(57)【要約】  【課題】変圧器の１次側に大きな電力を供給可能とするとともに変圧器の発熱を防止する。  【解決手段】インバータにＬＣ共振回路を接続し、該ＬＣ共振回路に変圧器の１次側を接続し該変圧器の２次側に接続する負荷を駆動する。変圧器の１次側入力部はＬＣ共振回路のインダクタに並列に接続され、しインダクタの両端電圧が変圧器の１次側入力部に印加されるようにする。ＬＣ共振回路に発生する共振電力の無効電力が変圧器の１次側で消費されないでインダクタ側で消費されるようにＬＣ共振回路のインピーダンスを変圧器の１次側のインピーダンスに比し十分に小さく設定する。【選択図】図１
2007330085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続する複数の半導体スイッチング素子からなるスイッチング回路と、該スイッチング回路に接続されたキャパシタとインダクタンスとからなるＬＣ共振回路と、前記スイッチング回路をオンオフ制御する制御回路とを備え、前記ＬＣ共振回路に変圧器の１次側を接続し該変圧器の２次側に接続する負荷を駆動するための電源装置であって、前記変圧器の１次側入力部を前記ＬＣ共振回路のインダクタに並列に接続し、前記ＬＣ共振回路に発生する共振電力の無効電力による前記変圧器の１次側の発熱を抑制するため前記ＬＣ共振回路のインピーダンスを前記変圧器の１次側のインピーダンスに比し十分に小さくしたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記変圧器が複数設けられ、これらが前記インダクタに並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記インダクタがチョークコイルであり、前記変圧器が巻線型の変圧器であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記ＬＣ共振回路が直列共振回路であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次側に冷陰極型蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）や外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）などの負荷が接続する変圧器の１次側に交流電力を供給するための電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３に示すように、フルブリッジ回路を形成する半導体スイッチング素子Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４によってスイッチング回路を形成し、このスイッチング回路にキャパシタＣと、巻線型変圧器Ｔの１次巻線からなるインダクタＬとからなる直列共振回路を接続し、前記スイッチング回路を制御回路により高速でオンオフ制御し、前記直列共振回路に共振電力を発生させるようにした電源装置が知られている（例えば特許文献１，２参照）。この電源装置においては、変圧器Ｔの２次側は、冷陰極型蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）などの放電型ランプ２がバラストコンデンサ４を介して接続され、変圧器Ｔの出力電力により放電型ランプが点灯する。
【特許文献１】特開２００３−３０９９７９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０９９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の直列共振型の電源装置において、変圧器の１次側から２次側に効率よく電力が伝送されるには、２次側が必要とする電力に十分対応する電力が１次側になければならない。変圧器の１次側に直列共振回路を設ける構成は変圧器の１次側に大きな共振電力を発生させるのに適しているが、共振電力の無効電力が変圧器の１次側で熱として消費され、変圧器が発熱してしまう。変圧器が巻線型である場合には、１次側の巻線を太くしその抵抗値を下げれば良いのであるが、その場合変圧器が大型化してしまい好ましくない。
本発明は自励又は他励式の発振回路に共振回路を設け、この共振回路の大きな共振エネルギーを変圧器の１次側に供給する電源装置において、変圧器の発熱を抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため本発明は、直流電源に接続する複数の半導体スイッチング素子からなるスイッチング回路と、該スイッチング回路に接続されたキャパシタとインダクタンスとからなるＬＣ共振回路と、前記スイッチング回路をオンオフ制御する制御回路とを備え、前記ＬＣ共振回路に変圧器の１次側を接続し該変圧器の２次側に接続する負荷を駆動するための電源装置であって、前記変圧器の１次側入力部を前記ＬＣ共振回路のインダクタに並列に接続し、前記ＬＣ共振回路に発生する共振電力の無効電力による前記変圧器の１次側の発熱を抑制するため前記ＬＣ共振回路のインピーダンスを前記変圧器の１次側のインピーダンスに比し十分に小さくしたことを特徴とする。
また本発明は、前記変圧器が複数設けられ、これらが前記インダクタに並列に接続されていることを特徴とする。
また本発明は、前記インダクタがチョークコイルであり、前記変圧器が巻線型の変圧器であることを特徴とする。
また本発明は、前記ＬＣ共振回路が直列共振回路であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は上記のように構成することで、変圧器の１次側に大きなエネルギーを供給できるとともにその発熱を抑制又は防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る放電型ランプ点灯用の電源装置を示し、インバータボード（図示省略）に、ＬＳＩからなる高周波インバータ制御用ＩＣ（集積回路）６と、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４によるブリッジ出力回路を含む制御回路と、キャパシタＣとインダクタＬｏとからなる直列共振回路および巻線型の複数の変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が取り付けられている。
【０００７】
前記インダクタＬｏはチョークコイルからなり、該インダクタＬｏの両端に複数の変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の１次巻線８が並列に接続している。各変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の２次巻線１０には冷陰極型蛍光ランプなどの放電型ランプ１２，１４，１６，１８が接続され、各変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４からの出力電圧により点灯するように構成されている。
【０００８】
前記インダクタＬｏのインダクタンスは、これに並列接続する各変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の各１次巻線８のインダクタンスよりかなり小さく設定されている。本実施形態では、インダクタＬｏのインダクタンスは数マイクロＨから数１０マイクロＨの間の適宜な値例えば１０〜３０マイクロＨに設定されている。各変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の各１次巻線８のインダクタンスはインダクタＬｏの数倍から数１０倍程度で例えば５０マイクロＨから数百マイクロＨの間の適宜なものが採用されている。前記各変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は同一の構成のものが使用されている。互いに直列に接続された一対の放電型ランプ１２，１４と１６，１８の両端にはそれぞれ逆相の電圧が印加されるように前記放電型ランプ１２，１４，１６，１８は前記変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の２次側に接続している。
【０００９】
スイッチング素子Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の各ゲートは高周波インバータ制御用ＩＣ６に内蔵されたゲート制御回路に接続するゲート制御端子４４，４６，４８，５０に接続している。高周波インバータ制御用ＩＣ６の位相検出端子５２は、該高周波インバータ制御用ＩＣ６に内蔵された位相検出回路に接続している。前記位相検出端子５２はリード線を介して、直列共振回路の中点Ｐに接続している。
【００１０】
高周波インバータ制御用ＩＣ６に内蔵されたロジック回路は、位相検出端子５２からの共振位相信号に基づいてスイッチング素子Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４をオンオフさせるための信号を、ゲート制御端子４４，４６，４８，５０から出力するように構成されている。
【００１１】
上記した構成において、電源スイッチがオンとなると、ゲート制御端子４４，５０と４６，４８が交互にオンオフ信号を出力する。これにより直列共振回路に正逆方向に電流が流れ、直列共振回路が共振し、インダクタＬｏに共振電圧が発生する。インダクタＬｏの共振電圧の周波数の信号は、リード線により、高周波インバータ制御用ＩＣ６内の位相検出回路に供給される。
【００１２】
高周波インバータ制御用ＩＣ６内のロジック回路とＰＷＭ制御回路は、位相検出回路からの位相信号に基づいてゲート制御回路を駆動し、スイッチング素子Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を高速でオンオフ制御し、キャパシタＣとインダクタＬｏの共振周波数で自励発振する。電源回路が自励発振し、直列共振回路が共振すると、共振電力は主としてインピーダンスの小さいインダクタＬｏに流れる。このインダクタＬｏのエネルギーから変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の２次側が要求しているエネルギーが、変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の１次側の巻線８を介して必要な分だけ伝送される。
【００１３】
インダクタＬｏに残ったエネルギーはインダクタＬｏの中で消費されるが、インダクタＬｏの巻線は太く抵抗値が小さいため発熱量が小さく抑えられる。本実施形態で用いられるインダクタＬｏは、巻数も少なく、太い導線を採用し導線の抵抗及びインダクタンスを小さくしている。またリッツワイヤーのような細い線を多数並列に束ねてその抵抗値を下げ、電流が流れる表面積を大きくした高周波スイッチングに適したワイヤーを使用しても良い。このインダクタンスの調整により、共振回路の共振周波数を容易に調整することが可能となっている。また、インダクタＬｏに並列に接続する各変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の各１次巻線８のインダクタンスは、インダクタＬｏのインダクタンスに比べ十分に大きいため、変圧器は、インダクタＬｏとキャパシタＣの直列共振回路の基本的な共振周波数にあまり影響を及ぼさない。
【００１４】
そのため、変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の１次側巻線８のインダクタンスの値を所定の大きな値とすることで、変圧器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の１次側巻線のインダクタンスが、キャパシタＣとインダクタＬｏとからなる直列共振回路の基本的な共振動作に関係しない構成とすることができる。
【００１５】
上記実施形態では、複数の変圧器を使用しているが、本発明は単一の変圧器に特に限定されるものではなく、図２に示すように、１入力４出力型の巻線型変圧器Ｔ５を使用しても良い。図２中、変圧器Ｔ５の１次巻線８は、ＬＣ共振回路を構成するチョークコイルからなるインダクタＬｏに並列に接続している。放電型ランプ２０と２４は直列に接続され、放電型ランプ２０の一方の電極はバラストコンデンサを介して変圧器Ｔ５の２次巻線３０の高圧端子２８に接続し、放電型ランプ２４の一方の電極はバラストコンデンサを介して、変圧器Ｔ５の２次巻線３６の高圧端子３８に接続している。
【００１６】
放電型ランプ２２と２６は直列に接続され、放電型ランプ２２の一方の電極はバラストコンデンサを介して変圧器Ｔ５の２次巻線３４の高圧端子４０に接続し、放電型ランプ２６の一方の電極はバラストコンデンサを介して変圧器Ｔ５の２次巻線３２の高圧端子４２に接続している。前記高圧端子２８と３８，４０と４２は互いに逆相の関係となっている。図２に示す実施形態の他の構成は、図１に示す実施形態と同一であり、変圧器Ｔ５の１次巻線のインダクタンスに対して、インダクタＬｏのインダクタンスの値はかなり小さく設定されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る電源装置の概略構成を示す電子回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す電子回路図である。
【図３】従来技術を示す電子回路図である。
【符号の説明】
【００１８】
２      放電型ランプ  
４      バラストコンデンサ
６      高周波インバータ制御用ＩＣ        
８      １次巻線
１０    ２次巻線
１２    放電型ランプ
１４    放電型ランプ
１６    放電型ランプ
１８    放電型ランプ
２０    放電型ランプ
２２    放電型ランプ
２４    放電型ランプ
２６    放電型ランプ
２８    高圧端子
３０    ２次巻線
３２    ２次巻線
３４    ２次巻線
３６    ２次巻線
３８    高圧端子
４０    高圧端子
４２    高圧端子
４４    ゲート制御端子
４６    ゲート制御端子
４８    ゲート制御端子
５０    ゲート制御端子
５２    位相検出端子
【図１】
2007330085.tif 000003
【図２】
2007330085.tif 000004
【図３】
2007330085.tif 000005