JPH01206877A - インバータ - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、負荷に可変周波数の高周波電力を供給するイ
ンバータに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、インバータを用いて放電灯などの負荷に高周
波電力を供給する装置が知られており、この負荷に供給
される高周波電力を制御（負荷が放電灯の場合は調光制
御）する方式としては、例えば特開昭６１−２７１７９
２号、或は昭和６０年度照明学会全国大会講演論文集の
第３５頁に記載された文献などに示される様に、インバ
ータの出力電圧の周波数を変化するものが一般的である
。以下、この周波数を変化することによる負荷の出力制
御（調光）動作を、上記照明学会の講演論文集をもとに
説明する。

第７図はその従来装置の回路図を示し、図に於て、１は
直流電源、２ａ、２ｂはこの直流電源１に接続されたス
イッチング素子、３は出カドランス、４は共振回路を構
成するコイルで、負荷である放電灯５と直列に接続され
ている。６．６はダイオード、７．８は直列接続された
抵抗及びコンデンサである。

上記放電灯５にはコイル４を介して高周波電流が供給さ
れている。そして、インバータのスイッチング素子２ａ
、２ｂの動作周波数を上昇させると、出カドランス３の
出力電圧の周波数が上昇し、これによりコイル４のイン
ピーダンスが上昇するので、放電灯５の電流が減少する
。この様にして出力の制御を行うことができる。なお、
上記の例は、負荷がメタルハライドランプの場合でも良
く、蛍光灯などの放電灯でも同様の原理により調光でき
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のインバータは、上記のように出力電圧周波数を変
化させることにより負荷の出力制御を行うので、その出
力制御のために出力周波数を広範囲に変化させる必要が
ある。この為、共振回路を備えた効率の高い共垢形イン
バータとすることが難しく、又、共振回路を使用しても
最適な共振状態を維持することができず、周波数の上昇
によりスイッチング素子のスイッチング損失が増加して
しまうなどの問題点があった。

本発明はこの様な問題点を解消するためになさ九だもの
であり、共振回路を使用しても最適な共振状態を維持す
ることができ、スイッチング素子のスイッチング損失の
増加を少なくして、負荷の出力制御を行うことの出来る
インバータを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るインバータは、直流電源に接続されたスイ
ッチング素子と共振回路を備え、前記スイッチング素子
の開閉を停止する停止期間を設け、且つこの停止期間を
含む間欠動作時と連続動作時とでスイッチング素子の開
閉周期を変更するようにしたものである。

（作用〕 本発明によるインバータにおいては、スイッチング素子
の開閉を停止する停止期間が設けられ、又、この停止期
間を含む間欠動作時にはスイッチング素子の開閉周期が
変更されるので、共振回路による最適な共振状態が維持
される。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例を示す回路構成図である。

図に於て、１は直流電源、２ａ、２ｂはこの直流電源１
に接続されたインバータのスイッチング素子であり、こ
こではトランジスタで構成されている。５は負荷である
蛍光灯などの放電灯、９はコンデンサｉｏ、ｔｔと共に
共振回路を形成するコイル、１２．１２はダイオード、
１３は制御回路であり、第２図はその具体的な構成の一
例を示す。

第２図に於て、１３１はクロックパルスを発生する発振
回路、１３２はフリップフロップ、１３３．１３３はア
ンド回路、１３４，１３４はインバータのスイッチング
素子２ａ、２ｂを駆動するための駆動回路、１３５はカ
ウンタ、１３６は限時回路であり、ここでは単安定マル
チバイブレータで構成されている。１３７はコンデンサ
であり、可変抵抗１３８によって限時回路１３６の出力
パルスの時間が設定できる様になっている。

この限時回路１３６は、その出力がＨ（高）レベルのと
きは発振回路１３１を動作させるが、その出力がしく低
）レベルのときは発振回路１３１の動作を停止、即ちス
イッチング素子２ａ、２ｂの開閉を停止する。１３９は
そのスイッチング素子２ａ、２ｂの開閉が停止した停止
期間を含む間欠動作時と通常の連続動作時とでスイッチ
ング素子２ａ、２ｂの開閉周期を変更するための切換ス
イッチであり、接点１３９ａ、１３９ｂとで発振回路１
３１からのクロックパルスの周期を切り換える。

次に、第３図の波形図を用いて動作を説明する。第３図
は第２図の制御回路１３の各部の出力波形及び放電灯５
に流れる負荷電流波形を示したものである。

前述のように、本実施例においてはスイッチング素子２
ａ、２ｂの開閉を停止（インバータを停止）する停止期
間が設けられており、またその間欠動作時と連続動作時
とでスイッチング素子２ａ、２ｂの開閉周期が異ってい
る。そして、切換スイッチ１３９が第３図の様な状態、
つまり接点１３９ｂが接続される状態にあるときは連続
動作が行われており、第３図（ホ）に示す様な負荷電流
が流れる。次に、調光時など切換スイッチ１３９を接点
１３９ａが接続される状態にすると、接点１３９ｂは＃
わ、上記クロックパルスの周期は長くなる。このとき、
例えばカウンタ１３５が５番目のクロックパルスで動作
するとすれば、カウンタ１３５の出力は第３図（ロ）に
示す様な波形となり、そのパルスの立上りで限時回路１
３６がトリガされ、限時回路１３６は第３図（ハ）の様
にｔ２時間動作が停止し、出力はＬレベルになる。この
ため１発振回路１３１の動作が停止し、インバータの動
作が停止する。そして、放電灯５には第３図（ニ）に示
す様な負荷電流が流れる。この時、負荷は蛍光ランプな
どの放電灯５であるので、インバータを連続的に動作さ
せた全光状態と、間欠動作させた調光状態とでは放電灯
５の放電状態が異なり、調光状態のときは外部回路から
見るとインピーダンスが大きくなった様な状態に相当す
る。すなわち、コンデンサ１０゜１１及びコイル９から
成る直列共振回路のコンデンサ１０と並列に接続された
負荷のインピーダンスが、全光時より調光時の方が大き
くなったことに相当し、この回路の共振周波数は全光時
と調光時で変化する。ところで、本実施例では調光状態
と全光状態とでインバータの周波数を変化させており、
何れの場合においても適切に動作させることが可ｔｉ１
になフている。従って、インバータは夫々の状態で共振
回路に対して最適周波数で動作させることができ、イン
バータのスイッチング素子２ａ、２ｂの損失の増加を少
なくしつつインバータの出力を制御することができる。

なお、以上の説明では、カウンタ１３５の出力で限時回
路１３６を動作させ、動作停止時間ｔ２を任意に設定で
きる様にしたが、例えば、限時回路１３６無しでカウン
タ１３５相当部に分周回路を挿入し、この分周回路の出
力を限時回路１３６の出力と同様に使用する様にしても
良い。この場合、インバータを２周期動作させ、２周期
相当時間（ｔ２に相当）インバータの動作を停止するこ
とも出来る。又、分周回路の分周動作を適宜設定（分周
率１／４，１／８など）することにより、停止時間ｔ２
を変えることも可能である。

第４図は本発明の第２実施例を示す回路構成図である。

図中、３は出カドランス（リーケージトランス）で、こ
の出カドランス３の２次側に負荷である放電灯５が接続
されている。１４はコイルである。

この回路では、出カドランス３のインダクタンスとコン
デンサ１０とで共振回路が形成されており、この様な場
合でも同様に全光時と調光時とで最適な共振周波数を得
ることができる。

第５図及び第６図は本発明の第３実施例を示したもので
ある。この実施例は、スイッチング素子２が１個の場合
を示し、図中１５．１６は夫々共振回路を構成するコン
デンサ及びコイルである。

この実施例では、スイッチング素子２が１個であるので
、制御回路１３の構成は第２図の回路より更に簡素化す
ること（駆動回路１３４が１個で済むなど）ができる。

またスイッチング素子２のＯＮ期間とＯＦＦ期間を略等
しい時間の長さに設定して連続的に動作させねば、間欠
動作時には第１図の実施例と同様にして周波数を低くす
ることができる。この時、第５図の回路構成では、スイ
ッチング素子２のＯＦＦの状態で共振回路により定まる
動作モードが表われるので、スイッチング素子２のＯＮ
期間とＯＦＦ期間とを変えて（ＯＮ期間の方を長くする
）動作できる様に、制御回路１３の発振回路１３１がＯ
Ｎ、０ＦＦ５０％のデユーティ−サイクルのクロックパ
ルスを発生するのではなく、デユーティ−サイクルが他
方が５０％より長い出力を発生できる発振回路を用い、
これをスイッチング素子２のＯＮ期間に充てることによ
り、連続動作時及び間欠動作時共により適切に動作させ
ることができる。

なお、この実施例では制御回路１３の発振回路１３１と
して、スイッチング素子２の通電電流期間であるデユー
ティ−サイクルが５０％或はこれに近い（６０％程度）
矩形波出力のものを使用すればよく、フリップフロップ
１３２は省略することも可能であり、制御回路１３は第
２図に示す測具外のものでも勿論よい。

以上各実施例について述べたが、本発明のインバータは
上記実施例以外゛の変形も可能であり、負荷も放電灯以
外でもよい。直流電源１についても、商用交流電源を整
流平滑するもの以外でも使用可能であり、負荷も複数（
直列又は並列に夫々コイルを接続するなど）でもよい。

スイッチング素子は通常のトランジスタ以外のでもよく
、又、負荷に電流を流す時間も、第３図の説明ではｔｌ
として４半サイクル分の場合を示したが、他の設定でも
よい。

又、切換スイッチ１３９の構成、或は連続動作と間欠動
作の切換方法も上記実施例に限定されるものではない。

更に、実施例では限時回路１３６の可変抵抗１３８で動
作停止期間ｔ２を設定したが、制御回路１３に対して外
部から信号を供給し、例えば発振回路１３１の動作を制
御するものでもよく、この場合、外部で１．．１２なる
期間の信号を作っであるので、カウンタエコ５．限時回
路１３６などは内部に不要となる。

又、負荷が放電灯の場合では、その始動時の電極の劣化
を軽減するため、始動時は動作停止期間ｔ２を長くして
、放電灯のコールドスタートを防ぎ、この間に電極を予
熱する様にしてもよい。この電極の予熱手段は、コンデ
ンサ１０を使用するもの以外でもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、スイッチング素
子の停止期間を設けると共に、その間欠勤作詩と連続動
作時とでスイッチング素子の開閉周期を変更するように
したため、間欠勤作詩と連続動作時とで各々共振回路の
最適周波数を維持することができ、スイッチング素子の
スイッチング損失の増加を少なくして負荷の出力制御を
行うことが出来るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す回路構成図、第２図
は第１図の制御回路の一例を示す回路図、第３図は第１
図及び第２図の回路の動作を示す波形図、第４図は本発
明の第２実施例を示す回路構成図、第５図及び第６図は
本発明の第３実施例を示す回路構成図、第７図は従来例
を示す回路図である。 １−−−−−−直流電源 ２．２ａ、２ｂ−一・・・スイッチング素子５・−・・
・放電灯（負荷） なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　直流電流に接続されたスイッチング素子と共振回路を
   備え、前記スイッチング素子を開閉して負荷に高周波電
   圧を供給するインバータにおいて、前記スイッチング素
   子の開閉を停止する停止期間を設け、且つこの停止期間
   を含む間欠動作時と連続動作時とでスイッチング素子の
   開閉周期を変更したことを特徴とするインバータ。