JPH04109870A - 整流平滑装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、商用交流電圧を入力とし、平滑コンデンサに
直流電圧を得るための整流平滑装置に関するものである
。

［従来の技術］ 従来、商用電源の交流電圧を整流平滑した直流電圧をイ
ンバータによって高周波に変換して放電灯に供給し、放
電灯を高周波点灯させる放電灯点灯装置が広く用いられ
ている。この種の点灯装置において、商用交流電圧の整
流出力を平滑しているのは、放電灯に供給される高周波
電流の包絡線が商用交流電圧の周期で変動しないように
することにより、放電灯の再点弧現象を実質的に無くし
、放電灯の発光効率を向上させて装置の消費電力を少な
くし、また、光のちらつきを無くして、照明装置として
の性能を向上させるためである。

しかしながら、商用交流電圧を整流平滑すると、商用電
源から平滑コンデンサへ流入する電流が商用交流電圧の
ピーク値付近でのみ流れることになり、商用交流電圧の
半サイクル毎に休止期間を持つピーク値の高い入力電流
となるため、入力力率が悪く、また交流基本周波に対し
て多くの高次高調波成分を含むことになり、同じ交流配
電系につながれる他の機器への高周波ノイズの混入等の
悪影響があった。そのため、入力を流の力率を高くする
と共に、高調波成分を低減し、且つ可能な限り平坦な直
流平滑電圧をインバータに供給するために、以下に述へ
るような回路構成か提案されている。

第１０図は特願昭６３−１６０１６３号に示されている
回路であり、商用電源ＡＣの交流電圧を整流回路ＤＢ、
により整流し、インダクタし。と第１の平滑コンデンサ
Ｃ１により平滑してインバータＩＮＶに入力し、インバ
ータＩＮＶの高周波出力にて放電灯Ｌａを点灯する装置
において、インバータＩＮＶの一部から帰還した電流に
より第２の平滑コンデンサＣ８を充電し、スイッチング
素子Ｑ。を介して第２の平滑コンデンサＣ０の電圧をイ
ンダクタＬ０に断続的に印加させるように構成したもの
である。トランジスタＱ０のオン期間では、第２のコン
デンサＣ８の電圧がインダクタし。

に加わって、インダクタし。にエネルギーが蓄積され、
トランジスタＱ０のオフ期間では、インダクタし。の自
己誘導電圧が全波整流出力に重畳されて、第１の平滑コ
ンデンサＣＩに充電される。

インダクタＬ０の自己誘導電圧は商用電源ＡＣの瞬時電
圧値が低い期間ては有効に重畳され、第１の平滑コンデ
ンサＣ１へ商用電源ＡＣからの入力電流Ｉｉｎを流すこ
とができるので、商用電源ＡＣからの入力電流Ｉｉｎの
休止期間が無くなり、放電灯Ｌａに流れる電流ＩＬａが
安定すると共に、入力力率が高くなり、入力電流の高調
波成分か低減される。しかしながら、この従来例にあっ
ては、第２の平滑コンデンサＣ８とその充電手段を必要
とすると共に、整流回路ＤＢ、の全波整流出力に重畳さ
せる電圧源を作るために、インダクタＬｏやスイッチン
グ素子Ｑ。が必要となり、装置コストが高価になるとい
う欠点があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、昇圧チョッパーとして作用す
る高価なインダクタを用いることなく、商用電源からの
入力電流の高調波成分を低減し、入力力率を改善した整
流平滑装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の整流平滑装置にあっては、上記の課題を解決す
るために、第１図に示すように、商用電源ＡＣの交流電
圧を整流する整流回路ＤＢ、と、整流された電圧を平滑
する平滑コンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ１に比べ
て容量の小さい力率改善用のコンデンサＣ２と、力率改
善用のコンデンサＣ２を整流回路ＤＢ、及び平滑コンデ
ンサＣ１に対して直列的に接続する第１の状態（第２図
参照）と平滑コンデンサＣ１に対して並列的に接続する
第２の状態（第３図参照）を商用電源ＡＣの一周期より
も十分に短い周期で交番させるスイッチング素子Ｔｒｌ
、Ｔｒ２とを備えることを特徴とするものである。

［作用］ 本発明の作用を第２図及び第３図により説明する。まず
、第２図に示すように、力率改善用のコンデンサＣ２を
整流［ｉｉｌ路ＤＢ、及び平滑コンデンサＣＩに対して
直列的に接続する第１の状態では、商用電源ＡＣから破
線■で示すように入力電流が流れる０次に、第３図に示
すように、力率改善用のコンデンサＣ２を平滑コンデン
サｃ１に対して並列的に接続する第２の状態では、破線
■で示すように、力率改善用のコンデンサＣ２に逆方向
に電流を流して、コンデンサＣ２の飽和を防止すること
ができる。以上の第１及び第２の状態を商用電源ＡＣの
一周期よりも十分に短い周期で交番させることにより、
商用電源ＡＣから入力電流が流れている期間を実質的に
長くすることができ、入力電流の高調波成分を低減でき
ると共に、入力力率を改善できるものである。

本発明の更に詳しい構成及び動作については、以下に述
べる実施例の説明において一層明らかとされる。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例の回路図である０本実施例で
は、商用電源ＡＣがらの入力交流電圧を整流回路ＤＢ、
により整流し、ダイオードＤ１を介して平滑コンデンサ
ＣＩにより平滑している。整流回路ＤＢ、の出力端には
、スイッチング素子Ｔｒ＋Ｔｒ２の直列回路が並列的に
接続されている。スイッチング素子Ｔ　ｒ　＋　、Ｔ　
ｒ　２の接続点には、力率改善用のコンデンサＣ２の一
端が接続されている。このコンデンサＣ２の他端は、平
滑コンデンサＣ１とダイオードＤ、の接続点に接続され
ている。平滑コンデンサＣ，に得られた電圧は、スイッ
チング素子Ｔ　ｒ　３　、　Ｔ　ｒ、の直列回路に印加
されている。片側のスイッチング素子Ｔｒ４の両端には
、インダクタＬ１とコンデンサＣ４の直列共振回路が接
続されている。共振用のコンデンサＣ１の両端には、直
流カット用のカップリングコンデンサＣ５を介して放電
灯Ｌａが接続されている。放電灯Ｌａの非電源側端子間
にはコンデンサＣ６が並列接続されている。インダクタ
し、の２次巻線Ｌ　ｓ　、　Ｌ　ｓ　、　Ｌ　２　、　
Ｌ　、はバイポーラトランジスタよりなるスイッチング
素子Ｔｒｌ、Ｔｒ２．Ｔｒ＋、Ｔｒ＜のベース・エミッ
タ間にそれぞれ抵抗Ｒ，，Ｒ２，Ｒ，，Ｒ，を介して接
続されている。インダクタＬ、に流れる共振電流は、そ
の２次巻線Ｌ　２　、　Ｌ’　＜を介してバイポーラト
ランジスタよりなるスイッチング素子Ｔ　ｒ　）　、　
Ｔ　ｒ　４のベース・エミッタ間に帰還されて、自動発
振動作が行われる。

この自動発振動作を開始させるために、起動回路が設け
られている。起動回路では、抵抗Ｒ５を介してコンデン
サＣ３が充電され、その電圧が電圧応答素子ＤＡの降伏
電圧に達すると、電圧応答素子ＤＡが導通し、バイポー
ラトランジスタよりなるスイッチング素子Ｔｒ、のベー
スに起動用の電流を供給して、自動発振動作を開始させ
る。自動発振動作が開始した後は、スイッチング素子Ｔ
ｒ。

のコレクタ電位が周期的に低下するので、ダイオードＤ
２を介してコンデンサＣ１の電荷が放電され、起動回路
は動作を停止する。

上記の自励発振動作が開始されると、スイッチング素子
Ｔｒ、、Ｔｒ２も交互にオン・オフ動作を行う、このオ
ン・オフ動作は、商用周波数よりも十分に高い周波数で
行われる。これにより、商用電源ＡＣからコンデンサＣ
１，Ｃ２に電流が流れ込む。

以下、その動作について説明する。

まず、第２図はスイッチング素子Ｔｒ、がオンで、スイ
ッチング素子Ｔｒ２がオフであるときの動作を示してい
る。このとき、商用電源ＡＣ、スイッチング素子Ｔｒｌ
、力率改善用のコンデンサＣ２、平滑コンデンサＣＩの
経路でｔ流■が流れる。

次に、第３図はスイッチング素子Ｔ　ｒ　、がオフで、
スイッチング素子Ｔｒ２がオンのときの動作を示してい
る。このときには、平滑コンデンサＣ３、力率改善用の
コンデンサＣ２、スイッチング素子Ｔｒ２の経路で電流
■が流れて、コンデンサＣ２が充電され、コンデンサＣ
２の電圧は平滑コンデンサＣの電圧と同じになる。

以下、同じ動作を繰り返すことにより、商用電源ＡＣか
らは常に入力電流が流れ込むことになり、入力力率が改
善される。

第４図に本実施例における商用電源ＡＣからの入力電流
の波形を示す、商用電源ＡＣからの入力電圧は第４図（
ａ）に示すような低周波の正弦波であるので、商用電源
ＡＣからコンデンサＣ２へ流れ込む電流は、第４図（ｂ
）に示すように、低周波リップルを含んだ高周波の電流
となる。また、商用電源ＡＣの電圧が平滑コンデンサＣ
１の電圧よりも高い区間では、第４図（ｃ）に示すよう
に、商用電源ＡＣよりダイオードＤ１を通って平滑コン
デンサＣ１を充電する電流が流れ込む。したがって、商
用電源ＡＣからの入力電流は、第４図（ｄ）に示すよう
な波形となる。

第５図の実施例は、第１図に示す実施例の整流回路ＤＢ
、の入力側にインダクタＬ６を挿入した例である。この
場合、インダクタＬ６の昇圧作用により、商用電源ＡＣ
からダイオードＤ１を通って平滑コンデンサＣ１に流れ
る低周波を流は無くなり、第６図に示すように、商用電
源ＡＣからコンデンサＣ７へ流れ込む高周波の電流を埋
める高周波の電流がダイオードＤ１を通ってコンデンサ
Ｃへ流れ込み、入力電流は正弦波状の電流となる。

もちろん、インダクタＬ６を整流回路ＤＢ、の出力側に
挿入しても構わない。

第７図の実施例は、第５図の回路において、コンデンサ
Ｃ２に直列にインダクタＬ７を挿入して、コンデンサＣ
２の充放電を流をインダクタＬ７により滑らかにして、
スイッチング素子Ｔｒ＋、Ｔｒ２のストレスを低減させ
ている。

第８図及び第９図に示す実施例では、コンデンサＣ１に
直列にインピーダンス要素Ｚが挿入されている。この場
合、第２図及び第３図と同様の電流■、■が流れるほか
、インピーダンス要素Ｚの存在により電流■も流れるこ
とになる。これにより、商用電源ＡＣから入力電流が流
れ込む期間を更に長くすることが可能となる。

以上の実施例の説明では、スイッチング素子Ｔｒ、、Ｔ
ｒ２の駆動を自動式とする回路構成を例示したが、他励
式としても構わない。

［発明の効果］ 本発明にあっては、上述のように、平滑コンデンサに比
べて容量の小さい力率改善用のコンデンサを整流手段及
び平滑コンデンサに対して直列的に接続する第１の状態
と、平滑コンデンサに対して並列的に接続する第２の状
態を、商用電源の一周期よりも十分に短い周期で交番さ
せるようにしたから、昇圧チョッパーとして作用するイ
ンタフタを用いなくても、比較的安価な小容量のコンデ
ンサを付加するだけで、商用電源からの入力電流の高調
波成分を低減し、入力力率を改善できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図及び第３図
は同上の動作説明のための回路図、第４図は同上の動作
波形図、第５図は本発明の他の実施例の回路図、第６図
は同上の動作波形図、第７図は本発明のさらに他の実施
例の回路図、第８図及び第９図は本発明の別の実施例の
動作説明のための回路図、第１０図は従来例の回路図で
ある。 ＡＣは商用電源、ＤＢ、は整流回路、Ｔ　ｒ　１　、　
Ｔ　ｒ　２はスイッチング素子、Ｃ１は平滑コンデンサ
、Ｃ２は力率改善用のコンデンサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用電源の交流電圧を整流する整流手段と、整流
   された電圧を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデン
   サに比べて容量の小さい力率改善用のコンデンサと、力
   率改善用のコンデンサを整流手段及び平滑コンデンサに
   対して直列的に接続する第１の状態と平滑コンデンサに
   対して並列的に接続する第２の状態を商用電源の一周期
   よりも十分に短い周期で交番させるスイッチング手段と
   を備えることを特徴とする整流平滑装置。