JPS6066664A

JPS6066664A - 直流電源回路

Info

Publication number: JPS6066664A
Application number: JP17397083A
Authority: JP
Inventors: Masaki Shinomiya; 雅樹四宮
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1983-09-20
Filing date: 1983-09-20
Publication date: 1985-04-16
Also published as: JPH0440946B2

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】〔技術分野〕この発明は、例えば放電灯の点灯電源回路などとして用
いる直流［諒回路に関するものである。

〔背景技術〕

例えば、商用電源全整流し、インバータなど半導体回路
によって放電灯を点灯する装置ρにおいて重要なことは
、入力力率を改善し、高効率で小形軽量な直流電源回路
を備えることである。そして、半導体式放電灯点灯装置
におりる直流電源回路に要求されるのは、必ずしも完全
な直流に変換することではなく、ある程度の平滑化と入
力力率が良いこと、整流効率の良いこと、小形・軽量で
あることなどである。

もっともｆｆ１１車な直流［凶回路は、商用電源を整流
器で平滑し、かつコンデンサで千１’）７′ｆ：行う、
いわゆるコンデンサ・インプット型の整流回路である。

しかし、これには次のような問題点がある。

（１１人力力率が低く、整流効率が低いこと。

コンデンサの容量を大きくするとリップルは減少するが
、整流器の導通角が小さくパルス状の７迂流となる。こ
のため商用電源側から見た力率が低〈なり、入力電流が
大きくなるので整流器における損失も増大する。

（２）　ｔ［ｉＮ投入時のインラッシュ電流が大きいこ
と。

電源投入時、太各童のコンデンサ全急速に充電するため
、頑常時に比較してきわめて大きな電流が流れ込む。こ
のため、電源スイフチを破損するなどの間融が生ずるお
それがるる。

これら２つの問題は、コンデン勺の８幇を小さくしてリ
ップルを太き目に設計すると少］−は改善されるが、今
度はコンデンサ電流が大きくなり、コンデンサのｙ４＝
ｈ　を短縮するという問題が生ずる。

整流回路にインダクタを挿入し、いわゆるチョーク・イ
ングツト型にすれば上記＋１１の問題は除かれるが、（
２）の問題は依然として解消されない。それは、インラ
ッシュ電流がきわめて大きいためにインダクタが飽和し
てしまうからである。またインプラ々の挿入は装置を大
形化９重量化してしまうという問題もある。

以上のような諸問題を解決するために現今では牛導体を
用いたチョッパが種々提案されている。

しかしながら、整流効率などの点で問題を残すものであ
った。

昇圧型チョッパでは、整流器を介し平滑コンデンサを充
電する経路に並列にスイッチ素子がｔよいるので、さき
に述べた［源投入時のインラッシュを抑制することがで
きない。したがって有望な回路は降圧型か昇降圧型に限
られる。

しかし、これらの回路では、曲用電源がら負荷（例えば
インバータ）に至る経路は、曲用電源→整流回路→スイ
ッチ素子→平滑コンデンサー負荷という一経路である。

すなわち負荷に供給される電力はすべてスイッチ素子を
介しているものであ。て、このスイッチ素子における損
失が大きいという問題があった。また、平滑コンデンサ
も充分に大きい容量のものにしなければならないという
問題もあった。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、上記降圧型チョッパをもとにしてそ
れが有している問題を解消し、（イ）スイッチ素子にお
ける損失を少なくし、（ロ）コンデンサとして容量の小
さなものを採用できるとともにその寿命を長いものとで
き、（ハ）インラッシュ電流を抑制して′ｔＭ源スイッ
チを保護し、またに）入力力率を改善することができる
直流電源回路を提供することである。

〔発明の開示〕

この発明の直流電源回路は、交流電源に接続する整流器
と、この整流器の出力側に負荷と並列接続の状態で接続
したコンデンサ・インダクタ・スイッチ素子からなる直
列回路を備えているとともに、カソードを前記インダク
タの正端子にかつアノードを前記整流器の負端子にそれ
ぞれ接続した第１ダイオードと、カソードを前記整流器
の正端子にかつアノードを前記インダクタの負端子にそ
れぞれ接続した第２ダイオードとを備えたものである。

この発明の一実施例を第１図および第２図に基いて説明
する。第２図においてＥは交流［ｆｉ　、　ＤＢは全波
整流器、Ｌｎは負荷である。全波整流器ＤＢの出力側の
正線路１と製線＠２との間に平滑コンデンサＣ・インダ
クタＬ・トランジスタＱ（スイッチ素子の一例）からな
る直列回路を介在接続しである。

そして、第１のダイオードＤ□が、そのカソードをイン
ダクタＬの正端子に、かつそのアノードを負線路２に接
続する状態で設けられている。また、第２のダイオード
Ｄ２が、そのカソードを正線路１に、かつそのアノード
をインダクタＬの負端子に接続する状態で設けられてい
る。Ｚは、トランジスタＱを高周波で導通・しゃ断する
ための制御回路である。

次に動作を説明する（第２図参照）。

（Ａ）Ｖ８〉■ｏのとき（■８：全波整流ｕ　ｌ）　Ｂ
の出力電圧、ｖｏ°コンデンサＣの充電’ｌ［圧）トラ
ンジスタＱが導通すると交流電源Ｅから全波整流器ＤＢ
を介し、コンデンサＣ１インダクタＬを通って充電電流
が流れる。この充電電流ＩＬはトランジスタＱの導通中
途々に増大する。

トランジスタＱが不導通となると、それ以前にインダク
タＬに磁気エネルギが蓄積されているので、これが第２
ダイオードＤ２を介しコンデンサＣを充電し続ける。こ
の充電電流Ｉｔ、はトランジスタＱの不導通中徐々に減
少する。

以上の動作は、ｖ８〉ｖｏの場合に起こるコンデンサＣ
への光電動作である。この間負荷り。に対しては交流電
源Ｅから全波整流器ＤＢを介して電力が供給されている
。

なお、Ｖ８＞　Ｖ２Ｏ間は第１ダイオードＤ０が不導通
で、この間コンデンサＣは充電されるのみで、放電しな
い。

Ｌｉ２）ｖ８（ｖｏ）ときこの場合、第１ダイオードＤよが４通し、コンデンサＣ
が第１ダイオードＤ工を介して負荷Ｌｎへ放電している
。

この間にトランジスタＱが導通または不導通となっても
、トランジスタＱ、インダクタＬおよび第２ダイオ−）
’１）２ＧＣは電流は流れない。全波整流器Ｄ１３も不
導通となっている。

以上の結果、負荷ＬＯにかかる出力電圧■。は第２図０
のようになる。

上記囚の場合における光′ぼ電流’ＬはインダクタＬの
インダクタンス、スイッチング周波数、デユーティ比に
より調節が可能である。

すなわち、インダクタンスを小さく、あるいは周波数を
低く、あるいはオン・デユーティ全天きくすれば、充Ｘ
電流１Ｌが大きくなり、充゛ｆこ電圧Ｖ。

が大きく、出力電子■。のリップルを小さくすることが
できる。しかし、入力力率は低くなる。

インダクタンスを大きく、あるいは周波数音大きく、あ
るいはオン・デユーティ金小さくすれば、充電電流）Ｌ
が小さくなり、充電電圧Ｖ。が小さく、出力電圧Ｖ。の
リップルは大きくなるが、入力力率を改善することがで
きる。またスイッチング・ロスも小さくできる。負荷電
流はＶ８〉■。では電源Ｅから全波整流器ＤＢを介して
直接にｖ８＜ｖ。ではコンデンサＣからの放電で供給さ
れるからである。すなわち、全負荷電流のうちスイッチ
ング回路を経由するのは、この■８〈Ｖｏの区間におけ
るコンデンサＣの放電分を充電するための電流１ＬＩＣ
限られるからである。

電源投入時のインラッシュを抑制することＫついてはこ
のままでも効果があるが、電源投入後しばらくスイッチ
ング′周波数を上げたり、あるいはオン・デユーティを
小さくして充電電流ｔｂを制限すると効果が大きい。

この実施例の直流電源回路がもつ利点をまとめると次の
通りである。

ｔａｉ　平滑コンデンサＣへの充電回路にインダクタＬ
とスイッチ素子としてのトランジスタＱを直列に配置し
たので、電源投入時のインラッシュ電流が小さい。

（ｂ）　充電電流Ｉｔ、を制御することができ、入力力
率を高くすることができる。

（（１）　全波整流器ＤＢの出力を直接負荷ＬＯに接続
し、こハと並列関係に平滑コンデンサＣと第１ダイオー
ドＩ）、の直列回路金膜けてこれの放電電流とが合成さ
れて負荷ＬｎＫ供給されるようにしたのでスイッチ素子
としてのトランジスタＱの負担分が小さくなり、損失を
小さくできる。

（ｄｌ　リフプルの大きさを制御することができる。

たとえばけい光灯を低温下で点灯すると移動じまが生じ
たりするが、リップルの大きな電源を用いるとこれが避
けられることが知られている。このような場合に低温時
だけ大きいリフプルを発生させて移動しまを防止するよ
うな目的に適合している。

（ｅ）　スイッチ素子であるトランジスタＱの制御によ
り出力電圧Ｖ。を変更して調光することなどが行える。

充電電流ＳＬは高周波であるので、インダクタＬを小形
・軽量化できる。

（ｆ）　出力電圧Ｖ。のリフデルを大きくしてもコンデ
ンサ電圧Ｖ。のりフプルは小さいので、コンデンサ電流
は小さく、寿命に悪影響を与えることはない。ま几コン
デンサＣも小容量のものでよい。

第３図は他の実施例を示す。この場合、スイッチ素子と
してのトランジスタＱ・インダクタＬ・コンデンサＣを
トランジスタＱが正線（Ｉｌｌｌｌ側に、コンデンサＣ
が負線路２側に接続されている。第１ダイオードＤ工が
、インダクタＬの正端子にそのカソードを負線路２にそ
のアノードを接続している点、および第２ダイオードＤ
２が、インダクタＬの負端子にそのアノードを、正線路
１にそのカソードを接続している点は、先の実施例と同
じである。

ただし、インダクタＬの蓄積電磁エネルギによるコンデ
ンサＣの充電が第１ダイオードＤｌを介して行われ、ま
たコンデンサＣからの負荷ＬｏＫ対する放電が第２ダイ
オードＤ２ヲ介して行われている点は、先の実施例と異
なる。しかし、動作については先の実施例と変わるとこ
ろがない。

〔発明の効果〕

この発明の直流電源回路によれば、（イ）スイッチ素子
における損失が少なく、（ロ）コンデンサとして容綴の
小さなものでよく、またその寿命が長く、（ハ）インラ
ッシュ電流を十分に抑制して電源スィッチを良好に保護
し、に）入力力率が大きい・・・・・・という効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の電気回路図、第２図はそ
れの電圧、を流の波形図、第３図は他の実施例の電気回
路図である。

Claims

【特許請求の範囲】ｔｌ）　交流電源に接続する整流器と、この整流器の出
力側に負荷と並列接続の状態で接続したコンデンサ・イ
ンダクタ・スイッチ素子からなる直列回路と、カソード
を前記インタリタの正端子にかつγノードを前記整流器
の負端子にそれぞれ接続した第１ダイオードと、カソー
ドを前記整流器の正端子にかつＹノードを前記インダク
タの負端子にそれぞれ接続した第２ダイオードとを備え
た直流電源回＊。（２）　ｔ’ｒｕ記スイッチ素子が高周波で導通・しゃ
断をくシ返すトランジスタである特許請求の範囲第（１
）、ｔＡ紀載の直流電源回路。（３）　１ｒｉＩ記整流器が全波整流器である特許請求
の範ｆＩＪＪ第（１）項記載の直流電源回路。