JPH01252162A - インバータ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インバータ装置に関し、例えば放電灯を点灯
するために使用され、簡単な回路構成で入力力率が高く
かつ低周波リップルの少ない高周波電圧を出力できるよ
うにしたインバータ装置に関する。

［従来の技術］ 従来、例えば放電灯点灯装置に使用されるインバータ装
置としては、例えば第６図に示すものが知られている。

同図の装置は、商用電源ＡＣを整流するダイオードブリ
ッジＤＢよりなる整流回路１と、平滑コンデンサ２と、
これら整流回路１と平滑コンデンサ２との間に接続され
、チョークコイルＣＨＩ、ダイオードＤ３、トランジス
タＱ３、スイッチング制御回路ＣＴ１よりなるチョッパ
回路３と、インバータ回路４とを具備している。そして
、放電灯５がインバータ回路４の出力にチョークコイル
ＣＨ２を介して接続されている。即ち、第２図の装置に
おいては、整流回路１の出力を力率のよいチョッパ回路
３を介して平滑コンデンサ２に接続して、インバータ回
路４に電源を供給することにより、入力力率をよくして
いた。ところが、このような従来例にあっては、回路構
成が複雑になり装置が高価になるという問題があった。

そこで、簡単な構成により入力力率を改善したインバー
タ装置として従来第７図に示すものが提案されている。

即ち、第７図の回路においては、整流回路１のプラス側
出力端はチョークコイルＣＨ１を介してインバータ回路
４の一端ａに接続されており、このインバータ回路４は
、交互にオンオフされ平滑コンデンサ２の両端（ａ点と
Ｃ点間）に接続されるトランジスタＱｌ、Ｑ２の直列回
路と、各トランジスタＱ１．Ｑ２に並列接続されたダイ
オードＤＩ、Ｄ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路
とより成るハーフブリッジ回路として形成されている。

また、トランジスタＱｌ、Ｑ２の接続点（ｂ点）と、コ
ンデンサＣ１，Ｃ２の接続点との間に安定素子たるチョ
ークコイルＣＨ２および放電灯５の直列回路が接続され
、整流回路１のマイナス側出力端はトランジスタＱｌ、
　Ｑ２の接続点（ｂ点）に接続されている。なお、イン
バータ回路４のトランジスタＱｌ、Ｑ２を交互にオンオ
フするスイッチング制御回路ＣＴ２は例えば無安定マル
チバイブレータのような発振器により構成されている。

第３図の回路において、スイッチング制御回路ＣＴ２に
よってトランジスタＱ１がオンとされると、整流回路１
のプラス側出力端からチョークコイルＣＨ１、トランジ
スタＱ１を通りチョークコイルＣＨＩに電磁エネルギを
蓄積する電流が流れるとともに、平滑コンデンサ２の電
圧をコンデンサＣＩ、Ｃ２により分圧してコンデンサＣ
１の電圧を安定素子たるチョークコイルＣＨ２と放電灯
５との直列回路に印加する。この時、放電灯５に流れる
電流がトランジスタＱ１に流れる。従って、トランジス
タＱ１には商用電源ＡＣからチョークコイルＣＨＩに電
磁エネルギを蓄積するための電流と、放電灯５に流れる
電流との合成電流が流れる。次に、トランジスタＱ１が
オフとなり、トランジスタＱ２がオンになると、チョー
クコイルＣＨ１に蓄積された電磁エネルギは商用電源Ａ
Ｃ。

ダイオードブリッジＤＢ、チョークコイルＣＨＩ、平滑
コンデンサ２、ダイオードＤ２を介して放出され、平滑
コンデンサ２を充電する。一方、平滑コンデンサ２の電
圧はコンデンサＣＩ、Ｃ２によって分圧され、コンデン
サＣ２の電圧がチョークコイルＣＨ２および放電灯５に
印加され、放電灯５に電圧が供給される。この場合、ト
ランジスタＱｌ、Ｑ２、ダイオードＤＩ、Ｄ２、チョー
クコイルＣＨ２、放電灯５およびコンデンサＣ１，Ｃ２
によりハーフブリッジ型インバータ回路が形成され、チ
ョークコイルＣＨ１、トランジスタＱ１、平滑コンデン
サ２およびダイオードＤ２により昇圧型チョッパ回路が
形成され、従ってトランジスタＱ１とダイオードＤ２を
両回路で共用化することにより回路構成が簡単になる。

即ち、第３図の回路によれば、比較的簡単な回路構成に
より入力力率を向上させることができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、第３図のインバータ装置においては、平滑コ
ンデンサの両端の電圧が、交流入力電圧のピーク値の約
２倍となり、インバータ回路のスイッチング素子として
極めて高耐圧のものが必要になるという不都合があった
。特に、交流入力電圧が１００ｖの場合はともかく、交
流入力電圧が２００ｖの場合には更に高耐圧の素子が必
要となるが、このようなスイッチング素子は入手が困難
であるという不都合もあった。

本発明の目的は、前述の従来例の装置における問題点に
鑑み、インバータ装置において、回路構成を簡略化する
とともにスイッチング素子とし、て比較的低い耐圧のも
のが使用できるようにすることにある。更に、本発明は
インバータ回路にほぼ完全に平滑された低周波リップル
の少ない直流電圧が印加されるようにすることをも目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係わるインバータ装置は、交流電源を整流する
整流回路と平滑コンデンサと互に直列接続された少なく
とも１対のスイッチング素子とを有するブリッジ型イン
バータ回路、前記整流回路出力と平滑コンデンサの間に
接続されたインダクタンス素子およびダイオードの直列
回路、そして前記インバータ回路の出力端と前記直列回
路のインダクタンス素子とダイオードの接続点との間に
接続された結合コンデンサを備えている。また、必要に
応じて、前記結合コンデンサと直列にインピーダンス素
子が接続される。

また、第２の構成として、前記インバータ回路の出力端
と前記直列回路のインダクタンス素子とダイオードの接
続点との間にダイオードおよびコンデンサの直列回路を
接続し、かつ該ダイオードおよびコンデンサの直列回路
におけるダイオードとコンデンサの接続点と前記インバ
ータ回路の他の出力端との間にインダクタンス素子を接
続することもできる。　更に、第３の構成として、前記
インバータ回路の出力端と前記平滑コンデンサの一端と
の間にインダクタンス素子およびコンデンサの直列回路
を接続し、かつ該インダクタンス素子およびコンデンサ
の直列回路における該インダクタンス素子と該コンデン
サの接続点と前記インダクタンス素子およびダイオード
の直列回路における該インダクタンス素子と該ダイオー
ドの接続点との間に結合コンデンサを接続する構成とす
ることもできる。また、前記インダクタンス素子および
コンデンサの直列回路におけるインダクタンス素子と直
列にコンデンサを接続することもできる。

［作　用］ 上述の構成において、インバータ回路を構成するスイッ
チング素子は例えば数１０ＫＨｚの高周波でオンオフさ
れる。そして、このオンオフによりスイッチング素子の
接続点の電圧が前記周波数で高レベルまたは低レベルに
変化する。この電圧の変化が前記結合コンデンサを介し
て前記インダクタンス素子およびダイオードの直列回路
における画素子の接続点に印加される。これにより、こ
の直列回路におけるダイオードが高周波でオンオフし、
このため交流入力電流は交流電圧の瞬時値が低い時また
はピーク値近傍以外にも流れるようになり、平均電流に
対して実効電流が低下し入力力率を高めることが可能と
なる。

また、前記第２の構成においては、前記スイッチング素
子のオンオフにより、前記ダイオードおよび結合コンデ
ンサの直列回路あるいは前記結合コンデンサと前記ダイ
オードおよび結合コンデンサの直列回路の画素子の接続
点に接続されたインダクタンス素子を含む回路に交互に
電流が逆方向に流れる。これにより、前記整流回路出力
に接続されたインダクタンス素子に蓄積されたエネルギ
がスイッチング素子のオンオフ動作に応じて該インダク
タンス素子に接続されたダイオードをオンオフする。

更に、前記第３の構成においては、前記スイッチング素
子のオンオフに応じて高周波電圧が前記インダクタンス
素子及びコンデンサの直列回路及び結合コンデンサを介
して前記インダクタンス素子及びダイオードの直列回路
における画素子の接続点に供給される。これにより、該
直列回路におけるダイオードが高周波でスイッチングさ
れる。

［実施例］ 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の１実施例に係わるインバータ装置の構
成を示す。同図の装置は、商用電源ＡＣを整流するため
のダイオードブリッジなどで構成される整流回路１、平
滑コンデンサ２、スイッチングトランジスタＱｌ、Ｑ２
、ダイオードＤＩ、　Ｄ２、コンデンサＣＩ、Ｃ２，Ｃ
３、チョークコイルＣＨ４を備え放電灯５を点灯するた
めのインバータ回路を具備している。整流回路１の一方
の出力はチョークコイルＣＨ３およびダイオードＤ４の
直列回路を介して平滑コンデサの一端に接続され、整流
回路１の他の出力は平滑コンデンサ２の他端に接続され
ている。インバータ回路を構成するトランジスタＱ１．
Ｑ２は平滑コンデンサ２の両端に直列接続されている。

各トランジスタＱｌ。

Ｑ２のコレクターエミッタ間にはそれぞれダイオードＤ
ｉ、Ｄ２が接続されている。平滑コンデンサ２の両端に
は更にコンデンサＣＩ、Ｃ２が直列接続され、これらの
コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点と前記トランジスタＱｌ
、Ｑ２の接続点との間にチョークコイルＣＨ４を介して
放電灯５が接続されている。各スイッチングトランジス
タＱｌ。

Ｑ２には図示しないスイッチング制御回路が接続されて
おり、これらの各トランジスタＱ１．Ｑ２を交互にオン
オフする。また、各スイッチングトランジスタＱｌ、Ｑ
２の接続点と前記チョークコイルＣＨ３およびダイオー
ドＤ４の接続点との間には結合コンデンサＣ４およびイ
ンピーダンス素子Ｚ１の直列回路が接続されている。イ
ンピーダンス索子Ｚ１としては、例えばインダクタおよ
び／または抵抗が使用される。

第１図のインバータ装置においては、商用電源ＡＣが整
流回路１によって整流されチョークコイルＣＨ３および
ダイオードＤ４の直列回路を介して平滑コンデンサ２に
印加される。一方、各スイッチングトランジスタＱｌ、
Ｑ２は図示しないスイッチング制御回路の動作により例
えば数１０ＫＨｚの周波数で交互にオンオフされる。な
お、スイッチング制御回路は例えば無安定マルチバイブ
レータなどによって構成することができる。このように
して各トランジスタＱｌ、Ｑ２が交互にオンオフされる
ことによりこれらトランジスタの接続点とコンデンサＣ
１，Ｃ２の接続点との間に高周波交流電圧が発生しこの
電圧により放電灯５が点灯される。

上述の動作において、トランジスタＱｌ、Ｑ２の接続点
に発生した高周波電圧はインピーダンス素子Ｚ１および
結合コンデンサＣ４の直列回路を介してチョークコイル
ＣＨ３とダイオードＤ４との接続点すなわちダイオード
Ｄ４のアノードに印加される。これにより、ダイオード
Ｄ４は高周波でオンオフを繰り返す。このため、交流入
力電流は入力の交流電圧の瞬時値が低いところでも導通
期間を持つようになる。従って、入力電流は交流電圧の
ピーク値近傍以外でも流れるようになり、平均電流に対
して実効電流が低下し、入力力率を高めることが可能と
なる。なお、インピーダンス素子Ｚ１は、例えば、ダイ
オードＤ４に印加される高周波信号の大きさを調整する
ためなどに使用されるが、このインピーダンス素子を省
略して結合コンデンサＣ４のみにより高周波電圧を印加
することも可能である。この場合には、例えば該結合コ
ンデンサＣ４の容量を調節してダイオードＤ４に印加さ
れる高周波信号のレベルを最適化することもできる。

なお、第２図に示すように、チョークコイルＣＨ３およ
びダイオードＤ４の直列回路を、整流回路１の負極側出
力端子と平滑コンデンサ２の負極側端子との間に接続す
ることも可能であり、この場合も第１図の装置と同様の
効果を達成できることは明らかである。

更に、本発明は第１図等に示すハーフブリッジ型インバ
ータ装置に限らず、例えば第３図に示されるフルブリッ
ジ型インバータにも適用できる。

すなわち、第３図の装置は、第１図の装置におけるコン
デンサＣ１およびＣ２に代えてそれぞれ、トランジスタ
Ｑ４およびＱ５を使用したものであり、各トランジスタ
Ｑ４．Ｑ５にはそれぞれダイオードＤ６．Ｄ７が接続さ
れている。第３図の装置においては、トランジスタＱｌ
、Ｑ５とトランジスタＱ２．Ｑ４が交互にオンオフをく
り返すことにより放電灯の点灯が行なわれるが、この場
合にも前述と同様にコンデンサＣ４、インピーダンス素
子Ｚ１、チョークコイルＣＨ３、ダイオード４の働きに
より前述と同様に入力力率を改善することが可能である
。

第４図は本発明のさらに他の実施例に係るインバータ装
置の構成を示す。同図の装置においては、スイッチング
トランジスタＱｌ、Ｑ２の接続点と前記チョークコイル
ＣＨ３およびダイオードＤ４の接続点との間には結合コ
ンデンサＣ４およびダイオードＤ５の直列回路が接続さ
れており、更に結合コンデンサＣ４とダイオードＤ５の
接続点と前記コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点との間には
チョークコイルＬ１が接続されている。

第４図の装置においては、第１図の装置と同様にスイッ
チングトランジスタＱ１．Ｑ２がオンオフされると、こ
れらトランジスタＱ１、Ｑ２の接続点に発生した高周波
電圧はダイオードＤ５、結合コンデンサＣ４、およびチ
ョークコイルＬ１を含む回路を介してダイオードＤ４の
アノードに印加される。即ち、例えばスイッチングトラ
ンジスタＱ２がオンの場合には整流回路１のプラス側端
子からチョークコイルＣＨ３、結合コンデンサＣ４、ダ
イオードＤ５、トランジスタＱ２を介して電流が流れ、
チョークコイルＣＨ３に所定のエネルギが蓄積される。

これに対して、トラン、ジスタＱ２がオフの場合には、
コンデンサＣＩ、Ｃ２の接続点からチョークコイル ンサＣ４を介してダイオードＤ４に電流が流れる。

即ち、この時チョークコイルＣＨ３に蓄積されたエネル
ギが放出されることにより、ダイオードＤ４が導通する
。このようにして、ダイオードＤ４が高周波信号により
オンオフされ、入力交流電圧の瞬時値が低いところでも
導通期間を持つようになる。

第５図は、本発明のさらに他の実施例に係るインバータ
装置の構成を示す。同図の装置においては、各スイッチ
ングトランジスタＱｌ、Ｑ２の接続点とチョークコイル
ＣＨ３およびダイオードＤ４の接続点との間には結合コ
ンデンサＣ４とチョークコイルＬ２の直列回路が接続さ
れており、結合コンデンサＣ４とチョークコイルＬ２の
接続点と整流回路１のマイナス側出力端子即ち平滑コン
デンサ２のマイナス側端子との間にはコンデンサＣ５が
接続されている。なお、チョークコイルＬ２と直列にコ
ンデンサＣ６を挿入することも可能である。

第５図の装置においては、第１図の装置と同様にスイッ
チングトランジスタＱｌ、Ｑ２がオンオフされると、こ
れらスイッチングトランジスタＱ１、Ｑ２のオンオフに
応じてこれらのトランジスタの接続点に生成される高周
波信号がチョークコイルＬ２、結合コンデンサＣ４、コ
ンデンサＣ５を含む回路を介してダイオードＤ４のアノ
ードに印加される。即ち、トランジスタＱ１．Ｑ２の接
続点に生成された高周波信号がインダクタＬ２およびコ
ンデンサＣ５により構成される分割回路に印加され、こ
の分割回路の出力が結合コンデンサＣ４を介してダイオ
ードＤ４のアノードに入力される。これにより、ダイオ
ードＤ４は高周波でオンオフを繰り返し、入力交流電圧
の瞬時値が低いところでも導通期間を持つようになる。

従って、入力端子が交流電圧のピーク値近傍以外でも流
れるようになり、平均電流に対して実効電流が低下し入
力力率を高めることができる。この場合、チョークコイ
ルＬ２とコンデンサＣ５との共振周波数を、あるいはチ
ョークコイルＬ２とコンデンサＣ５およびＣ６の直列回
路の共振周波数をインバータの動作周波数に近い値に選
ぶことにより、入方力率を更に高めることができる。即
ち、この場合には入力電源の電流波形を例えば正弦波に
近づけ入力力率を高めることができる。なお、コンデン
サＣ４の値はコンデンサＣ５の値に比較して十分大きな
値にしておくと好都合である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、簡単な回路構成で入力
力率を高めることが可能になるとともに、インバータ回
路に加えられる直流電圧はほぼ完全に平滑されたものが
得られる。更に、インバータ回路に加えられる直流電圧
はほぼ完全に平滑されたものが得られる。更に、インバ
ータ回路に加えられる直流電圧は交流入力電圧のピーク
値よりやや高い程度、例えば該ピーク値の１．１倍程度
、であるためスイッチング素子に特に高耐圧のものを使
用する必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図までは、それぞれ、本発明の１実施例
に係わるインバータ装置の構成を示す電気回路図、そし
て 第６図および第７図は、それぞれ、従来例のインバータ
装置を示す電気回路図である。 １：整流回路、　２：平滑コンデンサ、４：インバータ
回路、　５：放電灯、 Ｑｌ、Ｑ２．・・・、Ｑ５ニスイツチングトランジスタ
、　Ｄｉ、Ｄ２．・・・、Ｄ７：ダイオード、ＣＨｌ、
ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４：チョークコイル、　ＣＩ、Ｃ
２，ＣＢ、Ｃ４：コンデンサ、Ｚｌ：インピーダンス素
子、Ｄ５：ダイオード、Ｌｌ、Ｌ２：チョークコイル、
　Ｃ５，Ｃ６：コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力交流電源を整流する整流回路と平滑コンデンサ
   と互に直列接続された少なくとも１対のスイッチング素
   子とを有するブリッジ型インバータ回路、 前記整流回路出力と前記平滑コンデンサの間に接続され
   たインダクタンス素子およびダイオードの直列回路、お
   よび 前記インバータ回路の出力端と前記直列回路のインダク
   タンス素子とダイオードの接続点との間に接続された結
   合コンデンサ、 を具備することを特徴とするインバータ装置。 ２、入力交流電源を整流する整流回路と平滑コンデンサ
   と互に直列接続された少なくとも１対のスイッチング素
   子とを有するブリッジ型インバータ回路、 前記整流回路出力と前記平滑コンデンサの間に接続され
   たインダクタンス素子およびダイオードの直列回路、 前記インバータ回路の出力端と前記直列回路のインダク
   タンス素子とダイオードの接続点との間に接続されたダ
   イオードおよび結合コンデンサの直列回路、および 該ダイオードおよびコンデンサの直列回路におけるダイ
   オードとコンデンサの接続点と前記インバータ回路の出
   力回路との間に接続されたインダクタンス素子、 を具備することを特徴とするインバータ装置。 ３、入力交流電源を整流する整流回路と平滑コンデンサ
   と互に直列接続された少なくとも１対のスイッチング素
   子とを有するブリッジ型インバータ回路、 前記整流回路出力と前記平滑コンデンサの間に接続され
   たインダクタンス素子およびダイオードの直列回路、 前記インバータ回路の出力端と前記平滑コンデンサの一
   端との間に接続されたインダクタンス素子およびコンデ
   ンサの直列回路、および 該インダクタンス素子およびコンデンサの直列回路にお
   ける該インダクタンス素子と該コンデンサの接続点と前
   記インダクタンス素子およびダイオードの直列回路にお
   ける該インダクタンス素子と該ダイオードの接続点との
   間に接続された結合コンデンサ、 を具備することを特徴とするインバータ装置。