JP4443995B2 - Discharge lighting device - Google Patents
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Description
この発明は、ＤＣ／ＡＣコンバータを用いて放電灯を点灯させる放電点灯装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge lighting device for lighting a discharge lamp using a DC / AC converter.
従来の放電点灯装置を成すプッシュプルタイプのＤＣ／ＡＣコンバータは、入力インダクタＬｉｎを介して電流源からトランスへ電源＋Ｖｉｎを供給し、当該ＤＣ／ＡＣコンバータが動作するように構成されている。入力インダクタＬｉｎの値をＤＣ／ＡＣコンバータのスイッチング周波数帯域の振動成分を十分平滑するように設定しておくと、例えばＨＩＤ ｌａｍｐ等の放電灯が放電ブレークした後、即ちＤＣ／ＡＣコンバータの二次側回路のインピーダンスが低くなると、入力インダクタＬｉｎの作用により電流源から供給される電流が途切れることなく周期変化する。この周期変化がトランスを介してＤＣ／ＡＣコンバータの二次側回路に伝播され、この二次側回路から交流電流が出力される。 A push-pull type DC / AC converter constituting a conventional discharge lighting device is configured such that a power source + Vin is supplied from a current source to a transformer via an input inductor Lin, and the DC / AC converter operates. If the value of the input inductor Lin is set so as to sufficiently smooth the vibration component in the switching frequency band of the DC / AC converter, for example, after a discharge lamp such as HID lamp breaks, that is, the secondary of the DC / AC converter. When the impedance of the side circuit becomes low, the current supplied from the current source is changed without interruption by the action of the input inductor Lin. This period change is propagated through the transformer to the secondary side circuit of the DC / AC converter, and an alternating current is output from the secondary side circuit.
このような電流源モードでＤＣ／ＡＣコンバータを動作させるときには、入力インダクタＬｉｎから連続する、即ち途切れることなく電流をトランスに供給することが必要で、トランスの一次側巻き線の一端部とＤＣ／ＡＣコンバータの一次側回路との接続を開閉するスイッチＱ１、またトランスの一次側巻き線の他端部と一次側回路との接続を開閉するスイッチＱ２のいずれかが必ず導通していなければならない。即ちスイッチＱ１，Ｑ２のオンデューティは、それぞれ最低でも５０パーセントとなる。５０パーセント以上のオンデューティでは、スイッチＱ１とスイッチＱ２が同時に導通する期間が存在し、その期間中に入力インダクタＬｉｎに電流エネルギが蓄積され、スイッチＱ１とスイッチＱ２のどちらかがオン状態の期間において、入力インダクタＬｉｎに蓄積された電流エネルギがＤＣ／ＡＣコンバータの二次側回路に伝達される（例えば、非特許文献１参照）。 When operating the DC / AC converter in such a current source mode, it is necessary to supply current to the transformer continuously from the input inductor Lin, that is, without interruption, and one end of the primary winding of the transformer and the DC / AC Either the switch Q1 for opening / closing the connection with the primary circuit of the AC converter or the switch Q2 for opening / closing the connection between the other end of the primary winding of the transformer and the primary side circuit must be conductive. That is, the on-duty of each of the switches Q1 and Q2 is at least 50%. When the on-duty is 50% or more, there is a period in which the switch Q1 and the switch Q2 are turned on at the same time, and current energy is accumulated in the input inductor Lin during that period, and either the switch Q1 or the switch Q2 is in an on-state period. The current energy accumulated in the input inductor Lin is transmitted to the secondary side circuit of the DC / AC converter (for example, see Non-Patent Document 1).
従来の放電点灯装置は以上のように構成されているので、他の回路素子に比べて大きなサイズの入力インダクタＬｉｎを備えなければ成らず、また非常時等に回路動作を停止させるとき当該入力インダクタＬｉｎに蓄積されているエネルギを処理する回路が必要になることから放電点灯装置の小型化が困難であると共にコストが高くなるという課題があった。また、トランスの漏れインダクタンス成分や配線に蓄積された電流エネルギの影響によって動作時のエネルギ損失が大きくなり、動作効率が悪くなるという課題があった。さらに電流源モードで動作させると一次側回路に備えられるスイッチのオンデューティを５０パーセント以上として動作させる必要があることから、安定した低出力動作が困難であるという課題があった。 Since the conventional discharge lighting device is configured as described above, the input inductor Lin having a size larger than that of other circuit elements must be provided, and the input inductor is stopped when the circuit operation is stopped in an emergency or the like. Since a circuit for processing the energy stored in Lin is required, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the discharge lighting device and the cost is increased. In addition, there has been a problem that the energy loss during operation increases due to the influence of the leakage inductance component of the transformer and the current energy accumulated in the wiring, and the operation efficiency deteriorates. Further, when operating in the current source mode, it is necessary to operate the switch provided in the primary side circuit with an on-duty of 50% or more, and thus there is a problem that stable low-output operation is difficult.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、入力インダクタを不要として小型化及びコストの抑制を図り、エネルギ損失を抑制して効率良く低出力動作でも安定して動作することが可能な放電点灯装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and eliminates the need for an input inductor to achieve downsizing and cost reduction, to suppress energy loss, and to operate efficiently and stably even at low output operation. An object of the present invention is to obtain a discharge lighting device capable of performing the above.
この発明に係る放電点灯装置は、第一の一次側巻き線と第一のトランジスタスイッチとの接続部位に一端が接続され、電圧源に他端が接続された第一のコンデンサと、第二の一次側巻き線と第二のトランジスタスイッチとの接続部位に一端が接続され電圧源に他端が接続された第二のコンデンサとを備え、制御手段がオフ状態とした第一または第二のトランジスタスイッチに逆電流が流れたことを検知したとき当該第一または第二のトランジスタスイッチをオン状態とするものである。 The discharge lighting device according to the present invention includes a first capacitor having one end connected to a connection portion between the first primary winding and the first transistor switch, the other end connected to a voltage source, and a second A second capacitor having one end connected to a connection portion between the primary winding and the second transistor switch and having the other end connected to the voltage source, and the control means is in an OFF state; When it is detected that a reverse current flows through the switch, the first or second transistor switch is turned on.
この発明によれば、第一の一次側巻き線と第一のトランジスタスイッチに接続された第一のコンデンサと、第二の一次側巻き線と第二のトランジスタスイッチに接続された第二のコンデンサとを備え、制御手段がオフ状態とした第一または第二のトランジスタスイッチに逆電流が流れたとき当該第一または第二のトランジスタスイッチをオン状態とするようにしたので、効率良く放電灯を点灯させることができるという効果がある。 According to this invention, the first capacitor connected to the first primary winding and the first transistor switch, and the second capacitor connected to the second primary winding and the second transistor switch. And when the reverse current flows through the first or second transistor switch in which the control means is turned off, the first or second transistor switch is turned on. There is an effect that it can be lit.
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による放電点灯装置の構成を示す回路図である。図示した放電点灯装置１には放電作用により点灯するランプ２が接続される。放電点灯装置１は、電圧源７から供給される直流電圧をプッシュプルトランス（トランス）６へ入力し、交流電流を発生させるＤＣ／ＡＣコンバータによって構成される。この発明の放電点灯装置を成すＤＣ／ＡＣコンバータは、電圧源７から供給される電圧Ｅｏにより駆動される、いわゆる電圧モードで動作するものである。
An embodiment of the present invention will be described below.
1 is a circuit diagram showing a configuration of a discharge lighting device according to
放電点灯装置１を成すＤＣ／ＡＣコンバータは、次のように構成される。当該ＤＣ／ＡＣコンバータの動作制御を行う制御部（制御手段）３、制御部３から出力されるゲート信号ｇａに基づいてオン・オフするスイッチ（トランジスタスイッチ）４、及び制御部３から出力されるゲート信号ｇｂに基づいてオン・オフするスイッチ（トランジスタスイッチ）５を備える。また、このＤＣ／ＡＣコンバータは前述のようにプッシュプルトランス６を備え、当該ＤＣ／ＡＣコンバータはプッシュプルトランス６の一次側と二次側に分割して回路が構成され、プッシュプルトランス６の一次側巻き線に接続される一次側回路１ａとプッシュプルトランス６の二次側巻き線に接続される二次側回路１ｂによって構成される。プッシュプルトランス６は、例えば一次側巻き線に中間タップを設け、一次側巻き線Ｗａと一次側巻き線Ｗｂとを備えたものである。また、当該プッシュプルトランス６は二次側巻き線Ｗｃを備えている。図１に示したプッシュプルトランス６は、一次側巻き線の巻き始め端部から中間タップまでを一次側巻き線Ｗａとし、当該中間タップからプッシュプルトランス６の一次側巻き線の終端部までを一次側巻き線Ｗｂとして構成されている。一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部は当該プッシュプルトランス６の一次側巻き線の巻き始め端部で、一次側巻き線Ｗｂの巻き始め端部は前述の中間タップである。また、図１等では一次側巻き線Ｗａ，Ｗｂの各巻き始め端部に“・”印を付記している。
The DC / AC converter constituting the
以下、スイッチ４，５としてｎチャネルＭＯＳＦＥＴを用いた構成を例示して説明する。
一次側回路１ａは次のように構成される。
プッシュプルトランス６の一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部には、スイッチ４のドレインが接続される。プッシュプルトランス６の一次側巻き線Ｗａと一次側巻き線Ｗｂの接続部分、即ち、一次側巻き線Ｗａの終端部及び一次側巻き線Ｗｂの巻き始め端部には、電圧源７の正電位部が接続される。プッシュプルトランス６の一次側巻き線Ｗｂの終端部にはスイッチ５のドレインが接続される。スイッチ４のソースには抵抗値Ｒｆａを有する抵抗１６の一端が接続され、この抵抗１６の他端は電圧源７の負電位部に接続される。また、スイッチ４のソースと抵抗１６の接続部分は制御部３に接続され、当該スイッチ４と抵抗１６との接続部分の電圧が信号Ｓｉａとして制御部３へ入力される。スイッチ５のソースには抵抗値Ｒｆｂを有する抵抗１７の一端が接続され、この抵抗１７の他端は電圧源７の負電位部に接続される。また、スイッチ５のソースと抵抗１７の接続部分は制御部３に接続され、当該スイッチ５と抵抗１７の接続部分の電圧が信号Ｓｉｂとして制御部３へ入力される。なお、抵抗１６はスイッチ４に流れる電流を制御部３が検知するため、また、抵抗１７はスイッチ５に流れる電流を制御部３が検知するために設けられたもので、一次側回路１ａの動作に影響しないように、抵抗１６の抵抗値Ｒｆａ及び抵抗１７の抵抗値Ｒｆｂは小さく設定される。
Hereinafter, a configuration using n-channel MOSFETs as the
The primary circuit 1a is configured as follows.
The drain of the
このように構成すると、プッシュプルトランス６の一次側には、スイッチ４と一次側巻き線Ｗａと電圧源７とを直列に接続した閉回路と、スイッチ５と一次側巻き線Ｗｂと電圧源７とを直列に接続した閉回路が形成される。また、一次側巻き線Ｗａの両端には、コンデンサ８が当該一次側巻き線Ｗａと並列になるように接続される。一次側巻き線Ｗｂの両端には、コンデンサ９が当該一次側巻き線Ｗｂと並列になるように接続される。
With this configuration, on the primary side of the push-
二次側回路１ｂは、次のように構成される。
プッシュプルトランス６の二次側巻き線Ｗｃの一端にはインダクタ１０の一端が接続され、このインダクタ１０の他端にコンデンサ１１の一端が接続される。インダクタ１０とコンデンサ１１との接続部分にはコンデンサ１２の一端が接続され、このコンデンサ１２の他端は二次側巻き線Ｗｃの他端に接続される。二次側巻き線Ｗｃとコンデンサ１２との接続部分には、イグナイタ１３の一端が接続される。イグナイタ１３は、コンデンサ１４とギャップスイッチ１５とを備え、ギャップスイッチ１５が閉じられるとコンデンサ１４に蓄積された電流エネルギを誘導コイルに供給して高電圧を発生するように構成されたものである。イグナイタ１３の他端は、ランプ２の一端の電極に接続され、ランプ２の他端の電極はコンデンサ１１の他端に接続される。
The
One end of the
ランプ２に対して直列に接続されているコンデンサ１１は、イグナイタ１３のインダクタンス成分を打ち消すために挿入されたもので、その容量値Ｃｏは、ＤＣ／ＡＣコンバータから出力される交流電流の周波数帯域において、イグナイタ１３とコンデンサ１１とを結合させたとき、その合成インピーダンスがイグナイタ１３のみのインピーダンスよりも小さくなるように設定される。
The
次に動作について説明する。
初めに電圧源を用いた放電点灯装置、即ち電圧モードで駆動されるＤＣ／ＡＣコンバータのプッシュプル動作について説明する。図２−１は、電圧源を用いた放電点灯装置の構成を示す回路図である。この図は、電圧源７から供給される電圧Ｅｏによって駆動される、即ち電圧モードで動作する放電点灯装置２０の回路構成を示したもので、図１に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図２−１に示した放電点灯装置２０は、図１に示した制御部３の代わりに、後述するようにゲート信号ｇａ，ｇｂを生成する制御部３ａを備え、プッシュプルトランス６の一次側巻き線に接続された一次側回路２０ａとプッシュプルトランス６の二次側巻き線に接続された二次側回路２０ｂによって構成されている。なお、二次側回路２０ｂは、図１に示した二次側回路１ｂと同様に構成され、その動作も同様なものである。
Next, the operation will be described.
First, a push-pull operation of a discharge lighting apparatus using a voltage source, that is, a DC / AC converter driven in a voltage mode will be described. FIG. 2-1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a discharge lighting device using a voltage source. This figure shows a circuit configuration of the
図２−２は、電圧源を用いた放電点灯装置の動作を示す説明図である。この図は、図２−１に示したＤＣ／ＡＣコンバータが動作するときの各部分の電圧、電流、信号等の波形を示したタイムチャートである。図２−２の最上段の波形は、ゲート信号ｇａを実線で、またゲート信号ｇｂを一点破線で描いたものである。その下段は電圧源７からプッシュプルトランス６の一次側巻き線Ｗａ，Ｗｂに流れ込む電流ｉｏ’を描いた波形である。電流ｉｏ’の波形の下段は、一次側回路２０ａのうち、巻き線Ｗａの巻き始め端部からスイッチ４のドレインへ流れる電流ｉａ’を実線で描いた波形、及び巻き線Ｗｂの終端部からスイッチ５のドレインへ流れる電流ｉｂ’を一点破線で描いた波形である。電流ｉａ’，ｉｂ’の波形の下段は、スイッチ４のソース・ドレイン間、即ちスイッチ４の接点間の電圧ｖａ’を実線で描いた波形、及びスイッチ５のソース・ドレイン間即ちスイッチ５の接点間の電圧ｖｂ’を一点破線で描いた波形である。電圧ｖａ’，ｖｂ’の波形の下段は、プッシュプルトランス６の二次側巻き線Ｗｃに流れる電流ｉ２’を実線で描いた波形、及び当該ＤＣ／ＡＣコンバータからランプ２へ供給される電流ｉｌａｍｐ’を一点破線で描いた波形である。なお、図中に示した“レベル０”は、電圧源７の負側の電位、即ちＤＣ／ＡＣコンバータの接地（以下、ＧＮＤと記載する）レベルである。
FIG. 2B is an explanatory diagram illustrating the operation of the discharge lighting device using the voltage source. This figure is a time chart showing waveforms of voltages, currents, signals, etc. of each part when the DC / AC converter shown in FIG. In the uppermost waveform in FIG. 2B, the gate signal ga is drawn by a solid line, and the gate signal gb is drawn by a one-dot broken line. The lower stage is a waveform depicting the current io 'flowing from the
図２−１に示した放電点灯装置２０は、図１に示した実施の形態１による放電点灯装置１と異なり、プッシュプルトランス６の一次側回路２０ａにコンデンサ８，９を備えていないものである。このようにコンデンサ８，９を備えていない場合は、次のように動作する。
The
放電点灯装置２０は、制御部３ａが図２−２に示したようなゲート信号ｇａ，ｇｂを生成して、スイッチ４のゲートに当該ゲート信号ｇａを入力し、またスイッチ５のゲートにゲート信号ｇｂを入力して、スイッチ４とスイッチ５とを交互にオン・オフさせる。このように各スイッチ４，５がオン・オフすることにより、プッシュプルトランス６の一次側巻き線Ｗａと一次側巻き線Ｗｂには、電圧源７の直流電圧Ｅｏが交互に印加され、電圧源７から出力される電流ｉｏ’は図２−２に示したように変化する。また、図２−２に示した電流ｉａ’が一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部からスイッチ４へ流れ、また同様に図示した電流ｉｂ’が巻き線Ｗｂの終端部からスイッチ５へ流れる。
In the
ゲート信号ｇａの論理値がハイレベル（以下、レベルＨと記載する）になるとスイッチ４がオン状態になり、スイッチ４に接続された一次側巻き線Ｗａに流れる電流ｉａ’が三角波形状に上昇する。ゲート信号ｇａが論理値ローレベル（以下、レベルＬと記載する）に変化するとスイッチ４がオフ状態になり電流ｉａ’も下降する。また、ゲート信号ｇｂがレベルＨになるとスイッチ５がオン状態になり、一次側巻き線Ｗｂの電流ｉｂ’が三角波状に上昇する。ゲート信号ｇｂがレベルＬに変化するとスイッチ５がオフ状態になり電流ｉｂ’も下降する。スイッチ４，５が各々オン状態になるとき、これに同期してプッシュプルトランス６の二次側巻き線Ｗｃに、当該プッシュプルトランス６の一次側巻き線と二次側巻き線との巻き数比倍の交流矩形波電圧が発生する。
When the logical value of the gate signal ga becomes high level (hereinafter referred to as level H), the
ＤＣ／ＡＣコンバータを動作させてランプ２を点灯させるときには、初めにランプ２とプッシュプルトランス６との間に直列に接続されているイグナイタ１３を動作させる。この点灯動作は、ギャップスイッチ１５を導通させてコンデンサ１４に蓄えられている電圧エネルギを放電させ、イグナイタ１３の誘導コイルの一次側巻き線に電流を流す。するとイグナイタ１３の誘導コイルの二次側巻き線に、例えば２０ｋＶ程度の高電圧が発生する。この高電圧をランプ２へ印加して放電ブレークさせる。ランプ２が放電ブレークに至ってアーク放電へ移る過渡状態になったときは、当該ランプ２の放電状態を安定させて持続させるため、ランプ２へ定格電力の約１０倍程度の大きな電力を供給する。この大きな電力の供給は、プッシュプルトランス６の二次側巻き線Ｗｃに接続されているインダクタ１０とコンデンサ１２とを共振させてコンデンサ１２の両端電圧を跳ね上げ、十分高い電圧をランプ２へ印加することによって行われる。
When the
また、放電点灯装置２０からランプ２へ供給される電力は、制御部３ａが予め設定されている内容に基づいて調整する。この電力調整は、制御部３ａが、パルス幅、周期等を調整してゲート信号ｇａ，ｇｂを生成し、これらのゲート信号ｇａ，ｇｂによりスイッチ４，５のオン・オフ動作を制御して行われる。このとき、制御部３ａは、スイッチ４，５のオンデューティが、放電点灯装置２０から出力される電力に適した値となるように制御する。また、制御部３ａは、ランプ２が例えばHigh Intensity Discharge Lamp （以下、ＨＩＤと記載する）等の場合には、ランプ２の内部で生じる音響共鳴現象によって放電動作が不安定にならないように、当該放電点灯装置２０を成すＤＣ／ＡＣコンバータのスイッチング周期を一定時間毎に、例えば数ｍＳ毎にスイープさせる。
Moreover, the electric power supplied from the
図３は、電圧源を用いた放電点灯装置のプッシュプルトランスの一次側に構成される回路の回路図である。図３に示したものは、図２−１に示した一次側回路２０ａの構成を示すもので、ＭＯＳＦＥＴから成るスイッチ４，５に寄生する寄生ダイオード、及びプッシュプルトランス６の漏れインダクタンスや回路配線上に生じるインダクタンスを合わせて示し、当該回路の動作に直接作用しない小さな抵抗値を有する抵抗１６，１７と信号Ｓｉａ，Ｓｉｂを制御部３ａへ出力する信号線の図示を省略したものである。図３では、図２−１に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図３に示した寄生ダイオードＤａは、ＭＯＳＦＥＴであるスイッチ４に存在する寄生ダイオードで、スイッチ４に対して逆並列に接続されたように作用するものである。同じく図３に示した寄生ダイオードＤｂは、ＭＯＳＦＥＴであるスイッチ５に存在する寄生ダイオードで、スイッチ５に対して逆並列に接続されたように作用するものである。図３に示したインダクタ１８は、プッシュプルトランス６の漏れインダクタンスと一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部に接続された回路配線に生じるインダクタンスとを合わせて表したもので、インダクタンス値Ｌａを有する仮想のインダクタである。また、インダクタ１９は、プッシュプルトランス６の漏れインダクタンスと一次側巻き線Ｗｂの終端部に接続された回路配線に生じるインダクタンスとを合わせて表したもので、インダクタンス値Ｌｂを有する仮想のインダクタである。
FIG. 3 is a circuit diagram of a circuit configured on the primary side of a push-pull transformer of a discharge lighting device using a voltage source. 3 shows the configuration of the primary-
例えば、図２−１及び図３に示したスイッチ４がオフ状態になると、二次側回路２０ｂに流れていた電流ｉ２’の電流エネルギは、スイッチ５に存在する寄生ダイオードＤｂと一次側巻き線Ｗｂとを経由して電圧源７に回生する。また、図２−２の期間Ｔｘに示したように、インダクタ１８に蓄積された電流エネルギは、行き場所を失ってスイッチ４の接点間の電圧ｖａ’を電圧Ｅｏの二倍以上の値を有する電圧Ｅｃｌまで上昇させる。このように電圧ｖａ’が上昇することにより、オフ状態になったスイッチ４の接点間に継続して電流が流れる。図２−２に期間Ｔｘとして示したターンオフの過渡状態が過ぎると、次の期間Ｔ＿ｖａ’では、二次側回路２０ｂのインダクタ１０等に蓄積されていた電流エネルギが一次側回路２０ａへ回生し、この電流エネルギにより電圧ｖａ’は負の値を有する電圧−ｖａ’になり、寄生ダイオードＤａに順方向電流が流れ、結果的にオフ状態のスイッチ４に電流が流れることになる。スイッチ５においても、インダクタ１９に蓄積された電流エネルギにより、スイッチ５の接点間の電圧Ｖｂ’が上昇し、その後二次側回路２０ｂから回生してきた電流エネルギにより図２−２に示した期間Ｔ＿ｖｂ’で負の値を有する電圧−ｖｂ’となって寄生ダイオードＤｂに順方向の電流が流れ、オフ状態になったスイッチ５に電流が流れることになる。
For example, when the
放電点灯装置２０に備えられたスイッチ４は、前述のターンオフの過渡状態においてインダクタ１８に蓄積されている電流エネルギを消費し、当該インダクタ１８に蓄積された電流エネルギによって生じる電流をゼロに導く。同様にスイッチ５がインダクタ１９に蓄積された電流エネルギを過渡状態のときに消費する。プッシュプルトランス６の構造、ＤＣ／ＡＣコンバータの回路構成、及び放電点灯装置の配線などの要因によってインダクタンス値Ｌａ，Ｌｂが大きくなると、当該インダクタ１８，１９に蓄積される電流エネルギも大きくなり、スイッチ４，５にて消費させなければならない電流エネルギが増大してＤＣ／ＡＣコンバータの動作障害になり当該回路の動作効率が低下する。
The
実施の形態１による放電点灯装置１は、回路配線上に存在する仮想のインダクタ１８，１９に蓄積された電流エネルギによる弊害を避けるため、図１に示したコンデンサ８，９を備えたものである。なお、図１に示した放電点灯装置１は、コンデンサ８，９を備えた他は図２−１に示した放電点灯装置２０と同様に構成されたものである。また、放電点灯装置１は、放電点灯装置２０の制御部３ａの代わりに備えた制御部３の制御に基づいて動作するもので、以下の放電点灯装置１の動作説明では、放電点灯装置２０と同様な動作について説明を省略する。
The
図４−１は、実施の形態１による放電点灯装置の一次側回路の構成を示す回路図である。この図は、図１に示した放電点灯装置１の一次側回路１ａの構成を示したもので、図３に示した回路と同様に、一次側回路１ａを構成する回路素子の他に、スイッチ４の寄生ダイオードＤａ、スイッチ５の寄生ダイオードＤｂ、仮想のインダクタ１８，１９を合わせて示したものである。また、この図４−１は、当該一次側回路１ａの動作に直接作用しない抵抗１６，１７、及びこれらに接続される信号Ｓｉａ，Ｓｉｂの信号線等の図示を省略したものである。図４−１では、図１及び図３に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。なお、図４−１では、図示を省略した二次側回路１ｂは、図１に示したものと同様に構成されるものである。
FIG. 4-1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a primary side circuit of the discharge lighting device according to the first embodiment. This figure shows the configuration of the primary side circuit 1a of the
図４−１に示した回路は、図１を用いて説明したように一次側巻き線Ｗａに対して並列にコンデンサ８を接続し、また、一次側巻き線Ｗｂに対して並列にコンデンサ９を接続したものである。ここで、コンデンサ８の容量値をＣａ、コンデンサ９の容量値をＣｂとする。図４−１に示したようにコンデンサ８は、一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部とスイッチ４のドレインとの間に一端が接続され、他端が電圧源７の正電位部及び巻き線Ｗａの終端部に接続される。このように接続すると、プッシュプルトランス６の漏れインダクタンスや回路配線上のインダクタンスを表したインダクタ１８とコンデンサ８によって共振回路が構成される。また、コンデンサ９は、電圧源７の正電位部及び巻き線Ｗｂの巻き始め端部に一端が接続され、他端が一次側巻き線Ｗｂの終端部及びスイッチ５のドレインと接続され、インダクタ１９とコンデンサ９によって共振回路が構成される。このように共振回路を構成させることにより、インダクタ１８に流れる電流のエネルギをコンデンサ８に一旦蓄え、その後インダクタ１８とコンデンサ８との共振作用を利用して当該エネルギを保持しておき、次のＤＣ／ＡＣコンバータの動作サイクルにおいて当該エネルギを二次側回路１ｂへ作用させ、ランプ２の点灯に使用する。また、同様にインダクタ１９に流れる電流のエネルギをコンデンサ９に一旦蓄え、当該エネルギを次の動作サイクルにおいて二次側回路１ｂへ供給してランプ２の点灯に用いる。また、図４−１に示したインダクタ２２は、スイッチ４，５のソースや電圧源７の負電位部に接続される回路配線上に存在するインダクタンス成分を表したもので、そのインダクタンス値をＬｘとした仮想のインダクタである。抵抗２３は、スイッチ４，５のソースや電圧源７の負電位部に接続される回路配線等の抵抗成分を表したもので、その抵抗値をＲｘとした仮想の抵抗器である。
In the circuit shown in FIG. 4A, as described with reference to FIG. 1, the capacitor 8 is connected in parallel to the primary winding Wa, and the capacitor 9 is connected in parallel to the primary winding Wb. Connected. Here, the capacitance value of the capacitor 8 is Ca, and the capacitance value of the capacitor 9 is Cb. As shown in FIG. 4A, the capacitor 8 has one end connected between the winding start end of the primary winding Wa and the drain of the
図４−２は、実施の形態１による放電点灯装置の一次側回路の動作を示す説明図である。この図は、図１または図４−１に示した一次側回路１ａの各部分の電圧、電流、及び信号の波形や二次側回路１ｂの電流ｉ２と電流ｉｌａｍｐとの波形を示したタイムチャートである。図中最上段の波形は、ゲート信号ｇａを実線で描き、またゲート信号ｇｂを一点破線で描いたものである。その下段は、電圧源７からプッシュプルトランス６の一次側巻き線Ｗａ，Ｗｂに流れ込む電流ｉｏの波形である。電流ｉｏの波形の下段は、一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部からスイッチ４のドレインへ流れる電流ｉａの波形を実線で描き、また一次側巻き線Ｗｂの終端部からスイッチ５のドレイン側へ流れる電流ｉｂの波形を一点破線で描いたものである。電流ｉａ，ｉｂを表す波形の下段は、スイッチ４のソース・ドレイン間、即ち接点間の電圧ｖａの波形を実線で描き、またスイッチ５のソース・ドレイン間、即ち接点間の電圧ｖｂの波形を一点破線で描いたものである。電圧ｖａ，ｖｂの波形の下段は、プッシュプルトランス６の二次側巻き線Ｗｃに流れる電流ｉ２の波形を実線で描き、また当該ＤＣ／ＡＣコンバータからランプ２へ流れる電流ｉｌａｍｐの波形を一点破線で描いたものである。なお、図中に示した“レベル０”は、電圧源７の負電位、即ちＤＣ／ＡＣコンバータの接地（以下、ＧＮＤと記載する）レベルである。
FIG. 4B is an explanatory diagram of an operation of the primary side circuit of the discharge lighting device according to the first embodiment. This figure is a time chart showing voltage, current, and signal waveforms of the primary side circuit 1a shown in FIG. 1 or FIG. 4A, and waveforms of the current i2 and current ilamp of the
ここでは、一次側回路１ａのうち、スイッチ４側に形成される回路の動作を例示して説明する。図４−２に示した時刻ｔｏａにおいてゲート信号ｇａがレベルＬからレベルＨへ変化してスイッチ４がオン状態になり、その後ゲート信号ｇａがレベルＨからレベルＬに変化してスイッチ４がオフ状態になると、インダクタ１８に蓄積されていた電流エネルギがコンデンサ８へ移動し、当該コンデンサ８が充電を開始する。コンデンサ８の充電が進行すると、コンデンサ８の両端電圧がインダクタ１８とコンデンサ８との共振作用によって上昇し、図４−２に示した時刻ｔｍで最大値に達し、同時にスイッチ４の接点間の電圧ｖａも最大値ｖａｍａｘに達する。この一連の動作において、インダクタ１８に流れる電流のエネルギは、ほとんどスイッチ４にて消費されずにコンデンサ８とインダクタ１８の共振作用によって保持される。このような動作は、スイッチ５側においても同様に行われ、例えば、図４−２に示した時刻ｔｏｂでゲート信号ｇｂが変化した以降において、インダクタ１９に蓄積されていた電流エネルギがインダクタ１９とコンデンサ９との共振作用により保持される。
Here, the operation of the circuit formed on the
また、前述のようにスイッチ４がオフ状態になると、二次側回路１ｂからは一次側回路１ａとしてコンデンサ８とコンデンサ９のみが見え、二次側回路１ｂに流れる電流ｉ２のエネルギはコンデンサ８とコンデンサ９との直列回路を経由して二次側回路１ｂに戻り、二次側回路１ｂに電流ｉ２が継続して流れる。コンデンサ８及びコンデンサ９には、当該コンデンサ８，９とインダクタ１８との共振によって発生する小さなうねりと、前述のように二次側回路１ｂに電流ｉ２が継続して流れるときに生じる大きなうねりの二種類の交流電流が流れる。スイッチ４の接点間の電圧ｖａは、二種類のうねりの電流を積分した電圧成分を含むことになり、電圧ｖａの波形は図４−２に示したような二種類のうねりを有するものになる。この波形に含まれる大きなうねりは、図１に示した二次側回路１ｂを構成するインダクタ１０とコンデンサ１２との共振によって発生するもので、前述のように放電ブレーク直後のランプ２へ定格より大きな電力を供給するとき、ＬＣ発振により生じるうねりである。即ち、この大きなうねりはインダクタ１０とコンデンサ１２との共振周波数を有するもので、インダクタ１０とコンデンサ１２は、当該ＤＣ／ＡＣコンバータから出力される交流電力の定常状態のスイッチング周波数に比べて、当該共振周波数が十分高くなるように値が設定される。
When the
前述の時刻ｔｏａにおいてゲート信号ｇａが変化し、スイッチ４がオフ状態になったときの動作説明と同様に、図４−２に示した時刻ｔｏｂにおいてゲート信号ｇｂが変化し、スイッチ５がオフ状態になったときも、コンデンサ８及びコンデンサ９には、当該コンデンサ８，９とインダクタ１９との共振による小さなうねりと二次側回路１ｂのインダクタ１０とコンデンサ１２との共振によって発生する大きなうねりとの二種類の交流電流が流れる。スイッチ５の接点間の電圧ｖｂは、二種類のうねりの電流を積分した電圧成分を含むもので、図４−２に示したような波形になる。
The gate signal gb changes at the time tob shown in FIG. 4B and the
インダクタ１８とコンデンサ８との共振により保持されていたエネルギは、次にスイッチ５がオン状態になったとき電流ｉａの流れに作用し、また、インダクタ１９とコンデンサ９との共振により保持されていたエネルギは、次にスイッチ４がオン状態になったとき電流ｉｂの流れに作用する。この電流ｉａ，ｉｂの電流エネルギは、プッシュプルトランス６の二次側巻き線Ｗｃに発生する誘導起電力に作用し、二次側巻き線Ｗｃから二次側回路１ｂに流れる電流ｉ２の電流エネルギとなり、さらに電流ｉｌａｍｐの電流エネルギとなってランプ２を点灯させる。
The energy held by the resonance between the
前述の二つのうねりの中で小さなうねり、即ち高い周波数成分のうねりは、コンデンサ８とインダクタ１８との定数、及びコンデンサ９とインダクタ１９との定数によって定められる共振周波数で振動するものである。図４−１に示した回路を容量値Ｃａのコンデンサ８から見ると、インダクタンス値Ｌａのインダクタ１８、インダクタンス値Ｌｂのインダクタ１９、及び容量値Ｃｂのコンデンサ９が直列に接続されているように見えることから、このコンデンサ８，９、インダクタ１８，１９を有する回路の共振周波数は[（Ｃａ＋Ｃｂ）＊（Ｌａ＋Ｌｂ）]-0.5で求められる値に比例する。また、大きなうねり、即ち低い周波数成分のうねりは、一次側回路１ａに備えられたコンデンサ８，９と二次側巻き線Ｗｃに接続される二次側回路１ｂとから成る直列回路によって定められる共振周波数で振動するものである。
Among the two undulations described above, the small undulation, that is, the undulation of the high frequency component, vibrates at a resonance frequency determined by the constant between the capacitor 8 and the
電圧ｖａ及び電圧ｖｂは、図４−２に示した波形からわかるように、スイッチ４，５のいずれもがオフ状態の期間Ｔｏｆｆの間に負の値を示す期間が存在する。電圧ｖａは、図４−２に示した期間ＴＤＲａ＿１と期間ＴＤＲａ＿２において負の値を示し、電圧ｖｂは、期間ＴＤＲｂ＿１と期間ＴＤＲｂ＿２において負の値を示す。これらの期間では、コンデンサ８，９及びインダクタ１８，１９に保持されている電流エネルギと二次側回路１ｂに流れている電流ｉ２の電流エネルギの一部が電圧源７に回生し、電流ｉｏは図４−２に示したように負の値になって一次側巻き線Ｗａ，Ｗｂから電圧源７へ向って流れる。このような状態は、コンデンサ８，９の両端電圧が電圧源７の電圧Ｅｏを超えるように充電される際に起こり、このときのコンデンサ８とスイッチ４との接続部分の電圧、即ちスイッチ４の接点間の電圧ｖａは図４−２に示したように、その電圧値が２Ｅｏを超える電圧、例えば前述のように時刻ｔｍにおいて電圧ｖａｍａｘに達する。
As can be seen from the waveform shown in FIG. 4B, the voltage va and the voltage vb have a period in which a negative value is present during the period Toff in which both the
また、一部の電流エネルギが電圧源７へ回生するとき、スイッチ４及びスイッチ５にそれぞれ逆並列に接続されている寄生ダイオードＤａ，Ｄｂに順方向電流が流れる。これらの寄生ダイオードＤａ，Ｄｂのオン電圧は約１Ｖ程度であることから、ＤＣ／ＡＣコンバータの動作において当該寄生ダイオードＤａ，Ｄｂに電流が流れるときのエネルギ損失が無視できない大きさになる。制御部３は、このように寄生ダイオードＤａ，Ｄｂに順方向の電流が流れるとき、スイッチ４もしくはスイッチ５がオン状態となるように、図４−２に破線にて示したゲート信号ｇａ＊を生成してスイッチ４をオン状態とし、また同じく図４−２に破線で示したゲート信号ｇｂ＊を生成してスイッチ５をオン状態とする。詳しくは、寄生ダイオードＤａに順方向の電流が流れるとき、即ち図４−２に示した電圧ｖａが負の値となる期間ＴＤＲａ＿１及び期間ＴＤＲａ＿２に同期させてゲート信号ｇａ＊をスイッチ４のゲートへ供給する。また、同様に寄生ダイオードＤｂに順方向の電流が流れるとき、即ち図４−２に示した電圧ｖｂが負の値となる期間ＴＤＲｂ＿１及び期間ＴＤＲｂ＿２に同期させてゲート信号ｇｂ＊を生成してスイッチ５のゲートへ供給する。
Further, when a part of the current energy is regenerated to the
このように制御部３が、スイッチ４に逆電流が流れるとき即ち電圧ｖａが負の値になっている期間ＴＤＲａ＿１，ＴＤＲａ＿２に同期させて有意を示すレベルＨのゲート信号ｇａ＊を出力し、またスイッチ５に逆電流が流れるとき即ち電圧ｖｂが負の値になっている期間ＴＤＲｂ＿１，ＴＤＲｂ＿２に同期させて有意を示すレベルＨのゲート信号ｇｂ＊を出力する。レベルＨのゲート信号ｇａ＊によりオン状態になったスイッチ４の接点間、即ちスイッチ４であるＭＯＳＦＥＴのチャネルに電流を流し、またはレベルＨのゲート信号ｇｂ＊によりオン状態になったスイッチ５の接点間、即ちスイッチ５であるＭＯＳＦＥＴのチャネルに電流を流して電圧源７へ電流エネルギを回生させる。このように動作させると、スイッチ４，５を成すＭＯＳＦＥＴのオン電圧は１Ｖより十分低いことから、寄生ダイオードＤａ，Ｄｂに電流が流れて電圧源７へ電流エネルギが回生する場合に比べて、当該回生する電流エネルギの損失を低減することができる。なお、制御部３は、寄生ダイオードＤａに流れる電流即ち電圧ｖａの値を図１に示した抵抗１６を用いて、また寄生ダイオードＤｂに流れる電流即ち電圧ｖｂの値を抵抗１７を用いて検知する。また、期間Ｔｏｆｆの間に電圧ｖａ，ｖｂが負の値になる期間は、ここで例示した期間ＴＤＲａ＿１，ＴＤＲａ＿２，ＴＤＲｂ＿１，ＴＤＲｂ＿２のように各二回ずつ発生することに限定されず、制御部３は、当該各電圧ｖａ，ｖｂが負の値になったときに同期させてゲート信号ｇａ＊，ｇｂ＊を出力する。
Thus, when the reverse current flows through the
このように、一次側回路１ａの回路素子や二次側回路１ｂの回路素子の各値の設定によって生じる電圧ｖａ，ｖｂが負の値になる期間において電圧源７に回生する一部の電流エネルギの損失を抑制し、また、大部分の電流エネルギをスイッチ４及びスイッチ５において消費させずに次のＤＣ／ＡＣコンバータの動作周期まで保持し、再び二次側回路１ｂへ供給してランプ２を点灯させる電流ｉｌａｍｐに作用させる。
In this way, a part of current energy regenerated in the
図５−１は、実施の形態１による放電点灯装置の一次側回路の他の構成を示す回路図である。図１及び図４に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図５−１に示したものは、図４−１に示した回路のうち、コンデンサ８に替えてコンデンサ８ａを、またコンデンサ９に替えてコンデンサ９ａを備えたもので、図４−１と同様にスイッチ４の寄生ダイオードＤａ、スイッチ５の寄生ダイオードＤｂ、一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部に接続される配線に存在するインダクタンスやプッシュプルトランス６の漏れインダクタンスを表した仮想のインダクタ１８、一次側巻き線Ｗｂの終端部に接続される配線に存在するインダクタンスやプッシュプルトランス６の漏れインダクタンスを表した仮想のインダクタ１９を合わせて図示し、抵抗１６，１７及び信号線Ｓｉａ，Ｓｉｂの図示を省略したものである。
FIG. 5A is a circuit diagram illustrating another configuration of the primary side circuit of the discharge lighting device according to the first embodiment. The same reference numerals are used for portions that are the same as or correspond to those shown in FIGS. 1 and 4 and description thereof is omitted. 5A includes a
図５−１に示した他の一例は、スイッチ４の接点間を接続するようにコンデンサ８ａを接続したもので、詳しくはスイッチ４を成すＭＯＳＦＥＴのドレインにコンデンサ８ａの一端を、またスイッチ４を成すＭＯＳＦＥＴのソースにコンデンサ８ａの他端を接続したものである。また、同様にスイッチ５の接点間を接続するようにコンデンサ９ａを接続したもので、詳しくはスイッチ５を成すＭＯＳＦＥＴのドレインにコンデンサ９ａの一端を、またスイッチ５を成すＭＯＳＦＥＴのソースにコンデンサ９ａの他端を接続したものである。ここで、コンデンサ８ａの容量値をＣａ’、コンデンサ９ａの容量値をＣｂ’とする。なお、図５−１では、図示を省略した二次側回路１ｂは、図１に示したものと同様に構成されたもので、ここではその説明を省略する。
In another example shown in FIG. 5A, a
図５−２は、実施の形態１による放電点灯装置の他の構成の一次側回路の動作を示す説明図である。この図は、図５−１に示した一次側回路１ａの各部分の電圧、電流、及び信号等の波形及び図５−１では図示を省略した二次側回路１ｂに流れる電流ｉ２，ｉｌａｍｐの波形を示したタイムチャートである。図中最上段の波形は、図４−１と同様にゲート信号ｇａを実線で、またゲート信号ｇｂを一点破線で描いたものである。その下段の波形は、スイッチ４のソースから電圧源７の負電位部へ流れる電流ｉｓａを実線で、またスイッチ５のソースから電圧源７の負電位部へ流れる電流ｉｓｂを一点破線で描いたものである。電流ｉｓａ，ｉｓｂの波形の下段は、一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部からスイッチ４のドレインへ流れる電流ｉａの波形を実線で描き、また一次側巻き線Ｗｂの終端部からスイッチ５のドレインへ流れる電流ｉｂの波形を一点破線で描いたものである。電流ｉａ，ｉｂを表す波形の下段は、スイッチ４のソース・ドレイン間、即ち接点間の電圧ｖａの波形を実線で描き、またスイッチ５のソース・ドレイン間、即ち接点間の電圧ｖｂの波形を一点破線で描いたものである。電圧ｖａ，ｖｂの波形の下段は、プッシュプルトランス６の二次側巻き線Ｗｃに流れる電流ｉ２の波形を実線で描き、また当該ＤＣ／ＡＣコンバータからランプ２へ流れる電流ｉｌａｍｐの波形を一点破線で描いたものである。なお、図中に示した“レベル０”は、電圧源７の負電位、即ちＤＣ／ＡＣコンバータのＧＮＤレベルである。
FIG. 5-2 is an explanatory diagram illustrating an operation of a primary side circuit of another configuration of the discharge lighting device according to the first embodiment. This figure shows waveforms of voltages, currents, signals, etc. of each part of the primary side circuit 1a shown in FIG. 5-1, and currents i2 and ilamp flowing in the
図５−１に示した回路も、先に説明した図４−１の回路と同様に動作するもので、図５−２に示した電流ｉａ，ｉｂ、電圧ｖａ，ｖｂ、電流ｉ２，ｉｌａｍｐの各波形と図４−２に示した各波形とからわかるように、図５−１に示したコンデンサ８ａは図４−１に示したコンデンサ８と同様に、また図５−１に示したコンデンサ９ａは図４−１に示したコンデンサ９と同様に作用する。スイッチ４とスイッチ５は、制御部３により交互にオン状態になるように制御され、コンデンサ８ａ，９ａには、電圧源７の直流電圧成分が交互に重畳される。このようにコンデンサ８ａに重畳された直流電圧とコンデンサ９ａに重畳された直流電圧は互いに相殺するように電圧が生じることから、二次側回路１ｂから一次側回路１ａを見たとき、図５−１に示した一次側回路１ａは、回路図４−１に示した一次側回路１ａと同様な回路になる。即ち、一次側巻き線Ｗａ，Ｗｂの両端にコンデンサ８ａ，９ａが直列に接続された状態が見える。また、コンデンサ８ａ，９ａに重畳される直流電圧は電圧源７の電圧Ｅｏと互いに相殺するように電位が生じることから、コンデンサ８ａと巻き線Ｗａ、コンデンサ９ａと巻き線Ｗｂのループは、図４−１に示したコンデンサ８と巻き線Ｗａ、コンデンサ９と巻き線Ｗｂのループと同様に動作する。
The circuit shown in FIG. 5A operates in the same manner as the circuit shown in FIG. 4A described above, and the current ia, ib, voltage va, vb, current i2, ilamp shown in FIG. As can be seen from each waveform and each waveform shown in FIG. 4B, the
図５−１に示した一次側回路１ａでは、図５−２に示したゲート信号ｇａが有意を示すレベルＨからレベルＬへ変化した時点からインダクタ１８に蓄積していた電流エネルギ、及び二次側回路１ｂから回生されてきた電流エネルギが、コンデンサ８ａを充電すると共にインダクタ１８と二次側回路１ｂに継続して電流が流れるように作用する。コンデンサ８ａに充電がなされることによりスイッチ４の接点間の電圧ｖａが上昇し、直列接続されたコンデンサ８ａとインダクタ１８と一次側巻き線Ｗａと電圧源７との間において共振が発生する。この共振により当該電流エネルギを保持し、次のＤＣ／ＡＣコンバータの動作サイクルにおいて保持しているエネルギを二次側回路１ｂに流れる電流ｉ２に作用させてランプ２の点灯に用いる。また、同様にゲート信号ｇｂが有意を示すレベルＨからレベルＬへ変化した時点からインダクタ１９に蓄積していた電流エネルギ、及び二次側回路１ｂから回生されてきた電流エネルギが、コンデンサ９ａを充電すると共にインダクタ１９と二次側回路１ｂに継続して電流が流れるように作用する。コンデンサ９ａに充電がなされることによりスイッチ５の接点間の電圧ｖｂが上昇し、直列接続されたコンデンサ９ａとインダクタ１９と一次側巻き線Ｗｂと電圧源７との間において共振が発生する。この共振により当該電流エネルギを保持し、次のＤＣ／ＡＣコンバータの動作サイクルにおいて保持しているエネルギを二次側回路１ｂに流れる電流ｉ２に作用させてランプ２の点灯に用いる。
In the primary side circuit 1a shown in FIG. 5A, the current energy accumulated in the
図５−１に示した一次側回路１ａが動作するとき、図４−１に示したものと同様に、図５−２に示した期間Ｔｏｆｆの間に一部の電流エネルギが電圧源７へ回生する。このとき、図４−１及び図４−２を用いて説明したように電圧ｖａ，ｖｂが負の値になる期間ＴＤＲａ＿１，ＴＤＲａ＿２，ＴＤＲｂ＿１，ＴＤＲｂ＿２が存在する。図５−１に示した一次側回路１ａが動作するときにも、制御部３は前述の説明と同様にこれらの期間ＴＤＲａ＿１，ＴＤＲａ＿２，ＴＤＲｂ＿１，ＴＤＲｂ＿２に同期させて図５−２に破線で示したゲート信号ｇａ＊，ｇｂ＊を夫々スイッチ４，５へ出力し、ＭＯＳＦＥＴから成るスイッチ４，５の各チャネルに適宜、電流が流れるように制御する。
When the primary side circuit 1a shown in FIG. 5A operates, a part of current energy is supplied to the
前述の図４−１に示した一次側回路１ａは、コンデンサ８ａが一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部に接続され、コンデンサ９ａが一次側巻き線Ｗｂの終端部に接続されているため、期間Ｔｏｆｆにおいて生じる共振電流は、電圧源７とプッシュプルトランス６の一次側巻き線Ｗａ，Ｗｂ以外の配線を通らない。従って図４−１に示した配線抵抗Ｒｘによるエネルギ損失を抑制することができる。また、図５−１に示した一次側回路１ａは、スイッチ４またはスイッチ５がオフ状態になったとき回路配線上のインダクタＬｘに蓄積された電流エネルギもコンデンサ８ａまたはコンデンサ９ａに蓄積させることができ、スイッチ４，５のソース側や電圧源７の負電位部側の配線上に存在するインダクタＬｘ等に蓄積されている電流エネルギも有効に利用することができる。
In the primary circuit 1a shown in FIG. 4-1, the
次にコンデンサ８，９及びコンデンサ８ａ，９ａの容量について説明する。
図４−１等に示した一次側回路１ａを構成するコンデンサ８の容量値Ｃａ及びの容量値Ｃｂと、図５−１に示した一次側回路１ａを構成するコンデンサ８ａの容量値Ｃａ’及びコンデンサ９ａの容量値Ｃｂ’は、いずれも同様な値に設定される。以下、コンデンサ８の容量値Ｃａの設定を例示し、当該コンデンサ８を備えた一次側回路１ａのスイッチ４とその周辺回路等を用いて説明する。
Next, the capacities of the capacitors 8 and 9 and the
The capacitance value Ca and the capacitance value Cb of the capacitor 8 constituting the primary circuit 1a shown in FIG. 4-1, etc., and the capacitance value Ca ′ of the
仮想のインダクタ１８を考慮しない場合は、スイッチ４の接点の両端電圧ｖａは最大で電圧源７の電圧Ｅｏの二倍の電圧２Ｅｏが印加される。スイッチ４がオフ状態のとき、仮想のインダクタ１８には最大で概ね以下の式（１）によって表される電圧が印加される。
１／２・Ｌａ・ｉｏｆｆ２＝１／２・Ｃａ・ΔＶ２ …（１）
ここで、ΔＶは電圧２Ｅｏからの増加分、ｉｏｆｆはオフ状態のスイッチ４に流れる電流値である。なお、前述のように、Ｌａはインダクタ１８のインダクタンス値、Ｃａはコンデンサ８の容量値である。容量値ＣａはＣａ＝Ｌａ・ｉｏｆｆ２／ΔＶ２で求められる。
When the
1/2 · La · ioff 2 = ½ · Ca · ΔV 2 (1)
Here, ΔV is an increase from the voltage 2Eo, and ioff is a current value flowing through the
また、スイッチ４の耐圧をＶｒａｔｉｎｇとしたとき、Ｖｒａｔｉｎｇ＞２Ｅｏ＋ΔＶが成り立つように各値を設定し、スイッチ４等の各素子が破壊されないように設定する。これは、ゲート信号ｇａがレベルＨからレベルＬに変化したときインダクタ１８が保有している電流エネルギや、二次側回路１ｂから回生してくる電流エネルギによってスイッチ４の接点間に印加される電圧ｖａが上昇し、この電圧ｖａがスイッチ４の定格電圧を超えてしまうと当該スイッチ４を成す素子が破壊されるためである。また、スイッチ４を成す素子がアバランシェ電圧を有するものである場合は、電圧ｖａが当該アバランシェ電圧を超えてしまうと、素子の発熱が著しく大きくなり、回路全体の動作効率を低下させてしまう。従って、スイッチ４を成す素子の定格電圧やアバランシェ電圧以上に電圧ｖａが印加されないようにコンデンサ８の容量値Ｃａを設定する。また、スイッチ５を成す素子についても同様に定格電圧やアバランシェ電圧以上の電圧ｖｂが印加されないように、コンデンサ９の容量値Ｃｂを設定し、同様にコンデンサ８ａの容量値Ｃａ’やコンデンサ９ａの容量値Ｃｂ’を設定する。
Further, when the breakdown voltage of the
次に実施の形態１による放電点灯装置のスイッチング周波数及びオンデューティの制御を説明する。ここでは図１及び図４−１に示した回路を例示して説明する。
スイッチ４及びスイッチ５のどちらもがオフ状態となる期間Ｔｏｆｆでは、コンデンサ８の両端電圧とコンデンサ９の両端電圧はそれぞれ振動を繰り返している。ゲート信号ｇｂまたはゲート信号ｇａがレベルＬからレベルＨに変化し、二次側回路１ｂに電力を供給するとき、振動しているコンデンサ８の両端電圧とコンデンサ９の両端電圧によって大きなエネルギ損失が発生する。例えばゲート信号ｇｂがレベルＬからレベルＨに変化すると、コンデンサ９の両端電圧が電圧Ｅｏより小さい場合には、コンデンサ９の両端電圧が電圧Ｅｏになるまで大きな充電電流が流れ、充電によるエネルギ損失が発生する。これを避けるためには、ゲート信号ｇｂが有意を示すレベルＨへ変化するときコンデンサ９の両端電圧が電圧Ｅｏ近傍まで増加していればよい。即ちゲート信号ｇｂがレベルＨに変化するとき電圧ｖｂがゼロ近傍であればよい。同様にゲート信号ｇａがレベルＨに変化するとき電圧ｖａがゼロ近傍であればよい。これらの条件を満たしてＤＣ／ＡＣコンバータが動作するように、制御部３は、ＤＣ／ＡＣコンバータから出力される交流電力の周波数とオンデューティを制御する。
Next, switching frequency and on-duty control of the discharge lighting device according to
During the period Toff in which both the
また、制御部３は、前述の制御部３ａと同様にランプ２の種類により音響共鳴などによる放電の不安定性を回避するため、ＤＣ／ＡＣコンバータのスイッチング周期を一定時間毎に、例えば数ｍＳ毎にスイープさせる。図６−１及び図６−２は、実施の形態１による放電点灯装置の動作を示す説明図である。図６−１は、制御部３がスイッチ４，５のオンデューティを調整し、出力される周波数が低くなるように制御したときの各信号、電流、電圧等を示したもので、図６−２は、図６−１に示した場合に比べて出力される周波数が高くなるように制御したときの各信号、電流、電圧等を示したものである。
Further, the
制御部３は、図６−１に示したようにスイッチング周期が遅い、即ち低いスイッチング周波数で出力動作を行う場合は、オンデューティを大きく設定して有意を示すゲート信号ｇａのパルス幅と有意を示すゲート信号ｇｂのパルス幅とを拡げて各ゲート信号を生成し、当該ゲート信号ｇａをスイッチ４へ、またゲート信号ｇｂをスイッチ５へ出力する。また、図６−２に示したようにスイッチング周期が速い、即ち高いスイッチング周波数で出力動作を行う場合は、オンデューティを小さく設定して有意を示すゲート信号ｇａのパルス幅と有意を示すゲート信号ｇｂのパルス幅とを狭めて各ゲート信号を生成し、当該ゲート信号ｇａをスイッチ４へ、またゲート信号ｇｂをスイッチ５へ出力する。
As shown in FIG. 6A, when the switching cycle is slow, that is, when the output operation is performed at a low switching frequency, the
制御部３は、次のようにゲート信号ｇａ，ｇｂを生成する。ゲート信号ｇａ，ｇｂのいずれもがオフ状態である期間Ｔｏｆｆは、スイッチング周波数によらず概ね一定に設定され、ゲート信号ｇｂが有意を示すレベルＨからレベルＬに変化したときから電圧ｖａがゼロ近傍の値になるまで、またゲート信号ｇａが有意を示すレベルＨからレベルＬへ変化したときから電圧ｖｂがゼロ近傍の値になるまでの時間が設定される。電圧ｖａ，ｖｂは、前述のように大きなうねりと小さなうねりとを有しており、例えば、ゲート信号ｇｂが有意を示すレベルＨからレベルＬへ変化してから、電圧ｖａの大きなうねりの谷となる部分においてコンデンサ８とインダクタ１８との共振による小さなうねりの谷となる部分が現れるまでの期間を期間Ｔｏｆｆとして設定する。このようにして設定した期間Ｔｏｆｆを一定の値として定めておき、有意を示すレベルＨのパルス幅を変化させることによりスイッチング周波数を調整する。期間Ｔｏｆｆ、即ち有意を示すパルスがレベルＨからレベルＬに変化し、次にレベルＬからレベルＨへ変化するまでの間隔が一定であるため、オンデューティは、スイッチング周波数毎に対応した値になる。
The
そこで、大きな電力の交流出力が要求されているときはスイッチング周波数を低く設定して当該ＤＣ／ＡＣコンバータを動作させる。スイッチング周波数を低く設定することにより、オンデューティを大きくすることが可能になり、大電力の出力動作に適応させることができる。また、小さな電力の交流出力が要求されているときにはスイッチング周波数を高く設定して動作させる。スイッチング周波数を高く設定することにより、オンデューティを例えば５０パーセントより小さくすることが可能になり、小電力の出力動作を安定して行うことができる。 Therefore, when a high power AC output is required, the switching frequency is set low and the DC / AC converter is operated. By setting the switching frequency low, it is possible to increase the on-duty, and it can be adapted to a high-power output operation. In addition, when an AC output with a small electric power is required, the switching frequency is set to be high. By setting the switching frequency high, the on-duty can be made smaller than 50 percent, for example, and a low-power output operation can be performed stably.
制御部３は、このように一定の期間Ｔｏｆｆを有するように、また後述するようにスイッチング周波数を外部からの設定に基づいて調整してゲート信号ｇａ，ｇｂを生成し、電圧ｖａ，ｖｂがゼロ近傍になっているとき、スイッチ４，５がそれぞれオン状態となるように制御している。ランプ２の放電特性に適合させるため外部からの設定に基づいてスイッチング周波数をスイープさせる場合は、スイープさせた周波数に対応させて有意を示すレベルＨのパルス幅を調整したゲート信号ｇａ，ｇｂを生成し、前述のようなコンデンサ８，９の充電によるエネルギ損失を抑制する。
The
図７−１は、実施の形態１による放電点灯装置の制御部の構成を示すブロック図である。図１等に示した制御部３は、図７−１に示したようにパルス信号を発生させるＰｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（以下、ＰＷＭと記載する）部３１と、ＰＷＭ部３１から出力されたパルス信号を二つのパルス信号に分配する分周回路から成る分配器３２と、分配器３２から出力された出力信号ａに基づいてゲート信号ｇａを生成する加算器３３と、分配器３２から出力された出力信号ｂに基づいてゲート信号ｇｂを生成する加算器３４と、図１等に示した抵抗１６を用いて取得した信号Ｓｉａを入力するコンパレータ３５と、抵抗１７を用いて取得した信号Ｓｉｂを入力するコンパレータ３６とを備える。
FIG. 7-1 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit of the discharge lighting device according to the first embodiment. The
図７−２は、実施の形態１による放電点灯装置の制御部の動作を示す説明図である。この図は、図７−１に示した制御部３の各部分へ入力される、あるいは出力される信号を示したタイムチャートである。ＰＷＭ部３１は、外部から参照電圧Ｖｒｅｆを入力し、この参照電圧Ｖｒｅｆに基づいてパルス幅即ちスイッチング周波数を設定し、また予め設定されているデータや回路素子の値等に基づいて期間Ｔｏｆｆを有するように、例えば図７−２に示したようなパルス信号を生成し、分配器３２へ出力する。前述のように分周器等から成る分配器３２は、ＰＷＭ部３１から入力したパルス信号を、例えば図７−２に示したように、有意を示すレベルＨのパルスを出力ａと出力ｂに交互に振り分けて出力信号ａのパルス信号と出力信号ｂのパルス信号とを生成し、出力信号ａを加算器３３へ出力し、出力信号ｂを加算器３４へ出力する。
FIG. 7-2 is an explanatory diagram of an operation of the control unit of the discharge lighting device according to the first embodiment. This figure is a time chart showing signals input to or output from each part of the
コンパレータ３５は正入力部がＧＮＤに接続され、負入力部に前述のように信号Ｓｉａが入力され、信号Ｓｉａが示す電圧がＧＮＤレベルより低い、即ち負の値になったとき有意を示すレベルＨの信号を加算器３３へ出力する。また、コンパレータ３６は正入力部がＧＮＤに接続され、負入力部に前述のように信号Ｓｉｂが入力され、信号Ｓｉｂが示す電圧が負の値になったとき有意を示すレベルＨの信号を加算器３４へ出力する。加算器３３は、分配器３２の出力信号ａとコンパレータ３５から出力された信号とを加算してゲート信号ｇａを生成する。なお、加算器３３が、コンパレータ３５から出力されたレベルＨの信号に基づいて出力したゲート信号ｇａが、図４−２、及び図５−２に破線で示したゲート信号ｇａ＊に該当する。加算器３４は、分配器３２の出力信号ｂとコンパレータ３６から出力された信号とを加算してゲート信号ｇｂを生成する。なお、加算器３４が、コンパレータ３６から出力されたレベルＨの信号に基づいて出力したゲート信号ｇｂが、図４−２、及び図５−２に破線で示したゲート信号ｇｂ＊に該当する。
The
以上のように実施の形態１によれば、一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部とスイッチ４との間にコンデンサ８を接続し、また一次側巻き線Ｗｂの終端部とスイッチ５との間にコンデンサ９を接続して、プッシュプルトランス６の一次側巻き線Ｗａ，Ｗｂの漏れインダクタンスや配線上に存在するインダクタンスに蓄積されていた電流エネルギを共振作用によって保持するように構成し、制御部３が、スイッチ４及びスイッチ５のいずれもがオフ状態の期間においてスイッチ４の接点間電圧Ｖａまたはスイッチ５の接点間電圧Ｖｂが負の値になったとき当該スイッチ４またはスイッチ５をオン状態とする制御を行うようにしたので、各インダクタに蓄積された電流エネルギを用いて効率よく動作することができるという効果がある。
As described above, according to the first embodiment, the capacitor 8 is connected between the winding start end portion of the primary winding Wa and the
また、電流源ならびに電流源から電流を入力する入力インダクタを用いることなく構成したので、コストを抑制することができるという効果がある。 In addition, since it is configured without using a current source and an input inductor for inputting current from the current source, there is an effect that costs can be suppressed.
また、電流源ならびに電流源から電流を入力する入力インダクタを用いることなく構成し、制御部３が、外部から入力される参照電圧Ｖｒｅｆに基づいてスイッチング周波数を設定してスイッチ４及びスイッチ５の動作を制御するようにしたので、スイッチ４及びスイッチ５のオンデューティが５０パーセントより小さくなるようにスイッチング周波数を設定した場合でも、安定して動作することができるという効果がある。
Further, the
実施の形態２．
図８−１は、この発明の実施の形態２による放電点灯装置の構成を示す回路図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図８−１は、実施の形態２による放電点灯装置を成すＤＣ／ＡＣコンバータに備えられるプッシュプルトランス６の一次側巻き線に接続される一次側回路１ａを示し、プッシュプルトランス６の二次側巻き線に接続される二次側回路１ｂの図示を省略したものである。図８−１に示した一次側回路１ａは、図１等に示した一次側回路１ａのコンデンサ８，９に替えてダイオード４１，４５、抵抗４２，４４、及びコンデンサ４３を備えたもので、その他の回路素子は図１等に示した一次側回路１ａと同様に構成されたものである。ダイオード４１のアノードは、スイッチ４のドレイン及び一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部に接続され、カソードは、抵抗４２の一端及びコンデンサ４３の一端に接続される。抵抗４２の他端は、電圧源７の正電位部、一次側巻き線Ｗａの終端部、一次側巻き線Ｗｂの巻き始め端部、及び抵抗４４の一端に接続される。コンデンサ４３の他端は、電圧源７の負電位部、抵抗１６の一端、コンデンサ４６の一端、及び抵抗１７の一端に接続される。
FIG. 8-1 is a circuit diagram showing a configuration of a discharge lighting device according to
ダイオード４５のアノードは、スイッチ５のドレイン及び一次側巻き線Ｗｂの終端部に接続され、カソードは、抵抗４４の他端及びコンデンサ４６の他端に接続される。コンデンサ４６の一端は、前述のようにコンデンサ４３の他端、電圧源７の負電位部、抵抗１６の一端、及び抵抗１７の一端に接続される。
The anode of the
図８−２は、実施の形態２による放電点灯装置の一次側回路の構成を示す回路図である。図８−２は、図８−１に示した一次側回路１ａのスイッチ４の寄生ダイオードＤａとスイッチ５の寄生ダイオードＤｂ、一次側巻き線Ｗａに接続される配線上のインダクタンスやプッシュプルトランス６の漏れインダクタンスを表した仮想のインダクタ１８、及び一次側巻き線Ｗｂの終端部に接続される配線上のインダクタンスやプッシュプルトランス６の漏れインダクタンスを表した仮想のインダクタ１９とを図示し、抵抗１６，１７及び信号Ｓｉａ，Ｓｉｂの信号線の図示を省略したものである。図８−２に示したように、抵抗４２は抵抗値Ｒｃａを有するもので、コンデンサ４３は容量値Ｃａを有する。また、抵抗４４は抵抗値Ｒｃｂを有するもので、コンデンサ４６は容量値Ｃｂを有する。
FIG. 8-2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a primary side circuit of the discharge lighting device according to the second embodiment. 8-2 shows the inductance on the wiring connected to the parasitic diode Da of the
次に動作について説明する。
実施の形態２による放電点灯装置は、図８−１及び図１０−１に示した制御部３が図１等に示したものと同様に制御して動作するものである。ここでは、前述の実施の形態１による放電点灯装置と同様な制御部３による動作、及び制御の説明を省略し、実施の形態２による放電点灯装置の特徴となる動作及び制御を説明する。
Next, the operation will be described.
The discharge lighting device according to the second embodiment is controlled and operated by the
図９は、実施の形態２による放電点灯装置の一次側回路の動作を示す説明図である。この図は、図８−１及び図８−２に示した一次側回路１ａが動作するときの各部分の電圧、電流、信号等の波形を示したタイムチャートである。図９の最上段は、図８−１及び図８−２に示したスイッチ４へ入力されるゲート信号ｇａの波形を描いたものである。ゲート信号ｇａの波形の下段は、図８−２に示した一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部から、ダイオード４１のアノード及びスイッチ４のドレインへ流れる電流ｉａの波形を描いたものである。電流ｉａの波形の下段は、図８−２に示したコンデンサ４３に流れ込む電流ｉｃａ及びコンデンサ４３の両端の電圧ｖｃａを描いたものである。電圧ｖｃａ及び電流ｉｃａの波形の下段は、図８−１及び図８−２に示したスイッチ５へ入力されるゲート信号ｇｂの波形を描いたものである。ゲート信号ｇｂの波形の下段は、図８−２に示した一次側巻き線Ｗｂの終端部から、ダイオード４５のアノード及びスイッチ５のドレインへ流れる電流ｉｂの波形を描いたものである。電流ｉｂの波形の下段は、図８−２に示したコンデンサ４６に流れ込む電流ｉｃｂ及びコンデンサ４６の両端の電圧ｖｃｂの波形を描いたものである。なお、図中に示した“レベル０”は、電圧源７の負電位、即ちＤＣ／ＡＣコンバータのＧＮＤレベルである。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the primary circuit of the discharge lighting device according to the second embodiment. This figure is a time chart showing waveforms of voltages, currents, signals, etc. of each part when the primary circuit 1a shown in FIGS. 8-1 and 8-2 operates. 9 shows the waveform of the gate signal ga input to the
図８−１及び図８−２に示した一次側回路１ａは、ゲート信号ｇａが有意を示すレベルＨからレベルＬに変化すると、インダクタ１８に蓄積されていた電流エネルギは、ダイオード４１を介してコンデンサ４３へ移動し、コンデンサ４３に蓄積される。コンデンサ４３の両端の電圧ｖｃａは、当該電流エネルギを蓄積することによって上昇し、電圧源７の電圧Ｅｏよりも高くなる。電圧ｖｃａが電圧Ｅｏを超えると、コンデンサ４３に蓄積されている電圧エネルギは抵抗４２を介して電圧源７へ回生する。また、同様にゲート信号ｇｂが有意を示すレベルＨからレベルＬに変化すると、インダクタ１９に蓄積されていた電流エネルギは、ダイオード４５を介してコンデンサ４６へ移動して蓄積され、コンデンサ４６の両端の電圧ｖｃｂを上昇させる。電圧ｖｃｂが電圧Ｅｏを超えると、コンデンサ４６に蓄積されている電圧エネルギは抵抗４４を介して電圧源７へ回生する。図８−１及び図８−２に示した一次側回路１ａは、このようにインダクタ１８，１９に蓄積されていた電流エネルギの一部を電圧源７へ回生させる。
In the primary circuit 1a shown in FIGS. 8A and 8B, when the gate signal ga changes from the level H where the gate signal ga is significant to the level L, the current energy accumulated in the
図８−１及び図８−２に示した一次側回路１ａの抵抗４２の抵抗値Ｒｃａとコンデンサ４３の容量値Ｃａから、τａ＝Ｒｃａ×Ｃａによって求められる時定数τａを、当該時定数τａを有する過渡変化がＤＣ／ＡＣコンバータのスイッチング周期よりも大きくなるように、抵抗値Ｒｃａと容量値Ｃａとを設定すると、ゲート信号ｇａが有意を示すレベルＨからレベルＬへ変化したとき、コンデンサ４３に蓄積されていた全ての電圧エネルギをスイッチング周期の間において消費または電圧源７に回生させることができなくなり、コンデンサ４３の両端には図９に例示したように、常に電圧源７の電圧Ｅｏよりも大きな電圧ｖｃａが生じていることになる。常に電圧ｖｃａが電圧Ｅｏよりも大きくなると、コンデンサ４３へ流れ込む電流ｉｃａは図９に示したように通常は負の値になり、図８−２に示した方向と逆にコンデンサ４３から流れ出る電流になる。また、電圧ｖｃａの値が電圧Ｅｏよりも大きくなると、インダクタ１８から速やかに電流エネルギを吸収することができ、電圧源７へ回生される電圧エネルギが大きくなる。なお、インダクタ１８から吸収される電流エネルギ量は小さくなる。このことから、インダクタ１８から吸収する電流エネルギ量と、電圧源７へ回生させる電圧エネルギ量を考慮して電圧ｖｃａの値を設定して回路を構成する。
From the resistance value Rca of the
また、抵抗４４の抵抗値Ｒｃｂとコンデンサ４６の容量値Ｃｂから、τｂ＝Ｒｃｂ×Ｃｂによって求められる時定数τｂを、前述の時定数τａと同様に当該時定数τｂを有する過渡変化がＤＣ／ＡＣコンバータのスイッチング周期よりも大きくなるように抵抗値Ｒｃｂと容量値Ｃｂとを設定すると、前述のコンデンサ４３とその周辺回路と同様に動作する。このことから、インダクタ１９から吸収する電流エネルギ量と、電圧源７へ回生させる電圧エネルギ量を考慮して電圧ｖｃｂの値を設定して回路を構成する。
Further, the time constant τb obtained from the resistance value Rcb of the
図１０−１は、実施の形態２による放電点灯装置の他の構成を示す回路図である。図１、図８−１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図１０−１は、実施の形態２による放電点灯装置を成すＤＣ／ＡＣコンバータに備えられるプッシュプルトランス６の一次側巻き線に接続される一次側回路の他の構成を示し、プッシュプルトランス６の二次側巻き線に接続される二次側回路の図示を省略したものである。図１０−１に示した一次側回路１ａは、図８−１に示した一次側回路１ａのダイオード４１，４５、抵抗４２，４４、及びコンデンサ４３に替えて、コンデンサ５０、ダイオード５１，５２、及び抵抗５３を備えたもので、その他の回路素子は図８−１に示した一次側回路１ａと同様に構成されるものである。ダイオード５１のアノードは、スイッチ４のドレイン及び一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部に接続され、カソードは、ダイオード５２のカソード、コンデンサ５０の一端、及び抵抗５３の一端に接続される。抵抗５３の他端は、電圧源７の正電位部、一次側巻き線Ｗａの終端部、及び一次側巻き線Ｗｂの巻き始め端部に接続される。コンデンサ５０の他端は、電圧源７の負電位部、抵抗１６の一端、コンデンサ４６の一端、及び抵抗１７の一端に接続される。ダイオード５２のアノードは、一次側巻き線Ｗｂの終端部及びスイッチ５のドレインに接続される。このように構成すると、図８−１に示した一次側回路１ａに比べて部品点数を抑制することができ、コスト面で有利である。
FIG. 10A is a circuit diagram illustrating another configuration of the discharge lighting device according to the second embodiment. The same reference numerals are used for the same or corresponding parts as those shown in FIG. 1, FIG. FIG. 10-1 shows another configuration of the primary side circuit connected to the primary winding of the push-
図１０−２は、実施の形態２による放電点灯装置の他の一次側回路の構成を示す回路図である。図１０−２は、図１０−１に示した一次側回路１ａのスイッチ４の寄生ダイオードＤａとスイッチ５の寄生ダイオードＤｂ、一次側巻き線Ｗａに接続される配線上のインダクタンスやプッシュプルトランス６の漏れインダクタンスを表した仮想のインダクタ１８、及び一次側巻き線Ｗｂの終端部に接続される配線上のインダクタンスやプッシュプルトランス６の漏れインダクタンスを表した仮想のインダクタ１９とを図示し、抵抗１６，１７及び信号Ｓｉａ，Ｓｉｂの信号線等の図示を省略したものである。図１０−２に示したように、コンデンサ５０は容量値Ｃａｂを有する。また、抵抗５３は抵抗値Ｒａｂを有する。
FIG. 10-2 is a circuit diagram illustrating a configuration of another primary circuit of the discharge lighting device according to the second embodiment. 10-2 shows the inductance on the wiring connected to the parasitic diode Da of the
図１１は、実施の形態２による放電点灯装置の他の一次側回路の動作を示す説明図である。この図は、図１０−１及び図１０−２に示した一次側回路１ａが動作するときの各部分の電圧、電流、信号等の波形を示したタイムチャートである。図１１の最上段は、図１０−１及び図１０−２に示したスイッチ４へ入力されるゲート信号ｇａの波形を描いたものである。ゲート信号ｇａの波形の下段は、図１０−１及び図１０−２に示したスイッチ５へ入力されるゲート信号ｇｂの波形を描いたものである。ゲート信号ｇｂの波形の下段は、図１０−２に示した一次側巻き線Ｗａの巻き始め端部から、ダイオード５１のアノード及びスイッチ４のドレインへ流れる電流ｉａの波形を描いたものである。電流ｉａの波形の下段は、図１０−２に示した一次側巻き線Ｗｂの終端部から、ダイオード５２のアノード及びスイッチ５のドレインへ流れる電流ｉｂの波形を描いたものである。電流ｉｂの波形の下段は、コンデンサ５０に流れ込む電流ｉｃａｂの波形と当該コンデンサ５０の両端の電圧ｖｃａｂの波形とを描いたものである。ここで図示した電圧Ｅｃａｏは、ゲート信号ｇａがレベルＨからレベルＬへ変化する直前、即ちスイッチ４がオフする直前の電圧で、電圧源７の電圧Ｅｏの２倍以上の電圧値を有するものである。また、電圧Ｅｃｂｏは、スイッチ５がオフする直前の電圧で、電圧Ｅｃａｏと同様に電圧２Ｅｏ以上の電圧値を有するものである。なお、図中に示した“レベル０”は、電圧源７の負電位、即ちＤＣ／ＡＣコンバータのＧＮＤレベルである。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the operation of another primary circuit of the discharge lighting device according to the second embodiment. This figure is a time chart showing waveforms of voltage, current, signal, etc. of each part when the primary side circuit 1a shown in FIGS. 10-1 and 10-2 operates. 11 shows the waveform of the gate signal ga input to the
ゲート信号ｇａが有意を示すレベルＨからレベルＬへ変化すると、インダクタ１８に蓄積されていた電流エネルギは、ダイオード５１を介してコンデンサ５０へ移動し当該コンデンサ５０に充電され、コンデンサ５０の両端電圧ｖｃａｂを上昇させる。電圧ｖｃａｂは、スイッチ４に印加される電圧と同様に電圧２Ｅｏまで上昇するので、このときコンデンサ５０が有する電圧エネルギは、抵抗５３を介して電圧源７へ回生される。このようにしてインダクタ１８に蓄積されていた電流エネルギの一部が電圧源７へ回生される。また、ゲート信号ｇｂが有意を示すレベルＨからレベルＬへ変化すると、インダクタ１９に蓄積されていた電流エネルギがダイオード５２を介してコンデンサ５０へ移動し当該コンデンサ５０に充電され、このときコンデンサ５０に蓄積されている電圧エネルギも前述のように電圧源７へ回生され、インダクタ１９に蓄積されていた電流エネルギの一部が電圧源７へ回生される。
When the gate signal ga changes from the level H indicating the significance to the level L, the current energy accumulated in the
抵抗５３の抵抗値Ｒａｂ及びコンデンサ５０の容量値Ｃａｂから求められる時定数τａｂを、当該時定数τａｂを有する過渡変化がスイッチング周期の半分の時間より大きくなるように設定すると、ゲート信号ｇａ，ｇｂがレベルＨからレベルＬに変化したとき、コンデンサ５０に蓄積されている全ての電圧エネルギをスイッチング周期の半分の時間に消費または電圧源７へ回生することができなくなり、コンデンサ５０の両端には、図１１に示したように、常に電圧源７の電圧Ｅｏの２倍の電圧よりも大きな電圧Ｅｃａｏまたは電圧Ｅｃｂｏに達する電圧ｖｃａｂが生じていることになる。常に電圧ｖｃａｂが電圧２Ｅｏよりも大きいことから、コンデンサ５０へ流れ込む電流ｉｃａｂは図１１に示したように通常は負の値になり、即ち図１０−２に示した方向とは逆にコンデンサ５０から流れ出る電流になる。また、電圧ｖｃａｂの値が電圧２Ｅｏよりも大きくなると、インダクタ１８，１９から速やかに電流エネルギを吸収することができ、また電圧源７へ回生される電圧エネルギが大きくなる。なお、インダクタ１８，１９から吸収される電流エネルギ量は小さくなる。このことから、インダクタ１８，１９から吸収する電流エネルギ量と、電圧源７へ回生させる電圧エネルギ量を考慮して電圧ｖｃａｂの値を設定して回路を構成する。
When the time constant τab obtained from the resistance value Rab of the
以上のように実施の形態２によれば、ダイオードを用いて配線上に存在するインダクタンスやプッシュプルトランス６の漏れインダクタンスに蓄積されている電流エネルギをコンデンサに移動し、当該コンデンサから電圧源へ回生させるようにしたので、効率よく動作することができるという効果がある。
As described above, according to the second embodiment, the current energy stored in the inductance existing on the wiring and the leakage inductance of the push-
また、電流源ならびに電流源から電流を入力する入力インダクタを用いることなく構成したので、コストを抑制することができるという効果がある。 In addition, since it is configured without using a current source and an input inductor for inputting current from the current source, there is an effect that costs can be suppressed.
１，２０ 放電点灯装置、１ａ 一次側回路、１ｂ 二次側回路、２ ランプ、３，３ａ 制御部（制御手段）、４，５ スイッチ（トランジスタスイッチ）、６ プッシュプルトランス（トランス）、７ 電圧源、８，８ａ，９，９ａ コンデンサ、１０ インダクタ、１１，１２ コンデンサ、１３ イグナイタ、１４ コンデンサ、１５ ギャップスイッチ、１６，１７ 抵抗、１８，１９ インダクタ、２２ インダクタ、２３ 抵抗、３１ ＰＷＭ部、３２ 分配器、３３，３４ 加算器、３５，３６ コンパレータ、４１，４５ ダイオード、４２，４４ 抵抗、４３，４６，５０ コンデンサ、５１，５２ ダイオード、５３ 抵抗。 1,20 Discharge lighting device, 1a primary side circuit, 1b secondary side circuit, 2 lamp, 3, 3a control unit (control means), 4, 5 switch (transistor switch), 6 push-pull transformer (transformer), 7 voltage Source, 8, 8a, 9, 9a capacitor, 10 inductor, 11, 12 capacitor, 13 igniter, 14 capacitor, 15 gap switch, 16, 17 resistor, 18, 19 inductor, 22 inductor, 23 resistor, 31 PWM unit, 32 Distributor, 33, 34 Adder, 35, 36 Comparator, 41, 45 Diode, 42, 44 Resistor, 43, 46, 50 Capacitor, 51, 52 Diode, 53 Resistor.
Claims (5)
前記第一の一次側巻き線（Ｗａ）と前記第一のトランジスタスイッチ（４）との接続部位に一端が接続され、前記電圧源（７）に他端が接続された第一のコンデンサ（８）と、
前記第二の一次側巻き線（Ｗｂ）と前記第二のトランジスタスイッチ（５）との接続部位に一端が接続され、前記電圧源（７）に他端が接続された第二のコンデンサ（９）とを備え、
前記制御手段（３）は、オフ状態とした前記第一または第二のトランジスタスイッチ（（４）または（５））に逆電流が流れたことを検知したとき当該第一または第二のトランジスタスイッチ（（４）または（５））をオン状態とすることを特徴とする放電点灯装置。 The first primary winding (Wa) and the second primary winding (Wb) and the secondary winding and (Wc) consists of a transformer (6), said first primary winding (Wa) And a voltage source (7) for supplying a DC voltage to a connection portion between the first primary winding (Wb) and the two primary windings (Wa, Wb) and the voltage source (7). control the first and second transistor switches respectively on and off the circuit connection (4), and (5), said first and second transistor switches (4), the on-off operation of (5) with and control means (3) to said first transistor switch (4) and a second transistor switch (5) and the by alternately turning on and off the transformer (6) of the secondary winding (Wc ) In a discharge lighting device that turns on a discharge lamp by outputting an alternating current from
A first capacitor (8 ) having one end connected to a connection portion between the first primary winding (Wa) and the first transistor switch (4) and the other end connected to the voltage source (7). ) And
A second capacitor (9 ) having one end connected to a connection portion between the second primary winding (Wb) and the second transistor switch (5) and the other end connected to the voltage source (7). )
When the control means (3) detects that a reverse current has passed through the first or second transistor switch ((4) or (5)) in the off state, the first or second transistor switch A discharge lighting device characterized in that ((4) or (5)) is turned on.
第二のコンデンサ（９）は、電圧源（７）の正電位部位と第一の一次側巻き線（Ｗａ）と第二の一次側巻き線（Ｗｂ）との接続部位に他端が接続されたことを特徴とする請求項１記載の放電点灯装置。 The other end of the first capacitor (8) is connected to a connection portion between the positive potential portion of the voltage source (7) , the first primary winding (Wa), and the second primary winding (Wb). ,
The other end of the second capacitor (9) is connected to a connection portion between the positive potential portion of the voltage source (7) , the first primary winding (Wa), and the second primary winding (Wb). The discharge lighting device according to claim 1 .
第二のコンデンサ（９ａ）は、電圧源（７）の負電位部位と第二のトランジスタスイッチ（５）との接続部位に他端が接続されたことを特徴とする請求項１記載の放電点灯装置。 The other end of the first capacitor (8a) is connected to the connection portion between the negative potential portion of the voltage source (7) and the first transistor switch (4) .
The discharge lighting according to claim 1, wherein the second capacitor (9a) has the other end connected to a connection portion between the negative potential portion of the voltage source (7) and the second transistor switch (5). apparatus.
Priority Applications (1)
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