JP2774344B2 - 突入電流制限交直変換回路 - Google Patents

突入電流制限交直変換回路

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JP2774344B2
JP2774344B2 JP1508024A JP50802489A JP2774344B2 JP 2774344 B2 JP2774344 B2 JP 2774344B2 JP 1508024 A JP1508024 A JP 1508024A JP 50802489 A JP50802489 A JP 50802489A JP 2774344 B2 JP2774344 B2 JP 2774344B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 この発明は、通常の交流電力を直流電力に変換し、さ
らには、変換された直流電力を交流電力に再変換する変
換回路に関し、特に、斯かる変換回路であって変換動作
の開始時に突入電流を制限する機能を有したものに関す
る。
背景技術 各種の電気機器にあっては、交流電力の直流電力への
変換、さらには、変換された直流電力の交流電力への再
変換が行われるものが多々あり、例えば、スイッチング
直交電力変換器，電気的安定器等がその例に挙げられ
る。
交流電力を直流電力に変換する交直変換回路として一
般なものに、半波整流回路と全波整流回路とがあり、通
常、これらの整流回路から得られる整流電圧及び整流電
流は、一連の単方向脈動波形を有するものとされる。或
る種の機器にとっては、このような整流電圧及び整流電
流の脈動は問題とならないが、その他の機器について
は、整流電圧及び整流電流の脈動はフィルタによって平
滑されなくてはならない。
出力フィルタを伴わない整流回路は、その出力が比較
的大なる振幅をもって脈動するものとされ、変換効率が
比較的低いものとされることにより、限られた範囲での
適用に止められる。整流の基本的な目的は、変動しない
電圧あるいは電流を形成することにあるので、整流回路
から得られる脈動電圧あるいは電流は平滑されるべきも
のであり、脈動する整流出力を平滑するにあたっての最
も一般的な手法は、整流回路における一対の出力端間に
大容量の容量素子を接続することである。しかしなが
ら、斯かる大容量の平滑用容量素子の使用は、大なる突
入電流を生じることになる虞がある。平滑用容量素子
は、その容量が大であり、かつ、等価直列抵抗が低いと
いう特性の故に、電力供給の立ち上がり時おいては、短
絡路と殆ど同等な振る舞いをするものとなる。それゆ
え、平滑用容量素子の使用により生じるパルス状突入電
流のピーク値は、通常の半導体整流器の許容範囲を大幅
に越えるレベルに達し得ることになり、斯かる突入電流
による半導体整流器及び他の電気部品あるいは機器の破
壊が頻繁に生じることになる。そして、このような突入
電流は、さらに、整流回路が接続される入力交流電力ラ
インに不所望なサージ電流を発生させることになる。
交直変換回路における突入電流を制限するための良く
知られた手法は、整流回路の出力端と平滑用容量素子と
の間に抵抗素子を直列接続することである。この手法
は、簡単で信頼性に優れているが、効率がよくない。即
ち、電流レベルが如何様であろうとも、直列接続される
抵抗素子は、本来負荷に供給されるべき電力の一部を消
費することになってしまう。
また、交直変換回路における突入電流を制限するため
の他の良く知られた手法は、上述の直列接続される抵抗
素子に代えて、サーミスタの如くの負の温度係数を有し
た抵抗素子を用いることである。サーミスタが用いられ
る場合には、整流回路の立上り時においては、サーミス
タは比較的高い抵抗値を有し、それにより突入電流を制
限し、また、その反面、電力消費を生じる。サーミスタ
における電力消費はサーミスタの温度を上昇させ、その
結果、整流回路の定常動作時においては、サーミスタの
抵抗値は比較的低いものとなる。このサーミスタを用い
る手法は、極めて簡単であり、また、突入電流の制限と
いう観点からは経済的で効果的なものである。しかしな
がら、負の温度係数を有するサーミスタの使用は、或る
状況のもとでは、以下に述べられる如くに殆ど効果がな
いことになってしまう。
上述の如くのサーミスタが設けられた電力変換回路
は、サーミスタの抵抗値が比較的低いものとされる状況
のもとでは、全負荷状態で作動していることが多い。そ
して、斯かるもとで、平滑用キャパシタに放電を行わせ
るには充分に長く、しかしながら、サーミスタが比較的
高い抵抗値を有する状態になるには短か過ぎる期間の交
流電力供給の中断が生じると、交流電力供給の復帰時に
大なる突入電流が発生することになってしまう。斯かる
事態は、負の温度係数を有するターミスタの熱時定数が
通常長く、それゆえ、短時間の交流電力供給の中断が、
サーミスタの抵抗値が充分に増大せしめられるだけの期
間とされない結果となることによって生じる。
発明の開示 以上よりして、如何なる動作状況のもとにおいても、
交流電力供給線あるいは他の交流電力供給源からの突入
電流を制限することができる交直変換回路の出現が望ま
れていること明らかである。それゆえ、この発明の第１
の目的は、斯かる突入電流を制限することができる交直
変換回路を提供することにある。
この発明の他の目的は、高周波スイッチング直交変換
器の入力端に入力側の交流電源電圧の変動にかかわらず
一定レベルを有するものとされた直流電圧を供給するこ
とができる、新規で改良された交直変換回路を提供する
ことにある。
この発明のさらに他の目的は、整流器の両端間に接続
された平滑用容量素子と負の温度係数を有した抵抗素子
とを含むものとされた新規で改良された交直変換回路を
提供することにある。この回路は、負の温度係数を有し
た抵抗素子に得られる電圧を昇圧して平滑容量素子に供
給する昇圧型スイッチング調整部をも含んでおり、昇圧
型スイッチング調整部から平滑容量素子に供給される電
圧は、入力側の交流電源電圧の変動にかかわらず一定レ
ベルを維持するものとされる。
また、この発明は、負荷に交流電力を供給する高速ス
イッチング直交変換器の入力端に直流電圧を供給するこ
とができる蓄積容量素子を含んだ、新規で改良された交
直変換回路を提供することも目的とする。消費電力を低
減させるため、高速スイッチング直交変換器は、交流電
力供給の中断が生じる際には直ちに蓄積容量素子から負
荷を切り離し、比較的短時間の交流電力供給の中断期間
を通じて蓄積容量素子の電荷が維持されるようになす。
さらに、この発明は、変換されるとともに調整された
信号を負荷に供給し、また、交流電力供給の中断が生じ
る際には負荷を直ちに切り離す動作を行う、新規で改良
された交直変換回路を提供することも目的とする。この
回路は、別個のフィードバック回路が設けられることを
要することなく、一定のレベルを維持するものとされる
交流電圧を負荷に供給することができるスイッチング直
交変換器を含むものとされる。
図面の簡単な説明 第１図は、この発明に係る交直変換回路の一例を示す
回路図である。
第２図は、第１図に示される交直変換回路におけるパ
ルス幅変調制御部を示すブロック図である。
第３図は、第１図に示される交直変換回路におけるパ
ルス幅変調型直交変換部を示すブロック図である。
第４図は、第１図に示される交直変換回路に適用可能
な蓄積容量素子電圧検出回路の他の例を示す回路図であ
る。
第５図は、蛍光灯安定器を駆動すべく第１図に示され
る交直変換回路と共に用いられる共振型直交変換器を示
す回路図である。
第６図は、蛍光灯安定器を駆動すべく第１図に示され
る交直変換回路と共に用いられるプッシュ・プル型直交
変換器の一例を示す回路図である。
第７図は、蛍光灯安定器を駆動すべく第１図に示され
る交直変換回路と共に用いられるプッシュ・プル型直交
変換器の他の例を示す回路図である。
第８図は、複数の個別直流電力供給源を形成すべく第
１図に示される交直変換回路と共に用いられる共振型直
交変換器を示す回路図である。
第９図は、複数の個別直流電力供給源を形成すべく第
１図に示される交直変換回路と共に用いられるプッシュ
・プル型直交変換器を示す回路図である。
発明を実施するための最良の形態 この発明に係る基本的な交直変換回路が、第１図にお
いて符号10が付されて示されており、斯かる交直変換回
路10は、交流電力供給線に接続される入力端子14及び16
を有したブリッジ構成全波整流部12を含んでいる。全波
整流部12は、出力端子18及び20を有しており、出力端子
18には負の温度係数を有したサーミスタ22が接続されて
いる。また、蓄積容量素子24が、インダクタンス素子28
及び整流素子36を介して、全波整流部12の出力端子18及
び20間に接続されている。
交直変換回路10は、比較的短時間の交流電力供給の中
断が生じる状態を含む如何なる動作状態のもとにおいて
も、突入電流を効果的に制限する動作を行うように設計
されている。斯かる動作は、サーミスタ22に直列接続さ
れたインダクタンス素子28を含んで構成される昇圧型ス
イッチング調整部26によってその一翼が担われている。
インダクタンス素子28は、二次側捲線32を備えた変圧器
30の一次側捲線としての役割と、スイッチ34がオン状態
とされる期間においてエネルギーを蓄える役割とを果た
すものとされている。スイッチ34は、所定の制御信号に
よってオン・オフ制御される適切な半導体素子で成るス
イッチあるいは機械的スイッチとされる。そして、スイ
ッチ34がオフ状態とされるとき、インダクタンス素子28
に蓄えられたエネルギーが整流素子36を通じて蓄積容量
素子24に移送される。昇圧型スイッチング調整部26から
得られる出力電圧は、昇圧型スイッチング調整部26に対
する入力電圧より大である。
昇圧型スイッチング調整部26は、また、スイッチ34を
駆動するパルス幅変調制御部38を含んでいる。パルス幅
変調制御部38は、従来からある、アメリカ合衆国のモト
ローラ社により製造されているSG2843の如くの集積回路
で構成されている。斯かるパルス幅変調制御部38は、第
２図に示される如くの８ピンを有するものとされた基本
ブロック構成をとるものとされている。
パルス幅変調制御部38は、ラッチ型パルス幅変調部42
にパルスを供給する発振器40を含んでいる。ピン４に供
給される入力信号は、発振器40の発振周波数を設定し、
また、ラッチ型パルス幅変調部42からコンパレータ44を
通じて出力ピン６に導出される出力パルスの周波数を決
定する。ラッチ型パルス幅変調部42に対する電流検出入
力がピン３から供給される。
パルス幅変調制御部38を構成する集積回路に対する動
作電源電圧として、比較的低い電源電圧がピン７から供
給される。ピン７は、集積回路内において下限電圧規制
回路46及び5V基準電圧発生回路48に接続されている。5V
基準電圧発生回路48はピン８に接続されており、また、
抵抗素子分圧部50を介して2.5V基準電圧を、エラー増幅
器52の非反転入力端に供給する。エラー増幅器52の反転
入力端はピン２に接続され、さらに、エラー増幅器52の
出力端子はピン１に接続されている。5V基準電圧発生回
路48から得られる5V基準電圧は、下限電圧規制回路54を
介してラッチ型パルス幅変調部42にも供給される。
パルス幅変調制御部38における立上り電流は、サーミ
スタ22の出力側に接続された抵抗素子56を通じて供給さ
れる。パルス幅変調制御部38は、1mAの立上り電流を必
要とするだけであり、斯かる立上り電流は、抵抗素子56
を通じてピン７から供給されるが、抵抗素子56における
電力消費を無視することができる程度に小なるものであ
る。
パルス幅変調制御部38が動作状態とされると、発振器
40の発振周波数が、直列接続されたタイミング抵抗素子
58とタイミング容量素子60との両者によって設定され
る。それにより、スイッチ34を駆動するピン６に得られ
る出力パルスの周波数が定められる。蓄積容量素子24の
端子間電圧の大きさは、整流素子36の出力側において蓄
積容量素子24の両端間に直列接続された抵抗素子62及び
64の接続中点に得られる電圧が検出されて設定される。
ラッチ型パルス幅変調部42の安定化のため、インピーダ
ンス素子66がエラー増幅器52の非反転入力端子と出力端
子との間（ピン１とピン２との間）に接続されている。
スイッチ34に直列接続された電流検出抵抗素子68の一端
部が、パルス幅変調制御部38のピン３に、短絡保護及び
スイッチ34に対する電流制限のため接続されている。
抵抗素子56を通じて容量素子70に、1mA程度の大きさ
で流れ込む立上り電流は、パルス幅変調制御部38の緩や
かな立上りを生ずることになる。そして、ピン６からの
出力パルスによりスイッチ34のオン・オフ制御が開始さ
れる。それにより、スイッチ34のオン期間において、イ
ンダクタンス素子28がエネルギーを蓄え、また、スイッ
チ34のオフ期間において、インダクタンス素子28に蓄え
られたエネルギーが整流素子36を通じて蓄積容量素子24
に移送される。このとき、２〜３ターンとされた二次側
捲線32が、エネルギーを整流ダイオード72を通じて容量
素子70に供給する。この容量素子70に流れ込むエネルギ
ーは、パルス幅変調制御部38を働かせるに充分な電力を
供給する。そして、抵抗素子62及び64から得られる出力
電圧検出信号がフィードバック端子、即ち、エラー増幅
器44の反転端子（ピン２）に供給され、それにより、昇
圧型スイッチング調整部26から得られる出力電圧を入力
交流電圧の変動にかかわらず一定に維持する調整が自動
的に行われる。
変圧器30の一次側捲線28から二次側捲線32へと伝達さ
れる電流がダイオード74を通じて容量素子75を充電すべ
く流れ、パルス幅変調型直交変換部76に対する入力電力
を供給する。パルス幅変調型直交変換部76は、２個の独
立したパルス信号を発生するものとされ、アメリカ合衆
国のモトローラ社により製造されているSG2525の如くの
集積回路で構成されている。斯かるパルス幅変調型直交
変換部76は、第３図に示される如くのブロック構成をと
るものとされている。
パルス幅変調型直交変換部76は、基本的にはパルス幅
変調制御部38と同様なものとされているが、発振器によ
り制御されるフリップ・フロップ回路及び２つの出力パ
ルスを発生するNORゲートが設けられている点で、パル
ス幅変調制御部38とは異なっている。そして、パルス幅
変調型直交変換部76は、パルス幅変調制御部38と同様
に、パルス発振器78,エラー増幅器80及びラッチ84に接
続されたパルス幅変調器82を含んでいる。低電源電圧が
ピン15に供給されており、ピン15は基準電圧調整回路86
及び下限電圧規制回路88に接続されている。下限電圧規
制回路88は、２つのNORゲート90及び92の夫々の入力
端，ラッチ84及び遮断トランジスタ94に接続されてい
る。パルス幅変調型直交変換部76の構成要素は、パルス
幅変調制御部38の構成要素と実質的に同様な動作を行う
が、パルス発振器78及びラッチ84の出力端がフリップ・
フロップ回路96の入力端に接続されている点で、パルス
幅変調制御部38とは異なっている。ラッチ84及びフリッ
プ・フロップ回路96の出力は、NORゲート90及び92に入
力として供給され、NORゲート90及び92の出力は、２組
の一対の出力トランジスタを経てピン11及び14に導出さ
れる。ピン11及び14に得られる出力パルスは、第３図に
示される如く、フリップ・フロップ回路96の状態変化に
応じて順次得られる。
容量素子98と抵抗素子100との組合わせが、パルス幅
変調型直交変換部76におけるパルス発振器78の発振周波
数を決定し、一方、抵抗素子102と可変抵抗素子104とに
より形成される分圧部が、エラー増幅器80の非反転端子
（ピン２）に供給される直流電圧のレベルを決定する。
それにより、エラー増幅器80によってピン11及び14に得
られる出力パルスのデューティサイクルが設定される。
このようにして、ピン11及び14に得られる出力パルス
が、ライン108に得られる直流信号を負荷110に供給され
る交流信号に変換する共振型直交変換部106におけるス
イッチを駆動する。
共振型直交変換部106は、パルス幅変調型直交変換部7
6のピン14及び11に夫々接続されたスイッチ112及び114
を含んでいる。これらスイッチ112及び114は、適切な半
導体素子で成るスイッチもしくは機械的スイッチとさ
れ、パルス幅変調型直交変換部76の出力端に得られるパ
ルスに応じてオン・オフ制御される。パルス幅変調型直
交変換部76の出力端に得られるパルスは異なる時間に発
生せしめられるので、スイッチ112は、スイッチ114がオ
フ状態とされるときオン状態とされ、また、スイッチ11
4は、スイッチ112がオフ状態とされるときオン状態とさ
れる。スイッチ112がオン状態とされる期間において
は、ライン108からのエネルギーが、スイッチ112及び共
振インダクタンス素子116を通じて容量素子118に流れ込
む。また、スイッチ112がオフ状態とされるとともに、
スイッ114がオン状態とされる期間においては、容量素
子118に蓄えられたエネルギーが、共振インダクタンス
素子116及びスイッチ114を通じて流出する。ピン14及び
11に得られる出力パルスの夫々の周波数が、共振インダ
クタンス素子116と容量素子118とより形成されるLC共振
回路の共振周波数に一致するものとされることにより、
共振型直交変換部106が効率良く動作するものとされ
る。
正常な動作状態のもとにおいては、交流電力が全波整
流部12の入力端子14及び16に供給されるとき、サーミス
タ22は蓄積容量素子24を流れる突入電流を制限するに充
分に大なる抵抗値を呈するものとなる。しかしながら、
斯かる際において、パルス幅変調制御部38が、蓄積容量
素子24が入力交流電圧のピーク値に近い電圧が得られる
状態にまで充電された後に動作を開始するようにされて
いるということが重要である。さもなくば、スイッチ34
が、インダクタンス素子28を通じた電流が蓄積容量素子
24に流れているとき駆動されることになる。インダクタ
ンス素子28は、流れる電流の大きさに応じて、全体的に
もしくは部分的に飽和状態とされ、斯かるもとでスイッ
チ34がオン状態とされると、インダクタンス素子28は、
極めて低いインダクタンスを呈することになる。その結
果、スイッチ34は、実質的に短絡路を形成することにな
り、損傷を受ける虞がある。スイッチ34の動作開始につ
いての蓄積容量素子24が充電されるまでの遅れ時間は、
抵抗素子56,容量素子70及び下限電圧規制回路46によっ
てもたらされる。下限電圧規制回路46は、それに対する
入力電圧（容量素子70の端子間電圧）が下限電圧レベル
を越えるまでパルス幅変調制御部38の動作を禁止する。
容量素子70の端子間電圧が下限電圧規制回路46により設
定される下限電圧を越えるまでの時間は、抵抗素子56の
抵抗値及び容量素子70の容量値に応じたものとなる。そ
れにより、蓄積容量素子24が充分に充電されることにな
る時間が設定される。
パルス幅変調制御部38が動作を開始するや否や、スイ
ッチ34がオン・オフ動作を開始する。インダクタンス素
子28は、エネルギーの蓄積及び放出を繰り返し、また、
二次側捲線32は、容量素子70に対する整流ダイオード72
を通じてのエネルギー供給、及び、容量素子75に対する
ダイオード74を通じてのエネルギー供給を行う。容量素
子70及び75は、夫々、パルス幅変調制御部38及びパルス
幅変調型直交変換部76に対する動作電源電圧の供給を行
う。ここでパルス幅変調型直交変換部76は、二次側捲線
32が容量素子75に対する充電電力の供給を行うまで、電
源電圧が供給されないものとされることが注目されるべ
きである。
交直変換回路10に対する比較的短時間の交流電力供給
の中断が生じると、サーミスタ22の抵抗値が低い状態と
されたままで交流電力供給が再開されることになる。こ
のような状況のもとでは、蓄積容量素子24を流れる突入
電流の大きさは、交流電力供給の再開時における蓄積容
量素子24の残留充電電荷量に応じたものとなり、蓄積容
量素子24の残留充電電荷量が小なる場合には大なる突入
電流が生じることになる。
突入電流を回路素子に損傷を与えない小なるものとす
るためには、交流電力供給の中断が生じるや否や負荷11
0を蓄積容量素子24から切り離すことによって、交流電
力供給が中断される比較的短い期間の間、蓄積容量素子
24における充電電荷がそのまま維持されるようになすこ
とが必要である。このような負荷110の切離しが行われ
る場合には、蓄積容量素子24は、抵抗素子62及び64を通
じての放電があるだけで、その充電状態が維持されるこ
とになる。その際の抵抗素子62及び64を通じての放電量
は、これら抵抗素子62及び64により形成される分圧部が
極めて高いインピーダンスを持つので、極めて小なるも
のである。
負荷110は、パルス幅変調型直交変換部76に対する電
力供給が行われなくなることにより、蓄積容量素子24か
ら切り離される。パルス幅変調型直交変換部76に対する
電力供給が行われなくなると、ピン11及び14から出力パ
ルスが送出されなくなり、それによって、スイッチ112
及び114がオフ状態を維持するものとされる。交流電力
供給が中断されている期間、二次側捲線32は、容量素子
75に対する電力供給を行うことができず、また、容量素
子75の容量は極めて小であるので、パルス幅変調型直交
変換部76は、殆ど瞬時にその動作が停止せしめられる。
このようなパルス幅変調型直交変換部76の迅速な動作停
止は、下限電圧規制回路88を容量素子75の充電時に得ら
れる電圧に近接した下限電圧レベルをもって動作するも
のとなすことにより保証される。容量素子75の端子間電
圧が下限電圧レベル以下となると、下限電圧規制回路88
は直ちにパルス幅変調型直交変換部76の動作を停止させ
る。
第４図は、蓄積容量素子24から負荷110を切離す他の
方法を示す。
この方法は、基本的には、蓄積容量素子24の端子間電
圧を検出し、検出出力信号をパルス幅変調型直交変換部
76の遮断端子（ピン10）もしくは反転入力端子（ピン
１）に供給することによって行われる。このため、第１
図における抵抗素子62及び64から成る分圧部に対応する
出力電圧検出分圧部が、３個の抵抗素子62,64a及び64b
により形成される。抵抗素子64a及び64bの合成抵抗値
は、第１図における抵抗素子64の抵抗値に等しいものと
される。
第４図において実線により示される如く、PNP型のト
ランジスタ77が、パルス幅変調型直交変換部76の遮断端
子（ピン10）と端子16との間に接続されている。端子16
は、例えば、5.1Vの基準電圧を送出する。トランジスタ
77のコレクタは、第４図において破線により示される如
く、遮断端子（ピン10）に代えてパルス幅変調型直交変
換部76の反転入力端子（ピン１）に接続されてもよい。
トランジスタ77のコレクタが、遮断端子（ピン10）あ
るいは反転入力端子（ピン１）のいずれに接続されてい
る場合にも、そのベースと接地電位点間との間の電圧が
基準電圧（5.1V）からダイオード１個の電圧降下を減じ
た値（略5.1V−0.6V＝4.5V）以下となると、トランジス
タ77はオン状態となり、そのコレクタから遮断端子（ピ
ン10）あるいは反転入力端子（ピン１）に4.5Vの電圧が
供給される。斯かる遮断端子（ピン10）あるいは反転入
力端子（ピン１）に供給される電圧は、ピン11及び14か
らの出力パルスの送出を直ちに停止させるに充分なもの
となる。抵抗素子62,64a及び64bの夫々の抵抗値が適切
に選択されることにより、パルス幅変調型直交変換部76
からの出力は、蓄積容量素子24の端子間電圧が所定のレ
ベル以下となるや否やその送出が停止せしめられるもの
とされる。例えば、正常動作時のもとにおいて、蓄積容
量素子24の端子間電圧が250Vに維持される場合には、交
流電力供給が中断された際に、蓄積容量素子24の端子間
電圧が220Vに低下するや否やパルス幅変調型直交変換部
76からの出力の送出が停止せしめられる。同様に、交流
電力供給の再開後においては、蓄積容量素子24の端子間
電圧が220Vを越えるや否やパルス幅変調型直交変換部76
からの出力の送出が開始される。
ここで、極めて重要なことは、この発明が、上述のパ
ルス幅変調制御部38及びパルス幅変調型直交変換部76を
形成する２個の集積回路とは異なる集積回路によって
も、それが要求される機能を果たすものである限り、実
現され得るものであるということである。例えば、上述
のパルス幅変調制御部38及びパルス幅変調型直交変換部
76の両者の機能を備えた１個の集積回路を用いることが
でき、また、さらには、蓄積容量素子24の端子間電圧を
検出することにより、あるいは、交直変換回路10の他の
都合のよい位置において交流電力供給の中断を検出する
ことによりパルス幅変調型直交変換部76に対する駆動信
号を停止させる集積回路を用いることもできる。
いかなる条件下においても、突入電流に対する保護が
行われることは、直交電力変換器の信頼性を高めること
になる。多くの電気機器にあっては、直交電力変換器は
固定された負荷に対して一定の電圧を供給することが要
求される。負荷における端子間電圧変動は、主として入
力交流電力供給線における電圧変動、及び、負荷の変動
に起因する。交流電力供給線における電圧変動は、蓄積
容量素子24の両端に印加される整流された直流電圧の変
動を生じる。また、負荷の変動は、蓄積容量素子からの
エネルギー放出における変動を生じさせる。この発明
は、蓄積容量素子24の端子間直流電圧を一定に維持する
ととも、蓄積容量素子24に必要とされるエネルギーを供
給する昇圧型スイッチング調整部26を使用することによ
り、別途設けられるフィードバック回路等を要すること
なく、負荷に常時一定の電圧を供給することができる。
蓄積容量素子24が良好な品質と大容量とを有するものと
され、また、抵抗素子62及び64で成る分圧部が高精度の
ものとされることより、蓄積容量素子24の両端間に変動
のない直流電圧が確実に得られることになる。
この発明を利用することにより、第５図に示される如
くに、蛍光灯に対する極めて効率が良く信頼性に優れた
安定器を得ることができる。斯かる安定器は、第１図に
示されるものと同様な共振型直交変換部を利用するもの
とされる。第５図において、容量素子120は、共振回路
及び蛍光灯122における直流電流を遮断するブロック容
量素子とされている。蛍光灯122の光強度の低減は、可
変抵抗素子104の抵抗値を変化させることにより行われ
る。可変抵抗素子104の抵抗値の変化は、パルス幅変調
型直交変換部76の非反転入力端子（ピン２）における基
準直流電圧を変化させることになり、また、スイッチ11
2及び114を駆動するピン11及び14からの出力パルスの夫
々におけるデューティサイクルを変化させることにな
る。スイッチ112及び114の夫々におけるオフ状態期間に
対するオン状態期間の比が蛍光灯122からの光出力を決
定する。
一般に、蛍光灯に対する安定器を入力交流電圧の変動
にかかわらず蛍光灯から一定の光出力が得られるように
なすものとすることは、極めて難しい。しかしながら、
第５図に示される回路の場合には、蓄積容量素子24の両
端間に一定の電圧が得られることにより、別個に設けら
れるフィードバック回路を要することなく蛍光灯から一
定の光出力を容易に得ることができる。それに加え、蓄
積容量素子24の両端間に得られる変動のない直流電圧
は、蛍光灯の小刻みな光量変化を無くすことに貢献す
る。
さらに、この発明を適用することにより、蛍光灯を突
入電流から保護し、かつ、蛍光灯に一定の光出力を維持
する安定器を、共振型直交変換部とは異なる直交変換部
を用いて得ることができる。例えば、斯かる安定器を半
波ブリッジ型，全波ブリッジ型，フライバック型あるい
はプッシュ・プル型直交変換部を用いて構成することが
できる。第６図は、プッシュ・プル型直交変換部が用い
られるとともにこの発明が適用されて構成された安定器
を示す。斯かる安定器においては、例えば、抵抗素子，
インダクタンス素子あるいは容量素子とされるインピー
ダンス制限素子124が、蛍光灯122が一旦起動された後蛍
光灯122に流れ込む電流を制限すべく用いられている。
ライン108における直流電流は、蛍光灯122の両端に接続
された二次側捲線130を有する変圧器128の一次側捲線12
6におけるセンタータップに供給される。変圧器128は、
スイッチ112及び114による制御のもとに蛍光灯122に交
流電流を供給するステップアップもしくはステップダウ
ン変圧器により構成される。
第７図は、第６図に示される如くのプッシュ・プル型
直交変換部が用いられて構成された蛍光灯安定器の他の
例を示す。この例においては、インピーダンス制限素子
124がインダクタンス素子とされており、また、蛍光灯1
22の両端間に容量素子132が接続されている。インピー
ダンス制限素子124のインダクタンス値，容量素子132の
容量値、及び、プッシュ・プル型直交変換部の周波数
は、共振回路を形成するように選択される。
この発明に係る交直変換回路10により電力供給がなさ
れる直交変換部は、第８図及び第９図に示される如く
に、蛍光灯以外の負荷を効率良く駆動することができる
ものとされ得ることになる。第８図及び第９図において
は、直交変換部からの出力は複数の独立した直流電力と
されている。
第８図にあっては、第３図に示される共振型直交変換
部が変圧器134の両端間に交流出力を供給する。変圧器1
34は、夫々が二次側捲線136,二次側捲線136に直列接続
された整流素子138、及び、整流素子138の出力端側にお
いて二次側捲線136の両端間に接続された容量素子140か
ら成る２個の互いに同等のものとされた二次側回路を有
している。整流素子138は、二次側捲線136に得られる交
流電圧を整流し、その整流出力が容量素子140により平
滑されて、出力端子V1及びV2の夫々に直流出力として導
出される。
第９図は、第６図に示されるプッシュ・プル型直交変
換部が用いられて構成された直流電圧供給源を示す。斯
かる直流電圧供給源においては、３個の独立した直流電
力供給部が出力端子V1,V2及びV3をもって設けられてい
る。第１図に示される蓄積容量素子24の両端間に一定の
直流電圧が得られることにより、第８図及び第９図に示
される独立した直流出力は、全波整流部12の入力端子14
及び16に接続される交流電力供給線における変動にかか
わりなく、一定の電圧を維持するものとされる。
産業上の利用可能性 交直変換回路10は、交流電力供給線からの交流入力
を、その後スイッチング直交変換部により交流電圧に再
変換される直流電圧に効率良く変換する動作を行う。同
時に交直変換回路10は、如何なる状況下においても突入
電流に対する保護を行い、また、交流電力供給線におけ
る変動にかかわらず、固定された負荷に一定の出力電圧
を効率良く供給するものとして用いられるものとされ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 7/00 - 7/98 H02M 3/00 - 3/44

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電力供給源からの交流電圧を受けて、脈動
    直流電圧に変換する整流素子手段と、該整流素子手段に
    接続され、上記脈動直流電圧を受けてそれに応じた充電
    がなされ、平滑された直流電圧を形成する蓄積容量素子
    手段と、上記整流素子手段と蓄積容量素子手段との間に
    接続され、上記整流素子手段からの脈動直流電圧を受
    け、該脈動直流電圧を昇圧されたインダクタンス素子出
    力となすインダクタンス素子手段，該インダクタンス素
    子手段に接続され、第１の状態において上記インダクタ
    ンス素子手段にエネルギーを蓄積させ、また、第２の状
    態において上記インダクタンス素子出力により上記蓄積
    容量素子手段が充電されるようになすスイッチング手
    段，上記脈動直流電圧に応じて上記スイッチング手段に
    上記第１及び第２の状態を選択的に繰り返しとらせるべ
    く駆動する駆動手段を含むものとされた昇圧型スイッチ
    ング調整手段、及び、上記蓄積容量素子手段と負荷との
    間に接続されて、上記平滑された直流電圧を交流電圧に
    変換するものとされた直交変換手段とを備えて構成さ
    れ、上記交直変換手段が、上記蓄積容量素子手段からの
    平滑された直流電圧を受けるスイッチング手段と、上記
    脈動直流電圧に応じて上記スイッチング手段を駆動する
    スイッチング制御手段とを含み、上記スイッチング制御
    手段が、上記脈動直流電圧の遮断時に、上記スイッチン
    グ手段に開状態をとらせて上記蓄積容量素子手段から上
    記負荷を切り離させるものとされた、電力供給源からの
    交流電圧を変換して変換出力を負荷に供給するととも
    に、動作状態の如何にかかわらず電力供給源からの突入
    電流を制限する動作を行う交直変換回路。
  2. 【請求項２】整流素子手段とインダクタンス素子手段と
    の間に直列接続された負の温度係数を有したサーミスタ
    を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交
    直変換回路。
  3. 【請求項３】インダクタンス素子手段が変圧器の一次側
    捲線を形成し、該変圧器が上記整流素子手段からの脈動
    直流電圧に応じて上記駆動手段に電力供給を行う二次側
    捲線を有するものとされたことを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の交直変換回路。
  4. 【請求項４】整流素子手段からの脈動直流電圧に応じて
    上記駆動手段に電力供給を行うものとされた電力供給回
    路手段が設けられ、該電力供給回路手段が上記蓄積容量
    素子手段が充電されるまで上記駆動手段に対する電力供
    給を遅らせる遅延手段を含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の交直変換回路。
  5. 【請求項５】インダクタンス素子手段が変圧器の一次側
    捲線を形成し、該変圧器が上記インダクタンス素子手段
    に供給される脈動直流電圧に応じて上記電力供給回路手
    段に電力供給を行う二次側捲線を有するものとされたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の交直変換回
    路。
  6. 【請求項６】整流素子手段とインダクタンス素子手段と
    の間に直列接続された負の温度係数を有したサーミスタ
    を含み、上記電力供給回路手段が、上記負の温度係数を
    有したサーミスタと上記インダクタンス素子手段との間
    に接続されて、上記サーミスタからの脈動直流電圧を受
    けるものとされたことを特徴とする特許請求の範囲第４
    項記載の交直変換回路。
  7. 【請求項７】整流素子手段とインダクタンス素子手段と
    の間に直列接続された負の温度係数を有するサーミスタ
    を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交
    直変換回路。
  8. 【請求項８】インダクタンス素子手段が変圧器の一次側
    捲線を形成し、該変圧器が上記整流素子手段及びサーミ
    スタから得られる脈動直流電圧に応じて上記スイッチン
    グ制御手段に電力供給を行う二次側捲線を有するものと
    されたことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の交
    直変換回路。
  9. 【請求項９】二次側捲線が上記駆動手段に電力を供給す
    るものとされたことを特徴とする特許請求の範囲第８項
    記載の交直変換回路。
  10. 【請求項１０】サーミスタから電力を上記駆動手段に供
    給するものとされた電力供給回路手段が設けられ、該電
    力供給回路手段が上記蓄積容量素子手段が充電されるま
    で上記駆動手段に対する電力供給を遅らせる遅延手段を
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の交直
    変換回路。
  11. 【請求項１１】負荷が安定器が接続された蛍光灯を含む
    ものとされ、上記安定器が上記蓄積容量素子手段と上記
    蛍光灯との間に接続されて、上記平滑された直流電圧を
    交流電圧に変換する直交変換手段を含んで構成されたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交直変換回
    路。
  12. 【請求項１２】電力供給源からの交流電圧を受けて、脈
    動直流電圧に変換する整流素子手段と、該整流素子手段
    に接続され、上記脈動直流電圧を受けてそれに応じた充
    電がなされ、平滑された直流電圧を形成する蓄積容量素
    子手段と、負荷に接続され、上記蓄積容量素子手段から
    の上記平滑された直流電圧を受けて上記負荷に供給され
    る交流電圧に変換するものとされ、上記蓄積容量素子手
    段との接続状態及び遮断状態を選択的にとるスイッチン
    グ手段を含むものとされた直交変換手段と、上記脈動直
    流電圧に応じて上記スイッチング手段を制御するものと
    され、上記脈動直流電圧の遮断時に、上記スイッチング
    手段に上記蓄積容量素子手段との遮断状態をとらせ、上
    記蓄積容量素子手段から上記負荷を切り離させるスイッ
    チング制御手段とを含んで構成された、電力供給源から
    の交流電圧を変換して変換出力を負荷に供給するととも
    に、動作状態の如何にかかわらず電力供給源からの突入
    電流を制限する動作を行う交直変換回路。
  13. 【請求項１３】上記整流素子手段と蓄積容量素子手段と
    の間に接続され、上記脈動直流電圧を受けて該脈動直流
    電圧を昇圧し、上記蓄積容量素子手段に昇圧されるとと
    もに調整された出力電圧を供給する昇圧型スイッチング
    調整手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第12項
    記載の交直変換回路。
  14. 【請求項１４】整流素子手段と昇圧型スイッチング調整
    手段との間に直列接続された負の温度係数を有する抵抗
    素子を含むことを特徴とする特許請求の範囲第13項記載
    の交直変換回路。
  15. 【請求項１５】昇圧型スイッチング調整手段が、上記脈
    動直流電圧を受けるべく接続されて変圧器の一次側捲線
    を形成するインダクタンス素子手段を含むものとされ、
    上記変圧器が上記脈動直流電圧に応じて上記スイッチン
    グ制御手段に電力供給を行う二次側捲線を有するものと
    されたことを特徴とする特許請求の範囲第13項記載の交
    直変換回路。
  16. 【請求項１６】昇圧型スイッチング調整手段が、上記電
    力供給源からの交流電圧の変動の影響を受けないものと
    なるように調整された直流電圧を、上記蓄積容量素子手
    段の両端間に供給するものとされたことを特徴とする特
    許請求の範囲第15項記載の交直変換回路。
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