JPS63136493A - 負荷制御装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、半導体スイッチを用いた負荷制御回路置に関
するものである。

（背景技術） 第１１図に従来の負荷制御装置の回路図を示す。

負荷制御回路５は、交流電源１をダイオードブリッジＤ
Ｂ、で全波整流し、コンデンサＣ１によって平滑して直
流電圧を作成しており、この直流電圧をトランジスタＱ
１とインダクタンスＬ１及びダイオードＤ１を含む降圧
型チョッパーにより降圧して放電灯２に供給している。

放電灯２には電流検出用の検出抵抗ｎｓが直列接続され
ており、この放電灯２と検出抵抗Ｒｓとの直列回路の両
端には、直流的な動作を行うコンデンサＣ２が並列接続
されている。トランジスタＱ１は高周波でオン・オフ動
作する。トランジスタＱ１がオンしたときには、コンデ
ンサＣ１から、トランジスタＱ１、インダクタンスし２
、放電灯２と抵抗Ｒｓとの直列回路及びコンデンサＣ２
の並列回路を介して、コンデンサＣ１に戻る経路で電流
が流れる６トランジスタＱ、がオフしたときには、−イ
ンダクタンスし、に蓄積された工木ルギーによって、イ
ンダクタンスし、から、放電灯２と抵抗Ｒｓとの直列回
路及びコンデンサＣ２の並列回路、ダイオードＤ、を介
して、インダクタンスし、に戻る経路で電流が流れる。

負荷制御回路５におけるトランジスタＱ１のオンオフ動
作は、制御回路６によりＰ　Ｗ　Ｍ　ｉ制御されている
。この制御回路６はＰＷＭ制御回路３とベース駆動回路
４とからなる。ＰＷＭ制（卸回路３は、放電灯２のラン
プ電流を抵抗Ｒｓで検出し、その検出電流の大小に応じ
て、トランジスタＱ、のオン時間を制御し、放電灯２に
安定な電力を供給するものである。ＰＷＭ制御回路３は
、フリップフロップＦＦと、このフリップフロップＦＦ
をセット、／リセットする信号を与えるためのコンパレ
ータＣＰＩ、ＣＰ２と、このコンパレータＣＰＩ、ＣＰ
２に比較電圧として三角波電圧を与える三角波発生回路
Ｏ８Ｃとを有する。コンパレータＣＰ　１には、電流検
出用の抵抗Ｒｓにて検出された電圧が入力されて、前記
三角波電圧と比較されている。

コンパレータＣＰ２には、基準電圧ＶＲＥＦを力・圧し
た電圧が入力されて、前記三角波電圧と比較されている
。フロップフロップＦＦの出力は、ベース駆動回路４に
おけるトランジスタＱ２のベースに入力されている。ベ
ース駆動回路４はトランジスタＱ２の出力電流分トラン
スＴｆを介して、トランジスタＱ、のベース・エミッタ
間に供給する。

交流電源１が投入されると、トランジスタＱ。

が高周波でオンオフ駆動されるが、放電灯２はまだ放電
を開々ｆｊ　していないので、コンデンサＣ２の電圧が
、急激に上昇していく。コンデンサＣ２の電圧ｖ２が放
電灯２の放電開始電圧まで高くなると、放電灯２は放電
を開始し、ランプ電流が流れる。

このランプ電流を所定の値に区つように、ＰＷＭ制御回
路３によってトランジスタＱ１のオン時間が制御される
。つまり、ランプ電流が上昇すると、トランジスタＱ１
のオン時間を短くし、ランプ電流が低下すれば、逆の動
作を行う。

このような動作において、放電灯２が収り付けられてい
ない場りのように、無負荷状Ｐｔ２になると、コンデン
サＣ２の電圧ｖ２は高い電圧を維持したままの状態とな
る。第１２図は無負荷時及び点灯時におけるコンデンサ
Ｃ２の電圧Ｖ２を示したちのである１図から明らかなよ
うに、無負荷時において、コンデンサＣ２の電圧■２が
高くなって、そのままの電圧を維持すると、無負荷時の
出力電圧が高いために、放電灯２の交換時などにおいて
非常に危険である。また、電源１をオフしてもコンデン
サＣ２の電荷は蓄積されたままの状態であるので、安全
上好ましくない。

（発明の目的） 本発明は上述のような点に濫みてなされたものであり、
その目的とするところは、無負荷時の出力電圧を低減で
きるようにした負荷制御装置を提供するにある。

（発明の開示） 災も（炙 第１図は本発明の基本構成図である。同図に示すように
、本発明の負荷制御装置にあっては、半導体スイッチＱ
を有する負荷制御回路５と、放電灯２のような負荷と並
列的に接続された前記負荷制（卸回路５の出力平滑用の
コンデンサＣ２と、前記コンデンサＣ２と電源１との間
に直列的に接続されている半導体スイッチＱを無負荷時
にオフさせるための無負荷検出回路７と、少なくとも無
負荷時において前記コンデンサＣ２と並列的に接続され
る抵抗成分Ｒｕとを備え、無負荷時にはコンデンサＣ２
に並列的に接続された抵抗成分Ｒ０によりコンデンサＣ
２の電荷を放電消費させて、実質的に無負荷時の出力電
圧を低減させるようにしたものである。

第２ｔ２１は、第１図の回路を動作させた場きにおける
コンデンサＣ２の電圧Ｖ２の一例を示している。

同図に示すように、Ｌｏの時点で電源１が投入されると
、一時的に電圧■２が上昇し、無負荷の状態が継続する
と、１．の時点で半導体スイッチＱがオフ状態となり、
ｔ、の時点以降は、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ６との閉回
路において、コンデンサＣ２の電荷が抵抗Ｒ８によって
消費され、電圧■２は低下していく。１ｏ〜し、の間は
、例えば放電灯２を始動させるために必要な高電圧を得
るための期間である。

以下、実施例について説明する。なお、実施例回路にお
いて、従来例回路と同一の機能を有する部分には同一の
符号を付して重複する説明は省略する。

叉用ヱしし 第３図は本発明の第１実施例の回路図である。

無負荷検出回路７は、検出抵抗Ｒｓの両端電圧の有無に
よって無負荷状態を判別している。コンパレータＣＰに
は、検出抵抗Ｒｓの検出電圧ＶＨ５と、基準電圧ＶＲＥ
Ｆとが入力されており、Ｖ　Ｈ５＞　Ｖ　ＲＥＦのとき
には、点灯状態であると判断し、■ＲＳ　＜　ＶＲＥＦ
のときには、無負荷状態であると判断する。

無負荷状態であると判断されたときには、コンパレータ
ＣＰの出力が“”Ｔ−１”レベルとなり、抵抗Ｒ１゜コ
ンデンサＣ１，抵抗Ｒ２によって所定の時間遅れを持た
せながらトランジスタＱ、がオンし、これにより、トラ
ンジスタＱ２のベース・エミッタ間を短絡し、トランジ
スタＱ２はオフとなり、トラ〉′ジスタＱ、がオフ状態
となる。■−ランジスタＱ１がオフ状態になると、コン
デンサＣ２の電荷は抵抗Ｒ６によって放電消費され、コ
ンデンサＣ２の電圧Ｖ２は第２図に示すように低下する
＜１＋以降の波形を参照）、このようにして電源投入時
には、抵抗ＲＩ、コンデンサＣ１，抵抗Ｒ２によって決
まる所定の遅れ時間の間だけ一時的に電圧■２が上昇し
、一定時間経っても放電灯２が始動しないと無負荷状態
であると判断して、トラ〉・ジスタＱ１がオフ状態とな
り、電圧■２が低下することになる。

この第３（２１の回路においては、ＰＷＭ制御用の検出
抵抗Ｒｓを無負荷状態検出用の抵抗としても兼用してい
るので、簡単な無負荷検出回路７で無負荷検出を行うこ
とができる。また、抵抗ｎ　１＋コンデンサＣ３，抵抗
Ｒ２によって１〜ランジスタＱ３のオン動作に所定の時
間遅れを持たせているので、電源投入後の所定期間は、
放電灯２の始動に必要な高電圧を印加することができ、
定常点灯状態にスムーズに移行させることができる。

及１鮭ｌ 第４図は本発明の第２実施例の回路図である９本実施例
にあっては、第３図の回路に放電回路９を設けることに
より、無負荷時にのみ抵抗Ｒ０がコンデンサＣ２の両端
に接続されるようにしたものであり、定常時においては
抵抗Ｒ９がコンデンサＣ２から切り離されるので、抵抗
Ｒ０における電力損失は生じない。すなわち、無負荷時
においては、電圧■２の上昇によってツェナーダイオー
ドＺＤ、がオンになり、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ
４が充電され、抵抗Ｒ４を介して流れるベース電流によ
りトランジスタＱ４がオンして、コンデンサＣ２が抵抗
Ｒ０とトランジスタＱ４の直列回路を介して急速に放電
する。

このような回路構成にすることにより、定常時において
抵抗Ｒ８の電力損失が無いのは勿論のこと、コンデンサ
Ｃ２の放電を速めるために抵抗Ｒ０の値を小さく設定す
ることができる。すなわち、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ０
の時定数を小さくすることができる。

又１蝕１ 第５図は本発明の第３実施例の要部回路図である。本実
施例は、第４図の回路と比較すると、放電回路９ａにお
けるトランジスタＱ４の動作原理が異なるものであり、
無負荷時には抵抗Ｒ７には電流が流れず、１−ランジス
タＱ、のベース・エミッタ間を逆バイアスしないので、
抵抗Ｒ５、コンデンサＣ６，抵抗Ｒ６によってトランジ
スタＱ、が順バイアスされ、トランジスタＱ、がオン状
態となる。

トランジスタＱ４がオンした後の動作は第４図の回路の
場自と同様である。なお、抵抗Ｒ，の代わりに、抵抗Ｒ
ｓを用いても良い９ 及１鮭先 第６図は本発明の第４実施例の回路図である。

本実施例にあっては、無負荷時に、トランジスタＱ、が
オンすることによって、抵抗成分Ｒ６がインダクタンス
Ｌ１を介してコンデンサＣ２に並列的に接続されるよう
に構成している。したがって、無負荷時には、コンデン
サＣ２の電荷は、インダクタンスＬ、、抵抗Ｒ０、トラ
ンジスタＱ４を介して放電される。このときに流れる振
動電流によってコンデンサＣ２の電圧極性が逆になると
、コンデンサＣ２から、ダイオードＤ１、インダクタン
スし、を介してコンデン→）−Ｃ２に戻る経路に逆方向
の電流が流れる。この両方向の電流によって、コンデン
サＣ２の電圧ｖ２は、第７図に示すように振動しながら
抵抗Ｒ０によって消費されるものである。

及１眞ｉ 第８図は本発明の第５実施例の回路図である。

本実施例にあっては、放電灯２を高圧パルスで始動させ
るための始動器１０が接続されている。この始動器１０
は電圧応答型の始動器であり、無負荷時には、コンデン
サＣ２から抵抗Ｒ１を介して、コンデンサＣ６に充電電
流が流れてコンデンサＣ６の電圧が上昇し、この電圧が
双方向性２端子サイリスタＱ、のブレークオーバ電圧に
達すると、サイリスタＱ、がオンし、コンデンサＣ６、
パルストランスＰＴの１次巻線Ｌ２、サイリスタＱ、の
閉回路でコンデンサＣ６の電荷が放出され、そのときの
急峻な電流によって、パルストランスＰＴの２次巻線Ｌ
３の両端に高圧パルスが発生し、放電灯２に印加される
。

電源１が投入されると、始動器１０が動作するが、その
後、制御回路８内の無負荷検出回路７が動作して、トラ
ンジスタＱ１をオフさせると、コンデンサＣ２の電圧は
、始動器１０によって消費されて低下する。すなわち、
本実施例にあっては、コンデンサＣ２と並列的に接続さ
れる抵抗成分Ｒ１を含む始動器１０を用いることによっ
てコンデンサＣ２の充電電荷を放電させ、無負荷時の出
力電圧を低下させるようになっている。

友潴旧Ｊ− 第９図は本発明の第６実施例の回路図である。

本実施例は交流出力を負荷に与えるものであり、ｌ・ラ
ンジスタＱ、、インダクタンスＬ２、ダイオードＤ、の
動作は前述の各実施例と同じである。ｌ・ランジスタＱ
、□、Ｑ１□、Ｑ２．．Ｑ２□は、トランジスタＱ、の
オンオフ動（Ｐと比べて低周波でオンオフ動作するもの
であり、トランジスタＱ、、、Ｑ、２が共にオンのとき
には、ｌ・ランジスタＱ２．．Ｑ、２は共にオフであり
、トランジスタＱ２．．Ｑ２□が共にオンのときには、
トランジスタＱ、、、Ｑ、□は共にオフとなり、２つの
トランジスタＱ、、、Ｑ、２及びＱ　２１１　Ｑ　２２
がベアで動作し、この交互のスイッチング動作周波数が
負荷に印加される交流の周波数となる。この場き、コン
デンサＣ２は各半サイクルごとに直流的な動作となる。

制御回路８ａにおけるＰＷＭ制御回路３ａは、検出抵抗
Ｒ５に流れる電流を検出して、ｌ−ランジスタＱ１のオ
ン期間をＰＷＭ制御すると共に、トランジスタＱ１３．
Ｑ１２．Ｑ２１．Ｑ２、を低周波でオンオフ動作させる
ための低周波信号を発生しており、ベース駆動回路４ａ
によってそれぞれのトランジスタＱ、及びＱｌｌ〜Ｑ２
２を動作させている。無負荷検出回路７は、Ｐ　Ｗ　Ｍ
制御回路３ａより前記低周波の信号を供給されて、無負
荷時には前記低周波信号の各半サイクル毎に周期的に１
−ランジスタＱ１をオフさせることにより５第１０図に
示すような無負荷時の出力電圧Ｖ２を得ている。各トラ
ンジスタＱ１及びＱ１１〜Ｑ２□は、ｔｏ〜ｔ１（ｔ２
〜ｔ３）の期間では動作し、［１〜Ｌ２（ｈ〜１＜）の
期間ではオフ状態となり、このとき、コンデンサＣ２の
電荷は抵抗Ｒ８により放電される。無負荷時における１
〜ランジスタの停止は、トランジスタＱ、について行っ
ても良いし、トランジスタＱ　ｌ　ｌ　＋　Ｑ　ｌ　２
　＋　Ｑ　２１　＋Ｑ　２２について行っても良く、電
源側とコンデンサＣ２との間に直列的に介在するスイッ
チング素子をオフ状態にすれば良いものである。

本実施例のように、周期的に電圧Ｖ２を高めて、その後
、電圧■２を低下さぜる方法を用いれば、放電灯２の始
動の有無を各半サイクルごとにヂエックすることができ
るので、放電灯２が一旦点灯して何等かの原因で不点灯
状暦になっても再度点灯させることができるという利点
がある。なお、第３図の実施例においても、無負荷検出
回路７にこのような機能を容易に付加することができ、
周期的に電圧■２を高めることにより放電灯２の再始動
が可能となる。

以上の実施例の説明においては、負荷制御回路５として
は降圧型チョッパーの例を示したが、昇圧型チョッパー
やその他の負荷制御回路においても同様な構成を用いて
、無負荷時の出力電圧を下げることができる。

また、実施例では、無負荷状態の検出は負荷電流の有無
によって行っているが、電圧の検出で行っても構わない
。

さらにまた、実施例では、負荷として放電灯２を用いる
場合を例示したが、放電灯以外の負荷を用いても同様な
効果が得られることは言うまでもない。

（発明の効果） 本発明は上述のように、負荷と並列的に接続された負荷
制御回路の出力平滑用のコンデンサに、少なくとも無負
荷時において抵抗成分を並列的に接続し、前記コンデン
サと電源との間に直列的に接続されている半導体スイッ
チを無負荷時にオフさせるようにしたから、無負荷時に
おいては、前記コンデンサへの電源供給が断たれると共
に、並列的に抵抗成分が接続されることになるので、コ
ンデンサの充電電荷は抵抗成分により消費され、これに
よって無負荷時の出力電圧を低下させることができるか
ら、安全性の高い負荷制御装置を提供することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す回路図、第２図は同上
の動作説明図二第３図は本発明の第１実施例の回路図、
第４図は本発明の第２実施例の回路図、第５図は本発明
の第３実施例の要部回路図、第６図は本発明の第・１実
施例の回路図、第７図は同上の動作、Ｊ２明図、第８図
は本発明の第５実施例の回路図、第９図は本発明の第６
実施例の回路図、第１０図は同上の動ｆ′ｒ−説明図、
第１１図は従来例の回路図、第１２図は同上の動作説明
図である。 １は電源、２は放電灯、５は負荷制御回路、７は無負荷
検出回路、Ｑ、はトランジスタ、Ｃ２はコンデンサ、Ｒ
ｏは抵抗である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体スイッチを有する負荷制御回路と、負荷と
   並列的に接続された前記負荷制御回路の出力平滑用のコ
   ンデンサと、前記コンデンサと電源との間に直列的に接
   続されている半導体スイッチを無負荷時にオフさせるた
   めの無負荷検出回路と、少なくとも無負荷時において前
   記コンデンサと並列的に接続される抵抗成分とを備えて
   成ることを特徴とする負荷制御装置。