JPH08126345A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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Publication number
JPH08126345A
JPH08126345A JP6258124A JP25812494A JPH08126345A JP H08126345 A JPH08126345 A JP H08126345A JP 6258124 A JP6258124 A JP 6258124A JP 25812494 A JP25812494 A JP 25812494A JP H08126345 A JPH08126345 A JP H08126345A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching
converter
circuit
power supply
inverter
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Pending
Application number
JP6258124A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Watanabe
幸雄 渡辺
Nariaki Watanabe
也晃 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOSHIN DENKI SEISAKUSHO KK
Original Assignee
KYOSHIN DENKI SEISAKUSHO KK
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Filing date
Publication date
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Priority to JP6258124A priority Critical patent/JPH08126345A/ja
Publication of JPH08126345A publication Critical patent/JPH08126345A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な回路構成でインバータ用電源に適用で
き、商用交流電源の入力側へ漏出する高調波成分を低減
してノイズの少ない電源装置を提供する。 【構成】 商用交流電流1を整流回路2により整流した
のち、その直流出力をスイッチングして高周波(例えば
47KHz)電力に変換の後、再び直流に整流するDC
/DCコンバータ5と、インダクタ7(L1 +L2 )と
電解コンデンサ8によりなる平滑回路9を設けてインバ
ータ10に入力するとともに、インダクタ7の分割点1
1に小容量コンデンサ12を接続し、さらに、インバー
タ10内のスイッチングと同期してコンバータ5のスイ
ッチング素子3をオンオフ制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ回路を備え
た電源装置に関し、例えば放電灯を高周波点灯するのに
適した電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】インバータ回路を用いて放電灯を高周波
点灯させる電源装置として、従来、図10に例示するよ
うな装置が多用されていた。
【0003】図10の装置においては、交流電源101
からの交流入力を整流回路102によって全波整流し、
平滑コンデンサ103によって平滑化した直流電源をイ
ンバータ回路104の入力電源として用いている。イン
バータ回路104は、平滑コンデンサ103の両端に一
対のスイッチング素子Q1 およびQ2 を有するハーフブ
リッジ型のもので、交流電源101を投入することによ
り、起動回路105によってスイッチング素子Q2 がト
リガーされて自励発振を開始し、以降、共振用チョーク
r に巻回された巻線に振動電圧が誘起され、各スイッ
チング素子Q1,Q2 が交互にオン・オフし、共振用チ
ョークLr と共振用コンデンサCr との共振回路の振動
エネルギにより放電灯FLを高周波点灯させるようにな
っている。
【0004】ところが、このような従来の電源装置によ
ると、交流電源101から平滑コンデンサ103に流入
する電流が、交流電源101の電圧のピーク値付近での
み流れることになり、図11に平滑コンデンサ103へ
の入力電圧波形および入力電流波形を例示するように、
入力電流のピーク値が大きく、かつ、導通角t1 が狭く
なるため、入力力率が悪いばかりでなく、第3高調波を
主体とした高調波成分の含有率も高いという欠点があ
る。
【0005】そこで、近年、このような欠点を解決すべ
く、図12にその回路構成図を示すように、交流電源2
01からの交流入力を全波整流する整流回路202の出
力端子に、チョークコイルLc ,スイッチングトランジ
スタQS ,ダイオードD,平滑コンデンサCからなるD
C−DCコンバータ(昇圧チョッパ回路)203を接続
するとともに、その平滑コンデンサCの両端に先の例と
同様なインバータ回路204を接続する方式が実用化さ
れている。
【0006】この図12の回路においては、交流電源2
01が投入されると、スイッチングトランジスタQS
制御回路205からの制御信号によって高周波スイッチ
ング動作し、このトランジスタQS がターンオン状態の
とき、整流回路202で整流された脈流電圧から供給さ
れる電流によってチョークコイルLC に磁気エネルギが
蓄積され、ターンオフ状態のときには、チョークコイル
C の磁気エネルギが整流回路202からの脈流電圧に
重畳してダイオードDを介して平滑コンデンサCに充電
される。
【0007】このような回路において、スイッチングト
ランジスタQS にドライブ信号を供給する制御回路20
5により、整流回路202からの脈流電圧の検出信号、
出力電圧の検出信号、スイッチングトランジスタQS
流れる電流の検出信号AS 、およびチョークコイルLC
に流れる電流の検出信号を用いて、図13に示すよう
に、スイッチングトランジスタQS に流れる電流の最大
値AMAX を規制して、スイッチングトランジスタQS
図示のような電流AS が流れるよう、このトランジスタ
S を自励式にドライブすれば、入力電流波形を入力電
圧波形とほぼ同形となるように制御することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図12に示
した回路によると、入力電流波形を連続的な正弦波状と
することができ、入力力率をほぼ1に近づけることが可
能となるものの、このような波形を得るためには、制御
回路205の構成が複雑で高価なものとなる。また、ス
イッチングトランジスタQS は自励式に動作する関係
上、そのドライブ信号には、多種多様な周波数が含まれ
ることになり、このような信号によってスイッチング制
御されるトランジスタQS からは多様なノイズが発生す
ることになる。このようなノイズがラインに送出される
と、各種電気機器からのノイズが相互に影響し合って予
想もしない大事故を起こす原因となる。このような事故
を防止するためには、図12に示すようにラインフィル
タ206が必要となるが、ノイズの周波数が多様にわた
る関係上、そのフィルタには必然的に多額のコストを要
し、実用上経済的な面で大きな支障となっている。
【0009】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、簡単な回路構成のもとに、入力電流の連続化と
低歪化、および高力率化を達成し、しかもノイズ対策に
ついては前記した各従来例に比して大幅に簡略化するこ
とのできる電源装置の提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の電源装置の構成を図1に示す。この電源装置
は、商用交流電源1を整流する整流回路2と、その整流
回路の出力をスイッチング(3)してトランス4の1次
側に供給し、その2次側出力を整流するDC/DCコン
バータ5と、その後段に設けられたインダクタ(L)7
と電解コンデンサ(CO )8より成る平滑回路9と、そ
の平滑回路9の出力を高周波によりスイッチングして高
周波電力に変換するインバータ10を有する電源装置に
おいて、上記平滑回路9のインダクタ(L)7を二分割
した分割点11と上記電解コンデンサ(CO )8の負極
との間に、電解コンデンサ(CO )よりも小容量のコン
デンサ(C)12を接続したことを特徴とする。
【0011】また、本発明の電源装置は、上記コンバー
タ5のスイッチングが上記インバータ10のスイッチン
グと同一周波数であって相互に同期していることを特徴
とする。
【0012】本発明のコンバータ5は、フォワードコン
バータ、フルブリッジ形コンバータ、ハーフブリッジ形
コンバータ、またはプッシュプル形コンバータのいずれ
かにより実施することができる。
【0013】
【作用】商用交流用整流回路2とインバータ前段の平滑
回路9の間にDC/DCコンバータ5を設け、この周波
数をインバータの周波数と一致させ同期させることによ
り、商用交流電源側へ漏出する多種多様なノイズが大幅
に低減する。
【0014】分割された(L1 +L2 )、コンデンサ
(C)の値を共振状態またはそれに近い状態に設定すれ
ば、インダクタL1 およびL2 に流れる電流は振動電流
となり、コンデンサ(C)に流れる電流も振動電流とな
る。その結果、フォワードコンバータ5のスイッチング
素子3のターンオフ時のサージ電圧が大幅に低減し、こ
れによるノイズも低減する。
【0015】さらに、この振動電流によりコンデンサC
O を充電するときのCO の内部インピーダンスが高くな
り、そのため導通角が広くなる。そして第3高調波を主
体とした高調波電流も格段に低減することができる。
【0016】また、上記の振動電流は、スイッチング
後、徐々に減衰し略々零に近づくが、その後、次のスイ
ッチングを行われるよう定数を設定しておけば、スイッ
チングの際の遷移損が小さくなり、スイッチング素子の
発熱が軽減し、回路効率が高くなる。
【0017】
【実施例】図2に本発明実施例の回路図を示す。50/
60HZ の商用交流電源1は整流回路2により全波整流
されたのち、フォワードコンバータ5に供給される。フ
ォワードコンバータ5は降圧形コンバータであって、一
次巻線4A、二次巻線4B、三次巻線4Cから成る絶縁
トランス4、インバータと同期してオンオフ駆動される
スイッチング素子3およびダイオード13を有し、整流
回路2の正極側はトランス4の一次巻線4Aと三次巻線
4Cの接続点に接続され、整流回路2の負極側はスイッ
チング素子3を介して一次巻線4Aの他端に接続される
とともに、ダイオード13を通して三次巻線4Cの他端
に接続されている。
【0018】スイッチング素子3は例えば47KHZ
高周波によりオンオフを行い、スイッチング素子3がオ
ンの時、一次巻線41に電圧が印加、トランス4は励磁
され、スイッチング素子3がオフの時はトランス4をリ
セットする必要があり、このためにダイオード13と三
次巻線4Cが用いられている。そして励磁エネルギーを
入力側に回生している。スイッチング素子3がターンオ
フされると一次巻線4Aに蓄積された励磁エネルギーは
三次巻線4Cに移る。その時リセット用のダイオード1
3はオンとなり、トランス4は入力電圧でリセットされ
る。二次巻線4Bには一次巻線4Aの巻数n1 二次巻線
4Bの巻数n2 の比に応じた電圧が誘起される〔V2
(n2 /n1 )V1 〕。
【0019】整流平滑回路9は、トランス4の高周波出
力を整流するダイオード14、15、二分割(L=L1
+L2 )されたインダクタ71、72、その分割点11
に接続されたコンデンサ12、電解コンデンサ8、およ
び放電用抵抗16より構成されている。インダクタとコ
ンデンサの定数を例示すれば、インバータ負荷として4
0Wラピットスタート形蛍光ランプ1灯を用い、L1
1070μH、L2 =215μH、CO =47μF、C
=6.8nFの場合、図6ないし図9に示す波形が得ら
れた。又入力電流の波形は高調波の含有率が少なくI・
E・Cの規格を満たすに充分なものであった。
【0020】インバータ10は、例えば一対のスイッチ
ング素子17、18とコンデンサ19、20がブリッジ
回路を形成し、その中点間に蛍光ランプ21、チョーク
コイル22およびコンデンサ23より成る負荷が接続さ
れる。
【0021】図3に、高周波発振部24の実施例を示
す。例えば47KHZ の高周波発振器25と、その高周
波出力を各スイッチング素子を制御するために分配する
トランス26より構成されている。トランス26は4個
の二次側巻線27A、27B、28A、28Bを有し、
27A、27Bは互いに極性が逆向きであってインバー
タ10のスイッチング素子17、18を構成するトラン
ジスタをオンオフ制御し、28A、28Bは互いに極性
が逆向きであって、その一つがフォワードコンバータ5
のスイッチング素子3を構成するトランジスタをオンオ
フ制御する、図2の実施例の場合、巻線28A,28B
のいづれか一つは不要である。
【0022】図4に本発明の他の実施例を示す。この実
施例が図2のものと相違している点は、フォワードコン
バータ5をハーフブリッジコンバータに置き換えたこと
である。すなわち、トランス41の一次巻線41Aには
2個のスイッチング素子31、32の交互のオンオフに
より交互に励磁電流が供給され、2個の2次巻線41
B、41Bに半サイクルごとに誘起される高周波電力が
ダイオード14、15を通して平滑回路9に供給され
る。
【0023】図5に本発明のさらに他の実施例を示す。
この実施例が図2のものと相違している点は、フォワー
ドコンバータ5をプッシュプルコンバータに置き換えた
ことである。すなわち、トランス42の一対の一次巻線
42A、42Aの中間点が整流回路2の正極に接続さ
れ、一次巻線の両端がそれぞれ交互に作動するスイッチ
ング素子31、32を介して整流回路2の負極に接続さ
れている。
【0024】図6ないし図9に、図2に示した実施例の
各部の電流、電圧波形の実測したものを図示する。各図
とも、(A)図は横軸(時間軸)の一目盛が2mSであ
って全体が20mS、縦軸の一目盛は電圧波形が200
V、電流波形が1Aを表し、(B)図は(A)図の時間
軸のみを一目盛5μS全体が50μSに拡大したもので
ある。
【0025】図6はコンバータのスイッチング素子3を
構成するトランジスタのドレイン・ソース間電圧VDS
ドレイン電流ID を示している。図7はインダクタ71
の端子間電圧VL1と電流IL1を示している。図8はイン
ダクタ72の端子間電圧VL2と電流IL2を示している。
図9はコンデンサCの端子間電圧Vcと電流Icを示し
ている。各図とも、(A)図は商用交流電源の半サイク
ル、1/120Sごとの周期が認められ、(B)図は高
周波47KHzの1サイクル、21.2μSごとの周期
が認められる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、商用交流電力を整流し
た後段にコンバータを設けて一旦高周波電力に変換し、
再び直流に整流して平滑化し、しかもコンバータのスイ
ッチング素子をインバータのスイッチング素子と同期さ
せる構成としたので、商用交流電源の入力側に漏出する
高調波成分を低減でき、各構成部品の小型計量化、高効
率化が達成できた。また、コンバータを降圧型としたの
で回路構成が非常に簡単化され、製造コストが大幅に低
減した。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の構成図である。
【図2】は、本発明の一実施例を示す回路図である。
【図3】は、本発明の高周波発振部の実施例を示す回路
図である。
【図4】は、本発明の他の実施例を示す回路図である。
【図5】は、本発明のさらに他の実施例を示す回路図で
ある。
【図6】は、本発明の作用説明図であって、スイッチン
グ素子(3)のドレイン・ソース間電圧(VDS)とドレ
イン電流(ID )の波形実測図を示す。図(B)は図
(A)の時間軸を拡大した図である。
【図7】は、本発明の作用説明図であって、インダクタ
(L1 )の電圧(V L1)と電流(IL1)の波形実測図を
示す。図(B)は図(A)の時間軸を拡大した図であ
る。
【図8】は、本発明の作用説明図であって、インダクタ
(L2 )の電圧(V L2)と電流(IL2)の波形実測図を
示す。図(B)は図(A)の時間軸を拡大した図であ
る。
【図9】は、本発明の作用説明図であって、コンデンサ
(C)の端子電圧(Vc)と電流(Ic)の波形実測図
を示す。図(B)は図(A)の時間軸を拡大した図であ
る。
【図10】は、従来例を示す回路構成図である。
【図11】は、図10の回路の作用説明図である。
【図12】は、他の従来例を示す回路図である。
【図13】は、図12の回路の作用説明図である。
【符号の説明】
1 商用交流電源 2 整流回路 3 コンバータのスイッチング素子 4、41、42 トランス 5 コンバータ 7 平滑回路のインダクタ(L1 +L2 ) 8 平滑回路の電解コンデンサ(CO ) 9 平滑回路 10 インバータ 11 インダクタの分割点 12 コンデンサ(C) 17、18 インバータのスイッチング素子 24 発振回路部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用交流電源を整流する整流回路と、そ
    の整流回路の出力をスイッチングしてトランスの1次側
    に供給し、その2次側出力を整流するDC/DCコンバ
    ータと、インダクタ(L)と電解コンデンサ(CO )よ
    り成る平滑回路と、その平滑回路の出力を高周波により
    スイッチングして高周波電力に変換するインバータを有
    する電源装置において、上記平滑回路のインダクタ
    (L)を二分割した分割点と上記電解コンデンサ
    (CO )の負極との間に、電解コンデンサ(CO )より
    も小容量のコンデンサ(C)を接続したことを特徴とす
    る電源装置。
  2. 【請求項2】 商用交流電源を整流する整流回路と、そ
    の整流回路の出力をスイッチングしてトランスの1次側
    に供給し、その2次側出力を整流するDC/DCコンバ
    ータと、インダクタ(L)と電解コンデンサ(CO )よ
    り成る平滑回路と、その平滑回路の出力を高周波により
    スイッチングして高周波電力に変換するインバータを有
    する電源装置において、上記コンバータのスイッチング
    が上記インバータのスイッチングと同一周波数であって
    相互に同期していることを特徴とする電源装置。
  3. 【請求項3】 上記コンバータがフルブリッジ形であ
    る、請求項1または請求項2のいずれかに記載の電源装
    置。
  4. 【請求項4】 上記コンバータがハーフブリッジ形であ
    る、請求項1または請求項2のいずれかに記載の電源装
    置。
  5. 【請求項5】 上記コンバータがプッシュプル形であ
    る、請求項1または請求項2のいずれかに記載の電源装
    置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008079480A (ja) * 2006-09-25 2008-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 系統連系インバータ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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