JPS6245796B2 - - Google Patents

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JPS6245796B2
JPS6245796B2 JP53052160A JP5216078A JPS6245796B2 JP S6245796 B2 JPS6245796 B2 JP S6245796B2 JP 53052160 A JP53052160 A JP 53052160A JP 5216078 A JP5216078 A JP 5216078A JP S6245796 B2 JPS6245796 B2 JP S6245796B2
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JP
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voltage
circuit
high frequency
pulsating
coupled
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JP53052160A
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Shii Nooru Uiriamu
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Osram Sylvania Inc
Original Assignee
GTE Products Corp
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Publication date
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Publication of JPS6245796B2 publication Critical patent/JPS6245796B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高力率変換回路、特にけい光ランプ
と共に使用すると好適な高力率バラスト回路に関
する。
けい光ランプ用バラスト回路として最も一般化
したものは、現時点で60Hzオートトランスタイプ
のバラストである。しかしながら、この種のバラ
スト装置は重くて足手まといになるものであり、
頭上にしばしば取付けられる構造としては好まし
くない形態であるものとして知られていた。更
に、この種の装置は好ましくない発熱とエネルギ
ー損失を損なうので比較的効率の良くないものと
しても知られていた。
別のタイプのバラスト回路はフリツプフロツプ
発振器と可飽和トランスを利用するものである。
発振器は電流を制限するようにトランスのコアが
飽和することで飽和する。残念ながらコアの飽和
時性は正確に予見することが困難である。このた
めにこの種装置の信頼性と予見性は所望されるま
でに到つていない。
更に別のタイプのバラストとして提案されるも
のには、現在出願中のものとして、AC電圧源
（電源）の正弦波が脈動DC電圧（直流成分）を生
成すべく整流されるものがある。この脈動DC電
圧はランプ回路に結合される高周波出力電圧を生
成する発振回路に印加される。この回路はランプ
負荷を取り除いた条件でのランナウエイ（逸走）
を防ぐため整流器をクランピングする回路と同様
にトランジスタのストレージタイム（蓄積時間）
を補償する回路も具備している。この高周波バラ
スト回路は従来周知の装置では達成し得なかつた
すぐれた性能を発揮するものではあるが、最も所
望される特徴が回路の力率に有害な結果が伴なわ
ない改良された応答にあることが見い出された。
また、力率の低下なしに回路の複雑さを除くこと
が最も所望されることであろう。
従つて本発明の目的は上筋に鑑み提案されたも
のであり、力率に関する有害な影響を伴なわずに
電圧変換を高める回路を提供することにある。す
なわち、回路力率に関して有害な効果のないバラ
スト回路の電圧変換能力を改良することにある。
他の目的はランプ負荷のターンオフ（消灯）と
ターンオン（点灯）を抑制するべく利用する電圧
を変えるのに好適の高周波電圧フイードバツク能
力のあるバラスト回路を提供することにある。
これらの目的と他の目的、利点及び特徴は本発
明の一つの観点として高力率バラスト回路によつ
て達成される。この高力率バラスト回路におい
て、整流器はAC電圧（成分）を脈動DC電圧（成
分）に変換し、高周波インバータで負荷に供給す
る高周波電圧（成分）を生成させている。フイー
ドバツク回路は高周波電圧を整流し脈動DC電圧
が所定レベル以下に低下するのを防止すべく脈動
DC電圧にエネルギーを供給し、それによつて高
周波インバータに本質的な変化がなくほぼ均一な
DC電圧を供給する。
要約すると、ランプ用バラスト回路に好適な高
力率変換回路はAC電圧源に結合されて脈動DC電
圧を生成する全波整流器を具備する。高周波イン
バータが負荷回路とフイードバツク整流回路に結
合され、整流された高周波電圧をエネルギー蓄積
するフイードバツク回路に供給する。フイードバ
ツク回路は脈動DC電圧の減少を抑制するように
エネルギーを供給し、それにより実質的に均整化
されるDC電圧を高周波インバータに供給してい
る。
換言すると、AC電圧を脈動DC電圧に整流する
ようにAC電圧源に結合された装置と、高周波出
力電圧を生成するように脈動DC電圧に結合され
た装置と、光源を付勢するよう前記高周波出力電
圧に結合された装置と、高周波出力電圧を整流し
てDC電圧を生成するべくこの高周波出力電圧に
結合された装置と、更に脈動DC電圧を生成する
前記装置に対しこの脈動DC電圧が所定のDC電圧
レベルより小さくなる場合には何時でもこれに応
答してエネルギーを供給するべく前記DC電圧に
結合された装置とを具備して成り、それによつて
前記光源がほぼ一定レベルのAC電圧により付勢
されることを特徴とする高力率バラスト回路が開
示される。
以下、本発明の実施例により、発明をよりよく
理解するために本発明の他の目的、利点及び資質
等の関連事項と共に図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明の高力率バラスト回路図を示し
ており、このバラスト回路はAC電圧源７を具備
する。このAC電圧源はその交流成分（以下AC電
圧と呼ぶ）から脈動直流成分（以下脈動DC電圧
と呼ぶ）を生成する全波整流器９に結合される。
脈動DC電圧は高周波インバータ回路１１に供給
され、そこで高周波出力信号が生成される。高周
波出力信号は負荷回路１３に供給される。例え
ば、一対のけい光ランプが負荷を形成する。
高周波インバータ回路１１からの高周波出力信
号は、また、フイードバツク整流回路１５にも結
合される。ここでは整流された直流成分（以下
DC電圧と呼ぶ）が引き出されフイードバツク回
路１７に供給される。フイードバツク回路１７は
直列接続のアイソレート用ダイオード１９と充電
用コンデンサ２１とを具備し全波整流器９から分
路（シヤフト）している。フイードバツク整流回
路の整流されたDCポテンシヤルまたはアイソレ
ート用のダイオード１９と充電用コンデンサ２１
の接続点、すなわちジヤンクシヨン２３に導かれ
る。高周波バイパスコンデンサ４は全波整流器９
及びフイードバツク回路１７から分離している。
それらの動きについて説明すると、全波整流器
９はAC電圧源７からのAC電圧２６を受け、脈動
DC電圧２８を生成する。通常この脈動DC電圧２
８は高周波インバータ回路１１へ供給され、脈動
DC電圧２８と本質的には同じような包絡線を持
つ高周波出力信号３０を生成する。高周波インバ
ータ回路１１からの高周波出力信号は整流器回路
１５へ供給され、そこでは高周波出力信号はDC
電圧に整流され、フイードバツク回路１７のジヤ
ンクシヨン２３に供給される。しかしながらアイ
ソレート用ダイオード１９はフイードバツク整流
回路からのDC電圧が全波整流器９の出力に加え
られることを防ぎ、充電用コンデンサ２１を充電
させる。
脈動DC電圧２８がコンデンサ２１のチヤージ
とアイソレート用ダイオードの特性によつて定ま
る電圧よりも低下した時、コンデンサ２１のチヤ
ージは脈動DC電圧２８を本質的に常に一様なDC
電圧に保つべくダイオード１９を経て全波整流器
９の出力に加えられる。その結果高周波出力信号
３０は脈動DC電圧２８にくらべて本質的に常に
一様な包絡線を持つている。
アイソレート用ダイオード１９は充電中のコン
デンサ２１を脈動DC電圧源の全波整流器９のラ
インから隔離（アイソレート）するのに役立つと
共に、充電したコンデンサ２１はその整流器のレ
ベルがコンデンサ２１のチヤージとアイソレート
用ダイオード１９の特性が決定するポテンシヤル
よりも低下した場合は何時でもインバータにエネ
ルギーを供給することは特記されなければならな
い。こんな風に本装置の力率はエネルギーフイー
ドバツク回路によつて悪影響を与へないで脈動
DC電圧がより変化のないDC電圧になるように作
動する。かくしてより変化の少いDC電圧は負荷
回路への脈動DC電圧特有の望ましくないストロ
ボ効果を低減し、相対的に好ましい高入力力率を
維持することができる。
第２図は第１図に示された回路の一つの具体的
な実施例を示しており、こゝではAC電圧源７は
全波整流器回路９にカツプルされ順次高周波イン
バータ回路１１にカツプルされている。負荷回路
１３と整流回路１５は共に高周波インバータ回路
１１にカツプルされている。この整流回路１５
は、直列接続されたアイソレート用ダイオード１
９と充電用コンデンサ２１を有して全波整流器９
から分路しているフイードバツク回路１７にこの
フイードバツク回路１７のジヤンクシヨン２３を
経てカツプルしている。
高周波インバータ回路１１は、しばしば高周波
チヨツパーと云われているが、一対の直列接続さ
れたトランジスタ２５及び２７は全波整流器回路
９とフイードバツク回路１７から分路し、ベース
ドライブ回路２９とカツプルしている。直列接続
したコンデンサ３１とインダクタとしての誘導捲
線３３は第２のトランジスタ２７を跨つて分路さ
れ、負荷回路１３はインダクタである誘導捲線３
３とカツプルしている。また、整流回路１５は誘
導捲線３５を径てインダクタの誘導捲線３３に誘
導的にカツプルし、誘導捲線３５の両端はそれぞ
れダイオード３７及び３９に接続されている。ダ
イオード３７と３９は次にフイードバツク回路１
７のジヤンクシヨン２３に接続される。かくして
負荷回路１３とフイードバツク整流回路１５は誘
導的に高周波インバータ回路１１のインダクタの
誘導捲線３３にカツプルされている。
第３図は第２図と類似した一つの実施例を示し
たものである。しかしながらこの実施例では負荷
回路１３は誘導捲線３３のインダクタに誘導的に
カツプルされるのではなく、コンデンサ３１から
分路している。第４図は今一つの類似回路の実施
例を示す。この実施例では倍電圧整流回路４１が
設けられており、直列接続された第１のダイオー
ド４３とコンデンサ４５はコンデンサ３１から分
路し、第２のダイオード４７は前記のようにフイ
ードバツク整流DC電圧を生成しフイードバツク
回路１７のジヤンクシヨン２３に接続されてい
る。
第５図は高力率変換回路のもう一つの実施例を
示したものである。こゝでは前記フイードバツク
整流器回路１５とフイードバツク回路１７を具備
して本質的には前述したと同様な作動をするが、
可変インダクタ４９を設けフイードバツクエネル
ギーの量、結果的にはDC電圧のクランピングレ
ベルを制御可能にして負荷回路１３への出力制御
に利用される。また、コンデンサ５１が充電用コ
ンデンサ２１と並列に接続されており、好ましく
ないサージ電流をバイパスさせることに使用さ
れ、充電用コンデンサ２１にかゝるストレスを軽
減するのに役立つものである。
第６図は一つの好ましい実施例を示したもので
あるが概要を述べると、AC電圧源７は全波整流
回路９にカツプルし、全波整流回路９は高周波イ
ンバータ回路１１に接続され、高周波インバータ
回路１１は負荷回路１３及びフイードバツク整流
回路１５にカツプルされている。フイードバツク
整流回路１５は全波整流回路９から分路するフイ
ードバツク回路１７にカツプルされている。
以下詳細にそれらについて説明する。AC電圧
源７は電源調整器を具備する。この調整器は粗結
合の第１及び第２のインダクタ５３及び５５を有
し、それぞれ全波整流回路９に接続されている。
また、電源調整器AC電圧ラインから分路された
過度現象のサプレツサ５７を含んでおり、コンデ
ンサ５９と６１はそれぞれAC電圧ラインの一方
に接続されており、これらのコンデンサの一方
は、例えば、回路のアースなどに接続されてい
る。この電源調整器はパワーラインにインバータ
の高周波エネルギーが誘導されることを軽減する
ことに役立つ。
全波DC整流回路９は周知のブリツジ構造を形
成する第１、第２、第３及び第４のダイオード６
３，６５，６７及び６９から成つており、第１及
び第２のダイオード６３及び６５のジヤンクシヨ
ンはAC電圧源の第１のインダクタ５３に結合さ
れ、第３及び第４のダイオード６７及び６９のジ
ヤクシヨンはAC電圧源の第２のインダクタ５５
とカツプルされている。また、小容量高周波バイ
パスコンデンサ７１はダイオード６３と６５及び
６７と６９から分路している。
全波DC整流回路９には正弦波発振器を形成す
る高周波インバータ回路１１がカツプルされ、直
列接続された第１及び第２のトランジスタ７３及
び７５は全波DC整流回路９から分路し方形波的
にスイツチングを行う。第１のトランジスタ７３
はベース側に並列接続されたコンデンサ７７及び
ダイオード７９のベースバイアス回路を有し、抵
抗器８１を経てコレクタに接続されている。同様
に第２のトランジスタ７５はベース側に並列接続
されたコンデンサ８３及びダイオード８５のベー
スバイアス回路を有し、抵抗器７８を経てコレク
タに接続されている。
第１のトランス８９には分割された二次捲線を
設け、第１の捲線部分９１の一端は第１のトラン
ジスタ７３のバイアス回路を形成するコンデンサ
７７及ぶダイオード７９のジヤンクシヨンに接続
され、他の一端は直列接続された第１及び第２の
トランジスタ７３と７５のジヤンクシヨンに接続
されている。第２の捲線部分９３の一端は第２の
トランジスタ７５のバイアス回路を形成するコン
デンサ８３及びダイオード８５のジヤクシヨンに
接続され、他の一端は第２のトランジスタ７５の
エミツタに接続されている。第１のトランス８９
の今一つの二次捲線９５は抵抗器９７を経て、直
列接続された第１及び第２のトランジスタ７３と
７５のジヤンクシヨンにカツプルされる。また、
以下に説明する負荷変動を補償するために負荷回
路１３にカツプルされている。第１のトランス８
９の一次捲線９９は全波DC整流回路９の一端と
コンデンサ１０１及び第２のトランス１０５の一
次捲線１０３のインダクタの直列回路にカツプル
されている。直列接続されたインダクタ一次捲線
１０３とコンデンサ１０１は共振回路を形成し、
第１及び第２のトランジスタ７３及び７５のジヤ
ンクシヨンに接続されている。
第２のトランス１０５の二次捲線１０７は、例
えば、けい光ランプ負荷の為に誘導的にカツプル
するのに役立つ。また、この具体例では、二次捲
線１０７にはけい光ランプのフイラメント用及び
起動エネルギーを得るための捲線が設けられてい
る。
第２のトランス１０５の今一つの二次捲線１０
９はフイードバツク整流回路１５の一部となり、
フイードバツク整流回路１５は二次捲線１０９の
両端に接続されたダイオード１１１と１１３及び
二次捲線の中間タツプと全波DC整流回路９の一
方にカツプルするインダクタ１１５とよりなつて
いる。
整流回路１５のダイオード１１１と１１３の一
方はそれぞれフイードバツク回路１７へカツプル
されている。フイードバツク回路１７はジヤンク
シヨン１１７を有し、ダイオード１１１と１１３
と、アイソレート用ダイオード１１９及び付加コ
ンデンサ１２３によりシヤントされた充電用コン
デンサ１２１とカツプルしている。直列接続され
たアイソレート用ダイオード１１９及びコンデン
サ１２１と１２３は全波DC整流回路から分路さ
れている。
AC電圧源７の電源調整器は過渡現象に対する
フイルタとラジオ周波数防害波フイルタの両方の
役をする。過渡電圧抑制器５７は有害な過渡シグ
ナルをクリツプする役目をする。その上次のイン
ダクタ５３と５５からなるローパスフイルタによ
つてクリツプされたシグナルがより一層フイルタ
される。しかもインダクタ５３と５５はAC電源
に到来するラジオ周波数妨害波に対しては高イン
ピーダンスを持つので、AC電圧と全波DC整流器
回路９を絶縁するのに役立つ。
全波DC整流器回路９は周知の整流回路であ
る。こゝでは整流器回路９はフイルタされたAC
電圧１２５を受け脈動DC電圧１２７を得る。バ
イパスコンデンサ７１はあらゆる好ましくない高
周波ジグナルや過渡シグナルを全波DC整流器回
路９の出力側で除去又は少くとも低減する役を果
す。
通常、正弦波発振器は約120Hzの脈動DC電圧１
２７を受け共振周波数約2KHzの脈動する出力シ
グナルを発生する。この出力シグナルはコンデン
サ１０１及びインダクタの捲線１０３の直列回路
からなる共振回路によつて生成され、負荷回路１
３の二次捲線１０７にカツプルされている。かく
して捲線１０７の両端の電圧はけい光ランプが起
動する迄上昇し、点灯後はランプの放電状態を持
続するには充分な電圧が保たれる。
同時にトランジスタ７３と７５に適当なベース
ドライブを与えるのに充分な程度に二次捲線９１
と９３にエネルギーが供給される。しかしなが
ら、けい光ランプの取りはづしなどにより負荷回
路１３の負荷に変化が生じた場合には、その変化
は二次捲線９５により二次捲線９１及び９３にフ
イードバツクされ、トランジスタ７３と７５に対
するベースドライブは負荷に従つて変化させられ
るので突然負荷が取去られた場合も回路に有害な
影響を与えることがない。
尚、フイードバツク整流器回路１５は一次捲線
１０３に誘導的にカツプルされている一つの二次
捲線１０９を含んでおり、この二次捲線は出力シ
グナルを受けダイオード１１１及び１１３によつ
て出力シグナルを整流し、整流された高周波シグ
ナルはフイードバツク回路１７の充電用コンデン
サ１２１と１２３に導かれる。充電されたコンデ
ンサ１２１と１２３はフイードバツクされた高周
波エネルギーを蓄え続け、それらの電圧が全波
DC整流回路９の出力として現われる脈動DC電圧
を越える迄続けられる。そこで直ちにアイソレー
ト用ダイオード１１９は通電性を与えられ、コン
デンサ１２１と１２３に蓄えられたエネルギーは
図に示された波形の高周波電圧１２９として実質
的に均整化されたDC電圧を供給するのに役立
つ。
フイードバツクエネルギーはコンデンサ１２１
及び１２３のエネルギーが全波DC整流回路９の
電圧を越える期間以外は、アイソレート用ダイオ
ード１１９によつてDC整流回路からアイソレー
トされているからフイードバツク回路１７は回路
の力率に悪影響を与えないことが判明している。
また、脈動DC電圧よりむしろより変化の少いDC
電圧はターンオン及びターンオフ時の負荷回路の
持つ好ましくない特性である「ストロボ」効果を
本質的に除去することができる。
かくして類のない高力率変換回路を供給するこ
とができ、特にけい光ランプ負荷をもつバラスト
回路に適用できる。本発明に係る変換回路は特に
エネルギーの効率を高め、軽量で、組立てが容易
であり、大変好ましい力率能力を備えている。ま
た、けい光ランプのような負荷回路に於ける好ま
しくない「ストロボ」効果を本質的に除去するこ
とができるフイードバツク能力を備えている。更
に、40ワツト２灯用60Hzの磁気バラスト回路を使
用した場合と比較して本発明の回路によるバラス
トでは約23％効率が向上していることがテストに
より明らかになつている。
以上現在に於て本発明の好ましいと考えられる
具体例を図示し詳述したが、この種の分野に堪能
な人々にとつては添付した特許請求の範囲により
限定されている本発明の内容から逸脱することな
く、種々な変更や修正を行い得ることは容易であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る高力率変換回路の実施例
をブロツク的に図示する説明図、第２図は第１図
の回路の一部を具体化したブロツク的回路図、第
３図は第１図の回路の他の具体例を示すブロツク
的回路図、第４図は第１図の回路の更に別の具体
例を示すブロツク的回路図、第５図は第１図の回
路の付加的特微を示すブロツク的回路図、及び第
６図は高力率変換回路の好ましい具体例を示す回
路図である。 ７：交流電源（AC電圧源）、９：全波整流回
路、１１：高周波インバータ装置、１３：負荷回
路、１５：フイードバツク整流回路、１７：フイ
ードバツク回路、１９，１１９：アイソレート用
ダイオード、２１，１２１：充電用コンデンサ、
２３，１２３：接続点（ジヤンクシヨン）２５，
２７，７３，７５：トランジスタ、２６，１２
５：交流成分（AC電圧）２８，１２７：脈動直
流成分（脈動DC電圧）、３０，１２９：高周波出
力成分（高周波出力電圧）、３１，１０１：コン
デンサ、３３，１０３：インダクタ（誘導捲
線）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ AC電圧源、このAC電圧源に供給されAC電
    圧を脈動DC電圧に整流する装置、脈動DC電圧に
    結合され高周波出力電圧を得る装置、高周波出力
    電圧に結合され光源にエネルギーを供給する装
    置、高周波出力電圧に結合しこの電圧を整流して
    DC電圧を得る装置、及びこのDC電圧に対応して
    エネルギーを蓄えて脈動DC電圧が所定のDC電圧
    レベル以下になるときは何時でも脈動DC電圧に
    エネルギーを供給する装置とから構成され、それ
    によつて前記光源がAC電圧の実質的に一定レベ
    ルで付勢される高力率バラスト回路。 ２ 前記第１項に於て、前記AC電圧源にカツプ
    ルし、前記AC電圧を整流する装置として全波整
    流器を設けることを特徴とする高力率バラスト回
    路。 ３ 前記第１項に於て、前記高周波出力電圧を得
    る装置が、直列接続された第１及び第２のトラン
    ジスタを備えた高周波インバータにより形成さ
    れ、前記脈動DC電圧を得る装置から分路し、直
    列接続されたインダクタとコンデンサよりなる回
    路が前記直列接続された第１及び第２のトランジ
    スタにカツプルすることを特徴とする高力率バラ
    スト回路。 ４ 前記第１項に於て、光源にエネルギーを供給
    する装置が、前記高周波出力電圧及びランプ負荷
    にカツプルするトランスの二次捲線よりなること
    を特徴とする高力率バラスト回路。 ５ 前記第１項に於て、前記高周波出力電圧を整
    流する装置が、トランスの二次捲線の両端にそれ
    ぞれダイオードを接続されている回路から成る高
    力率バラスト回路。 ６ 前記第１項に於て、前記高周波電圧を整流す
    る装置が、倍電圧整流回路を含み、直列接続され
    たコンデンサと第１ダイオードは前記高周波出力
    電圧を発生する装置にカツプルし、第２ダイオー
    ドは前記コンデンサを第１ダイオードのジヤンク
    シヨンに接続されていることを特徴とする高力率
    バラスト回路。 ７ 前記第１項に於て、前記高周波電圧を整流す
    る為の装置にカツプルし、前記脈動DC電圧を生
    成する装置に跨つて接続されている前記装置が、
    直列接続されたアイソレート用ダイオードと充電
    用装置を含み、前記DC電圧に対応した充電を
    し、前記脈動DC電圧が所定の電圧以下になつた
    場合は何時でも前記脈動DC電圧を生成する装置
    にエネルギーを供給することを特徴とする高力率
    バラスト回路。
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