JP3252540B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、商用交流電源を直流
電圧に変換し、この直流電圧をスイッチング手段のオン
・オフによりスイッチングして負荷に高周波電力を供給
するインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２０は例えば特開平２ー２１１０６５
号公報に示された従来のインバータ装置の回路図であ
り、図において、商用電源１を整流回路２で整流して得
られた直流電圧を平滑コンデンサ３で平滑後、直列接続
した第１及び第２のスイッチング手段であるトランジス
タ４、５に印加し、トランジスタ４、５を高速度で交互
にオン・オフするよう制御回路８で制御して、トランジ
スタ４、５の接続点から高周波電力を電流制限用の第２
のコイル９、又はカップリングコンデンサ１２を介して
負荷（例えば放電灯）に供給する。ダイオード６、７は
回生電流を流す目的でトランジスタ４、５にそれぞれ等
価的に逆並列接続される。１０は放電灯、１１は放電灯
に並列接続したコンデンサで電流制限用の第２のコイル
９とこのコンデンサ１１によって共振回路を構成し、コ
ンデンサ１１の両端から放電に必要な高電圧を発生す
る。このインバータ装置の負荷回路１３は電流制限用の
第２のコイル９、放電灯１０、コンデンサ１１及びカッ
プリングコンデンサ１２から構成される。

【０００３】従来のインバータ装置は前記のように構成
され、まず、トランジスタ５がオン状態でトランジスタ
４がオフ状態であるときには、平滑コンデンサ３からト
ランジスタ５を介して負荷回路１３に一方向に電流が流
れ、この電流は負荷回路１３内のカップリングコンデン
サ１２を充電する。そしてトランジスタ５がオフ状態で
トランジスタ４がオン状態のときに、カップリングコン
デンサ１２の電荷がトランジスタ４を介して放電され、
負荷回路１３にはさきほどと逆方向に電流が流れる。従
って、負荷（例えば放電灯）には高周波電力が供給され
るものである。図２１は前記回路の動作波形図である。
図中（ａ）は商用電源１からの入力電圧、（ｂ）は商用
電源１からの入力電流である。同図に示すように、前記
回路にあっては、商用電源１の電源電圧がピーク値付近
のときしか、入力電流が流れず、入力電流波形はパルス
状波形となり、そのピーク値も高い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ装置
は以上のように構成されたコンデンサ入力形のため、入
力電流波形がパルス状の尖ったものとなり、これによる
力率低下、高調波障害が問題となっている。

【０００５】この発明はこのような問題点を解決するた
めになされたものであり、入力歪を小さくでき、力率が
高く、高調波の少ないインバータ装置を得ることを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
わるインバータ装置は、交流電圧を整流して直流電圧を
出力する整流回路と、整流回路の出力端子間に設けら
れ、互いに直列接続され交互にオン・オフする第１及び
第２のスイッチング手段と、第１及び第２のスイッチン
グ手段の各々に等価的に逆並列接続されたダイオード
と、第１及び第２のスイッチング手段をオン・オフ制御
する制御回路と、整流回路と第１及び第２のスイッチン
グ手段の直列回路の間に設けられた平滑コンデンサと、
第１及び第２のスイッチング手段の接続点と平滑コンデ
ンサの間に接続された負荷回路とを備えたインバータ装
置において、整流回路と平滑コンデンサとの間に挿入さ
れた昇圧用の第１のコイルと、昇圧用の第１のコイルと
直列に接続され、整流回路の電圧と平滑コンデンサの電
圧とを分離する分離ダイオードと、昇圧用の第１のコイ
ルと分離ダイオードとで形成する直列回路の接続点と前
記負荷回路との間に接続され、第１又は第２のスイッチ
ング手段の何れかに同期してオン・オフ制御され、整流
回路から昇圧用の第１のコイルを介して負荷回路に流れ
る電流の通電を行う第３のスイッチング手段と、第３の
スイッチング手段と直列に接続され、スイッチング手段
に加わる逆電圧を阻止するダイオードとを設けるように
したものである。

【０００７】この発明の請求項２に係わるインバータ装
置は、負荷回路に直列に挿入され、平滑コンデンサから
負荷回路に流れる電流を検出して第３のスイッチング手
段を駆動するトランスを設けるようにしたものである。

【０００８】この発明の請求項３に係わるインバータ装
置は、負荷回路が放電灯、電流制限用の第２のコイルは
負荷電流の検出を兼用するトランスで構成されるように
したものである。

【０００９】この発明の請求項４に係わるインバータ装
置は、負荷回路が放電灯、電流制限用の第２のコイル及
びカップリングコンデンサから構成され、第１及び第２
のスイッチング手段の接続点と平滑コンデンサの間に接
続され、放電灯のフィラメントに電力を供給するととも
に、第３のスイッチング手段を駆動する予熱トランスを
設けるようにしたものである。

【００１０】この発明の請求項５に係わるインバータ装
置は、第１又は第２のスイッチング手段に同期してオン
し、負荷電流の値に対応してオンパルス幅を変更し、オ
ン動作中に第３のスイッチング手段を駆動する時限回路
を備えるようにしたものである。

【００１１】この発明の請求項６に係わるインバータ装
置は、時限回路のオンパルス幅を設定する複数個のスイ
ッチを設けるようにしたものである。

【００１２】この発明の請求項７に係わるインバータ装
置は、負荷回路に流れる電流を検出し、検出出力によっ
て時限回路のオンパルス幅を設定する負荷電流検出手段
を設けるようにしたものである。

【００１３】この発明の請求項８に係わるインバータ装
置は、交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路
と、整流回路の出力端子間に設けられ、互いに直列接続
され交互にオン・オフする第１及び第２のスイッチング
手段と、第１及び第２のスイッチング手段の各々に等価
的に逆並列接続されたダイオードと、第１及び第２のス
イッチング手段をオン・オフ制御する制御回路と、整流
回路と第１及び第２のスイッチング手段の間に設けられ
た平滑コンデンサと、第１及び第２のスイッチング手段
の接続点と平滑コンデンサの間に接続された負荷回路と
を備えたインバータ装置において、整流回路と平滑コン
デンサとの間に挿入された昇圧用の第１のコイルと、昇
圧用の第１のコイルと直列に接続され、整流回路の電圧
と平滑コンデンサの電圧とを分離する分離ダイオード
と、昇圧用の第１のコイルと分離ダイオードとで形成す
る直列回路の接続点と負荷回路との間に接続され、整流
回路から昇圧用の第１のコイルを介して負荷回路に流れ
る電流の通電を行うダイオードとを設けるようにしたも
のである。

【００１４】この発明の請求項９に係わるインバータ装
置は、負荷回路は放電灯、電流制限用の第２のコイル及
びカップリングコンデンサから構成され、昇圧用の第１
のコイルに設けられ、放電灯のフィラメント電力を供給
する付加巻き線を設けるようにしたものである。

【００１５】

【作用】この発明の請求項１に係わるインバータ装置に
おいては、整流回路から出力された脈流は昇圧用の第１
のコイル及び分離ダイオードを介して平滑コンデンサに
充電され、制御回路の駆動信号によって第２のスイッチ
ング手段と第３のスイッチング手段が同時にオンとな
り、平滑コンデンサの充電電圧に基づいて負荷回路に流
れる電流ループと、整流回路から昇圧用の第１のコイ
ル、第３のスイッチング手段を経由して直接負荷回路に
流れる電流ループを２つ設け、後者の電流で昇圧用の第
１のコイルに逆起電圧が発生し、この逆起電圧によっ
て、商用電源の電圧に対応して高周波電流が流れる。そ
れと同時に、第３のスイッチング手段に直列に接続され
るダイオードは電流制限用の第２のコイルからの電流が
第３のスイッチング手段に流れるのを阻止し、第３のス
イッチング手段に逆電圧が加わるのを防止する。

【００１６】この発明の請求項２に係わるインバータ装
置においては、負荷回路に直列に挿入されたトランスで
負荷回路に流れる電流が検出され、トランスの２次電圧
を用いて第３のスイッチング手段がオン・オフ駆動され
る。

【００１７】この発明の請求項３に係わるインバータ装
置においては、負荷が放電灯の場合に負荷回路に不可欠
の電流制限用の第２のコイルの付加卷き線によって第３
のスイッチング手段がオン・オフ駆動される。

【００１８】この発明の請求項４に係わるインバータ装
置においては、放電灯のフィラメントを予熱する予熱ト
ランスの付加卷き線によって第３のスイッチング手段が
オン・オフ駆動される。

【００１９】この発明の請求項５に係わるインバータ装
置においては、第１又は第２のスイッチング手段の駆動
信号を同期信号として所定時間の時限信号が時限回路か
ら出力され、この出力で前記第３のスイッチング手段が
オン・オフ駆動される。

【００２０】この発明の請求項６に係わるインバータ装
置においては、負荷回路に流れる電流に対応したスイッ
チの切り換えによって、時限回路から出力されるオンパ
ルスのパルス幅が設定される。

【００２１】この発明の請求項７に係わるインバータ装
置においては、負荷回路に流れる電流が検出され、この
検出出力によって時限回路から出力されるオンパルスの
パルス幅が設定される。

【００２２】この発明の請求項８に係わるインバータ装
置においては、整流回路から出力された脈流は昇圧用の
第１のコイル及び分離ダイオードを介して平滑コンデン
サに充電され、制御回路の駆動信号によって第２のスイ
ッチング手段がオンとなり、平滑コンデンサの充電電圧
に基づいて負荷回路に流れる電流ループと、整流回路か
ら昇圧用の第１のコイル、ダイオードを経由して直接負
荷回路に流れる電流ループを２つ設ける。

【００２３】この発明の請求項９に係わるインバータ装
置においては、昇圧用の第１のコイルに設けた付加巻き
線によって放電灯のフィラメント電力が供給される。

【００２４】

【実施例】実施例１． 図１はこの発明の実施例１を示す回路図であり、１〜１
３は従来装置と同様なものである。従来のインバータ装
置に追加して、整流回路２と平滑用コンデンサ３の間に
昇圧用の第１のコイル１４と分離ダイオード１５の直列
回路を挿入し、さらにコイル１４と分離ダイオード１５
の直列回路の接続点と、負荷回路１３内の電流制限用の
第２のコイル９と放電灯１０の接続点に第３のスイッチ
ング手段であるトランジスタ１６とダイオード１７の直
列回路を接続する。また、フィルタの役割を果たすコン
デンサ１８を整流回路２の出力端に挿入する。

【００２５】次に図２の動作波形図を用いて動作を説明
する。図２（ａ）は商用電源１からの入力電圧波形、
（ｂ）は整流回路２で整流された直流電圧波形である。
この整流電圧は従来同様にコイル１４、分離ダイオード
１５を介して平滑コンデンサ３を充電する。従って平滑
コンデンサ３の電位は直流電圧Ｅ［Ｖ］となる。（ｃ）
はコイル１４に流れる電流波形、（ｄ）は第１のスイッ
チング手段であるトランジスタ４のＯＮ／ＯＦＦ波形、
（ｅ）は第２のスイッチング手段であるトランジスタ５
のＯＮ／ＯＦＦ波形、（ｆ）は第３のスイッチング手段
であるトランジスタ１６のＯＮ／ＯＦＦ波形である。
（ｇ）は商用電源１からの入力電流波形である。図２に
おいて、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）は波形の拡大図にな
っている。

【００２６】図２（ａ）に示す商用電源１の電圧は整流
回路２で整流され、（ｂ）に示す直流電圧（脈流電圧）
になる。整流回路２から出力された脈流はコイル１４及
び分離ダイオード１５を介して平滑コンデンサ３を充電
する。そして、制御回路８の駆動信号によってトランジ
スタ５がオンになれば、平滑コンデンサ３の充電電圧に
基づきコイル９、放電灯１０及びカップリングコンデン
サ１２からなる負荷回路１３に電流が流れ、この電流は
カップリングコンデンサ１２を充電する。図２（ｄ）、
（ｅ）に示すようにトランジスタ４とトランジスタ５は
交互にオン、オフを繰り返すことから、トランジスタ５
がオフしてトランジスタ４がオンになれば、カップリン
グコンデンサ１２に充電された電荷が放電灯１０、コイ
ル９及びトランジスタ４を経由して放電される。この動
作が繰り返されることで放電灯１０には高周波の交流電
流が流れることになる。

【００２７】一方、トランジスタ１６は図２（ｅ）及び
（ｆ）に示すようにトランジスタ５に同期してオン、オ
フを繰り返すことから、トランジスタ１６がオンになる
と、整流回路２の出力電圧からコイル１４、トランジス
タ１６、ダイオード１７、放電灯１０、カップリングコ
ンデンサ１２及びトランジスタ５の経路で電流が流れ
る。この電流は前記平滑コンデンサ３の電圧に基づきコ
イル９を経由して流れる電流と合流してカップリングコ
ンデンサ１２を充電する。図２（ｃ）は整流回路２から
コイル１４を流れる電流波形を示すもので、このように
商用電源１の電圧に対応して高周波電流が流れることに
なる。この高周波電流は、高周波除去フィルタの役割を
果たすコンデンサ１８によって高周波成分が無くなり図
２（ｃ）に示す波形の包絡線電流波形となり、商用電源
１からの入力電流波形は（ｇ）に示すごとく商用電源１
の電圧波形に近づく。また、コンデンサ１８によって商
用電源１に戻されるノイズ成分が除去される。なお、コ
イル１４に高周波電流が流れればコイル１４に逆起電圧
（昇圧効果）が発生し、この電圧で分離ダイオード１５
を経由して平滑コンデンサ３に充電電流が流れることか
ら、整流回路２から直接平滑コンデンサ３に充電する電
流が無くなる。このように、入力歪を小さくできるの
で、力率が高く、高調波の発生の少ないインバータ装置
を提供できる。

【００２８】なお、コイル１４は整流回路２から負荷回
路１３に流れる電流を制限する働きも兼ねる。また、負
荷回路１３とトランジスタ１６の間に挿入したダイオー
ド１７は無くても同様の効果があるが、ダイオード１７
はコイル９からの電流がトランジスタ１６に流れるのを
阻止し、トランジスタ１６に逆電圧が加わるのを防止す
るため、トランジスタ１６の耐圧を低くする効果があ
る。また、トランジスタ４、５及び１６のスイッチング
手段はトランジスタを用いているが、ＭＯＳ ＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）等のその他のスイッチング素
子を用いても同様の効果がある。

【００２９】実施例２． 図３は本発明の実施例２を示す回路図であり、１から１
８は実施例１と全く同一のものである。１９は１次側が
負荷回路１３内に接続されたトランスで、トランス１９
の２次側には抵抗２０を介してトランジスタ１６のベー
ス端子に接続される。

【００３０】トランジスタ４とトランジスタ５は実施例
１と同様に交互にオン、オフを繰り返し、トランジスタ
５がオンするとコイル９、トランス１９の１次側、放電
灯１０及びトランジスタ５を経由して負荷電流が流れ、
この電流はトランス１９の１次側において図３中矢印Ｉ
1に示す方向に流れる。そして、トランス１９の２次側
には矢印Ｉ2に示す方向に電流が流れトランジスタ１６
をオンにする。トランジスタ１６がオンでトランジスタ
５がオンであれば、実施例１と同様にコイル１４には整
流回路２の出力電圧に対応した高周波電流が流れ、入力
電流の歪を小さくすることができる。

【００３１】実施例３． 図４は本発明の実施例３を示す回路図であり、実施例１
のコイル９に置き換えられてトランス２１が負荷回路１
３に接続される。トランス２１の１次側、即ち平滑コン
デンサ３の高電位側と放電灯１０の間に接続された巻き
線は従来装置又は実施例１のコイル９と同様の役割を果
たし、トランジスタ５がオン時にトランス２１の１次側
に電流が流れ、トランス２１の２次電流でトランジスタ
１６がオンになる。トランジスタ１６がオンでトランジ
スタ５がオンであれば、実施例１と同様にコイル１４に
は整流回路２の出力電圧に対応した高周波電流が流れ、
入力電流の歪を小さくすることができる。

【００３２】実施例４． 図５は本発明の実施例４を示す回路図であり、２２は予
熱トランスで、予熱トランス２２の１次側はトランジス
タ４、５の接続点と平滑コンデンサ３の間に挿入され、
２次側には３つのコイルを備え、コイルＡ、Ｂはそれぞ
れ放電灯１０のフィラメントに接続、コイルＣはトラン
ジスタ１６に接続される。

【００３３】トランジスタ４、５は実施例１と同様に交
互にオン、オフを繰り返し、負荷回路１３に高周波電力
を与えると同時に予熱トランス２２を介して放電灯１０
のフィラメントに予熱電力を与える。この時、予熱トラ
ンス２２の２次側コイルＣによってトランジスタ１６が
駆動され実施例１と同様に商用電源１から直接的に負荷
回路１３に高周波電流が流れ、コイル１４に逆起電力が
発生し、この電圧で分離ダイオード１５を経由して平滑
コンデンサ３に充電電流が流れる。このことから整流回
路２から直接平滑コンデンサ３に充電する電流が無くな
る。予熱トランス２２の２次コイルの極性はトランジス
タ５がオンのときに発生する電圧がトランジスタ１６を
オンにするよう接続される。このように、負荷が放電灯
の場合放電灯を予熱する予熱トランス２２を利用して新
たに設けたトランジスタ１６を駆動し入力電流の歪を小
さくできる。

【００３４】実施例５． 図６は本発明の実施例５を示す回路図であり、実施例５
は基本的に実施例１と同じであるが、トランジスタ１６
の駆動方法が異なる。即ち、制御回路８からの出力であ
るトランジスタ５の駆動信号を同期信号として所定時間
の時限信号を出力する時限回路２３と、時限回路２３の
時限信号のパルス幅を切り換えるスイッチ２４を備え、
時限回路２３の出力でトランジスタ１６をオン・オフ駆
動する。

【００３５】実施例５の動作を図７の波形図を併用して
説明する。図７（ａ）はトランジスタ４のＯＮ／ＯＦＦ
波形、（ｂ）はトランジスタ５のＯＮ／ＯＦＦ波形、
（ｃ）はトランジスタ１６のＯＮ／ＯＦＦ波形である。
制御回路８の出力であるトランジスタ５の駆動信号で時
限回路２３が動作し、スイッチ２４が閉じているときは
ｔ１時間のオンパルスを出力し、スイッチ２４が開いて
いるときはｔ２時間のオンパルスを出力する。この時限
回路２３の出力によってトランジスタ１６がオン・オフ
駆動される。

【００３６】一方、負荷回路１３に流れる負荷電流はト
ランジスタ４、５のオン・オフ繰り返し周波数で決定さ
れ、この周波数が高いときは負荷電流が小さくなる。こ
れはコイル９のインピーダンスが増加するためである。
また、トランジスタ１６を経由して整流回路２の出力か
ら直接負荷回路１３に流れる脈流電流と平滑コンデンサ
３からコイル９を経由して流れる直流電流の比がそのま
ま負荷電流のリップル成分となることは明かである。従
って、トランジスタ４、５のオン・オフ繰り返し周波数
を高くして負荷電流を小さくした場合リップル電流が大
きくなる。そこで、負荷電流を小さく設定する場合はス
イッチ２４を閉止し、負荷電流を大きく設定する場合は
スイッチ２４を開放する。これにより負荷電流を小さく
設定した場合、トランジスタ１６のオン時間が短いこと
から脈流電流が小さくなり、負荷電流を大きく設定した
場合はトランジスタ１６のオン時間が長くなり脈流電流
も大きくなる。

【００３７】負荷電流を大きく設定した場合、脈流電流
を大きくする理由は平滑コンデンサ３に蓄えられる電荷
がコイル１４で発生した逆起電圧を利用していることか
ら平滑コンデンサ３から負荷回路１３に多くの電流を流
した場合、コイル１４に流れる高周波電流を大きくする
必要からである。逆に平滑コンデンサ３から負荷回路１
３への電流が小さい場合はコイル１４に流す高周波電流
も小さくて済む。このように負荷電流の大小で、負荷回
路を流れる脈流電流を大きくしたり小さくするスイッチ
２４を備え、力率が高く、高調波の発生が少なく、しか
も負荷電流のリップル成分を極力小さくできる。

【００３８】実施例５では２種類の負荷電流に対応する
ようスイッチ２４を１つ設けたが、負荷電流が１つに固
定されている場合はスイッチ２４が無くてもよく、また
数種類の負荷電流に対応させるには、時限回路の設定時
間をその切り換え数だけ設け、その時はスイッチ２４を
同数設ければ良い。

【００３９】実施例６． 図８は本発明の実施例６を示す回路図であり、トランジ
スタ１６は実施例５と同様に制御回路８からの出力であ
るトランジスタ５の駆動信号を同期信号として所定時間
の時限信号を出力する時限回路２６によってオン・オフ
駆動される。２５は負荷回路１３内に設置されコイル９
の電流を検出する負荷電流検出回路である。負荷電流検
出回路２５の検出出力は時限回路２６に入力され、時限
回路２６はこの検出出力に対応した時間のパルスを出力
する。即ち、負荷電流が小さい場合はオン時間の短いパ
ルス、逆に大きい場合はオン時間の長いパルスを出力す
る。従って、商用電源１から直接に負荷回路１３に流れ
る電流は、トランジスタ１６のオン時間が短い時は小さ
く（負荷電流が小さい）、トランジスタ１６のオン時間
が長い時は大きく（負荷電流が大きい）流れる。このよ
うに負荷電流の大小で、負荷回路を流れる脈流電流を負
荷電流に対応して大きくしたり小さくするため、力率が
高く、高調波の発生が少なく、しかも負荷電流のリップ
ル成分を極力小さくできる。

【００４０】実施例７． 図９は本発明の実施例７を示す回路図であり、実施例１
のトランジスタ１６を省略した回路構成で、ダイオード
１７のアノードがコイル１４と分離ダイオード１５の接
続点に、ダイオード１７のカソードが負荷回路１３に接
続される。この回路は負荷条件の狭い範囲のみ効果があ
るもので、即ち特定の負荷電流値とその時のトランジス
タ４、５のオン・オフ周波数でコイル１４の最適リアク
タンス値を選定し、商用電源１から直接的に負荷回路１
３に流し込む高周波電流を１ポイントに絞り込んだもの
である。この場合、負荷電流のリップル成分が大きくな
る可能性があるが、リップル成分を問題にしないような
負荷であれば、トランジスタ１６を省略できるので経済
的に電源高調波を少なくすることができる。

【００４１】実施例７の動作はトランジスタ５がオンの
時に、商用電源１から整流回路２を経由してコイル１
４、ダイオード１７、放電灯１０、カップリングコンデ
ンサ１２及びトランジスタ５のループで電流が流れ、同
時に平滑コンデンサ３からコイル９、放電灯１０、カッ
プリングコンデンサ１２及びトランジスタ５のループに
も電流が流れる。そして、トランジスタ５がオフでトラ
ンジスタ４がオンになればコイル９に発生する逆起電力
でダイオード１７が逆バイアスとなりダイオード１７が
オフになる。この時、実施例１と同様にカップリングコ
ンデンサ１２に蓄えられた電荷は放電灯１０、コイル９
及びトランジスタ４のループで放電される。従って、負
荷回路１３には交流電流が流れ、また商用電源１からは
その電圧値に追従した電流が流れることになる。

【００４２】実施例８． 図１０は本発明の実施例８を示す回路図であり、３０、
３１は整流回路２の出力端子間に設けられた直列接続の
抵抗、３２はトランジスタ４、５及び１６のスイッチン
グ動作を制御する制御回路である。図１１は制御回路３
２の内部構成図を示すもので、３３は発振回路、３４は
周波数変調回路で、この周波数変調回路３４は抵抗３０
及び３１で分圧された電圧ＶOUTと発振回路３３の発振
出力を入力し、トランジスタ４、５及び１６の駆動信号
Ｓ１、Ｓ２及びＳ３をそれぞれ出力する。図１２は周波
数変調回路３４の出力特性を示す特性図で、分圧電圧Ｖ
OUTに対してスイッチング駆動信号Ｓ１、Ｓ２及びＳ３
の周波数の変動特性を表す。

【００４３】実施例８の動作を図１３の波形図を併用し
て説明する。図１３（ａ）は整流回路２の出力波形、
（ｂ）はトランジスタ４、５及び１６のスイッチング周
波数を表す特性図、（ｃ）はトランジスタ４のＯＮ／Ｏ
ＦＦ波形、（ｄ）はトランジスタ５のＯＮ／ＯＦＦ波
形、（ｅ）はトランジスタ１６のＯＮ／ＯＦＦ波形であ
る。

【００４４】整流回路２の出力電圧は抵抗３０と抵抗３
１で分圧され制御回路３２に入力される。制御回路３２
内の周波数変調回路３４は発振回路３３の発振出力を分
圧電圧ＶOUTに対応して変調する。周波数変調回路３４
の出力周波数は図１２に示すようにＶOUTが０［Ｖ］の
時にｆ２、ＶOUTが最大Ｖｐ［Ｖ］の時にｆ１となり、
これら周波数はｆ１＞ｆ２の関係になる。従って、図１
３（ａ）及び（ｂ）に示すようにスイッチング周波数が
整流波形に追従して変化し、整流回路２の出力電圧が高
い時にスイッチング周波数が高くなる。それに伴い、図
１３（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）に示すようにそれぞれの
駆動信号のＯＮパルス幅は分圧電圧の高低に相反するよ
うに分圧電圧の高いときに狭く、分圧電圧の低いときに
広くなる。従って、整流回路２の出力電圧が高いとき、
平滑コンデンサ３に対する昇圧比が小さくなると共に負
荷電流も小さく抑えられ、平滑コンデンサ３とトランジ
スタ４、５及び１６は耐圧の低いもので済む。

【００４５】前記実施例８では、抵抗３０と抵抗３１の
分圧電圧により商用電源１の交流電圧の瞬時値を検出し
ていたが、抵抗３０と抵抗３１の代わりにトランスを用
いその２次電圧で前記瞬時値を検出しても同様の効果が
ある。

【００４６】実施例９． 図１４はもう一つの制御回路３２ａの構成を示すもの
で、３５はパルス幅変調回路である。図１５は同制御回
路３２ａの動作を説明するための特性図、図１６は同制
御回路３２ａを有するインバータ装置の各部位における
駆動信号の波形図である。この実施例の制御回路３２ａ
を実施例８（図１０の回路図）に用いれば、制御回路３
２ａの発振回路３３の所定周波数の駆動信号に対し、図
１５に示すようにパルス幅変調回路３５は整流回路２の
出力電圧の分圧電圧ＶOUTの高低に相反するように分圧
電圧が高いときに駆動信号パルス幅を狭く、分圧電圧の
低いときに広くして出力する。

【００４７】図１６（ａ）は整流回路２の出力波形であ
り、この出力電圧を抵抗３０、３１で分圧し（ＶOU
T）、制御回路３２ａに入力する。制御回路３２ａ内で
は、パルス幅変調回路３５がこの電圧に基づいて発振回
路３３の発振出力をパルス幅変調を行う。図１６（ｂ）
はトランジスタ４、５及び１６をスイッチングするオン
パルス幅を整流波形の時間経過に合わせて特性図化した
もので、整流電圧が高い時にはオンパルス幅を狭くして
いることを表している。図１６（ｃ）、（ｄ）及び
（ｅ）はそれぞれトランジスタ４、５及び１６のＯＮ／
ＯＦＦ波形である。このように、整流回路２の出力電圧
が高い時にトランジスタ４、５及び１６のオンパルスを
狭くするよう制御するので、平滑コンデンサ３に対して
昇圧比が小さくなると共に負荷電流も小さく抑えられ、
平滑コンデンサ３とトランジスタ４、５及び１６は耐圧
が低いもので済む。

【００４８】実施例１０． 図１７は本発明の実施例１０を示す回路図であり、１０
ａ及び１０ｂは放電灯１０のフィラメント、３６はトラ
ンス、３６ａはこのトランス３６の１次コイルで、実施
例１のコイル１４と同じ箇所に設けられており、３６ｂ
及び３６ｃはその２次コイルである。３７及び３８はこ
の２次コイル３６ｂ、３６ｃに直列に接続されたコンデ
ンサである。一般的に放電灯１０はフィラメント１０
ａ、１０ｂに電力を与え、フィラメント１０ａ、１０ｂ
を加熱して後に両フィラメント間に高圧を印加する。こ
のフィラメントを加熱する工程を予熱と称している。ま
た、放電灯１０が放電を開始しても引き続きフィラメン
ト１０ａ、１０ｂには電力を与えなければならない。こ
れはフィラメント１０ａ、１０ｂの劣化防止を目的とし
ている。

【００４９】トランス３６の１次コイル３６ａは実施例
１のコイル１４と同じ働きをし、即ち制御回路８からの
駆動信号でトランジスタ４、５及び１６がオン・オフす
ればトランス３６の１次コイル３６ａを通じて負荷回路
１３に高周波電流が流れ、１次コイル３６ａに逆起電力
が発生、この電圧でダイオード１５を経由して平滑コン
デンサ３に充電電流が流れる。一方、トランス３６の２
次コイル３６ｂ、３６ｃには１次コイル３６ａの電圧の
２次／１次卷き数倍の電圧が誘起されこの電圧はコンデ
ンサ３７を介してフィラメント１０ａ、コンデンサ３８
を介してフィラメント１０ｂに電流を流す。従って、２
次コイル３６ｂ、３６ｃの卷き数は１次コイル３６ａの
卷き数に比べて小さい値に設定される。このように、負
荷回路に容易に別電力を供給することができるので、安
価にインバータ装置を提供できる。

【００５０】実施例１１． なお前記実施例１では、コイル９と放電灯１０の接続点
にダイオード１７のカソードを接続しているが、図１８
に示すようにコイル９の他端にダイオード１７のカソー
ドを接続しても良く、この場合はその接続点と平滑コン
デンサ３の間にカップリングコンデンサ１２ａを新たに
設ければ良い。

【００５１】実施例１２． 図１９は本発明の実施例１２を示し、トランジスタ１６
がトランジスタ４と同期してオン・オフする場合の回路
図であり、コイル１４と分離ダイオード１５は整流回路
２の負側出力端子に接続されている。商用電源１の電圧
は整流回路２で整流され直流電圧（脈流電圧）になり、
整流回路２から出力された脈流は分離ダイオード１５、
コイル１４を介して平滑コンデンサ３を充電する。

【００５２】制御回路８はトランジスタ４、５を交互に
オン、オフすると同時にトランジスタ４に同期した信号
でトランジスタ１６を駆動する。制御回路８の駆動信号
によってトランジスタ４とトランジスタ１６がオンにな
れば、平滑コンデンサ３の充電電圧に基づきトランジス
タ４、コンデンサ１２、放電灯１０、電流制限用の第２
のコイル９に電流が流れ、また同時に、整流回路２から
脈流電圧の瞬時電圧に基づいてトランジスタ４、コンデ
ンサ１２、放電灯１０、ダイオード１７、トランジスタ
１６及びコイル１４の経路にも電流が流れる。この両者
の電流はコンデンサ１２を充電する。次にトランジスタ
４がオフでトランジスタ５がオンになれば、コンデンサ
１２に充電された電荷がコイル９、放電灯１０及びトラ
ンジスタ５を経由して放電される。この動作が繰り返さ
れることで放電灯１０には高周波の交流電流が流れるこ
とになる。

【００５３】このように、商用電源１の電圧に対応して
高周波電流が負荷回路１３に流れ、高周波除去フィルタ
の役割を果たすコンデンサ１８によって高周波成分が無
くなり、商用電源１からの入力電流波形は商用電源１の
電圧波形に近似される。また、コイル１４に高周波電流
が流れればコイル１４に逆起電圧が発生（図１の実施例
１とは極性が逆になる）し、この電圧で分離ダイオード
１５を経由して平滑コンデンサ３に充電電流が流れるこ
とから、整流回路２から直接平滑コンデンサ３に充電さ
れる電流が無くなる。

【００５４】以上の実施例１から実施例１２の説明にお
いて、第１及び第２のスイッチング手段としてＭＯＳ
ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を使用して、これに逆
並列接続のダイオードを省略することが可能である。ま
た、高周波除去フィルターとしてコンデンサ１８からな
る構成を示したが、コイルとコンデンサからなる高周波
除去フィルターを更に追加すれば商用電源１側に出力さ
れるノイズ成分を小さくできる。

【００５５】負荷回路が例えば放電灯で、並列に複数接
続されている場合、図１のダイオード１７相当を各々の
負荷数に応じて設け、各負荷回路に接続流入するように
すれば、トランジスタ１６は１つでダイオード１７相当
を複数備えれば良い。また、図９の実施例７のようにダ
イオード１７のみで構成する場合も負荷数に応じた数だ
けダイオードを備え、負荷回路の該当箇所に接続すれば
良い。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、商用電源から直接に第３のスイッチング手段を経由
して負荷回路に高周波電流が流れ、整流回路に並列接続
されたコンデンサで高周波成分が除去され、入力電流波
形が入力電圧波形に近づくことから、力率が高く、電源
高調波の発生が少なく、効率の高い装置を提供できる効
果がある。さらに、第３のスイッチング手段と負荷回路
の間にダイオードを設けたため、第３のスイッチング手
段の耐圧が低いもので済み部品コストが安価になる効果
がある。

【００５７】請求項２の発明によれば、負荷電流を検出
するトランスを設け、トランスの２次電圧を用いて第３
のスイッチング手段を駆動するので、第３のスイッチン
グ手段を駆動するための新たな信号生成部分が不要とな
り回路が簡単で経済的になる効果がある。

【００５８】請求項３の発明によれば、負荷回路内の電
流制限用の第２のコイルに付加巻き線を設け、付加巻き
線で第３のスイッチング手段を駆動するので、第３のス
イッチング手段を駆動するための新たな信号生成部分又
は新たなトランスが不要となり、回路が簡単で経済的に
なる効果がある。

【００５９】請求項４の発明によれば、放電灯のフィラ
メントを予熱する予熱トランスに付加卷き線を設け、こ
の付加巻き線で第３のスイッチング手段を駆動するの
で、第３のスイッチング手段を駆動するための新たな信
号生成部分が不要となり回路が簡単で経済的になる効果
がある。

【００６０】請求項５の発明によれば、時限回路の出力
で第３のスイッチング手段を駆動するので、商用電源か
ら直接負荷回路に流れる電流と平滑コンデンサから負荷
回路に流れる電流の比を時限回路の出力パルス幅で自由
に設定できるので、種々の負荷電流に対し、負荷電流の
リップル成分を少なくすることが可能となり、力率が高
く、電源高調波の発生が少なくなる効果がある。

【００６１】請求項６の発明によれば、時限回路が出力
するオンパルスのパルス幅を切り変えるスイッチを設
け、スイッチの切り換えで負荷回路を流れる脈流電流を
大きくしたり小さくしたりでき、種々の負荷電流に対
し、力率が高く、電源高調波の発生が少なくなる効果が
ある。

【００６２】請求項７の発明によれば、負荷電流検出手
段の検出出力によって時限回路が出力するオンパルスの
パルス幅を設定し、負荷電流が変化した場合でも自動的
に商用電源から直接負荷回路に流れる電流を最適値に保
つため、種々の負荷電流に対し、負荷電流のリップル成
分を少なくすることが可能となり、力率が高く、電源高
調波の発生が少なくなる効果がある。

【００６３】請求項８の発明によれば、商用電源から直
接にダイオードを介して負荷回路に高周波電流が流れ、
整流回路に並列接続されたコンデンサで高周波成分が除
去され、入力電流波形が入力電圧波形に近づくことか
ら、力率が高く、電源高調波の発生が少なく、また回路
構成が簡単なことから部品コストが安価になる効果があ
る。

【００６４】請求項９の発明によれば、力率が高く、電
源高調波の発生が少ない上、昇圧用の第１のコイルに付
加された複数個のコイルによって負荷回路に電力を別供
給するので、負荷が放電灯の場合に放電灯のフィラメン
トを予熱する電力回路を簡単に構成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るインバータ装置の回路
図である。

【図２】同装置の各部位における電圧、電流及び駆動信
号の波形図である。

【図３】本発明の実施例２に係るインバータ装置の回路
図である。

【図４】本発明の実施例３に係るインバータ装置の回路
図である。

【図５】本発明の実施例４に係るインバータ装置の回路
図である。

【図６】本発明の実施例５に係るインバータ装置の回路
図である。

【図７】同装置の駆動信号波形図である。

【図８】本発明の実施例６に係るインバータ装置の回路
図である。

【図９】本発明の実施例７に係るインバータ装置の回路
図である。

【図１０】本発明の実施例８に係るインバータ装置の回
路図である。

【図１１】同装置の制御回路の構成図である。

【図１２】同装置の制御回路の動作を説明するための特
性図である。

【図１３】同装置の各部位における電圧、電流及び駆動
信号の波形図である。

【図１４】本発明の実施例９に係るインバータ装置内制
御回路の構成図である。

【図１５】同制御回路の動作を説明するための特性図で
ある。

【図１６】同装置の各部位における電圧、電流及び駆動
信号の波形図である。

【図１７】本発明の実施例１０に係るインバータ装置の
回路図である。

【図１８】本発明の実施例１１に係るインバータ装置の
回路図である。

【図１９】本発明の実施例１２に係るインバータ装置の
回路図である。

【図２０】従来のインバータ装置の回路図である。

【図２１】従来のインバータ装置における入力電圧及び
入力電流波形図である。

【符号の説明】

１ 商用電源 ２ 整流回路 ３ 平滑コンデンサ ４ 第１のトランジスタ ５ 第２のトランジスタ ６ ダイオード ７ ダイオード ８ 制御回路 ９ 電流制限用の第２のコイル １０ 放電灯 １１ コンデンサ １２ カップリングコンデンサ １３ 負荷回路 １４ 昇圧用の第１のコイル １５ 分離ダイオード １６ 第３のトランジスタ １７ ダイオード １８ コンデンサ １９ トランス ２０ 抵抗 ２１ トランス ２２ 予熱トランス ２３ 時限回路 ２４ スイッチ ２５ 負荷電流検出回路 ２６ 時限回路 ３２ 制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−38152（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−38161（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−64462（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−193067（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 7/217 H05B 41/24

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧を整流して直流電圧を出力する
   整流回路と、この整流回路の出力端子間に設けられ、互
   いに直列接続され交互にオン・オフする第１及び第２の
   スイッチング手段と、この第１及び第２のスイッチング
   手段の各々に等価的に逆並列接続されたダイオードと、
   前記第１及び第２のスイッチング手段をオン・オフ制御
   する制御回路と、前記整流回路と前記第１及び第２のス
   イッチング手段の直列回路の間に設けられた平滑コンデ
   ンサと、前記第１及び第２のスイッチング手段の接続点
   と前記平滑コンデンサの間に接続された負荷回路とを備
   えたインバータ装置において、 前記整流回路と前記平滑コンデンサとの間に挿入された
   昇圧用の第１のコイルと、この昇圧用の第１のコイルと
   直列に接続され、整流回路の電圧と平滑コンデンサの電
   圧とを分離する分離ダイオードと、昇圧用の第１のコイ
   ルと前記分離ダイオードとで形成する直列回路の接続点
   と前記負荷回路との間に接続され、前記第１又は第２の
   スイッチング手段の何れかに同期してオン・オフ制御さ
   れ、整流回路から昇圧用の第１のコイルを介して負荷回
   路に流れる電流の通電を行う第３のスイッチング手段
   と、この第３のスイッチング手段と直列に接続され、そ
   のスイッチング手段に加わる逆電圧を阻止するダイオー
   ドとを設けたことを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】 前記負荷回路に直列に挿入され、前記平
   滑コンデンサから前記負荷回路に流れる電流を検出して
   前記第３のスイッチング手段を駆動するトランスを設け
   たことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
3. 【請求項３】 前記負荷回路が放電灯、前記電流制限用
   の第２のコイルは前記負荷電流の検出を兼用するトラン
   スで構成されることを特徴とする請求項２記載のインバ
   ータ装置。
4. 【請求項４】 前記負荷回路が放電灯、電流制限用の第
   ２のコイル及びカップリングコンデンサから構成され、
   前記第１及び第２のスイッチング手段の接続点と前記平
   滑コンデンサの間に接続され、前記放電灯のフィラメン
   トに電力を供 給するとともに、前記第３のスイッチング
   手段を駆動する予熱トランスを設けたことを特徴とする
   請求項１記載のインバータ装置。
5. 【請求項５】 前記第１又は第２のスイッチング手段に
   同期してオンし、前記負荷電流の値に対応してオンパル
   ス幅を変更し、このオン動作中に第３のスイッチング手
   段を駆動する時限回路を備えたことを特徴とする請求項
   １記載のインバータ装置。
6. 【請求項６】 前記時限回路のオンパルス幅を設定する
   複数個のスイッチを設けたことを特徴とする請求項５記
   載のインバータ装置。
7. 【請求項７】 前記負荷回路に流れる電流を検出し、こ
   の検出出力によって前記時限回路のオンパルス幅を設定
   する負荷電流検出手段を設けたことを特徴とする請求項
   ５又は請求項６記載のインバータ装置。
8. 【請求項８】 交流電圧を整流して直流電圧を出力する
   整流回路と、この整流回路の出力端子間に設けられ、互
   いに直列接続され交互にオン・オフする第１及び第２の
   スイッチング手段と、この第１及び第２のスイッチング
   手段の各々に等価的に逆並列接続されたダイオードと、
   前記第１及び第２のスイッチング手段をオン・オフ制御
   する制御回路と、前記整流回路と前記第１及び第２のス
   イッチング手段の間に設けられた平滑コンデンサと、前
   記第１及び第２のスイッチング手段の接続点と前記平滑
   コンデンサの間に接続された負荷回路とを備えたインバ
   ータ装置において、 前記整流回路と前記平滑コンデンサとの間に挿入された
   昇圧用の第１のコイルと、この昇圧用の第１のコイルと
   直列に接続され、前記整流回路の電圧と平滑コンデンサ
   の電圧とを分離する分離ダイオードと、昇圧用の第１の
   コイルと前記分離ダイオードとで形成する直列回路の接
   続点と前記負荷回路との間に接続され、整流回路から昇
   圧用の第１のコイルを介して負荷回路に流れる電流の通
   電を行うダイオードとを設けたことを特徴とする インバ
   ータ装置。
9. 【請求項９】 前記負荷回路は放電灯、電流制限用の第
   ２のコイル及びカップリングコンデンサから構成され、
   前記昇圧用の第１のコイルに設けられ、前記放電灯のフ
   ィラメント電力を供給する付加巻き線を設けたことを特
   徴とする請求項１乃至請求項３、請求項５乃至請求項８
   の何れかに記載のインバータ装置。