(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第１のスイッチ要素と、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第２のスイッチ要素と、第１のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第１のスイッチ要素をオンするとともに第２のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第２のスイッチ要素をオンする制御手段とを備え、所定時間を第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ周期の略半分の時間よりも短い値に設定して成ることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第１のコンデンサと、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第２のコンデンサとを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項３】
交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、２次巻線が第１のスイッチング素子の制御電極に接続された第１の電流トランスと、２次巻線が第２のスイッチング素子の制御電極に接続された第２の電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と第１及び第２の電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成ることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関し、特に商用の交流電源を高周波に変換するとともに降圧して白熱電球を点灯させる電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、照明器具の小型化や配光制御の簡単化が要求されており、こうした要求を満たすために、小型且つ高効率である低電圧の小型ハロゲン電球が広く用いられるようになってきた。この種のハロゲン電球の定格電圧は、例えば１２Ｖであり、商用電源に直接接続して点灯させることはできないから、降圧手段が必要である。商用電源の降圧手段としては、商用電源周波数に対応した降圧トランスが考えられるが、降圧トランスは比較的大型であるから、照明器具の小型化という要求を満足させることができなくなる。このような問題を解決するためにハロゲン電球のような白熱電球を高周波電力で点灯させることが提案されている。
【０００３】
白熱電球を高周波電力で点灯させる電源装置は基本的には、図６に示すように構成されている。この電源装置では、商用の交流電源ＡＣをダイオードブリッジから成る整流器１により全波整流して得られる脈流出力を、自励式のハーフブリッジ形のインバータ回路により高周波に変換するように構成されている。整流器１の出力端間には、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３との直列回路が接続され、交流電源ＡＣを投入すると抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３が充電される。また直列接続されて整流器１の出力端間に挿入された一対のコンデンサＣ１，Ｃ２にも充電される。コンデンサＣ３の両端電圧がＳＢＳよりなるトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧（例えば、約８Ｖ）に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになる。トランジスタＱ２がオンになると、降圧トランスＴ１の一次巻線、電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１、トランジスタＱ２を通してコンデンサＣ２の電荷が放電されてトランジスタＱ２にコレクタ電流が流れる。
【０００４】
電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１に電流が流れるとトランジスタＱ２のベースに更に電流が流れ、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加して急速に飽和領域に移行する。トランジスタＱ２のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ３に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ２のベース電流が減少し、飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ２のコレクタ電流が減少するため、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ３の電流は更にトランジスタＱ２をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ２は急速にオフ状態に移行し、逆にトランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ１をオンする方向に流れて、トランジスタＱ１は急速にオンし飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の一次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないから、降圧トランスＴ１の１次巻線→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１→ダイオードＤ２→コンデンサＣ１の経路で回生電流が流れた後、トランジスタＱ１→電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１→コンデンサＣ２の経路で電流が流れる。トランジスタＱ１のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ２に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ１のベース電流が減少して飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ１のコレクタ電流が減少するため、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ２の電流は更にトランジスタＱ１をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ１は急速にオフ状態に移行し、逆にトランジスタＱ２のベース電流がトランジスタＱ２をオンする方向に流れて、トランジスタＱ２は急速にオンして飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の一次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないから、降圧トランスＴ１→コンデンサＣ２→ダイオードＤ１→電流トランスＣＴ１の経路で回生電流が流れた後、コンデンサＣ１→降圧トランスＴ１の一次巻線→電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１→トランジスタＱ２の経路で電流が流れる。
【０００５】
以後、同様の現象を繰り返し、トランジスタＱ１，Ｑ２が交互にオン、オフを繰り返すことになるが、整流器１の脈流出力が０Ｖ付近になるとトランジスタＱ１，Ｑ２のオンオフ（以下、「発振」という）を維持するための電源が無くなって発振が停止する。そして、脈流出力が０Ｖ付近を超えると電圧は徐々に上昇するため、再び抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ３に充電され、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになり、発振が開始する。そして、降圧トランスＴ１の二次巻線に接続された白熱電球Ｌに、降圧トランスＴ１の巻数比に応じた電圧が印加されて白熱電球Ｌが点灯するのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の電源装置においては、各トランジスタＱ１，Ｑ２に回生電流を流すためのダイオードＤ１，Ｄ２が逆並列に接続してあるが、このダイオードＤ１，Ｄ２は電流容量が大きく耐圧の高いものを用いる必要があり、形状が大きく且つコストも高いものであった。
【０００７】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れる電源装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第１のスイッチ要素と、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第２のスイッチ要素と、第１のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第１のスイッチ要素をオンするとともに第２のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第２のスイッチ要素をオンする制御手段とを備え、所定時間を第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ周期の略半分の時間よりも短い値に設定して成ることを特徴とし、電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流し、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に電流が誘起され、その電流により第１のスイッチング素子がオンしようとするのを第１のスイッチ要素をオンすることで第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極間を短絡して防ぐことができるとともに、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に電流が誘起され、その電流により第２のスイッチング素子がオンしようとするのを第２のスイッチ要素をオンすることで第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極間を短絡して防ぐことができる。その結果、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れる。
【０００９】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第１のコンデンサと、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第２のコンデンサとを備えたことを特徴とし、電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流し、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に誘起された電流を第１のコンデンサで吸収することで第１のスイッチング素子がオンするのを防ぐことができるとともに、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に誘起された電流を第２のコンデンサで吸収することで第２のスイッチング素子がオンするのを防ぐことができる。その結果、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れる。
【００１０】
請求項３の発明は、上記目的を達成するために、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、２次巻線が第１のスイッチング素子の制御電極に接続された第１の電流トランスと、２次巻線が第２のスイッチング素子の制御電極に接続された第２の電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と第１及び第２の電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成ることを特徴とし、第１並びに第２の電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流すことができ、回生電流を流すためのダイオードが不要となってコストダウンと小型化が図れ、しかも、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が第２の電流トランスの２次巻線に流れても第１の電流トランスの２次巻線には電流が誘起されることがなく、また、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が第１の電流トランスの２次巻線に流れても第２の電流トランスの２次巻線に電流が誘起されることがないため、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に請求項１に係る発明の実施形態の回路構成図を示す。但し、本実施形態の基本構成は従来例と共通するので、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成並びに動作についてのみ説明する。
【００１２】
本実施形態は、第１のスイッチング素子たるトランジスタＱ１のベース−エミッタ間をオンオフ自在に短絡する第１のスイッチ要素ＳＷ１と、第２のスイッチング素子たるトランジスタＱ２のベース−エミッタ間をオンオフ自在に短絡する第２のスイッチ要素ＳＷ２と、トランジスタＱ１がオフする際に所定時間Ｔｓだけ第１のスイッチ要素ＳＷ１をオンするとともにトランジスタＱ２がオフする際に所定時間Ｔｓだけ第２のスイッチ要素ＳＷ２をオンする制御部２とを備え、従来例においてトランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続されていたダイオードＤ１，Ｄ２を無くした点に特徴がある。
【００１３】
第１及び第２のスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２は、例えばトランジスタＱ１，Ｑ２と同様にバイポーラトランジスタのような半導体スイッチング素子から成り、制御部２によってオンオフ制御される。また制御部２は、例えば電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１に流れる電流からトランジスタＱ１，Ｑ２がターンオフするタイミングを検出して第１及び第２のスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２をオンオフ制御しており、従来周知の技術を用いて実現可能であるから詳しい構成については図示並びに説明を省略する。
【００１４】
次に、従来例と異なる点を中心に本実施形態の動作を説明する。
【００１５】
交流電源ＡＣを投入すると抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３が充電され、一対のコンデンサＣ１，Ｃ２にも充電される。コンデンサＣ３の両端電圧がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになる。トランジスタＱ２がオンになると、降圧トランスＴ１の一次巻線、電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１、トランジスタＱ２を通してコンデンサＣ２の電荷が放電されてトランジスタＱ２にコレクタ電流が流れる。
【００１６】
電流トランスＣＴ１の一次巻線ｎ１に電流が流れるとトランジスタＱ２のベースに更に電流が流れ、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加して急速に飽和領域に移行する。トランジスタＱ２のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ３に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ２のベース電流が減少し、飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ２のコレクタ電流が減少するため、電流トランスＣＴ１の二次巻線ｎ３の電流は更にトランジスタＱ２をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ２は急速にオフ状態に移行し、逆にトランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ１をオンする方向に流れて、トランジスタＱ１は急速にオンし飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の一次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないために回路には回生電流ＩＦ１が流れる。この回生電流ＩＦ１は、降圧トランスＴ１の１次巻線→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１→電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ２→抵抗Ｒ２→トランジスタＱ１のベース−コレクタ間→コンデンサＣ１の経路で流れる。ここで、電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ２に流れた電流が他方の２次巻線ｎ３に電流を誘起してトランジスタＱ２をオンさせようとする。しかしながら、図２に示すようにトランジスタＱ２がオフ状態に移行したことを検出した制御部２が第２のスイッチ要素ＳＷ２を所定時間Ｔｓだけオンすることにより、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間を短絡してトランジスタＱ２がオンするのを防いでいる。なお上記所定時間Ｔｓは、回生電流ＩＦ１によって誘起される電流がトランジスタＱ２をオンさせる可能性のある時間よりも十分長く、且つトランジスタＱ１，Ｑ２のオンオフ周期の略半分の時間よりも十分に短い値に設定される。
【００１７】
また逆に、トランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ２がオンする際には、回生電流ＩＦ２が、降圧トランスＴ１の１次巻線→コンデンサＣ２→電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ３→抵抗Ｒ３→トランジスタＱ２のベース−コレクタ間→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１の経路で流れる。ここで、電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ３に流れた電流が他方の２次巻線ｎ２に電流を誘起してトランジスタＱ１をオンさせようとする。しかしながら、図２に示すようにトランジスタＱ１がオフ状態に移行したことを検出した制御部２が第１のスイッチ要素ＳＷ１を所定時間Ｔｓだけオンすることにより、トランジスタＱ１のベース−エミッタ間を短絡してトランジスタＱ１がオンするのを防いでいる。なお上記所定時間Ｔｓは、回生電流ＩＦ２によって誘起される電流がトランジスタＱ１をオンさせる可能性のある時間よりも十分長く、且つトランジスタＱ１，Ｑ２のオンオフ周期の略半分の時間よりも十分に短い値に設定される。
【００１８】
以後、同様の現象を繰り返し、トランジスタＱ１，Ｑ２が交互にオン、オフを繰り返すことになるが、整流器１の脈流出力が０Ｖ付近になるとトランジスタＱ１，Ｑ２の発振を維持するための電源が無くなって発振が停止する。そして、脈流出力が０Ｖ付近を超えると電圧は徐々に上昇するため、再び抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ３に充電され、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになり、発振が開始する。そして、降圧トランスＴ１の二次巻線に接続された白熱電球Ｌに、降圧トランスＴ１の巻数比に応じた電圧が印加されて白熱電球Ｌが点灯するのである。
【００１９】
上述のように本実施形態によれば、電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ２，ｎ３を介してトランジスタＱ１，Ｑ２のベース−エミッタ間を通して回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流し、トランジスタＱ１がオフした後の回生電流ＩＦ２が電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ３に流れることで他方の２次巻線ｎ２に電流が誘起され、その電流によりトランジスタＱ１がオンしようとするのを制御部２により第１のスイッチ要素ＳＷ１をオンすることで防ぐことができるとともに、トランジスタＱ２がオフした後の回生電流ＩＦ１が電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ２に流れることで他方の２次巻線ｎ３に電流が誘起され、その電流によりトランジスタＱ２がオンしようとするのを制御部２により第２のスイッチ要素ＳＷ２をオンすることで防ぐことができる。その結果、直列接続された２つのトランジスタＱ１，Ｑ２が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流すためのダイオードを不要として電源装置のコストダウンと小型化が図れる。なお、本実施形態において、降圧トランスＴ１の１次巻線と電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１の回路上の位置関係が入れ替わっても回路動作には違いはなく、同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００２０】
ところで、本実施形態において、図３に示すように抵抗Ｒ１と直列に可変抵抗ＶＲを接続し、可変抵抗ＶＲの抵抗値を変えることで白熱電球Ｌを調光するようにしてもよい。すなわち、可変抵抗ＶＲの抵抗値に応じてコンデンサＣ３の充電電圧がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達するタイミングを可変することができ、これによって交流電源ＡＣの半周期毎に白熱電球Ｌに供給されるエネルギを可変して調光が可能となるのである。
【００２１】
（実施形態２）
図４に請求項２に係る発明の実施形態の回路構成図を示す。但し、本実施形態の基本構成は従来例と共通するので、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成並びに動作についてのみ説明する。
【００２２】
本実施形態は、トランジスタＱ１のベース−エミッタ間に第１のコンデンサＣ４を接続するとともに、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間に第２のコンデンサＣ５を接続して、従来例においてトランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続されていたダイオードＤ１，Ｄ２を無くした点に特徴がある。
【００２３】
次に、従来例と異なる点を中心に本実施形態の動作を説明する。
【００２４】
交流電源ＡＣを投入すると抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３が充電され、一対のコンデンサＣ１，Ｃ２にも充電される。コンデンサＣ３の両端電圧がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになる。トランジスタＱ２がオンになると、降圧トランスＴ１の１次巻線、電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１、トランジスタＱ２を通してコンデンサＣ２の電荷が放電されてトランジスタＱ２にコレクタ電流が流れる。
【００２５】
電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１に電流が流れるとトランジスタＱ２のベースに更に電流が流れ、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加して急速に飽和領域に移行する。トランジスタＱ２のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ３に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ２のベース電流が減少し、飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ２のコレクタ電流が減少するため、電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ３の電流は更にトランジスタＱ２をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ２は急速にオフ状態に移行し、逆にトランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ１をオンする方向に流れて、トランジスタＱ１は急速にオンし飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の１次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないために回路には回生電流ＩＦ１が流れる。この回生電流ＩＦ１は、降圧トランスＴ１の１次巻線→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１→電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ２→抵抗Ｒ２→トランジスタＱ１のベース−コレクタ間→コンデンサＣ１の経路で流れる。そして、電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ２に流れた電流が他方の２次巻線ｎ３に電流を誘起してトランジスタＱ２をオンさせようとするが、２次巻線ｎ３に接続されている抵抗Ｒ３と第２のコンデンサＣ５で構成されるフィルタ回路によって２次巻線ｎ３に誘起された電流を吸収し、トランジスタＱ２がオンするのを防いでいる。なお、上記フィルタ回路の時定数は、回生電流ＩＦ１によって誘起される電流がトランジスタＱ２をオンさせることができないような値に設定される。
【００２６】
また逆に、トランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ２がオンする際には、回生電流ＩＦ２が、降圧トランスＴ１の１次巻線→コンデンサＣ２→電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ３→抵抗Ｒ３→トランジスタＱ２のベース−コレクタ間→電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１の経路で流れる。ここで、電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ３に流れた電流が他方の２次巻線ｎ２に電流を誘起してトランジスタＱ１をオンさせようとするが、２次巻線ｎ２に接続されている抵抗Ｒ２と第１のコンデンサＣ４で構成されるフィルタ回路によって２次巻線ｎ２に誘起された電流を吸収し、トランジスタＱ１がオンするのを防いでいる。なお、上記フィルタ回路の時定数は、回生電流ＩＦ２によって誘起される電流がトランジスタＱ１をオンさせることができないような値に設定される。
【００２７】
以後、同様の現象を繰り返し、トランジスタＱ１，Ｑ２が交互にオン、オフを繰り返すことになるが、整流器１の脈流出力が０Ｖ付近になるとトランジスタＱ１，Ｑ２の発振を維持するための電源が無くなって発振が停止する。そして、脈流出力が０Ｖ付近を超えると電圧は徐々に上昇するため、再び抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ３に充電され、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになり、発振が開始する。そして、降圧トランスＴ１の２次巻線に接続された白熱電球Ｌに、降圧トランスＴ１の巻数比に応じた電圧が印加されて白熱電球Ｌが点灯するのである。
【００２８】
上述のように本実施形態によれば、電流トランスＣＴ１の２次巻線ｎ２，ｎ３を介してトランジスタＱ１，Ｑ２のベース−エミッタ間を通して回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流し、トランジスタＱ１がオフした後の回生電流ＩＦ２が電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ３に流れることで他方の２次巻線ｎ２に誘起された電流を第１のコンデンサＣ４で吸収することでトランジスタＱ１がオンするのを防ぐことができるとともに、トランジスタＱ２がオフした後の回生電流ＩＦ１が電流トランスＣＴ１の一方の２次巻線ｎ２に流れることで他方の２次巻線ｎ３に誘起された電流を第２のコンデンサＣ５で吸収することでトランジスタＱ２がオンするのを防ぐことができる。その結果、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れる。しかも、本実施形態では、実施形態１のように第１及び第２のスイッチ要素ＳＷ１，ＳＷ２をオンオフ制御するための制御部２のようなものが不要であるから、実施形態１に比較してより簡単で安価な電源装置を実現することができるという利点がある。なお、本実施形態において、降圧トランスＴ１の１次巻線と電流トランスＣＴ１の１次巻線ｎ１の回路上の位置関係が入れ替わっても回路動作には違いはなく、同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００２９】
（実施形態３）
図５に請求項３に係る発明の実施形態の回路構成図を示す。但し、本実施形態の基本構成は従来例と共通するので、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成並びに動作についてのみ説明する。
【００３０】
本実施形態は、トランジスタＱ１を駆動するための第１の電流トランスＣＴ２と、トランジスタＱ２を駆動するための第２の電流トランスＣＴ３とを設け、第１及び第２の電流トランスＣＴ２，ＣＴ３の１次巻線を降圧トランスＴ１の１次巻線に直列に接続して、従来例においてトランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続されていたダイオードＤ１，Ｄ２を無くした点に特徴がある。
【００３１】
次に、従来例と異なる点を中心に本実施形態の動作を説明する。
【００３２】
交流電源ＡＣを投入すると抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３が充電され、一対のコンデンサＣ１，Ｃ２にも充電される。コンデンサＣ３の両端電圧がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになる。トランジスタＱ２がオンになると、降圧トランスＴ１の１次巻線、第１及び第２の電流トランスＣＴ２，ＣＴ３の１次巻線、トランジスタＱ２を通してコンデンサＣ２の電荷が放電されてトランジスタＱ２にコレクタ電流が流れる。
【００３３】
第２の電流トランスＣＴ３の１次巻線に電流が流れるとトランジスタＱ２のベースに更に電流が流れ、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加して急速に飽和領域に移行する。トランジスタＱ２のコレクタ電流が一定になってからしばらくすると、第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に誘起される電流が減少するため、トランジスタＱ２のベース電流が減少し、飽和領域から能動領域に移行する。するとトランジスタＱ２のコレクタ電流が減少するため、第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線の電流は更にトランジスタＱ２をオフする方向に流れる。従って、トランジスタＱ２は急速にオフ状態に移行し、逆に第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線に誘起される電流が増加してトランジスタＱ１のベース電流がトランジスタＱ１をオンする方向に流れて、トランジスタＱ１は急速にオンし飽和状態に移行する。この際に、降圧トランスＴ１の１次巻線を流れていた電流は降圧トランスＴ１の自己インダクタンスのために急速に反転することができないために回路には回生電流ＩＦ１が流れる。この回生電流ＩＦ１は、降圧トランスＴ１の１次巻線→第２の電流トランスＣＴ３の１次巻線→第１の電流トランスＣＴ２の１次巻線→第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線→抵抗Ｒ２→トランジスタＱ１のベース−コレクタ間→コンデンサＣ１の経路で流れる。ここで、実施形態１や実施形態２とは異なり、第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線に回生電流ＩＦ１が流れても、第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に電流が誘起されることはなく、トランジスタＱ２をオンさせようとする電流は発生しない。
【００３４】
また逆に、トランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ２がオンする際には、回生電流ＩＦ２が、降圧トランスＴ１の１次巻線→コンデンサＣ２→第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線→抵抗Ｒ３→トランジスタＱ２のベース−コレクタ間→第１の電流トランスＣＴ２の１次巻線→第２の電流トランスＣＴ３の１次巻線の経路で流れる。ここで、実施形態１や実施形態２とは異なり、第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に回生電流ＩＦ２が流れても、第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線に電流が誘起されることはなく、トランジスタＱ１をオンさせようとする電流は発生しない。
【００３５】
以後、同様の現象を繰り返し、トランジスタＱ１，Ｑ２が交互にオン、オフを繰り返すことになるが、整流器１の脈流出力が０Ｖ付近になるとトランジスタＱ１，Ｑ２の発振を維持するための電源が無くなって発振が停止する。そして、脈流出力が０Ｖ付近を超えると電圧は徐々に上昇するため、再び抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ３に充電され、トリガ素子Ｑ３のブレークオーバ電圧に達すると、トリガ素子Ｑ３がオンになってトランジスタＱ２にベース電流が流れてオンになり、発振が開始する。そして、降圧トランスＴ１の２次巻線に接続された白熱電球Ｌに、降圧トランスＴ１の巻数比に応じた電圧が印加されて白熱電球Ｌが点灯するのである。
【００３６】
上述のように本実施形態によれば、第１並びに第２の電流トランスＣＴ２，ＣＴ３の２次巻線を介してトランジスタＱ１，Ｑ２のベース−エミッタ間を通して回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流すことができ、回生電流ＩＦ１，ＩＦ２を流すためのダイオードが不要となってコストダウンと小型化が図れる。しかも、トランジスタＱ１がオフした後の回生電流ＩＦ２が第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に流れても第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線には電流が誘起されることがなく、また、トランジスタＱ２がオフした後の回生電流ＩＦ１が第１の電流トランスＣＴ２の２次巻線に流れても第２の電流トランスＣＴ３の２次巻線に電流が誘起されることがないため、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２が同時にオンとなるのを防ぐことができる。なお、本実施形態において、降圧トランスＴ１の１次巻線と第１及び第２の電流トランスＣＴ２，ＣＴ３の１次巻線の回路上の位置関係が入れ替わっても回路動作には違いはなく、同様の効果を奏することはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第１のスイッチ要素と、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間をオンオフ自在に短絡する第２のスイッチ要素と、第１のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第１のスイッチ要素をオンするとともに第２のスイッチング素子がターンオフする際に所定時間だけ第２のスイッチ要素をオンする制御手段とを備え、所定時間を第１及び第２のスイッチング素子のオンオフ周期の略半分の時間よりも短い値に設定して成るので、電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流し、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に電流が誘起され、その電流により第１のスイッチング素子がオンしようとするのを第１のスイッチ要素をオンすることで第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極間を短絡して防ぐことができるとともに、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に電流が誘起され、その電流により第２のスイッチング素子がオンしようとするのを第２のスイッチ要素をオンすることで第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極間を短絡して防ぐことができ、その結果、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れるという効果がある。
【００３８】
請求項２の発明は、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、一対の２次巻線がそれぞれ限流用の抵抗を介して第１及び第２のスイッチング素子の制御電極に接続された電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成る電源装置において、第１のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第１のコンデンサと、第２のスイッチング素子の制御電極と低電位側の被制御電極の間に挿入される第２のコンデンサとを備えたので、電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流し、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に誘起された電流を第１のコンデンサで吸収することで第１のスイッチング素子がオンするのを防ぐことができるとともに、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が電流トランスの一方の２次巻線に流れることで他方の２次巻線に誘起された電流を第２のコンデンサで吸収することで第２のスイッチング素子がオンするのを防ぐことができ、その結果、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぎつつ、回生電流を流すためのダイオードを不要としてコストダウンと小型化が図れるという効果がある。
【００３９】
請求項３の発明は、交流電源を全波整流する整流器と、整流器の脈流出力端間に接続される第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、整流器の脈流出力端間に第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と並列に接続される一対のコンデンサの直列回路と、２次巻線に負荷である白熱電球が接続された降圧トランスと、２次巻線が第１のスイッチング素子の制御電極に接続された第１の電流トランスと、２次巻線が第２のスイッチング素子の制御電極に接続された第２の電流トランスとを備え、降圧トランスの１次巻線と第１及び第２の電流トランスの１次巻線が第１及び第２のスイッチング素子の接続点と一対のコンデンサの接続点の間に直列接続されて成るので、第１並びに第２の電流トランスの２次巻線を介して第１並びに第２のスイッチング素子の制御電極から高電位側の被制御電極を通して回生電流を流すことができ、回生電流を流すためのダイオードが不要となってコストダウンと小型化が図れ、しかも、第１のスイッチング素子がオフした後の回生電流が第２の電流トランスの２次巻線に流れても第１の電流トランスの２次巻線には電流が誘起されることがなく、また、第２のスイッチング素子がオフした後の回生電流が第１の電流トランスの２次巻線に流れても第２の電流トランスの２次巻線に電流が誘起されることがないため、第１及び第２のスイッチング素子が同時にオンとなるのを防ぐ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の回路構成図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】同上の応用例の回路構成図である。
【図４】実施形態２の回路構成図である。
【図５】実施形態３の回路構成図である。
【図６】従来例の回路構成図である。
【符号の説明】
１  整流器
２  制御部
Ｑ１，Ｑ２  トランジスタ
Ｔ１  降圧トランス
ＣＴ１  電流トランス
ｎ１  １次巻線
ｎ２，ｎ３  ２次巻線
第１のスイッチ要素  ＳＷ１
第２のスイッチ要素  ＳＷ２
【図１】
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【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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