JP4421250B2 - High frequency inverter device - Google Patents
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Description
本発明は、一対の直列的に接続したスイッチング素子を備えた高周波インバータ装置に関する。 The present invention relates to a high-frequency inverter device including a switching element connected pair of serially.
商用交流電源のような低周波交流電源を用いて例えば放電ランプを高周波で点灯する照明用電子安定器における高調波対策は、パッシブフィルタ方式、アクティブフィルタ方式および部分平滑方式に区分される。また、アクティブフィルタ方式には、チョッパ方式、チャージポンプ方式およびチャージポンプ+チョッパ方式がある。
ところが、パッシブフィルタにおいては、負荷に直列のインダクタおよび並列のコンデンサを接続してそれらの共振周波数を電源周波数の3倍に共振するように回路定数を選択するが、特にインダクタには電力容量の大きなものを必要とするので、小形、軽量化を図ることができない。 However, in a passive filter, a series inductor and a parallel capacitor are connected to a load and circuit constants are selected so that their resonance frequency resonates three times the power supply frequency. In particular, the inductor has a large power capacity. Since something is required, it is impossible to reduce the size and weight.
アクティブフィルタにおいては、チョッパ形の場合、インバータとは別に独立した昇圧チョッパ回路を配設するので、部品点数が多くなり、コストアップを招く。また、チャージポンプ方式およびチャージポンプ+チョッパ方式は、インバータのスイッチング素子をアクティブフィルタのスイッチング素子として兼用するいわゆる複合形であるが、回路構成が複雑であったり、十分な平滑化作用が得られなかったりするなどの問題がある。 In the active filter, in the case of the chopper type, an independent step-up chopper circuit is provided separately from the inverter, so that the number of parts increases and the cost increases. The charge pump method and the charge pump + chopper method are so-called composite types in which the switching element of the inverter is also used as the switching element of the active filter, but the circuit configuration is complicated and sufficient smoothing action cannot be obtained. There are problems such as.
部分平滑回路においては、最近の厳しい入力電流高調波規格を満足することができない。 The partial smoothing circuit cannot satisfy the recent strict input current harmonic standards.
本発明は、中性点形降圧非反転インバータを備えるとともに、高調波ひずみが少なく、十分な高周波電力の供給が容易で、しかも回路構成が簡単な高周波インバータ装置およびこれを用いた放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。 The present invention includes a high-frequency inverter device including a neutral point step-down non-inverting inverter, low harmonic distortion, easy supply of sufficient high-frequency power, and a simple circuit configuration, and a discharge lamp lighting device using the same The purpose is to provide.
請求項1の発明の高周波インバータ装置は、高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、前記一対のスイッチング素子の接続点と前記一対の整流素子の接続点との間に、低周波交流電源とインダクタと負荷の直列回路を接続したブリッジ形整流・変換回路と;前記インダクタと第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの直列回路からなり、前記インダクタに並列接続した第1の帰還回路要素と前記インダクタに対する極性が第1の整流素子と逆の極性を有する第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの直列回路からなり前記インダクタに並列接続した第2の帰還回路要素とからなる帰還回路、ならびに前記一対のスイッチング素子を含むチョッパ回路と;チョッパ回路における帰還回路の第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの接続点と帰還回路の第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの接続点との間に接続された平滑コンデンサと;平滑コンデンサおよび一対のスイッチング素子の直列回路の間に順方向に介在する第3および第4の整流素子と;を具備していることを特徴としている。 High-frequency inverter device of the invention of claim 1, together are forming a series circuit of the series circuit and a pair of rectifying elements of the pair of switching elements alternately switching at a high frequency are connected in parallel, the connection point of the pair of switching elements and between the connection point of the pair of rectifying elements, a low-frequency AC power source and the inductor and the bridge rectifier-converter circuit with a series circuit of the load; the inductor and the first rectifier element and the first small-capacity made a series circuit of a capacitor, the series of first second rectifying element and the second small capacitor polarity with respect to the inductor and the feedback circuit element has a polarity opposite to that of the first rectifying element connected in parallel to said inductor a feedback circuit and a second feedback circuit elements connected in parallel to said inductor consists circuit, and the pair of switching elements A connection between the connection point of the first rectifying element and the first small-capacitance capacitor of the feedback circuit in the chopper circuit and the connection point of the second rectification element and the second small-capacitance capacitor of the feedback circuit. And a third rectifying element and a third rectifying element interposed in a forward direction between a series circuit of the smoothing capacitor and a pair of switching elements.
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。 In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
本発明において、「高周波」とは、周波数1kHz以上、好ましくは可聴周波数の限界を超える20kHz以上、より好ましくはリモコンの搬送周波数より高い40kHz以上をいう。 In the present invention, “high frequency” means a frequency of 1 kHz or more, preferably 20 kHz or more exceeding the limit of the audible frequency, more preferably 40 kHz or more higher than the carrier frequency of the remote control.
<ブリッジ形整流・変換回路について> ブリッジ形整流・変換回路は、低周波交流を整流して直流に変換するとともに、直流をスイッチングによって高周波に変換する手段であり、したがって中性点形降圧非反転形のインバータとして動作する。低周波交流を直流に変換するには、主として一対の整流素子が作用する。また、直流を高周波に変換するには、一対のスイッチング素子が作用する。 <Bridge type rectification / conversion circuit> The bridge type rectification / conversion circuit rectifies low-frequency alternating current and converts it into direct current, and also converts direct current into high frequency by switching. Operates as an inverter. In order to convert low-frequency alternating current into direct current, a pair of rectifying elements mainly acts. A pair of switching elements acts to convert direct current to high frequency.
一対のスイッチング素子は、直接直列接続している態様および他の回路素子、例えば抵抗器などを介して間接的に直列接続した態様のいずれであってもよい。また、一対のスイッチング素子および一対の整流素子は、機能上一対として作用することができればよく、一対の両方またはいずれか一方がそれぞれ複数の素子により構成されていることを許容する。さらに、スイッチング素子は、高周波でスイッチング可能な可制御なスイッチング素子であれば、どのような構成であってもよく、例えばバイポーラトランジスタ、FETなどを用いることができる。 The pair of switching elements may be either directly connected in series or indirectly connected in series via another circuit element such as a resistor. In addition, the pair of switching elements and the pair of rectifying elements only need to be able to function as a pair in terms of function, and both or either of the pair is allowed to be configured by a plurality of elements. Furthermore, the switching element may have any configuration as long as it is a controllable switching element that can be switched at a high frequency. For example, a bipolar transistor, an FET, or the like can be used.
低周波交流電源は、ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間に単独で接続してもよいし、チョッパ回路のインダクタおよび放電ランプなど負荷を直列に介して接続している。 Low-frequency AC power source may be connected solely between AC input terminal of the bridge rectifier-converter circuit is connected to a load such as inductors and discharge electric lamps chopper circuit through the series.
<チョッパ回路について> 本発明において、「チョッパ回路」とは、直流電流のスイッチングによりインダクタの両端間に生じる逆起電力を帰還して、ある電圧の直流電圧を電圧の異なる他の直流電圧に変換する手段をいう。そして、以下説明する回路構成によって降圧形のチョッパ回路が形成される。 <About the Chopper Circuit> In the present invention, the “chopper circuit” refers to feedback of a counter electromotive force generated between both ends of an inductor by switching of a DC current, and converts a DC voltage of a certain voltage into another DC voltage having a different voltage. Means to do. A step-down chopper circuit is formed by the circuit configuration described below.
すなわち、インダクタは、チョッパ専用であってもよいし、出力トランスを兼ねていてもよい。逆起電力を帰還するための帰還回路は、第1および第2の帰還回路要素から構成されている。第1の帰還回路要素は、第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの直列回路からなり、主としてインダクタに並列接続して低周波交流電圧が一方の極性のときに作動するように整流素子の極性が選択されている。これに対して、第2の帰還回路要素は、第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの直列回路からなり、同様にインダクタに並列接続するが、上記インダクタに対する極性が第1の整流素子とは逆の極性を有し、したがって主として低周波交流電圧が他方の極性のときに作動するように整流素子の極性が選択されている。そして、第1および第2の帰還回路は、インダクタの逆起電力の極性に対して整流素子が順方向になる方が帰還作用を行う。要するに、低周波交流電圧の各半波の極性に応じて第1および第2の帰還回路要素が交互に帰還作用を担当する。なお、本発明において、「小容量コンデンサ」とは、その静電容量が相対的に小さくて、低周波交流電圧に対してほぼ完全平滑的ないし部分平滑的な平滑化作用を実質的に奏しないコンデンサをいう。 That is, the inductor may be dedicated to the chopper or may also serve as the output transformer. A feedback circuit for feeding back the counter electromotive force is composed of first and second feedback circuit elements. The first feedback circuit element includes a series circuit of a first rectifying element and a first small-capacitance capacitor, and is mainly connected in parallel to the inductor so as to operate when the low-frequency AC voltage has one polarity. The polarity is selected. On the other hand, the second feedback circuit element is composed of a series circuit of a second rectifier element and a second small-capacitance capacitor, and is connected in parallel to the inductor, but the polarity with respect to the inductor is the first rectifier element. Therefore, the polarity of the rectifying element is selected so as to operate mainly when the low-frequency AC voltage is the other polarity. The first and second feedback circuits perform feedback when the rectifying element is in the forward direction with respect to the polarity of the counter electromotive force of the inductor. In short, the first and second feedback circuit elements are alternately responsible for the feedback action according to the polarity of each half wave of the low-frequency AC voltage. In the present invention, the term “small capacitor” means that the capacitance is relatively small, and substantially no smoothing effect is obtained with respect to the low-frequency AC voltage. A capacitor.
<平滑コンデンサについて> 平滑コンデンサは、チョッパ回路の帰還電流により充電され、さらに一対のスイッチング素子により再び高周波に変換されるように配設されている、したがって、平滑コンデンサは、帰還回路の出力端となる第1の帰還回路要素の第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの接続点と、第2の帰還回路要素の第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの接続点との間に接続されている。また、平滑コンデンサは、電解コンデンサなどの相対的にその静電容量が大きくて、帰還電圧を少なくとも部分的に平滑化する作用を奏する。 <Smoothing Capacitor> The smoothing capacitor is disposed so as to be charged by the feedback current of the chopper circuit and further converted to a high frequency by the pair of switching elements. Therefore, the smoothing capacitor is connected to the output terminal of the feedback circuit. Between the connection point of the first rectifying element and the first small-capacitance capacitor of the first feedback circuit element and the connection point of the second rectification element and the second small-capacitance capacitor of the second feedback circuit element. It is connected to the. Further, the smoothing capacitor has a relatively large capacitance, such as an electrolytic capacitor, and has an effect of smoothing the feedback voltage at least partially.
<第3および第4の整流素子について> 第3および第4の整流素子は、平滑コンデンサと一対のスイッチング素子の直列回路との間に順方向に介在して、ブリッジ形整流・変換回路の一対の整流素子によって整流された低周波交流電流の平滑コンデンサへの回り込みを防止するとともに、平滑コンデンサならびに帰還回路の帰還回路の第1および第2の小容量コンデンサの電荷の放電路を提供する。 <Regarding the Third and Fourth Rectifying Elements> The third and fourth rectifying elements are interposed between the smoothing capacitor and the series circuit of the pair of switching elements in the forward direction, and are a pair of bridge-type rectifying / converting circuits. The low-frequency alternating current rectified by the rectifier element is prevented from wrapping around the smoothing capacitor, and a discharge path for the charge of the smoothing capacitor and the first and second small-capacitance capacitors of the feedback circuit of the feedback circuit is provided.
<本発明の作用について> 本発明は、以上の構成を具備していることにより、低周波交流電圧がブリッジ形整流・変換回路において全波整流されるとともに高周波でスイッチングされる結果、ブリッジ形整流・変換回路によって降圧変換インバータ動作を行う。 <Operation of the Present Invention> Since the present invention has the above-described configuration, the low-frequency AC voltage is full-wave rectified and switched at a high frequency in the bridge-type rectification / conversion circuit.・ Step-down converter operation is performed by the conversion circuit.
また、チョッパ回路のインダクタには、低周波交流電源から流入するスイッチングにより高周波化された低周波交流電流とチョッパ回路による高周波電流とが双方向に流れる。そして、インダクタは、スイッチング素子のスイッチングによる高周波電流に対してのみ有効なインピーダンスを有すればよいので、低周波交流電源が実質的に短絡されることなく動作することが可能になる。したがって、チョッパ回路のインダクタを小形化、軽量化することができる。 In addition, a low-frequency alternating current that has been increased in frequency by switching flowing from a low-frequency alternating current power source and a high-frequency current generated by the chopper circuit flow bidirectionally in the inductor of the chopper circuit. Since the inductor only needs to have an impedance effective only for a high-frequency current due to switching of the switching element, the low-frequency AC power supply can operate without being substantially short-circuited. Therefore, the inductor of the chopper circuit can be reduced in size and weight.
さらに、低周波交流電圧の極性に応じて一対のスイッチング素子のいずれか一方における交互スイッチングによりチョッパ回路のインダクタに発生する逆起電力が第1および第2の帰還回路要素のうちいずれか一方における小容量コンデンサに帰還して充電されるとともに、さらに平滑コンデンサに充電される。そして、帰還して上記小容量コンデンサおよび平滑コンデンサにいったん蓄積された直流エネルギーが次に放電する際には、第3および第4の整流素子のいずれか一方により形成される放電回路に介在するスイッチング素子のスイッチングによって直流エネルギーが高周波に変換されるので、負荷はその高周波電圧により付勢される。 Further, the back electromotive force generated in the inductor of the chopper circuit by the alternating switching in either one of the pair of switching elements according to the polarity of the low frequency AC voltage is small in either one of the first and second feedback circuit elements. The capacitor is fed back to the capacitor and charged, and the smoothing capacitor is further charged. Then, when the DC energy once fed back and once accumulated in the small-capacitance capacitor and the smoothing capacitor is discharged next, the switching interposed in the discharge circuit formed by one of the third and fourth rectifier elements Since the DC energy is converted into a high frequency by switching the element, the load is energized by the high frequency voltage.
次に、低周波交流電圧の極性が反転すると、同様に一対のうち他方のスイッチング素子におけるスイッチングにより、直流エネルギーが第1および第2の帰還回路要素のうち他方における小容量コンデンサに帰還してこれを充電するとともに、さらに平滑コンデンサを充電する。そして、上記小容量コンデンサおよび平滑コンデンサに蓄積された直流エネルギーが次に放電する際には、第3および第4の整流素子のいずれか他方により形成される放電回路に介在する他方のスイッチング素子のスイッチングによって直流エネルギーが高周波に変換されるので、負荷はその高周波電圧により付勢される。次に一対のスイッチング素子の一方がオンすると、一方の帰還回路要素の小容量コンデンサおよび平滑コンデンサが負荷および一方のスイッチング素子を経由して放電する。その結果、このとき上記とは反対極性方向に波高値がほぼ一定の高周波電圧が発生する。 Next, when the polarity of the low-frequency AC voltage is reversed, the DC energy is fed back to the small-capacitance capacitor in the other of the first and second feedback circuit elements by switching in the other switching element of the pair. As well as a smoothing capacitor. When the DC energy accumulated in the small-capacitance capacitor and the smoothing capacitor is discharged next time, the other switching element interposed in the discharge circuit formed by the other one of the third and fourth rectifying elements. Since direct current energy is converted into high frequency by switching, the load is energized by the high frequency voltage. Next, when one of the pair of switching elements is turned on, the small-capacitance capacitor and the smoothing capacitor of one feedback circuit element are discharged via the load and the one switching element. As a result, at this time, a high-frequency voltage having a substantially constant peak value is generated in the opposite polarity direction.
そうして、本発明の高周波インバータ装置の定常状態時においては、帰還回路および高周波変換の動作は、次のとおりとなる。すなわち、チョッパ回路の帰還回路は、その第1および第2の小容量コンデンサが上述したようにインダクタの逆起電力により充電されている。そして、一方の帰還回路要素の整流素子が順方向になる低周波交流電圧の半波の期間において、一方のスイッチング素子がオンしたときに、当該スイッチング素子が属する方の帰還回路要素における小容量コンデンサの充電電圧が低周波交流電圧の瞬時値より高いときには、その充電電荷が第3および第4の整流素子のうち当該帰還回路要素に接続する方および当該スイッチング素子を介して放電し、次に当該スイッチング素子がオフし、他方のスイッチング素子がオンすると他方の帰還回路要素に属する小容量コンデンサの充電電荷が他方のスイッチング素子を介して流れるので、交互に正負両極性に振れる高周波電圧が発生する。この高周波電圧によって負荷が付勢される。低周波交流電圧の極性が反転したときにも上記と同様な回路動作が、他方の帰還回路要素、そこに接続する方の第4または第3の整流素子および他方のスイッチング素子の閉回路と、一方の帰還回路要素、そこに接続する方の第3または第4の整流素子および一方のスイッチング素子の閉回路とにおいて行われる。 Thus, in the steady state of the high frequency inverter device of the present invention, the operation of the feedback circuit and the high frequency conversion is as follows. That is, in the feedback circuit of the chopper circuit, the first and second small capacitors are charged by the counter electromotive force of the inductor as described above. Then, in the half-wave period of the low-frequency AC voltage in which the rectifying element of one feedback circuit element is in the forward direction, when one switching element is turned on, the small-capacitance capacitor in the feedback circuit element to which the switching element belongs When the charging voltage is higher than the instantaneous value of the low-frequency alternating voltage, the charged charge is discharged through the switching element and the one connected to the feedback circuit element among the third and fourth rectifying elements, When the switching element is turned off and the other switching element is turned on, the charge of the small-capacitance capacitor belonging to the other feedback circuit element flows through the other switching element, so that a high-frequency voltage that alternates between positive and negative polarities is generated. The load is energized by the high frequency voltage. When the polarity of the low-frequency AC voltage is reversed, the circuit operation similar to the above is performed by the other feedback circuit element, the fourth or third rectifying element connected to the other feedback circuit element, and the closed circuit of the other switching element, This is performed in one feedback circuit element, the third or fourth rectifying element connected to the feedback circuit element, and the closed circuit of one switching element.
以上の説明によって理解できるように、低周波交流電源から流入する低周波交流が直接スイッチングされて変換される高周波電流と、第1および第2の小容量コンデンサに帰還した直流エネルギーがスイッチングされて流れる高周波電流とが、負荷に通流するので、負荷は高周波電圧の印加により所定の作動を行う。そこで、高周波交流が通流するインダクタと直列に負荷を接続しているので、負荷を高周波電圧により付勢することができる。さらに要すれば、帰還された直流エネルギーがスイッチングされて変換された高周波電流が通流する回路部分に共振回路を接続して、共振出力によって負荷を付勢するように構成することができる。 As can be understood from the above description, the high-frequency current that is directly switched by the low-frequency alternating current flowing from the low-frequency alternating-current power supply and the direct-current energy that is fed back to the first and second small capacitors are switched and flown. Since the high-frequency current flows through the load, the load performs a predetermined operation by applying a high-frequency voltage. Therefore, since the load is connected in series with the inductor through which high-frequency alternating current flows, the load can be energized by the high-frequency voltage. Further, if necessary, a resonance circuit can be connected to a circuit portion through which the high-frequency current converted by switching the fed back DC energy flows, and the load can be energized by the resonance output.
また、本発明においては、低周波交流電源から流入する入力電流が低周波交流電圧の各半波の全期間を通じて休止期間を生じることなく、しかも正弦波状をなすので、高調波ひずみが極めて少なくなる。なお、発生する高周波電圧の包絡線は、正弦波状に変化する。 Further, in the present invention, the input current flowing from the low-frequency AC power supply does not cause a rest period throughout the entire period of each half-wave of the low-frequency AC voltage, and also has a sinusoidal shape, so that harmonic distortion is extremely reduced. . Note that the envelope of the generated high frequency voltage changes in a sine wave shape.
さらに、本発明においては、チョッパ回路の帰還回路が一対のスイッチング素子とは別に配設されるので、スイッチング素子としてFETを用いるとしても、その寄生ダイオードを経由して帰還させる必要がないために、高効率化される。あるいは、スイッチング素子に帰還用のダイオードを並列接続しなくてもよいので、スイッチング素子やその駆動回路などが密集した位置近傍に帰還回路を実装する必要性がなくなるために、配線基板設計における実装自由度が向上する。 Furthermore, in the present invention, since the feedback circuit of the chopper circuit is arranged separately from the pair of switching elements, even if an FET is used as the switching element, it is not necessary to feed back via the parasitic diode. Increased efficiency. Alternatively, since there is no need to connect a feedback diode to the switching element in parallel, there is no need to mount a feedback circuit near the position where the switching elements and their drive circuits are densely packed. The degree is improved.
さらにまた、インダクタに蓄積された磁気エネルギーを一対のスイッチング素子を経由しないで平滑コンデンサの直流エネルギーに転換して、これを高周波発生の電源とするので、高効率で、しかも回路設計の自由度が高くなる。 Furthermore, the magnetic energy stored in the inductor is converted to DC energy of the smoothing capacitor without going through a pair of switching elements, and this is used as a power source for generating high frequency, so that it is highly efficient and the degree of freedom in circuit design is high. Get higher.
さらにまた、第1および第2の小容量コンデンサの充電回路は、一対のスイッチング素子が高周波のスイッチングを開始する以前には存在しないので、低周波交流電源の投入時の突入電流が発生しなくなるとともに、低周波交流電圧の半波の全期間にわたって入力電流がほぼ正弦波状に流入する。このため、電源容量や配線容量に余裕が生じるとともに、入力電流の休止期間が生じないので、高調波ひずみが少なくなる。 Furthermore, since the first and second small-capacitor charging circuits do not exist before the pair of switching elements starts high-frequency switching, no inrush current occurs when the low-frequency AC power supply is turned on. The input current flows almost sinusoidally over the entire half-wave period of the low-frequency AC voltage. For this reason, there is a margin in the power source capacity and the wiring capacity, and since there is no input current pause period, harmonic distortion is reduced.
<その他の構成について> 本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を付加することにより、より実用的な高周波インバータ装置やこれを用いた放電ランプ点灯装置を得ることができる。
1.(共振回路について) 共振回路は、一対のスイッチング素子の交互スイッチングにより形成された高周波電圧に共振して高周波インバータ装置の負荷回路を提供する。共振回路は、インダクタおよびコンデンサにより形成される。なお、「インダクタ」とは、インダクタンスを有する回路手段を意味し、チョークコイルのようなものに限定されない。したがって、1次側から見て適当なインダクタンスを有すればトランスなどであってもよい。そうして、共振回路は、負荷、例えば放電ランプの始動時には共振により高電圧を形成して、これを負荷に印加することによりその始動を促進するとともに、高周波電圧の波形を正弦波に整形する。
2.(高周波ノイズフィルタ回路) 高周波ノイズフィルタ回路は、高周波インバータ装置の作動により発生した高周波ノイズが低周波交流電源側へ流出するのを防止する回路手段であり、低周波交流電源と高周波インバータ装置の入力端との間に直並列接続することができる。
3.(平滑コンデンサ) 一対のスイッチング素子の直列回路に並列に平滑コンデンサを接続することにより、負荷に印加される高周波電圧の包絡線波形のリップル成分を低減させることができる。
<Other Configurations> Although not an essential component of the present invention, a more practical high-frequency inverter device and a discharge lamp lighting device using the same can be obtained by adding the following configuration.
1. (Regarding Resonant Circuit) The resonant circuit resonates with a high-frequency voltage formed by alternating switching of a pair of switching elements to provide a load circuit of the high-frequency inverter device. The resonant circuit is formed by an inductor and a capacitor. The “inductor” means a circuit means having inductance, and is not limited to a choke coil. Therefore, a transformer or the like may be used as long as it has an appropriate inductance when viewed from the primary side. Thus, the resonance circuit forms a high voltage by resonance at the start of the load, for example, a discharge lamp, and promotes the start by applying this to the load, and shapes the waveform of the high-frequency voltage into a sine wave. .
2. (High-frequency noise filter circuit) The high-frequency noise filter circuit is a circuit means for preventing high-frequency noise generated by the operation of the high-frequency inverter device from flowing out to the low-frequency AC power supply side. A series-parallel connection can be made between the ends.
3. (Smoothing capacitor) By connecting a smoothing capacitor in parallel to a series circuit of a pair of switching elements, the ripple component of the envelope waveform of the high-frequency voltage applied to the load can be reduced.
請求項2の発明の高周波インバータ装置は、高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、前記一対のスイッチング素子の接続点と前記一対の整流素子の接続点との間に、低周波交流電源と2次側に負荷を接続したトランスの1次側との直列回路、を接続したブリッジ形整流・変換回路と;前記1次側と第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの直列回路からなり、前記1次側に並列接続した第1の帰還回路要素と前記1次側に対する極性が第1の整流素子と逆の極性を有する第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの直列回路からなり前記1次側に並列接続した第2の帰還回路要素とからなる帰還回路、ならびに前記一対のスイッチング素子を含むチョッパ回路と;チョッパ回路における帰還回路の第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの接続点と帰還回路の第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの接続点との間に接続された平滑コンデンサと;平滑コンデンサおよび一対のスイッチング素子の直列回路の間に順方向に介在する第3および第4の整流素子と;を具備していることを特徴としている。A high-frequency inverter device according to a second aspect of the present invention is formed by connecting in parallel a series circuit of a pair of switching elements and a series circuit of a pair of rectifying elements that are alternately switched at a high frequency, and a connection point of the pair of switching elements A bridge-type rectification / conversion circuit in which a low-frequency AC power supply and a series circuit of a primary side of a transformer having a load connected to the secondary side are connected between the connection point of the pair of rectifying elements; The first feedback circuit element connected in parallel to the primary side and the polarity with respect to the primary side is reverse to that of the first rectifier element, comprising a series circuit of a secondary side, a first rectifier element, and a first small-capacitance capacitor. A feedback circuit comprising a second feedback rectifier element having a polarity and a second feedback circuit element connected in parallel to the primary side, and a pair of switches. A connection point between the first rectifying element and the first small-capacitance capacitor in the feedback circuit and a connection point between the second rectifying element and the second small-capacitance capacitor in the feedback circuit. And a third capacitor and a fourth rectifying element interposed in a forward direction between a series circuit of the smoothing capacitor and a pair of switching elements.
本発明は、請求項1の発明の高周波インバータ装置と比較すると、インダクタをトランスの一次側に置換し、かつ2次側に負荷を接続したものである。As compared with the high-frequency inverter device of the first aspect of the present invention, the inductor is replaced with the primary side of the transformer and a load is connected to the secondary side.
請求項3の発明の高周波インバータ装置は、請求項1記載の負荷が放電ランプであることを特徴としている。 High-frequency inverter device of the invention of claim 3, the load of claim 1, wherein is wherein the discharge lamp der Rukoto.
放電ランプは、高周波インバータ装置の負荷として作動する。放電ランプは、どのようなものでもよく、例えば蛍光ランプなどの低圧放電ランプやメタルハライドランプなどの高圧放電ランプを用いることができる。また、放電ランプは、高周波電圧の共振出力が印加されるような回路上の位置に接続される。例えば、ブリッジ形整流・変換回路の一対のスイッチング素子を共有し、かつ、ブリッジ形整流・変換回路と並列的な関係に共振回路を備えたハーフブリッジ形インバータ回路を構成して、共振回路のインダクタと並列的に、または直列的に放電ランプを接続することができる。また、チョッパ回路のインダクタを一方の共振要素の全部または一部とする共振回路をブリッジ形整流・変換回路の一部を共有して形成して、上記インダクタと並列的または直列的に放電ランプを接続することができる。なお、上記の接続態様において、高周波成分のみを選択して抽出するために、インダクタに2次巻線を巻装して出力トランスを構成し、当該出力トランスを経由して放電ランプを付勢するのが望ましい。 The discharge lamp operates as a load of the high-frequency inverter device. Any type of discharge lamp may be used. For example, a low pressure discharge lamp such as a fluorescent lamp or a high pressure discharge lamp such as a metal halide lamp may be used. Further, the discharge lamp is connected to a position on the circuit where a resonant output of a high frequency voltage is applied. For example, a half-bridge inverter circuit that shares a pair of switching elements of a bridge-type rectification / conversion circuit and includes a resonance circuit in parallel with the bridge-type rectification / conversion circuit is configured to form an inductor for the resonance circuit. The discharge lamps can be connected in parallel or in series. In addition, a resonance circuit in which the inductor of the chopper circuit is all or part of one of the resonance elements is formed by sharing a part of the bridge type rectification / conversion circuit, and a discharge lamp is connected in parallel or in series with the inductor. Can be connected. In the above connection mode, in order to select and extract only the high-frequency component, a secondary winding is wound around the inductor to form an output transformer, and the discharge lamp is energized via the output transformer. Is desirable.
放電ランプは、例えば以下に示すような多様な接続の態様であることを許容する。
(1)ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において例えば出力トランスを兼ねるインダクタの両端に接続する態様。
(2)インダクタおよび低周波交流電源と直列に接続する態様。
(3)小容量コンデンサを電源とする一対のスイッチング素子を含むハーフブリッジ形インバータを構成してその出力端に接続する態様。
For example, the discharge lamp allows various connection modes as described below.
(1) A mode in which an AC input terminal of a bridge-type rectification / conversion circuit is connected to both ends of an inductor that also serves as an output transformer, for example.
(2) A mode in which the inductor and the low-frequency AC power supply are connected in series.
(3) A mode in which a half-bridge inverter including a pair of switching elements using a small-capacitance capacitor as a power source is configured and connected to the output terminal.
そうして、本発明においては、低周波交流電源を投入すると、低周波交流電圧がブリッジ形整流・変換回路およびチョッパ回路により整流平滑化され、さらに高周波電圧に変換されて放電ランプに印加されるので、放電ランプは高周波点灯する。 Thus, in the present invention, when the low-frequency AC power supply is turned on, the low-frequency AC voltage is rectified and smoothed by the bridge-type rectification / conversion circuit and the chopper circuit, further converted into a high-frequency voltage and applied to the discharge lamp. Therefore, the discharge lamp is lit at high frequency.
なお、本発明の必須構成要件ではないが、所望によりイグナイタを付加することができる。イグナイタは、放電ランプの始動のために、負荷回路の共振回路による共振電圧だけでは不足の場合に用いれら、高周波インバータを主体とする放電ランプ点灯装置において、放電回路に対して別設され、そこから発生する高電圧パルスが放電ランプに印加されるように放電回路に接続することができる。 Although not an essential component of the present invention, an igniter can be added if desired. An igniter is used for starting a discharge lamp when the resonance voltage by the resonance circuit of the load circuit is insufficient, and is provided separately from the discharge circuit in a discharge lamp lighting device mainly composed of a high-frequency inverter. Can be connected to the discharge circuit so that a high voltage pulse generated from is applied to the discharge lamp.
請求項1の発明によれば、正負両極性の低周波交流電源電圧を高周波でスイッチングするとともに交流入力端間に低周波交流電源、インダクタおよび負荷の直列回路を接続した中性点形降圧非反転インバータを備えるとともに、第1および第2の帰還回路要素のコンデンサが小容量であるため、入力電流に休止期間を生じないので、高調波ひずみが少なくて、しかも回路構成が簡単な高周波インバータ装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the neutral point type step-down non-inverter in which a low frequency AC power supply voltage of both positive and negative polarity is switched at a high frequency and a series circuit of a low frequency AC power supply, an inductor and a load is connected between the AC input terminals. Since the capacitor of the first and second feedback circuit elements is provided with an inverter and has a small capacity, there is no idle period in the input current. Therefore, a high-frequency inverter device with less harmonic distortion and a simple circuit configuration is provided. Can be provided.
請求項2の発明によれば、正負両極性の低周波交流電源電圧を高周波でスイッチングするとともに交流入力端間に低周波交流電源と2次側に負荷を接続したトランスの1次側との直列回路を接続した中性点形降圧非反転インバータを備えるとともに、第1および第2の帰還回路要素のコンデンサが小容量であるため、入力電流に休止期間を生じないので、高調波ひずみが少なくて、しかも回路構成が簡単な高周波インバータ装置を提供することができる。According to the second aspect of the present invention, the low-frequency AC power supply voltage having both positive and negative polarities is switched at a high frequency, and the low-frequency AC power supply is connected in series between the AC input terminal and the primary side of the transformer connected to the secondary side A neutral point step-down non-inverting inverter connected to the circuit is provided, and since the capacitors of the first and second feedback circuit elements have a small capacity, no pause period is generated in the input current, thereby reducing harmonic distortion. Moreover, it is possible to provide a high-frequency inverter device having a simple circuit configuration.
請求項3の発明によれば、請求項1および請求項2の効果を奏する負荷が放電ランプの高周波インバータ装置を提供することができる。 According to invention of Claim 3, the load which has the effect of Claim 1 and Claim 2 can provide the high frequency inverter apparatus of a discharge lamp.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1および図2は、本発明の高周波インバータ装置を実施するための第1の形態を示し、図1は回路図、図2は入力電圧・電流波形および負荷電圧・電流波形を概念的に示す波形図である。図1において、高周波インバータ装置HFIは、ブリッジ形整流・変換回路BRC、チョッパ回路DCH、ならびに第3および第4の整流素子D5、D6からなる。また、高周波インバータ装置HFIおよび負荷の放電ランプDLは、放電ランプ点灯装置DLOを構成して放電ランプDLを高周波点灯する。なお、ACは低周波交流電源である。 1 and 2 show a first mode for carrying out the high-frequency inverter device of the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram, FIG. 2 shows conceptually an input voltage and current waveforms and the load voltage and current waveforms It is a waveform diagram. In FIG. 1, the high-frequency inverter device HFI includes a bridge-type rectification / conversion circuit BRC, a chopper circuit DCH, and third and fourth rectification elements D5 and D6. The discharge lamp DL in the high-frequency inverter device HFI and load, the constitute a discharge lamp lighting device DLO discharge lamp DL to the high frequency lighting. AC is a low frequency AC power source.
ブリッジ形整流・変換回路BRCは、一対のスイッチング素子Q1、Q2の直列回路と、一対の整流素子D1、D2の直列回路とを順方向の閉回路を形成するように並列接続して形成され、一対のスイッチング素子Q1、Q2の接続点j1と、一対の整流素子D1、D2の接続点j2との間が交流入力端となる。図示のブリッジ形整流・変換回路BRCの交流入力端j1、j2には、低周波交流電源ACが後述するインダクタL1および負荷である放電ランプDLを直列に介して接続している。 The bridge type rectification / conversion circuit BRC is formed by connecting a series circuit of a pair of switching elements Q1 and Q2 and a series circuit of a pair of rectification elements D1 and D2 in parallel so as to form a closed circuit in the forward direction. An AC input end is between the connection point j1 of the pair of switching elements Q1 and Q2 and the connection point j2 of the pair of rectifying elements D1 and D2. A low-frequency AC power supply AC is connected in series with an inductor L1 (described later) and a discharge lamp DL as a load to AC input terminals j1 and j2 of the bridge type rectification / conversion circuit BRC shown in the figure.
チョッパ回路DCHは、インダクタL1、帰還回路FBCおよび一対のスイッチング素子Q1、Q2からなる。インダクタL1は、ブリッジ形整流・変換回路BRCの交流入力端j1、j2間において低周波交流電源ACおよび放電ランプDLとともに直列接続している。帰還回路FBCは、第1および第2の帰還回路要素FB1、FB2からなる。第1の帰還回路要素FB1は、第1の整流素子D3および第1の小容量コンデンサC1の直列回路からなり、インダクタL1に並列接続している。同様に第2の帰還回路要素FB2は、第2の整流素子D4および第2の小容量コンデンサC2の直列回路からなるが、インダクタL1に対して第1の整流素子D3とは逆極性になるような極性において並列接続している。一方のスイッチング素子Q1は、インダクタL1および第1の帰還回路要素FB1と協働して、主として接続点j2がプラスとなる低周波交流電源ACの一方の極性となる半波の間にチョッパ動作を行う。同様に他方のスイッチング素子Q2は、主としてインダクタL1および第2の帰還回路要素FB2と協働して、接続点j1がプラスとなる他方の極性となる半波の間にチョッパ動作を行う。 The chopper circuit DCH includes an inductor L1, a feedback circuit FBC, and a pair of switching elements Q1 and Q2. The inductor L1 is connected in series with the low frequency AC power supply AC and the discharge lamp DL between the AC input terminals j1 and j2 of the bridge type rectification / conversion circuit BRC. The feedback circuit FBC includes first and second feedback circuit elements FB1 and FB2. The first feedback circuit element FB1 includes a series circuit of a first rectifier element D3 and a first small-capacitance capacitor C1, and is connected in parallel to the inductor L1. Similarly, the second feedback circuit element FB2 is composed of a series circuit of the second rectifier element D4 and the second small-capacitance capacitor C2, but has a polarity opposite to that of the first rectifier element D3 with respect to the inductor L1. Are connected in parallel in different polarities. One switching element Q1 cooperates with the inductor L1 and the first feedback circuit element FB1 to perform a chopper operation during a half wave mainly having one polarity of the low-frequency AC power supply AC in which the connection point j2 is positive. Do. Similarly, the other switching element Q2 mainly performs cooperation with the inductor L1 and the second feedback circuit element FB2 to perform a chopper operation during the half wave having the other polarity where the connection point j1 is positive.
第3および第4の整流素子D5、D6は、チョッパ回路FBCの直流出力電流すなわち第1および第2の小容量コンデンサC1、C2に蓄積された電荷を放電電流としてスイッチング素子Q1、Q2に供給して高周波に変換するための放電路を提供する。すなわち、第3の整流素子D5は、第1の小容量コンデンサC1の電荷がスイッチング素子Q1および負荷DLを経由して流れるように放電路を提供する。同様に第4の整流素子D6は、第2の小容量コンデンサC2の電荷がスイッチング素子Q1および負荷DLを経由して流れるように放電路を提供する。 The third and fourth rectifying elements D5 and D6 supply the DC output current of the chopper circuit FBC, that is, the charges accumulated in the first and second small capacitors C1 and C2 to the switching elements Q1 and Q2 as discharge currents. Providing a discharge path for conversion to high frequency. That is, the third rectifier element D5 provides a discharge path so that the electric charge of the first small-capacitance capacitor C1 flows via the switching element Q1 and the load DL. Similarly, the fourth rectifier element D6 provides a discharge path so that the charge of the second small-capacitance capacitor C2 flows via the switching element Q1 and the load DL.
次に、本形態における回路動作について説明する。 Next, circuit operation in this embodiment will be described.
ブリッジ形整流・変換回路BRCの回路動作は次のとおりである。すなわち、低周波交流電源ACが投入されて、一対のスイッチング素子Q1、Q2が高周波で交互にスイッチング動作を行うと、低周波交流電源ACの電圧の極性が整流素子D1の順方向に一致する期間、したがって接続点j2がプラスとなる半波の期間中、低周波交流電源AC、整流素子D1、一方のスイッチング素子Q1、放電ランプDL、チョッパ回路DCHのインダクタL1および低周波交流電源ACの閉回路内を一方のスイッチング素子Q1がオンのとき電流が流れ、負荷Lの両端に間欠的に電圧降下を生じる。換言すれば、低周波交流電源ACから放電ランプDLに対して高周波パルス状の低周波交流電流が一方向に間欠的に流れる。 The circuit operation of the bridge type rectification / conversion circuit BRC is as follows. That is, when the low-frequency AC power supply AC is turned on and the pair of switching elements Q1 and Q2 perform switching operations alternately at a high frequency, the period in which the voltage polarity of the low-frequency AC power supply AC coincides with the forward direction of the rectifying element D1. Therefore, during the half-wave period in which the connection point j2 is positive, the low-frequency AC power supply AC, the rectifying element D1, one switching element Q1, the discharge lamp DL, the inductor L1 of the chopper circuit DCH, and the closed circuit of the low-frequency AC power supply AC A current flows when one of the switching elements Q1 is on, and a voltage drop occurs intermittently across the load L. In other words, a high frequency pulsed low frequency alternating current intermittently flows in one direction from the low frequency alternating current power supply AC to the discharge lamp DL.
一方のスイッチング素子Q1の上記したスイッチング動作において、一方のスイッチング素子Q1がオンしている期間中チョッパ回路DCHのインダクタL1を流れる電流が直線的に増大する。次に、一方のスイッチング素子Q1がオフすると、インダクタL1にはそこに流れていた電流を継続させようと逆起電力が発生する。そして、インダクタL1、第1の帰還回路要素FB1における第1の整流素子D3、第1の小容量コンデンサC1およびインダクタL1の閉回路内を電流が流れて、第1の小容量コンデンサC1が充電される。 In the switching operation of one switching element Q1, the current flowing through the inductor L1 of the chopper circuit DCH increases linearly during the period when the one switching element Q1 is on. Next, when one switching element Q1 is turned off, a counter electromotive force is generated in the inductor L1 so as to continue the current flowing therethrough. Then, a current flows through the closed circuit of the inductor L1, the first rectifying element D3, the first small-capacitance capacitor C1 and the inductor L1 in the first feedback circuit element FB1, and the first small-capacitance capacitor C1 is charged. The
次に一方のスイッチング素子Q1が再びオンしたときに、第1の小容量コンデンサC1の電荷は、第1の小容量コンデンサC1、第3の整流素子D5、スイッチング素子Q1、放電ランプDLおよび第1の小容量コンデンサC1からなる閉回路すなわち放電路内を高周波電流として流れる。 Next, when one switching element Q1 is turned on again, the charge of the first small-capacitance capacitor C1 is the first small-capacitance capacitor C1, the third rectifier element D5, the switching element Q1, the discharge lamp DL, and the first Flows as a high-frequency current in a closed circuit consisting of the small-capacitance capacitor C1, that is, in the discharge path.
さて、低周波交流電源ACの電圧の極性が反転して整流素子D2の順方向に一致する期間、したがって接続点j1がプラスとなる半波の期間中、低周波交流電源AC、整流素子D2、他方のスイッチング素子Q2、放電ランプDLおよび低周波交流電源ACの閉回路内を他方のスイッチング素子Q2がオンのとき電流が流れ、放電ランプDLの両端に間欠的に電圧降下を生じる。換言すれば、低周波交流電源ACから放電ランプDLに高周波パルス状の低周波交流電流が反対方向に間欠的に流れる。したがって、ブリッジ形整流・変換回路BRCの交流入力端j1、j2間に流れる高周波成分が放電ランプDLに供給されるので、放電ランプDLは高周波で付勢される。 Now, during the period in which the polarity of the voltage of the low-frequency AC power supply AC is inverted and coincides with the forward direction of the rectifying element D2, that is, the half-wave period during which the connection point j1 is positive, the low-frequency AC power supply AC, the rectifying element D2, When the other switching element Q2 is turned on in the closed circuit of the other switching element Q2, the discharge lamp DL and the low-frequency AC power supply AC, a current flows, and a voltage drop is intermittently generated at both ends of the discharge lamp DL. In other words, a high frequency pulsed low frequency alternating current intermittently flows in the opposite direction from the low frequency alternating current power supply AC to the discharge lamp DL. Therefore, since the high frequency component flowing between the AC input terminals j1 and j2 of the bridge type rectification / conversion circuit BRC is supplied to the discharge lamp DL, the discharge lamp DL is energized at a high frequency.
また、他方のスイッチング素子Q2オフすると、チョッパ回路DCHのインダクタL1に生じた逆起電力が第2の帰還回路要素FB2における第2の小容量コンデンサC2に蓄積され、再び他方のスイッチング素子がオンしたときに、第2の小容量コンデンサC2、放電ランプDL、他方のスイッチング素子Q2、第4の整流素子D6および第2の小容量コンデンサC2の閉回路すなわち放電路内を電荷が放電して高周波電流が放電ランプDLを流れる。 When the other switching element Q2 is turned off, the back electromotive force generated in the inductor L1 of the chopper circuit DCH is accumulated in the second small-capacitance capacitor C2 in the second feedback circuit element FB2, and the other switching element is turned on again. Sometimes, the electric charge is discharged in the closed circuit of the second small-capacitance capacitor C2, the discharge lamp DL, the other switching element Q2, the fourth rectifier element D6 and the second small-capacitance capacitor C2, that is, in the discharge path. Flows through the discharge lamp DL.
そうして、高周波インバータ装置の定常動作状態においては、チョッパ回路DCHの第1および第2の帰還回路要素FB1、FB2の第1および第2の小容量コンデンサC1、C2が充電されており、例えば接続点j2がプラスの半波の期間において、第1の帰還回路要素FB1の第1の小容量コンデンサC1の充電電圧が低周波交流電圧の瞬時値より高いときに、第1のスイッチング素子Q1がオンすると、第1の平滑コンデンサC1の電荷が第3の整流素子D5、スイッチング素子Q1および放電ランプDLを介して短時間だけ放電する。 Thus, in the steady operation state of the high-frequency inverter device, the first and second small-capacitance capacitors C1 and C2 of the first and second feedback circuit elements FB1 and FB2 of the chopper circuit DCH are charged. When the charging voltage of the first small-capacitance capacitor C1 of the first feedback circuit element FB1 is higher than the instantaneous value of the low-frequency AC voltage during the positive half-wave period of the connection point j2, the first switching element Q1 When turned on, the electric charge of the first smoothing capacitor C1 is discharged for a short time through the third rectifier element D5, the switching element Q1 and the discharge lamp DL.
次に、スイッチング素子Q1がオフして、スイッチング素子Q2がオンすると、第2の帰還回路要素FB1の第2の小容量コンデンサC2の電荷が第4の整流素子D6、スイッチング素子Q2および放電ランプDLを介して上記と反対の方向に短時間流れるので、図2(b)に示すように、放電ランプDLには正負両極性の高周波の負荷電流が流れ、放電ランプDLの両端に正負両極性の高周波の負荷電圧が現れる。そのため、放電ランプDLは、高周波点灯を行う。 Next, when the switching element Q1 is turned off and the switching element Q2 is turned on, the charge of the second small-capacitance capacitor C2 of the second feedback circuit element FB1 is changed to the fourth rectifying element D6, the switching element Q2, and the discharge lamp DL. As shown in FIG. 2B, a high-frequency load current having both positive and negative polarities flows in the discharge lamp DL, and both positive and negative polarities are applied to both ends of the discharge lamp DL. A high frequency load voltage appears. Therefore, the discharge lamp DL performs high frequency lighting.
上記の定常時の回路動作において、図2(b)に示すように、低周波交流電源ACから流入した電流が一対のスイッチング素子の交互スイッチングにより直接高周波に変換されて放電ランプDLに流れる。以上の回路動作の結果、低周波交流電源ACからは図2(a)に示すように、入力電流iが低周波交流電圧の全期間を通じて流入する。 In the circuit operation in the steady state, as shown in FIG. 2B, the current flowing from the low frequency AC power supply AC is directly converted to a high frequency by alternating switching of a pair of switching elements and flows to the discharge lamp DL. As a result of the above circuit operation, as shown in FIG. 2A, the input current i flows from the low frequency AC power source AC throughout the entire period of the low frequency AC voltage.
以下、図3ないし図5を参照して本発明を実施するための他の形態を説明する。なお、各図において、図1と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。 Hereinafter, another embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the part same as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.
図3は、本発明の高周波インバータ装置における第2の形態を示す回路図である。本実施の形態は、チョッパ回路DCHの帰還回路FBCにおける第1および第2の整流素子D3、D4と第1および第2の小容量コンデンサC1、C2とのインダクタL1に対する接続位置が反対になっている点で異なる。 Figure 3 is a circuit diagram showing a second embodiment definitive the high-frequency inverter device of the present invention. In the present embodiment, the connection positions of the first and second rectifying elements D3 and D4 and the first and second small capacitors C1 and C2 in the feedback circuit FBC of the chopper circuit DCH with respect to the inductor L1 are reversed. Is different.
そうして、本実施の形態においても、その回路動作したがって入力電圧・電流および負荷電圧・電流波形は、図1および図2に示す第1の形態におけるそれとほぼ同様である。
しかしながら、帰還回路FBCの第1および第2の帰還回路要素FB1、FB2の回路動作が低周波交流電圧の各半波の極性に対して図1とは逆になる。すなわち、接続点j2がプラスとなる低周波交流電圧の半波において、入力電流の低周波交流電流に対する帰還動作は、主として第2の帰還回路要素FB2が担当し、また接続点j1がプラスとなる低周波交流電圧の半波において、入力電流の低周波交流電流に対する帰還動作は、主として第1の帰還回路要素FB1が担当する。
Thus, also in this embodiment, the circuit operation, that is, the input voltage / current and load voltage / current waveforms are substantially the same as those in the first embodiment shown in FIGS.
However, the circuit operation of the first and second feedback circuit elements FB1 and FB2 of the feedback circuit FBC is opposite to that of FIG. 1 for the polarity of each half-wave of the low-frequency AC voltage. That is, in the half wave of the low-frequency AC voltage at which the connection point j2 is positive, the feedback operation for the low-frequency AC current of the input current is mainly handled by the second feedback circuit element FB2, and the connection point j1 is positive. In the half wave of the low frequency alternating voltage, the feedback operation for the low frequency alternating current of the input current is mainly performed by the first feedback circuit element FB1.
図4は、本発明の高周波インバータ装置における第3の形態を示す回路図である。本形態は、チョッパ回路DCHのインダクタL1を経由して放電ランプDLを点灯するように構成されている点で異なる。すなわち、チョッパ回路DCHのインダクタL1は、出力トランスOTを構成していて、出力トランスOTの2次巻線に負荷である放電ランプDLが接続されている。すなわち、インダクタL1は、出力トランスOTの1次巻線を兼ねている。 Figure 4 is a circuit diagram showing a third embodiment definitive the high-frequency inverter device of the present invention. This embodiment is different in that the discharge lamp DL is turned on via the inductor L1 of the chopper circuit DCH. That is, the inductor L1 of the chopper circuit DCH constitutes the output transformer OT, and the discharge lamp DL as a load is connected to the secondary winding of the output transformer OT. That is, the inductor L1 also serves as the primary winding of the output transformer OT.
そうして、第3の実施の形態においては、放電ランプDLは、インダクタL1の両端間に現れる高周波電圧が出力トランスOTの1次および2次巻数比に応じた昇圧比で変圧された電圧より点灯する。したがって、負荷である放電ランプに印加する2次電圧を所望の値まで昇圧することができる。 Thus, in the third embodiment, the discharge lamp DL uses a voltage obtained by transforming the high-frequency voltage appearing across the inductor L1 at a step-up ratio corresponding to the primary and secondary turns ratio of the output transformer OT. Light. Therefore, the secondary voltage applied to the discharge lamp as a load can be boosted to a desired value.
図5は、本発明の高周波インバータ装置における第4の形態を示す回路図である。本形態は、チョッパ回路DCHのインダクタL1が出力トランスOTを構成していて、出力トランスOTの2次巻線に負荷である放電ランプDLが接続されている点は図4に示す第3の形態と同様であるが、チョッパ回路DCHの帰還回路FBCにおける第1および第2の整流素子D3、D4と第1および第2の小容量コンデンサC1、C2とのインダクタL1に対する接続位置が反対になっている点は図3に示す第2の形態と同様な構成である。 Figure 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment definitive the high-frequency inverter device of the present invention. In the present embodiment, the inductor L1 of the chopper circuit DCH constitutes the output transformer OT, and the discharge lamp DL as a load is connected to the secondary winding of the output transformer OT in the third embodiment shown in FIG. However, the connection positions of the first and second rectifying elements D3 and D4 and the first and second small-capacitance capacitors C1 and C2 in the feedback circuit FBC of the chopper circuit DCH to the inductor L1 are reversed. This is the same configuration as the second embodiment shown in FIG.
AC…低周波交流電源、BEC…ブリッジ形整流・変換回路、DCH…チョッパ回路、C1…第1の小容量コンデンサ、C2…第2の小容量コンデンサ、D3……第1の整流素子、D4……第2の整流素子、D5……第3の整流素子、D6……第3の整流素子、DL…放電ランプ、DLO…放電ランプ点灯装置、FBC…帰還回路、FB1…第1の帰還回路要素、FB2…第2の帰還回路要素、HFI…高周波インバータ装置、j1、j2…接続点、L1…インクタ、Q1、Q2…スイッチング素子 AC ... Low frequency AC power supply, BEC ... Bridge type rectification / conversion circuit, DCH ... Chopper circuit, C1 ... First small capacitor, C2 ... Second small capacitor, D3 ... First rectifier element, D4 ... ... second rectifier element, D5 ... third rectifier element, D6 ... third rectifier element, DL ... discharge lamp, DLO ... discharge lamp lighting device, FBC ... feedback circuit, FB1 ... first feedback circuit element , FB2 ... second feedback circuitry, HFI ... high-frequency inverter device, j1, j2 ... attachment point, L1 ... Inkuta, Q1, Q2 ... switching element
Claims (3)
前記インダクタと第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの直列回路からなり、前記インダクタに並列接続した第1の帰還回路要素と前記インダクタに対する極性が第1の整流素子と逆の極性を有する第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの直列回路からなり前記インダクタに並列接続した第2の帰還回路要素とからなる帰還回路、ならびに前記一対のスイッチング素子を含むチョッパ回路と;
チョッパ回路における帰還回路の第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの接続点と帰還回路の第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの接続点との間に接続された平滑コンデンサと;
平滑コンデンサおよび一対のスイッチング素子の直列回路の間に順方向に介在する第3および第4の整流素子と;
を具備していることを特徴とする高周波インバータ装置。 A series circuit together with formed by parallel connection of the series circuit and a pair of rectifying elements of the pair of switching elements alternately switching at a high frequency, a connection point of the pair of switching elements and a connection point of said pair of rectifying elements A bridge-type rectification / conversion circuit in which a low-frequency AC power supply and a series circuit of an inductor and a load are connected in between;
Made a series circuit of the inductor and the first rectifier element and the first small capacitor, the polarity with respect to the inductor and first feedback circuit elements connected in parallel to said inductor has a polarity opposite to that of the first rectifying element A feedback circuit comprising a second feedback circuit element comprising a series circuit of a second rectifier element and a second small-capacitance capacitor and connected in parallel to the inductor; and a chopper circuit including the pair of switching elements;
A smoothing capacitor connected between a connection point of the first rectifying element and the first small-capacitance capacitor of the feedback circuit in the chopper circuit and a connection point of the second rectifying element and the second small-capacitance capacitor of the feedback circuit; ;
Third and fourth rectifying elements interposed in a forward direction between a series circuit of a smoothing capacitor and a pair of switching elements;
A high frequency inverter device comprising:
前記1次側と第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの直列回路からなり、前記1次側に並列接続した第1の帰還回路要素と前記1次側に対する極性が第1の整流素子と逆の極性を有する第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの直列回路からなり前記1次側に並列接続した第2の帰還回路要素とからなる帰還回路、ならびに前記一対のスイッチング素子を含むチョッパ回路と;A first feedback circuit element connected in parallel to the primary side and having a polarity with respect to the primary side, comprising a series circuit of the primary side, a first rectifier element, and a first small-capacitance capacitor. A feedback circuit comprising a second feedback circuit element comprising a second circuit having a polarity opposite to that of the second rectifier element and a second small-capacitance capacitor connected in parallel to the primary side, and the pair of switching elements Including a chopper circuit;
チョッパ回路における帰還回路の第1の整流素子および第1の小容量コンデンサの接続点と帰還回路の第2の整流素子および第2の小容量コンデンサの接続点との間に接続された平滑コンデンサと;A smoothing capacitor connected between a connection point of the first rectifying element and the first small-capacitance capacitor of the feedback circuit in the chopper circuit and a connection point of the second rectifying element and the second small-capacitance capacitor of the feedback circuit; ;
平滑コンデンサおよび一対のスイッチング素子の直列回路の間に順方向に介在する第3および第4の整流素子と;Third and fourth rectifying elements interposed in a forward direction between a series circuit of a smoothing capacitor and a pair of switching elements;
を具備していることを特徴とする高周波インバータ装置。A high frequency inverter device comprising:
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