JPS5914021A - 整流電源回路 - 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】 本発明は放電灯点灯回路に用いる整流電源回路に関する
ものである。

第１図に従来例の基本回路を示す。ｍけ商用電源、（２
）は４個のタイオードからなる全波整流用の整流回路で
、商用電源（１）を直流に整流するものである。Ｃｏは
整流回路（２）の出力端に並列に接続された平滑用のコ
ンデンサであり、（３）は負荷回路である。第１図（ａ
）に示す回路の定常状態においては、第１図（ｂ）に示
すように商用電源＋１）よりパルス状の入力電流Ｉｓが
流れ込む。尚、Ｖｓは商用電源の電源電圧である。ここ
で、この回路の電源力率は入力電圧が歪んでいないもの
とすると次式で表わされる。

ただし、１１は入力電流Ｉ８を級数展開した時の基本波
形成分である。Ｉｎは入力電流Ｉｓを級数展開した時の
ｎ次高調波成分、ダは入力電流Ｉｓを級数展開した時の
基本波成分Ｉ、と入力電源の入力電圧（商用電源ｆ４）
の電源電圧）Ｖｓの基本波成分との位相差である。

つまシ、第１図（ａ）に示す回路の電源力率ｐ、ｆは基
本成分の電流、電圧の位相差にはあまり影響さ決まる狭
素で決定されるものであり、パルス状の電流が流れ、］
′Ｊヂンサインプット型の電源回路では電源力率ｐ、ｆ
が悪く、入力電流Ｉｓの実効値が大きくなるなどの欠点
があった。

第２図は他の従来例を示し、商用電源ｆｌｉと整流回路
（２）との間には高周波阻止用のフィルター回路（７）
が挿入され、整流回路（２）の出力端にはスイ・ソチン
ジ回路（８）とインタフタシスたるチョークＬｏを介し
て平滑用〕ンデ′：ＪすＣｏを接続している。（３）は
負荷回路である。スイッチング回路（８）は整流回路（
２）の出力をチョッパーするスイッチンジ素子たるトラ
ンジスタＱｒｓおよびトランジスタＱ１をオンオフ制御
する例えば無安定マルチパイプし一夕等から構成される
制御回路（６）から成っている。Ｖｃｃは制御回路（６
）駆動用の低電圧電源である。タイオードＤＡはトラン
ジスタＱ１がオフした時チョークＬ０の電磁エネルｆ−
の放出をバイパスするためのものである。第２図の回路
において、トランジスタＱ＋を商用電源＋１）の同波数
より高い周波数でオンオフ制御することにより、トラ：
７ジスタＱ１の電流断続動作とチョークＬｏのイ、７タ
クタシスによるエネルギー蓄積効果を利用して力率を改
善し、第１図（ｂ）に示すようなパルス状の入力電流Ｘ
Ｓを防止するものである。しかし、トランジスタＱ１は
チョークＬｏを介して平滑用コンデンサｃｏに流れる電
流を断続するため、トランジスタＱ１の遮断電流が大き
くなりスイッチング損失が大きくなる。また商用電源ｆ
ｉｌに高目波電流を阻止するためのフィルター回路（７
）が大きくなるなどの欠点がある。

第８図は更に他の従来例を示すものであシ、商用電源（
１）に、フィルター回路（７）、整流回路（２）、チョ
ークＬｏ及びタイオード病を介して平滑用のコシヂン’
ｊｃｏを接続したものである。スイッチング回路（８）
は第２図の場合と同じに構成され、トランジスタＱ１は
チョークＬ０の一端と整流回路（２）の負出力端との間
に接続している。第２図の前従来例と同様に、トランジ
スタＱ、を制御回路（６）にて商用電源［１）の同波数
より高い同波数でオシオフ制御することにより、トラン
ジスタＱＩの電流断続動作と、チョークＬｏのインタフ
タンスによるエネル甲−蓄積効果を利用して力率を改善
し、第１図（ｂ）に示すようなパルス状の電流を防止す
るものである。しかし、トランジスタＱ＋けチョークＬ
ｏを介してトランジスタＱ１に流れる電流を断続するだ
め、トランジスタＱ＋の遮断電流が大きくなり、第２図
の場合と同様にスイッチング損失が大きくなる。また、
商用電源（１）に高周波電流を阻止するだめのフィルタ
ー回路（７）が大きくなるという問題がある。

本発明は上述の点に鑑みて提供したものであって、電源
力率を向上させ、回路への入力電流を低減させる整流電
源回路を提供することを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を図面によシ詳述する。

商用電源ｆ１＋にフィルター回路（７）、整流回路（２
）およびタイオードＤ、を介して平滑用のコンデンサＣ
８が接続されている。（３）は負荷回路である。整流回
路（２）の出力端にトラシスＴ１の１次巻線と、従来例
と同様に構成されたスイッチンジ回路（８）のスイッチ
ンタ素子たるトランジスタＱ１との直列回路が接続され
ている。トラシスＴ、０２次巻線はタイオードＤ２を介
して］ンダンサＣＯの正極側に接続しである。第５図は
動作波形図を示すものであシ、第５図（ａ）　ｌｄ商用
電源（１）の電源電圧波形で、タイオードＤ。

に流れる電流１０．は第１図（ｂ）と同様に第５図（ｂ
）に示すように流れる。第５図（ｆ）はトランジスタＱ
１のオンオフ動作を示し、トランジスタＱ１に流れる電
流はトランジスタＱ１のチョッパー動作によってチョッ
パーされた電流ＩＱ、として第５図（ｃ）に示すように
流れる。この電流ＩＱ＋はトランスＴ１の２次巻線を介
してコンデンサｃｏに充電電流として流れる。このよう
に電流ＩＱ、がトランスＴ、によりコンデンサＣ８の充
電電流として流れるため、タイオードＤ、に流れる電流
Ｔｏ、を小さくすることができ、電流ＩＤｌのピーク電
流を抑えることができる。つまり、電流ＩＤ、と電流Ｉ
Ｑ１のトランスＴ、を介した２次巻線に流れる電流との
合成電流が平滑用コンデンサＣ８の充電電流となシ、平
滑するだめの充電電流はほぼ一定となるためである。電
流ＩＤはタイオードＤ。

に流れる電流ＩＤ、と、トランジスタＱ、に流れる電流
ＩＱ＋との合成となり第５図（ｄ）に示すような波形と
なる。従って入力電流Ｉ８はフィルター回路（７）によ
って高目波を除去した第５図（ｅ）に示すような電流と
なる。入力電流Ｉｓは上記のようにパルス状の電流でな
くなるので入力力率が高くなり、しかも］ンヂンサＣ６
への充電電流は第４図に示す如く、チョッパーされてい
ない電流ＩＤ、とチョッパー電流ＩＱ、の合成した電流
となるために、チョッパ−電流ＩＱ、は第２図および第
８図に示す従来例より小さく設定できるので、トランジ
スタＱ１のスイッチ：７ジ損失を低減でき、またチョッ
パー電流ＩＱＩが小さいのでフィルター回路（７）を小
さくできるものである。尚、タイオードＤ１けトランジ
スタＱ１がオンオフ動作した時、コンデンサｃｏの充電
電圧によるトランジスタＱ１へのラッシュ電流防止と、
トランジスタＱ１がオフした時、トランスＴ１のイ？、
、タクタンスによる電磁エネル甲−の放出をコンデンサ
Ｃ８に一方向に行なうようにするために接続したもので
ある。

第６図は第４図の他の動作例を示すものであシ、第５図
ではトランジスタＱ１のオンオフ動作を商用電源（１）
の全期同行なっていたものを、電源電圧の低い期間つま
多電源電圧ＶＢのｔ！０り０ス点近傍だけトラ、７ジス
タＱ＋をオンオフ動作させるようにしたものである。従
って、タイオードＤ１に流れる電流ＩＤ＋は第６図（ｂ
）に示すように第５図（ｂ）と同様に流れる。トランジ
スタＱＩは第６図（ｆ）に示すように電源電圧Ｖｓの低
い期間のにオンオフ動作し、これに従いトランジスタＱ
１に流れる電流■Ｑ１は電源電圧Ｖｓの低い期間のみの
チョッパー動作によってチョッパーされた電流ＩＱ１が
第６図（ｃ）に示すように流れる。この電流ＩＱ、はト
ランスＴ、により２次巻線を介して平滑用コンデンサＣ
８に充電電流として流れる。電流ＩＤけＩＤ、とＩＱ、
との合成電流となυ第６図（ｄ）に示すようになり、更
に入力電流ｉｓはフィルター回路（７）により高間波分
を除去した第６図（ｅ）に示すような波形となる。尚、
第６図においては、電流Ｉｎ、が流れないタイオードＤ
、がオフしている期間にトランジスタＱ１をオシオつ動
作せしめている。トランジスタＱ、に流れる電流ＩＱ、
がトランスＴ、によりコンデ−ＪすＣｏの充電電流とし
て流れるため、チョッパーされない電流Ｉｎ、は小さく
することができ、平滑するだめの充電電流はほぼ一定と
なるため、電流ＩｏＨのピーク電流を抑えることができ
る。第５図の動作と同様に、入力電流Ｉｓはパルス状の
電流でなくなるので、入力力率が高くなり、しかもチョ
ッパー電流ＩＱ＋は第２図および第８図の従来例より小
さく設定できる。従って、トランジスタＱ１のスイツチ
ンジ損失を低減でき、またチョッパー電流ＩＱ、が小さ
いのでフィルター回路（７）を小さくできる。更に、第
５図に示すように商用電源（１）の全周期にわたってト
ランジスタＱ１をオンオフ動作する場合に比べて、第６
図の場合は、トランジスタＱ１に流れる電流ＩＱ、がよ
り小さくなるので、トラ、７ジスタＱ１のスイッチ：／
り損失をより低減でき、フィルター回路（７）もより小
さくすることができる。

第７図および第８図は第６図の動作においてトランスＴ
Ｉの巻数比を変えた場合の動作波形を示す。トランスＴ
、の１次巻線の巻線数をｎｌ、２次巻線の巻線数をｎ２
とした場合、第７図は　シーｌの場１ 合を示し、第８図け５〉■の場合を示す。第７１ 図と第８図の（ａ）〜（ｅ）は第６図の（ａ）　”　（
ｅ）と夫々対応している。第８図に示すように、電源電
圧Ｖｓが低い期間において、トラシスＴ１で昇圧してコ
ンデンサＣ８に充電するだめ、タイオードＤ１に流れる
電流ｌＤ１のピーク値を下げ、まだ商用電源ｆｌからの
入力電流Ｉｓの休止期間を小さくすることができ、より
高力率となる。つまり、電源電圧Ｖ８が低い期間に予ヨ
ッＪヘー回路のトランス１゛１で昇圧することによって
、電流ＩＱ１の導通期間を大きくできるので、電流■Ｄ
ｌを小さく、ピーク値を下げることができるものである
。

第９図は他の実施例を示し、前記トランスＴ、の代わり
にインタフタシスたるチョークＬ１を用いたものであシ
、このチョークＬ、とトランジスタＱｌとの直列回路を
整流回路（２）の出力端に並列に接続している。チョー
クＬ１とトランジスタＱ、の接続部よシタイオードＤ２
を平滑用コンダンサＣｏの正極側に接続している。この
回路において第５図及び第６図と同様の動作を行なうこ
とにより、同程度の効果を得ることができるものである
。

第１０図は本発明の具体的実施例を示し、第４図に示す
負荷回路（３）として、直流電圧を高周波電圧ＶＨＦに
変換するインバータ回路（９）と、発振トラシスＯＴの
出力巻線に接続された安定素子ＺＣと、蛍光灯のような
放電灯（１０）とで構成したものである。

完全平滑されたコニ、１デシサＣｏの直流電圧を、２個
のトランジスタ’ｒｒ　Ｉ　’ｒｒ　２を用いたトラン
ジスタ式イシバータ回路（９）により低周波リップルを
含まない高周波電圧ＶＨＦに変換し、この高周波電圧Ｖ
ＨＦによって放電灯（１０）を点灯しているものである
。放電灯（１０）は低同波リップルを含まない高目波電
圧ＶＨＦによる点灯のため、効率の向上、放電灯（１０
）の安定点灯が得られ、しかも本発明によシ入力高力率
が得られる。尚、制御回路（６）の低間波電源ＶＣＣと
して、インバータ回路（９）の発振トランスＯＴの巻線
から得ている。

ところで、第１図に示す回路では、コンダンサＣｏの電
圧は、電源電圧Ｖｓのほぼピーク値の直流電圧となるが
、第２図に示す回路ではトランジスタＱ＋１　チョーク
Ｌ。およびタイオードＤＡが減圧形チョッパーを構成し
ているため、コンダンサＣ６の電圧は第１図の場合より
小さくなる。第３図に示す回路においては、チョークＬ
。、トランジスタＱ１およびタイオードＤ１が増圧形チ
ョッパーを構成しているために、コンデンサＣｏの電圧
は第１図の場合より大きくなる。したがって、第２図お
よび第８図を第１図と同じ電源電圧Ｖｓ、負荷回路（３
）を設定するならば、第２図に示す回路において負荷は
過少となシ、第８図に示す回路においては過大となる。

したがって、第１図と同じ負荷電力に設定するには、電
源電圧Ｖｓか負荷回路（３）を調整する必要がある。第
４図に示す回路において特に第６図に示すような動作を
させた場合には、コンダンサＣｏの電圧は第１図とほぼ
同じ（電源電圧ＶＳのほぼピーク値の直流電圧となる）
であるので、第１図に示した電源電圧ｖ８と負荷回路（
３）をそのまま適用でき、電源電圧Ｖｓや負荷回路（３
）を調整する必要がない。

第１１図は他の実施例を示し、整流回路＋２）　＋２γ
を２組設けたものである。一方の整流回路（２）′は平
滑用コンデ′ＪすＣｏに直接接続し、他方の整流回路（
２）は商用電源＋１）よシフイルター回路（７）を介し
て設け、整流回路（２）の出力端よりトランスＴ１、タ
イオードＤ、を介してコンデンサＣ０に接続している。

トランスＴ、ノ１次巻線はスイツチンク回路（８）のト
ランジスタＱ１を直列に接続しである。この回路におい
ては、整流回路（２）′からの低周波電流と、他方の整
流回路（２）およびトランスＴ１を介したチョッパーさ
れた高同波電流との合成電流がコンデンサＣ８に供給さ
れる。従って、低目波電流とチョッパーされた電流（高
同波電流）を分離できるので、フィルター回路（７）が
第４図に示す場合よりも小さくできるものである。つま
り、整流回路（２γに高同波電流が流れなくなるので、
整流回路（２Ｙの損失を小さくでき、また他方の整流回
路（２）にはトランスＴ１の１次巻線とトラシジスタＱ
１に流れる電流だけであるので、もともと損失が小さい
からである。また第１２図に示すように、フィルター回
路（７）の代わりにトランスＴ、を用いても良い。

本発明は上述のように、商用電源を直流に整流する整流
回路の出力端に平滑用のコンデンサを接続し、該コンデ
ンサの両端に負荷回路を接続し、商用電源より高い同波
数でオンオフ動作を行なうスイッチシタ素子と、このス
イッチシタ素子のオシオフ動作により電磁エネル甲−を
蓄積および放出するインダクタンスとの直列回路を前記
整流回路の出力端に並列に接続し、スイッチング素子の
オン時において前記インダクタンスに蓄積された電磁エ
ネル甲−をスイッチング素子のオフ時に前記コンデンサ
に放出せしめてコンデンサに充電電流を供給せしめるよ
うにしたものであるから、整流回路からのコンデンサへ
の充電電流と、スイッチ−Ｊり素子によりチョッパーさ
れた電流によるスイッチング素子のオフ時にインダクタ
ンスの電磁エネルｆ−の放出で生じる充電電流との合成
電流とが平滑用コンデンサに充電されるため、入力電流
は従来のようにパルス状の電流でなくなり入力力率が高
くなり、しかも、スイッチシタ素子に流れる電流はコン
デ′Ｊｔｊへ充電される全電流とは異なシ、整流回路に
並列に接続されたイ′Ｊタクタシスに蓄積せしめる電磁
エネル甲−分だけであるから少ない電流であるため、ス
イッチ′Ｊり素子のスイッチ、７り損失を低減できる効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は従来例の基本回路図、波形図、
第２図は他の従来例の回路図、第８図は更に他の従来例
の回路図、第４図は本発明の実施例の具体回路図、第５
図（ａ）〜（ｆ）は同上の動作波形図、第６図（ａ）〜
（ｆ）は同上の動作波形図、第７図（ａ）〜（ｅ）は同
上のトランスの巻数比を旦３＝１とした場合の動作１ 波形図、°第８図（ａ）〜（ｅ）はトランスの巻数比を
Ｌｌ１ 〉■とした場合の動作波形図、第９図は同上の他の実施
例の具体回路図、第１０図は同上の具体的実施例を示す
具体回路図、第１１図および第１２図は整流回路を２組
用いた場合の具体回路図である。 （１）は商用電源、（２）は整流回路、（３）は負荷回
路、（７）はフィルター回路、ＶＳけ電源電圧、ｃｏは
平滑用コンデンサ、Ｔ、はトランス、Ｄ、はタイオード
、Ｌｌはチョークを示す。 代理人　弁理士　　石　１）長　化 ７１図 （０） （’Ｑ’） 手続補正書（方式） 昭和５７年１１月　１日 昭和５７年特許願第１２８２０１号 ２、発　明の名称 整流電源回路 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　特許出願人 性　　所　　大阪府門真市大字門真１０４８番地名　称
　（５８３）松下電工株式会社 代表者小　林　　郁 ４、代理人 郵便番号　５３０ ・−一！ ７ ５、補正命令の日付 別紙の通り 訂　　　　　正　　　　　書 願書番号　　特願昭５７−１２８２０１号１、本願明細
書第１７頁第３行目の「第５図（ａ）〜（ｆ）」を「第
５図」と訂正する。 ２、　同上第１７頁第４行の全文を削除して下記の文を
挿入する。 「は同上の動作波形図、第７図は同上」３、同上第１７
頁第６行目の［第８図（ａｌ〜（ｅ）ｊ全「第８図」と
訂正する。 代理人　弁理士　　石　１）長　七 （１）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）商用電源を直流に整流する整流回路の出力端に平
   滑用のコンデンサを接続し、該コンデンサの両端に負荷
   回路を接続し、商用電源より高い同波数でオンオフ動作
   を行なうスイッチシタ素子と、このスイッチング素子の
   オンオフ動作により電磁エネル千−を蓄積および放出す
   るインタフタンスとの直列回路を前記整流回路の出力端
   に並列に接続し、スイッチング素子のオン時において前
   記インタフタシスに蓄積された電磁エネル千−をスイッ
   チシタ素子のオフ時に前記コンデンサに放出せしめてコ
   ンデンサに充電電流を供給せしめて成る整流電源回路。 （２）商用電源の電源電圧の低い期間のみ前記スイッチ
   ング素子をオンオフ動作せしめたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の整流電源回路。 （８）前記整流回路の出力端に並列に、スイッチシタ素
   子とトランスの１次巻線との直列回路を接続し、トラン
   スの２次巻線をタイオードを介して平滑用コンデニアす
   の正極側に接続し、該トランスの１次巻線の巻線数０１
   と２次巻線の巻線数ｎ２との比を　−”＞１としたこと
   を特徴とする特許請求の１ 範囲第１項又は第２項記載の整流電源回路。 （４）整流回路の出力端と平滑用コンデンサとの間にタ
   イオードを接続し、整流回路とタイオードとの接続部と
   整流回路の出力端の他端との間にスイッチシタ素子とイ
   ：／タクタンスを接続し・該タイオードのオフ期間に前
   記スイ・シチンジ素子をオンオフ動作せしめたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の整流電
   源回路。 （５）部用電源に整流回路と平滑用のコンデンサ七を介
   して負荷回路を接続し、該商用電源にフィルター回路を
   介して他の整流回路を並列に接続し、他の整流回路の出
   力端にスイッチシタ素子とインタフタンスとの直列回路
   を接続し、インタクタンスの一端を前記平滑用コンデン
   サの正極側に接続し、スイッチンタ素子を商用電源より
   高い同波数でオンオフ動作を行ない、スイッチンク素子
   のオン時に蓄積されたインタフタシスの電磁エネル千−
   をスイッチンク素子のオフ時に平滑用コンデンサに放出
   せしめるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の整流電源回路。