JPH033669A - 電源装置 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ この発明は、商用電源等の交流電源を整流して直流出力
を発生し、この直流出力を前記交流電源より周波数の高
い、例えば２０〜１００ｋＨｚの交流出力に変換する電
源装置に関する。このような電源装置は、特に螢光ラン
プのような放電灯をいわゆる高周波点灯する放電灯点灯
装置（電子安定器）として好適に用いられる。

充分子熱されるまでの時間ランプへの印加電圧をランプ
の放電開始電圧より低減しておくいわゆるソフトスター
ト機能が設けられているのが一般である。また、交流電
源より直流出力を発生する整流回路には、特にこの整流
回路がコンデンサ入力形である場合、一般に、電源投入
直後の平滑用コンデンサへの突入電流を防止するため、
抵抗とスイッチング素子との並列回路およびこのスイッ
チング素子を電源投入後所定時間を経てからオンさせる
タイマ回路からなる突入電流防止回路が設けである。

従来の放電灯点灯装置においては、これらのソフトスタ
ート機能および突入電流防止機能のため、２系統のタイ
マ回路が設けられていた。

［従来の技術］ この種の放電灯点灯装置においては、電源投入時、放電
灯（ランプ）のフィラメントが充分子熱されないうちに
点灯するいわゆるコールドスタートを防止するため、電
源投入直後フィラメントが［発明が解決しようとする課
題］ この発明は、ソフトスタートおよび突入電流防止の機能
を有する電源装置において、回路の簡素化およびコスト
ダウンを図ることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を達成するため、この発明の第１の態様では
、交流電源より平滑整流出力を発生する整流回路と、こ
の平滑整流出力より交流出力を発生するインバータ回路
と、電源投入直後所定の時間前記交流出力を定常時より
低減させるソフトスタート回路と、電源投入直後前記整
流回路の平滑コンデンサを介して流れる突入電流を防止
する突入電流防止回路とを具備する電源装置において、
前記ソフトスタート回路を、前記平滑直流出力より所定
の時定数で立ち上がる直流電圧を発生する直流電源と、
この直流電源を供給されて動作し前記インバータ回路の
出力をこの直流電圧に応じて制御する制御回路とで構成
し、かつ前記突入電流防止回路を、前記平滑用コンデン
サに直列に接続された突入電流防止用抵抗と、前記直流
電圧が所定の電圧を越えたときオンして突入電流防止用
抵抗を短絡するスイッチング手段とで構成している。

［作用］ この発明の第１の態様の構成によれば、インバータ回路
の出力制御回路として自身の動作電源電圧に基づいてイ
ンバータ回路の出力を制御するものを用い、交農電源投
入直後はこの制御回路の直流電源を所定の時定数で立ち
上げるようにしている。また、突入電流防止回路のスイ
ッチング手段は前記直流電源電圧が所定の電圧に達する
ことによりオンさせるようにしている。すなわち、イン
バータ回路の出力を低減するソフトスタートも、平滑用
コンデンサへの突入電流防止も前記直流電源の立ち上が
りを利用することにより実現している。このため、時定
数回路すなわちタイマ回路が１系統で足り、回路簡略化
および装置のコストダウンを実現することができる。

ところで、従来の放電灯点灯装置においては、放電灯の
未装着や寿命による不点および寿命末期の片道放電等を
検出して装置の出力を遮断または低減するいわゆる安全
回路機能を搭載したものが知られている。そして、この
機能は、前記の電源電圧に応じてインバータ回路の出力
を制御する制御回路を搭載した装置においては、第３図
に示すように、この制御回路６の電源を第２のスイッチ
ング手段４５により短絡することによって実現していた
（以下、ＮＥＢ方式という）。

しかしながら、このようなＮＥＢ方式を採用した装置に
おいて、前記第１の態様を適用して制御回路用直流電源
により突入防止回路のスイッチング手段４２を駆動する
と、安全回路機能動作時に、制御回路用直流電源５の出
力電圧すなわちスイッチング手段４２の駆動電圧が零と
なり、突入電流防止回路４のスイッチング手段４２がオ
ンしない（あるいはオフしてしまう）ため、突入電流防
止用抵抗４１が平滑用コンデンサ３と直列に挿入された
ままとなり発熱するという問題がある。

この発明の第２の目的は、インバータ回路の出力を自身
の動作電源電圧に基づいて制御する制御回路と、装置ま
たは負荷の異常時等の非常時にオンする安全回路機能用
のスイッチング手段と、前記突入電流防止機能手段およ
びソフトスタート機能手段を有する電源装置において、
回路構成の簡略化および装置のコストダウンを図ること
にある。

この第２の目的を達成するため、この発明の第２の態様
においては、前記第１の態様に対して、前記直流電源を
前記デカップリング用および時定数用を兼ねた抵抗とコ
ンデンサとで構成してこのコンデンサの端子間電圧を制
御回路に供給するとともに、この端子間電圧を第１およ
び第２の抵抗で分圧して第２の抵抗の端子間電圧を前記
突入電流防止用抵抗を短絡する第１のスイッチング手段
の駆動信号とし、かつ前記安全回路機能動作用信号等の
所定の信号に応じて動作する第２のスイッチング手段を
前記第１の抵抗と並列に接続している。

この第２の態様の構成によれば、電源投入直後のソフト
スタートおよび突入電流防止作用は前記第１の態様にお
けると同様に実現されるとともに、安全回路機能動作等
により第２のスイッチング手段がオンしたときは、第１
の抵抗が短絡されるため、前記直流電源電圧は、前記平
滑直流出力電圧を前記デカップリング用抵抗と第２の抵
抗とで分圧した電圧となる。この電圧は、定常状態の直
流電源電圧より低く、かつ定常状態の直流電源電圧を第
１の抵抗と第２の抵抗とで分圧した電圧より高い。した
がりて、制御回路の電源電圧を下げることができ、イン
バータ出力を低減または遮断することができるとともに
、第１のスイッチング手段の駆動信号は充分な電圧に保
つことができる。特に、第１のスイッチング手段として
ＳＣＲやトランジスタのように駆動信号電圧の低い素子
を用いた場合、制御回路の電圧は第２のスイッチング手
段のオン時、実質的に零となり、従来のＮＥＢ方式用の
制御回路を何ら手を加えることなく用いることがてきる
。

［実施例］ 以下、この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る電源装置の回路を示
す、同図において、１は交流電源で、この交流電源１に
全波整流回路２の交流入力端子を接続し、全波整流回路
２の直流端子ａ、ｂ間には平滑用コンデンサ３と突入電
流防止回路４の突入電流防止用抵抗４１との直列回路、
デカップリング用抵抗５１とデカップリング用コンデン
サ５２との直列回路からなる制御回路用直流電源５、な
らびにインバータ回路７が並列に接続されている。

突入電流防止回路４は、前記突入電流防止用抵抗４１に
並列に接続された５ＣＲ４２、前記直流電源５のコンデ
ンサ５１に並列に接続された分圧用抵抗４３と４４の直
列回路である分圧回路等を具備する。抵抗４３は５ＣＲ
４２のゲートと直列に、抵抗４４は５ＣＲ４２のゲート
・カソード間に並列に接続しである。

制御回路６は、直流電源５のコンデンサ５１の端子間よ
り電源供給を受け、この電源電圧に応じてインバータ回
路７の出力を制御するもので、インバータ回路７の主ト
ランジスタ７１のベース駆動回路に接続されたコンデン
サ６１およびＦＥＴ６２を具備している。

インバータ回路７は、いわゆる２次電流帰還形自助式ト
ランジスタインバータを用いたものである。インバータ
回路７において、７１は主トランジスタ、７２はリーケ
ージ形の出カドランスで、この出カドランス７２の１次
巻線７２ｐは、一端を平滑直流出力正側端子ａに接続し
、他端をトランジスタ７１のコレクタに接続するととも
に、この１次巻線７２ｐと並列に共振用コンデンサ７３
を接続し、これら出カドランス１次巻線７２ｐと共振用
コンデンサ７３とで並列共振回路を形成している。さら
に、出カドランス７２の２次巻線７２ｓには負荷となる
螢光ランプ等の放電灯（ランプ）７５を、ランプ８の両
フィラメントｆｌ、　ｆ２、起動用コンデンサ７６、お
よび負荷電流を検出してトランジスタ７１のベースに正
帰還する可飽和形カレントトランス（ＣＴ）フ７の１次
巻線７７ｐが出カドランス７２の２次巻線７２ｓに対し
て直列回路を形成するように接続している。

また、ＣＴ７７の２次巻線７７ｓは、一端を、トランジ
スタ７１のオン時に負荷電流がランプ８から出カドラン
ス７２次巻線７２ｓへ向かって流れる際に正の電圧をト
ランジスタ７１のベースに印加すべくトランジスタ７１
のベースに接続するとともに、他端をスイッチング改善
用コンデンサ７９を介して負側直流端子（共通端子）ｂ
に接続し、さらに、トランジスタ７１のエミッタを負側
直流端子すに接続し、このトランジスタ７１のベース・
エミッタ間には、抵抗７４とこのベース・エミッタに対
して逆方向のダイオード７５との直列回路からなるコン
デンサリセット回路を接続している。さらに、スイッチ
ング改善用コンデンサ７９と並列に前記制御回路のコン
デンサ６１およびＦＥＴ６２からなる直列回路を接続し
ている。

次に、第１図の装置の動作を説明する。

交流電源１が投入されると、これが整流回路２で整流さ
れ、平滑用コンデンサ３で平滑されて直流端子ａ、ｂ間
に平滑直流出力が発生する。

インバータ回路７においては、前記平滑直流出力が印加
されると、トランジスタ７１は図示しない起動回路より
微小な−スミ流を供給され、僅かに導通ずる。これによ
り、出カドランス７２は、１次巻線７２ｐが僅かに駆動
され、２次巻線７２Ｓからランプ８の両フィラメントｆ
ｌ、　ｆ２、起動用コンデンサ７６およびＣＴ７７の１
次巻線？７ｐを介して負荷電流が流れる。この負荷電流
は、ＣＴ７７により検出され、トランジスタ７１のベー
スに正帰還される。このトランジスタ７１のベースから
コレクタ、出カドランス７２およびＣＴ７７を経てトラ
ンジスタ７１のベースに至る正帰還ループによりトラン
ジスタ７１は急速にオンする。

トランジスタ７１のオン期間において、コンデンサ７９
は、トランジスタ７１を駆動するためのベース電流によ
り充電されて端子間電圧が上昇し、ＣＴ７７側の２次巻
線７７ｓは、このコンデンサ７９を介してトランジスタ
７１のベースを駆動すべくその出力電圧が上昇する。Ｃ
Ｔ７７のコアの磁束密度はＣＴ７７の出力電圧の時間積
分値により定まり、この磁束密度がそのコアの最大磁束
密度を越えるとＣＴ７７は飽和して、２次巻線７ｓの誘
起出力は零になる。これにより、トランジスタ７１はオ
フし、コンデンサ７９は、リセット用の抵抗７４とダイ
オード７５およびＣＴ７７の２次巻線７７ｓを介して放
電（リセット）される。この時、ダイオード７５の順方
向電圧は、トランジスタ７１のベース・エミッタ間に対
して逆バイアスとなるため、トランジスタ７１は、蓄積
キャリアが引き抜かれて良好にターンオフする。

なお、コンデンサ７９の放電電流は、ＣＴ７７の２次巻
線７７ｓにオン時とは逆方向に流れるためＣＴ７７の飽
和状態は直ちに解除されるが、その後は、上述のオン時
と逆向きの正帰還動作により、トランジスタ７１が完全
にオフする。

トランジスタ７１のオフ時には、出カドランス７２の１
次巻線７２ｐおよび共振用コンデンサ７３、それに負荷
回路等からなる共振系の共振により、負荷電流は一旦極
性を反転した後、再度正転する。すると、トランジスタ
７１は、ベースに印加される電圧が正となり、上記正帰
還により再びオンする。以後、このような正帰還および
並列共振により、第１図の装置のインバータ回路は、発
振をｌ続する。

この装置において、電源遮断時、直流電源５のコンデン
サ５２は放電しており、このコンデンサ５２の端子間電
圧である直流電源５の直流出力電圧は零である。そして
、交流電源１が投入され、直流端子ａ、ｂ間に平滑直流
出力が発生すると、コンデンサ５２はこの平滑直流出力
により抵抗５１を介して充電され、コンデンサ５２の端
子間電圧すなわち直流電源５の直流出力電圧がこれらの
抵抗５１とコンデンサ５２により定まる時定数で上昇す
る。この場合、交流電源投入直後は、上述のように、コ
ンデンサ５２は放電しており、直流電源５の直流出力電
圧は零である。したがフて、突入電流防止回路４の５Ｃ
Ｒ４２は、ゲート電位が零であり、オフしているから、
平滑用コンデンサ３を流れる電流は、突入電流防止用抵
抗４１によって制限され、突入電流が防止される。

また、直流電源５の出力電圧を供給されて動作する制御
回路６は、この出力電圧が所定の電圧より低い期間、Ｆ
ＥＴ８１のゲート駆動用出力電圧が零となりている。

一方、インバータ回路７において、電源投入直後は、ラ
ンプ８がオフしているため、ランプ８の両フィラメント
ｆ１．　ｆ２、起動用コンデンサ７６および出カドラン
ス７２の２次巻線７２ｓ等により直列共振回路が形成さ
れ、フィラメントｆｌ、　ｆ２はこの共振電流により加
熱される。ここで、このインバータ回路７においては、
トランジスタ７１のオフ期間は主に共振用コンデンサ７
３と出カドランス７２の１次巻線７２ｐのインダクタン
スとの共振周波数ｆ０により定まり、オン期間は主にＣ
Ｔ７７のコアの磁束密度、したがって、スイッチング改
善用のコンデンサの容量によって定まる。また、交流電
源１の投入直後は、上述のように、直流電源５の出力は
零であり、制御回路６の出力が零となってＦＥＴ６１は
オフしている。この場合、トランジスタ７１のベース回
路に直列に接続されるスイッチング改善用コンデンサは
コンデンサ７９のみとなるため、トランジスタ７１のオ
フ期間は短く、インバータ回路７の発振周波数ｆ、は共
振周波数ｆ０よりかなり高めとなり、ランプ８への印加
電圧はランプ８の放電開始電圧より低くなっている。こ
の状態でランプ８は所定の時間をかけて充分に予熱され
る。

交流電源投入後、前記直流電源５のコンデンサ５２の端
子電圧が立ち上り、突入電流防止回路４において、この
コンデンサ５２の端子電圧を抵抗４３と抵抗４４とで分
圧した結果の抵抗４４の端子間電圧が５ＣＲ４２のゲー
トオン電圧に達すると、５ＣＲ４２がオンして突入電流
防止用抵抗４１を短絡する。これにより、整流回路２は
直流出力端子間に平滑コンデンサが接続されたコンデン
サ入力形の整流回路としてより平滑された直流出力を発
生する。

さらに時間が経過してコンデンサ５２の端子電圧（直流
電源５の出力電圧）が制御回路６に設定された電圧を越
えると、制御回路６からＦＥＴ６１にゲート駆動信号が
供給される。これにより、ＦＥＴ６１がオンし、スイッ
チング改善用コンデンサ７９にコンデンサ６２が並列に
接続される。このようにスイッチング改善用コンデンサ
の容量が増加すると、インバータ回路７においてはトラ
ンジスタ７１のオン期間が長くなり、発振周波数ｆ、が
下がって、共振周波数ｆ０に近付くため、出カドランス
７２の２次巻線誘起電圧が上昇する。これにより、ラン
プ８にその放電開始電圧より高い電圧が印加され、ラン
プ８は放電を開始する。放電開始後は、ランプ８のイン
ピーダンスが低下するため、直列共振回路のＱが低下し
、出カドランス７２のりケージインダクタンスがバラス
トインピーダンスとなってランプ８は安定に点灯する。

以上のように、この実施例によれば、制御回路用の直流
電源の立ち上がりに時定数を持たせ、これをタイマとし
て突入電流防止回路４および制御回路の双方のタイマ回
路として兼用しているため、装置の回路構成を簡略にし
てコストダウンすることができた。

第２図は、この発明の他の実施例に係る放電灯点灯装置
の概略の回路構成を示す。この装置は、第１図のものに
対し、制御回路６として電源電圧がほぼ零ではインバー
タ回路の発振を停止する前記ＮＥＢ方式用の制御回路を
用いるとともに、突入電流防止回路４の５ＣＲ４２のゲ
ート駆動用分圧抵抗４３と並列に、図示しない安全回路
に配置されたＬＥＤとともにフォトカブラを構成しこの
安全回路からの異常検出時信号によりオンするフォトト
ランジスタ４５を接続したものである。

第２図の装置において、電源投入時の突入電流防止およ
びランプ起動（ソフトスタート）の動作は、ランプ起動
動作が制御回路６への電源電圧が約１．５ｖを越えた後
、開始する点を除籾、第１図の装置と全く同様に行なわ
れる。

前記安全回路において、ランプ不点または片道放電等の
異常が検出され、前記ＬＥＤが点灯すると、前記フォト
トランジスタ４５がオンする。

この場合、抵抗４４の端子間電圧は、５ＣＲ４２のゲー
トオン電圧（約ＩＶ）となる。この端子間電圧は直流電
源５の出力電圧として制御回路６に供給される。これに
より、インバータ回路７においては、制御回路６からの
トランジスタ１用ベース駆動信号が遮断されて発振を停
止する。

このような異常検出は電源投入時にも行なわれ、突入電
流防止回路４の５ＣＲ４２がオンする前に前記異常が検
出され、フォトトランジスタ４５がオンすると、制御回
路６の電源を短絡する従来装置では５ＣＲ４２のゲート
電圧が零となってしまって５ＣＲ４２がオンできず、突
入電流防止用抵抗４１が発熱するという問題があった。

この抵抗４１は、もととも交流電源投入直後の短時間だ
け動作するために設けられているものであるが、正常動
作の場合のみを考慮して小電力のものを用いた場合、焼
損する等の問題があった。

第２図の装置においては、抵抗４３のみを短絡している
ため、制御回路６への供給電圧は５ＣＲ４２のゲート・
カソード間電圧以下と低くすることができる。また、交
流電源投入とともに異常が検出され、フォトトランジス
タ４５がオンしたとしても、５ＣＲ４２のゲート・カソ
ード間電圧は、ゲートオン電圧に達するまでは、抵抗５
１と抵抗４４とで分圧される電圧に向かって立ち上がり
、定常状態においては、抵抗５１および４４を介して充
分な電圧を印加することができる。したがって、定常状
態においては、５ＣＲ４２を必ずオンさせることができ
、抵抗４１が発熱することはない、このため、抵抗４２
の容量を短時間定格で設定することができ、抵抗４２を
小形化してこの面でも装置のコストダウンを図ることが
できる。

［効果］ 以上説明したように、この発明の電源装置によると、突
入電流防止回路用の時定数とソフトスタート用の時定数
とを兼用することができ、回路構成を簡略化して装置を
低度化することができる。

また、装置または負荷の異常を検出したとき制御回路の
電源を低下させることにより装置の出力を遮断ないし低
下させるＮＥＢ方式とする場合であっても、突入電流防
止回路用スイッチング手段に直列接続された側の分圧用
抵抗を短絡するようにしたため、異常検出時に該スイッ
チング手段をオフさせず、したがって、突入電流防止用
抵抗が発熱することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る電源装置の構成を
示す回路図、 第２図は、第１図の装置の変形例を示す回路図、そして 第３図は、従来の電源装置の構成を示す要部回路図であ
る。 １：交流電源 ２：全波整流回路 ３：平滑用コンデンサ ４：突入電流防止回路 ４１：突入電流防止用抵抗 ４２　：　ＳＣＲ（第１のスイッチング手段）４３：分
圧用抵抗（第１の抵抗） ４４：分圧用抵抗（第２の抵抗） ５：直流電源 ５１：デカップリング用コミンデンサ ５２：デカップリング用抵抗 ６：制御回路 ７：インバータ回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源と、 平滑用コンデンサを含み前記交流電源より平滑整流出力
   を発生する整流回路と、 前記平滑整流出力より交流出力を発生するインバータ回
   路と、 前記平滑直流電源より所定の時定数で立ち上がる直流電
   圧を発生する直流電源と、 この直流電源を供給されて動作し前記インバータ回路を
   前記直流電圧に応じた出力を発生するように制御する制
   御回路と 前記平滑用コンデンサに直列に接続された突入電流防止
   用抵抗と、 前記直流電圧が所定の電圧を越えたときオンして前記突
   入電流防止用抵抗を短絡するスイッチング手段と を具備することを特徴とする電源装置。
2. （２）交流電源と、 平滑用コンデンサを含み前記交流電源より平滑整流出力
   を発生する整流回路と、 前記平滑整流出力より交流出力を発生するインバータ回
   路と、 前記交流電源よりデカップリング用抵抗を介して充電さ
   れるデカップリング用コンデンサを含みこのコンデンサ
   の端子間電圧として所定の時定数で立ち上がる直流電圧
   を発生する直流電源と、この直流電源を供給されて動作
   し前記インバータ回路を前記直流電圧に応じた出力を発
   生するように制御する制御回路と 前記平滑用コンデンサに直列に、かつ一端を前記制御回
   路と共通接地となるように接続された突入電流防止用抵
   抗と、 この突入電流防止用抵抗と並列に接続された第１のスイ
   ッチング手段と、 前記直流電源に接続された第１抵抗および第２抵抗の直
   列回路からなり前記直流電圧を分圧して該第２の抵抗の
   端子間電圧を該第１のスイッチング手段の駆動信号とし
   て印加する分圧回路と、所定の信号に応じて前記第１の
   抵抗を短絡する第２のスイッチング手段と を具備することを特徴とする電源装置。