(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器と、
前記全波整流器の出力に接続され、ＬＣ共振回路および負荷により成る負荷共振回路と、前記ＬＣ共振回路を構成するインダクタの一端に接続され降圧チョッパと共用されるスイッチング素子を含む２個以下のスイッチング素子とを有するインバータと、
前記インバータに直流電力を供給するための平滑コンデンサと、
前記インダクタにおいて降圧チョッパと共用される前記スイッチング素子に接続された一端側の一部および降圧チョッパと共用される前記スイッチング素子を介して前記全波整流器の出力から前記平滑コンデンサに充電電流を流すための充電用ダイオードと、
前記平滑コンデンサから前記インバータに直流電力を供給するための放電用ダイオードと
を備える電源装置。
【請求項２】
前記負荷共振回路とともに前記スイッチング素子と並列接続され、前記全波整流器の両出力端子の一方と順方向に一端が接続されるダイオードと、このダイオードと並列接続されるコンデンサとを備える請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記負荷共振回路は２次側に前記負荷が接続されるトランスを有する請求項１または２記載の電源装置。
【請求項４】
前記負荷共振回路を構成するインダクタは前記トランスの２次側に配置され、この２次側に配置されたインダクタの一端は１次側に接続される請求項３記載の電源装置。
【請求項５】
前記トランスはリーケージトランスである請求項３または４記載の電源装置。
【請求項６】
前記インダクタの一部が前記トランスの一方の巻線の一部である請求項３〜５のいずれかに記載の電源装置。
【請求項７】
交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器と、
前記全波整流器の両出力端子間に直列接続される一対のスイッチング素子と、
前記全波整流器の両出力端子の一方と一端が接続される第１コンデンサと、
インダクタ、このインダクタとともにＬＣ共振回路を構成するコンデンサ、およびこのコンデンサと並列接続される負荷により成り、前記一対のスイッチング素子の接続点と前記第１コンデンサの他端との間に接続される負荷共振回路と、
前記一対のスイッチング素子の両端のうち一方と一端が接続される平滑コンデンサと、
前記一対のスイッチング素子の両端のうち他方と前記平滑コンデンサの他端との間に接続され、前記平滑コンデンサの放電電流を流すための放電用ダイオードと、
前記平滑コンデンサの充電電流を流すための充電用ダイオードと
を備え、
前記ＬＣ共振回路を構成するインダクタは、前記一対のスイッチング素子の接続点と一端が接続される第１インダクタ、およびこの第１インダクタの他端と一端が接続される第２インダクタにより構成され、
前記充電用ダイオードは、前記第１および第２インダクタの一方の他端と前記平滑コンデンサの他端との間に接続される
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、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を高周波電圧に変換して負荷共振回路に高周波電力を供給する電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蛍光灯を効率的に点灯させるべく、交流電源からの交流電圧を整流および平滑して直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータにより高周波電圧に変換して、蛍光灯を負荷として含む負荷共振回路に高周波電力を供給する電源装置が広く使用されている。
【０００３】
図１９はこのような従来の電源装置を示す概略構成図で、この電源装置は、電源ＡＣからの交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器ＤＢと、この全波整流器ＤＢの両出力端子間に直列接続されるトランジスタＱ１１，Ｑ１２と、これらトランジスタＱ１１，Ｑ１２とそれそれ逆並列接続されるダイオードＤ１１，Ｄ１２と、全波整流器ＤＢの両出力端子間に直列接続されるコンデンサＣ１１，Ｃ１２と、インダクタＬ１、このインダクタＬ１とともに共振回路を構成するコンデンサＣ１０、およびこのコンデンサＣ１０と並列接続される負荷Ｚにより成り、トランジスタＱ１１，Ｑ１２の接続点とコンデンサＣ１１，Ｃ１２の接続点との間に接続される負荷共振回路１１PAと、トランジスタＱ１１のコレクタと正極性端子が接続される平滑用のコンデンサＣＥ１０と、トランジスタＱ１２のエミッタとコンデンサＣＥ１０の負極性端子との間に接続され、コンデンサＣＥ１０の放電電流を流すためのダイオードＤ１３と、インダクタＬ１およびコンデンサＣ１０の接続点とコンデンサＣＥ１０の負極性端子との間に接続され、コンデンサＣＥ１０の充電電流を流すためのダイオードＤ１４とを備えている（特開平５−５６６４７号公報参照）。
【０００４】
そして、この電源装置は、インバータのインダクタＬ１およびトランジスタＱ１２を降圧チョッパの構成要素として兼用し、この降圧チョッパによりコンデンサＣＥ１０を充電して、このコンデンサＣＥ１０からダイオードＤ１３を介して電源電圧が低い期間にインバータに直流電力を供給する構成になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１９に示す従来の電源装置では、インダクタＬ１に対して、降圧チョッパの動作に適切なインダクタンス値を設定することができない場合があった。この理由は、ＬＣ共振回路を構成するインダクタＬ１およびコンデンサＣ１０の各値を設定する際、負荷Ｚに印加すべき電圧をコンデンサＣ１０の両端に発生させる関係上、まずコンデンサＣ１０の容量値を決定してからインダクタＬ１のインダクタンス値を決定するので、インダクタＬ１の値がコンデンサＣ１０の値により大きな制限を受けるためである。特に、負荷Ｚが蛍光灯であると、この蛍光灯のフィラメントに適切な予熱電流を流すために、コンデンサＣ１０がしばしば蛍光灯の非電源側のフィラメント間に接続される場合がある。このような場合も、まず適切な予熱電流を流すようにコンデンサＣ１０の容量値が決定され、それからインダクタＬ１のインダクタンス値が決定されるので、インダクタＬ１の採り得る値がますます制限されることとなり、コンデンサＣＥ１０の充放電動作、つまり降圧チョッパの動作に適切なインダクタンス値をインダクタＬ１に設定することができなくなる場合が生じる。この結果、電源ＡＣから入力電圧（図２０（ａ）の実線で示す波形参照）および入力電流（図２０（ａ）の破線で示す波形参照）が降圧チョッパに取り込まれ、この降圧チョッパからインバータの両端に印加される電圧（図２０（ｂ）参照）の谷部で適切な平滑電圧を得ることができず、負荷Ｚに適切な出力電流を流すことができなくなる。すなわち、図２０（ｃ）に示すように、クレストファクタの悪い高周波電流が負荷Ｚに流れることになる。
【０００６】
図２１は本出願人により別に出願された放電灯点灯装置を示す概略構成図で、この放電灯点灯装置は、交流電源ＡＣからの交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器ＤＢと、この全波整流器ＤＢの正極性出力端子とアノードが接続されるダイオードＤ２５と、このダイオードＤ２５のカソードと全波整流器ＤＢの負極性出力端子との間に直列接続されるＦＥＴＱ２１，Ｑ２２と、全波整流器ＤＢの正極性出力端子と一端が接続されるコンデンサＣ２１と、一対のフィラメントを有する放電灯Ｌａ、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点とコンデンサＣ２１の他端との間に接続される１次巻線を有するとともに放電灯Ｌａの両フィラメントの各一端側と並列接続される２次巻線を有するリーケージトランス（以下単にトランス）Ｔ２、および放電灯Ｌａの両フィラメントの各他端側と並列接続されるコンデンサＣ１０により成る負荷共振回路２１PAと、ＦＥＴＱ２１のドレインと正極性端子が接続される平滑用のコンデンサＣＥ２０と、ＦＥＴＱ２２のソースとコンデンサＣＥ２０の負極性端子との間に接続され、コンデンサＣＥ２０の放電電流を流すためのダイオードＤ２３と、上記１次巻線およびコンデンサＣ２１の接続点とコンデンサＣＥ２０の負極性端子との間に接続され、コンデンサＣＥ２０の充電電流を流すためのダイオードＤ２４と、コンデンサＣＥ２０およびダイオードＤ２３と並列接続されるコンデンサＣ２３と、ダイオードＤ２５と並列接続されるコンデンサＣ２４とを備えている（特願平１０−２７０４１８号）。
【０００７】
この放電灯点灯装置では、トランスＴ２のリーケージインダクタンスおよびコンデンサＣ１０によってＬＣ共振回路が構成される。この場合、そのＬＣ共振回路の共振動作によって始動に充分な電圧を放電灯Ｌａに印加すべく、リーケージインダクタンスや始動電圧を得るための飽和設計などによりトランスＴ２の１次巻線の仕様が決定される。このため、図１９の電源装置と同様に、電源ＡＣから入力電圧（図２２（ａ）の実線で示す波形参照）および入力電流（図２２（ａ）の破線で示す波形参照）が取り込まれるが、インバータの両端に印加される電圧（図２２（ｂ）参照）の谷部で適切な平滑電圧を得ることができず、放電灯Ｌａに適切な出力電流を流すことができなくなる。すなわち、図２２（ｃ）に示すように、クレストファクタの悪い高周波電流が放電灯Ｌａに流れることになる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にし得る電源装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明の電源装置は、交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器と、前記全波整流器の出力に接続され、ＬＣ共振回路および負荷により成る負荷共振回路と、前記ＬＣ共振回路を構成するインダクタの一端に接続され降圧チョッパと共用されるスイッチング素子を含む２個以下のスイッチング素子とを有するインバータと、前記インバータに直流電力を供給するための平滑コンデンサと、前記インダクタにおいて降圧チョッパと共用される前記スイッチング素子に接続された一端側の一部および降圧チョッパと共用される前記スイッチング素子を介して前記全波整流器の出力から前記平滑コンデンサに充電電流を流すための充電用ダイオードと、前記平滑コンデンサから前記インバータに直流電力を供給するための放電用ダイオードとを備えるのである。
【００１０】
この構成では、例えば、ＬＣ共振回路のインダクタンス値および容量値を決定し、そのインダクタンス値の範囲内で、インバータのインダクタの一部のインダクタンス値を決定することが可能になるので、平滑コンデンサに適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００１１】
なお、前記負荷共振回路とともに前記スイッチング素子と並列接続され、前記全波整流器の両出力端子の一方と順方向に一端が接続されるダイオードと、このダイオードと並列接続されるコンデンサとを備える構成でもよい（請求項２）。この構成によれば、全波整流器の出力電圧が低くても入力電流の引込みが可能になる。
【００１２】
また、前記負荷共振回路は２次側に前記負荷が接続されるトランスを有する構成でもよい（請求項３）。この構成によれば、例えば、負荷が放電灯の場合、ランプ電圧の高い放電灯の点灯が可能になるとともに、複数の放電灯の直列点灯が可能となる。
【００１３】
また、前記負荷共振回路を構成するインダクタは前記トランスの２次側に配置され、この２次側に配置されたインダクタの一端は１次側に接続される構成でもよい（請求項４）。この構成でも、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００１４】
また、前記トランスはリーケージトランスであってもよい（請求項５）。この構成によれば、リーケージトランスのリーケージインダクタンスをＬＣ共振回路のインダクタに利用可能となる。
【００１５】
さらに、前記インダクタの一部が前記トランスの一方の巻線の一部であってもよい（請求項６）。この構成でも、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００１６】
請求項７記載の発明の電源装置は、交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器と、前記全波整流器の両出力端子間に直列接続される一対のスイッチング素子と、前記全波整流器の両出力端子の一方と一端が接続される第１コンデンサと、インダクタ、このインダクタとともにＬＣ共振回路を構成するコンデンサ、およびこのコンデンサと並列接続される負荷により成り、前記一対のスイッチング素子の接続点と前記第１コンデンサの他端との間に接続される負荷共振回路と、前記一対のスイッチング素子の両端のうち一方と一端が接続される平滑コンデンサと、前記一対のスイッチング素子の両端のうち他方と前記平滑コンデンサの他端との間に接続され、前記平滑コンデンサの放電電流を流すための放電用ダイオードと、前記平滑コンデンサの充電電流を流すための充電用ダイオードとを備え、前記ＬＣ共振回路を構成するインダクタは、前記一対のスイッチング素子の接続点と一端が接続される第１インダクタ、およびこの第１インダクタの他端と一端が接続される第２インダクタにより構成され、前記充電用ダイオードは、前記第１および第２インダクタの一方の他端と前記平滑コンデンサの他端との間に接続されるものである。
【００１７】
この構成では、充電用ダイオードが第１インダクタの他端と平滑コンデンサの他端との間に接続されると、例えば、ＬＣ共振回路のインダクタンス値および容量値を決定し、そのインダクタンス値の範囲内で、第１インダクタのインダクタンス値を決定することが可能になるので、平滑コンデンサに適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。また、充電用ダイオードが第２インダクタの他端と平滑コンデンサの他端との間に接続されると、ＬＣ共振回路のインダクタンス値と容量値との関係を満たしつつ、平滑コンデンサの充電経路のインピーダンスを任意の値に設定できるので、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第１実施形態の説明を行う。
【００１９】
図１に示す電源装置１０は、交流電源ＡＣからの交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器ＤＢと、この全波整流器ＤＢの両出力端子間に直列接続され、いわゆるハーフブリッジ型のインバータとして動作するトランジスタＱ１１，Ｑ１２（一対のスイッチング素子）と、これらトランジスタＱ１１，Ｑ１２とそれぞれ逆並列接続されるダイオードＤ１１，Ｄ１２と、全波整流器ＤＢの両出力端子間に直列接続されるコンデンサＣ１１，Ｃ１２と、インダクタＬ１０、このインダクタＬ１０とともにＬＣ共振回路を構成するコンデンサＣ１０、およびこのコンデンサＣ１０と並列接続される負荷Ｚにより成り、トランジスタＱ１１，Ｑ１２の接続点とコンデンサＣ１１，Ｃ１２の接続点との間に接続される負荷共振回路ＬＤと、トランジスタＱ１１のコレクタと正極性端子が接続される平滑用のコンデンサＣＥ１０と、トランジスタＱ１２のエミッタとコンデンサＣＥ１０の負極性端子との間に接続され、コンデンサＣＥ１０の放電電流を流すためのダイオードＤ１３（放電用ダイオード）と、コンデンサＣＥ１０の充電電流を流すためのダイオードＤ１４（充電用ダイオード）とにより構成されている。
【００２０】
上記構成の電源装置１０についてさらに詳述すると、インダクタＬ１０は、中間タップを有し、トランジスタＱ１１，Ｑ１２の接続点と一端が接続されるインダクタＬ１１（第１インダクタ）、およびこのインダクタＬ１１と直列接続されるインダクタＬ１２（第２インダクタ）の両インダクタンス要素により成り、このインダクタＬ１０とコンデンサＣ１１，Ｃ１２の接続点との間に並列接続の負荷ＺおよびコンデンサＣ１０が接続されている。そして、充電用のダイオードＤ１４がコンデンサＣＥ１０の負極性端子とインダクタＬ１１の他端との間に接続されている。
【００２１】
ただし、トランジスタＱ１１，Ｑ１２は、制御回路（図示せず）からの高周波制御信号によって例えば交互にオン／オフされる。また、第１実施形態では、トランジスタＱ１１，Ｑ１２および負荷共振回路ＬＤなどによりインバータが構成される。さらに、コンデンサＣ１１，Ｃ１２は、インバータの入力電圧を分圧する電源用のコンデンサであり、共振用のコンデンサＣ１０よりも十分に大きな容量を有している。
【００２２】
次に、上記構成の電源装置１０におけるＬＣ共振回路の各値の設定手順例について説明すると、ＬＣ共振回路の共振によって、所望の電圧がコンデンサＣ１０の両端に発生するように、あるいは所望の電流が負荷Ｚに流れるように、まず、コンデンサＣ１０の容量値を優先して、コンデンサＣ１０の容量値およびインダクタＬ１０のインダクタンス値の決定を行う。
【００２３】
次いで、ＬＣ共振回路ではなく降圧チョッパ側、すなわちその降圧チョッパによってコンデンサＣＥ１０が適切に充放電されるように、インダクタンス値が決定されたインダクタＬ１０におけるインダクタＬ１１のターン数の決定を行い、これら決定結果に従ってＬＣ共振回路の設定を行う。
【００２４】
このように、図１に示す回路構成を採用すれば、負荷Ｚに適切な電圧が印加するように、あるいは負荷Ｚに適切な電流が流れるように、ＬＣ共振回路の容量値を設定することができるとともに、インダクタＬ１０の一部であるインダクタＬ１１を降圧チョッパに割り当てることで、インダクタＬ１０のターン数の範囲内でインダクタＬ１１のターン数を任意に設定することが可能になるので、コンデンサＣＥ１０に適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。
【００２５】
図２および図３は図１に示す電源装置の動作説明図で、これらの図を用いて電源装置１０の動作の一例について説明する。
【００２６】
まず、負荷共振回路ＬＤに対する高周波電力の供給動作について説明すると、トランジスタＱ１１がオンになれば、図２（ａ）に示すように、コンデンサＣ１１、トランジスタＱ１１、インダクタＬ１０、負荷ＺとコンデンサＣ１０の並列回路、およびコンデンサＣ１１の経路に電流が流れる。他方、トランジスタＱ１２がオンになれば、図２（ｂ）に示すように、コンデンサＣ１２、負荷ＺとコンデンサＣ１０の並列回路、インダクタＬ１０、トランジスタＱ１２、およびコンデンサＣ１２の経路に電流が流れる。このように、負荷Ｚには、トランジスタＱ１１，Ｑ１２の高周波スイッチング動作によって、互いに逆向きとなる高周波電流が流れ、高周波電力が供給される。
【００２７】
ここで、負荷Ｚには、インダクタＬ１０およびコンデンサＣ１０により構成されるＬＣ共振回路の共振作用によって、コンデンサＣ１０の両端に生じる電圧が負荷Ｚに印加することになるので、トランジスタＱ１１，Ｑ１２のスイッチング周波数を制御することで、負荷Ｚへの印加電圧の制御が可能となる。
【００２８】
次に、コンデンサＣＥ１０の充放電動作について説明すると、電源電圧が十分に高い期間、つまり全波整流器ＤＢの出力電圧がコンデンサＣＥ１０の両端電圧よりも高い期間において、トランジスタＱ１２がオンになると、図３（ａ）に示すように、全波整流器ＤＢ、コンデンサＣＥ１０、ダイオードＤ１４、インダクタＬ１１、トランジスタＱ１２、および全波整流器ＤＢの経路に電流が流れる。他方、トランジスタＱ１２がオフになると、図３（ｂ）に示すように、インダクタＬ１１に蓄積されたエネルギーによって、インダクタＬ１１、ダイオードＤ１１、コンデンサＣＥ１０、ダイオードＤ１４、およびインダクタＬ１１の経路に回生電流が流れる。これにより、コンデンサＣＥ１０は、全波整流器ＤＢの整流出力によって充電されるとともに、インダクタＬ１１に蓄積されたエネルギーによって充電されることになる。すなわち、コンデンサＣＥ１０は、インダクタＬ１０の一部であるインダクタＬ１１、ダイオードＤ１１，Ｄ１４、トランジスタＱ１２、および当該コンデンサＣＥ１０により構成される降圧チョッパによって充電されるのである。
【００２９】
この充電動作に対して、電源電圧が低い期間に入ると、コンデンサＣＥ１０がダイオードＤ１３を介してトランジスタＱ１１，Ｑ１２の両端に接続される。これにより、トランジスタＱ１１，Ｑ１２により成るインバータの入力に直流電力が供給されることになる。
【００３０】
以上、第１実施形態によれば、降圧チョッパのインダクタとして、インバータ側のインダクタＬ１０の一部であるインダクタＬ１１を兼用するので、このインダクタＬ１１のターン数を任意に設定すれば、全波整流器ＤＢの出力ピーク電圧までの範囲内で、コンデンサＣＥ１０による平滑電圧を任意の電圧に設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００３１】
また、降圧チョッパを構成するコンデンサＣＥ１０の充電中において、図１９に示す従来の電源装置では、全波整流器ＤＢの出力が、コンデンサＣＥ１０、ダイオードＤ１４、コンデンサＣ１０およびコンデンサＣ１２の経路によって、コンデンサのみで分圧されるのに対し、第１実施形態の電源装置１０では、コンデンサＣＥ１０、ダイオードＤ１４、インダクタＬ１２、コンデンサＣ１０およびコンデンサＣ１２の経路になって、コンデンサに加えてインダクタが介在することになるので、負荷Ｚに急峻な電圧波形の変化のない安定な高周波電圧を印加することが可能となる。
【００３２】
図４は本発明の第２実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第２実施形態の説明を行う。
【００３３】
図４に示す電源装置２０は、交流電源ＡＣからの交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器ＤＢと、この全波整流器ＤＢの正極性出力端子とアノードが接続されるダイオードＤ２５と、全波整流器ＤＢの両出力端子間に、すなわちダイオードＤ２５のカソードと全波整流器ＤＢの負極性出力端子との間に直列接続されるＦＥＴＱ２１，Ｑ２２（一対のスイッチング素子）と、全波整流器ＤＢの正極性出力端子と一端が接続されるコンデンサＣ２１（第１コンデンサ）と、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点とコンデンサＣ２１の他端との間に接続される負荷共振回路ＬＤと、ＦＥＴＱ２１のドレインと正極性端子が接続される平滑用のコンデンサＣＥ２０と、ＦＥＴＱ２２のソースとコンデンサＣＥ２０の負極性端子との間に接続され、コンデンサＣＥ２０の放電電流を流すためのダイオードＤ２３（放電用ダイオード）と、コンデンサＣＥ２０の充電電流を流すためのダイオードＤ２４（充電用ダイオード）と、コンデンサＣＥ２０およびダイオードＤ２３と並列接続されるコンデンサＣ２３と、ダイオードＤ２５と並列接続されるインピーダンス要素としてのコンデンサＣ２４とにより構成されている。
【００３４】
上記構成の電源装置２０についてさらに詳述すると、負荷共振回路ＬＤは、第１実施形態と同様に構成され、インダクタＬ１０を構成するインダクタＬ１１の一端はＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点に接続されている。そして、ダイオードＤ２４はコンデンサＣＥ２０の負極性端子とインダクタＬ１１の他端との間に接続されている。
【００３５】
ただし、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２は、制御回路（図示せず）からの高周波制御信号によって例えば交互にオン／オフされる。また、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の各々は、ソース・サブストレートが接続されており、ドレインおよびソースにそれぞれカソードおよびアノードが接続される寄生ダイオードを有する構造になっている。さらに、第２実施形態では、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２および負荷共振回路ＬＤなどによりインバータが構成される。
【００３６】
次に、上記構成の電源装置２０におけるＬＣ共振回路の各値の設定手順例について説明すると、ＬＣ共振回路の共振によって、所望の電圧がコンデンサＣ１０の両端に発生するように、あるいは所望の電流が負荷Ｚに流れるように、まず、コンデンサＣ１０の容量値を優先して、コンデンサＣ１０の容量値およびインダクタＬ１０のインダクタンス値の決定を行う。
【００３７】
次いで、ＬＣ共振回路ではなく降圧チョッパ側、すなわちその降圧チョッパによってコンデンサＣＥ２０が適切に充放電されるように、インダクタンス値が決定されたインダクタＬ１０におけるインダクタＬ１１のターン数の決定を行い、これら決定結果に従ってＬＣ共振回路の設定を行う。
【００３８】
このように、図４に示す回路構成を採用すれば、負荷Ｚに適切な電圧が印加するように、あるいは負荷Ｚに適切な電流が流れるように、ＬＣ共振回路の容量値を設定することができるとともに、インダクタＬ１０の一部であるインダクタＬ１１を降圧チョッパに割り当てることで、インダクタＬ１０のターン数の範囲内でインダクタＬ１１のターン数を任意に設定することが可能になるので、コンデンサＣＥ２０に適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。
【００３９】
なお、コンデンサＣＥ２０の充放電動作の一例について説明すると、電源電圧が十分に高い期間、つまり全波整流器ＤＢの出力電圧がコンデンサＣ２４の両端電圧とコンデンサＣＥ２０の両端電圧との合計電圧よりも高い期間において、ＦＥＴＱ２２がオンになると、図５（ａ）に示すように、全波整流器ＤＢ、コンデンサＣ２１、負荷ＺとコンデンサＣ１０の並列回路、インダクタＬ１０、ＦＥＴＱ２２、および全波整流器ＤＢの経路に電流が流れる。この電流によってコンデンサＣ２１がフル充電されると、図５（ｂ）に示すように、全波整流器ＤＢ、コンデンサＣ２４とダイオードＤ２５の並列回路、コンデンサＣＥ２０、ダイオードＤ２４、インダクタＬ１１、ＦＥＴＱ２２、および全波整流器ＤＢの経路に電流が流れる。この後、ＦＥＴＱ２２がオフになると、図５（ｃ）に示すように、インダクタＬ１１に蓄積されたエネルギーによって、インダクタＬ１１、ＦＥＴＱ２１の寄生ダイオード、コンデンサＣＥ２０、ダイオードＤ２４、およびインダクタＬ１１の経路に回生電流が流れる。これにより、コンデンサＣＥ２０は、全波整流器ＤＢの整流出力によって充電されるとともに、インダクタＬ１１に蓄積されたエネルギーによって充電されることになる。すなわち、コンデンサＣＥ２０は、インダクタＬ１０の一部であるインダクタＬ１１、ＦＥＴＱ２１の寄生ダイオード、ダイオードＤ２４、ＦＥＴＱ２２、および当該コンデンサＣＥ２０により構成される降圧チョッパによって充電されるのである。
【００４０】
この充電動作に対して、電源電圧が低い期間に入ると、コンデンサＣＥ２０がダイオードＤ２３を介してＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の両端に接続される。これにより、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２により成るインバータの入力に直流電力が供給されることになる。
【００４１】
ここで、電源電圧が低い期間に、ＦＥＴＱ２２がオンになると、図６（ａ）に示すように、コンデンサＣＥ２０、コンデンサＣ２４、コンデンサＣ２１、負荷ＺとコンデンサＣ１０の並列回路、インダクタＬ１０、ＦＥＴＱ２２、ダイオードＤ２３、およびコンデンサＣＥ２０の経路に電流が流れ、コンデンサＣ２４の両端には図中において右向きの電圧が発生する。この後、コンデンサＣ２４の両端電圧がコンデンサＣＥ２０の両端電圧と全波整流器ＤＢの出力電圧との差電圧に達すると、全波整流器ＤＢの出力電圧がコンデンサＣＥ２０電圧よりも低くても、図６（ｂ）に示すように、全波整流器ＤＢ、コンデンサＣ２１、負荷ＺとコンデンサＣ１０の並列回路、インダクタＬ１０、ＦＥＴＱ２２、および全波整流器ＤＢの経路に電源ＡＣからの入力電流が流れる。つまり、コンデンサＣ２４を設けることにより、全波整流器ＤＢの出力電圧が低くても入力電流の引込みが可能になるのである。この結果、入力電流歪みが改善される。
【００４２】
以上、第２実施形態によれば、降圧チョッパのインダクタとして、インバータ側のインダクタＬ１０の一部であるインダクタＬ１１を兼用するので、このインダクタＬ１１のターン数を任意に設定すれば、全波整流器ＤＢの出力ピーク電圧までの範囲内で、コンデンサＣＥ１０による平滑電圧を任意の電圧に設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００４３】
また、降圧チョッパを構成するコンデンサＣＥ２０の充電中において、全波整流器ＤＢの出力がコンデンサのみで分圧される期間がなく、コンデンサＣＥ２０を充電するＦＥＴＱ２２がオンになっても、負荷Ｚがコンデンサのみで構成される閉ループに接続されることはなく、インダクタＬ１２が直列に介在するので、負荷Ｚに急峻な電圧波形の変化のない安定な高周波電圧を印加することが可能となる。
【００４４】
図７は本発明の第３実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第３実施形態の説明を行うと、電源装置３０は、放電灯Ｌａを負荷として含む負荷共振回路ＬＤａを備える以外は第２実施形態の電源装置２０と同様に構成されている。すなわち、負荷共振回路ＬＤａにおいて、放電灯Ｌａは、コンデンサＣ２１とインダクタＬ１０との間に介在するように、自己の両フィラメントの各一端がそれぞれコンデンサＣ２１およびインダクタＬ１０に接続され、両フィラメントの各他端側がコンデンサ１０と並列接続されている。
【００４５】
次に、既に明らかではあるが、ＬＣ共振回路の各値の設定手順例について概説すると、まず、コンデンサＣ１０の容量値を優先して、コンデンサＣ１０の容量値およびインダクタＬ１０のインダクタンス値の決定を行い、次いで、インダクタＬ１１のターン数の決定を行い、これら決定結果に従ってＬＣ共振回路の設定を行う。
【００４６】
このように、図７に示す回路構成でも、放電灯Ｌａに適切な電圧が印加するように、あるいは放電灯Ｌａに適切な電流が流れるように、ＬＣ共振回路の容量値を設定することができるとともに、コンデンサＣＥ２０に適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００４７】
また、電源投入時にインバータのスイッチング周波数を高くすれば、放電灯Ｌａに対して、フィラメントの先行予熱および始動が容易に可能となり、点灯時においてもフィラメントを一定温度に保つように予熱を常時維持することが可能になる。
【００４８】
さらに、放電灯Ｌａは、コンデンサ以外にインダクタＬ１０あるいはこの一部を介した閉ループと接続されるので、急峻なランプ電圧の変動を避けることができ、放電灯Ｌａを安定に点灯させることができる。
【００４９】
図８は本発明の第４実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第４実施形態の説明を行う。
【００５０】
図８に示す電源装置４０は、交流電源ＡＣからの交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器ＤＢと、この全波整流器ＤＢの負極性出力端子とカソードが接続されるダイオードＤ３５と、全波整流器ＤＢの両出力端子間に、すなわち全波整流器ＤＢの正極性出力端子とダイオードＤ３５のアノードとの間に直列接続されるＦＥＴＱ２１，Ｑ２２と、全波整流器ＤＢの負極性出力端子と一端が接続されるコンデンサＣ３１（第１コンデンサ）と、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点とコンデンサＣ３１の他端との間に接続される負荷共振回路ＬＤｂと、ＦＥＴＱ２１のドレインと正極性端子が接続される平滑用のコンデンサＣＥ２０と、コンデンサＣＥ２０の正極性端子とＦＥＴＱ２２のソースとの間に接続され、コンデンサＣＥ２０の放電電流を流すためのダイオードＤ２３（放電用ダイオード）と、コンデンサＣＥ２０の充電電流を流すためのダイオードＤ２４（充電用ダイオード）と、コンデンサＣＥ２０およびダイオードＤ２３と並列接続されるコンデンサＣ２３と、ダイオードＤ３５と並列接続されるインピーダンス要素としてのコンデンサＣ３４とにより構成されている。
【００５１】
上記構成の電源装置４０についてさらに詳述すると、負荷共振回路ＬＤｂは、インダクタＬ１０と、一対のフィラメントを有する放電灯Ｌａと、インダクタＬ１０とコンデンサＣ３１との間に接続される１次巻線を有するとともに放電灯Ｌａの両フィラメントの各一端側と並列接続される２次巻線を有するトランスＴ１と、放電灯Ｌａの両フィラメントの各他端側と並列接続されるコンデンサＣ１０とにより成り、インダクタＬ１０を構成するインダクタＬ１１の一端はＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点に接続されている。そして、ダイオードＤ２４はコンデンサＣＥ２０の負極性端子とインダクタＬ１１の他端との間に接続されている。
【００５２】
次に、ＬＣ共振回路の各値の設定手順例について概説すると、まず、コンデンサＣ１０の容量値を優先して、コンデンサＣ１０の容量値およびインダクタＬ１０のインダクタンス値の決定を行い、次いで、インダクタＬ１１のターン数の決定を行い、これら決定結果に従ってＬＣ共振回路の設定を行う。
【００５３】
このように、図８に示す回路構成でも、放電灯Ｌａに適切な電圧が印加するように、あるいは放電灯Ｌａに適切な電流が流れるように、ＬＣ共振回路の容量値を設定することができるとともに、コンデンサＣＥ２０に適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００５４】
また、出力にトランスＴ１を介在させることにより、ランプ電圧の高い放電灯の点灯が可能になるとともに、複数の放電灯の直列点灯が可能となる。
【００５５】
図９は本発明の第５実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第５実施形態の説明を行う。
【００５６】
図９に示す電源装置５０は、全波整流器ＤＢ、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２、コンデンサＣＥ２０，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３４、およびダイオードＤ２３，Ｄ２４，Ｄ３５を第４実施形態と同様に備えているほか、第４実施形態との相違点として、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点とコンデンサＣ３１の他端との間に接続される負荷共振回路ＬＤｃを備えている。
【００５７】
この負荷共振回路ＬＤｃは、インダクタＬ１０と、このインダクタＬ１０と直列接続されるコンデンサＣ５５と、一対のフィラメントを有する放電灯Ｌａと、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点とコンデンサＣ３１の他端との間に接続される１次巻線を有するとともに、インダクタＬ１０およびコンデンサＣ５５を介して放電灯Ｌａの両フィラメントの各一端側と並列接続される２次巻線を有するトランスＴ１と、放電灯Ｌａの両フィラメントの各他端側と並列接続されるコンデンサＣ１０とにより成り、インダクタＬ１０を構成するインダクタＬ１１の一端はＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点に接続されている。そして、ダイオードＤ２４はコンデンサＣＥ２０の負極性端子とインダクタＬ１１の他端との間に接続されている。ただし、コンデンサＣ５５は、直流出力が放電灯Ｌａに印加するのを防止するためのＤＣカットコンデンサであり、コンデンサＣ１０よりも十分大きく、ＬＣ共振に大きな影響を与えない程度の容量値に設定される。
【００５８】
次に、ＬＣ共振回路の各値の設定手順例について概説すると、まず、コンデンサＣ１０の容量値を優先して、コンデンサＣ１０の容量値およびインダクタＬ１０のインダクタンス値の決定を行い、次いで、インダクタＬ１１のターン数の決定を行い、これら決定結果に従ってＬＣ共振回路の設定を行う。
【００５９】
このように、図９に示す回路構成でも、放電灯Ｌａに適切な電圧が印加するように、あるいは放電灯Ｌａに適切な電流が流れるように、ＬＣ共振回路の容量値を設定することができるとともに、コンデンサＣＥ２０に適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００６０】
図１０は本発明の第６実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第６実施形態の説明を行う。
【００６１】
図１０に示す電源装置６０は、全波整流器ＤＢ、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２、コンデンサＣＥ２０，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３４、およびダイオードＤ２３，Ｄ２４，Ｄ３５を第４実施形態と同様に備えているほか、第４実施形態と相違する負荷共振回路ＬＤｄを備えている。
【００６２】
この負荷共振回路ＬＤｃは、一対のフィラメントを有する放電灯Ｌａと、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点に一端が接続されるインダクタＬ２１と、このインダクタＬ２１の他端とコンデンサＣ３１の他端との間に接続される１次巻線を有するとともに放電灯Ｌａの両フィラメントの各一端側と並列接続される２次巻線を有するトランス（リーケージトランス）Ｔ２と、放電灯Ｌａの両フィラメントの各他端側と並列接続され、インダクタＬ２１およびトランスＴ２のリーケージインダクタンスとともにＬＣ共振回路を構成するコンデンサＣ１０とにより成る。そして、ダイオードＤ２４は、ＬＣ共振回路を構成するインダクタの一部であるインダクタＬ２１の他端とコンデンサＣＥ２０の負極性端子との間に接続されている。
【００６３】
次に、ＬＣ共振回路の各値の設定手順例について概説すると、まず、コンデンサＣ１０の容量値を優先して、コンデンサＣ１０の容量値と、トランスＴ２のリーケージインダクタンスおよびインダクタＬ２１のインダクタンス値の決定を行い、次いで、インダクタＬ２１のインダクタンス値を優先して、トランスＴ２のリーケージインダクタンスおよびインダクタＬ２１のインダクタンス値の決定を行い、これら決定結果に従ってＬＣ共振回路の設定を行う。
【００６４】
このように、図１０に示す回路構成でも、放電灯Ｌａに適切な電圧が印加するように、あるいは放電灯Ｌａに適切な電流が流れるように、ＬＣ共振回路の容量値を設定することができるとともに、コンデンサＣＥ２０に適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００６５】
また、第６実施形態では、中間タップを設けることなく、全波整流器ＤＢ、コンデンサＣＥ２０、ダイオードＤ２４、インダクタＬ２１、ＦＥＴＱ２２、ダイオードＤ３５とコンデンサＣ３４の並列回路、および全波整流器ＤＢの経路で降圧チョッパ回路の充電経路を形成することができる。
【００６６】
図１１は本発明の第７実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第７実施形態の説明を行う。
【００６７】
図１１に示す電源装置７０は、全波整流器ＤＢ、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２、コンデンサＣＥ２０，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３４、およびダイオードＤ２３，Ｄ２４，Ｄ３５を第６実施形態と同様に備えているほか、第６実施形態と相違する負荷共振回路ＬＤｅを備えている。
【００６８】
この負荷共振回路ＬＤｅは、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点と一端が接続されるインダクタＬ２１と、このインダクタＬ２１の他端と直列接続されるコンデンサＣ５５と、一対のフィラメントを有する放電灯Ｌａと、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点とコンデンサＣ３１の他端との間に接続される１次巻線を有するとともに、インダクタＬ２１およびコンデンサＣ５５を介して放電灯Ｌａの両フィラメントの各一端側と並列接続される２次巻線を有するトランス（リーケージトランス）Ｔ２と、放電灯Ｌａの両フィラメントの各他端側と並列接続され、インダクタＬ２１およびトランスＴ２のリーケージインダクタンスとともにＬＣ共振回路を構成するコンデンサＣ１０とにより成る。
【００６９】
次に、ＬＣ共振回路の各値の設定手順例について概説すると、まず、コンデンサＣ１０の容量値を優先して、コンデンサＣ１０の容量値と、トランスＴ２のリーケージインダクタンスおよびインダクタＬ２１のインダクタンス値の決定を行い、次いで、インダクタＬ２１のインダクタンス値を優先して、トランスＴ２のリーケージインダクタンスおよびインダクタＬ２１のインダクタンス値の決定を行い、これら決定結果に従ってＬＣ共振回路の設定を行う。
【００７０】
このように、図１１に示す回路構成でも、放電灯Ｌａに適切な電圧が印加するように、あるいは放電灯Ｌａに適切な電流が流れるように、ＬＣ共振回路の容量値を設定することができるとともに、コンデンサＣＥ２０に適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００７１】
図１２は本発明の第８実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第８実施形態の説明を行う。
【００７２】
図１２に示す電源装置８０は、交流電源ＡＣからの交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器ＤＢと、この全波整流器ＤＢの正極性出力端子とアノードが接続されるダイオードＤ２５と、全波整流器ＤＢの両出力端子間に、すなわちダイオードＤ２５のカソードと全波整流器ＤＢの負極性出力端子との間に直列接続されるＦＥＴＱ２１，Ｑ２２（一対のスイッチング素子）と、全波整流器ＤＢの正極性出力端子と一端が接続されるコンデンサＣ２１（第１コンデンサ）と、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点とコンデンサＣ２１の他端との間に接続される負荷共振回路ＬＤｆと、ＦＥＴＱ２２のソースと負極性端子が接続される平滑用のコンデンサＣＥ３０と、ＦＥＴＱ２１のドレインとコンデンサＣＥ３０の正極性端子との間に接続され、コンデンサＣＥ３０の放電電流を流すためのダイオードＤ３３（放電用ダイオード）と、コンデンサＣＥ３０の充電電流を流すためのダイオードＤ３４（充電用ダイオード）と、コンデンサＣＥ３０およびダイオードＤ３３と並列接続されるコンデンサＣ２３と、ダイオードＤ２５と並列接続されるコンデンサＣ２４とにより構成されている。
【００７３】
上記構成の電源装置８０についてさらに詳述すると、負荷共振回路ＬＤｆは、一対のフィラメントを有する放電灯Ｌａと、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点とコンデンサＣ２１の他端との間に接続される１次巻線を有するとともに、放電灯Ｌａの両フィラメントの各一端側と並列接続される２次巻線を有するリーケージトランス（以下単にトランス）Ｔ３と、放電灯Ｌａの両フィラメントの各他端側と並列接続され、トランスＴ３の１次巻線の励磁インダクタンスとともにＬＣ共振回路を構成するコンデンサＣ１０とを備え、トランスＴ３の１次巻線は、中間タップを有し、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点と一端が接続され、１次巻線の励磁インダクタンスの一部により成るインダクタＬ３１（第１インダクタ）、およびこのインダクタＬ３１と直列接続され、１次巻線の励磁インダクタンスの残部により成るインダクタＬ３２（第２インダクタ）の両インダクタンス要素に分割されている。そして、ダイオードＤ３４はコンデンサＣＥ２０の正極性端子とインダクタＬ３１の他端との間に接続されている。
【００７４】
ここで、図２１の放電灯点灯装置では、コンデンサＣＥ２０は、全波整流器ＤＢ、ダイオードＤ２５とコンデンサＣ２４の並列回路、コンデンサＣＥ２０、ダイオードＤ２４、トランスＴ２の１次巻線、ＦＥＴＱ２２、および全波整流器ＤＢの経路により充電され、この経路にはトランスＴ２の１次巻線の励磁インダクタンス全てが含まれる。これに対して、電源装置８０では、コンデンサＣＥ３０は、全波整流器ＤＢ、ダイオードＤ２５とコンデンサＣ２４の並列回路、ＦＥＴＱ２１、インダクタＬ３１、ダイオードＤ３４、コンデンサＣＥ３０、および全波整流器ＤＢの経路により充電され、この経路にはトランスＴ３の１次巻線の一部である励磁インダクタンスとしてのインダクタＬ３１が含まれ、この点で電源装置８０は図２１の放電灯点灯装置と相違する。
【００７５】
次に、ＬＣ共振回路の各値の設定手順例について概説すると、まず、コンデンサＣ１０の容量値を優先して、コンデンサＣ１０の容量値およびインダクタＬ３１，Ｌ３２のインダクタンス値の決定を行い、次いで、インダクタＬ３１のインダクタンス値を優先して、インダクタＬ３１，Ｌ３２のインダクタンス値の決定を行い、これら決定結果に従ってＬＣ共振回路の設定を行う。
【００７６】
このように、図１２に示す回路構成でも、放電灯Ｌａに適切な電圧が印加するように、あるいは放電灯Ｌａに適切な電流が流れるように、ＬＣ共振回路の容量値を設定することができるとともに、コンデンサＣＥ３０に適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００７７】
なお、第８実施形態では、ＬＣ共振回路のインダクタがトランスＴ３のリーケージインダクタにより構成されるが、例えば、図１３に示すように、トランスＴ３の２次巻線に別のインダクタＬ２を直列に介在させる構成でもよい。この構成でも、インダクタＬ３１のインダクタンス値を適切に設定すれば、コンデンサＣＥ３０に適切な平滑電圧を発生させることが可能になり、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。また、中間タップを有するインダクタを用いて、このインダクタが有する一方のインダクタンス要素の一端をＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点に接続する構成にすれば、リーケージトランスを用いなくても同様の効果を奏することが可能となる。
【００７８】
図１４は本発明の第９実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第９実施形態の説明を行う。
【００７９】
図１４に示す電源装置９０は、全波整流器ＤＢ、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２、コンデンサＣＥ２０，Ｃ２３，Ｃ３１，Ｃ３４、およびダイオードＤ２３，Ｄ２４，Ｄ３５を第４実施形態と同様に備えているほか、第４実施形態と相違する負荷共振回路ＬＤｇを備えている。
【００８０】
この負荷共振回路ＬＤｇは、一対のフィラメントを有する放電灯Ｌａと、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点とコンデンサＣ３１の他端との間に接続される１次巻線を有するとともに、放電灯Ｌａの両フィラメントの各一端側と並列接続される２次巻線を有するリーケージトランス（以下単にトランス）Ｔ４と、放電灯Ｌａの両フィラメントの各他端側と並列接続され、トランスＴ４の２次巻線の励磁インダクタンスとともにＬＣ共振回路を構成するコンデンサＣ１０とを備え、トランスＴ４の２次巻線は、中間タップを有し、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点と一端が接続され、２次巻線の励磁インダクタンスの一部により成るインダクタＬ４１（第１インダクタ）、およびこのインダクタＬ４１と直列接続され、２次巻線の励磁インダクタンスの残部により成るインダクタＬ４２（第２インダクタ）の両インダクタンス要素に分割されている。そして、ダイオードＤ２４はコンデンサＣＥ２０の負極性端子とインダクタＬ４１の他端との間に接続されている。
【００８１】
ここで、第８実施形態の電源装置８０では、コンデンサＣＥ３０は、全波整流器ＤＢ、ダイオードＤ２５とコンデンサＣ２４の並列回路、ＦＥＴＱ２１、インダクタＬ３１、ダイオードＤ３４、コンデンサＣＥ３０、および全波整流器ＤＢの経路により充電される。これに対して、本実施形態の電源装置９０では、コンデンサＣＥ２０は、全波整流器ＤＢ、コンデンサＣＥ２０、ダイオードＤ２４、インダクタＬ４１、ＦＥＴＱ２２、ダイオードＤ３５とコンデンサＣ３４の並列回路、および全波整流器ＤＢの経路により充電され、トランスの２次巻線側のインダクタＬ４１を経由する点で電源装置９０は電源装置８０と相違する。
【００８２】
次に、ＬＣ共振回路の各値の設定手順例について概説すると、まず、コンデンサＣ１０の容量値を優先して、コンデンサＣ１０の容量値およびインダクタＬ４１，Ｌ４２のインダクタンス値の決定を行い、次いで、インダクタＬ４１のインダクタンス値を優先して、インダクタＬ４１，Ｌ４２のインダクタンス値の決定を行い、これら決定結果に従ってＬＣ共振回路の設定を行う。
【００８３】
このように、図１４に示す回路構成でも、放電灯Ｌａに適切な電圧が印加するように、あるいは放電灯Ｌａに適切な電流が流れるように、ＬＣ共振回路の容量値を設定することができるとともに、コンデンサＣＥ２０に適切な平滑電圧が発生するように、ＬＣ共振回路のインダクタンス値を設定することが可能になる。この結果、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００８４】
なお、第９実施形態では、ＬＣ共振回路のインダクタがトランスＴ４のリーケージインダクタにより構成されるが、例えば、図１５に示すように、トランスＴ４の２次巻線に別のインダクタＬ２を直列に介在させる構成でもよい。この構成でも、インダクタＬ４１のインダクタンス値を適切に設定すれば、コンデンサＣＥ２０に適切な平滑電圧を発生させることが可能になり、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。また、中間タップを有するインダクタを用いて、このインダクタが有する一方のインダクタンス要素の一端をＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点に接続する構成にすれば、リーケージトランスを用いなくても同様の効果を奏することが可能となる。
【００８５】
図１６は本発明の第１０実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第１０実施形態の説明を行うと、電源装置１００は、図８に示す第４実施形態の電源装置４０における図略の制御回路に対して、いわゆる自励式の制御回路を適用して成るものである。
【００８６】
この自励式の制御回路は、ＦＥＴＱ２１のゲートと一端が接続されるゲート波形調整用の抵抗Ｒ１と、図１６に示す極性でインダクタＬ１０と磁気結合され、抵抗Ｒ１の他端とＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点との間に接続されるインダクタＬ１３と、ＦＥＴＱ２２のゲートと一端が接続されるゲート波形調整用の抵抗Ｒ２と、図１６に示す極性でインダクタＬ１０と磁気結合され、抵抗Ｒ２の他端とＦＥＴＱ２２のソースとの間に接続されるインダクタＬ１４とにより構成されている。つまり、ＦＥＴＱ２１のゲート・ソース間に発生する電圧の極性とＦＥＴＱ２２のゲート・ソース間に発生する電圧の極性とが互いに逆極性となるように構成されている。ただし、図１６に示す例では、インダクタＬ１０として１次巻線を有するとともにインダクタ（駆動巻線）Ｌ１３，Ｌ１４として２次巻線を有するトランスが使用されている。
【００８７】
これにより、インダクタＬ１０を流れる電流の極性に応じて、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２が交互にオン／オフすることになり、第４実施形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、電源装置１００のコスト低減が可能になる。
【００８８】
図１７は本発明の第１１実施形態に係る電源装置の概略構成図で、この図を用いて以下に第１１実施形態の説明を行う。
【００８９】
図１７に示す電源装置１１０は、図９に示す第５実施形態の電源装置５０の構成に対して、コンデンサＣ５５を除外して負荷共振回路ＬＤｈを構成し、自励式の制御回路を適用して成るものである。
【００９０】
この自励式の制御回路は、ＦＥＴＱ２１のゲートと一端が接続されるゲート波形調整用の抵抗Ｒ１と、図１７に示す極性でインダクタＬ１０と磁気結合され、抵抗Ｒ１の他端とＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点との間に接続されるインダクタＬ１３と、ＦＥＴＱ２２のゲートと一端が接続されるゲート波形調整用の抵抗Ｒ２と、図１７に示す極性でインダクタＬ１０と磁気結合され、抵抗Ｒ２の他端とＦＥＴＱ２２のソースとの間に接続されるインダクタＬ１４とにより構成されている。つまり、ＦＥＴＱ２１のゲート・ソース間に発生する電圧の極性とＦＥＴＱ２２のゲート・ソース間に発生する電圧の極性とが互いに逆極性となるように構成されている。ただし、図１７に示す例では、インダクタＬ１０として１次巻線を有するとともにインダクタ（駆動巻線）Ｌ１３，Ｌ１４として２次巻線を有するトランスが使用されている。
【００９１】
これにより、インダクタＬ１０を流れる電流の極性に応じて、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２が交互にオン／オフすることになり、第５実施形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、電源装置１１０のコスト低減が可能になる。
【００９２】
なお、上記各実施形態では、充電電流を流すためのダイオードが、一対のスイッチング素子の接続点と一端が接続されるインダクタ（第１インダクタ）の他端と、平滑用のコンデンサの他端との間に接続される構成に成っているが、これに限らず、第１インダクタの他端と一端が接続される第２インダクタの他端と、平滑用のコンデンサの他端との間に接続される構成でもよい。
【００９３】
例えば、図１２に示す電源装置８０の構成において、図１８に示すように、コンデンサＣ２１を、インダクタＬ３２ではなく、ＦＥＴＱ２１，Ｑ２２の接続点と一端が接続されるインダクタＬ３１の他端に接続し、この他端と一端が接続されるインダクタＬ３２の他端と、平滑用のコンデンサＣＥ３０の正極性端子との間にダイオードＤ３４を接続する構成でもよい。この構成では、ＬＣ共振回路のインダクタンス値と容量値との関係を満たしつつ、高圧チョッパの充電経路のインピーダンスを任意の値に設定できるので、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００９４】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器と、前記全波整流器の出力に接続され、ＬＣ共振回路および負荷により成る負荷共振回路と、前記ＬＣ共振回路を構成するインダクタの一端に接続され降圧チョッパと共用されるスイッチング素子を含む２個以下のスイッチング素子とを有するインバータと、前記インバータに直流電力を供給するための平滑コンデンサと、前記インダクタにおいて降圧チョッパと共用される前記スイッチング素子に接続された一端側の一部および降圧チョッパと共用される前記スイッチング素子を介して前記全波整流器の出力から前記平滑コンデンサに充電電流を流すための充電用ダイオードと、前記平滑コンデンサから前記インバータに直流電力を供給するための放電用ダイオードとを備えるので、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００９５】
請求項２記載の発明によれば、前記負荷共振回路とともに前記スイッチング素子と並列接続され、前記全波整流器の両出力端子の一方と順方向に一端が接続されるダイオードと、このダイオードと並列接続されるコンデンサとを備えるので、全波整流器の出力電圧が低くても入力電流の引込みが可能になる。
【００９６】
請求項３記載の発明によれば、前記負荷共振回路は２次側に前記負荷が接続されるトランスを有するので、例えば、負荷が放電灯の場合、ランプ電圧の高い放電灯の点灯が可能になるとともに、複数の放電灯の直列点灯が可能となる。
【００９７】
請求項４記載の発明によれば、前記負荷共振回路を構成するインダクタは前記トランスの２次側に配置され、この２次側に配置されたインダクタの一端は１次側に接続されるので、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【００９８】
請求項５記載の発明によれば、前記トランスはリーケージトランスであるので、リーケージトランスのリーケージインダクタンスをＬＣ共振回路のインダクタに利用可能となる。
【００９９】
請求項６記載の発明によれば、前記インダクタの一部が前記トランスの一方の巻線の一部であるので、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【０１００】
請求項７記載の発明によれば、交流電力を直流電力に全波整流する全波整流器と、前記全波整流器の両出力端子間に直列接続される一対のスイッチング素子と、前記全波整流器の両出力端子の一方と一端が接続される第１コンデンサと、インダクタ、このインダクタとともにＬＣ共振回路を構成するコンデンサ、およびこのコンデンサと並列接続される負荷により成り、前記一対のスイッチング素子の接続点と前記第１コンデンサの他端との間に接続される負荷共振回路と、前記一対のスイッチング素子の両端のうち一方と一端が接続される平滑コンデンサと、前記一対のスイッチング素子の両端のうち他方と前記平滑コンデンサの他端との間に接続され、前記平滑コンデンサの放電電流を流すための放電用ダイオードと、前記平滑コンデンサの充電電流を流すための充電用ダイオードとを備え、前記ＬＣ共振回路を構成するインダクタは、前記一対のスイッチング素子の接続点と一端が接続される第１インダクタ、およびこの第１インダクタの他端と一端が接続される第２インダクタにより構成され、前記充電用ダイオードは、前記第１および第２インダクタの一方の他端と前記平滑コンデンサの他端との間に接続されるので、入力電流歪みおよび出力電流のクレストファクタの双方を適切にする回路設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す電源装置の動作説明図である。
【図３】図１に示す電源装置の動作説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図５】図４に示す電源装置の動作説明図である。
【図６】図４に示す電源装置の動作説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の第７実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の第８実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図１３】別の負荷共振回路例を示す図である。
【図１４】本発明の第９実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図１５】別の負荷共振回路例を示す図である。
【図１６】本発明の第１０実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図１７】本発明の第１１実施形態に係る電源装置の概略構成図である。
【図１８】充電電流を流すダイオードの別の接続例を示す図である。
【図１９】従来の電源装置を示す概略構成図である。
【図２０】図１９に示す電源装置の各部の信号波形図である。
【図２１】放電灯点灯装置を示す概略構成図である。
【図２２】図２１に示す放電灯点灯装置の各部の信号波形図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０  電源装置
ＤＢ  全波整流器
Ｑ１１，Ｑ１２  トランジスタ
Ｑ２１，Ｑ２２  ＦＥＴ
Ｄ１１，Ｄ１２  ダイオード
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ３１  コンデンサ
ＬＤ，ＬＤａ，ＬＤｂ，ＬＤｃ，ＬＤｄ，ＬＤｅ，ＬＤｆ，ＬＤｇ  負荷共振回路
Ｌ１０  インダクタ
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ４１，Ｌ４２  インダクタ
Ｃ１０  コンデンサ
Ｚ  負荷
Ｌａ  放電灯
ＣＥ１０，ＣＥ２０，ＣＥ３０  コンデンサ
Ｄ１３，Ｄ２３，Ｄ３３  ダイオード
Ｄ１４，Ｄ２４，Ｄ３４  ダイオード
Ｃ２３  コンデンサ
Ｃ２４，Ｃ３４  コンデンサ
Ｄ２５，Ｄ３５  ダイオード
【図１】
0003656449.tif 000002
【図２】
0003656449.tif 000003
【図３】
0003656449.tif 000004
【図４】
0003656449.tif 000005
【図５】
0003656449.tif 000006
【図６】
0003656449.tif 000007
【図７】
0003656449.tif 000008
【図８】
0003656449.tif 000009
【図９】
0003656449.tif 000010
【図１０】
0003656449.tif 000011
【図１１】
0003656449.tif 000012
【図１２】
0003656449.tif 000013
【図１３】
0003656449.tif 000014
【図１４】
0003656449.tif 000015
【図１５】
0003656449.tif 000016
【図１６】
0003656449.tif 000017
【図１７】
0003656449.tif 000018
【図１８】
0003656449.tif 000019
【図１９】
0003656449.tif 000020
【図２０】
0003656449.tif 000021
【図２１】
0003656449.tif 000022
【図２２】
0003656449.tif 000023