JPS63154067A - 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、始動時に高圧を必要とし、始動後の定常運転
時には高圧を必要としない放電灯やモータなどの負荷の
制御装置に関する。

【背景技術】

始動時に高電圧を必要とする負荷を始動及び運転させる
ための従来の負荷制御回路にあっては、第４図に示すよ
うに一段の外圧チョッパ回路２にインダクタンス素子Ｌ
２を介して放電灯やモータなどの負荷３を′＃：続して
あった。この始動時の動作は次の通りである。スイッチ
ング素子Ｑ、は高周波でオン、オフされており、スイッ
チング索子Ｑ１がオンになると、直流電源１→イングク
タンス素子Ｌ１→スイツチング素子Ｑ１→直流電源１の
１」路に電流が流れてインダクタンス素子Ｌ１に直流電
源１からの電磁エネルギーが蓄えられる０次に、スイッ
チング素子Ｑ、がオフになると、直流電源１→インダク
タンス索子り、→コンデンサＣ２→ダイオードＤ１→直
流電源１という閉路に電流が流れ、このときインダクタ
ンス素子り、に苔えられていた電磁エネルギーが放出さ
れてコンデンサＣ１にチャージされる。インダクタンス
素子り。 のオン、オフによって上記動作を繰り返すことにより、
コンデンサＣ０の両端電圧Ｖｃｌは上昇し、Ｖｃｌが負
荷３の始動電圧に達するとコンデンサＣ１が放電を開始
して負荷３が始動する０例えば、負荷３が放電灯である
と放電灯は安定に点灯し、負荷３がモータであるとモー
タは回松を始める。 ところが、かかる従来の負荷制御装置にあっては、外圧
チタッパ回路２にインダクタンス素子Ｌ２を介して直接
に負荷３を接続しているので、負荷３が始動して運転を
開始し高圧を必要としなくなった時も、外圧チ１ツバ回
路２の出力端には高圧が発生しているが、放電灯やモー
タなどの負荷３の場合には一端始動した後には高圧は必
要なく不合理であった。例えば、放電灯の場合には、α
灯後も高圧を印加されると限流用のインダクタンス素子
Ｌ２としてインダクタンスの大きなものを必要とし、部
品コストの上昇につながり、またモータなどの場合でも
高圧を必要としないのに、高い電圧が供給されるという
問題があった。 また、第５図に示すように、スイッチング索子Ｑ１を兼
用して２段の外圧チョッパ回路を構成し、低圧の直流電
源１でも負荷３を始動させるのに十分な電圧を発生させ
ることができるようにしたものも考えられている。この
動作を次に説明する。 スイッチング素子Ｑ、は高周波でオン、オフ′！−れて
おり、スイッチング索子Ｑ、がオンに′なると、直流電
源１−インダクタンス素子り、→ダイオードＤ４→スイ
ッチング素子Ｑ１→直流電源１と電流が流れてインダク
タンス素子り、に電磁エネルギーが蓄えられ、スイッチ
ング索子Ｑ１がオフになると、直流電源１→イングクタ
ンス素子り、ｓ→グイオードＤ、→コンデンサＣ２と流
れて昇圧チョッパ動作を行い、コンデンサＣ２には直流
型ａ１の電圧よりも高い電圧がチャージされる。このコ
ンデンサＣ２の電圧は二段Ｕの昇圧チ５ツバ回路２へ印
加され、この二段目の外圧チ１ツバ回路２は第４図の回
路と同様の動作をして（同じ電気要素には同じ符号を与
えである。以下、同じ。）コンデンサＣ１には更に外圧
された電圧が発生させられ、負荷３には二段に昇圧され
た始動に必要な電圧が負荷されるのである。従って、元
の直流電源１としては低圧のものを用いることができる
のである。ところが、かかる二段の昇圧チ！ツバ回路栖
成にあっても、負荷３の始動後にも高圧の電圧Ｖｃｌが
発生しているので、大きなインダクタンスのインダクタ
ンス素子Ｌ２が必要になったり、回路構成として不合理
であるなどの問題があり、更には多数の電気電子部品が
必要で、回路が複雑化し、コストも大幅に上昇するとい
う問題があった。

【発明の目的】

本発明は蒸上のような枝術的背景１こ鑑みて為されたも
のであり、その目的とするところは始動時には負荷に大
きな電圧をかけ、始動して定常運転に移行した後は低い
電圧を印加することができ、しかも回路構成も簡単な負
荷制御装置を提供する

【発明の開示】

本発明の負荷制御装置は、始動時に高圧を必要とし、始
動後には高圧を必要としない負荷３の制御装置であって
、直流電源１と、繰り返しオン。 オフ動作するスイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素
子Ｑ、のオン時に電磁エネルギーを蓄えてオフ時に放出
するインダクタンス素子Ｌ１と、前記スイッチング素子
Ｑ１のオフ時に前記インダクタンス素子Ｌ１から放出さ
れた電荷をチャージしてオン時に負荷３へ電力を供給す
るコンデンサＣ１とにより始動用の昇圧チ５ツバ回路２
を構成し、前記スイッチング素子Ｑ、と、前記コンデン
サＣ８と、負荷３の始動後において前記スイッチング素
子Ｑ１のオン時に前記コンデンサＣ７がら放出された電
気エネルギーを蓄えて前記スイッチング索子Ｑ、のオン
時に電気エネルギーを負荷３に放出するインダクタンス
素子Ｌ２と、負荷３とにより閉路を形成することで降圧
チョッパ回路４を構成して成ることを特徴とするもので
ある。しかして、＠　　Ｍ　　Ｑ　　Ｍ　Ｍ　ｉｂ　　
Ｉ　　　＜　　＋、ｓ　　す−＋、ｓ　Ｑ”ｅ　　ｌ−
１４た１　「ご　、！　　−−７、、ｐ　　ＩＴｉＩ　
Ｑｋ４が開かれていて外圧チ５ツバ回路２だけが動作し
、負荷３に昇圧された高圧を印加して負荷３を始動させ
ることができ、また負荷３が始動して降圧チ５ツバ回路
４が閉路すると降圧チ１ツバ回路４も動作して負荷３に
は降圧された低圧が印加させられるものである。従って
、低圧で駆動される負荷３に始動後も高圧を印加するよ
うな不合理を避けることができ、また放電灯のような負
荷３の場合には負荷３と直列に挿入される限流用のイン
ダクタンス素子Ｌ２を小さなインダクタンスのものにす
ることができ、コストの低廉化を図れるものである。 以下本発明の実施例を添付図に基いて詳述する。 負荷制御装置は、直流電源１により始動時に高圧を必要
とし、始動後には高圧を必要としない負荷３を始動させ
、始動後には電源となるらのであり、入力側においては
直流電源１を含んで負荷３を始動させるための昇圧チＢ
ツバ回路２が構成されており、出力側においては負荷３
を含んで降圧チａツバ回路４が構成されている。以下の
説明では負荷３として放電灯ＤＬを接続した場合を説明
するが、負荷３としてはモータなとでも良い。ＭＳ１図
に示すものは基本的な実施例であり、外圧チａツバ回路
２は直流電源１とダイオードＤ、とインダクタンス素子
り、とスイッチング素子Ｑ１とコンデンサＣ１とにより
構成されており、一方降圧チタッパ回路４はコンデンサ
ＣＩとスイッチング素子Ｑ、とダイオードＤ１とインダ
クタンス素子Ｌ２と放電灯ＤＬとにより構成されており
、外圧チョッパ回路２と降圧チａ７パ回路４とはスイッ
チング素子Ｑ１とコンデンサＣＩを共通としており、ス
イッチング素子Ｑ、は高周波スイッチング動作させられ
ている。 しかして、放電灯ＤＬの始動直においては、外圧チ１フ
パ回路２の働きで直流電源１の゛電圧が外圧され、放電
灯ＤＬに高圧が印加されて点灯させられる。即ち、スイ
ッチング素子Ｑ、がオンされると、直流電源１→グイオ
ードＤ、→イングクタンス素子Ｌ１→スイッチング索子
Ｑ、→直流電源１、と電流が流れて、インダクタンス素
子り、に電磁エネルギーが蓄積され、次にスイッチング
素子Ｑ１がオフになると、イングクタンス素子Ｌ１→コ
ンデンサＣ１→ダイオードＤ、→直流電源１→ダイオー
ドＤ５→イングクタンス素子Ｌ１という閉路に電流が流
れてインダクタンス素子Ｌ１に蓄えられていた電磁エネ
ルギーがコンデンサＣ６にチャージされ、スイッチング
素子Ｑ１がオン、オフを繰り返すことにより上記動作を
繰り返してコンデンサＣ２が昇圧され、この結果スイッ
チング素子Ｑ１のオンになる度にコンデンサＣ，から放
電灯ＤＬへ始動に必要な高圧が印加され、放電灯ＤＬが
始動させられるのである。こうして、放電灯ＤＬが始動
して点灯した後は、降圧チ１ツバ回路４が閉じられて降
圧された低圧の電圧が放電灯ＤＬに印加され、放電灯Ｄ
Ｌが点灯状態に維持される。即ち、スイッチング素子Ｑ
１がオンになると、コンデンサＣ１→スイツチング素子
Ｑ１→放電灯ＤＬ→イングクタンス素子Ｌ２→コンデン
サＣＩと電流が流れて放電灯ＤＬが点灯され、同時にコ
ンデンサＣ２にチャージされていた電荷がスイッチング
素子Ｑ１を通して放出され、降圧チタッパ回路４のイン
ダクタンス素子Ｌ２に電磁エネルギーとして蓄えられ、
次にスイッチング索子Ｑ１がオフになると、インダクタ
ンス素子Ｌ２→ダイオードＤ、→放電灯ＤＬ→イングク
タンス素子Ｌ２と閉路が形成され、インダクタンス素子
Ｌ２に蓄えられていた電磁エネルギーが放出され、ダイ
オードＤ、を通って低。 圧の直流電流として放電灯ＤＬに流れ、放電灯ＤＬに安
定な電力として給電されるのである。従って、放電灯Ｄ
Ｌの始動時には昇圧チ５ツバ回路２により高圧が印加さ
れて放電灯ＤＬが点灯させられ、点灯後には降圧チ１ツ
バ回路４により再び降圧された電圧が印加されて安定し
た点灯状態が保たれるのである。 ｆｉ２図に示すものは本発明の他側であって、具体回路
を示すものである。これは、第１図の直流電源１の部分
を交流電源５とグイオードブリッジＤＢで構成したもの
であり、交流電源５の正弦電圧をダイオードブリツノＤ
Ｂで全波整流し、脈流を含んだ直流電源１として供給す
るようにしだものである、この実施例の電気回路も前記
の第１図の電気回路と同じ動作を行うものであるが、直
流電源１内邪の電流Ｉ、を正弦波に近付けることができ
、入力効率を高効率にすることができる。 ＷＩｉ３図に示すものは本考案の更に他側であり、具体
回路を示すものであり、前記第１図の負荷制御表置及び
第２図の負荷制御表！では、放電灯ＤＬに直流電流を流
すものであるが、この第３図の負荷制御４！置は放電灯
ＤＬに交流電流を流して放電灯ＤＬを点灯するものであ
り、放電灯ＤＬにはより好ましいものである。これはス
イッチング素子０２ａとＱ２ｂのオン、オフを一定周期
で交互に切り替えて１、α灯後には両極性の降圧チ覆ツ
バ回路４を交互に動作させ、放電灯ＤＬに交流を印加す
るものであり、両極性のものを添字ａとｂを付すことに
より区別する。また、Ｄ　Ｉ　−Ｄ　ｔはダイオードで
ある。ここに、スイッチング素子Ｑ＋ａとＱ＋ｂとは高
周波スイッチング動作しでおり、スイッチング素子Ｑ２
１とＱｉｂとはスイッチング素子Ｑ＋ｔとＱ、ｂの高周
波スイッチングよりも小さな周波数で交互にオン、オフ
されている。まず、スイッチング素子Ｑ　＋　ｂ及びＱ
２ｂがオフとなっており、且つスイッチング素子Ｑ２ａ
がオンとなっていてスイッチング素子Ｑ＋ａが高周波ス
イッチングしている時の動作を説明する。スイッチング
素子Ｑ＋ａがオンになると、直流電源１→インダクタン
ス素子Ｌ１→スイツチング素子Ｑｔａ→グイオー）’Ｄ
ｓａ→直流電ａ１という閉路に電流が流れてイングクタ
ンス素子り。 にエネルギーが溜められ、スイッチング素子Ｑ、ａがオ
フになると、イングクタンス素子し’＋→コンデンサＣ
１→ダイオードＤ＋ａ→ダイオードＤ、ａ→直流電源１
→イングクタンス素子り、（または、インダクタンス素
子Ｌｌ→コンデンサＣ１→ダイオードＤ、ｂ→ダイオー
ドＤ、ｂ→直流電源１−＃イングクタンス素子し＋）と
閉路ができてインダクーンス素子Ｌ１からコンデンサＣ
Ｉにチャージされる０次に、スイッチング素子Ｑ＋ａ及
（／　Ｑ　２　ｇがオフとなっており、且つスイッチン
グ素子Ｑ、ｂがオンとなっていてスイッチング素子Ｑ＋
ｂが高周波スイッチングしている時に、スイッチング素
子Ｑ＋ｂがオンになると、直流電源１→インダクタンス
素子Ｌ＋→スイツチング素子Ｑ＋ｂ→ダイオードＤｓｂ
→直流電源１という閉路に電流が流れてイングクタンス
素子Ｌ１゛にエネルギーが溜められ、スイッチング素子
Ｑ＋ｂがオフになると、イングクタンス素子Ｌ１→コン
デンサＣ５→グイオードＤ、ｂ→ダイオードＤ、ｂ→直
流電源１→イングクタンス素子Ｌｌ（または、インダク
タンス素子Ｌ１→コンデンサＣ５→ダイオードＤ、ａ→
ダイオードＤｓａ→直流電源１→インダクタンス素子り
、）と閉路ができてイングクタンス素子り、からコンデ
ンサＣ１に同極性でチャージされる。こうして、コンデ
ンサＣＩに高圧がチャージされ、スイッチング素子Ｑ、
ａまたはスイッチング素子Ｑ＋ｂのオン時に放電灯ＤＬ
に高圧が印加され、高圧により放電灯ＤＬが始動させら
れる。つぎに、放電灯ＤＬが始動すると降圧チッッパ回
路４が駆動する。即ち、スイッチング素子Ｑ＋ｂ及びＱ
ｚｂがオフとなっており、且つスイッチング素子Ｑ２Ｍ
がオンとなっていてスイッチング素子Ｑ１ａが高周波、
ａがオンになると、コンデンサＣ１→スイツチング素子
Ｑ＋ａ→インダクタンス素子Ｌ２→放電灯ＤＬ→スイツ
チング素子Ｑｔａ→コンデンサＣ＋という閉路に電流が
流れてイングクタンス素子Ｌ２にエネルギーが溜められ
、スイッチング素子Ｑｌａがオフになると、インダクタ
ンス素子Ｌ２→放電灯ＤＬ→スイッチング素子Ｑ　２１
→ダイオードＤ１ａ→イングクタンス素子Ｌ２と電流が
流れ、放電灯ＤＬに低圧の電力が供給される。次に、ス
イッチング素子Ｑ、ａ及びＱｚａがオフとなっており、
且つスイッチング素子Ｑ２ｂがオンとなっていてスイッ
チング素子Ｑ、ｂが高周波スイッチングしでいる時には
、スイッチング素子Ｑ＋ｂがオンになると、コンデンサ
Ｃ１→スイツチング素子Ｑ、ｂ→放電灯ＤＬ→イングク
タンス素子Ｌ２→スイッチング索子Ｑ２ｂ→コンデンサ
Ｃ１という閉路に電流が流れてイングクタンス素子Ｌ２
にエネルギーが溜められ、スイッチング素子Ｑ、ｂがオ
フになると、イングクタンス索子Ｌ２→スイ〜ツチング
素子Ｑ２ｂ→ダイオー電流が流れ、放電灯ＤＬに先はど
と逆極性で低圧の電力が供給され、この結果点灯中は放
電灯ＤＬに低圧の交流が給電されることになるのである
。 なお、この第３図の負荷制御装置においても第２図の直
流電源１を用いることにより、入力を高効率にできる。

【発明の効果】

本発明は、叙述のごとく直流電源と、繰り返しオン、オ
フ動作するスイッチング素子と、スイッチング素子のオ
ン時に電磁エネルギーを帯えてオフ時に放出するインダ
クタンス素子と、前記スイッチング素子のオフ時に前記
インダクタンス素子から放出された電荷をチャージして
オン時に負荷へ電力を供給するコンデンサとにより始動
用の外圧チａツバ回路を構成し、前記スイッチング素子
と、前記コンデンサと、負荷の始動後において前記スイ
ッチング素子のオン時に前記コンデンサから放出された
電気エネルギーを蓄えて前記スイッチング素子のオン時
に電気エネルギーを負荷に放出するインダクタンス素子
と、負荷とにより閉路を形成することで降圧チ１ツバ回
路を構成しているから、放電灯が点灯していない時には
降圧チａツバ回路が開かれていて外圧チーツバ回路だけ
が動作し、負荷に昇圧された高圧を印加して負荷を始動
させることができ、また負荷が始動して降圧千ａツバ回
路が閉略すると降圧チ層ツバ回路も動作して負荷には降
圧された低圧が印加させられるものである。従って、低
圧で駆動される負荷に始動後も高圧を印加するような不
合理を避けることができ、また放電灯のような負荷の場
合には負荷と直列に挿入される限流用のインダクタンス
素子を小さなインダクタンスのものにすることができ、
コストの低廉化を図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図、５Ｓ２図
は本発明の他例を示す電気回路図、第３図は本発明の更
に他例を示す電気回路図、第４図は従来例の電気回路図
、第５図は他の従来例の電気回路図である。 １・・・直流電源、２・・・昇圧チＢツバ回路、３・・
・負荷、４・・・降圧チ１ツバ回路、ＤＬ・・・放電灯
、Ｑ、（Ｑ＋ａ−Ｑ＋ｂ）・・・スイッチング素子、Ｌ
目Ｌ２・・・インダクタンス素子、Ｃ１・・コンデンサ
。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第５ｒｙＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）始動時に高圧を必要とし、始動後には高圧を必要
   としない負荷の制御装置であって、直流電源と、繰り返
   しオン、オフ動作するスイッチング素子と、スイッチン
   グ素子のオン時に電磁エネルギーを蓄えてオフ時に放出
   するインダクタンス素子と、前記スイッチング素子のオ
   フ時に前記インダクタンス素子から放出された電荷をチ
   ャージしてオン時に負荷へ電力を供給するコンデンサと
   により始動用の昇圧チョッパ回路を構成し、前記スイッ
   チング素子と、前記コンデンサと、負荷の始動後におい
   て前記スイッチング素子のオン時に前記コンデンサから
   放出された電気エネルギーを蓄えて前記スイッチング素
   子のオン時に電気エネルギーを負荷に放出するインダク
   タンス素子と、負荷とにより閉路を形成することで降圧
   チョッパ回路を構成して成ることを特徴とする負荷制御
   装置。