(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の交流電圧を直流電圧にそれぞれ変換する第１及び第２の直流電源回路と、第２の直流電源回路の直流電圧をスイッチングすることにより高周波の駆動信号を発生する駆動回路と、駆動回路の発生した駆動信号によってそれぞれオン／オフされる複数のスイッチング素子を有し、各スイッチング素子で第１の直流電源回路の直流電圧をスイッチングすることによって駆動信号を増幅した高周波電力を発生して負荷に供給するメインアンプと、駆動回路の駆動信号が一次側に入力されると共に、二次側に各スイッチング素子の制御電極がそれぞれ接続された駆動トランスと、駆動トランスの一次巻線の両端電圧を検出する検出回路と、検出回路の検出電圧に基づいてスイッチング素子の制御電極に十分な電圧が印加されるように第２の直流電源回路の出力電圧を制御する制御回路とを備えて成ることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
メインアンプに流れる負荷電流を検出し、メインアンプに異常な負荷電流が流れると駆動回路の出力を停止させる保護回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
検出回路の検出値が第１の基準値以下になると、制御回路は第２の直流電源回路の出力を増加させるよう動作することを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
制御回路は、検出回路の検出値に応じて第２の直流電源回路の出力を連続的に変化させるよう動作することを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項５】
制御回路は、検出回路の検出値に応じて第２の直流電源回路の出力を段階的に変化させるよう動作することを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項６】
制御回路は、検出回路の検出値が第１の基準値以下になると、第２の直流電源回路の出力を増加させるように動作すると共に、検出回路の検出値が第１の基準値よりも大きい第２の基準値以上になると、第２の直流電源回路の出力を初期設定値に切り換えるように動作することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の電源装置。
【請求項７】
検出回路の検出値が、第１の基準値よりも十分小さい第３の基準値以下になると、制御回路は駆動回路の出力を停止させることを特徴とする請求項３又は６記載の電源装置。
【請求項８】
制御回路は第２の直流電源回路の出力電圧が所定の上限値以下になるように動作することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載の電源装置。
【請求項９】
上記負荷が無電極放電灯を少なくとも含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１つに記載の電源装置。
【請求項１０】
メインアンプの出力端子間に接続され無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、メインアンプと誘導コイルとのインピーダンスを整合することによってメインアンプの出力を効率良く無電極放電灯に供給するためのマッチング回路部とを設け、マッチング回路部を、回路定数が固定された素子で構成される第１のマッチング回路と、回路定数が可変の素子で構成されメインアンプの出力端に接続された第２のマッチング回路とで構成し、第１及び第２のマッチング回路の間を伝送線路を介して電気的に接続することを特徴とする請求項９記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電源装置の一例として、負荷に無電極放電灯を用いた無電極放電灯点灯装置があり、図１１に従来の無電極放電灯点灯装置の回路図を示す。この無電極放電灯点灯装置は、商用電源ＡＣを整流する整流回路部１と、整流回路部１の出力を平滑して所定の直流電圧を発生する直流電源部２と、ＭＯＳ型電界効果トランジスタよりなる一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路を有し、直流電源部２の出力電圧をスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２でスイッチングすることにより高周波電圧に変換する高周波電源部３と、透光性を有する材料から形成されたガラスバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯６と、無電極放電灯６に近接配置され、高周波電源部３から高周波電力が供給される誘導コイル５と、高周波電源部３と誘導コイル５とのインピーダンス整合をとり、無電極放電灯６に効率良く高周波電力を供給するためのマッチング回路４とを備えている。そして、高周波電源部３から誘導コイル５へ数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの高周波電流を流すことにより、誘導コイル５に高周波電磁界を発生させ、無電極放電灯６内に高周波プラズマ電流を発生させて、紫外線若しくは可視光を発生するようになっている。
【０００３】
ここで、高周波電源部３は、電力増幅を行う一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を用いたハーフブリッジ構成のメインアンプ３ａと、一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をそれぞれ駆動する駆動回路３ｂとで構成される。また、直流電源部２は、整流回路部１の出力電圧をスイッチング素子Ｑ４でスイッチングすることにより、整流回路部１の出力電圧を昇圧した直流電圧を発生してメインアンプ３ａに供給する昇圧チョッパ回路（第１の直流電源回路）２ａと、整流回路部１の出力電圧をスイッチング素子Ｑ５でスイッチングすることにより、整流回路部１の出力電圧を降圧した直流電圧を発生して駆動回路３ｂに供給する降圧チョッパ回路（第２の直流電源回路）２ｂとで構成される。
【０００４】
また無電極放電灯点灯装置では、無電極放電灯６の破損や寿命などによって無電極放電灯６が点灯しなくなると（いわゆる無負荷状態）、高周波電源部３からの高周波電力が無電極放電灯６によって消費されないため、電力の反射が発生して高周波電源部３を構成する素子にストレスが加わり、素子が劣化したり破損する虞がある。そこで、本回路では、スイッチング素子Ｑ２と昇圧チョッパ回路２ａとの間に電流検出用の抵抗Ｒｓ１を接続すると共に、無負荷異常時に高周波電源部３の出力を低下させて、高周波電源部３を構成する素子を保護する保護回路部７を設けている。保護回路部７では、抵抗Ｒｓ１の両端電圧からメインアンプ３ａへの入力電流を検出しており、その電流値が一定値を超えると、駆動回路３ｂの発振を停止させたり、駆動回路３ｂの発振動作を間欠的に行わせるなどして高周波電源部３の出力を低下させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した無電極放電灯点灯装置では、駆動回路３ｂの高周波出力をメインアンプ３ａに伝達するために駆動トランス８を用いており、駆動トランス８の一次巻線ｎ１を駆動回路３ｂの出力端子間に接続すると共に、二次巻線ｎ21，ｎ22をそれぞれスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間に接続している。ここで、駆動回路３ｂの高周波出力によってスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間に所望の電圧Ｖgsを発生させるため、駆動回路３ｂの出力端子間に可変容量型のコンデンサＣ１を接続して、駆動トランス８の二次側に発生する電圧を調整している。すなわち、コンデンサＣ１と駆動トランス８の一次巻線ｎ１とで共振回路を構成しており、無電極放電灯６を効率良く点灯させるため、この共振回路のＱ値を高い値に設定している。
【０００６】
ところで、図１２はコンデンサＣ１の静電容量値Ｃ１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsとの関係を示しており、静電容量値Ｃ１を変化させるとゲート・ソース間電圧Ｖgsが変動し、静電容量値Ｃ１を所定の値に設定した時にゲート・ソース間電圧Ｖgsにピークが生じる。したがって、コンデンサＣ１の静電容量値Ｃ１が設計値からずれると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsが設計値から低下し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動可能な電圧がゲート・ソース間に発生せず、ドライブ不足の状態となって、メインアンプ３ａの動作が不安定になる虞があった。例えば、コンデンサＣ１の静電容量値が初期時には図１２のＡ点に設定されていたのに対して、図１２のＢ点に変動すると、駆動回路３ｂから出力される電力が減少し、駆動トランス８の一次巻線ｎ１に発生する電圧Ｖct1が低下する。それに伴い、駆動トランス８の二次巻線ｎ21，ｎ22に発生する電圧Ｖct2も減少し、メインアンプ３ａのスイッチング素子Ｑ１（Ｑ２）を駆動するために十分な電圧がゲート・ソース間に発生せず、いわゆるドライブ不足の状態になる。その場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の出力電圧Ｖds1，Ｖds2はオンデューティが乱れて発振が不安定な状態となり、無電極放電灯６の光にちらつきを生じるようになる。そして、この状態が継続すると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が発熱したり、熱暴走したり、同時にオンとなる期間が生じる場合もあり、回路の破壊を招く虞もあった。
【０００７】
また、周囲温度の変化などによって駆動トランス８の一次巻線ｎ１のインダクタンスが変化した場合にも、上述と同様にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsが低下し、ドライブ不足となる虞がある。例えばこの無電極放電灯点灯装置が高温雰囲気で点灯されたとする。点灯装置を構成する回路素子はできるだけ温度特性の良い（温度に対して諸特性の変化量が小さい）ものを選択して使用しているが、比較的温度の影響を受けて特性の変化し易い部品が駆動トランス８である。駆動トランス８の温度が上昇すると一次巻線ｎ１のインダクタンスが変化して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsが低下する虞があり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動可能な電圧がゲート・ソース間に発生せず、ドライブ不足の状態となって、メインアンプ３ａの動作が不安定になる虞があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、ドライブ不足による回路の破損を防止した電源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、交流電源の交流電圧を直流電圧にそれぞれ変換する第１及び第２の直流電源回路と、第２の直流電源回路の直流電圧をスイッチングすることにより高周波の駆動信号を発生する駆動回路と、駆動回路の発生した駆動信号によってそれぞれオン／オフされる複数のスイッチング素子を有し、各スイッチング素子で第１の直流電源回路の直流電圧をスイッチングすることによって駆動信号を増幅した高周波電力を発生して負荷に供給するメインアンプと、駆動回路の駆動信号が一次側に入力されると共に、二次側に各スイッチング素子の制御電極がそれぞれ接続された駆動トランスと、駆動トランスの一次巻線の両端電圧を検出する検出回路と、検出回路の検出電圧に基づいてスイッチング素子の制御電極に十分な電圧が印加されるように第２の直流電源回路の出力電圧を制御する制御回路とを備えて成ることを特徴とし、駆動トランスの一次巻線の両端電圧は、スイッチング素子の制御電極に印加される電圧に比例しているので、制御回路が、検出回路の検出した電圧値に応じて第２の直流電源回路の出力電圧を変化させることにより、スイッチング素子の制御電極に印加される電圧に応じて第２の直流電源回路の出力電圧を変化させることができ、駆動回路は第２の直流電源回路の出力電圧をスイッチングすることによって駆動信号を発生しているから、第２の直流電源回路の出力電圧を変化させることによって駆動信号の大きさが変化し、スイッチング素子の制御電極に印加される電圧を変化させて、スイッチング素子の制御電極に十分な電圧を印加させることができる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、メインアンプに流れる負荷電流を検出し、メインアンプに異常な負荷電流が流れると駆動回路の出力を停止させる保護回路を設けたことを特徴とし、保護回路は、異常な負荷電流が流れると、駆動回路の出力を停止させているので、負荷異常時に負荷に電力が供給されるのを防止できる。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、検出回路の検出値が第１の基準値以下になると、制御回路は第２の直流電源回路の出力を増加させるよう動作することを特徴とし、請求項１又は２と同様の作用を奏する。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項１又は２の発明において、制御回路は、検出回路の検出値に応じて第２の直流電源回路の出力を連続的に変化させるよう動作することを特徴とし、制御回路は第２の直流電源の出力を連続的に変化させているので、制御動作時に第２の直流電源の出力が急激に変化し、負荷の動作が急激に変動するのを防止できる。
【００１３】
請求項５の発明では、請求項１又は２の発明において、制御回路は、検出回路の検出値に応じて第２の直流電源回路の出力を段階的に変化させるよう動作することを特徴とし、請求項１又は２と同様の作用を奏する。
【００１４】
請求項６の発明では、請求項１乃至５の何れか１つの発明において、制御回路は、検出回路の検出値が第１の基準値以下になると、第２の直流電源回路の出力を増加させるように動作すると共に、検出回路の検出値が第１の基準値よりも大きい第２の基準値以上になると、第２の直流電源回路の出力を初期設定値に切り換えるように動作することを特徴とし、第１の基準値と第２の基準値との間にヒステリシスを設けているので、第２の直流電源の出力電圧がばたつくのを防止できる。
【００１５】
請求項７の発明では、請求項３又は６の発明において、検出回路の検出値が、第１の基準値よりも十分小さい第３の基準値以下になると、制御回路は駆動回路の出力を停止させることを特徴とし、駆動回路の異常動作時に駆動回路の出力を停止させることができる。
【００１６】
請求項８の発明では、請求項１乃至７の何れか１つの発明において、制御回路は第２の直流電源回路の出力電圧が所定の上限値以下になるように動作することを特徴とし、第２の直流電源回路の出力電圧を上限値以下に制御することによって、駆動回路に過大な電圧が印加されるのを防止できる。
【００１７】
請求項９の発明では、請求項１乃至８の何れか１つの発明において、上記負荷が無電極放電灯を少なくとも含むことを特徴とし、請求項１乃至８の発明と同様の作用を奏する無電極放電灯点灯装置を実現できる。
【００１８】
請求項１０の発明では、請求項９の発明において、メインアンプの出力端子間に接続され無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、メインアンプと誘導コイルとのインピーダンスを整合することによってメインアンプの出力を効率良く無電極放電灯に供給するためのマッチング回路部とを設け、マッチング回路部を、回路定数が固定された素子で構成される第１のマッチング回路と、回路定数が可変の素子で構成されメインアンプの出力端に接続された第２のマッチング回路とで構成し、第１及び第２のマッチング回路の間を伝送線路を介して電気的に接続することを特徴とし、第１のマッチング回路は、回路定数が固定された素子で構成されているので、回路定数が可変の素子で構成された第２のマッチング回路に比べて小型化を図ることができ、第２のマッチング回路に比べて小型の第１のマッチング回路を無電極放電灯側に設けているので、無電極放電灯や誘導コイルや第１のマッチング回路を収納するケースを小型化することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１を参照して説明する。尚、電源装置の基本的な構成は、上述した従来例と共通するので、共通する箇所には同一の符号を付して、図示及び説明を省略する。
【００２１】
本実施形態では、上述した図１１の回路において、駆動トランス８の一次巻線ｎ１に発生する電圧を検出し、その検出結果に応じて降圧チョッパ回路２ｂの出力を制御する制御回路９を設けている。
【００２２】
駆動トランス８の一次巻線ｎ１の両端間には可変容量型のコンデンサＣ１が接続されており、一次巻線ｎ１の両端電圧Ｖ１を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧Ｖａと所定の基準電圧Ｖref1との高低を比較するコンパレータＣＰ１、コンパレータＣＰ１の出力に応じてオン／オフされるスイッチング素子Ｑ３などから制御回路９を構成している。
【００２３】
また、降圧チョッパ回路２ｂのスイッチング素子Ｑ５はチョッパ制御回路２ｃによってオン／オフが制御されており、チョッパ制御回路２ｃは入力端ａの電圧値に応じてスイッチング素子Ｑ５のスイッチング周波数或いはオンデューティを変化させることにより、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を変化させる。ここで、降圧チョッパ回路２ｂの出力端子間には抵抗Ｒ３，Ｒ４の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点が入力端ａに接続されている。また、抵抗Ｒ３の両端間にはダイオードＤ１及び抵抗Ｒ５を介してスイッチング素子Ｑ３が接続されている。
【００２４】
以下に本回路の動作を簡単に説明する。先ず無負荷時の動作について説明する。無電極放電灯６を負荷とする電源装置では、無電極放電灯６の破損や寿命などによって無電極放電灯６が点灯しない場合、高周波電源部３の負荷が誘導コイル５のみとなり、メインアンプ３ａに流れる電流が増加する。このように、メインアンプ３ａに異常な負荷電流が流れると、電流検出用の抵抗Ｒｓ１に過電流が流れて、その両端電圧が増加する。そして、抵抗Ｒｓ１の両端電圧が所定の基準電圧を越えると、保護回路部７が駆動回路３ｂの動作を停止させ、駆動回路３ｂからメインアンプ３ａに駆動信号が入力されるのを防止しており、無負荷時などの負荷異常時にメインアンプ３ａに過大な電流が流れて、メインアンプ３ａを構成する回路素子が破損するのを防止している。
【００２５】
ところで、周囲温度の変化などによって駆動トランス８の一次巻線ｎ１のインダクタンスが変化すると、従来例で説明したようにスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsが変動し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動可能な電圧がゲート・ソース間に発生せず、ドライブ不足の状態となって、メインアンプ３ａの動作が不安定になる虞がある。そこで、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsを監視しておき、このゲート・ソース間電圧Ｖgsが所定値以下になると、降圧チョッパ回路２ｂのスイッチング素子Ｑ５を制御して、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を増加させることにより、ゲート・ソース間電圧Ｖgsを増加させることも考えられるが、メインアンプ３ａのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は数十ＭＨｚ程度の高周波でオン／オフしているため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsには高調波成分による波形歪みが生じ、精度良く検出できない。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の一方のみにゲート・ソース間電圧Ｖgsを検出する検出回路を設けた場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作のバランスが乱れ、回路全体として正常に動作しなくなる虞もある。
【００２６】
そこで、本実施形態ではスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsを検出する代わりに、駆動トランス８の一次巻線ｎ１に発生する電圧Ｖct1を検出しており、電圧Ｖct1の波形は比較的整った正弦波形状であるので、電圧Ｖct1を精度良く検出することができる。ここで、駆動トランス８の電圧伝達率が周囲温度により大きく変化してしまうのであれば、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsの代替値として一次巻線ｎ１の両端電圧Ｖct1を採用することはできないが、駆動トランス８単独で一次側の電圧と二次側の電圧との振幅比（電圧伝達率）を測定したところ、周囲温度によって殆ど影響を受けないことが確認できたので、本実施形態ではゲート・ソース間電圧Ｖgsの代替値として一次巻線ｎ１の両端電圧Ｖct1 を採用している。
【００２７】
而して、制御回路９では、電圧Ｖct1を分圧した電圧Ｖａと基準電圧Ｖref1との高低を比較しており、電圧Ｖct1が低下し、第１の基準値たる基準電圧Ｖref1以下になると、コンパレータＣＰ１の出力がハイになり、スイッチング素子Ｑ３がオンになる。この時、抵抗Ｒ３と並列にスイッチング素子Ｑ３を介してダイオードＤ１及び抵抗Ｒ５の直列回路が接続され、抵抗Ｒ３，Ｒ５の合成抵抗が低下するので、分圧比が低下して、チョッパ制御回路２ｃの入力端ａの電圧が低下する。チョッパ制御回路２ｃは、入力端ａの電圧が低下すると、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を増加させるように動作するので、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧をスイッチングすることにより生成される駆動信号が増加する。したがって、駆動トランス８の一次巻線ｎ１に発生する電圧が上昇して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧に安定したドライブ電圧が発生するので、ドライブ不足となるのを防止できる。ここに、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２などから、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の制御電極に印加される電圧に対応した電気量を検出する検出回路が構成される。
【００２８】
ここで、コンパレータＣＰ１はヒステリシス特性を有しており、コンパレータＣＰ１の出力がローからハイに切り替わる時の基準電圧（第１の基準値）Ｖref1よりも、ハイからローに切り替わる時の基準電圧（第２の基準値）Ｖref1を大きい値に設定している。すなわち、制御回路９では、電圧Ｖａが第１の基準値以下になると降圧チョッパ回路２ｂの出力を増加させるように動作する共に、電圧Ｖａが第１の基準値よりも大きい第２の基準値以上になると、降圧チョッパ回路２ｂの出力を初期設定値に戻すように動作しており、コンパレータＣＰ１の出力がチャタリングして、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧がばたつくのを防止している。
【００２９】
（参考例）
本発明の参考例を図２を参照して説明する。尚、電源装置の基本的な構成は、実施形態１と共通するので、共通する箇所には同一の符号を付して、図示及び説明を省略する。
【００３０】
実施形態１の電源装置では、制御回路９が、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧Ｖgsの代わりに、駆動トランス８の一次巻線ｎ１に発生する電圧Ｖct1を検出しているが、本参考例では、駆動回路３ｂに流れる電流を検出している。すなわち、駆動回路３ｂと降圧チョッパ回路２ｂの低電位側出力端との間に駆動回路３ｂに流れる電流を検出するための抵抗Ｒｓ２を接続しており、制御回路９のコンパレータＣＰ１は、抵抗Ｒｓ２の両端電圧を分圧した電圧Ｖａと基準電圧Ｖref1との高低を比較している。
【００３１】
ここで、周囲温度の変化などによって駆動トランス８の一次巻線ｎ１のインダクタンスが変化すると、駆動回路３ｂに流れる電流が変化するので、制御回路９では、抵抗Ｒｓ２の両端電圧を検出することにより、ドライブ不足の状態を検出することができる。制御回路９では、電圧Ｖct2を分圧した電圧Ｖａと基準電圧Ｖref1との高低を比較しており、電圧Ｖct1が低下し、第１の基準値たる基準電圧Ｖref1以下になると、コンパレータＣＰ１の出力がハイになり、スイッチング素子Ｑ３がオンになる。この時、抵抗Ｒ３と並列にスイッチング素子Ｑ３を介してダイオードＤ１及び抵抗Ｒ５の直列回路が接続され、抵抗Ｒ３，Ｒ５の合成抵抗が低下するので、分圧比が低下して、チョッパ制御回路２ｃの入力端ａの電圧が低下する。チョッパ制御回路２ｃは、入力端ａの電圧が低下すると、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を増加させるように動作するので、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧をスイッチングすることにより生成される駆動信号が増加する。したがって、駆動トランス８の一次巻線ｎ１に発生する電圧が上昇して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧に安定したドライブ電圧が発生するので、ドライブ不足となるのを防止できる。
【００３２】
なお、コンパレータＣＰ１はヒステリシス特性を有しており、コンパレータＣＰ１の出力がローからハイに切り替わる時の基準電圧（第１の基準値）Ｖref1よりも、ハイからローに切り替わる時の基準電圧（第２の基準値）Ｖref1を大きい値に設定している。すなわち、制御回路９では、電圧Ｖａが第１の基準値以下になると降圧チョッパ回路２ｂの出力を増加させるように動作する共に、電圧Ｖａが第１の基準値よりも大きい第２の基準値以上になると、降圧チョッパ回路２ｂの出力を初期設定値に戻すように動作しており、コンパレータＣＰ１の出力がチャタリングして、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧がばたつくのを防止している。
【００３３】
また、本参考例では制御回路９が直流電流を検出しているので、実施形態１に比べて検出回路の構成を簡素化できる。
【００３４】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図３を参照して説明する。尚、電源装置の基本的な構成は、実施形態１と共通するので、共通する箇所には同一の符号を付して、図示及び説明を省略する。
【００３５】
実施形態１の電源装置では、制御回路９は、駆動トランス８の一次巻線ｎ１に発生する電圧Ｖct1を検出し、電圧Ｖct1を分圧した電圧Ｖａと基準電圧Ｖref1との高低に応じて、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を段階的に変化させているので、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を変化させる際に無電極放電灯６の出力がちらつく虞があるが、本実施形態では電圧Ｖct1を分圧した電圧Ｖａに応じて降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を連続的に変化させており、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を変化させる際に、高周波電源部３の出力が連続的に変化するから、無電極放電灯６の出力がちらつくのを防止することができる。
【００３６】
本実施形態では、駆動トランス８の一次巻線ｎ１の一端と回路のグランドとの間にダイオードＤ２を介して抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路を接続し、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点をＰＮＰトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ６のベースに接続している。スイッチング素子Ｑ６のエミッタは抵抗を介してプルアップされ、コレクタは抵抗Ｒ６を介して回路のグランドに接続されている。またスイッチング素子Ｑ６のエミッタはダイオードＤ１を介して抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されている。
【００３７】
ここで、周囲温度の変化に応じて駆動トランス８の一次巻線ｎ１のインダクタンスが変化すると、一次巻線ｎ１の両端電圧Ｖct1が変動し、両端電圧Ｖct1を分圧した電圧Ｖａが変化する。電圧Ｖａが変化すると、スイッチング素子Ｑ６のコレクタ電流が変化するので、抵抗Ｒ６の両端電圧が変化し、チョッパ制御回路２ｃの入力端ａの電圧が変動する。ここで、チョッパ制御回路２ｃは入力端ａの電圧に応じてスイッチング素子Ｑ５のスイッチング周波数或いはオンデューティを変化させているので、両端電圧Ｖct1に応じて降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を連続的に変化させることができる。駆動回路３ｂでは、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧をスイッチングすることにより駆動信号を生成しているので、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧に応じて、駆動トランス８の一次巻線に印加される電圧が変化し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間電圧に安定したドライブ電圧が発生させることができ、ドライブ不足となるのを防止できる。
【００３８】
尚、上述した参考例の電源装置においても、本実施形態と同様に、制御回路９が駆動回路３ｂに流れる電流を検出し、その検出結果に応じて降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を連続的に変化させるようにしても良く、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を変化させる際に、高周波電源部３の出力が連続的に変化するから、無電極放電灯６の出力がちらつくのを防止することができる。
【００３９】
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図４を参照して説明する。尚、電源装置の基本的な構成は、実施形態１と共通するので、共通する箇所には同一の符号を付して、図示及び説明を省略する。
【００４０】
実施形態１では、制御回路９が、駆動トランス８の一次巻線ｎ１に発生する電圧Ｖct1を検出しており、電圧Ｖct1を分圧した電圧が基準値Ｖref1以下になると、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を増加させているが、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧が一定値以上に増加すると、駆動回路３ｂを構成する回路素子に過大なストレスが加わる虞がある。そこで、本実施形態では、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧に上限値を設け、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧が上限値以上になると、制御回路９が駆動回路３ｂの発振動作を停止させている。
【００４１】
本実施形態では、電圧Ｖct1を分圧した電圧Ｖａと所定の基準電圧Ｖref3との高低を比較するコンパレータＣＰ２を制御回路９に設けている。ここで、基準電圧Ｖref3は降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧の上限値に対応する電圧に設定されており、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧が上限値を越え、電圧Ｖａが基準電圧Ｖref3を越えると、コンパレータＣＰ２の出力がローになる。コンパレータＣＰ２の出力は保護回路部７に入力されており、コンパレータＣＰ２の出力がローになると、保護回路部７は駆動回路３ｂの発振動作を停止させているので、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧が過大になって、降圧チョッパ回路２ｂを構成する回路部品に過大なストレスがかかるのを防止でき、また異常発生時に高周波電源部３の出力を停止させることができる。
【００４２】
また、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧が上限値を越えると、駆動回路３ｂに過大な電圧が印加されて、駆動回路３ｂを構成する回路部品が破壊される虞があり、駆動回路３ｂの回路部品が破壊されて、回路動作が異常になると、駆動トランス８の一次巻線ｎ１に発生する電圧Ｖct1が極めて小さい値となる場合がある。そこで、制御回路９では、電圧Ｖct1を分圧した電圧Ｖａが所定の上限値を越えると駆動回路３ｂの発振動作を停止する代わりに、電圧Ｖct1を分圧した電圧Ｖａが上述した第１の基準値よりも十分低い値に設定された第３の基準値以下になると、駆動回路３ｂの発振動作を停止させるようにしても良く、異常発生時に高周波電源部３の出力を停止させることができる。
【００４３】
（実施形態４）
ところで、図５は上述した実施形態１〜３及び参考例の無電極放電灯点灯装置の外観図を示しており、回路ユニット１１とランプユニット１２とが同軸ケーブル１０を介して接続されている。一般に、マッチング回路４は無電極放電灯６と誘導コイル５とが配置されるランプユニット１２側に収納されている。マッチング回路４は静電容量値を変化させることのできる可変容量コンデンサなどから構成されており、可変容量コンデンサの静電容量値を変化させることによって、高周波電源部３と誘導コイル５との間のインピーダンス整合をとり、高周波電源部３の出力を効率良く無電極放電灯６に供給している。ここで、マッチング回路４を構成する可変容量コンデンサとしては、耐圧、静電容量値の可変範囲、温度特性、高周波特性などを考慮して、空気可変コンデンサ（エアバリコン）が用いられるが、空気可変コンデンサは大型のため、ランプユニット１２が大型化してしまい、大きな設置スペースを確保する必要があり、またランプユニット１２の設計の自由度が低下していた。
【００４４】
そこで、本実施形態の電源装置では、図６に示すようにマッチング回路４を、静電容量値が固定されたチップコンデンサなどのコンデンサからなる第１のマッチング回路４ａと、静電容量値を変化させることのできる可変容量コンデンサからなる第２のマッチング回路４ｂとで構成している。そして、第１のマッチング回路４ａをランプユニット１２側に収納すると共に、第２のマッチング回路４ｂを回路ユニット１１側に収納し、第１のマッチング回路４ａと第２のマッチング回路４ｂとの間を伝送線路としての同軸ケーブル１０を介して電気的に接続している。このように、本実施形態では大型の第２のマッチング回路４ｂを回路ユニット１１側に収納しており、第２のマッチング回路４ｂに比べて小型の第１のマッチング回路４ａをランプユニット１２側に収納しているので、ランプユニット１２の小型化を図ることができ、ランプユニット１２の設計の自由度が向上する。
【００４５】
ところで、図７に示すようにランプユニット１２の回転自在に設けられた回転ジョイント部１３ａに同軸ケーブル１０の一端を接続し、この回転ジョイント部１３ａを介して同軸ケーブル１０をランプユニット１２に電気的且つ機械的に接続しても良く、回路ユニット１１とランプユニット１２との位置関係によって、同軸ケーブル１０がねじれたとしても、回転ジョイント部１３ａを回転させることによって同軸ケーブル１０のねじれを解消することができるから、同軸ケーブル１０に過大なストレスがかかることはなく、器具設計の自由度が向上する。
【００４６】
なお、ランプユニット１２に回転ジョイント部１３ａを設ける代わりに、図８に示すように回路ユニット１１側に回転ジョイント部１３ｂを設けたり、図９に示すように同軸ケーブル１０の途中に回転ジョイント部１３ｃを設けても良く、上述と同様、回路ユニット１１とランプユニット１２との位置関係によって、同軸ケーブル１０がねじれたとしても、同軸ケーブル１０に過大なストレスがかかることはなく、器具設計の自由度が向上する。また、図１０に示すように、無電極放電灯６や誘導コイル５やマッチング回路４ａが取り付けられるランプ支持体１４を、ユニット本体１５に対して回転自在に取り付けても良く、上述と同様、回路ユニット１１とランプユニット１２との位置関係によって、同軸ケーブル１０がねじれたとしても、同軸ケーブル１０の端部が接続されるランプ支持体１４を回転させることによって同軸ケーブル１０のねじれを解消することができるから、同軸ケーブル１０に過大なストレスがかかることはなく、器具設計の自由度が向上する。
【００４７】
尚、上述した各実施形態では負荷として無電極放電灯を用いているが、負荷を無電極放電灯に限定する趣旨のものではなく、無電極放電灯以外の負荷を用いても良いことは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、交流電源の交流電圧を直流電圧にそれぞれ変換する第１及び第２の直流電源回路と、第２の直流電源回路の直流電圧をスイッチングすることにより高周波の駆動信号を発生する駆動回路と、駆動回路の発生した駆動信号によってそれぞれオン／オフされる複数のスイッチング素子を有し、各スイッチング素子で第１の直流電源回路の直流電圧をスイッチングすることによって駆動信号を増幅した高周波電力を発生して負荷に供給するメインアンプと、駆動回路の駆動信号が一次側に入力されると共に、二次側に各スイッチング素子の制御電極がそれぞれ接続された駆動トランスと、駆動トランスの一次巻線の両端電圧を検出する検出回路と、検出回路の検出電圧に基づいてスイッチング素子の制御電極に十分な電圧が印加されるように第２の直流電源回路の出力電圧を制御する制御回路とを備えて成ることを特徴とし、駆動トランスの一次巻線の両端電圧は、スイッチング素子の制御電極に印加される電圧に比例しているので、制御回路が、検出回路の検出した電圧値に応じて第２の直流電源回路の出力電圧を変化させることにより、スイッチング素子の制御電極に印加される電圧に応じて第２の直流電源回路の出力電圧を変化させることができ、駆動回路は第２の直流電源回路の出力電圧をスイッチングすることによって駆動信号を発生しているから、第２の直流電源回路の出力電圧を変化させることによって駆動信号の大きさが変化し、スイッチング素子の制御電極に印加される電圧を変化させて、スイッチング素子の制御電極に十分な電圧を印加させることができ、スイッチング素子を確実に動作させることができるという効果がある。
【００４９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、メインアンプに流れる負荷電流を検出し、メインアンプに異常な負荷電流が流れると駆動回路の出力を停止させる保護回路を設けたことを特徴とし、保護回路は、異常な負荷電流が流れると、駆動回路の出力を停止させているので、負荷異常時に負荷に電力が供給されるのを防止できるという効果がある。
【００５０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、検出回路の検出値が第１の基準値以下になると、制御回路は第２の直流電源回路の出力を増加させるよう動作することを特徴とし、請求項１又は２の発明と同様の効果を奏する。
【００５１】
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、制御回路は、検出回路の検出値に応じて第２の直流電源回路の出力を連続的に変化させるよう動作することを特徴とし、制御回路は第２の直流電源の出力を連続的に変化させているので、制御動作時に第２の直流電源の出力が急激に変化し、負荷の動作が急激に変動するのを防止できるという効果がある。
【００５２】
請求項５の発明は、請求項１又は２の発明において、制御回路は、検出回路の検出値に応じて第２の直流電源回路の出力を段階的に変化させるよう動作することを特徴とし、請求項１又は２と同様の効果を奏する。
【００５３】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１つの発明において、制御回路は、検出回路の検出値が第１の基準値以下になると、第２の直流電源回路の出力を増加させるように動作すると共に、検出回路の検出値が第１の基準値よりも大きい第２の基準値以上になると、第２の直流電源回路の出力を初期設定値に切り換えるように動作することを特徴とし、第１の基準値と第２の基準値との間にヒステリシスを設けているので、第２の直流電源の出力電圧がばたつくのを防止できるという効果がある。
【００５４】
請求項７の発明は、請求項３又は６の発明において、検出回路の検出値が、第１の基準値よりも十分小さい第３の基準値以下になると、制御回路は駆動回路の出力を停止させることを特徴とし、駆動回路の異常動作時に駆動回路の出力を停止させることができるという効果がある。
【００５５】
請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れか１つの発明において、制御回路は第２の直流電源回路の出力電圧が所定の上限値以下になるように動作することを特徴とし、第２の直流電源回路の出力電圧を上限値以下に制御することによって、駆動回路に過大な電圧が印加されるのを防止できるという効果がある。
【００５６】
請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れか１つの発明において、上記負荷が無電極放電灯を少なくとも含むことを特徴とし、請求項１乃至８の発明と同様の作用を奏する無電極放電灯点灯装置を実現できるという効果がある。
【００５７】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、メインアンプの出力端子間に接続され無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、メインアンプと誘導コイルとのインピーダンスを整合することによってメインアンプの出力を効率良く無電極放電灯に供給するためのマッチング回路部とを設け、マッチング回路部を、回路定数が固定された素子で構成される第１のマッチング回路と、回路定数が可変の素子で構成されメインアンプの出力端に接続された第２のマッチング回路とで構成し、第１及び第２のマッチング回路の間を伝送線路を介して電気的に接続することを特徴とし、第１のマッチング回路は、回路定数が固定された素子で構成されているので、回路定数が可変の素子で構成された第２のマッチング回路に比べて小型化を図ることができ、第２のマッチング回路に比べて小型の第１のマッチング回路を無電極放電灯側に設けているので、無電極放電灯や誘導コイルや第１のマッチング回路を収納するケースを小型化することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態１の電源装置の回路図である。
【図２】  参考例の電源装置の回路図である。
【図３】  実施形態２の電源装置の回路図である。
【図４】  実施形態３の電源装置の回路図である。
【図５】  実施形態１〜３及び参考例の電源装置の外観図である。
【図６】  実施形態４の電源装置の回路図である。
【図７】  同上の外観図である。
【図８】  同上の別の電源装置の外観図である。
【図９】  同上のまた別の電源装置の外観図である。
【図１０】  同上のさらに別の電源装置の外観図である。
【図１１】  従来の電源装置の回路図である。
【図１２】  同上の動作を説明する波形図である。
【符号の説明】
２ａ  昇圧チョッパ回路
２ｂ  降圧チョッパ回路
３ａ  メインアンプ
３ｂ  駆動回路
６  無電極放電灯
８  駆動トランス
９  制御回路
Ｑ１，Ｑ２  スイッチング素子
Ｖct1  電圧
ｎ１  一次巻線
ｎ２１，ｎ２２  二次巻線
【図１】
0003726651.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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