい。また、上述にお
いては、電力蓄積用コンデンサと直列に接続された限流
用インダクタを２分割し、一方のインダクタと並列にダ
イオードを接続することにより充電時と放電時とで限流
用インダクタンスが異るようにしているが、第６図に示
ずようにダイオードとインダクタとの並列回路を省略し
てもよい。また、上述においてダイオード４３の７ノー
ドは、トランジスタ５２のコレクタ、に直接接続してい
るが、出カドランス５１の１次巻線５１ｐに設けられた
中間タップに接続するようにしてもよい。この場合は、
出カドランス５１の１次巻線５１１）の正側端子とこの
中間タップ間およびダイオード４３とをコンデンサ４１
充電用の直流電源とみなすことができる。また、第７図
に示すように、出カドランス５１に電力帰還用巻線５１
ｆを設け、この帰還巻線５１ｆと半波整流用ダイオード
４３とから構成される直流電源によりコンデンサ４１を
充電覆るようにしてもよい。さらに、第８図に示すよう
に、インバータ５の入力と直列にトランス５８の１次巻
線５８ｐを接続し、このトランス５８の２次巻線５８ｓ
とダイオード４３とでコンデレザ４１充電用直流電源を
構成し”Ｃもよい。また、第９図に示すように、アイソ
レート用ダイオード４４を他のスイッチング装置例えば
トランジスタ４４で置き換えてもよい。このトランジス
タ４４は整流装置２の出力電圧やこの出力電圧と同期し
て動作するタイマ、遅延回路等の出力信号等によって制
御することができる。例えば脈流電圧が所定電圧より低
くなってさらに所定時間経過後トランジス４４をオンさ
せるようにすれば第１０図の太線に示すような電圧をイ
ンバータ５に与えることができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によると、整流回路に平滑コンデン
サがないため入力力率を高くすることができる。また、
電力蓄積用コンデンサの放電経路にインダクタが入るた
め、この放電電流のリップル分を減少することができ、
このコンデンサをより小容量のもので済ませることがで
きる。また、インバータおよび電力蓄積回路への高周波
電流を高周波阻止フィルタを介して供給することにより
入力回路への高周波電流の流入を防止しているため、入
力端子の雑音電圧を低減することができるとともに入力
力率をより向上させることができる。

さらに、電力蓄積用コンデンサの充放電径路のインダク
タ４５．４６の電流に対してはコンデンサ４１およびダ
イオード４４等のバイパスが形成されるため、ダイオー
ド４３に印加される逆電圧を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

＠１および第２図は従来の電源装置の回路図、第３図は
第２図の電源装置の入力電流波形図（ａ　）および第５
図の電源装置の入力電流波形図（ｂ）、第４図は本発明
の１実施例に係る電源装置の回路図、第５図は本発明の
比較例としての電源装置の回路図、第６〜９図は第４図
の電源装置の変形例を示す部分回路図、第１０図は第９
図の変形例におけるインバータ入力電圧波形図である。 １・・・交流電源、 ２・・・全波整流回路、 ａ・・・正側出力端子、ｂ・・・負側出力端子、３・・
・高周波阻止フィルタ、 ３１・・・高周波阻止用インダクタ、３２・・・コンデ
ンサ、４・・・電力蓄積回路、 ４１・・・コンデンサ、４３．４７・・・ダイオ゛−ド
、４４・・・スイッチ装置（ダイオード、トランシタ）
、４５、４６・・・限流用インダクタ、 ５・・・インバータ、 ５１・・・出カドランス、５２・・・出力トランジスタ
、６・・・負荷。 特許出願人　東芝電材株式会社 代　理　人　弁理士　伊東辰雄 代　理　人　弁理士　伊東哲也 負Ｉ　　ら　　　図 ４　　　５５］ −（ 第７図 第９図 ｔＭ１０図 ＝１５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１および第２の出力端子を有し交流電圧を整流し
   てこれらの端子間に脈流電圧を出力する整流装置と、 この整流装置の第１の出力端子に一端を接続された第１
   のインダクタとこの第１のインダクタの他端と上記整流
   装置の第２の端子との間に接続された第１のコンデンサ
   とからなる高周波阻止フィルタと、 上記整流装置の第２の出ノｊ端子に一端を接続され高周
   波でオン・オフするスイッチング素子を含み上記高周波
   阻止フィルタを介して供給される上記整流装置の出力を
   高周波電圧に変換する変換装置と、 この変換装置の入力側に設けられ充電電荷を上記変換装
   置に供給可能な第２のコンデンサと、この第２のコンデ
   ンサによる上記変換装置への電力供給期間を制御するス
   イッチ装置と、上記スイッチング素子のオーン・オフ周
   期に関連して断続的に上記第２のコンデンサに充電電流
   を供給する直流電源と、 上記第２のコンデンサと直列に挿入された第２のインダ
   クタと、 を具備したことを特徴とする電源装置。 ２、前記変換装置は−６式トランジスタインバータであ
   ることを特徴とする特許δ＾求の範囲第１項記載の電源
   装置。 ３、前記整流装置は前記直流電源を兼ねるものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１または２項記載の電
   源装置。 ４、前記直流電源は前記変換装置の出力の一部を利用し
   てなるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   または２項記級の電源装置。 ５、前記変換装置はトランジスタと、−次巻線を上記ト
   ランジスタのコレクタ・エミッタと直列的に接続された
   出力１ヘランスとを有してなるものであるとともに、前
   記コンデンサは上記トランジスタのオン時にこの１〜ラ
   ンジスタを介して前記整流装置の出力により充電される
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項
   のいずれが１つに記載の電源装置。 ６、前記第２のインダクタは一方のインダクタと並列に
   ダイオードが接続された２個のインダクタからなる特許
   請求の範囲第１〜５項のいずれが１つに記載の電源装置
   。