JPH04109871A - 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、放電灯を高周波点灯させる装置として、第７図に
示すようなインバータ点灯装置が広く用いられている。

この装置では、交流電源ＡＣが投入されると、起動回路
４により発振用のスイ・ンチング素子Ｑ２がトリガーさ
れて、自励発振が開始され、その後は、共振チョークＬ
２に巻回された巻線’＋＋１２＋ｎｉに振動電圧が誘起
され、ベース抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してそれぞれ発振用の
スイッチング素子Ｑ、、Ｑ２を交互にオン・オフ制御す
るものであり、共振チョークＬ２、コンデンサＣ４の共
振回路の振動エネルギーで放電灯Ｌａを点灯させるもの
である。ここで、コンデンサＣ１は直流カット用のカッ
プリングコンデンサであり、ダイオードＤ　ｓ　、　Ｄ
　４はフライホイールダイオードである。

この従来例においては、交流電源ＡＣを整流回路ＤＢに
て整流し、平滑コンデンサＣ０にて平滑した直流電源を
インバータ回路の入力電源として用いている。このため
、放電灯Ｌａに供給される高周波電流の包絡線が商用交
流周期で変動しないことにより放電灯Ｌａの再点弧現象
を実質的に無くし、放電灯Ｌａの発光効率を向上させて
、装置の消費電力を向上させ、装置の消費電力を少なく
し、また、光のちらつきも無くして照明装置としての性
能を向上させることがてきる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、商用文流電ｉＡｃを整流回路ＤＢにより
整流平滑すると、商用電源ＡＣから平滑コンデンサＣ８
へ流入する電流Ｉｉｎが商用交流電圧Ｖｉｎのピーク値
付近てのみ流れることになり、第８図で示すように、商
用交流電圧Ｖｉｎ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Ｉｉｎとなるため、入力力率が悪く
、また、交流基本周波数に対して多くの高次高調波電流
成分を含むことにより、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。

本発明はこ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、交流電源からの入力電流の歪み
を少なくして、交流電源に流れる高次高調波電流成分を
低減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、交流電源ＡＣを整流する整流回路ＤＢ
の出力端に、第１のダイオードＤと第１及び第２のスイ
ッチング素子Ｑ、、Ｑ２と第２のダイオードＤ２を順方
向が一致するように順次直列的に接続すると共に、第１
及び第２のコンデンサＣ，，Ｃ２の直列回路を並列的に
接続し、第１及び第２のスイッチング素子Ｑ、、Ｑ２の
接続点と第１及び第２のコンデンサＣ，，Ｃ，の接続点
を接続し、第１及び第２のスイッチング素子Ｑ、、Ｑ。

の直列回路と並列的に平滑用のコンデンサＣｏを接続し
、第１及び第２のスイッチング素子Ｑ　１．　Ｑ　２を
交流電源ＡＣの電源周波数よりも高いスイッチング周波
数で交互にオン・オフ駆動する制御回路２を備えること
を特徴とするものである。

［作用］ 第１図に示す整流平滑装置の作用を第２図（８）。

（ｂ）により説明する。

まず、スイッチング素子Ｑ１がオンて、スイッチング素
子Ｑ２がオフのときには、第２図（、）に示すように、
交流電源ＡＣから整流回路ＤＢ、ダイオードＤ３、スイ
ッチング素子Ｑ１、コンデンサＣ２を介して電流１１が
流れる。また、コンデンサＣからダイオードＤ１．スイ
ッチング素子Ｑ１を介して電流１２が流れて、コンデン
サＣ１のＭ積電術が放電される。

次に、スイッチング素子Ｑ、がオフで、スイッチング素
子Ｑ２がオンのときには、第２図（ｂ）に示すように、
交流電源ＡＣから整流回路ＤＢ、コンデンサＣ３、スイ
ッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２を介して電流１１が
流れる。また、コンデンサＣ２からスイッチング素子Ｑ
２、ダイオードＤ２を介して電流１２が流れて、コンデ
ンサＣ２の蓄積電荷が放電される。したがって、交流電
源ＡＣから見れば、スイッチング素子Ｑ　１．　Ｑ　２
のスイッチング周期毎に入力電流１１が必ず流れている
ことになり、入力電流Ｉｉｎの休止期間が少なくなって
、入力電流の歪みが改善されるものである。

本発明の更に詳しい構成及び作用については、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１］ 第１図は本発明の第１実施例の回路図である。

以下、その回路構成について説明する。交流電源ＡＣは
、ダイオードブリッジ等よりなる整流回路ＤＢの交流入
力端に接続されている。整流回路ＤＢの直流出力端には
入力波形改善回路１を介して平滑コンデンサＣ０が接続
されている。平滑コンデンサＣ０には直流駆動される負
荷３が並列接続されている。入力波形改善回路１では、
整流回路ＤＢの出力端にダイオードＤ１とスイッチング
素子Ｑ、、Ｑ２とダイオードＤ２の直列回路を接続する
と共に、コンデンサＣ＋　、　Ｃ２の直列回路を並列的
に接続し、平滑コンデンサＣ０をスイッチング素子Ｑ　
ｌ、　Ｑ　２の直列回路に並列的に接続している。

スイッチング素子Ｑ、、Ｑ、の接続点はコンデンサＣ＋
　、　Ｃ２の接続点と接続されている。各スイッチング
素子Ｑ、、Ｑ２はバイポーラトランジスタよりなり、ベ
ース抵抗Ｒ，，Ｒ２を介して制御回路２からの制御信号
により交互にオン・オフ駆動される。

交流電源ＡＣは商用周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の
正弦波交流電圧Ｖｉｎを発生しており、制御回路２では
、この商用周波数よりも十分に高いスイッチング周波数
でスイッチング素子Ｑ、、Ｑ２を交互にオン・オフ駆動
するものである。

第２図（、）　、　（ｂ）は本実施例の動作説明のため
の回路図である。まず、スイッチング素子Ｑ、がオンで
、スイッチング素子Ｑ２がオフのときには、第２図（ａ
）の実線で示すように、交流電源ＡＣから整流回路ＤＢ
、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ１、コンデンサ
Ｃ２、整流回路ＤＢ、交流電源ＡＣの経路で電流１１が
流れて、コンデンサＣ２が充電される。このとき、第２
図（ａ）の破線で示すように、コンデンサＣ１からダイ
オードＤ、、スイッチング素子Ｑ、を介して電流１２が
流れて、コンデンサＣ７の電荷が放電される。また、平
滑コンデンサＣ６には、スイッチング素子Ｑ、、Ｑ２の
オン・オフとは無関係に、平滑コンデンサＣ８の充電電
圧■。０が整流回路ＤＢの出力端に得られる脈流電圧よ
りも低いときにのみ、破線で示すような充電電流ｉ、が
流れる。

次に、スイッチング素子Ｑ１がオフで、スイッチング素
子Ｑ２がオンのときには、第２図（ｂ）の実線で示すよ
うに、交流電源ＡＣから整流回路Ｄ’Ｂ、コンデンサＣ
１、スイッチング素子Ｑ２、タイオードＤ２、整流回路
ＤＢ、交流電源ＡＣの経路で電流１１が流れて、コンデ
ンサＣ１が充電される。このとき、第２図（ｂ）の破線
て示すように、コンデンサＣ２からスイッチング素子Ｑ
２、ダイオードＤ２を介して電流１２が流れて、コンデ
ンサＣ２の電荷が放電される。また、平滑コンデンサＣ
０には、スイッチング素子Ｑ、、Ｑ２のオン・オフとは
無関係に、平滑コンデンサＣ８の充電電圧ＶＣＯが整流
回路ＤＢの出力端に得られる脈流電圧よりも低いときに
のみ、破線で示すような充電電流ｉ３が流れる。そして
、その充電電圧Ｖ。０を負荷３に供給している。

このように、スイッチング素子Ｑ、、Ｑ２のオン・オフ
によりコンデンサＣ，，Ｃ２を充放電することにより、
入力電圧Ｖｉｎの全区間にわたってコンデンサＣ，，Ｃ
，の充電電流ｉ、を交流電源ＡＣから流入させている。

その電流波形を第３図に示す。

第３図（ａ）の電流１．がコンデンサＣ，，Ｃ２の充電
電流波形であり、図示されたように、入力電圧Ｖｉｎの
全区間にわたってヒゲ状の高周波電流がスイッチング素
子Ｑ、、Ｑ、のスイッチング周期に応じて流れる。また
、電流ｉ、は平滑コンデンサＣ６の充電電流波形である
。これらの２つの入力電流波形が合成された電流波形が
第３図（ａ）に示されている。実使用回路としては、フ
ィルター回路を用いて、第３図（ｂ）に示すように電源
回路Ｋからの入力電流波形を整形するので、交流電源Ａ
Ｃからの入力電流Ｉｉｎの波形は、第３図（ｃ）に示す
ように、正弦波に近い波形となる。これを第８図に示し
た従来の入力電流Ｉｉｎの波形と比較すると、歪みの少
ない高力率の入力電流波形が得られることが分かる。ま
た、負荷３には第４図に示すようなりップルの少ない直
流電圧■。０を供給することができる。交流電源ＡＣか
らの入力電圧をＶｉｎ＝Ｅ−ｓｉｎ（ωｔ）とすると、
直流電圧Ｖ。０のピーク値は凡そ（２Ｅとなる。

［実施例２］ 第５図は本発明の第２実施例の回路図である。

本実施例では、破線で囲まれたインバータ回路５のスイ
ッチング素子Ｑ、、Ｑ２を実施例１で説明した入力波形
改善回路１のスイッチング素子Ｑ、、Ｑ。

と共用している。インバータ回路５の回路構成は、第７
図に示す従来例と同様である。

以下、本実施例の動作を第６図（ａ）　、　（ｂ）によ
り説明する。１流’ｌ＋’２＋ｊ３については、第２図
で説明した通りであるが、本実施例では、スイッチング
素子Ｑ、、Ｑ２をインバータ回路５のスイッチング素子
として共用しているので、インバータ回路５の共振回路
６にもスイッチング素子Ｑ、、Ｑ２のオン・オフによる
スイッチング電流ｉ〜４．ｉ、が流れることになる。

まず、スイッチング素子Ｑ、がオンで、スイッチング素
子Ｑ２がオフのときには、第６図（ａ）に示すように、
交流電源ＡＣから整流回路ＤＢ、タイオードＤ１、スイ
ッチング素子Ｑ、、コンデンサＣ２を介して電流１１が
流れる。また、コンデンサＣからダイオードＤ１、スイ
ッチング素子Ｑ１を介して電流１２が流れて、コンデン
サＣ１の蓄積電荷が放電される。さらに、平滑コンデン
サＣ８には、充電電流ｉ、が流れ、インバータ回路５の
共振回路６には、カップリング用のコンデンサＣ１を充
電する向きに電流ｉ４が流れる。

次に、スイッチング素子Ｑ１がオフ、スイッチング素子
Ｑ２がオンのときには、第６図（ｂ）に示すように、交
流電源ＡＣから整流回路ＤＢ、コンデンサＣ２、スイッ
チング素子Ｑ２、ダイオードＤ２を介して＠流１１が流
れる。また、コンデンサＣ２からスイッチング素子Ｑ２
、ダイオードＤ、を介して電流１２が流れて、コンデン
サＣ２の蓄積電荷が放電される。さらに、平滑コンデン
サＣ０には、充ｔｔ流ｉ、が流れ、インバータ回路５の
共振回路６には、コンデンサＣ１の蓄積電荷を放電する
向きに電流１５が流れる。したがって、インバータ回路
５の共振回路６には、高周波の交流電力が供給され、こ
の電力により放電灯Ｌａを点灯することが可能である。

なお、スイッチング素子Ｑ、、Ｑ２としてパワーＭＯ８
ＦＥＴを使用した場合には、トレイン・ソース間に寄生
の逆並列ダイオードが内蔵されているので、フライホイ
ールタイオードＤ　３　、　Ｄ−を省略できる。

また、交流電源ＡＣには、第３図（ａ）に示す電流波形
を第３図（ｃ）に示すように滑らかにするためのフィル
ター回路を挿入することが好ましいが、フィルター回路
が無くても入力電流の休止期間を少なくするという効果
は達成できる。また、フィルター回路の挿入箇所は、整
流回路ＤＢの電源側、非電源側のどちらでも良い。

［発明の効果］ 本発明の整流平滑装置は上述のように構成されているの
で、第１のスイッチング素子のオン時に整流回路の出力
により第２のコンデンサを充電し、第２のスイッチング
素子のオン時に第２のコンデンサの充電電荷を放電させ
ることができ、同様に、第２のスイッチング素子のオン
時に整流回路の出力により第１のコンデンサを充電し、
第１のスイッチング素子のオン時に第１のコンデンサの
充電電荷を放電させることができ、これにより交流電源
からの入力電流の休止期間を少なくして、入力力率を改
善し、入力電流の高調波成分を低減できるという効果が
ある。

なお、平滑コンデンサに並列接続される負荷として、イ
ンバータ回路を採用し、第１及び第２のスイッチング素
子を前記インバータ回路のスイッチング素子として共用
すれば、インバータ装置を安価に構成できるので、好都
合である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の回路図、第２図は同上の
動作説明のための回路図、第３図及び第４図は同上の動
作波形図、第５図は本発明の第２実施例の回路図、第６
図は同上の動作説明のための回路図、第７図は従来例の
回路図、第８図は同上の動作波形図である。 ＡＣは交流電源、ＤＢは整流回路、Ｄ　１．　Ｄ　２は
ダイオード、Ｑ、、Ｃ２はスイッチング素子、ＣＯは平
滑コンデンサ、Ｃ１は第１のコンデンサ、Ｃ２は第２の
コンデンサ、１は入力波形改善回路、２は制御回路、３
は負荷である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源を整流する整流回路の出力端に、第１の
   ダイオードと第１及び第２のスイッチング素子と第２の
   ダイオードを順方向が一致するように順次直列的に接続
   すると共に、第１及び第２のコンデンサの直列回路を並
   列的に接続し、第１及び第２のスイッチング素子の接続
   点と第１及び第２のコンデンサの接続点を接続し、第１
   及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列的に平滑
   用のコンデンサを接続し、第１及び第２のスイッチング
   素子を交流電源の電源周波数よりも高いスイッチング周
   波数で交互にオン・オフ駆動する手段を備えることを特
   徴とする整流平滑装置。