專利名稱：電源裝置及放電燈照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將多個(gè)電容器作為電力供給源的電源裝置和放電燈照明裝置。
現(xiàn)有技術(shù)在特開平7-123733號(hào)公報(bào)中，記載了使用電容器和開關(guān)元件將電源頻率變換為高頻的電源裝置。該電源裝置通過用全波整流器對(duì)交流電源進(jìn)行全波整流后的波形對(duì)電容器充電，在交流電源的正極也順次開、關(guān)控制多個(gè)開關(guān)元件，根據(jù)電源電壓給分別對(duì)應(yīng)的電容器充電，在交流電源的負(fù)極順次開、關(guān)控制多個(gè)開關(guān)元件，根據(jù)電源電壓給分別對(duì)應(yīng)的電容器充電，使用放電用開關(guān)元件，高速地開、關(guān)控制各開關(guān)元件，放電這些電容器，在負(fù)載中流過高頻電流。
發(fā)明要解決的問題在這種電源裝置中，由于負(fù)載變化，會(huì)產(chǎn)生電容器充電電壓變化和輸入電流波形畸變等問題。因此，第一本發(fā)明提供一種可將電容器的充電電壓控制為恒定的電源裝置。
在一般將電源裝置作為放電燈等電燈的照明裝置的電源時(shí)，現(xiàn)有的放電燈照明裝置為了限制電燈電流，使用線圈等繞組部件。該線圈等繞組部件的重量和體積大，因此，難以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化、輕量化。因此，第二本發(fā)明提供一種不使用線圈等繞組部件而能限流控制電燈電流、可實(shí)現(xiàn)裝置小型化輕量化的放電燈照明裝置。
作為這種現(xiàn)有技術(shù)的放電燈照明裝置將來自交流階梯狀電壓發(fā)生源的交流階梯狀電壓波形直接提供給放電燈，通過改變發(fā)生各電壓的時(shí)間來控制交流階梯狀電壓的有效值，使電燈電流恒定化。但是，在這種放電燈照明裝置中，由于輸入電流高頻分量的制約，需要規(guī)定交流階梯狀電壓的有效值控制范圍，該有效值的控制范圍為額定電壓的±20％左右，對(duì)于超過該范圍的負(fù)載電壓，動(dòng)作點(diǎn)不存在，因此，存在不能使該放電燈動(dòng)作的情況。即，可適用的放電燈的電燈電壓范圍很窄。因此，第三本發(fā)明提供一種能擴(kuò)大可適用的放電燈的電燈電壓范圍而且在放電燈短路時(shí)能防止流過過量電流的放電燈照明裝置。
用于解決課題的手段權(quán)利要求1記載的發(fā)明是一種電源裝置，多個(gè)可變電阻器和電容器的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，通過商用電源電壓經(jīng)對(duì)應(yīng)的可變電阻器對(duì)各電容器進(jìn)行充電，各可變電阻器被控制成僅在充電對(duì)應(yīng)的電容器期間阻抗為有限值，在此之外的期間控制成阻抗無限大，從各電容器向負(fù)載順次流過放電電流，所述電源裝置具有阻抗控制單元，控制對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在任意的可變電阻器中流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的輸入電流；振幅控制單元，在電容器電壓低于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行增大目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，在電容器電壓高于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行減小目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，使得任意電容器的充電電壓為恒定。
權(quán)利要求2記載的發(fā)明具有多個(gè)阻抗控制單元，控制對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在各可變電阻器中分別流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的輸入電流；和多個(gè)振幅控制單元，在電容器電壓低于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行增大目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，在電容器電壓高于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行減小目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，使得對(duì)應(yīng)于各阻抗控制單元控制阻抗的可變電阻器的電容器充電電壓變?yōu)楹愣ā?br> 權(quán)利要求3記載的發(fā)明具有多個(gè)阻抗控制單元，控制對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在各可變電阻器中分別流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的輸入電流；和振幅控制單元，在電容器電壓低于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行增大目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，在電容器電壓高于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行減小目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，使得將各電容器中充電目標(biāo)值最高的電容器的充電電壓變?yōu)楹愣ǎ髯杩箍刂茊卧刂茖?duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在各可變電阻器中流過跟蹤由振幅控制單元進(jìn)行振幅控制的輸入電流目標(biāo)值的輸入電流。
權(quán)利要求7記載的發(fā)明具有多個(gè)阻抗控制單元，控制對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在各可變電阻器中分別流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的輸入電流；和振幅控制單元，在電容器電壓低于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行增大目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，在電容器電壓高于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行減小目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，使得將各電容器中某個(gè)特定電容器的充電電壓變?yōu)楹愣?，各阻抗控制單元控制?duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得流過跟蹤由振幅控制單元進(jìn)行振幅控制的輸入電流目標(biāo)值的輸入電流，并且，將某個(gè)特定的電容器切換為其他電容器。
權(quán)利要求8記載的發(fā)明具有多個(gè)直流電壓源，產(chǎn)生不同的正電壓值；開關(guān)電路，從各直流電壓源中擇一地取出直流電壓值，輸出包含零電壓值的階梯狀電壓波形；極性反轉(zhuǎn)電流，輸入來自開關(guān)電路的階梯狀電壓波形，輸出交流的階梯狀電壓波形；放電燈，提供來自極性反轉(zhuǎn)電路的交流階梯狀電壓波形；有效值檢測部，檢測在該放電燈中流動(dòng)的電燈電流的有效值；和控制單元，控制開關(guān)電路，可變控制包含零電壓值的階梯狀電壓波形的各電壓值的輸出時(shí)間，使得有效值檢測部檢測的電燈電流的有效值變?yōu)楹愣ā?br> 權(quán)利要求9記載的發(fā)明具有多個(gè)第一直流電壓源，產(chǎn)生不同的正電壓值；多個(gè)第二直流電壓源，產(chǎn)生絕對(duì)值與各第一直流電壓源的電壓值相等的包含零電壓值的負(fù)電壓值；第一開關(guān)電路，從各第一直流電壓源中擇一地取出直流電壓值，輸出包含零電壓值的階梯狀電壓波形；第二開關(guān)電路，以和第一開關(guān)電路不同的定時(shí)從第二直流電壓源中擇一地取出直流電壓值，輸出包含零電壓值的階梯狀電壓波形；放電燈，提供來自各開關(guān)電路的階梯狀電壓波形；有效值檢測部，檢測在該放電燈中流動(dòng)的電燈電流的有效值；和控制單元，控制各開關(guān)電路，可變控制包含零電壓值的階梯狀電壓波形的各電壓值的輸出時(shí)間，使得有效值檢測部檢測的電燈電流的有效值變?yōu)楹愣ā?br> 權(quán)利要求10記載的發(fā)明是一種放電燈照明裝置，具有交流階梯狀電壓發(fā)生源，電壓值臺(tái)階狀變化，正弦波那樣增減的階梯狀正電壓波形和電壓值臺(tái)階狀變化，交替地輸出正弦波那樣增減的階梯狀負(fù)電壓波形；放電燈，提供來自交流階梯狀電壓發(fā)生源的交流階梯狀電壓波形；和串聯(lián)連接在交流階梯狀電壓發(fā)生源和放電燈之間的電容器。


圖1是包含表示本發(fā)明第一實(shí)施例的部分功能塊的電路構(gòu)成圖；圖2是包含表示第一實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電路具體構(gòu)成的部分功能塊的電路構(gòu)成圖；圖3是包含表示本發(fā)明第二實(shí)施例的部分功能塊的部分電路構(gòu)成圖；圖4是包含表示本發(fā)明第三實(shí)施例的部分功能塊的部分電路構(gòu)成圖；圖5是用于說明第三實(shí)施例變?yōu)闄z測并控制目標(biāo)電壓值最高的電容器充電電壓的構(gòu)成根據(jù)的電源電壓和輸入電流的波形圖；圖6是包含表示本發(fā)明第4實(shí)施例的部分功能塊的部分電路構(gòu)成圖；圖7是包含表示本發(fā)明第5實(shí)施例的部分功能塊的部分電路構(gòu)成圖；圖8是包含表示本發(fā)明第6實(shí)施例的部分功能塊的部分電路構(gòu)成圖；圖9是包含表示本發(fā)明第7實(shí)施例的部分功能塊的部分電路構(gòu)成圖；圖10是包含表示本發(fā)明第8實(shí)施例的部分功能塊的部分電路構(gòu)成圖；圖11是包含表示本發(fā)明第9實(shí)施例的部分功能塊的部分電路構(gòu)成圖；圖12是包含表示本發(fā)明第10實(shí)施例的部分功能塊的部分電路構(gòu)成圖；圖13是包含表示本發(fā)明第11實(shí)施例的部分功能塊的電路構(gòu)成圖；圖14是表示第11實(shí)施例中提供給放電燈的階梯狀電壓波形的一個(gè)例子的圖；圖15是表示第11實(shí)施例中提供給放電燈的階梯狀電壓波形的另一個(gè)例子的圖；圖16是包含表示本發(fā)明第12實(shí)施例的部分功能塊的電路構(gòu)成圖；圖17是包含表示本發(fā)明第13實(shí)施例的部分功能塊的電路構(gòu)成圖；圖18是表示本發(fā)明第14實(shí)施例中提供給放電燈的階梯狀電壓波形的一個(gè)例子的圖；圖19是表示第14實(shí)施例中提供給放電燈的階梯狀電壓波形的另一個(gè)例子的圖；圖20是表示第14實(shí)施例中提供給放電燈的階梯狀電壓波形的另一個(gè)例子的圖；圖21是表示第14實(shí)施例中提供給放電燈的階梯狀電壓波形的另一個(gè)例子的圖；圖22是表示本發(fā)明第15實(shí)施例中來自全波整流器的輸出電壓波形和各電容器充電電壓的關(guān)系圖；圖23是表示第15實(shí)施例中提供給極性反轉(zhuǎn)電路的高頻階梯狀電壓波形的圖；圖24是包含表示本發(fā)明第16實(shí)施例的部分功能塊的電路構(gòu)成圖；圖25是表示用于和本發(fā)明第17實(shí)施例中電燈電流有效值變化時(shí)提供給放電燈的階梯狀電壓波形比較的正弦波波形的圖；
圖26是表示第17實(shí)施例中電燈電流有效值變化時(shí)的輸入電流波形的圖；圖27是包含表示本發(fā)明第18實(shí)施例的部分功能塊的電路構(gòu)成圖；圖28是表示第18實(shí)施例中輸入電壓波形和階梯狀電壓波形的有效值為額定值時(shí)由輸入電流目標(biāo)波形成形電路成形的輸入電流目標(biāo)波形的圖；圖29是表示第18實(shí)施例中，階梯狀電壓波形有效值高于額定值時(shí)由輸入電流目標(biāo)波形成形電路成形的輸入電流目標(biāo)波形與正弦波的輸入電流波形相比較的圖；圖30是表示第18實(shí)施例中，階梯狀電壓波形有效值低于額定值時(shí)由輸入電流目標(biāo)波形成形電路成形的輸入電流目標(biāo)波形與正弦波的輸入電流波形相比較的圖；圖31是包含表示本發(fā)明第19實(shí)施例的部分功能塊的電路構(gòu)成圖；圖32是表示第19實(shí)施例中，不使用電容器而將交流階梯狀電壓波形直接提供給放電燈時(shí)的負(fù)載特性的圖；圖33是表示第19實(shí)施例中，通過電容器向放電燈提供交流階梯狀電壓波形，且交流階梯狀電壓波形的有效值為恒定的條件下的負(fù)載特性的圖；圖34是表示第19實(shí)施例中，通過電容器向放電燈提供交流階梯狀電壓波形，且可改變交流階梯狀電壓波形的各電壓的時(shí)間寬度來控制有效值時(shí)的負(fù)載特性的圖；圖35是包含表示本發(fā)明第20實(shí)施例的部分功能塊的電路構(gòu)成圖；圖36是表示在涉及本發(fā)明的第21實(shí)施例中，設(shè)交流階梯狀電壓波形的各電壓的時(shí)間寬度的平均值為ts、由第一電容器的電容和額定照明時(shí)的放電燈的等價(jià)電阻決定的時(shí)間常數(shù)為CR時(shí)的CR/ts和波形因數(shù)的關(guān)系曲線；圖37是表示在第21實(shí)施例中，設(shè)交流階梯狀電壓波形的臺(tái)階數(shù)為5個(gè)臺(tái)階時(shí)的交流階梯狀電壓波形和第一電容器的電容變化時(shí)的放電燈兩端之間產(chǎn)生的電壓波形的波形圖；圖38示出了在第21實(shí)施例中，設(shè)交流階梯狀電壓波形的臺(tái)階數(shù)為11個(gè)臺(tái)階時(shí)的交流階梯狀電壓波形和第一電容器的電容變化時(shí)的放電燈兩端之間產(chǎn)生的電壓波形的波形圖；圖39示出了在第21實(shí)施例中，設(shè)交流階梯狀電壓波形的臺(tái)階數(shù)為21個(gè)臺(tái)階時(shí)的交流階梯狀電壓波形和第一電容器的電容變化時(shí)的放電燈兩端之間產(chǎn)生的電壓波形的波形圖；圖40是表示根據(jù)本發(fā)明的第22實(shí)施例的電路構(gòu)成圖；圖41是表示第22實(shí)施例中交流階梯狀電壓波形和流入放電燈的負(fù)載電流波形的波形圖；圖42是表示在第22實(shí)施例中使用的兩極性開關(guān)的另一個(gè)電路構(gòu)成圖；圖43示出了根據(jù)本發(fā)明第23實(shí)施例的電路構(gòu)成圖；圖44示出了根據(jù)本發(fā)明第24實(shí)施例的電路構(gòu)成圖；圖45示出了在第24實(shí)施例中從交流階梯狀電壓發(fā)生源輸出的交流階梯狀電壓波形例的圖；圖46是根據(jù)本發(fā)明第25實(shí)施例的電路構(gòu)成圖；圖47是表示第25實(shí)施例中開關(guān)元件具體例的部分電路構(gòu)成圖。
發(fā)明實(shí)施例以下，參照?qǐng)D1至圖12對(duì)第一本發(fā)明的第一至第十實(shí)施例進(jìn)行說明。第一至第十實(shí)施例的說明中及圖1至圖12中的符號(hào)適用于第一至第十實(shí)施例。
第一實(shí)施例如圖1所示，全波整流電路2的輸入端子連接到商用交流電源1上，MOS型FET(場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成的可變電阻器4-1、4-2、……、4-n、由電阻器等阻抗元件構(gòu)成的輸入電流檢測電路5-1、5-2、……、5-n和電容器6-1、6-2……6-n的串聯(lián)電路順極性地通過各個(gè)二極管3-1、3-2、……、3-n分別并聯(lián)連接到該全波整流電路2的輸出端子上。
上述各可變電阻器4-1、4-2…4-n控制MOS型FET的柵極、源極間的偏壓，在非飽和區(qū)域中驅(qū)動(dòng)它，由此實(shí)現(xiàn)將其作為可變電阻器的功能，因此控制成僅在分別通過驅(qū)動(dòng)電路7-1、7-2…7-n充電對(duì)應(yīng)的電容器6-1、6-2…6-n期間，將阻抗控制為有限值，在其以外的期間內(nèi)，阻抗為無限大。
驅(qū)動(dòng)電源8-1、8-2…8-n分別連接到上述各驅(qū)動(dòng)電路7-1、7-2…7-n上。上述各輸入電流檢測電流5-1、5-2…5-n的兩端電壓輸入到上述各驅(qū)動(dòng)電路7-1、7-2…7-n中。上述各驅(qū)動(dòng)電路7-1、7-2…7-n及各驅(qū)動(dòng)電源8-1、8-2…8-n的基極電位分別變成各電容器6-1、6-2…6-n的充電電壓。
上述各驅(qū)動(dòng)電路7-1、7-2…7-n由阻抗控制單元和振幅控制單元構(gòu)成。具體地說，圖2中，驅(qū)動(dòng)電流7-1由阻抗控制單元7-11和振幅控制單元7-12構(gòu)成，阻抗控制單元7-11由驅(qū)動(dòng)控制可變電阻器4-1的驅(qū)動(dòng)電流11、第一誤差放大器12構(gòu)成。上述振幅控制單元7-12由乘法器13、輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路14、對(duì)應(yīng)電容器6-1的電壓檢測電路15、第二誤差放大器16構(gòu)成。
在上述輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路14中設(shè)定用于設(shè)定輸入電流目標(biāo)值的正弦波形數(shù)據(jù)，將其正弦波形數(shù)據(jù)提供給上述乘法器13。電阻分壓電路17并聯(lián)連接到上述電容器6-1上，通過輸出電路18輸出電阻分壓電路17的分壓點(diǎn)電壓。這樣，輸入電路19取得來自上述輸出電路18的輸出后輸入到上述電壓檢測電路15中。上述輸出電路18和輸入電路19的關(guān)系例如是光電耦合器中發(fā)光二極管和光電晶體管的關(guān)系，輸入電路19絕緣并取得來自輸出電路18的輸出信號(hào)。
上述電壓檢測電路15通過來自輸入電路19的信號(hào)檢測上述電容器6-1的充電電壓，將該檢測輸出提供給上述第二誤差放大器16的反轉(zhuǎn)輸入端子(-)。在上述第二誤差放大器16的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)上施加設(shè)定充電電壓目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vref。
上述第二誤差放大器16將電壓檢測電路15檢測的電容器6-1的充電電壓和基準(zhǔn)電壓Vref相比較，將與其差對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)提供給上述乘法器13。上述乘法器13根據(jù)來自第二誤差放大器16的電壓信號(hào)控制來自上述輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路14的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅。
即，電容器6-1的充電電壓比基準(zhǔn)電壓Vref低時(shí)，乘法器13根據(jù)來自第二誤差放大器16的電壓信號(hào)進(jìn)行增大來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路14的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅的控制，電容器6-1的充電電壓比基準(zhǔn)電壓Vref高時(shí)，乘法器13根據(jù)來自第二誤差放大器16的電壓信號(hào)進(jìn)行減小來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路14的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅的控制。
上述乘法器13的輸出提供給第一誤差放大器12的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)。上述輸入電流檢測電路5-1的輸出提供給上述第一誤差放大器12的反轉(zhuǎn)輸入端子(-)。
上述第一誤差放大器12將乘法器13的輸出和輸入電流檢測電路5-1的輸出相比較，根據(jù)差驅(qū)動(dòng)上述驅(qū)動(dòng)電路11，驅(qū)動(dòng)電路11根據(jù)差可變控制可變電阻器4-1的阻抗。圖2雖然對(duì)驅(qū)動(dòng)電路7-1的構(gòu)成作了說明，但在其他的驅(qū)動(dòng)電路7-2～7-n中構(gòu)成也是一樣的。
這里雖然未圖示，但上述各電容器6-1、6-1…6-n分別通過開關(guān)電路和極性反轉(zhuǎn)電路連接到負(fù)載上，通過順次使各開關(guān)電路開、關(guān)動(dòng)作，通過極性反轉(zhuǎn)電路將各電容器6-1、6-2…6-n的充電電壓順次提供給負(fù)載，可交流驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
在這種構(gòu)成中，控制成在全波整流電路2的輸出電壓上升的同時(shí)，通過分別對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路7-1、7-2…7-n順次將各可變電阻器4-1、4-2…4-n變?yōu)橐?guī)定的阻抗，通過各可變電阻器4-1、4-2…4-n流過期望的輸入電流，分別充電各電容器6-1、6-2…6-n。
即，首先，將可變電阻器4-1的阻抗從無限大控制為規(guī)定陽抗值且流過向電容器6-1的充電電流，控制可變電阻器4-1的阻抗使得充電電流變成作為目標(biāo)值設(shè)定的輸入電流。此外，來自全波整流電路2的輸入電壓等于下級(jí)的電容器6-2的充電電壓時(shí)，將可變電阻器4-1的阻抗控制為無限大且停止對(duì)電容器6-1充電，取而代之，將可變電阻器4-2的阻抗從無限大控制為規(guī)定的阻抗值，并開始對(duì)電容器6-2充電。此外，控制可變電阻器4-2的阻抗，使得充電電流變成作為目標(biāo)值設(shè)定的輸入電流。
這樣，在來自全波整流器2的輸入電壓波形上升期間，可變電阻器4-1、4-2…4-n的阻抗以規(guī)定定時(shí)從無限大切換為有限值，而且，可變控制阻抗并順次進(jìn)行對(duì)各電容6-1、6-2…6-n的充電。
在來自全波整流器2的輸入電壓波形下降期間，若電容器6-n的充電電壓等于輸入電壓，則在可變電阻器4-n的阻抗切換為無限大的同時(shí)，可變電阻器4-(n-1)的阻抗切換為有限值，代替向電容器6-n而開始向電容器6-(n-1)充電。在對(duì)電容器6-(n-1)充電過程中，進(jìn)行可變電阻器4-(n-1)的阻抗減少的控制，控制輸入電流。
通過進(jìn)行這種控制，來自全波整流器2的輸入電流波形變成和輸入電壓波形幾乎相同相位的正弦波。由此，可充分抑制輸入電流中的高頻分量，改善功率因數(shù)。
在進(jìn)行這種控制時(shí)，由于負(fù)載發(fā)生變化，存在電容器6-1、6-2…6-n的充電電壓比目標(biāo)值低或高的情況。例如，出現(xiàn)電容器6-1、6-2…6-n的充電電壓比目標(biāo)值低的情況時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路7-1、7-2…7-n的電壓檢測電路15分別對(duì)其進(jìn)行檢測，第二誤差放大器16將作為充電電壓目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vref和檢測電壓相比較。其誤差輸出到乘法器13中。乘法器13通過來自第二誤差放大器16的誤差輸出進(jìn)行增大來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路14的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅的控制。
第一誤差放大器12將振幅大的目標(biāo)值的輸入電流和輸入電流檢測電路5-1、5-2…5-n檢測的實(shí)際輸入電流相比較，其誤差輸出提供給驅(qū)動(dòng)電路11。驅(qū)動(dòng)電路11控制可變電阻器4-1、4-2…4-n的阻抗，使得實(shí)際的輸入電流接近目標(biāo)值的輸入電流。由此，電容器6-1、6-2…6-n的充電電壓比目標(biāo)值低時(shí)，控制可變電阻器4-1、4-2…4-n的阻抗，使得在電容器6-1、6-2…6-n中流過比較多的充電電流，將電容器6-1、6-2…6-n的充電電壓控制為目標(biāo)值。
電容器6-1、6-2…6-n的充電電壓比目標(biāo)值高時(shí)，相反，控制可變電阻器4-1、4-2…4-n的阻抗，使得在電容器6-1、6-2…6-n中流過比較少的充電電流，將電容器6-1、6-2…6-n的充電電壓控制為目標(biāo)值。
這樣，及時(shí)負(fù)載發(fā)生變化，電容器6-1、6-2…6-n的充電電壓也總是被控制為目標(biāo)值而變?yōu)楹愣?。由此，即使?fù)載發(fā)生變化，也能使提供給負(fù)載的電壓穩(wěn)定化。
第二實(shí)施例和實(shí)施例第一實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，詳細(xì)說明從略。
如圖3所示，對(duì)整個(gè)電路的基準(zhǔn)電位設(shè)置輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路141，來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路141的作為目標(biāo)值的輸入電流的正弦波形數(shù)據(jù)分別提供給乘法器13-1、13-2…。此外，來自各乘法器13-1、13-2…的輸出分別通過電平移動(dòng)電路20-1、20-2…提供給第一誤差放大器12-1、12-2…的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)。
即，在該電源裝置中，驅(qū)動(dòng)電路11-1、11-2…及第一誤差放大器12-1、12-2…的基極電位分別是各電容器6-1、6-2…的充電電壓，電壓檢測電路15-1、15-2…及第二誤差放大器16-1、16-2…的基極電位變成作為整個(gè)電路基準(zhǔn)電位的全波整流電路2的輸出端子中負(fù)極端子的電位。因此，需要使用電平移動(dòng)電路20-1、20-2…用每個(gè)電容器來移動(dòng)基極電位的電平。電壓檢測電路15-1、15-2…構(gòu)成為從電容器6-1、6-2…檢測直接電壓。
這種構(gòu)成的電源裝置中，在出現(xiàn)負(fù)載變化且電容器6-1、6-2…的充電電壓比目標(biāo)值低時(shí)，電壓檢測電路15-1、15-2…對(duì)其進(jìn)行檢測，第二誤差放大器16-1、16-2…比較作為充電電壓目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vref1、Vref2…和檢測電壓。而且，將其誤差輸出到乘法器13-1、13-2…中。乘法器13-1、13-2…通過來自第二誤差放大器16-1、16-2…的誤差輸出進(jìn)行增大來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路141的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅的控制。來自乘法器13-1、13-2…的輸出通過電平移動(dòng)電路20-1、20-2…進(jìn)行電平移動(dòng)后輸入到第一誤差放大器12-1、12-2…中。
第一誤差放大器12-1、12-2…比較振幅變大的目標(biāo)值的輸入電流和輸入電流輸出電路5-1、5-2…檢測出的實(shí)際輸入電流，將其誤差輸出提供給驅(qū)動(dòng)電路11-1、11-2…。驅(qū)動(dòng)電路11-1、11-2…控制可變電阻器4-1、4-2…的阻抗，使得實(shí)際的輸入電流接近目標(biāo)值的輸入電流。由此，在電容器6-1、6-2…的充電電壓比目標(biāo)值低時(shí)，控制可變電阻器4-1、4-2…的阻抗使得在電容器6-1、6-2…中流過較多的充電電流，將電容器6-1、6-2…的充電電壓控制成目標(biāo)值。
若電容器6-1、6-2…的充電電壓比目標(biāo)值高，這時(shí)，相反地，控制可變電阻器4-1、4-2…的阻抗使得在電容器6-1、6-2…中流過比較少的充電電流，將電容器6-1、6-2…的充電電壓控制成目標(biāo)值。
因此，本實(shí)施例和上述實(shí)施例一樣，即使負(fù)載發(fā)生變化，電容器6-1、6-2…的充電電壓也總是被控為目標(biāo)值而變成恒定的，使提供給負(fù)載的電壓穩(wěn)定化。輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路141可通用化。
第三實(shí)施例和上述第一及第二實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，說明從略。
如圖4所示，在n個(gè)電容器中，通過電壓檢測電路151直接檢測目標(biāo)電壓值最高的電容器6-n的充電電壓，將其檢測輸出輸入到第二誤差放大器161的反轉(zhuǎn)輸入端子(-)中。將設(shè)定電容器6-n的充電電壓目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vrefn輸入到上述第二誤差放大器161的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)中。
上述第二誤差放大器161將電壓檢測電路151檢測的電容器6-n的充電電壓和基準(zhǔn)電壓Vrefn相比較，將與差對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)提供給乘法器131。上述乘法器131根據(jù)來自第二誤差放大器161的電壓信號(hào)控制來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路142的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅。
即，和基準(zhǔn)電壓Vrefn相比，電容器6-n的充電電壓低時(shí)，乘法器131根據(jù)來自第二誤差放大器161的電壓信號(hào)進(jìn)行增大來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路142的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅的控制，和基準(zhǔn)電壓Vrefn相比，電容器6-n的充電電壓高時(shí)，乘法器131根據(jù)來自第二誤差放大器161的電壓信號(hào)進(jìn)行減小來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路142的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅的控制。而且，來自乘法器131的輸出分別通過電平移動(dòng)電路20-n、20-(n-1)…提供給第一誤差放大器12-n、12-(n-1)…的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)。
即，通過電源裝置，驅(qū)動(dòng)電路11-n、11-(n-1)…及第一誤差放大器12-n、12-(n-1)…的基極電位分別為各電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓，電壓檢測電路151和第二誤差放大器161的基極電位變成作為整個(gè)電路的基準(zhǔn)電位的全波整流電路2的輸入端子中負(fù)極端子的電位。而且，需要使用電平移動(dòng)電路20-n、20-(n-1)…來使每個(gè)電容器的基極電位電平移動(dòng)。
在這種構(gòu)成的電源裝置中，在出現(xiàn)負(fù)載變化且電容器6-n的充電電壓比目標(biāo)值低時(shí)，電壓檢測電路151對(duì)其進(jìn)行檢測，第二誤差放大器161比較作為充電電壓目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vrefn和檢測電壓。而且，將其誤差輸出到乘法器131中。乘法器131通過來自第二誤差放大器161的誤差輸出進(jìn)行增大來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路142的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅的控制。來自乘法器131的輸出分別通過電平移動(dòng)電路20-n、20-(n-1)…進(jìn)行電平移動(dòng)后輸入到第一誤差放大器12-n、12-(n-1)…中。
第一誤差放大器12-n、12-(n-1)…比較振幅變大的目標(biāo)值的輸入電流和輸入電流輸出電路5-n、5-(n-1)…檢測出的實(shí)際輸入電流，將其誤差輸出提供給驅(qū)動(dòng)電路11-n、11-(n-1)…。驅(qū)動(dòng)電路11-n、11-(n-1)…控制可變電阻器4-n、4-(n-1)…的阻抗，使得實(shí)際的輸入電流接近目標(biāo)值的輸入電流。由此，在電容器6-n的充電電壓比目標(biāo)值低時(shí)，控制可變電阻器4-n、4-(n-1)…的阻抗使得在電容器6-n、6-(n-1)…中流過較多的充電電流，將電容器6-n的充電電壓控制成目標(biāo)值。
若電容器6-n的充電電壓比目標(biāo)值高，這時(shí)，相反地，控制可變電阻器4-n、4-(n-1)…的阻抗使得在電容器6-n、6-(n-1)…中流過比較少的充電電流，將電容器6-n的充電電壓控制成目標(biāo)值。
因此，通過本實(shí)施例，構(gòu)成為檢測并控制目標(biāo)電壓值最高的電容器6-n的充電電壓，對(duì)其依據(jù)進(jìn)行描述。例如，考慮檢測并控制目標(biāo)電壓值最高的電容器6-n以外的電容器6-(n-1)的充電電壓。在電容器的充電電壓比目標(biāo)電壓值低時(shí)，進(jìn)行增大來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路142的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅的控制，由此，進(jìn)行這樣的控制充電電流增加，電容器電壓上升，充電電壓接近目標(biāo)值。
對(duì)檢測充電電壓的電容器以外的電容器也同樣進(jìn)行該控制。而且，對(duì)目標(biāo)電壓值最高的電容器6-n進(jìn)行，電容器6-n的充電電壓上升。但是，電容器6-n的充電電壓不比電源電壓即全波整流電路2的輸出電壓的峰值高。
另一方面，該電路的條件是構(gòu)成可變電阻器4-n、4-(n-1)…的MOS型FET在能動(dòng)區(qū)域即非飽和區(qū)域內(nèi)動(dòng)作，給對(duì)應(yīng)于目標(biāo)電壓值最高的電容器6-n的可變電阻器4-n施加電容器6-n的充電電壓和電源電壓的差電壓，該差電壓變小時(shí)，MOS型FET的動(dòng)作從非飽和區(qū)域向飽和區(qū)域靠近。而且，變成開關(guān)動(dòng)作。在MOS型FET進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸入電流變成微分輸入電壓后的波形，相對(duì)圖5(a)所示的電源電壓波形，輸入電流波形變成圖5(b)所示峰值部分被切掉的畸變波形。
這樣，在檢測并控制目標(biāo)電壓值最高的電容器6-n以外的電容器6-(n-1)的充電電壓時(shí)，就產(chǎn)生輸入電流不平滑變化的問題。在這一點(diǎn)上，在檢測并控制目標(biāo)電壓值最高的電容器6-n的充電電壓時(shí)，不用擔(dān)心構(gòu)成對(duì)應(yīng)于目標(biāo)電壓值最高的電容器6-n的可變電阻器4-n的MOS型FET進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，可總是在非飽和區(qū)域中動(dòng)作，而且，可總是平滑地連續(xù)流過輸入電流。
在本實(shí)施例中，在作為電源電壓的來自全波整流電路2的輸入電壓波形上升期間，若某個(gè)電容器的電壓不等于輸入電壓，則將對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗從無限大切換成有限值并開始該電容器的充電。在來自全波整流電路2的輸入電壓波形下降期間，若前1個(gè)電容器的充電電壓等于輸入電壓則開始某個(gè)電容器的充電，在該電容器的充電電壓等于輸入電壓時(shí)停止。通過在各電容器間連續(xù)進(jìn)行這種控制可連續(xù)地流過輸入電流。輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路142、電壓檢測電路151、第二誤差放大器161、乘法器131可通用化，可簡化結(jié)構(gòu)。
第四實(shí)施例和上述第一至第三實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，詳細(xì)說明從略。
如圖6所示，通過第一選擇電路21由電壓檢測電路151檢測n個(gè)電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓。設(shè)置用于設(shè)定各電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vrefn、Vref(n-1)…Vref1通過第二選擇電路22將各基準(zhǔn)電壓提供給第二誤差放大器161的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)。將選擇信號(hào)S輸入到上述各選擇電路21、22中，進(jìn)行檢測充電電壓的電容器的切換和基準(zhǔn)電壓的切換。即，根據(jù)電容器和基準(zhǔn)電壓來選擇，使得在檢測電容器6-n的充電電壓時(shí)設(shè)定基準(zhǔn)電壓Vrefn，在檢測電容器6-(n-1)的充電電壓時(shí)設(shè)定基準(zhǔn)電壓Vref(n-1)。其他的構(gòu)成和上述第三實(shí)施例基本相同。
在這種構(gòu)成的電源裝置中，例如，在通過選擇信號(hào)S選擇電容器6-n的充電電壓檢測和基準(zhǔn)電壓Vrefn的狀態(tài)下，在負(fù)載發(fā)生變化且電容器6-n的充電電壓比目標(biāo)值低時(shí)，電壓檢測電路151對(duì)其進(jìn)行檢測，第二誤差放大器161將作為充電電壓的目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vrefn和檢測電壓進(jìn)行比較。將其誤差輸出到乘法器131中。乘法器131通過來自第二誤差放大器161的誤差輸出進(jìn)行增大來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路142的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅的控制。來自乘法器131的輸出分別通過電平移動(dòng)電路20-n、20-(n-1)…進(jìn)行電平移動(dòng)，并輸入到第一誤差放大器12-n、12-(n-1)…中。
第一誤差放大器12-n、12-(n-1)…將振幅變大的目標(biāo)值的輸入電流和輸入電流輸出電路5-n、5-(n-1)…檢測出的實(shí)際輸入電流相比較，將其誤差輸出提供給驅(qū)動(dòng)電路11-n、11-(n-1)…。驅(qū)動(dòng)電路11-n、11-(n-1)…控制可變電阻器4-n、4-(n-1)…，使得實(shí)際的輸入電流接近目標(biāo)值的輸入電流。由此，在電容器6-n的充電電壓比目標(biāo)值低時(shí)，控制可變電阻器4-n、4-(n-1)…的阻抗，使得不管在電容器6-n還是在其他的電容器6-(n-1)…中流過較多的充電電流。
但是，對(duì)于其他的電容器6-(n-1)…而言，由于不直接檢測充電電壓，所以，仍然會(huì)擔(dān)心充電電壓偏離目標(biāo)值。在這點(diǎn)上，在本實(shí)施例中，通過選擇信號(hào)S，在檢測下一個(gè)電容器6-(n-1)的充電電壓時(shí)選擇基準(zhǔn)電壓Vref(n-1)，因此，這一次，直接檢測電容器6-(n-1)的充電電壓。而且將電容器6-(n-1)的充電電壓控制為目標(biāo)值。
因此，在順序切換檢測充電電壓的電容器的同時(shí)，與其對(duì)應(yīng)地設(shè)定基準(zhǔn)電壓。由此，可使各電容器的充電電壓確實(shí)接近目標(biāo)值。即，可將各電容器的充電電壓確實(shí)控制為目標(biāo)值而變成恒定。
而且，本實(shí)施例和上述實(shí)施例一樣，電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓即使發(fā)生負(fù)載變化等，也能總是控制為目標(biāo)值而變?yōu)楹愣?，可使向?fù)載提供的電壓穩(wěn)定化，同時(shí)，輸入電流可成正弦波狀。
第五實(shí)施例和上述第一至第四實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，詳細(xì)說明從略。
如圖7所示，作為檢測電容器的充電電壓的電路，通過取得各電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓，使用輸出其平均值的電壓平均值輸出電路152，將來自電壓平均值輸出電路152的輸出提供給第二誤差放大器161的反轉(zhuǎn)輸入端子(-)。作為基準(zhǔn)電壓，設(shè)置設(shè)定各電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓目標(biāo)值的平均值的平均值基準(zhǔn)電壓Vrefav，該平均值基準(zhǔn)電壓Vrefav提供給上述第二誤差放大器161的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)。
這樣，通過電壓平均值輸出電路152求出各電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓平均值的構(gòu)成，例如在由于負(fù)載變化，充電電壓的平均值變得低于平均值基準(zhǔn)電壓Vrefav時(shí)，第二誤差放大器161將其差提供給乘法器131。由此，乘法器131增大來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路142的輸入電流的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅，提供各電平移動(dòng)電路20-n、20-(n-1)…分別提供給各第一誤差放大器12-n、12-(n-1)…。
而且，在本實(shí)施例中，在各電容器的充電電壓平均值低于目標(biāo)值時(shí)，控制可變電阻器4-n、4-(n-1)…的阻抗使得在各電容器中流過較多充電電流。若各電容器的充電電壓平均值高于目標(biāo)值，相反則控制可變電阻器4-n、4-(n-1)…的阻抗使得在各電容器中流過較少充電電流。
而且，在本實(shí)施例中，和上述實(shí)施例相同，即使發(fā)生負(fù)載變化等，也能將電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓總是控制為目標(biāo)值而變成恒定，可使向負(fù)載提供的電壓穩(wěn)定化，同時(shí)，輸入電流成正弦波狀。
第六實(shí)施例和上述第一至第五實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，詳細(xì)說明從略。
本實(shí)施例用圖8所示的電路來代替第五實(shí)施例的電壓平均值輸出電路152。該電路構(gòu)成為檢測控制和電容器的充電電壓目標(biāo)值之差最大的電容器中使用。其他的結(jié)構(gòu)和第五實(shí)施例相同。
即，各電容器6-n、6-(n-1)…、6-1的充電電壓分別輸入到差檢測器23-n、23-(n-1)…、23-1的一方的輸入端子上同時(shí)輸入到被控電壓選擇器26中。用于設(shè)定各電容器目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vrefn、Vref(n-1)…Vref1提供給上述各差檢測器23-n、23-(n-1)…、23-1的另一方輸入端子，同時(shí)提供給目標(biāo)電壓選擇器27。
上述各差檢測器23-n、23-(n-1)…、23-1檢測電容器6-n、6-(n-1)…、6-1的充電電壓和基準(zhǔn)電壓Vrefn、Vref(n-1)…Vref1的差，將其檢測輸出分別提供給絕對(duì)值檢測器24-n、24-(n-1)、…24-1。上述各絕對(duì)值檢測器24-n、24-(n-1)、…24-1檢測差的絕對(duì)值，將其輸出提供給最大值檢測器25。上述最大值檢測器25檢測絕對(duì)值的最大值，選擇對(duì)應(yīng)于其最大值的電容器的選擇信號(hào)提供給上述被控電壓選擇器26，同時(shí)，將選擇對(duì)應(yīng)于其最大值的基準(zhǔn)電壓的選擇信號(hào)提供給上述目標(biāo)電壓選擇器27。
上述被控電壓選擇器26通過來自上述最大值檢測器25的選擇信號(hào)選擇各電容器6-n、6-(n-1)…、6-1的一個(gè)充電電壓并輸入到第二誤差放大器161的反轉(zhuǎn)輸入端子(-)中。上述目標(biāo)電壓選擇器27通過來自上述最大值檢測器25的選擇信號(hào)從基準(zhǔn)電壓Vrefn、Vref(n-1)…Vref1中選擇對(duì)應(yīng)于選擇電容器的基準(zhǔn)電壓并輸入到上述第二誤差放大器161的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)中。
在這種構(gòu)成中，由于負(fù)載變化，各電容器6-n、6-(n-1)…、6-1的充電電壓變化。差檢測器23-n、23-(n-1)…、23-1分別檢測電容器6-n、6-(n-1)…、6-1的充電電壓和設(shè)定目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vrefn、Vref(n-1)…Vref1的差，接著，絕對(duì)值檢測器24-n、24-(n-1)、…24-1檢測差的絕對(duì)值，而且，最大值檢測器25檢測絕對(duì)值的最大值。即，最大值檢測器25檢測基準(zhǔn)電壓和充電電壓的差最大的電容器。最大值檢測器25將選擇差最大的電容器的充電電壓的選擇信號(hào)提供給被控電壓選擇器26，同時(shí)，將選擇對(duì)應(yīng)于差最大的電容器的基準(zhǔn)電壓的選擇信號(hào)提供給目標(biāo)電壓選擇器27。
由此，第二誤差放大器161求出差最大的電容器的充電電壓和對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓的差并提供給乘法器131。乘法器131通過來自第二誤差放大器161的誤差輸出控制來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路142的正弦波形數(shù)據(jù)的振幅。來自乘法器131的輸出分別通過電平移動(dòng)電路20-n、20-(n-1)…進(jìn)行電平移動(dòng)，然后輸入到第一誤差放大器12-n、12-(n-1)…中。
第一誤差放大器12-n、12-(n-1)…將控制振幅的目標(biāo)值的輸入電流和輸入電流輸出電路5-n、5-(n-1)檢測出的實(shí)際輸入電流相比較，將其誤差輸出提供給驅(qū)動(dòng)電路11-n、11-(n-1)…。驅(qū)動(dòng)電路11-n、11-(n-1)…控制可變電阻器4-n、4-(n-1)…的阻抗使得實(shí)際輸入電流接近目標(biāo)值的輸入電流。由此，將對(duì)應(yīng)的電容器的充電電壓控制成接近目標(biāo)值。
本實(shí)施例和上述實(shí)施例相同，即使發(fā)生負(fù)載變化等，電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓也能總是被控制為目標(biāo)值而變成恒定，可使提供給負(fù)載的電壓穩(wěn)定化，同時(shí)，輸入電流可變?yōu)檎也睢?br> 第七實(shí)施例和上述第一至第六實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，詳細(xì)說明從略。
如圖9所示，本實(shí)施例用比值檢測器28-n、28-(n-1)…28-1來代替第六實(shí)施例的差檢測器23-n、23-(n-1)…、23-1，用和1的差檢測器29-n、29-(n-1)…29-1來代替絕對(duì)值檢測器24-n、24-(n-1)、…24-1。
該電路構(gòu)成為通過上述比值檢測器28-n、28-(n-1)…28-1檢測出電容器的充電電壓和目標(biāo)值之比后，通過和1的差檢測器29-n、29-(n-1)…29-1檢測檢測出的比和1的差的絕對(duì)值，通過最大值檢測器25檢測檢測出的和1的差的絕對(duì)值最大的，在使充電電壓接近目標(biāo)值的控制中使用該檢測出的電容器的充電電壓和目標(biāo)值。例如，檢測出的比值為0.5和1.2等時(shí)，求出|0.5-1|＝0.5、|1.2-1|＝0.2等，最大值檢測器25判斷0.5＞0.2。
這樣，檢測電容器的充電電壓和目標(biāo)值之比和1的差的絕對(duì)值最大的，并進(jìn)行使電容器的充電電壓接近目標(biāo)值的控制，和上述實(shí)施例同樣，即使發(fā)生負(fù)載變化等，總是將電容器6-n、6-(n-1)…、6-1的充電電壓控制為目標(biāo)值而變成恒定，可使提供給負(fù)載的電壓穩(wěn)定化，同時(shí)，輸入電流可變?yōu)檎也睢?br> 第八實(shí)施例和上述第一至第七實(shí)施例相同的部分使用相同符號(hào)，詳細(xì)說明從略。
如圖10中所示的驅(qū)動(dòng)電路7-1的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例示出了上述第一實(shí)施例的變形例。即，在全波整流電路2的輸出端子上并聯(lián)連接電阻分壓電路31，該電阻分壓電路31的分壓點(diǎn)電壓由輸出電路32輸出。
另一方面，在振幅控制單元7-12中設(shè)置電源電壓檢測電路33，來自上述輸出電路32的輸出由輸入電路34接收并提供給上述電源電壓檢測電路33。上述輸出電路32和輸入電路34的關(guān)系例如是光電耦合器中發(fā)光二極管和光電晶體管的關(guān)系，輸入電路34絕緣并取得來自輸出電路32的輸出信號(hào)。
上述電源電壓檢測電路33通過輸出電路32、輸入電路34檢測電源電壓，根據(jù)檢測出的電源電壓，改變?cè)O(shè)定充電電壓的目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vref。這里，雖然對(duì)驅(qū)動(dòng)電路7-1的構(gòu)成做了說明，但其他的驅(qū)動(dòng)電路7-2～7-n的構(gòu)成也相同。
在這種構(gòu)成中，在來自全波整流器2的輸入電壓波形上升期間，可變電阻器4-1、4-2…4-n的阻抗以規(guī)定的定時(shí)從無限大切換成有限值，而且，對(duì)阻抗進(jìn)行可變控制并順次對(duì)各電容器6-1、6-2…、6-n進(jìn)行充電。
在來自全波整流器2的輸入電壓波形下降期間，若前級(jí)的電容器的充電電壓等于輸入電壓，則將對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗切換為無限大，同時(shí)，下一級(jí)的可變電阻器的阻抗切換為有限值，代替前級(jí)的電容器，開始對(duì)下一級(jí)的電容器充電。而且，控制成與正在對(duì)電容器進(jìn)行充電之中對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗減少，控制輸入電流。
通過進(jìn)行這種控制，來自全波整流器2的輸入電流波形變成幾乎和輸入電壓波形同相位的正弦波。這樣，可改善充分抑制輸入電流中高頻分量的功率因數(shù)。
在進(jìn)行這種控制時(shí)，存在負(fù)載發(fā)生變化且電容器6-n、6-(n-1)…、6-1的充電電壓低于或高于目標(biāo)值的情況。在這種情況下，將電容器6-n、6-(n-1)…、6-1的充電電壓控制為目標(biāo)值。因此，即使發(fā)生負(fù)載變化等，電容器6-n、6-(n-1)…、6-1的充電電壓也總被控制為目標(biāo)值而變成恒定，即使發(fā)生負(fù)載變化等也能使提供給負(fù)載的電壓穩(wěn)定化。
在電源電壓變化時(shí)，電源電壓檢測電路33通過輸出電路32和輸入電路34檢測其變化。根據(jù)其變化可變基準(zhǔn)電壓Vref。即，電源電壓比額定電壓高時(shí)，電源電壓檢測電路33提高基準(zhǔn)電壓Vref，在電源電壓比目標(biāo)值的電壓低時(shí)，電源電壓檢測電路33降低基準(zhǔn)電壓Vref。
由此，減小構(gòu)成可變電阻器4-1、4-2…4-n的MOS型FET的負(fù)載電壓而抑制電路損失?？杀苊獠涣鬟^輸入電流的情況，可連續(xù)地流過輸入電流。
第九實(shí)施例和上述第一至第八實(shí)施例相同的部分用相同符號(hào)表示，詳細(xì)說明從略。
如圖11所示，本實(shí)施例示出了上述第三實(shí)施例的變形例。即，由電阻35和36的串聯(lián)電路組成的電阻分壓電路37并聯(lián)連接到全波整流電路2的輸出端子上，將電容器38并聯(lián)連接到電阻分壓電路37的電阻36上，將電阻35和36的連接點(diǎn)連接到到第二誤差放大器161的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)上。即，通過電阻36和電容器38的并聯(lián)電路輸出平均值電壓，用平均值電壓來代替用于設(shè)定電容器6-n的充電電壓的目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vrefn。
在該構(gòu)成中，電源電壓從額定開始變化時(shí)，與其成比例地設(shè)定充電電壓的目標(biāo)值。由此，電容器的充電電壓和電源電壓的關(guān)系變成總是滿足用于提高充電效率的條件，不會(huì)損失變化效率。在電源電壓上升時(shí)，若進(jìn)行提高電容器電壓的控制，則減小構(gòu)成可變電阻器4-n、4-(n-1)…的MOS型FET的負(fù)載電壓而抑制電路損失。在電源電壓下降時(shí)，若進(jìn)行降低電容器電壓的控制，則可避免不流過輸入電流的情況，可連續(xù)流過輸入電流。在本實(shí)施例中，和其他的實(shí)施例同樣，即使發(fā)生負(fù)載變化等，電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓也總是被控制為目標(biāo)值而變成恒定，可使提供給負(fù)載的電壓穩(wěn)定化。
第十實(shí)施例和上述第一至第九實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，詳細(xì)說明從略。
如圖12所示，本實(shí)施例示出了上述第二實(shí)施例的變形例。即，由(n+2)個(gè)電阻的串聯(lián)電路組成的電阻分壓電路40并聯(lián)連接到全波整流電路2的輸出端子上，該電阻分壓電路40的(n+2)個(gè)電阻中，在n個(gè)電阻的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接電容器41。而且，(n+1)個(gè)電阻的各連接點(diǎn)按電壓低的順序順次連接到n個(gè)第二誤差放大器16-1、16-2…的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)上。從而，在該電路中，(n+1)個(gè)電阻的各連接點(diǎn)電壓代替用于設(shè)定各電容器6-1、6-2…的充電電壓目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vref1、Vref2…。
在該構(gòu)成中，在電源電壓從額定開始變化時(shí)，與其成比例地設(shè)定各電容器6-1、6-2…的充電電壓的目標(biāo)值。由此，各電容器的充電電壓和電源電壓的關(guān)系變成總是滿足用于提高充電效率的條件，不會(huì)損失變化效率。在電源電壓上升時(shí)，若進(jìn)行提高電容器電壓的控制，則減小構(gòu)成可變電阻器4-n、4-(n-1)…的MOS型FET的負(fù)載電壓而抑制電路損失。在電源電壓下降時(shí)，若進(jìn)行降低電容器電壓的控制，則可避免不流過輸入電流的情況，可連續(xù)流過輸入電流。在本實(shí)施例中，和其他的實(shí)施例同樣，即使發(fā)生負(fù)載變化等，電容器6-n、6-(n-1)…的充電電壓也總是被控制為目標(biāo)值而變成恒定，可使提供給負(fù)載的電壓穩(wěn)定化。
以下，對(duì)于第二本發(fā)明而言，參考圖13至圖30說明第11至第18實(shí)施例。第11至第18實(shí)施例的說明中以及圖13至圖30的圖面中的符號(hào)適用于第11至第18實(shí)施例。
第11實(shí)施例如圖13所示，分別由FET(場效應(yīng)晶體管)等組成的n個(gè)開關(guān)12-1、12-2…12-n的一端連接到發(fā)生不同的正電壓值的n個(gè)直流電壓源11-1、11-2…11-n的正極端子上。上述各開關(guān)12-1～12-n構(gòu)成開關(guān)電路。上述各開關(guān)12-1～12-n連接到極性反轉(zhuǎn)電路13的一端上。
上述極性反轉(zhuǎn)電路13由FET等組成的4個(gè)開關(guān)14-1、14-2、14-3、14-4構(gòu)成。即，開關(guān)14-1和開關(guān)14-2的串聯(lián)電路與開關(guān)14-3和開關(guān)14-4的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，上述各開關(guān)12-1～12-n的一端連接到上述開關(guān)14-1、14-3的一端上。
上述極性反轉(zhuǎn)電路13的另一端即上述開關(guān)14-2、144的另一端連接到上述各直流電壓源11-1～11-n的負(fù)極端子上。通過低電阻等組成的電燈電流檢測器16將放電燈15連接在上述極性反轉(zhuǎn)電路13中開關(guān)14-1和開關(guān)14-2的連接點(diǎn)與開關(guān)14-3和開關(guān)14-4的連接點(diǎn)之間。
上述各開關(guān)12-1～12-n通過驅(qū)動(dòng)電路17順次擇一地反復(fù)開關(guān)，從上述各電流電壓源11-1～11-n中順次擇一地取出直流電壓值，將包含零電壓值的階梯狀電壓波形輸出到上述極性反轉(zhuǎn)電路13中。上述極性反轉(zhuǎn)電路13在上述各開關(guān)12-1～12-n的反復(fù)動(dòng)作的每個(gè)周期中交互反復(fù)開關(guān)14-1、14-4的開和開關(guān)14-2、14-3的開，例如以數(shù)十KHz的高頻向放電燈15提供階梯狀電壓的電壓波形。
上述電燈電流檢測器16檢測出的放電燈電流提供給有效值轉(zhuǎn)換器18。上述有效值轉(zhuǎn)換器18通過獲得電燈電流檢測器16檢測到的放電燈電流，變換成根據(jù)放電燈電流的有效值的電壓，其有效值電壓提供給誤差放大器19的反轉(zhuǎn)輸入端子(-)。相當(dāng)于放電燈電流有效值的額定值的電壓Vref提供給上述誤差放大器19的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)。
上述誤差放大器19將來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓和相當(dāng)于額定值的電壓Vref相比較，輸出用于使有效值電壓接近相當(dāng)于額定值的電壓Vref的反饋信號(hào)。來自上述誤差放大器19的反饋信號(hào)提供給控制器20的開/關(guān)定時(shí)控制部21。
上述開/關(guān)定時(shí)控制部21通過來自誤差放大器19的反饋信號(hào)決定上述驅(qū)動(dòng)電路17開、關(guān)各開關(guān)12-1～12-n的定時(shí)并將定時(shí)信號(hào)提供給同一控制器20的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生部22。
上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生部22從時(shí)鐘發(fā)生部23獲取時(shí)鐘信號(hào)，使由上述開/關(guān)定時(shí)控制部21決定的定時(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)同步并提供給上述驅(qū)動(dòng)電路17。由此，上述驅(qū)動(dòng)電路17使各開關(guān)12-1～12-n按規(guī)定的定時(shí)順次擇一地進(jìn)行開動(dòng)作，使得有效值電壓接近相當(dāng)于額定值的電壓Vref。這樣，通過來自時(shí)鐘發(fā)生部23的時(shí)鐘信號(hào)固定包含從極性反轉(zhuǎn)電路13提供給放電燈15的零電壓值的階梯狀電壓波形的頻率。
控制器20將開關(guān)控制各開關(guān)12-1～12-n的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路17中，使得在來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓與相當(dāng)于額定值的電壓Vref大致相等時(shí)，將如圖14(b)所示包含零電壓值的階梯狀電壓波形從極性反轉(zhuǎn)電路13提供給放電燈15。
控制器20將開關(guān)控制各開關(guān)12-1～12-n的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路17中，使得在來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓比相當(dāng)于額定值的電壓Vref低時(shí)，將如圖14(a)所示包含零電壓值的階梯狀電壓波形從極性反轉(zhuǎn)電路13提供給放電燈15。即，控制器20進(jìn)行這樣的控制越是階梯狀電壓波形中的高電壓值，輸出時(shí)間越長，越是包含零電壓值的低電壓值，輸出時(shí)間越短。
控制器20將開關(guān)控制各開關(guān)12-1～12-n的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路17中，使得在來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓比相當(dāng)于額定值的電壓Vref高時(shí)，將如圖14(c)所示包含零電壓值的階梯狀電壓波形從極性反轉(zhuǎn)電路13提供給放電燈15。即，控制器20進(jìn)行這樣的控制階梯狀電壓波形中，電壓值越高，輸出時(shí)間越短，包含零電壓值的電壓值越低，輸出時(shí)間越長。
通過進(jìn)行這樣的控制，放電燈15中流動(dòng)的放電燈電流被控制為其有效值變?yōu)楹愣?，因此，在放電?5中流動(dòng)的放電燈電流被限流而穩(wěn)定。即，不使用線圈等繞組部件，可穩(wěn)定放電燈15而使其照明，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型、輕量化。
通過該控制，控制向放電燈15提供零電壓值的時(shí)間，因此，可擴(kuò)大所取的供給電壓的有效值的控制范圍。
作為另外的控制，控制器20輸出開關(guān)控制各開關(guān)12-1～12-n的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得在來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓和相當(dāng)于額定值的電壓Vref大致相等時(shí)，通過各開關(guān)12-1～12-n向極性反轉(zhuǎn)電路13提供圖15(b)所示的階梯狀電壓波形。
控制器20進(jìn)行這樣的控制在來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓比相當(dāng)于額定值的電壓Vref低時(shí)，通過各開關(guān)12-1～12-n向極性反轉(zhuǎn)電路13施加圖15(a)所示的零電壓值的時(shí)間為恒定的階梯狀電壓波形中，越是高電壓值，輸出時(shí)間越長，越是低電壓值，輸出時(shí)間越短。
控制器20進(jìn)行這樣的控制在來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓比相當(dāng)于額定值的電壓Vref高時(shí)，通過各開關(guān)12-1～12-n向極性反轉(zhuǎn)電路13施加圖15(a)所示的零電壓值的時(shí)間為恒定的階梯狀電壓波形中，越是高電壓值，輸出時(shí)間越長，越是低電壓值，輸出時(shí)間越短。
進(jìn)行這種控制，在放電燈15中流過的放電燈電流被限流而穩(wěn)定。通過該控制，給放電燈15供電的期間總是變成恒定的，因此，放電燈的發(fā)光效率提高，可抑制從放電燈放射的放射雜音。
第12實(shí)施例和上述第11實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，這些部分的詳細(xì)說明從略。
如圖16所示，使用新發(fā)生的不同負(fù)電壓值的n個(gè)直流電壓源31-1、31-2…31-n，在該直流電壓源31-1～31-n的負(fù)極端子上連接分別由FET(場效應(yīng)晶體管)等組成的n個(gè)開關(guān)32-1、32-2……32-n的一端。各開關(guān)12-1～12-n構(gòu)成第一開關(guān)電路，上述各開關(guān)32-1～32n構(gòu)成第二開關(guān)電路。
在不使用極性反轉(zhuǎn)電路13的情況下，上述各開關(guān)12-1～12-n的另一端及上述各32-1～32-n的另一端連接到放電燈15的一端上。上述放電燈15的另一端通過電燈電流檢測器16連接到直流電壓源11-1～11-n的負(fù)極端子及上述各直流電壓源31-1～31-n的正極端子上。此外，其他的構(gòu)成和上述實(shí)施例相同。
在這種構(gòu)成中，控制器20將開關(guān)控制各開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路17中，使得在來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓和相當(dāng)于額定值的電壓Vref大致相等時(shí)，通過各開關(guān)開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n向放電燈15提供包含圖14(b)或圖15(b)所示的包含零電壓值的階梯狀電壓波形。
控制器20將開關(guān)控制各開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路17中，使得在來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓比相當(dāng)于額定值的電壓Vref低時(shí)，通過各開關(guān)開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n向放電燈15提供圖14(a)或圖15(a)所示的包含零電壓值的階梯狀電壓波形。即，進(jìn)行這樣的控制在越是階梯狀電壓波形中的高電壓值，輸出時(shí)間越長，越是包含零電壓值的低電壓值，輸出時(shí)間越短，或者零電壓值的輸出時(shí)間固定，電壓值越低，輸出時(shí)間越短。
控制器20將開關(guān)控制各開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路17中，使得在來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓比相當(dāng)于額定值的電壓Vref高時(shí)，通過各開關(guān)開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n向放電燈15提供圖14(c)或圖15(c)所示的包含零電壓值的階梯狀電壓波形。即，進(jìn)行這樣的控制在階梯狀電壓波形中，電壓值越高，輸出時(shí)間越短，包含零電壓值的電壓值越低，輸出時(shí)間越長，或者零電壓值的輸出時(shí)間固定，電壓值越低，輸出時(shí)間越長。
因此，在本實(shí)施例中，控制在放電燈15中流過的放電燈電流使得其有效值變?yōu)楹愣?，在放電?5中流過的放電燈電流被限流而穩(wěn)定。因此，和上述實(shí)施例一樣，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型、輕量化。
在本實(shí)施例中，若如圖14所示那樣進(jìn)行階梯狀電壓波形的控制，則可擴(kuò)大所取的供給電壓有效值的控制范圍。若進(jìn)行如圖15所示那樣的階梯狀電壓波形的控制，則可提高發(fā)光效率，可抑制放射雜音。
第13實(shí)施例和上述第11至第12實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，這些部分的詳細(xì)說明從略。如圖17所示，用電容器來代替上述第11實(shí)施例中的直流電壓源11-1～11-n。
即，全波整流器42的輸入端子連接到商用交流電源41上，電容器44-1、44-2…44-n分別通過由FET(場效應(yīng)晶體管)組成的可變電阻器43-1、43-2…43-n分別連接到全波整流器42的輸出端子上。分別通過開關(guān)12-1、12-2…12-n將極性反轉(zhuǎn)電路13連接到上述各電容器44-1～44-n上。
上述各可變電阻器43-1～43-n在非飽和區(qū)域驅(qū)動(dòng)FET而實(shí)現(xiàn)作為可變電阻器的功能，因此，控制成僅在分別充電對(duì)應(yīng)的電容器44-1～44-n期間，阻抗變?yōu)橛邢拗?，在此之外的期間，阻抗變?yōu)闊o限大。上述各可變電阻器43-1～43-n變成控制充電各電容器44-1～44-n時(shí)的阻抗，使得大致和商用交流輸入電壓成比例的波形的輸入電流從上述全波整流器42流入。
在商用交流電源41的電源電壓的絕對(duì)值上升期間，在某個(gè)電容器的電壓等于商用交流電源電壓的絕對(duì)值時(shí)開始該電容器的充電，在下級(jí)電容器的電壓等于商用交流電源電壓的絕對(duì)值時(shí)停止，在商用交流電源41的電源電壓的絕對(duì)值下降期間，在前1個(gè)電容器的電壓等于商用交流電源電壓的絕對(duì)值時(shí)開始某個(gè)電容器的充電，在充電電壓等于商用交流電源電壓的絕對(duì)值時(shí)停止。其他的構(gòu)成和上述第12實(shí)施例相同。
在該構(gòu)成中，根據(jù)全波整流器42的輸出電壓的變化控制各可變電阻器43-1～43-n變成順次規(guī)定的阻抗，通過各可變電阻器43-1～43-n在各電容器44-1～44-n中流過期望的充電電流。
即，在全波整流器42的輸出電壓上升時(shí)，通過可變電阻器43-1對(duì)電容器44-1進(jìn)行充電時(shí)，若全波整流器42的輸出電壓等于下一級(jí)的電容器44-2的充電電壓，則可變電阻器43-1的阻抗從有限值切換到無限大，并停止對(duì)電容器44-1充電，取而代之，可變電阻器43-2的阻抗從無限大切換為有限值，通過可變電阻器43-2對(duì)電容器44-2進(jìn)行充電。
這樣，在全波整流器42的輸出電壓上升期間，各可變電阻器43-1～43-n的阻抗以規(guī)定的定時(shí)從無限大切換為有限值，在各電容器44-1～44-n中流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的充電電流。
在全波整流器42的輸出電壓下降時(shí)，若電容器44-n的充電電壓等于全波整流器42的輸出電壓，則可變電阻器43-n的阻抗從有限值切換為無限大，同時(shí)，可變電阻器43-(n-1)的阻抗從無限大切換為有限值，取代電容器44-n，開始向電容器44-(n-1)充電。
這樣，在全波整流器42的輸出電壓下降期間，各可變電阻器43-1～43-n的阻抗以規(guī)定的定時(shí)從無限大切換為有限值，在各電容器44-1～44-n中流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的充電電流。設(shè)定目標(biāo)值的充電電流波形作為和輸入電壓波形同相位的正弦波，通過進(jìn)行這種控制，來自全波整流器42的輸入電流波形可變成幾乎和電壓波形同相位的正弦波，可提高輸入功率因數(shù)。
另一方面，各開關(guān)12-1～12-n以比各可變電阻器43-1～43-n切換阻抗的周期早的周期順次進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，順次向極性反轉(zhuǎn)電路13提供各電容器44-1～44-n的充電電壓。而且，從極性反轉(zhuǎn)電路13向放電燈15提供階梯狀電壓波形。這樣，放電燈15被高頻照明。
在本實(shí)施例中，從極性反轉(zhuǎn)電路13向放電燈15提供的階梯狀電壓波形被控制成在放電燈15中流過的放電燈電流的有效值變?yōu)楹愣ǎ虼?，在放電?5中流過的放電燈電流被限流而穩(wěn)定。因此，和上述實(shí)施例一樣，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型、輕量化。
在本實(shí)施例中，若如圖14所示進(jìn)行階梯狀電壓波形的控制，則可擴(kuò)大所取的供給電壓有效值的控制范圍。若如圖15所示進(jìn)行階梯狀電壓波形的控制，則可提高放電燈的發(fā)光效率，可抑制從放電燈放射的放射雜音。
第14實(shí)施例本實(shí)施例的構(gòu)成如圖16所示。在本實(shí)施例中，例如，作為一個(gè)例子，在放電燈電流的有效值處于額定狀態(tài)時(shí)，如圖18(b)所示，各開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n的接通時(shí)間不可變而為恒定，且將包含零電壓值的階梯狀電壓波形提供給放電燈15。
在放電燈電流的有效值增加得比額定還大時(shí)，如圖18(a)所示，在將來自電壓高于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，對(duì)應(yīng)開關(guān)的接通時(shí)間不可變而為恒定，在將來自電壓低于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，對(duì)應(yīng)開關(guān)的接通時(shí)間可變長，并向放電燈15提供階梯狀電壓波形。
在放電燈電流的有效值減少得比額定還小時(shí)，如圖18(c)所示，在將來自電壓高于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，對(duì)應(yīng)開關(guān)的接通時(shí)間不可變而為恒定，在將來自電壓低于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，對(duì)應(yīng)開關(guān)的接通時(shí)間可變短，并向放電燈15提供階梯狀電壓波形。
通過進(jìn)行這種控制，可將電流的有效值控制為恒定，由此，可不使用繞組部件而使放電燈15穩(wěn)定地照明，可使裝置的小型、輕量化。
作為另一個(gè)例子，在放電燈電流的有效值處于額定狀態(tài)時(shí)，如圖19(b)所示，各開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n的接通時(shí)間不可變而為恒定，將包含零電壓值的階梯狀電壓波形提供給放電燈15。
在放電燈電流的有效值增加得比額定還大時(shí)，如圖19(a)所示，在將來自電壓高于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為變短，在將來自電壓低于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間不可變而為恒定，向放電燈15提供階梯狀電壓波形。
在放電燈電流的有效值減少得比額定還小時(shí)，如圖19(c)所示，在將來自電壓高于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為變長，在將來自電壓低于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間不可變而為恒定，向放電燈15提供階梯狀電壓波形。
通過進(jìn)行這種控制，可將放電燈電流的有效值控制為恒定，由此，可不使用繞組部件而使放電燈15穩(wěn)定地照明，可使裝置的小型、輕量化。
作為另一個(gè)例子，在放電燈電流的有效值處于額定狀態(tài)時(shí)，如圖20(b)所示，各開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n的接通時(shí)間不可變而為恒定，將包含零電壓值的階梯狀電壓波形提供給放電燈15。
在放電燈電流的有效值增加得比額定還大時(shí)，如圖20(a)所示，在將來自電壓高于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為變短，在將來自電壓低于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為變長，向放電燈15提供階梯狀電壓波形。
在放電燈電流的有效值減少得比額定還小時(shí)，如圖20(c)所示，在將來自電壓高于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為變長，在將來自電壓低于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為變短，向放電燈15提供階梯狀電壓波形。
通過進(jìn)行這種控制，可將放電燈電流的有效值控制為恒定，由此，可不使用繞組部件而使放電燈15穩(wěn)定地照明，可使裝置的小型、輕量化。
作為另一個(gè)例子，如圖21所示，在提供給放電燈15的階梯狀電壓波形頻率幾乎固定的狀態(tài)下，進(jìn)行這樣的控制和額定有效值的差越大的直流電壓源，對(duì)應(yīng)的開關(guān)接通時(shí)間越長，或者增大縮短接通時(shí)間的程度。即，在放電燈電流的有效值處于額定狀態(tài)時(shí)，如圖21(b)所示，各開關(guān)12-1～12-n、32-1～32-n的接通時(shí)間不可變而為恒定，將包含零電壓值的階梯狀電壓波形提供給放電燈15。
在放電燈電流的有效值增加得比額定還大時(shí)，如圖21(a)所示，在將來自電壓高于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為盡可能變短，在將來自電壓低于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為盡可能變長，向放電燈15提供階梯狀電壓波形。
在放電燈電流的有效值減少得比額定還小時(shí)，如圖21(c)所示，在將來自電壓高于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為盡可能變長，在將來自電壓低于額定有效值的直流電壓源的電壓提供給放電燈15時(shí)，開關(guān)的接通時(shí)間控制為盡可能變短，向放電燈15提供階梯狀電壓波形。
通過進(jìn)行這種控制，可將放電燈電流的有效值控制為恒定，由此，可不使用繞組部件而使放電燈15穩(wěn)定地照明，可使裝置的小型、輕量化。
第15實(shí)施例本實(shí)施例的構(gòu)成如圖17所示。在本實(shí)施例中，如圖22所示，各電容器44-1～44-n的充電電壓由各可變電阻器43-1～43-n的阻抗控制，作為沿全波整流器42的輸出電壓波形Vin的階梯狀電壓VA。
這樣，通過各開關(guān)12-1～12-n的開關(guān)動(dòng)作將各電容器44-1～44-n的充電電壓作為高頻的階梯狀電壓波形提供給極性反轉(zhuǎn)電路13，從極性反轉(zhuǎn)電路13向放電燈14提供高頻階梯狀電壓波形。
此時(shí)的開關(guān)12-1～12-n開動(dòng)作的開關(guān)動(dòng)作時(shí)間設(shè)定為根據(jù)各可變電阻器43-1～43-n的阻抗切換定時(shí)，在可變電阻器43-1～43-n阻抗切換為有限值的時(shí)間上一律乘以同一常數(shù)的時(shí)間。
因此，如圖23所示，提供給極性反轉(zhuǎn)電路13的高頻階梯狀電壓波形為沿正弦波狀的包絡(luò)線VX的波形。如果這樣，則從極性反轉(zhuǎn)電路13提供給放電燈15的階梯狀電壓波形的包絡(luò)線可為正弦波狀，因此，可提高放電燈的發(fā)光效率，抑制來自放電燈等的放射雜音等。此外，在本實(shí)施例中，可不使用繞組部件而將放電燈電流的有效值控制為恒定，因此，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型、輕量化。
第16實(shí)施例和上述第11至第15實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，這些部分的詳細(xì)說明從略。
如圖24所示，分別通過串聯(lián)的二極管5-1…45-n、可變電阻器43-1…43-n、電阻器等的阻抗元件組成的輸入電流檢測電路46-1…46-n將電容器44-1…44-n連接到全波整流器42的輸出端子上。
通過驅(qū)動(dòng)電路47-1…47-n驅(qū)動(dòng)上述各可變電阻器43-1～43-n，將來自誤差放大器48-1…48-n的輸出提供給各驅(qū)動(dòng)電路47-1～47-n。
通過電容器電壓檢測電路49-1…49-n分別檢測上述各電容器44-1～44-n的充電電壓，將其檢測輸出提供給誤差放大器50-1…50-n的反轉(zhuǎn)輸入端子(-)上。在上述各誤差放大器50-1…50-n的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)上提供設(shè)定充電電壓目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vref1～Vrefn。將上述各誤差放大器50-1…50-n的輸出分別提供給乘法器51-1～51-n。
設(shè)置輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路52，將作為目標(biāo)值的輸入電流的正弦波數(shù)據(jù)從設(shè)定電路52提供給上述各乘法器51-1～51-n。上述各乘法器51-1～51-n通過來自上述各誤差放大器50-1…50-n的輸出可變控制來自上述輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路52的輸入電流正弦波數(shù)據(jù)的振幅。
來自上述各乘法器51-1～51-n的輸出分別通過電平移動(dòng)電路53-1～53-n進(jìn)行電平移動(dòng)并輸入到上述第一誤差放大器48-1～48-n的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)上。上述誤差放大器48-1～48-n將目標(biāo)值的輸入電流和輸入電流檢測電路46-1～46-n檢測出的實(shí)際輸入電流相比較，求出其誤差，提供給上述驅(qū)動(dòng)電路47-1～47-n。上述驅(qū)動(dòng)電路47-1～47-n可變控制可變電阻器43-1～43-n，使得實(shí)際的輸入電流接近目標(biāo)值的輸入電流。
此外，在該裝置中，上述驅(qū)動(dòng)電路47-1～47-n和誤差放大器48-1～48-n的基準(zhǔn)電位是各電容器44-1～44-n的充電電壓，上述電容器電壓檢測電路49-1～49-n及誤差放大器50-1～50-n的基準(zhǔn)電位變成作為整個(gè)電路的基準(zhǔn)電位的全波整流器42的輸出端子中的負(fù)極端子的電位。從而，為了使用電平移動(dòng)電路53-1～53-n而使基準(zhǔn)電位一致，需要使每個(gè)電容器移動(dòng)。
上述各電容器44-1～44-n的充電電壓分別通過二極管54-1～54-n及開關(guān)12-1～12-n提供給極性反轉(zhuǎn)電路13。
上述各電容器電壓檢測電路49-1～49-n檢測的電容器電壓提供給電容器電壓比較電路55。來自時(shí)鐘發(fā)生部23的時(shí)鐘信號(hào)輸入到上述電容器電壓比較電路55中。上述電容器電壓比較電路55與時(shí)鐘信號(hào)同步地求出各電容器電壓檢測電路49-1～49-n檢測的電容器電壓平均值，將算出的平均值和預(yù)先設(shè)定的各電容器的充電電壓目標(biāo)值的平均值相比較。在誤差放大器19的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)上提供相當(dāng)于電燈電流有效值的額定值的可變電壓VRref。
上述電容器電壓比較電路55根據(jù)比較結(jié)果可變控制上述電壓VRref。即，檢測出的電容器電壓的平均值大于充電電壓目標(biāo)值的平均值時(shí)，使電燈電流有效值的目標(biāo)值即電壓VRref低。檢測出的電容器電壓的平均值小于充電電壓目標(biāo)值的平均值時(shí)，使電燈電流有效值的目標(biāo)值即電壓VRref上升。
在這種構(gòu)成中，各電容器44-1～44-n的充電電壓整體變高時(shí)，進(jìn)行減小電燈電流有效值的控制，相反，各電容器44-1～44-n的充電電壓整體變低時(shí)，進(jìn)行增大電燈電流有效值的控制。
同時(shí)，通過輸入電流檢測電路46-1～46-n、驅(qū)動(dòng)電路47-1～47-n、電容器電壓檢測電路49-1～49-n、誤差放大器48-1～48-n、50-1～50-n、輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路52、乘法器51-1～51-n等的作用控制電容器電壓使得充電電壓接近目標(biāo)值，電燈電流的目標(biāo)值收斂為作為當(dāng)初目標(biāo)值的額定值。由此，對(duì)電容器電壓的變化，可防止電燈電流過度增加或過度減少。實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的改善。在本實(shí)施例中，不使用繞組部件，控制放電燈15使得電燈電流變?yōu)楹愣ǎ虼?，和上述?shí)施例一樣，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型、輕量化。
第17實(shí)施例本實(shí)施例的構(gòu)成如圖24所示。在本實(shí)施例中，輸出電壓有效值的可變范圍處于額定時(shí)的有效值的±20％的范圍內(nèi)。
即，通過開關(guān)12-1～12-n的擇一的開關(guān)動(dòng)作向極性反轉(zhuǎn)電路13提供階梯狀電壓波形，交流的階梯狀電壓波形從極性反轉(zhuǎn)電路13提供給放電燈15而使放電燈15照明。
作為來自輸入電流目標(biāo)值設(shè)定電路52的目標(biāo)值的輸入電流的正弦波數(shù)據(jù)對(duì)各乘法器51-1～51-n通過來自誤差放大器50-1～50-n的輸出可變控制其振幅。由此，基于實(shí)際電容器電壓和目標(biāo)值之差的大小控制可變電阻器43-1～43-n的阻抗，控制電容器46-1～46-n的輸入電流量，同時(shí)控制成充電電壓接近目標(biāo)值。
在輸出部中，控制開關(guān)12-1～12-n的開動(dòng)作時(shí)間，使得在放電燈15中流過的電燈電流的有效值變成由電壓VRref設(shè)定的額定值。
因此，控制開關(guān)12-1～12-n中對(duì)應(yīng)的開關(guān)使得以短于額定時(shí)間的時(shí)間進(jìn)行開動(dòng)作的電容器對(duì)放電燈15的電荷放電量減少，因此，電容器的充電電壓上升。這時(shí)，控制為通過電容器恒壓控制，作為來自乘法器的輸入電流目標(biāo)值的正弦波數(shù)據(jù)的振幅變小，使電容器電壓下降，電容器的充電電壓接近目標(biāo)值。
控制開關(guān)12-1～12-n中對(duì)應(yīng)的開關(guān)使得以長于額定時(shí)間的時(shí)間進(jìn)行開動(dòng)作的電容器對(duì)放電燈15的電荷放電量增大，因此，電容器的充電電壓下降。這時(shí)，控制為通過電容器恒壓控制，作為來自乘法器的輸入電流目標(biāo)值的正弦波數(shù)據(jù)的振幅變大，使電容器電壓上升，電容器的充電電壓接近目標(biāo)值。
結(jié)果，即使將各電容器46-1～46-n的輸入電流目標(biāo)值的波形設(shè)定為正弦波，振幅的設(shè)定對(duì)每個(gè)電容器也是不同的，在輸入電流中出現(xiàn)等級(jí)，高頻分量變大。因此，為了不增加輸入電流的高頻分量而變差，需要規(guī)定提供給放電燈15的階梯狀電壓波形的有效值范圍。
圖25示出了用于和提供給放電燈15的階梯狀電壓波形比較的正弦波波形，(a)表示電燈電流的有效值為額定時(shí)的有效值的-24％時(shí)的階梯狀電壓波形和正弦波波形，(b)表示電燈電流的有效值為額定時(shí)的有效值的-11％時(shí)的階梯狀電壓波形和正弦波波形，(c)表示電燈電流的有效值與額定時(shí)的有效值一致時(shí)的階梯狀電壓波形和正弦波波形，(d)表示電燈電流的有效值為額定時(shí)的有效值的+10％時(shí)的階梯狀電壓波形和正弦波波形，(e)表示電燈電流的有效值為額定時(shí)的有效值的+19％時(shí)的階梯狀電壓波形和正弦波波形。
電燈電流有效值為額定時(shí)的有效值的-24％時(shí)的輸入電流波形如圖26(a)所示，電燈電流有效值為額定時(shí)的有效值的-11％時(shí)的輸入電流波形如圖26(b)所示，電燈電流有效值與額定時(shí)的有效值一致時(shí)的輸入電流波形如圖26(c)所示，電燈電流有效值為額定時(shí)的有效值的+10％時(shí)的輸入電流波形如圖26(d)所示，電燈電流有效值為額定時(shí)的有效值的-19％時(shí)的輸入電流波形如圖26(e)所示。
表1表示階梯狀電壓有效值的變化和輸入電流的關(guān)系。階梯狀電壓的有效值在額定以外時(shí)，顯然，輸入電流的尤其是3次高頻分量變大。從結(jié)果可見，通過將階梯狀電壓波形有效值的變化范圍設(shè)定為額定動(dòng)作時(shí)的階梯狀電壓波形有效值的約20％的絕對(duì)值以下，則不會(huì)增大輸入電流的高頻分量而變差。
表1

輸出電壓變化量輸入電流輸入功率因數(shù)(其他部分表內(nèi)容同原表1)本實(shí)施例的構(gòu)成如圖24所示，因此，不用說在本實(shí)施例中，不使用繞組部件的情況下控制放電燈15而使放電燈電流變?yōu)楹愣?，因此，可得到和上述?shí)施例相同的作用效果。
第18實(shí)施例和上述第11至第17實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，詳細(xì)說明從略。
如圖27所示，通過電容器電壓平均值檢測電路56檢測各電容器44-1～44-n的電壓，求出其平均值作為代表值。不限于平均值作為代表值，可檢測各電容器44-1～44-n中其中一個(gè)電壓作為代表值。這種情況下，若根據(jù)充電目標(biāo)值檢測高的電容器電壓，則能可靠地進(jìn)行各可變電阻器43-1～43-n的阻抗控制，可總是平滑連續(xù)地流過輸入電流。
通過上述電容器電壓平均值檢測電路56求出的電容器電壓的平均值提供給誤差放大器57的反轉(zhuǎn)輸入端子(-)，同時(shí)，提供給電容器電壓比較電路58。
設(shè)定充電電壓目標(biāo)值的平均值的基準(zhǔn)電壓Vref提供給上述誤差放大器57的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)。上述誤差放大器57將通過電容器電壓平均值檢測電路56求出的電容器電壓的平均值和設(shè)定充電電壓目標(biāo)值的基準(zhǔn)電壓Vref相比較，將其誤差輸出提供給輸入電流目標(biāo)波形成形電路59。
上述輸入電流目標(biāo)波形成形電路59在提供給放電燈15的階梯狀電壓波形的有效值為額定值時(shí)，成形與圖28(a)所示正弦波輸入電壓波形相似形狀的圖28(b)所示正弦波輸入電流波形作為輸入電流目標(biāo)波形并輸出。
上述輸入電流目標(biāo)波形成形電路59作成在階梯狀電壓波形的有效值高于額定值時(shí)，如圖29所示，在商用交流的1個(gè)周期中，在相位為90°和270°前后額定動(dòng)作時(shí)，振幅比作為目標(biāo)值的輸入電流波形I0大，而且，向著90°和270°，振幅比較大，在其以外的部位，成形振幅比輸入電流波形I0小的電流波形作為輸入電流目標(biāo)波形I1輸出。
上述輸入電流目標(biāo)波形成形電路59作成階梯狀電壓波形的有效值比額定值低時(shí)，如圖30所示，在商用交流的1個(gè)周期中，在相位為90°和270°前后額定動(dòng)作時(shí)，振幅比作為目標(biāo)值的輸入電流波形I0小，而且，向著90°和270°，振幅比較小，在其以外的部位，成形振幅比輸入電流波形I0大的電流波形作為輸入電流目標(biāo)波形I2輸出。
在上述電容器電壓比較電路58中輸入來自時(shí)鐘發(fā)生部23的時(shí)鐘信號(hào)。上述電容器電壓比較電路58和時(shí)鐘信號(hào)同步，將由上述電容器電壓平均值檢測電路56求出的電容器電壓的平均值和預(yù)先設(shè)定的各電容器的充電電壓目標(biāo)值的平均值相比較。上述電容器電壓比較電路58基于比較結(jié)果可變控制上述電壓Vrref。
在這種構(gòu)成中，提供給放電燈15的階梯狀電壓波形的有效值從額定值開始上升時(shí)，控制用于向放電燈15提供充電電壓低的電容器的開關(guān)使得以短于額定時(shí)的時(shí)間進(jìn)行開動(dòng)作，從電容器向放電燈15的放電電荷量減少，因此，其電容器電壓上升。
控制用于向放電燈15提供充電電壓高的電容器的開關(guān)，使得以長于額定時(shí)的時(shí)間進(jìn)行開動(dòng)作，從電容器向放電燈15的放電電荷量增加，因此，其電容器電壓下降。
因此，作為來自全波整流器42的輸入電流的目標(biāo)波形，在商用交流的1個(gè)周期中，通過輸入電流目標(biāo)波形成形電路59實(shí)現(xiàn)波形成形，使得在相位為90°和270°前后，振幅比正弦波的輸入電流波形I0大，在其以外的部位，振幅小，從而，依據(jù)電容器電壓的代表值的控制可使各電容器的充電電壓接近對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值電壓，同時(shí)，可平滑輸入電流波形。
提供給放電燈15的階梯狀電壓波形的有效值從額定值開始減少時(shí)，控制用于向放電燈15提供充電電壓低的電容器的開關(guān)，使得以長于額定時(shí)的時(shí)間進(jìn)行開動(dòng)作，從電容器向放電燈15的放電電荷量增加，因此，其電容器電壓下降。
控制用于向放電燈15提供充電電壓高的電容器的開關(guān)，使得以短于額定時(shí)的時(shí)間進(jìn)行開動(dòng)作，從電容器向放電燈15的放電電荷量減少，因此，其電容器電壓上升。
因此，作為來自全波整流器42的輸入電流的目標(biāo)波形，在商用交流的1個(gè)周期中，通過輸入電流目標(biāo)波形成形電路59實(shí)現(xiàn)波形成形，使得在相位為90°和270°前后，振幅比正弦波的輸入電流波形I0小，在其以外的部位，振幅大，從而，通過依據(jù)電容器電壓的代表值的控制，可使各電容器的充電電壓接近對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值電壓，同時(shí)，可平滑輸入電流波形。
這樣，根據(jù)提供給放電燈15的階梯狀電壓波形有效值的變化，使從輸入電流目標(biāo)波形成形電路59提供給各誤差放大器48-1～48-n的輸入電流目標(biāo)波形變化，從而，依據(jù)電容器電壓的代表值的控制可使各電容器的充電電壓接近對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值電壓，同時(shí)，在來自全波整流器42的輸入電流波形在不急劇變化的情況下總是平滑變化。因此，可抑制輸入電流波形尤其高次高頻分量的發(fā)生。在本實(shí)施例中，不用說，不使用繞組部件的情況下控制放電燈15而使放電燈電流變?yōu)楹愣?，因此，可得到和上述?shí)施例相同的作用效果。
以下，對(duì)于第三本發(fā)明，參照?qǐng)D31-圖47說明第19至第25實(shí)施例。第19至第25實(shí)施例的說明中以及圖31至圖47中的符號(hào)適用于第19至第25實(shí)施例。
第19實(shí)施例如圖31所示，設(shè)置交流階梯狀電壓發(fā)生源1，電壓值變化為階梯狀，象正弦波這樣增減的階梯狀正電壓波形及電壓值變化為臺(tái)階狀，交互輸出象正弦波這樣增減的階梯狀負(fù)電壓波形。
通過由第一電容器3及低電阻等組成的電燈電流檢測器4將放電燈2的各燈絲電極2a、2b的一端連接到上述電壓發(fā)生源1的輸出端子上。即，通過串聯(lián)上述第一電容器3將上述放電燈2中一方燈絲電極2a的一端連接到上述電壓發(fā)生源1的輸出端子的一端上，通過串聯(lián)上述電燈電流檢測器4將上述放電燈2中另一方的燈絲電極2b的一端連接到上述電壓發(fā)生源1的輸出端子的另一端上。
在上述放電燈2的各燈絲電極2a、2b的另一端間，連接第二電容器5和由MOSFET(MOS型場效應(yīng)晶體管)組成的兩極性開關(guān)元件6的串聯(lián)電路。該串聯(lián)電路構(gòu)成預(yù)熱電路，在放電燈2開始照明前的預(yù)熱時(shí)，上述開關(guān)元件6變導(dǎo)通。
上述交流階梯狀電壓發(fā)生源1將全波整流器12的輸入端子連接到商用交流電源11上，將由MOSFET組成的用作可變電阻器的n個(gè)開關(guān)13-1、13-2…13-3和構(gòu)成直流電壓源的n個(gè)電容器14-1、14-2…14-n的串聯(lián)電路分別作為分支電路并聯(lián)連接到全波整流器12的輸出端子上。這樣，分別通過開關(guān)元件15-1、15-2…15-n將電燈電流檢測器16連接到上述各電容器14-1～14-n上。
上述電燈電流檢測器16由FET構(gòu)成的2個(gè)開關(guān)元件16-1、16-2的串聯(lián)電路和MOSFET構(gòu)成的2個(gè)開關(guān)元件16-3、16-4的串聯(lián)電路的并聯(lián)電路形成，上述各開關(guān)元件16-1、16-2的連接點(diǎn)和上述各開關(guān)元件16-3、16-4的連接點(diǎn)作為上述交流階梯狀電壓發(fā)生源1的輸出端子。
用作上述可變電阻器的開關(guān)元件13-1～13-n在非飽和區(qū)域中驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)作為可變電阻器的功能，因此，被控制為僅充電各自對(duì)應(yīng)的電容器14-1～14-n期間，阻抗變成有限值，在此以外的期間中，阻抗無限大。這樣，控制上述各開關(guān)元件13-1～13-n在充電各電容器14-1～14-n時(shí)的阻抗，使得與商用交流輸入電壓大致成比例的波形的輸入電流從上述全波整流器流入。由此，可抑制輸入電流的高頻分量。
在商用交流電源11的電源電壓的絕對(duì)值上升期間，在某個(gè)電容器電壓和商用交流電源電壓的絕對(duì)值相等時(shí)開始該電容器的充電，在下一級(jí)電容器的電壓和商用交流電源電壓的絕對(duì)值相等時(shí)停止，在商用交流電源11的電源電壓的絕對(duì)值下降期間，在前1個(gè)電容器的電壓等于商用交流電源電壓的絕對(duì)值相等時(shí)開始某個(gè)電容器的充電，在充電電壓和商用交流電源電壓的絕對(duì)值相等時(shí)停止。從而，上述各電容器14-1～14-n充電彼此不同的電壓值。例如，電容器14-1充電成最小的電壓值，電容器14-n充電成最大的電壓值。
通過驅(qū)動(dòng)電路17以高頻順次擇一地反復(fù)開關(guān)上述各開關(guān)元件15-1～15-n，從上述各電容器14-1～14-n中順次擇一地取出充電電壓，將該取出的階梯狀電壓波形提供給上述電燈電流檢測器16。
上述電燈電流檢測器16實(shí)現(xiàn)在每一個(gè)上述各開關(guān)元件15-1～15-n的反復(fù)開關(guān)動(dòng)作周期中，交互地反復(fù)開關(guān)元件16-1、16-4的接通和開關(guān)16-2、16-3的接通，通過第一電容器3以例如數(shù)十KHz這樣的高頻將包含零電壓值的交流階梯狀電壓波形提供給放電燈2。
上述電燈電流檢測器4檢測電燈電流，將該檢測信號(hào)提供給有效值轉(zhuǎn)換器18。上述有效值轉(zhuǎn)換器18通過來自電燈電流檢測器4的檢測信號(hào)變換為根據(jù)電燈電流的有效值的電壓，該有效值電壓提供給誤差放大器19的反轉(zhuǎn)輸入端子(-)。相當(dāng)于電燈電流有效值的額定值的電壓Vref提供給上述誤差放大器19的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+)。
上述誤差放大器19將來自有效值轉(zhuǎn)換器18的有效值電壓和相當(dāng)于額定值的電壓Vref相比較，輸出用于使有效值電壓接近相當(dāng)于額定值的電壓Vref的反饋信號(hào)。來自上述誤差放大器19的反饋信號(hào)提供給控制器20的開/關(guān)定時(shí)控制部21。
通過來自誤差放大器19的反饋信號(hào)，上述開/關(guān)控制部21決定上述驅(qū)動(dòng)電路17開、關(guān)各開關(guān)元件15-1～15-n的定時(shí)并將定時(shí)信號(hào)提供給相同控制器20的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生部22。
上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生部22從時(shí)鐘發(fā)生部23中取出時(shí)鐘信號(hào)，與時(shí)鐘信號(hào)同步地將由上述開/關(guān)定時(shí)控制部21決定的定時(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給上述驅(qū)動(dòng)電路17。由此，上述驅(qū)動(dòng)電路17以規(guī)定的定時(shí)順次擇一地開/關(guān)控制各開關(guān)元件15-1～15-n，使得電燈電流有效值接近相當(dāng)于額定值的電壓Vref。這樣，根據(jù)來自時(shí)鐘發(fā)生部23的時(shí)鐘信號(hào)，從電燈電流檢測器16經(jīng)第一電容器3提供給放電燈2的包含零電壓值的階梯狀電壓波形頻率固定。
在這種構(gòu)成中，各開關(guān)元件13-1～13-n對(duì)應(yīng)于來自全波整流器12的輸出電壓波形而電源電壓的絕對(duì)值上升期間，按13-1—＞13-2—＞…13-n的順序，阻抗僅在一定期間變?yōu)橛邢拗?，順次充電?duì)應(yīng)的電容器14-1～14-n，在電源電壓的絕對(duì)值下降期間，按13-n…—＞13-2—＞13-1的順序，阻抗僅在一定期間變?yōu)橛邢拗?，順次充電?duì)應(yīng)的電容器14-1～14-n。這樣，各電容器14-1～14-n充電為彼此不同的電壓值。
另一方面，通過驅(qū)動(dòng)電路17順次開關(guān)各開關(guān)元件15-1～15-n，通過第一電容器3將來自電燈電流檢測器16包含零電壓值的交流階梯狀電壓波形提供給放電燈2。放電燈2在預(yù)熱時(shí)開關(guān)元件6導(dǎo)通并通過第二電容器5在各燈絲電極2a、2b中流過預(yù)熱電流。
因此，變成來自電燈電流檢測器16的交流階梯狀電壓波形通過第一電容器3提供給放電燈2的構(gòu)成。另一方面，在可變階梯狀電壓波形的各電壓的時(shí)間寬度來控制交流階梯狀電壓波形有效值時(shí)，需要根據(jù)輸入電流高頻分量的制約來規(guī)定有效值的控制范圍。
在不使用第一電容器3而將來自電燈電流檢測器16的交流階梯狀電壓波形直接提供給放電燈2時(shí)，有效值的控制范圍為±20％，此時(shí)的負(fù)載特性如圖32所示。從負(fù)載特性可見，對(duì)于超過額定電壓的±20％范圍的負(fù)載電壓，不存在動(dòng)作點(diǎn)，因此，不能動(dòng)作。
與其相對(duì)，在使用第一電容器3時(shí)，交流階梯狀電壓波形的有效值恒定條件下的負(fù)載特性如圖33所示。因而，可變階梯狀電壓波形的各電壓的時(shí)間寬度來控制交流階梯狀電壓波形有效值時(shí)，負(fù)載特性如圖34所示。即，放電燈2從斷路(負(fù)載電流為零)到短路(負(fù)載電壓為零)的寬范圍中存在動(dòng)作點(diǎn)，可擴(kuò)大可適用的電燈電壓的范圍。而且，可抑制在放電燈2短路時(shí)流過的負(fù)載電流，可防止流過過量電流。
第20實(shí)施例和上述第19實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，這些部分的詳細(xì)說明從略。
如圖35所示，使用不用全波整流器及極性反轉(zhuǎn)電路的交流階梯狀電壓發(fā)生源31。即，上述交流階梯狀電壓發(fā)生源31將由MOSFET構(gòu)成的用作可變電阻器的n個(gè)開關(guān)元件32-1、32-2…32-n和構(gòu)成第一直流電壓源的n個(gè)電容器34-1、34-2…34-n的串聯(lián)電路分別作為支路并聯(lián)連接到商用交流電源11上。將由MOSFET構(gòu)成的用作可變電阻器的n個(gè)開關(guān)元件33-1、33-2…33-n和構(gòu)成第二直流電壓源的n個(gè)電容器35-1、35-2…35-n的串聯(lián)電路分別作為支路并聯(lián)連接到商用交流電源11上。
在非飽和區(qū)域中驅(qū)動(dòng)用作上述可變電阻器的開關(guān)元件32-1～32-n，實(shí)現(xiàn)作為可變電阻器的功能，因此，控制為僅在充電分別對(duì)應(yīng)的電容器34-1～34-n期間，阻抗變?yōu)橛邢拗?，在此之外的期間，將阻抗無限大。這樣，上述各開關(guān)元件32-1～32-n將充電各電容器34-1～34-n時(shí)的阻抗控制為流過大致與商用交流輸入電壓正半周期成比例的波形的輸入電流。
在非飽和區(qū)域中驅(qū)動(dòng)用作上述可變電阻器的開關(guān)元件33-1～33-n，實(shí)現(xiàn)作為可變電阻器的功能，因此，控制為僅在充電分別對(duì)應(yīng)的電容器35-1～35-n期間，阻抗變?yōu)橛邢拗?，在此之外的期間，將阻抗無限大。這樣，上述各開關(guān)元件33-1～33-n將充電各電容器35-1～35-n時(shí)的阻抗控制為流過大致與商用交流輸入電壓負(fù)半周期成比例的波形的輸入電流。
在商用交流電源11的電源電壓絕對(duì)值上升期間，在某個(gè)電容器的電壓和商用交流電源電壓的絕對(duì)值相等時(shí)開始該電容器的充電，在下一級(jí)電容器的電壓等于商用交流電源電壓的絕對(duì)值相等時(shí)停止，在商用交流電源11的電源電壓絕對(duì)值下降期間，在前一個(gè)電容器的電壓等于商用交流電源電壓的絕對(duì)值相等時(shí)開始某個(gè)電容器的充電，在充電電壓等于商用交流電源電壓的絕對(duì)值相等時(shí)停止。
由此，上述各電容器34-1～34-n充電彼此不同的正電壓值，上述各電容器35-1～35-n充電彼此不同的負(fù)電壓值。例如，在正半周期中，在正方向上將電容器34-1充電到最小電壓值，在正方向上將電容器34-n充電到最大電壓值，在負(fù)半周期中，在負(fù)方向上將電容器35-1充電到最小電壓值，在負(fù)方向上將電容器35-n充電到最大電壓值。
由FET構(gòu)成的開關(guān)元件36-1、36-2…36-n的一端分別連接到上述電容器34-1～34-n的正極側(cè)，由MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件37-1、37-2…37-n的一端分別連接到上述電容器35-1～35-n的負(fù)極側(cè)。上述各開關(guān)元件36-1～36-n、37-1～37-n的另一端通過串聯(lián)第一電容器3連接到放電燈2中另一方燈絲電極2a的一端上。上述放電燈2中另一方燈絲電極2b的一端通過串聯(lián)電燈電流檢測器4而分別連接到作為上述電壓發(fā)生源31的輸出端子的另一端的上述各電容器34-1～34-n的負(fù)極側(cè)及上述電容器35-1～35-n的正極側(cè)。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生部22從時(shí)鐘發(fā)生部23中取得時(shí)鐘信號(hào)，與時(shí)鐘信號(hào)同步地將由開/關(guān)定時(shí)控制部21決定的定時(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)電路171，驅(qū)動(dòng)電路171以規(guī)定的定時(shí)順次擇一地接通各開關(guān)元件36-1～36-n、37-1～37-n，使得電燈電路有效值接近相當(dāng)于額定值的電壓Vref。這樣，根據(jù)來自時(shí)鐘發(fā)生部23的時(shí)鐘信號(hào)，通過第一電容器3將從交流階梯狀電壓發(fā)生源31提供給放電燈2的包含零電壓值的階梯狀電壓波形的頻率固定。此外，其他的構(gòu)成和上述實(shí)施例相同。
在這種構(gòu)成中，交流電源11的正半周期中，各開關(guān)元件32-1～32-n的阻抗順次擇一地變成有限值，向各電容器34-1～34-n充電彼此不同值的正電壓。交流電源11的負(fù)半周期中，各開關(guān)元件33-1～33-n的阻抗順次擇一地變成有限值，向各電容器35-1～35-n充電彼此不同值的正電壓。
另一方面，在輸出側(cè)，各開關(guān)元件36-1～36-n、37-1～37-n以比輸入側(cè)短的周期順次擇一地進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，反復(fù)進(jìn)行。由此，從各開關(guān)元件36-1～36-n、37-1～37-n通過第一電容器3向放電燈2提供電壓值以階梯狀變化的交流階梯狀電壓。這樣，在預(yù)熱時(shí)導(dǎo)通開關(guān)元件6，通過第二電容器5在各燈絲電極2a、2b中流過預(yù)熱電流。
因而，在本實(shí)施例中，在可變階梯狀電壓波形的各電壓的時(shí)間寬度來控制交流階梯狀電壓波形有效值時(shí)，負(fù)載特性是在放電燈2從斷路(負(fù)載電流為零)到短路(負(fù)載電壓為零)的寬范圍中存在動(dòng)作點(diǎn)，可擴(kuò)大可適用的電燈電壓的范圍。而且，可抑制在放電燈2短路時(shí)流過的負(fù)載電流，可防止流過過量電流。
第21實(shí)施例在本實(shí)施例中使用的放電燈照明裝置的電路構(gòu)成和上述第19實(shí)施例相同。即，構(gòu)成如圖31所示。
在本實(shí)施例中，構(gòu)成直流電壓源的各電容器14-1～14-n的電容相等。另外，設(shè)通過第一電容器3從交流階梯狀電壓發(fā)生源1提供給放電燈2的交流階梯狀電壓波形的各電壓的時(shí)間寬度的平均值為ts、由第一電容器3的電容和額定照明時(shí)的放電燈2的等價(jià)電阻決定的時(shí)間常數(shù)為CR時(shí)，設(shè)定第一電容器3的電容及交流階梯狀電壓波形的各電壓的時(shí)間寬度，使得滿足CR/ts＞1。
然而，在通過第一電容器3將交流階梯狀電壓波形提供給放電燈2的構(gòu)成中，會(huì)產(chǎn)生額定動(dòng)作時(shí)的電燈電流的波形因數(shù)(峰值因數(shù))變差的問題。波形因數(shù)由(最大值/有效值)求出。電燈電流的波形因數(shù)變差時(shí)，電燈的發(fā)光效率下降，燈絲的損壞變大，燈壽命變短。
例如，作為放電燈2，使用額定電壓125V、額定電流0.255A的放電燈，提供給放電燈2的交流階梯狀電壓波形的頻率為20KHz，調(diào)整交流階梯狀電壓的有效值使得得到額定輸出。使第一電容器3的電容變化為0.02μF、0.015μF、0.01μF、0.005μF，研究CR/ts和波形因數(shù)的關(guān)系的結(jié)果，得到的關(guān)系如圖36所示。
圖中，用□畫出的曲線是第一電容器3的電容為0.02μF時(shí)，△畫出的曲線是第一電容器3的電容為0.015μF時(shí)，用×畫出的曲線是第一電容器3的電容為0.01μF時(shí)，用○畫出的曲線是第一電容器3的電容為0.005μF時(shí)。
從曲線可見，設(shè)定為CR/ts＞1時(shí)，波形因數(shù)可小于2.1，設(shè)定為CR/ts＞2.5時(shí)，波形因數(shù)可小于1.7。即，通過設(shè)定為CR/ts＞1，電燈電流的波形因數(shù)可比較良好，若設(shè)定為CR/ts＞2.5，可進(jìn)一步改善電燈電流的波形因數(shù)。由此，可防止電燈的發(fā)光效率下降，可防止電燈壽命變短。
圖37示出了在上述條件下提供給放電燈2的交流階梯狀電壓波形的半周期中臺(tái)階數(shù)(階梯數(shù))是5個(gè)臺(tái)階時(shí)在交流階梯狀電壓波形和放電燈2的兩端間發(fā)生的電壓波形。照明頻率為20kHz，因此，電燈電壓波形和電燈電流波形大致相似。因此，電燈電壓的波形因數(shù)和電燈電流的波形因數(shù)一致。因此，這里考慮電燈電壓的波形因數(shù)。
即，(a)是交流階梯狀電壓波形，(b)是第一電容器3的電容為0.1μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(c)是第一電容器3的電容為0.02μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(d)是第一電容器3的電容為0.015μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(e)是第一電容器3的電容為0.01μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(f)是第一電容器3的電容為0.005μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形。這時(shí)，(e)和(f)時(shí)電燈電流的波形因數(shù)差。
圖38示出了在上述條件下提供給放電燈2的交流階梯狀電壓波形的半周期中臺(tái)階數(shù)(階梯數(shù))是11個(gè)臺(tái)階時(shí)在交流階梯狀電壓波形和放電燈2的兩端間發(fā)生的電壓波形。即，(a)是交流階梯狀電壓波形，(b)是第一電容器3的電容為0.1μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(c)是第一電容器3的電容為0.02μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(d)是第一電容器3的電容為0.015μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(e)是第一電容器3的電容為0.01μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(f)是第一電容器3的電容為0.005μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形。
圖39示出了在上述條件下提供給放電燈2的交流階梯狀電壓波形的半周期中臺(tái)階數(shù)(階梯數(shù))是21個(gè)臺(tái)階時(shí)在交流階梯狀電壓波形和放電燈2的兩端間發(fā)生的電壓波形。即，(a)是交流階梯狀電壓波形，(b)是第一電容器3的電容為0.1μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(c)是第一電容器3的電容為0.02μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(d)是第一電容器3的電容為0.015μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(e)是第一電容器3的電容為0.01μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形，(f)是第一電容器3的電容為0.005μF時(shí)的放電燈2兩端間發(fā)生的電壓波形。
從以上結(jié)果可見，通過增加交流階梯狀電壓波形的半周期中的臺(tái)階數(shù)可減小交流階梯狀電壓波形各電壓的時(shí)間寬度的平均值ts，因此，即使時(shí)間常數(shù)CR變小，也能滿足CR/ts＞1。換言之，為了在電燈電流的波形因數(shù)對(duì)第一電容器3的各種電容值均保持良好，只要增加交流階梯狀電壓波形的半周期中的臺(tái)階數(shù)即可。通過根據(jù)交流階梯狀電壓波形的半周期中的臺(tái)階數(shù)適當(dāng)設(shè)定電容器3的電容，可使電燈電流的波形因數(shù)保持良好。
在本實(shí)施例中使用的放電燈照明裝置的電路構(gòu)成和圖31的構(gòu)成相同，因此，本實(shí)施例當(dāng)然能得到和上述第19至第20實(shí)施例相同的作用效果。
第22實(shí)施例和上述第19至第22實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，這些部分的詳細(xì)說明從略。如圖40所示，放電燈2的各燈絲電極2a、2b的一端經(jīng)第一電容器3連接到交流階梯狀電壓發(fā)生源41的輸出端子上。
上述交流階梯狀電壓發(fā)生源41設(shè)置發(fā)生不同正電壓值的多個(gè)直流電壓源42-1、42-2…42-n，極性反轉(zhuǎn)電路16的輸入端子經(jīng)作為開關(guān)元件的分別可控制兩極性電流的斷開、導(dǎo)通的兩極性開關(guān)43-1、43-2…43-n連接到各直流電壓源42-1～42-n上。上述各兩極性開關(guān)43-1～43-n公共連接2個(gè)MOSFET的源極端子和柵極端子。在本實(shí)施例中，省略了將交流階梯狀電壓波形的有效值電壓控制為額定值的電路和各兩極性開關(guān)43-1、43-2…43-n的驅(qū)動(dòng)電路。
在該構(gòu)成中，交流階梯狀電壓發(fā)生源4 1通過第一電容器3將來自極性反轉(zhuǎn)電路16的交流階梯狀電壓波形提供給放電燈2。圖41示出了此時(shí)交流階梯狀電壓波形和在放電燈2中流過的負(fù)載電流波形的一個(gè)例子。即，在該例子中，交流階梯狀電壓波形Vo和負(fù)載電流波形Io由于第一電容器3而相位相差接近90°。
因此，例如，極性反轉(zhuǎn)電路16的開關(guān)元件16-1和16-4導(dǎo)通且在放電燈2的燈絲電極2a側(cè)施加正極電壓時(shí)，電燈電流最初以開關(guān)元件16-1-＞第一電容器3-＞放電燈2-＞開關(guān)元件16-4的路徑流動(dòng)，但在途中反轉(zhuǎn)，以開關(guān)元件16-4-＞放電燈2-＞第一電容器3-＞開關(guān)元件16-1的路徑流動(dòng)。此時(shí)，因?yàn)槭褂脙蓸O性開關(guān)43-1～43-n，所以電流經(jīng)該兩極性開關(guān)43-1～43-n流入直流電壓源42-1～42-n側(cè)。
由此，可在放電燈2中無浪費(fèi)地有效地流過電燈電流，可提高電燈的發(fā)光效率。
相反，在兩極性開關(guān)43-1～43-n為單極性的開關(guān)時(shí)，出現(xiàn)不流過反方向的電流、電燈電流切斷期間，因此，在得到恒定光輸出的情況下，電燈的發(fā)光效率下降。
在本實(shí)施例中，因?yàn)閺慕涣麟A梯狀電壓發(fā)生源41經(jīng)第一電容器3向放電燈2提供交流階梯狀電壓，所以和上述實(shí)施例一樣，放電燈2在從斷路(負(fù)載電流為零)到短路(負(fù)載電壓為零)的寬范圍中存在動(dòng)作點(diǎn)，可擴(kuò)大可適用的電燈電壓的范圍。而且，可抑制在放電燈2短路時(shí)流過的負(fù)載電流，可防止流過過量電流。
在本實(shí)施例中，使用2個(gè)MOSFET的源極端子和柵極端子公共連接的結(jié)構(gòu)作為兩極性開關(guān)，但該構(gòu)成不限于此。例如，可使用如圖42所示MOSFET44和二極管45的串聯(lián)電路和與上述二極管45反極性的二極管46和MOSFET47的串聯(lián)電路并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。
第23實(shí)施例和上述第19至第22實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，這些部分的詳細(xì)說明從略。如圖43所示，放電燈2的各燈絲電極2a、2b的一端經(jīng)第一電容器3連接到交流階梯狀電壓發(fā)生源51的輸出端子上。
上述交流階梯狀電壓發(fā)生源51設(shè)置發(fā)生不同正電壓值的多個(gè)第一直流電壓源52-1、52-2…52-n及發(fā)生絕對(duì)值與各第一直流電壓源52-1～52-n的各電壓值相等的不同負(fù)電壓值的多個(gè)第二直流電壓源53-1、53-2…53-n。
作為開關(guān)元件的可分別控制兩極性的電流斷開、導(dǎo)通的兩極性開關(guān)54-1、54-2…54-n的一端連接到上述各第一直流電壓源52-1～52-n上。作為開關(guān)元件的可分別控制兩極性的電流斷開、導(dǎo)通的兩極性開關(guān)55-1、55-2…55-n的一端連接到上述各第二直流電壓源53-1～53-n上。
上述各兩極性開關(guān)54-1、54-2…54-n的另一端及上述各兩極性開關(guān)55-1～55-n的另一端公共連接，作為上述交流階梯狀電壓發(fā)生源51的輸出端子的一端。上述各第一直流電壓源52-1～52-n的負(fù)極端子及上述各第二直流電壓源53-1～53-n的正極端子公共連接，作為上述交流階梯狀電壓發(fā)生源51的輸出端子的另一端。
在上述交流階梯狀電壓發(fā)生源51的輸出端子之間還連接兩極性開關(guān)56。該兩極性開關(guān)56使交流階梯狀電壓發(fā)生源51的輸出端子之間短路，得到施加在放電燈2上的零電壓值。
上述各兩極性開關(guān)54-1～54-n、55-1～55-n、56是2個(gè)MOSFET的源極端子及柵極端子公共連接的結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中，省略了將交流階梯狀電壓波形的有效值電壓控制為額定值的電路及各兩極性開關(guān)54-1～54-n、55-1～55-n、56的驅(qū)動(dòng)電路。
在該構(gòu)成中，交流階梯狀電壓發(fā)生源5 1通過兩極性開關(guān)54-1～54-n、56的動(dòng)作經(jīng)第一電容器3將包含零電壓值的正半周期的交流階梯狀電壓提供給放電燈2，通過兩極性開關(guān)55-1～55-n、56的動(dòng)作經(jīng)第一電容器3將包含零電壓值的負(fù)半周期的交流階梯狀電壓提供給放電燈2。此時(shí)的交流階梯狀電壓波形和流入放電燈2的負(fù)載電流波形的關(guān)系和第22實(shí)施例相同，如圖41所示。
因此，例如，兩極性開關(guān)54-1～54-n動(dòng)作時(shí)，電燈電流最初從第一直流電壓源52-1～52-n經(jīng)兩極性開關(guān)54-1～54-n和電容器3流入放電燈2，但在途中反轉(zhuǎn)，從放電燈2側(cè)經(jīng)電容器3和兩極性開關(guān)54-1～54-n流入第一直流電壓源側(cè)。兩極性開關(guān)55-1～55-n動(dòng)作時(shí)，電燈電流最初從第二直流電壓源53-1～53-n經(jīng)放電燈2和電容器3流入兩極性開關(guān)55-1～55-n側(cè)，但在途中反轉(zhuǎn)，從兩極性開關(guān)55-1～55-n側(cè)經(jīng)電容器3和放電燈2流入第二直流電壓源側(cè)。
由此，電燈電流無浪費(fèi)地有效地流入放電燈2，可提高電燈的發(fā)光效率。在本實(shí)施例中，因?yàn)閺慕涣麟A梯狀電壓發(fā)生源51經(jīng)第一電容器3向放電燈2提供交流階梯狀電壓，所以和上述實(shí)施例一樣，放電燈2在從斷路(負(fù)載電流為零)到短路(負(fù)載電壓為零)的寬范圍中存在動(dòng)作點(diǎn)，可擴(kuò)大可適用的電燈電壓的范圍。而且，可抑制在放電燈2短路時(shí)流過的負(fù)載電流，可防止流過過量電流。
第24實(shí)施例和上述第19至第23實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)標(biāo)號(hào)，這些部分的詳細(xì)說明從略。如圖44所示，交流階梯狀電壓發(fā)生源61將n個(gè)支路62-1、62-2…并聯(lián)連接到全波整流器12的輸出端子上。
上述各支路62-1、62-2…設(shè)置開關(guān)元件13-1、13-2…和構(gòu)成直流電壓源的n個(gè)電容器14-11、14-21…的串聯(lián)電路。在開關(guān)元件13-1和電容器14-11的支路中，相同電容的(m-1)個(gè)電容器14-12、14-13…14-1m分別經(jīng)MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件并聯(lián)連接到上述電容器14-11上。
即，上述電容器14-12的一端經(jīng)開關(guān)元件63-11連接到上述電容器14-11的一端上，上述電容器14-12的另一端經(jīng)開關(guān)元件64-11連接到上述電容器14-11的另一端上。上述電容器14-13的一端經(jīng)開關(guān)元件63-12和63-11串聯(lián)連接到上述電容器14-11的一端上，上述電容器14-13的另一端經(jīng)開關(guān)元件64-12和64-11串聯(lián)連接到上述電容器14-11的另一端上。同樣地連接其它電容器，最后，上述電容器14-1m的一端經(jīng)開關(guān)元件63-1(m-1)…63-12、63-11串聯(lián)連接到上述電容器14-11的一端上，上述電容器14-1m的另一端經(jīng)開關(guān)元件64-1(m-1)…64-12、64-11串聯(lián)連接到上述電容器14-11的另一端上。
在上述開關(guān)元件63-11和電容器14-12的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件65-11，在上述開關(guān)元件63-12和電容器14-13的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件65-12，以同樣的構(gòu)成連接開關(guān)元件，最后在上述開關(guān)元件63-1(m-1)和電容器14-1m的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件65-1(m-1)。
上述電容器14-22的一端經(jīng)開關(guān)元件63-21連接到上述電容器14-21的一端上，上述電容器14-22的另一端經(jīng)開關(guān)元件64-21連接到上述電容器14-21的另一端上。上述電容器14-23的一端經(jīng)開關(guān)元件63-22和63-21串聯(lián)連接到上述電容器14-21的一端上，上述電容器14-23的另一端經(jīng)開關(guān)元件64-22和64-21串聯(lián)連接到上述電容器14-21的另一端上。同樣地連接其它電容器，最后，上述電容器14-2m的一端經(jīng)開關(guān)元件63-2(m-1)…63-22、63-21串聯(lián)連接到上述電容器14-21的一端上，上述電容器14-2m的另一端經(jīng)開關(guān)元件64-2(m-1)…64-22、64-21串聯(lián)連接到上述電容器14-21的另一端上。
在上述開關(guān)元件63-21和電容器14-22的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件65-21，在上述開關(guān)元件63-22和電容器14-23的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件65-22，以同樣的構(gòu)成連接開關(guān)元件，最后在上述開關(guān)元件63-2(m-1)和電容器14-2m的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件65-2(m-1)。
這樣，剩下的全部支路也通過多個(gè)開關(guān)元件和電容器構(gòu)成和上述2個(gè)支路62-1、62-2相同的電路。
各支路的最終電容器14-1m、14-2m…和開關(guān)元件63-1(m-1)、63-2(m-1)的連接點(diǎn)分別經(jīng)開關(guān)元件66-1、66-2…連接到極性反轉(zhuǎn)電路16的開關(guān)元件16-1和16-3的連接點(diǎn)上。上述極性反轉(zhuǎn)電路16的開關(guān)元件16-2和16-4的連接點(diǎn)連接到上述各電容器14-11、14-21…的另一端上。
這種構(gòu)成的交流階梯狀電壓發(fā)生源61在充電時(shí)，在支路62-1中，開關(guān)元件13-1的阻抗被控制為有限值，使開關(guān)元件63-11～63-1(m-1)、64-11～64-1(m-1)進(jìn)行開動(dòng)作，使開關(guān)元件65-11～65-1(m-1)進(jìn)行關(guān)動(dòng)作。由此，支路62-1的各電容器14-11～14-1m全部并聯(lián)連接，通過全波整流器12的輸出電壓充電為規(guī)定電平。
在下一個(gè)支路62-2中，開關(guān)元件13-2的阻抗被控制為有限值，使開關(guān)元件63-21～63-2(m-1)、64-21～64-2(m-1)進(jìn)行開動(dòng)作，使開關(guān)元件65-21～65-2(m-1)進(jìn)行關(guān)動(dòng)作。由此，支路62-2的各電容器14-21～14-2m全部并聯(lián)連接，通過全波整流器12的輸出電壓充電為比各電容器14-11～14-1m高若干電平的規(guī)定電平。
這樣，n級(jí)支路的全部電容器通過全波整流器12的輸出電壓充電為每個(gè)支路不同的電壓值。
控制電容器的放電，使得各支路中開關(guān)元件13-1、13-2…的阻抗變?yōu)闊o限大，除此之外的各開關(guān)元件選擇性地進(jìn)行開動(dòng)作。
例如，支路62-1中開關(guān)元件13-1的阻抗控制為無限大，在使開關(guān)元件63-11～63-1(m-1)、64-11～64-1(m-1)關(guān)動(dòng)作、開關(guān)元件65-11～65-1(m-1)、66-1開動(dòng)作時(shí)，支路62-1的各電容器14-11～14-1m全部串聯(lián)連接，向極性反轉(zhuǎn)電路16輸出各電容器的充電電壓m倍的電壓值。
在支路62-2中開關(guān)元件13-2的阻抗控制為無限大，在使開關(guān)元件63-21～63-2(m-1)、64-21～64-2(m-1)關(guān)動(dòng)作、開關(guān)元件65-21～65-2(m-1)、66-2開動(dòng)作時(shí)，支路62-2的各電容器14-21～14-2m全部串聯(lián)連接，向極性反轉(zhuǎn)電路16輸出各電容器的充電電壓m倍的電壓值。
這樣，在放電時(shí)，全部支路順次動(dòng)作，通過反復(fù)進(jìn)行，高壓的交流階梯狀電壓波形以例如20KHz的高頻從交流階梯狀電壓發(fā)生源61經(jīng)第一電容器3提供給放電燈2。
這里，雖然以從交流階梯狀電壓發(fā)生源61提供將各電容器充電電壓升壓到m倍的交流階梯狀電壓波形為例進(jìn)行描述，但通過控制各支路的開關(guān)元件，可在1倍到m倍的范圍內(nèi)控制輸出電壓。例如，若各支路的電容器全部并聯(lián)連接，則變?yōu)楹洼斎腚妷合嗤娖降妮敵鲭妷?，輸出如圖45(a)所示的交流階梯狀電壓波形。若控制為僅串聯(lián)連接2個(gè)各支路的電容器，則如圖45(b)所示，輸出升壓為2倍的交流階梯狀電壓波形。
這樣，可發(fā)生各種交流階梯狀電壓，可提高通用性。
該電路的情況下，在提供升壓的交流階梯狀電壓波形時(shí)，由于電壓電平不同，因此各支路中可不同時(shí)進(jìn)行電容器的充電和放電。因此，在某個(gè)支路處于充電周期時(shí)，在處于對(duì)放電燈2的輸出中必須使用該支路的狀態(tài)時(shí)，必須對(duì)該期間的開關(guān)元件13-1…進(jìn)行斷開控制。因此，因?yàn)樵撈陂g充電停止，所以切斷來自全波整流器12的輸入電流。
但是，若設(shè)向放電燈2提供升壓的交流階梯狀電壓波形期間僅僅是開始照明時(shí)，這個(gè)期間是非常短的時(shí)間，即使切斷輸入電流，也不會(huì)造成輸入電流畸變。放電燈2開始照明后，若控制開關(guān)元件使得各支路中電容器并聯(lián)連接，則因?yàn)殡娙萜鞯某潆姾头烹婋妷弘娖揭恢拢栽谀硞€(gè)支路處于充電周期時(shí)，即使變成在向放電燈2的輸出中必須使用該支路的狀態(tài)，也不需要對(duì)開關(guān)元件13-1…進(jìn)行斷開控制。從而，可改善放電燈2照明時(shí)的輸入功率因數(shù)。
在這種構(gòu)成中，各支路的電容器分別并聯(lián)連接來進(jìn)行充電，從預(yù)熱開始到照明時(shí)，各支路的電容器串聯(lián)連接，向放電燈2提供升壓的交流階梯狀電壓波形。而且，預(yù)熱在開關(guān)元件6導(dǎo)通一定時(shí)間后進(jìn)行，此后，通過升壓的交流階梯狀電壓波形使放電燈2開始照明。照明后，各支路的電容器并聯(lián)連接以與輸入電壓相同電平的輸出電壓維持照明。
在該構(gòu)成中，來自交流階梯狀電壓發(fā)生源61的交流階梯狀電壓波形經(jīng)第一電容器3提供給放電燈2。因此，在本實(shí)施例中，在可變階梯狀電壓波形的各電壓的時(shí)間寬度來控制交流階梯狀電壓波形有效值時(shí)，負(fù)載特性在從放電燈2的斷路(負(fù)載電流為零)到短路(負(fù)載電壓為零)的寬范圍中存在動(dòng)作點(diǎn)，可擴(kuò)大可適用的電燈電壓的范圍。而且，可抑制在放電燈2短路時(shí)流過的負(fù)載電流，可防止流過過量電流。
在上述例子中，在開始照明時(shí)升壓從交流階梯狀電壓發(fā)生源61提供給放電燈2的交流階梯狀電壓波形，但也可不升壓交流階梯狀電壓波形，在放電時(shí)各電容器并聯(lián)連接，并且將放電充電最高電壓的電容器的時(shí)間設(shè)長。從而，在開始照明時(shí)，從交流階梯狀電壓發(fā)生源61提供給放電燈2的交流階梯狀電壓波形如圖45(c)所示。這樣，施加在放電燈2上的有效值可比通常高，因此，放電燈可開始照明。
第25實(shí)施例和上述第19至第24實(shí)施例相同的部分用相同的符號(hào)表示，這些部分的詳細(xì)說明從略。
如圖46所示，該交流階梯狀電壓發(fā)生源7 1將n個(gè)支路72-1、72-2…并聯(lián)連接到全波整流器12的輸出端子上。上述n個(gè)支路72-1、72-2…分別由多個(gè)電容器和由多個(gè)MOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件構(gòu)成。
例如，支路72-1是經(jīng)開關(guān)元件13-1將m個(gè)開關(guān)元件和m個(gè)電容器交互串聯(lián)的電路，即，將開關(guān)元件73-11、電容器74-11、開關(guān)元件73-12、電容器74-12、開關(guān)元件73-13、電容器74-13…開關(guān)元件73-1m、電容器74-1m的串聯(lián)電路并聯(lián)連接到全波整流器12的輸出端子上。上述各電容器74-11～74-1m構(gòu)成直流電壓源。
在電容器74-11和開關(guān)元件73-12的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件75-11，在電容器74-12和開關(guān)元件73-13的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件75-12，在電容器74-13和開關(guān)元件73-14(未圖示)的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件75-13，…，在電容器74-1(m-1)(未圖示)和開關(guān)元件73-1m的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件75-1(m-1)。
在開關(guān)元件73-12和電容器74-12的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件76-11，在開關(guān)元件73-13和電容器74-13的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件76-12，…，在開關(guān)元件73-1m和電容器74-1m的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件76-1(m-1)。
支路72-2是經(jīng)開關(guān)元件13-2將m個(gè)開關(guān)元件和m個(gè)電容器交互串聯(lián)的電路，即，將開關(guān)元件73-21、電容器74-21、開關(guān)元件73-22、電容器74-22、開關(guān)元件73-23、電容器74-23…開關(guān)元件73-2m、電容器74-2m的串聯(lián)電路并聯(lián)連接到全波整流器12的輸出端子上。上述各電容器74-21～74-2m構(gòu)成直流電壓源。
在電容器74-21和開關(guān)元件73-22的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件75-21，在電容器74-22和開關(guān)元件73-23的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件75-22，在電容器74-23和開關(guān)元件73-24(未圖示)的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件75-23，…，在電容器74-2(m-1)(未圖示)和開關(guān)元件73-2m的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件75-2(m-1)。
在開關(guān)元件73-22和電容器74-22的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件76-21，在開關(guān)元件73-23和電容器74-23的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件76-22，…，在開關(guān)元件73-2m和電容器74-2m的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接開關(guān)元件76-2(m-1)。
這樣，全部支路通過多個(gè)開關(guān)元件和電容器構(gòu)成和上述2個(gè)支路同樣的電路。
上述開關(guān)元件73-11、73-21…和電容器74-11、74-21…的連接點(diǎn)分別經(jīng)開關(guān)元件66-1、66-2連接到極性反轉(zhuǎn)電路16的開關(guān)元件16-1和16-3的連接點(diǎn)上。上述極性反轉(zhuǎn)電路的開關(guān)元件16-2和16-4的連接點(diǎn)連接到上述各支路最另一端側(cè)的電容器74-1m、74-2m的另一端上。
各支路72-1、72-2…的各開關(guān)元件由MOSFET構(gòu)成，下面描述其具體例。
圖47示出了支路72-1的構(gòu)成，開關(guān)元件13-1由二極管和1個(gè)MOSFET構(gòu)成，其它的開關(guān)元件73-11～73-1m、75-11～75-1(m-1)、76-11～76-1(m-1)由2個(gè)MOSFET的源極和柵極公共連接的兩極性開關(guān)構(gòu)成。
該構(gòu)成對(duì)其它的支路72-2…也一樣。在輸出降壓的電壓時(shí)，交流階梯狀電壓發(fā)生源71是這樣的充電時(shí)，在支路72-1中，開關(guān)元件13-1的阻抗被控制為有限值，使開關(guān)元件73-11～73-1m進(jìn)行開動(dòng)作，開關(guān)元件75-11～75-1(m-1)、76-11～76-(m-1)進(jìn)行關(guān)動(dòng)作。從而支路72-1的各電容器74-11～74-1m全部串聯(lián)連接，通過全波整流器12的輸出電壓充電到規(guī)定電平。
在下一個(gè)支路72-2中，開關(guān)元件13-2的阻抗被控制為有限值，使開關(guān)元件73-21～73-2(m-1)進(jìn)行開動(dòng)作，使開關(guān)元件75-21～75-2(m-1)、76-21～76-2(m-1)、66-2進(jìn)行關(guān)動(dòng)作。由此，支路72-2的各電容器74-21～74-2m全部串聯(lián)連接，通過全波整流器12的輸出電壓充電為比支路72-1高若干電平的規(guī)定電平。
這樣，在充電時(shí)，n級(jí)支路的全部電容器串聯(lián)連接，通過來自全波整流器12的輸出電壓，電容器的串聯(lián)電路充電為每個(gè)支路不同的電壓值。
交流階梯狀電壓發(fā)生源71是這樣的放電時(shí)，在支路72-1中，使開關(guān)元件73-11～73-1m進(jìn)行關(guān)動(dòng)作，開關(guān)元件75-11～75-1(m-1)、76-11～76-1(m-1)、66-1進(jìn)行開動(dòng)作，從而支路72-1的各電容器74-11～74-1m全部變成并聯(lián)連接，可輸出1/m的電壓。
在下一個(gè)支路72-2中，使開關(guān)元件73-21～73-2m進(jìn)行關(guān)動(dòng)作，開關(guān)元件75-21～75-2(m-1)、76-21～76-2(m-1)、66-2進(jìn)行開動(dòng)作，從而支路72-2的各電容器74-21～74-2m全部變成并聯(lián)連接，可輸出1/m的電壓。
因此，在該例中，放電時(shí)，各支路并聯(lián)連接各電容器，在極性反轉(zhuǎn)電路16中流過電流。因此，輸入電壓降壓到1/m的交流階梯狀電壓從交流階梯狀電壓發(fā)生源71經(jīng)第一電容器3提供給放電燈2。放電時(shí)，通過開關(guān)控制各支路72-1、72-2…的開關(guān)元件可串聯(lián)連接任意個(gè)數(shù)的電容器，從而可任意降壓交流階梯狀電壓。
在輸出升壓的電壓時(shí)，交流階梯狀電壓發(fā)生源71是這樣的充電時(shí)，在支路72-1中，開關(guān)元件13-1的阻抗被控制為有限值，使開關(guān)元件73-11、75-11～75-1(m-1)、76-11～76-(m-1)進(jìn)行開動(dòng)作，開關(guān)元件73-12、73-1m進(jìn)行關(guān)動(dòng)作。從而支路72-1的各電容器74-11～74-1m全部并聯(lián)連接，通過全波整流器12的輸出電壓充電到規(guī)定電平。
在下一個(gè)支路72-2中，開關(guān)元件13-2的阻抗被控制為有限值，使開關(guān)元件73-21、75-21～75-2(m-1)、76-21～76-2(m-1)進(jìn)行開動(dòng)作，使開關(guān)元件73-22～73-2m進(jìn)行關(guān)動(dòng)作。由此，支路72-2的各電容器74-21～74-2m全部并聯(lián)連接，通過全波整流器12的輸出電壓充電為比支路72-2高若干電平的規(guī)定電平。
這樣，在充電時(shí)，n級(jí)支路的全部電容器并聯(lián)連接，通過來自全波整流器12的輸出電壓，電容器的串聯(lián)電路充電為每個(gè)支路不同的電壓值。
交流階梯狀電壓發(fā)生源71是這樣的放電時(shí)，在支路72-1中，使開關(guān)元件73-11、75-11～75-1(m-1)、76-11～76-1(m-1)進(jìn)行開動(dòng)作，開關(guān)元件73-12～73-1m、66-1進(jìn)行關(guān)動(dòng)作，從而支路72-1的各電容器74-11～74-1m全部串聯(lián)連接，電流從各電容器74-11～74-1m經(jīng)開關(guān)元件66-1流入極性反轉(zhuǎn)電路16。即，各電容器74-11～74-1m的充電電壓相加后輸出。
在下一個(gè)支路72-2中，使開關(guān)元件73-21、75-21～75-2(m-1)、76-21～76-2(m-1)進(jìn)行關(guān)動(dòng)作，開關(guān)元件73-22～73-2m、66-2進(jìn)行開動(dòng)作，從而支路72-2的各電容器74-21～74-2m全部串聯(lián)連接，電流從各電容器74-21～74-2m經(jīng)開關(guān)元件66-2流入極性反轉(zhuǎn)電路16。即，各電容器74-21～74-2m的充電電壓相加后輸出。
這樣，放電時(shí)，各支路串聯(lián)連接各電容器，在極性反轉(zhuǎn)電路16中流過電流。因此，輸入電壓升壓為m倍的交流階梯狀電壓從交流階梯狀電壓發(fā)生源71經(jīng)第一電容器3提供給放電燈2。放電時(shí)，通過開關(guān)控制各支路72-1、72-2…的開關(guān)元件可變化串聯(lián)連接的電容器數(shù)，從而可改變升壓的程度。這樣，可發(fā)生各種交流階梯狀電壓，可提高通用性。
在該裝置中，一個(gè)支路不能同時(shí)進(jìn)行充電和放電。即，在支路72-1中，在充電期間進(jìn)行放電的情況下，在關(guān)動(dòng)作開關(guān)元件73-11并停止充電后進(jìn)行放電。此時(shí)，由于充電的停止，輸入電流被切斷。為了避免這種情況，在充電期間不進(jìn)行放電。即，在充電期間僅進(jìn)行充電，由不處于充電期間的其它支路進(jìn)行放電。從而，可避免輸入電流被切斷的現(xiàn)象。
在這種構(gòu)成中，來自交流階梯狀電壓發(fā)生源71的交流階梯狀電壓波形經(jīng)第一電容器3提供給放電燈2。因此，在本實(shí)施例中，在可變階梯狀電壓波形的各電壓的時(shí)間寬度來控制交流階梯狀電壓波形有效值時(shí)，放電燈2在從斷路(負(fù)載電流為零)到短路(負(fù)載電壓為零)的寬范圍中存在動(dòng)作點(diǎn)，可擴(kuò)大可適用的電燈電壓的范圍。而且，可抑制放電燈2在短路時(shí)流過的負(fù)載電流，可防止流過過量電流。
發(fā)明效果根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的發(fā)明，提供可將電容器充電電壓控制為恒定的電源裝置。
根據(jù)權(quán)利要求3-7所述的發(fā)明，還可平滑連續(xù)地流過輸入電流。即，輸入電流可成正弦波狀。
而且，根據(jù)權(quán)利要求5-7所述的發(fā)明，還可充分抑制輸入電流中的高頻分量來改善功率因數(shù)。
根據(jù)權(quán)利要求8和9所述的發(fā)明，通過有效值檢測部檢測流入放電燈的電燈電流的有效值，控制開關(guān)電路且可變控制包含零電壓值的階梯狀電壓波形的各電壓值的輸出時(shí)間使得該有效值檢測部檢測出的電燈電流有效值變?yōu)楹愣?，因此，可不使用線圈燈繞組部件來限流控制電燈電流，可實(shí)現(xiàn)裝置的小型、輕量化。
根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)明，來自交流階梯狀電壓發(fā)生源的交流階梯狀電壓波形經(jīng)電容器提供給放電燈，因此，可擴(kuò)大可適用的放電燈的電燈電壓范圍，而且，可防止在放電燈短路時(shí)流過過量電流。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，多個(gè)可變電阻器和電容器的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，上述各電容器通過商用電源電壓憑借對(duì)應(yīng)的可變電阻器進(jìn)行充電，上述各可變電阻器被控制成僅在充電對(duì)應(yīng)的電容器期間阻抗為有限值，在此之外的期間阻抗無限大，從各電容器向負(fù)載順次流過放電電流，其特征在于，具有阻抗控制單元，控制對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在任意的可變電阻器中流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的輸入電流；和振幅控制單元，在電容器電壓低于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行增大目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，在電容器電壓高于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行減小目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，使得將上述任意電容器的充電電壓變?yōu)楹愣ā?br> 2.一種電源裝置，多個(gè)可變電阻器和電容器的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，上述各電容器通過商用電源電壓憑借對(duì)應(yīng)的可變電阻器進(jìn)行充電，上述各可變電阻器被控制成僅在充電對(duì)應(yīng)的電容器期間阻抗為有限值，在此之外的期間阻抗無限大，從各電容器向負(fù)載順次流過放電電流，其特征在于，具有多個(gè)阻抗控制單元，控制對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在上述可變電阻器中分別流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的輸入電流；和多個(gè)振幅控制單元，在電容器電壓低于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行增大目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，在電容器電壓高于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行減小目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，使得對(duì)應(yīng)于各阻抗控制單元控制阻抗的可變電阻器的電容器充電電壓變?yōu)楹愣ā?br> 3.一種電源裝置，多個(gè)可變電阻器和電容器的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，上述各電容器通過商用電源電壓憑借對(duì)應(yīng)的可變電阻器進(jìn)行充電，上述各可變電阻器被控制成僅在充電對(duì)應(yīng)的電容器期間阻抗為有限值，在此之外的期間阻抗無限大，從各電容器向負(fù)載順次流過放電電流，其特征在于，具有多個(gè)阻抗控制單元，控制對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在各可變電阻器中分別流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的輸入電流；和振幅控制單元，在電容器電壓低于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行增大目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，在電容器電壓高于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行減小目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，使得將各電容器中充電目標(biāo)值最高的電容器的充電電壓變?yōu)楹愣ǎ鲜龈髯杩箍刂茊卧刂茖?duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在各可變電阻器中流過跟蹤由上述振幅控制單元進(jìn)行振幅控制的輸入電流目標(biāo)值的輸入電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源裝置，其特征在于，振幅控制單元設(shè)置電源電壓檢測電路，根據(jù)該電源電壓檢測電路檢測的電源電壓，可改變對(duì)應(yīng)的電容器充電電壓目標(biāo)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源裝置，其特征在于，將各電容器充電電壓的目標(biāo)值設(shè)定為越是充電為高電壓的電容器，和相鄰電容器的充電電壓比越小。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電源裝置，其特征在于，在商用電源電壓的絕對(duì)值上升期間，某個(gè)電容器電壓和上述商用電源電壓的絕對(duì)值相等時(shí)開始對(duì)該電容器進(jìn)行充電，下級(jí)的電容器電壓和上述商用電源電壓相等時(shí)停止，在商用電源電壓絕對(duì)值下降期間，前一個(gè)電容器的電壓等于上述商用電源電壓絕對(duì)值時(shí)開始某個(gè)電容器的充電，充電電壓等于上述商用電源電壓時(shí)停止。
7.一種電源裝置，多個(gè)可變電阻器和電容器的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，上述各電容器通過商用電源電壓憑借對(duì)應(yīng)的可變電阻器進(jìn)行充電，上述各可變電阻器被控制成僅在充電對(duì)應(yīng)的電容器期間阻抗為有限值，在此之外的期間阻抗無限大，從各電容器向負(fù)載順次流過放電電流，其特征在于，具有多個(gè)阻抗控制單元，控制對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在上述各可變電阻器中分別流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的輸入電流；和振幅控制單元，在電容器電壓低于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行增大目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，在電容器電壓高于充電電壓的目標(biāo)值時(shí)，進(jìn)行減小目標(biāo)值的輸入電流的振幅的控制，使得將上述各電容器中某個(gè)特定電容器的充電電壓變?yōu)楹愣ǎ鲜龈髯杩箍刂茊卧刂茖?duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得流過跟蹤由上述振幅控制單元進(jìn)行振幅控制的輸入電流目標(biāo)值的輸入電流，并且，將某個(gè)特定的電容器切換為其他電容器。
8.一種放電燈照明裝置，其特征在于，具有多個(gè)直流電壓源，產(chǎn)生不同的正電壓值；開關(guān)電路，從各直流電壓源中擇一地取出直流電壓值，輸出包含零電壓值的階梯狀電壓波形；極性反轉(zhuǎn)電路，輸入來自開關(guān)電路的階梯狀電壓波形，輸出交流的階梯狀電壓波形；放電燈，提供來自極性反轉(zhuǎn)電路的交流階梯狀電壓波形；有效值檢測部，檢測在該放電燈中流動(dòng)的電燈電流的有效值；和控制單元，控制上述開關(guān)電路，并可變控制包含零電壓值的階梯狀電壓波形的各電壓值的輸出時(shí)間，使得上述有效值檢測部檢測的電燈電流的有效值變?yōu)楹愣ā?br> 9.一種放電燈照明裝置，其特征在于，具有多個(gè)第一直流電壓源，產(chǎn)生不同的正電壓值；多個(gè)第二直流電壓源，產(chǎn)生絕對(duì)值與各第一直流電壓源的電壓值相等的包含零電壓值的負(fù)電壓值；第一開關(guān)電路，從上述各第一直流電壓源中擇一地取出直流電壓值，輸出包含零電壓值的階梯狀電壓波形；第二開關(guān)電路，以和第一開關(guān)電路不同的定時(shí)從上述各第二直流電壓源中擇一地取出直流電壓值，輸出包含零電壓值的階梯狀電壓波形；放電燈，提供來自上述各開關(guān)電路的階梯狀電壓波形；有效值檢測部，檢測在該放電燈中流過的電燈電流的有效值；和控制單元，控制上述各開關(guān)電路，可變控制包含零電壓值的階梯狀電壓波形的各電壓值的輸出時(shí)間，使得上述有效值檢測部檢測的電燈電流的有效值變?yōu)楹愣ā?br> 10.一種放電燈照明裝置，其特征在于，具有交流階梯狀電壓發(fā)生源，電壓值臺(tái)階狀變化，正弦波那樣增減的階梯狀正電壓波形和電壓值臺(tái)階狀變化，交替地輸出正弦波那樣增減的階梯狀負(fù)電壓波形；放電燈，提供來自交流階梯狀電壓發(fā)生源的交流階梯狀電壓波形；和串聯(lián)連接在上述交流階梯狀電壓發(fā)生源和上述放電燈之間的電容器。
全文摘要
將電容器的充電電壓總是控制為恒定。一種電源裝置，將多個(gè)可變電阻器4和電容器6的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，各電容器通過商用電源電壓經(jīng)對(duì)應(yīng)的可變電阻器充電，從各電容器向負(fù)載順次流過放電電流，具有阻抗控制單元7－11，控制對(duì)應(yīng)的可變電阻器的阻抗，使得在任意電容器中流過預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)值的輸入電流；和振幅控制單元7－12，在電容器電壓低于充電電壓目標(biāo)值時(shí)進(jìn)行增大目標(biāo)值輸入電流振幅的控制，在電容器電壓高于充電電壓目標(biāo)值時(shí)進(jìn)行減小目標(biāo)值輸入電流振幅的控制，使得任意電容器的充電電壓為恒定。
文檔編號(hào)H05B41/14GK1440114SQ0312009
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2003年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月31日
發(fā)明者高橋雄治, 清水惠一 申請(qǐng)人:東芝照明技術(shù)株式會(huì)社