JPH0440946B2 - - Google Patents
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- JPH0440946B2 JPH0440946B2 JP17397083A JP17397083A JPH0440946B2 JP H0440946 B2 JPH0440946 B2 JP H0440946B2 JP 17397083 A JP17397083 A JP 17397083A JP 17397083 A JP17397083 A JP 17397083A JP H0440946 B2 JPH0440946 B2 JP H0440946B2
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、例えば放電灯の点灯電源回路など
として用いる直流電源回路に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a DC power supply circuit used, for example, as a lighting power supply circuit for a discharge lamp.
例えば、商用電源を整流し、インバータなど半
導体回路によつて放電灯を点灯する装置において
重要なことは、入力力率を改善し、高効率で小形
軽量な直流電源回路を備えることである。そし
て、半導体式放電灯点灯装置における直流電源回
路に要求されるのは、必ずしも完全な直流に変換
することではなく、ある程度の平滑化と入力力率
が良いこと、整流効率の良いこと、小形・軽量で
あることなどである。
For example, in a device that rectifies commercial power and lights a discharge lamp using a semiconductor circuit such as an inverter, it is important to improve the input power factor and provide a highly efficient, small and lightweight DC power supply circuit. What is required of the DC power supply circuit in a semiconductor discharge lamp lighting device is not necessarily complete conversion to DC, but rather a certain level of smoothing, a good input power factor, good rectification efficiency, small size, and For example, it is lightweight.
もつとも簡単な直流電源回路は、商用電源を整
流器で平滑し、かつコンデンサで平滑を行う、い
わゆるコンデンサ・インプツト型の整流回路であ
る。しかし、これには次のような問題点がある。 The simplest DC power supply circuit is a so-called capacitor input type rectifier circuit, which uses a rectifier to smooth the commercial power supply and a capacitor to perform the smoothing. However, this has the following problems.
(1) 入力力率が低く、整流効率が低いこと。(1) Low input power factor and low rectification efficiency.
コンデンサの容量を大きくするとリツプルは
減少するが、整流器の導通角が小さくパルス状
の電流となる。このため商用電源側から見た力
率が低くなり、入力電流が大きくなるので整流
器における損失も増大する。 Increasing the capacitance of the capacitor reduces ripple, but the conduction angle of the rectifier is small, resulting in a pulsed current. For this reason, the power factor seen from the commercial power source side becomes low, and the input current becomes large, so that the loss in the rectifier also increases.
(2) 電源投入時のインラツシユ電流が大きいこ
と。(2) The inrush current when the power is turned on is large.
電源投入時、大容量のコンデンサを急速に充
電するため、定常時に比較してきわめて大きな
電流が流れ込む。このため、電源スイツチを破
損するなどの問題が生ずるおそれがある。 When the power is turned on, the large capacitor is rapidly charged, so a much larger current flows than during normal operation. Therefore, problems such as damage to the power switch may occur.
これら２つの問題は、コンデンサの容量を小さ
くしてリツプルを大き目に設計すると少しは改善
されるが、今度はコンデンサ電流が大きくなり、
コンデンサの寿命を短縮するという問題が生ず
る。 These two problems can be slightly improved by reducing the capacitance and designing the ripple to be large, but this time the capacitor current increases,
The problem arises of shortening the life of the capacitor.
整流回路にインダクタを挿入し、いわゆるチヨ
ーク・インプツト型にすれば上記(1)の問題は除か
れるが、(2)の問題は依然として解消されない。そ
れは、インラツシユ電流がきわめて大きいために
インダクタが飽和してしまうからである。またイ
ンダクタの挿入は装置を大形化、重量化してしま
うという問題もある。 If an inductor is inserted into the rectifier circuit to make it a so-called choke input type, problem (1) above can be eliminated, but problem (2) still remains. This is because the inrush current is so large that the inductor becomes saturated. There is also the problem that inserting an inductor increases the size and weight of the device.
以上のような諸問題を解決するために現今では
半導体を用いたチヨツパが種々提案されている。 In order to solve the above-mentioned problems, various chippers using semiconductors are currently being proposed.
しかしながら、整流効率などの点で問題を残す
ものであつた。 However, problems remained in terms of rectification efficiency and the like.
昇圧型チヨツパでは、整流器を介し平滑コンデ
ンサを充電する経路に並列にスイツチ素子がはい
るので、さきに述べた電源投入時のインラツシユ
を抑制することができない。したがつて有望な回
路は降圧型か昇降圧型に限られる。 In the step-up chopper, a switch element is inserted in parallel to the path that charges the smoothing capacitor via the rectifier, so it is not possible to suppress the inrush mentioned above when the power is turned on. Therefore, promising circuits are limited to buck or buck-boost types.
しかし、これらの回路では、商用電源から負荷
（例えばインバータ）に至る経路は、商用電源→
整流回路→スイツチ素子→平滑コンデンサ→負荷
という一経路である。すなわち負荷に供給される
電力はすべてスイツチ素子を介しているものであ
つて、このスイツチ素子における損失が大きいと
いう問題があつた。また、平滑コンデンサも充分
に大きい容量のものにしなければならないという
問題もあつた。 However, in these circuits, the path from the commercial power source to the load (e.g. inverter) is
The path is rectifier circuit → switch element → smoothing capacitor → load. That is, all of the power supplied to the load is passed through the switch element, and there is a problem in that the loss in this switch element is large. Another problem was that the smoothing capacitor had to have a sufficiently large capacity.
この発明の目的は、上記降圧型チヨツパをもと
にしてそれが有している問題を解消し、(イ)スイツ
チ素子における損失を少なくし、(ロ)コンデンサと
して容量の小さなものを採用できるとともにその
寿命を長いものとでき、(ハ)インラツシユ電流を抑
制して電源スイツチを保護し、また(ニ)入力力率を
改善することができ、(ホ)インダクタとしてインダ
クタンス値の小さいものを採用することができる
直流電源回路を提供することである。
The purpose of this invention is to solve the problems of the step-down chopper described above, (a) reduce the loss in the switch element, and (b) use a capacitor with a small capacitance. (c) protects the power switch by suppressing inrush current; (d) improves the input power factor; and (e) uses an inductor with a small inductance value. The object of the present invention is to provide a DC power supply circuit that can perform the following steps.
この発明の直流電源回路は、交流電源に接続す
る整流器と、この整流器の出力側に負荷と並列接
続の状態で接続したコンデンサ・インダクタ・ス
イツチ素子からなる直列回路を備えているととも
に、カソードを前記インダクタの正端子にかつア
ノードを前記整流器の負端子にそれぞれ接続した
第１ダイオードと、カソードを前記整流器の正端
子にかつアノードを前記インダクタの負端子にそ
れぞれ接続した第２ダイオードとを備え、さらに
前記スイツチ素子を前記交流電源の周波数に比べ
て高い周波数で導通・しや断する制御回路を備え
たものである。
The DC power supply circuit of the present invention includes a rectifier connected to an AC power supply, and a series circuit consisting of a capacitor, inductor, and switch element connected to the output side of the rectifier in parallel with a load. a first diode having an anode connected to the positive terminal of the inductor and an anode connected to the negative terminal of the rectifier, and a second diode having a cathode connected to the positive terminal of the rectifier and an anode connected to the negative terminal of the inductor, and The device includes a control circuit that conducts or disconnects the switch element at a frequency higher than the frequency of the AC power source.
この発明の一実施例を第１図および第２図に基
いて説明する。第１図においてＥは交流電源、
DBは全波整流器、Loは負荷である。全波整流器
DBの出力側の正線路１と負線路２との間に平滑
コンデンサＣ・インダクタＬ・トランジスタＱ
（スイツチ素子の一例）からなる直列回路を介在
接続してある。 An embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 and 2. In Figure 1, E is an AC power supply,
DB is a full wave rectifier and Lo is a load. full wave rectifier
A smoothing capacitor C, inductor L, and transistor Q are connected between the positive line 1 and the negative line 2 on the output side of DB.
A series circuit consisting of (an example of a switch element) is interposed and connected.
そして、第１のダイオードD1が、そのカソー
ドをインダクタＬの正端子に、かつそのアノード
を負線路２に接続する状態で設けられている。ま
た、第２のダイオードD2が、そのカソードを正
線路１に、かつそのアノードをインダクタＬの負
端子に接続する状態で設けられている。Ｚは、ト
ランジスタＱを高周波で導通・しや断するための
制御回路である。 A first diode D 1 is provided with its cathode connected to the positive terminal of the inductor L and its anode connected to the negative line 2 . A second diode D 2 is also provided with its cathode connected to the positive line 1 and its anode connected to the negative terminal of the inductor L. Z is a control circuit for turning on/off the transistor Q at a high frequency.
次に動作を説明する（第２図参照）。 Next, the operation will be explained (see Fig. 2).
(A) VS＞VCのとき（VS：全波整流器DBの出力電
圧、VC：コンデンサＣの充電電圧）
トランジスタＱが導通すると交流電源Ｅから
全波整流器DBを介し、コンデンサＣ、インダ
クタＬを通つて充電電流が流れる。この充電電
流iLはトランジスタＱの導通中徐々に増大す
る。(A) When V S > V C (V S : output voltage of full-wave rectifier DB, V C : charging voltage of capacitor C) When transistor Q is conductive, AC power supply E passes through full-wave rectifier DB, capacitor C, A charging current flows through the inductor L. This charging current i L gradually increases while transistor Q is conducting.
トランジスタＱが不導通となると、それ以前
にインダクタＬに磁気エネルギが蓄積されてい
るので、これが第２ダイオードD2を介しコン
デンサＣを充電し続ける。この充電電流iLはト
ランジスタＱの不導通中徐々に減少する。 When the transistor Q becomes non-conductive, the magnetic energy previously stored in the inductor L continues to charge the capacitor C via the second diode D2 . This charging current i L gradually decreases while transistor Q is non-conducting.
以上の動作は、VS＞VCの場合に起こるコン
デンサＣへの充電動作である。この間負荷LO
に対しては交流電源Ｅから全波整流器DBを介
して電力が供給されている。 The above operation is a charging operation to the capacitor C that occurs when V S >V C. During this time, the load L O
is supplied with power from an AC power supply E via a full-wave rectifier DB.
なお、VS＞VCの間は第１ダイオードD1が不
導通で、この間コンデンサＣは充電されるのみ
で、放電しない。 Note that the first diode D1 is non-conductive while V S >V C , and the capacitor C is only charged and not discharged during this period.
(B) VS＜VCのとき
この場合、第１ダイオードD1が導通し、コ
ンデンサＣが第１ダイオードD1を介して負荷
LOへ放電している。(B) When V S < V C In this case, the first diode D 1 is conductive and the capacitor C is loaded through the first diode D 1 .
Discharging to L O.
この間にトランジスタＱが導通または不導通
となつても、トランジスタＱ、インダクタＬお
よび第２ダイオードD2には電流は流れない。
全波整流器DBも不導通となつている。 During this time, even if transistor Q becomes conductive or non-conductive, no current flows through transistor Q, inductor L, and second diode D2 .
The full-wave rectifier DB is also non-conducting.
以上の結果、負荷LOにかかる出力電圧VOは第
２図Ｃのようになる。 As a result of the above, the output voltage V O applied to the load L O becomes as shown in FIG. 2C.
上記(A)の場合における充電電流iLはインダクタ
Ｌのインダクタンス、スイツチング周波数、デユ
ーテイ比により調節が可能である。 The charging current i L in the above case (A) can be adjusted by the inductance of the inductor L, the switching frequency, and the duty ratio.
すなわち、インダクタンスを小さく、あるいは
周波数を低く、あるいはオン・デユーテイを大き
くすれば、充電電流iLが大きくなり、充電電圧VC
が大きく、出力電圧VOのリツプルを小さくする
ことができる。しかし、入力力率は低くなる。 In other words, if you reduce the inductance, lower the frequency, or increase the on-duty, the charging current i L will increase and the charging voltage V C
is large, and the ripple of the output voltage V O can be reduced. However, the input power factor will be lower.
インダクタンスを大きく、あるいは周波数を大
きく、あるいはオン・デユーテイを小さくすれ
ば、充電電流iLが小さくなり、充電電圧VCが小さ
く、出力電圧VOのリツプルは大きくなるが、入
力力率を改善することができる。また、スイツチ
ング・ロスも小さくできる。負荷電流はVS＞VC
では電源Ｅから全波整流器DBを介して直接にVS
＜VCではコンデンサＣからの放電で供給される
からである。すなわち、全負荷電流のうちスイツ
チング回路を経由するのは、このVS＜VCの区間
におけるコンデンサＣの放電分を充電するための
電流iLに限られるからである。 If you increase the inductance, increase the frequency, or decrease the on-duty, the charging current i L will decrease, the charging voltage V C will decrease, and the ripple of the output voltage V O will increase, but the input power factor will be improved. be able to. Moreover, switching loss can also be reduced. Load current is V S > V C
Then, directly from the power supply E through the full-wave rectifier DB, V S
This is because the voltage is supplied by the discharge from the capacitor C at <V C . That is, of the total load current, only the current i L for charging the discharged portion of the capacitor C in this section of V S <V C passes through the switching circuit.
電源投入時のインラツシユを抑制することにつ
いてはこのままでも効果があるが、電源投入後し
ばらくスイツチング周波数を上げたり、あるいは
オン・デユーテイを小さくして充電電流iLを制限
すると効果が大きい。 Although this is effective in suppressing inrush when the power is turned on, it is more effective to increase the switching frequency for a while after the power is turned on, or to limit the charging current iL by reducing the on-duty.
この実施例の直流電源回路がもつ利点をまとめ
ると次の通りである。 The advantages of the DC power supply circuit of this embodiment are summarized as follows.
(a) 平滑コンデンサＣへの充電回路にインダクタ
Ｌとスイツチ素子としてのトランジスタＱを直
列に配置したので、電源投入時のインラツシユ
電流が小さい。(a) Since the inductor L and the transistor Q as a switch element are arranged in series in the charging circuit for the smoothing capacitor C, the inrush current when the power is turned on is small.
(b) 充電電流iLを制御することができ、入力力率
を高くすることができる。(b) The charging current i L can be controlled, and the input power factor can be increased.
(c) 全波整流器DBの出力を直接負荷LOに接続
し、これと並列関係に平滑コンデンサＣと第１
ダイオードD1の直列回路を設けてこれの放電
電流とが合成されて負荷LOに供給されるよう
にしたのでスイツチ素子としてのトランジスタ
Ｑの負担分が小さくなり、損失を小さくでき
る。(c) Connect the output of the full-wave rectifier DB directly to the load L O , and connect the smoothing capacitor C and the first
Since a series circuit of the diode D1 is provided and the discharge current of the diode D1 is combined and supplied to the load L0 , the burden on the transistor Q as a switch element is reduced, and the loss can be reduced.
(d) リツプルの大きさを制御することができる。
たとえばけい光灯を低温下で点灯すると移動じ
まが生じたりするが、リツプルの大きな電源を
用いるとこれが避けられることが知られてい
る。このような場合に低温時だけ大きなリツプ
ルを発生させて移動じまを防止するような目的
に適合している。(d) The magnitude of ripples can be controlled.
For example, when a fluorescent lamp is turned on at low temperatures, movement stripes may occur, but it is known that this can be avoided by using a power source with large ripple. In such a case, it is suitable for the purpose of generating large ripples only at low temperatures to prevent movement fringes.
(e) スイツチ素子であるトランジスタＱの制御に
より出力電圧VOを変更して調光することなど
が行える。充電電流iLは高周波であるので、イ
ンダクタＬを小形・軽量化できる。(e) By controlling the transistor Q, which is a switch element, it is possible to change the output voltage VO and perform dimming. Since the charging current i L has a high frequency, the inductor L can be made smaller and lighter.
(f) 出力電圧VOのリツプルを大きくしてもコン
デンサ電圧VCのリツプルは小さいので、コン
デンサ電流は小さく、寿命に悪影響を与えるこ
とはない。またコンデンサＣも小容量のもので
よい。(f) Even if the ripple of the output voltage V O is increased, the ripple of the capacitor voltage V C is small, so the capacitor current is small and does not adversely affect the life. Further, the capacitor C may also have a small capacity.
第３図は他の実施例を示す。この場合、スイツ
チ素子としてのトランジスタＱ・インダクタＬ・
コンデンサＣをトランジスタＱが正線側１側に、
コンデンサＣが負線路２側に接続されている。第
１ダイオードD1が、インダクタＬの正端子にそ
のカソードを負線路２にそのアノードを接続して
いる点、および第２ダイオードD2が、インダク
タＬの負端子にそのアノードを、正線路１にその
カソードを接続している点は、先の実施例と同じ
である。 FIG. 3 shows another embodiment. In this case, transistor Q, inductor L, and
Connect capacitor C to transistor Q on the positive line side 1,
A capacitor C is connected to the negative line 2 side. A first diode D 1 connects its cathode to the positive terminal of the inductor L and its anode to the negative line 2 , and a second diode D 2 connects its anode to the negative terminal of the inductor L and its anode to the positive line 1 . The point that the cathode is connected to is the same as in the previous embodiment.
ただし、インダクタＬの蓄積電磁エネルギによ
るコンデンサＣの充電が第１ダイオードD1を介
して行われ、またコンデンサＣからの負荷LOに
対する放電が第２ダイオードD2を介して行われ
ている点は、先の実施例と異なる。しかし、動作
については先の実施例と変わるところがない。 However, the point is that the capacitor C is charged by the electromagnetic energy stored in the inductor L through the first diode D1 , and the discharge from the capacitor C to the load LO is performed through the second diode D2 . , which is different from the previous embodiment. However, there is no difference in operation from the previous embodiment.
この発明の直流電源回路によれば、スイツチ素
子における損失が小さく、スイツチ素子を小型化
でき、(ロ)コンデンサとしての容量の小さい小型の
ものを使用でき、またその寿命が長く、(ハ)インラ
ツシユ電流を十分に抑制して電源スイツチを良好
に保護し、(ニ)入力力率を大きくできるという効果
がある。
According to the DC power supply circuit of the present invention, the loss in the switch element is small, the switch element can be miniaturized, (b) a small capacitor with small capacity can be used, its life is long, and (c) the inrush element is small. This has the effect of sufficiently suppressing the current, protecting the power switch well, and (d) increasing the input power factor.
また、コンデンサの充電をパルス状に行い、そ
の周波数が高いので、インダクタについてもその
インダクタンス値が小さいものでよく、インダク
タを小型化することができ、また電源電圧と入力
電流との各波形を相似形に近づけ、入力力率を十
分に高いものとできる。 In addition, since the capacitor is charged in a pulsed manner and its frequency is high, the inductor only needs to have a small inductance value, making it possible to downsize the inductor and making the waveforms of the power supply voltage and input current similar. shape, and the input power factor can be made sufficiently high.
また、コンデンサの充電電圧の帰還によつてス
イツチ素子を制御するのではなく、別に設けた制
御回路によつて単に電源周波数により高い周波数
でスイツチ素子と導通・しや断を制御するので、
交流電源周波数に対して同期させることは要せ
ず、スイツチ素子のオンオフ制御を容易に行うこ
とができる。 Furthermore, instead of controlling the switch element by feedback of the charging voltage of the capacitor, a separately provided control circuit simply controls conduction/disconnection with the switch element at a frequency higher than the power supply frequency.
It is not necessary to synchronize with the AC power frequency, and the switch element can be easily controlled on and off.
第１図はこの発明の一実施例の電気回路図、第
２図はそれの電圧、電流の波形図、第３図は他の
実施例の電気回路図である。
Ｅ……交流電源、DB……整流器（全波整流
器）、Ｃ……コンデンサ、Ｌ……インダクタ、Ｑ
……トランジスタ（スイツチ素子）、D1……第１
ダイオード、D2……第２ダイオード、LO……負
荷。
FIG. 1 is an electric circuit diagram of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a voltage and current waveform diagram thereof, and FIG. 3 is an electric circuit diagram of another embodiment. E... AC power supply, DB... Rectifier (full wave rectifier), C... Capacitor, L... Inductor, Q
...transistor (switch element), D 1 ...first
Diode, D 2 ... second diode, L O ... load.
Claims (1)
出力側に負荷と並列接続の状態で接続したコンデ
ンサ・インダクタ・スイツチ素子からなる直列回
路と、カソードを前記インダクタの正端子にかつ
アノードを前記整流器の負端子にそれぞれ接続し
た第１ダイオードと、カソードを前記整流器の正
端子にかつアノードを前記インダクタの負端子に
それぞれ接続した第２ダイオードと、前記スイツ
チ素子を前記交流電源の周波数に比べて高い周波
数で導通・しや断する制御回路とを備えた直流電
源回路。1 A series circuit consisting of a rectifier connected to an AC power supply, a capacitor, an inductor, and a switch element connected in parallel with a load on the output side of this rectifier, with a cathode connected to the positive terminal of the inductor and an anode connected to the rectifier. a first diode connected to each negative terminal; a second diode having a cathode connected to the positive terminal of the rectifier and an anode connected to the negative terminal of the inductor; A DC power supply circuit equipped with a control circuit that conducts and disconnects at
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17397083A JPS6066664A (en) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | Dc power source circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17397083A JPS6066664A (en) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | Dc power source circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066664A JPS6066664A (en) | 1985-04-16 |
| JPH0440946B2 true JPH0440946B2 (en) | 1992-07-06 |
Family
ID=15970402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17397083A Granted JPS6066664A (en) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | Dc power source circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066664A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2674267B2 (en) * | 1990-03-31 | 1997-11-12 | 東芝ライテック株式会社 | Power supply |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6066669A (en) * | 1983-09-19 | 1985-04-16 | Hitachi Lighting Ltd | Power source circuit |
-
1983
- 1983-09-20 JP JP17397083A patent/JPS6066664A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6066664A (en) | 1985-04-16 |
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