JPH0440946B2 - - Google Patents
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- JPH0440946B2 JPH0440946B2 JP17397083A JP17397083A JPH0440946B2 JP H0440946 B2 JPH0440946 B2 JP H0440946B2 JP 17397083 A JP17397083 A JP 17397083A JP 17397083 A JP17397083 A JP 17397083A JP H0440946 B2 JPH0440946 B2 JP H0440946B2
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- JP
- Japan
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- capacitor
- inductor
- rectifier
- diode
- power supply
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 34
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
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
として用いる直流電源回路に関するものである。
として用いる直流電源回路に関するものである。
例えば、商用電源を整流し、インバータなど半
導体回路によつて放電灯を点灯する装置において
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ける直流電源回
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。
導体回路によつて放電灯を点灯する装置において
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ける直流電源回
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。
もつとも簡単な直流電源回路は、商用電源を整
流器で平滑し、かつコンデンサで平滑を行う、い
わゆるコンデンサ・インプツ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。
流器で平滑し、かつコンデンサで平滑を行う、い
わゆるコンデンサ・インプツ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。
(1) 入力力率が低く、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ツプルは
減少するが、整流器の導通角が小さくパルス状
の電流となる。このため商用電源側から見た力
率が低くなり、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。
減少するが、整流器の導通角が小さくパルス状
の電流となる。このため商用電源側から見た力
率が低くなり、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) 電源投入時のインラツシユ電流が大きいこ
と。
と。
電源投入時、大容量のコンデンサを急速に充
電するため、定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、電源スイツチを破
損するなどの問題が生ずるおそれがある。
電するため、定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、電源スイツチを破
損するなどの問題が生ずるおそれがある。
これら２つの問題は、コンデンサの容量を小さ
くしてリツプルを大き目に設計すると少しは改善
されるが、今度はコンデンサ電流が大きくなり、
コンデンサの寿命を短縮するという問題が生ず
る。
くしてリツプルを大き目に設計すると少しは改善
されるが、今度はコンデンサ電流が大きくなり、
コンデンサの寿命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、いわゆるチヨ
ーク・インプツト型にすれば上記(1)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、インラツシユ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
ンダクタの挿入は装置を大形化、重量化してしま
うという問題もある。
ーク・インプツト型にすれば上記(1)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、インラツシユ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
ンダクタの挿入は装置を大形化、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
半導体を用いたチヨツパが種々提案されている。
半導体を用いたチヨツ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
ものであつた。
ものであつた。
昇圧型チヨツパでは、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ツチ素子がはい
るので、さきに述べた電源投入時のインラツシユ
を抑制することができない。したがつて有望な回
路は降圧型か昇降圧型に限られる。
ンサを充電する経路に並列にスイツチ素子がはい
るので、さきに述べた電源投入時のインラツシユ
を抑制することができない。したがつて有望な回
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、商用電源から負荷
（例えばインバータ）に至る経路は、商用電源→
整流回路→スイツチ素子→平滑コンデンサ→負荷
という一経路である。すなわち負荷に供給される
電力はすべてスイツチ素子を介しているものであ
つて、このスイツチ素子における損失が大きいと
いう問題があつた。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
問題もあつた。
（例えばインバータ）に至る経路は、商用電源→
整流回路→スイツチ素子→平滑コンデンサ→負荷
という一経路である。すなわち負荷に供給される
電力はすべてスイツチ素子を介しているものであ
つて、このスイツチ素子における損失が大きいと
いう問題があつた。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
問題もあつた。
この発明の目的は、上記降圧型チヨツパをもと
にしてそれが有している問題を解消し、(イ)スイツ
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)インラツシユ電流を抑
制して電源スイツチを保護し、また(ニ)入力力率を
改善することができ、(ホ)インダクタとしてインダ
クタンス値の小さいものを採用することができる
直流電源回路を提供することである。
にしてそれが有している問題を解消し、(イ)スイツ
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)インラツシユ電流を抑
制して電源スイツチを保護し、また(ニ)入力力率を
改善することができ、(ホ)インダクタとしてインダ
クタンス値の小さいものを採用することができる
直流電源回路を提供することである。
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
イツ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、さらに
前記スイツチ素子を前記交流電源の周波数に比べ
て高い周波数で導通・しや断する制御回路を備え
たものである。
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
イツ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、さらに
前記スイツチ素子を前記交流電源の周波数に比べ
て高い周波数で導通・しや断する制御回路を備え
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１図においてＥは交流電源、
DBは全波整流器、Loは負荷である。全波整流器
DBの出力側の正線路１と負線路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
（スイツチ素子の一例）からなる直列回路を介在
接続してある。
いて説明する。第１図においてＥは交流電源、
DBは全波整流器、Loは負荷である。全波整流器
DBの出力側の正線路１と負線路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
（スイツチ素子の一例）からなる直列回路を介在
接続してある。
そして、第１のダイオードD1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・しや断するための
制御回路である。
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・しや断するための
制御回路である。
次に動作を説明する（第２図参照）。
(A) VS＞VCのとき（VS：全波整流器DBの出力電
圧、VC：コンデンサＣの充電電圧） 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Ｃ、インダ
クタＬを通つて充電電流が流れる。この充電電
流iLはトランジスタＱの導通中徐々に増大す
る。
圧、VC：コンデンサＣの充電電圧） 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Ｃ、インダ
クタＬを通つて充電電流が流れる。この充電電
流iLはトランジスタＱの導通中徐々に増大す
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iLはト
ランジスタＱの不導通中徐々に減少する。
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iL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、VS＞VCの場合に起こるコン
デンサＣへの充電動作である。この間負荷LO
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。
デンサＣへの充電動作である。この間負荷LO
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、VS＞VCの間は第１ダイオードD1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。
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。
(B) VS＜VCのとき
この場合、第１ダイオードD1が導通し、コ
ンデンサＣが第１ダイオードD1を介して負荷
LOへ放電している。
ンデンサＣが第１ダイオードD1を介して負荷
LO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
となつても、トランジスタＱ、インダクタＬお
よび第２ダイオードD2には電流は流れない。
全波整流器DBも不導通となつている。
となつても、トランジスタＱ、インダクタＬお
よび第２ダイオードD2には電流は流れない。
全波整流器DBも不導通となつている。
以上の結果、負荷LOにかかる出力電圧VOは第
２図Ｃのようになる。
２図Ｃのようになる。
上記(A)の場合における充電電流iLはインダクタ
Ｌのインダクタンス、スイツチング周波数、デユ
ーテイ比により調節が可能である。
Ｌのインダクタンス、スイツチング周波数、デユ
ーテイ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・デユーテイを大き
くすれば、充電電流iLが大きくなり、充電電圧VC
が大きく、出力電圧VOのリツプルを小さくする
ことができる。しかし、入力力率は低くなる。
周波数を低く、あるいはオン・デユーテイを大き
くすれば、充電電流iLが大きくなり、充電電圧VC
が大きく、出力電圧VOのリツプルを小さくする
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、あるいは周波数を大
きく、あるいはオン・デユーテイを小さくすれ
ば、充電電流iLが小さくなり、充電電圧VCが小さ
く、出力電圧VOのリツ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、スイツチ
ング・ロスも小さくできる。負荷電流はVS＞VC
では電源Ｅから全波整流器DBを介して直接にVS
＜VC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ツ
チング回路を経由するのは、このVS＜VC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iLに限られるからである。
きく、あるいはオン・デユーテイを小さくすれ
ば、充電電流iLが小さくなり、充電電圧VCが小さ
く、出力電圧VOのリツ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、スイツチ
ング・ロスも小さくできる。負荷電流はVS＞VC
では電源Ｅから全波整流器DBを介して直接にVS
＜VC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ツ
チング回路を経由するのは、このVS＜VC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iLに限られるからである。
電源投入時のインラツシユを抑制することにつ
いてはこのままでも効果があるが、電源投入後し
ばらくスイツチング周波数を上げたり、あるいは
オン・デユーテイを小さくして充電電流iLを制限
すると効果が大きい。
いてはこのままでも効果があるが、電源投入後し
ばらくスイツチング周波数を上げたり、あるいは
オン・デユーテイを小さくして充電電流iL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。
ると次の通りである。
(a) 平滑コンデンサＣへの充電回路にインダクタ
Ｌとスイツ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ツシユ
電流が小さい。
Ｌとスイツ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ツシユ
電流が小さい。
(b) 充電電流iL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。
を高くすることができる。
(c) 全波整流器DBの出力を直接負荷LOに接続
し、これと並列関係に平滑コンデンサＣと第１
ダイオードD1の直列回路を設けてこれの放電
電流とが合成されて負荷LOに供給されるよう
にしたのでスイツ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。
し、これと並列関係に平滑コンデンサＣと第１
ダイオードD1の直列回路を設けてこれの放電
電流とが合成されて負荷LOに供給されるよう
にしたのでスイツ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。
(d) リツ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、リツ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なリツプ
ルを発生させて移動じまを防止するような目的
に適合している。
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、リツ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なリツプ
ルを発生させて移動じまを防止するような目的
に適合している。
(e) スイツチ素子であるトランジスタＱの制御に
より出力電圧VOを変更して調光することなど
が行える。充電電流iLは高周波であるので、イ
ンダクタＬを小形・軽量化できる。
より出力電圧VOを変更して調光することなど
が行える。充電電流iL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VOのリツプルを大きくしてもコン
デンサ電圧VCのリツプルは小さいので、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。またコンデンサＣも小容量のもので
よい。
デンサ電圧VCのリツプルは小さいので、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。またコンデンサ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、スイツ
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が正線側１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D1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D2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。
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が正線側１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D1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D2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D1を介
して行われ、またコンデンサＣからの負荷LOに
対する放電が第２ダイオードD2を介して行われ
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。
るコンデンサＣの充電が第１ダイオードD1を介
して行われ、またコンデンサＣからの負荷LOに
対する放電が第２ダイオードD2を介して行われ
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。
この発明の直流電源回路によれば、スイツチ素
子における損失が小さく、スイツチ素子を小型化
でき、(ロ)コンデンサとしての容量の小さい小型の
ものを使用でき、またその寿命が長く、(ハ)インラ
ツシユ電流を十分に抑制して電源スイツチを良好
に保護し、(ニ)入力力率を大きくできるという効果
がある。
子における損失が小さく、スイツチ素子を小型化
でき、(ロ)コンデンサとしての容量の小さい小型の
ものを使用でき、またその寿命が長く、(ハ)インラ
ツシユ電流を十分に抑制して電源スイツチを良好
に保護し、(ニ)入力力率を大きくできるという効果
がある。
また、コンデンサの充電をパルス状に行い、そ
の周波数が高いので、インダクタについてもその
インダクタンス値が小さいものでよく、インダク
タを小型化することができ、また電源電圧と入力
電流との各波形を相似形に近づけ、入力力率を十
分に高いものとできる。
の周波数が高いので、インダクタについてもその
インダクタンス値が小さいものでよく、インダク
タを小型化することができ、また電源電圧と入力
電流との各波形を相似形に近づけ、入力力率を十
分に高いものとできる。
また、コンデンサの充電電圧の帰還によつてス
イツチ素子を制御するのではなく、別に設けた制
御回路によつて単に電源周波数により高い周波数
でスイツチ素子と導通・しや断を制御するので、
交流電源周波数に対して同期させることは要せ
ず、スイツチ素子のオンオフ制御を容易に行うこ
とができる。
イツチ素子を制御するのではなく、別に設けた制
御回路によつて単に電源周波数により高い周波数
でスイツチ素子と導通・しや断を制御するので、
交流電源周波数に対して同期させることは要せ
ず、スイツチ素子のオンオフ制御を容易に行うこ
とができる。
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、電流の波形図、第３図は他の
実施例の電気回路図である。 Ｅ……交流電源、DB……整流器（全波整流
器）、Ｃ……コンデンサ、Ｌ……インダクタ、Ｑ
……トランジスタ（スイツチ素子）、D1……第１
ダイオード、D2……第２ダイオード、LO……負
荷。
２図はそれの電圧、電流の波形図、第３図は他の
実施例の電気回路図である。 Ｅ……交流電源、DB……整流器（全波整流
器）、Ｃ……コンデンサ、Ｌ……インダクタ、Ｑ
……トランジスタ（スイツチ素子）、D1……第１
ダイオード、D2……第２ダイオード、LO……負
荷。
Claims (1)
- １ 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・スイツチ素子からなる直列回
路と、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、前記スイツ
チ素子を前記交流電源の周波数に比べて高い周波
数で導通・しや断する制御回路とを備えた直流電
源回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17397083A JPS6066664A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 直流電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17397083A JPS6066664A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 直流電源回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066664A JPS6066664A (ja) | 1985-04-16 |
| JPH0440946B2 true JPH0440946B2 (ja) | 1992-07-06 |
Family
ID=15970402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17397083A Granted JPS6066664A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 直流電源回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066664A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2674267B2 (ja) * | 1990-03-31 | 1997-11-12 | 東芝ライテック株式会社 | 電源装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6066669A (ja) * | 1983-09-19 | 1985-04-16 | Hitachi Lighting Ltd | 電源回路 |
-
1983
- 1983-09-20 JP JP17397083A patent/JPS6066664A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6066664A (ja) | 1985-04-16 |
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