(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を全波整流する整流器を備えた整流部と、整流部の出力である脈流電圧を平滑コンデンサで直流電源に変換する直流電源部と、二つのスイッチング素子の直列回路を備え前記直流電源部の出力を高周波に変換するインバータ部と、インバータ部の出力から負荷へと接続される出力部と、スイッチング素子をスイッチング制御するための制御部とがプリント配線板に実装されており、前記プリント配線板は細長に形成され、出力部からの配線がプリント配線板の長手方向の一端から得られるように配置されている電源装置において、プリント配線板の長手方向の一端より整流部、制御部、直流電源部、インバータ部、出力部の順に実装し、且つプリント配線板の長手方向に対してほぼ平行に長手方向に沿った端部近傍より整流部から直流電源部に接続される高圧側の出力配線、その出力配線を流れる電流に対応する帰還電流が流れるグランド配線、制御部の配線の順にパターンを形成したことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
直流電源部はインダクタ及びスイッチング素子の直列回路と、前記スイッチング素子に並列に接続された逆流阻止用のダイオード及び平滑用のコンデンサの直列回路と、前記スイッチング素子の制御部とで構成されたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
商用電源を全波整流する整流器を備えた整流部と、前記整流部の両出力端間に接続された二つのスイッチング素子の直列回路を備えたインバータ部と、前記整流部と前記インバータ部との間に介して順方向に直列接続され前記整流部につながる第１のダイオードと前記インバータ部につながる第２のダイオード及び前記第２のダイオードに並列接続されたコンデンサからなる入力電流歪改善部と、前記インバータ部と並列に接続された平滑コンデンサを備えた直流電源部と、インバータ部の前記二つのスイッチング素子の接続点と入力電流歪改善部の前記第１、第２のダイオードの接続点との間に介して接続された出力部と、スイッチング素子をスイッチング制御するための制御部がプリント配線板に実装されており、前記プリント配線板は細長に形成され、出力部からの配線がプリント配線板の長手方向の一端から得られるように配置されている電源装置において、プリント配線板の長手方向の一端より整流部、入力電流歪改善部、制御部、直流電源部、インバータ部、出力部の順に実装し、且つプリント配線板の長手方向に対してほぼ平行に長手方向に沿った端部より入力電流歪改善部と出力部とを結ぶ第１の出力配線、整流部から直流電源部及びインバータ部に接続される高圧側の第２の出力配線、それらの出力配線を流れる電流に対応する帰還電流が流れるグランド配線、制御部の配線の順にパターンを形成したことを特徴とする電源装置。
【請求項４】
直流電源部は、平滑用コンデンサとインダクタンス素子と前記平滑用コンデンサの充電方向に接続される第３のダイオードからなる直列回路を前記インバータ部の一方のスイッチング素子と並列に接続すると共に、第３のダイオードと前記インバータ部の他方のスイッチング素子の直列回路に逆方向に第４のダイオードを並列接続し、前記インバータ部の２つのスイッチング素子の直列回路にコンデンサを並列に接続して構成されることを特徴とする請求項３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】
本発明は商用電源からインバータを介して負荷を駆動する電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、商用電源からの入力高調波電流成分を抑制するために、図２に示すような回路構成の電源装置が用いられている。以下、その回路構成について詳述する。交流電源ＡＣには、ダイオードブリッジ等の整流部ＤＢを接続し、この整流部ＤＢの出力端子間に、第１のダイオードＤ１及び第２のダイオードＤ２とコンデンサＣ６の並列回路を直列接続した回路で構成される入力電流歪改善部５を介して、一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路から構成されるインバータ部２を接続し、整流部ＤＢとインバータ部２の間は配線ＶDCで、インバータ部２と入力電流歪改善部５の間は配線ＧＮＤでそれぞれ接続されている。
【０００３】
直流電源部１として、スイッチング素子Ｑ１と並列に平滑用のコンデンサＣ１、インダクタンス素子Ｌ０、ダイオードＤ３の直列回路を接続し、ダイオードＤ３とスイッチング素子Ｑ２の直列回路にはダイオードＤ４を逆方向に並列接続し、平滑用のコンデンサＣ１、インダクタンス素子Ｌ０、ダイオードＤ４の直列回路にはコンデンサＣ２を並列接続してある。
【０００４】
一方、インバータ回路としては、上記インバータ部２と、上記両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とダイオードＤ１，Ｄ２の接続点との間に接続した直流カット用のコンデンサＣ３を含む出力部３と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互に高周波でオン、オフ駆動する制御部４で構成される。
【０００５】
出力部３は、リーケージトランスＬＴ１と、その２次側巻線ｎ２に接続されたコンデンサＣ５と放電灯ＬＡの直列回路、並びに放電灯ＬＡのフィラメントの非電源側端子間に並列接続されたコンデンサＣ４を含み、リーケージトランスＬＴ１の１次側巻線ｎ１が上述の直流カット用コンデンサＣ３と直列に接続されている。
【０００６】
次に、図２の回路構成をプリント配線板に実装した従来の実装例を図３に示す。図３のプリント配線板６は細長に形成され、出力部３からのランプ配線ａ〜ｄが長手方向の一端に配置され、長手方向の他端から交流電源ＡＣが得られるように配置されている。交流電源ＡＣから整流部ＤＢ、入力電流歪改善部５、直流電源部１、制御部４、インバータ部２、出力部３がプリント配線板６の長手方向に沿って実装されている。入力電流歪改善部５からは主回路配線ＶL 及び出力配線を流れる電流に対応する帰還電流が流れるグランド配線ＧＮＤが、また、整流部ＤＢからは主回路配線ＶDCがプリント配線板６の長手方向に沿って出力部３に向かって配線されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３のような実装、配線構成とすると、主回路配線ＶDC及びＶL 及びグランド配線ＧＮＤのような比較的大きな電流が流れる雑音発生部分が、制御部４のような比較的小さな電流が流れており、雑音の影響を受けやすい部分を囲むように実装されており、雑音発生部からの影響を制御部４のような雑音に弱い部分が受けやすくなり、誤動作を招きやすいという欠点があった。
【０００８】
本発明は、このような複数の雑音発生部が存在しても、その間での相互干渉を抑え、誤動作を防止できる電源装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１記載の発明によれば、図１に示すように、商用電源ＡＣを全波整流する整流器を備えた整流部ＤＢと、整流部の出力である脈流電圧を平滑コンデンサで直流電源に変換する直流電源部１と、二つのスイッチング素子の直列回路を備え前記直流電源部の出力を高周波に変換するインバータ部２と、インバータ部の出力から負荷へと接続される出力部３と、スイッチング素子をスイッチング制御するための制御部４とがプリント配線板６に実装されており、前記プリント配線板６は細長に形成され、出力部３からの配線がプリント配線板６の長手方向の一端から得られるように配置されている電源装置において、プリント配線板６の長手方向の一端より整流部ＤＢ、制御部４、直流電源部１、インバータ部２、出力部３の順に実装し、且つプリント配線板６の長手方向に対してほぼ平行に長手方向に沿った端部近傍より整流部ＤＢから直流電源部１に接続される高圧側の出力配線ＶDC、その出力配線を流れる電流に対応する帰還電流が流れるグランド配線ＧＮＤ、制御部４の配線の順にパターンを形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、上記構成において、直流電源部１は、図４に示すように、インダクタＬ１及びスイッチング素子Ｑ３の直列回路と、前記スイッチング素子Ｑ３に並列に接続された逆流阻止用のダイオードＤ５及び平滑用のコンデンサＣ１の直列回路と、前記スイッチング素子Ｑ３の制御部７とで構成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、図１及び図２に示すように、商用電源ＡＣを全波整流する整流器を備えた整流部ＤＢと、前記整流部ＤＢの両出力端間に接続された二つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路を備えたインバータ部２と、前記整流部ＤＢと前記インバータ部２との間に介して順方向に直列接続され前記整流部ＤＢにつながる第１のダイオードＤ１と前記インバータ部２につながる第２のダイオードＤ２及び前記第２のダイオードＤ２に並列接続されたコンデンサＣ６からなる入力電流歪改善部５と、前記インバータ部２と並列に接続された平滑コンデンサＣ１を備えた直流電源部１と、インバータ部２の前記二つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と入力電流歪改善部５の前記第１、第２のダイオードＤ１，Ｄ２の接続点との間に介して接続された出力部３と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための制御部４がプリント配線板６に実装されており、前記プリント配線板６は細長に形成され、出力部３からの配線ａ〜ｄがプリント配線板６の長手方向の一端から得られるように配置されている電源装置において、プリント配線板６の長手方向の一端より整流部ＤＢ、入力電流歪改善部５、制御部４、直流電源部１、インバータ部２、出力部３の順に実装し、且つプリント配線板６の長手方向に対してほぼ平行に長手方向に沿った端部より入力電流歪改善部５と出力部３とを結ぶ第１の出力配線ＶL 、整流部ＤＢから直流電源部１及びインバータ部２に接続される高圧側の第２の出力配線ＶDC、それらの出力配線を流れる電流に対応する帰還電流が流れるグランド配線ＧＮＤ、制御部４の配線の順にパターンを形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、上記構成において、直流電源部は、図２に示すように、平滑用コンデンサＣ１とインダクタンス素子Ｌ０と前記平滑用コンデンサＣ１の充電方向に接続される第３のダイオードＤ３からなる直列回路を前記インバータ部２の一方のスイッチング素子Ｑ１と並列に接続すると共に、第３のダイオードＤ３と前記インバータ部２の他方のスイッチング素子Ｑ２の直列回路に逆方向に第４のダイオードＤ４を並列接続し、前記インバータ部２の２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路にコンデンサＣ２を並列に接続して構成されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に本発明の第１の実施形態の実装配置図を示す。図３に示した従来例と異なる点は、交流電源ＡＣから整流部ＤＢ、入力電流歪改善部５、制御部４、直流電源部１、インバータ部２、出力部３がプリント配線板６の長手方向に沿って実装され、プリント配線板６の長手方向に対してほぼ平行に長手方向に沿った端部より入力電流歪改善部５と出力部３とを結ぶ出力配線ＶL 、整流部ＤＢから直流電源部１及びインバータ部２に接続される出力配線ＶDC、それらの出力配線を流れる電流に対応する帰還電流が流れるグランド配線ＧＮＤ、制御部４の配線の順にパターンを形成した点であり、その他の従来例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００１４】
このような実装配置、配線にすることにより、制御部４は直流電源部１とインバータ部２の間に配置されないため雑音の影響を受けにくく、さらには整流部ＤＢから直流電源部１及びインバータ部２を経由して出力配線ＶDCからグランド配線ＧＮＤに流れる電流のループが制御部４のまわりを介さずに配線され、制御部４は、制御部４の横に配線されたグランド配線ＧＮＤにより出力配線ＶDC及びＶL を流れる電流から遮蔽されるため、制御部４での小信号配線は比較的大きな電流が流れる出力配線ＶDC及びＶL からの雑音の影響を受けにくくなり、誤動作を防止できる。
【００１５】
（実施形態２）
図４に第２の実施形態の回路図を示す。図２に示した従来例と異なる点は、直流電源部１が入力電流歪改善部の役割を含む所謂昇圧チョッパ回路で構成されている点と、出力部３において、放電灯負荷ＬＡがトランス結合することなくコンデンサＣ３と直列に接続された共振用インダクタＬ２を介してインバータ部２の出力に接続されている点である。直流電源部１の昇圧チョッパ回路は、インダクタＬ１及びＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｑ３の直列回路と、前記スイッチング素子Ｑ３に並列に接続された逆流阻止用のダイオードＤ５及び平滑用のコンデンサＣ１との直列回路と、スイッチング素子Ｑ３の制御部７とで構成されている。本実施形態では、入力電流歪改善部が直流電源部１に含まれているため、出力配線ＶL が無いことが特徴である。
【００１６】
図５に本実施形態の実装配置図を示す。実施形態１と異なる点は、交流電源ＡＣから整流部ＤＢ、制御部４、制御部７を含む直流電源部１、インバータ部２、出力部３がプリント配線板６の長手方向に沿って実装され、プリント配線板６の長手方向に対してほぼ平行に長手方向に沿った端部より整流部ＤＢから直流電源部１に接続される出力配線ＶDC、その出力配線ＶDCを流れる電流に対応する帰還電流が流れるグランド配線ＧＮＤ、制御部４の配線の順にパターンを形成した点であり、その他の従来例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００１７】
このような実装配置、配線にすることにより、制御部４は直流電源部１とインバータ部２の間に配置されないため雑音の影響を受けにくく、さらには整流部ＤＢから直流電源部１及びインバータ部２を経由して出力配線ＶDCからグランド配線ＧＮＤに流れる電流のループが制御部４のまわりを介さずに配線され、制御部４は、制御部４の横に配線されたグランド配線ＧＮＤにより出力配線ＶDCを流れる電流から遮蔽されるため、制御部４での小信号配線は比較的大きな電流が流れる出力配線ＶDCからの雑音の影響を受けにくくなり、誤動作を防止できる。
【００１８】
（実施形態３）
図６に第３の実施形態の実装配置図を示す。実施形態１と異なる点は、インバータ部２が放熱板９に取り付けられた２つのＭＯＳＦＥＴ８の直列回路から構成され、グランド配線ＧＮＤ及び出力配線ＶDCは平滑部ＤＢから制御部４を通り過ぎた後、プリント配線板６の長手方向に対してほぼ平行に幅方向（長手方向と垂直な方向）の片側と他側とに分かれて配線され、２つのＭＯＳＦＥＴ８のピンが同じ向きで、ピンの配列方向がプリント配線板６の長手方向に対して垂直となるように実装されている点である。また、放熱板９の形状は図７に示すように、この放熱板９の細長のプリント配線板６の長手方向に対する垂直方向の長さＷが、プリント配線板６の長手方向に対する垂直方向の寸法と同一としている。その他の従来例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００１９】
このような実装配置、配線にすることにより制御部４は直流電源部１とインバータ部２の間に配置されないため雑音の影響を受けにくく、さらには整流部ＤＢから直流電源部１及びインバータ部２を経由して出力配線ＶDCからグランド配線ＧＮＤに流れる電流のループが制御部４のまわりを介さずに配線され、制御部４は、制御部４の横に配線されたグランド配線ＧＮＤにより出力配線ＶDC及びＶL を流れる電流から遮蔽されるため、制御部４での小信号配線は比較的大きな電流が流れる出力配線ＶDCからの雑音の影響を受けにくくなり、誤動作を防止できる。また放熱板９を上記のような構造とすることにより、プリント配線板６を収納するケース本体とねじ無しで接合することができる。
【００２０】
（実施形態４）
図８に第４の実施形態の実装配置図を示す。実施形態１と異なる点は、インバータ部２が放熱板９に取り付けられた２つのＭＯＳＦＥＴ８の直列回路から構成され、グランド配線ＧＮＤ及び出力配線ＶDCは整流部ＤＢから制御部４を通り過ぎた後もプリント配線板６の長手方向に対してほぼ平行に幅方向の片側に配線され、２つのＭＯＳＦＥＴ８のピンが同じ向きで、ピンの配列方向がプリント配線板６の長手方向に対して平行となるように実装されている点である。また放熱板９の形状は図９に示すように、この放熱板９の細長のプリント配線板６の長手方向と垂直な方向の長さＷが、プリント配線板６の幅方向の寸法と同一としている。その他の従来例と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００２１】
このような実装配置、配線にすることにより制御部４は直流電源部１とインバータ部２の間に配置されないため雑音の影響を受けにくく、さらには整流部ＤＢから直流電源部１及びインバータ部２を経由して出力配線ＶDCからグランド配線ＧＮＤに流れる電流のループが制御部４のまわりを介さずに配線され、制御部４は、制御部４の横に配線されたグランド配線ＧＮＤにより出力配線ＶDC及びＶL を流れる電流から遮蔽されるため、制御部４での小信号配線は比較的大きな電流が流れる出力配線ＶDCからの雑音の影響を受けにくくなり、誤動作を防止できる。
【００２２】
また、放熱板９を上記のような構造とすることによりプリント配線板６を収納するケース本体とねじ無しで接合することができ、ＭＯＳＦＥＴ８のピンの並び方向がプリント配線板６の長手方向に対して平行でかつピンがプリント配線板６の幅方向の片側に実装されることにより、細長のプリント配線板６においてはプリント配線板６の幅方向（長手方向に対する垂直方向）の配線スペースが広くとれるメリットがある。また、図８のような構成とすると出力配線ＶDC及びグランド配線ＧＮＤからＭＯＳＦＥＴ８への配線が容易となる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１または３の発明によれば、比較的大きな電流が流れる出力配線や直流電源部からインバータの制御部への雑音の影響を抑え、誤動作を防止できるという効果がある。
請求項２または３の発明によれば、入力電流歪を改善できるという効果がある。
請求項４の発明によれば、請求項３の発明において、負荷を流れる電流の波高値を抑制することができ、放電灯負荷の場合、負荷電流の低周波リップルを低減でき、ちらつきを抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の実装配置と配線を示す平面図である。
【図２】従来の電源装置の回路図である。
【図３】従来の電源装置の実装配置と配線を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の回路図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の実装配置と配線を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の実装配置と配線を示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるインバータ部のスイッチング素子の配置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の実装配置と配線を示す平面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態におけるインバータ部のスイッチング素子の配置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１    直流電源部
２    インバータ部
３    出力部
４    制御部
５    入力電流歪改善部
６    プリント配線板
【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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【図７】
0003743251.tif 000008
【図８】
0003743251.tif 000009
【図９】
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