以下、本発明の交流電源装置の実施の形� ��を図面を参照しながら詳細に説明する。以� ��の実施例では、本発明の交流電源装置を放� ��灯点灯装置に適用した場合について説明す� ��。この放電灯点灯装置は、本発明の交流電� ��装置に負荷としての放電灯が接続されて構� ��される。

 なお、この例では、負荷を放電灯とした� ��、負荷は放電灯でなくても良く、本発明の� ��流電源装置は、その他の負荷に適用しても� ��い。

実施例1
 図10は本発明の実施例1の放電灯点灯装置の� ��成を示す図である。図10において、パネル3a の両端にはインバータ基板1aとインバータ基� ��1bとが配置されている。

 インバータ基板1aは、直流電源Vinaの直流� ��圧をスイッチ素子Q1,Q2(第1スイッチ手段)を� �ン/オフさせることにより正負非対称波形の� ��1交流電圧を発生して放電灯7-1~7-nの一端に� �力する第1交流電圧発生回路を有する。イン� ��ータ基板1bは、直流電源Vinbの直流電圧をス� ��ッチ素子Q3,Q4(第2スイッチ手段)をオン/オフ� ��せることにより第1交流電圧に対して180度位 相差を有する正負非対称波形の第2交流電圧� �発生して放電灯7-1~7-nの他端に出力する第2交 流電圧発生回路を有する。

 第1交流電圧発生回路において、直流電源 Vinaの両端にはMOSFET等からなるスイッチ素子Q1 とMOSFET等からなるスイッチ素子Q2との直列回� ��が接続されている。スイッチ素子Q2のドレ� �ン-ソース間にはコンデンサC1とリアクトルL1 とトランスT1(第1トランス)の1次巻線P1との直� ��回路が接続されている。トランスT1の2次巻� ��S1の両端にはコンデンサC2が並列に接続され 、トランスT1の2次巻線S1とコンデンサC2との� �続点(非グランド電位側)には一端が共通に接 続されたバラストコンデンサCa1~Can(第1コンデ ンサ)が接続されている。バラストコンデン� �Ca1~Canの他端は、放電灯7-1~7-nの一端(a側)に接 続されている。リアクトルL1とコンデンサC2� �のフィルタを介して正負非対称波形の交流� �圧をコンデンサC2に出力する。

 第2交流電圧発生回路において、直流電源 Vinbの両端にはMOSFET等からなるスイッチ素子Q3 とMOSFET等からなるスイッチ素子Q4との直列回� ��が接続されている。スイッチ素子Q4のドレ� �ン-ソース間にはコンデンサC3とリアクトルL2 とトランスT2(第2トランス)の1次巻線P2との直� ��回路が接続されている。トランスT2の2次巻� ��S2の両端にはコンデンサC4が並列に接続され 、トランスT2の2次巻線S2とコンデンサC4との� �続点(非グランド電位側)には一端が共通に接 続されたバラストコンデンサCb1~Cbn(第2コンデ ンサ)が接続されている。バラストコンデン� �Cb1~Cbnの他端は、放電灯7-1~7-nの他端(b側)に接 続されている。リアクトルL2とコンデンサC4� �のフィルタを介して正負非対称波形の交流� �圧をコンデンサC4に出力する。

 なお、スイッチ素子Q1,Q2,Q3,Q4のドレイン-� ��ース間のダイオードD1,D2,D3,D4は、スイッチ� �子Q1,Q2,Q3,Q4の寄生ダイオードであっても良い 。また、コンデンサC2,C4は配線等の寄生容量� ��用いても良い。その場合、コンデンサC2,C4� �削除、または小型化できる。また、直流電� �は一つでも良い。

 制御回路10は、ゲート信号Q1g,Q2gによりス� ��ッチ素子Q1,Q2(第1アーム)を相補的にオン/オ� ��させるとともに、ゲート信号Q3g,Q4gによりス イッチ素子Q1,Q2のオン/オフに対して180度位相 差を設けてスイッチ素子Q3,Q4(第2アーム)を相� ��的にオン/オフさせる。

 次にこのように構成された実施例1の放電 灯点灯装置の動作を図11、図12A及び図12Bのタ� ��ミングチャートを参照しながら説明する。

 図11、図12A及び図12Bにおいて、Q1v~Q4vはス� ��ッチ素子Q1~Q4のドレイン-ソース間電圧、Q1i~ Q4iはスイッチ素子Q1~Q4のドレイン電流、Vs1は2 次巻線S1の両端電圧、Vs2は2次巻線S2の両端電� ��、Vabは、放電灯7-1~7-nの両端電圧である。

 まず、スイッチ素子Q1,Q2の第1アームにつ� ��て説明する。ゲート信号Q1g,Q2gによりスイッ チ素子Q1がオンしスイッチ素子Q2がオフし、� �イッチ素子Q1がオフしスイッチ素子Q2がオン� ��る。スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2とが同 時にオンしないように両方のスイッチ素子が オフとなるデットタイムが設けられている。

 制御回路10は、スイッチ素子Q1,Q2のオンデ ューティを制御することにより放電灯7-1~7-n� �供給する電力を制御する。図12Aに対して図12 Bに示すように、スイッチ素子Q1のオンデュー ティを広くすると、放電灯7-1~7-nに供給され� �電力も増加する。このとき、スイッチ素子Q1 がオンしているときにはスイッチ素子Q2はオ� ��しているので、スイッチ素子Q2のオンデュ� �ティは小さくなる。スイッチ素子Q3,Q4の動作 についてもスイッチ素子Q1,Q2の動作と同様で� ��る。

 次に、図11のタイミングチャートを用い� �図10に示す放電灯点灯装置の詳細な動作を説 明する。

 まず、時刻t2において、スイッチ素子Q1の ゲート信号Q1gが入力されるが、時刻t1におい� ��、ゲート信号Q2gによりスイッチ素子Q2がオ� �した時からダイオードD1が導通する。このた め、スイッチ素子Q1のドレイン-ソース間電圧 は、略ゼロになっている(厳密にはダイオー� �D1の順方向電圧分があるのでゼロではない)� �

 ダイオードD1の電流はその後、減少する� �、この電流がゼロになる前、即ち、スイッ� �素子Q1のドレイン-ソース間電圧が略ゼロの� �態で、時刻t2において、スイッチ素子Q1のゲ� ��ト信号Q1gが入力される。このため、この時� ��でスイッチング損失は発生しない。即ち、� ��イッチ素子Q1がオン時のスイッチングロス� �ない。また、短絡電流もない。

 スイッチ素子Q2についてもスイッチ素子Q1 と同様である。時刻t3において、スイッチ素� ��Q1がオフとなり、ダイオードD2が導通する。 このため、スイッチ素子Q2のドレイン-ソース 間電圧は、略ゼロになっている(厳密にはダ� �オードD2の順方向電圧分があるのでゼロでは ない)。

 ダイオードD2の電流はその後、減少する� �、この電流がゼロになる前、即ち、スイッ� �素子Q2のドレイン-ソース間電圧が略ゼロの� �態で、時刻t2において、スイッチ素子Q2のゲ� ��ト信号Q2gが入力される。このため、この時� ��でスイッチングロスは発生しない。即ち、� ��イッチ素子Q2がオン時のスイッチングロス� �ない。また、短絡電流もない。

 スイッチ素子Q3は、ゲート信号Q3gにより� �イッチ素子Q1のオン/オフ動作に対して180度� �相差を設けてスイッチ素子Q1のオン/オフ動� �と同様にオン/オフ動作する。また、スイッ� ��素子Q4は、ゲート信号Q4gによりスイッチ素� �Q2のオン/オフ動作に対して180度位相差を設� �てスイッチ素子Q2のオン/オフ動作と同様に� �ン/オフ動作する。

 このように、図11に示すタイミングで、� �御回路10によりスイッチ素子Q1~Q4を動作させ� ��ことにより、スイッチ素子Q1,Q2の第1アーム� ��スイッチ素子Q3,Q4の第2アームは、それぞれ� ��ン時にソフトスイッチング動作となるので� ��スイッチングロスを低減することができる� ��

 また、図10に示す回路は、図11に示すタイ ミングチャートで共振動作しているため、ト ランスT1,T2の2次巻線S1,S2は、正負非対称の電� ��波形を出力する。図11ではトランスT1,T2の2� �巻線電圧Vs1,Vs2が正負非対称の電圧波形とし� ��示されている。

 しかし、スイッチ素子Q1,Q2の第1アームと� ��スイッチ素子Q3,Q4の第2アームの動作は、そ� ��ぞれ180度位相差を設けているため、2次巻線 電圧Vs1と2次巻線電圧Vs2は、相似形であり、� �つ180度位相がずれた状態である。

 2次巻線電圧Vs1が放電灯7-1~7-nの一端に印� �され、2次巻線電圧Vs2が放電灯7-1~7-nの他端に 印加されると、放電灯7-1~7-nの両端には2次巻� ��電圧Vs1と2次巻線電圧Vs2との差電圧が印加さ れる。即ち、放電灯7-1~7-nの両端に印加され� �電圧Vabは正負対称波形になる。従って、放� �灯7-1~7-nの両端電圧が正負対称波形であるの� ��、水銀の偏りによる寿命の低減は起きにく� ��。

 このように実施例1の放電灯点灯装置では 、スイッチ素子Q1,Q2及びスイッチ素子Q3,Q4で� �振動作が行え、正負対称の正弦波電圧を放� �灯両端に印加でき、さらに高圧高周波配線� �最短で配置できる。このため、スイッチ素� �の数を削減するとともに、スイッチ素子の� �イッチング損失、ノイズを低減でき、しか� �制御回路も削減できる。

 また、制御回路10は、スイッチ素子Q1~Q4の オンデューティを制御することにより放電灯 7-1~7-nの電力を調整できる。また、制御回路10 は、放電灯7-1~7-nの電流値、トランスT1,T2の巻 線電流、スイッチQ1~Q4の電流等に基づき放電� ��の電力、電流、輝度を制御することができ� ��。

 関連技術に係る方式(図6、図7、図9)と実� �例1の方式とを、コスト、効率特性、ノイズ� ��性の各項目で比較する。

 図6の関連技術の方式は全ての項目で良好 であるが、小型サイズの液晶TV用パネル(放電 灯長が短い)の場合しか適用できない。図7、� ��9の関連技術の方式は、大きなサイズのパネ ル(放電灯長が長い)の場合に適している。し� ��し、図7の関連技術の方式は、高圧配線が長 く、ノイズ特性が良くない。図9の関連技術� �方式は、スイッチ素子が8個であり、コスト� ��で不利である。

 これらに対して、実施例1の方式は、大型 サイズの液晶TV用パネルにおいてもコスト、� ��率特性、ノイズ特性の全ての項目において� ��図6の方式と同様な特徴を有する良好なシス テムを実現できる。

実施例2
 図13は本発明の実施例2の放電灯点灯装置の� ��成を示す図である。図13において、パネル3b の両端にはインバータ基板1cとインバータ基� ��1dとが配置されている。インバータ基板1cは 、正負非対称波形の第1交流電圧を放電灯7-1,7 -2の一端に出力する第1交流電圧発生回路を有 する。インバータ基板1dは、正負非対称波形� ��第2交流電圧を発生して放電灯7-1,7-2の他端� �出力する第2交流電圧発生回路を有する。

 第1交流電圧発生回路において、スイッチ 素子Q2のドレイン-ソース間にはコンデンサC1� ��リアクトルL1とトランスT1の1次巻線P1との直 列回路が接続されている。トランスT1の2次巻 線S1に直列に接続されたL1rは、トランスT1の1� ��巻線P1と2次巻線S1との間のリーケージイン� �クタンスである。トランスT1の2次巻線S1とリ ーケージインダクタンスL1rとの直列回路の両 端にはコンデンサC2が並列に接続され、リー� ��ージインダクタンスL1rとコンデンサC2との� �続点は放電灯7-1の一端に接続されている。

 リアクトルL1とトランスT1の1次巻線P1との 直列回路の両端には、リアクトルL3とトラン� ��T3の1次巻線P3との直列回路が接続されてい� �。トランスT3の2次巻線S3に直列に接続された L3rは、トランスT3の1次巻線P3と2次巻線S3との� ��のリーケージインダクタンスである。トラ� ��スT3の2次巻線S3とリーケージインダクタン� �L3rとの直列回路の両端にはコンデンサC5が並 列に接続され、リーケージインダクタンスL3r とコンデンサC5との接続点は放電灯7-2の一端� ��接続されている。

 第2交流電圧発生回路において、スイッチ 素子Q4のドレイン-ソース間にはコンデンサC3� ��リアクトルL2とトランスT2の1次巻線P2の直列 回路が接続されている。トランスT2の2次巻線 S2に直列に接続されたL2rは、トランスT2の1次� ��線P2と2次巻線S2との間のリーケージインダ� �タンスである。トランスT2の2次巻線S2とリー ケージインダクタンスL2rとの直列回路の両端 にはコンデンサC4が並列に接続され、リーケ� ��ジインダクタンスL2rとコンデンサC4との接� �点は放電灯7-1の他端に接続されている。

 リアクトルL2とトランスT2の1次巻線P2との 直列回路の両端には、リアクトルL4とトラン� ��T4の1次巻線P4との直列回路が接続されてい� �。トランスT4の2次巻線S4に直列に接続された L4rは、トランスT4の1次巻線P4と2次巻線S4との� ��のリーケージインダクタンスである。トラ� ��スT4の2次巻線S4とリーケージインダクタン� �L4rとの直列回路の両端にはコンデンサC6が並 列に接続され、リーケージインダクタンスL4r とコンデンサC6との接続点は放電灯7-2の他端� ��接続されている。コンデンサC2,C4,C5,C6は配� �等の寄生容量を用いても良い。その場合、� �ンデンサC2,C4,C5,C6は削除または小型化できる 。また、直流電源は一つでも良い。

 なお、制御回路10によるスイッチ素子Q1~Q4 の制御動作及びトランスT1~T4の動作は実施例1 のそれらの動作と同様である。

 実施例1の放電灯点灯装置は、放電灯に電 力を供給する際のバラスト素子として、バラ ストコンデンサCa1~Can、Cb1~Cbnを用いていたが� ��実施例2では、バラスト素子として、トラン スT1~T4のリーケージインダクタンスLr1~Lr4及び リアクトルL1~L4のインダクタンス成分を用い� ��ことを特徴とする。さらに、トランスの数� ��リアクトルの数を増やすことにより、さら� ��多くの放電灯を点灯させることができる。

実施例3
 図14は本発明の実施例3の放電灯点灯装置の� ��成を示す図である。図14において、パネル3b の両端にはインバータ基板1eとインバータ基� ��1fとが配置されている。

 図14に示すインバータ基板1eは、図10に示� ��インバータ基板1aのバラストコンデンサCa1~C anに代えて、巻線P5aとこの巻線P5aに対して逆� ��性の巻線P5bとを有するトランスT5(第1巻線)� �設けている。トランスT1の2次巻線S1とコンデ ンサC2との接続点には、巻線P5aの一端と巻線P 5bの一端(黒丸印側)とが接続されている。巻� �P5bの他端は、放電灯7-1の一端に接続され、� �線P5aの他端(黒丸印側)は、放電灯7-2の一端に 接続されている。

 図14に示すインバータ基板1fは、図10に示� ��インバータ基板1bのバラストコンデンサCb1~C bnに代えて、巻線P6aとこの巻線P6aに対して逆� ��性の巻線P6bとを有するトランスT6(第2巻線)� �設けている。トランスT2の2次巻線S2とコンデ ンサC4との接続点には、巻線P6aの一端(黒丸印 側)と巻線P6bの一端とが接続されている。巻� �P6bの他端(黒丸印側)は、放電灯7-1の他端に接 続され、巻線P6aの他端は、放電灯7-2の他端に 接続されている。また、直流電源は一つでも 良い。

 なお、制御回路10によるスイッチ素子Q1~Q4 の制御動作及びトランスT1,T2の動作は実施例1 のそれらの動作と同様である。

 実施例3では、放電灯に電力を供給する際 のバラスト素子として、トランスT5,T6のイン� ��クタンス成分を用いたものである。

 トランスT5の巻線P5a,P5b、トランスT6の巻� �P6a,P6bは、放電灯7-1,7-2の各々の電流が等しい 場合に、コアの磁束が打ち消される方向に巻 回されている。この場合には、放電灯7-1の電 流値と放電灯7-2の電流値との差が大きいほど インダクタンスが大きくなるため、放電灯7-1 の電流値と放電灯7-2の電流値とを等しくする 効果もある。また、トランスの数を増やすこ とにより、さらに多くの放電灯を点灯させる ことができる。

実施例4
 図15は本発明の実施例4の放電灯点灯装置の� ��成を示す図である。図15において、パネル3a の両端にはインバータ基板1gとインバータ基� ��1hとが配置されている。インバータ基板1gは 、直流電源Vinaの直流電圧をスイッチ素子Q1を オン/オフさせることにより正負非対称波形� �第1交流電圧を発生して放電灯7-1~7-nの一端に 出力する第1交流電圧発生回路を有する。イ� �バータ基板1hは、直流電源Vinbの直流電圧を� �イッチ素子Q2をオン/オフさせることにより� �1交流電圧に対して180度位相差を有する正負� ��対称波形の第2交流電圧を発生して放電灯7-1 ~7-nの他端に出力する第2交流電圧発生回路を� ��する。

 第1交流電圧発生回路において、直流電源 Vinaの両端にはトランスT1の1次巻線P1とMOSFET等 からなるスイッチ素子Q1との直列回路が接続� ��れている。トランスT1の2次巻線S1の一端(黒� ��印側)には一端が共通に接続されたバラスト コンデンサCa1~Canが接続されている。バラス� �コンデンサCa1~Canの他端は、放電灯7-1~7-nの一 端に接続されている。

 第2交流電圧発生回路において、直流電源 Vinbの両端にはトランスT2の1次巻線P2とMOSFET等 からなるスイッチ素子Q2との直列回路が接続� ��れている。トランスT2の2次巻線S2の一端(黒� ��印側)には一端が共通に接続されたバラスト コンデンサCb1~Cbnが接続されている。バラス� �コンデンサCb1~Cbnの他端は、放電灯7-1~7-nの一 端に接続されている。なお、直流電源は一つ でも良い。

 制御回路10aは、図16に示すゲート信号Q1g� �よりスイッチ素子Q1をオン/オフさせるとと� �に、ゲート信号Q2gによりスイッチ素子Q1のオ ン/オフに対して180度位相差を設けてスイッ� �素子Q2をオン/オフさせる。

 このような実施例4によっても、実施例1� �動作と同様な動作が行われ、実施例1の効果� ��同様な効果が得られる。

実施例5
 図17は本発明の実施例5の放電灯点灯装置の� ��成を示す図である。図10に示す実施例1では� ��トランスT1,T2の2次巻線S1,S2には高電圧を発� �させていた。トランスT1,T2とで絶縁を行う場 合、トランスT1,T2は各種安全規格で指定され� ��絶縁距離等の条件を満たす必要がある。こ� ��場合、トランスT1,T2の2次巻線S1,S2の電圧が� �いほど、これらの条件は厳しくなり、トラ� �スT1,T2が大型化及び高価格化する。

 そこで、実施例5では、トランスT1の2次巻 線S1の両端にリアクトルL1を介して昇圧トラ� �スT3aの1次巻線P3を接続し、昇圧トランスT3a� �2次巻線S3aの一端を放電灯7-1の一端に接続し� ��昇圧トランスT3aの2次巻線S3bの一端を放電灯 7-2の一端に接続している。また、2次巻線S3a� �2次巻線S3bとの直列回路の両端には、コンデ� ��サC2aとコンデンサC2bとの直列回路が接続さ� ��、コンデンサC2aとコンデンサC2bとの接続点� ��接地されている。

 また、トランスT2の2次巻線S2の両端にリ� �クトルL2を介して昇圧トランスT4aの1次巻線P4 を接続し、昇圧トランスT4aの2次巻線S4aの一� �を放電灯7-1の他端に接続し、昇圧トランスT4 aの2次巻線S4bの一端を放電灯7-2の他端に接続� ��ている。また、2次巻線S4aと2次巻線S4bとの� �列回路の両端には、コンデンサC4aとコンデ� �サC4bとの直列回路が接続され、コンデンサC4 aとコンデンサC4bとの接続点は接地されてい� �。

 なお、その他の構成は図10に示す実施例1� ��構成と同一であるので、同一部分には同一� ��号を付する。ここでは、放電灯は2個である 。また、直流電源は一つでも良い。

 以上の構成によれば、トランスT1,T2で各� �安全規格で求められた絶縁を行い、昇圧ト� �ンスT3a,T4aで昇圧を行う。このため、図17に� �すトランスT1,T2の電圧は、図10に示す実施例1 のトランスT1,T2の電圧よりも低く抑えること� ��できるので、上記問題を回避できる。

 また、リアクトルL1は、トランスT1又はト ランスT3aのリーケージインダクタンスを利用 することで削除又は小型化できる。同様に、 リアクトルL2は、トランスT2又はトランスT4a� �リーケージインダクタンスを利用すること� �削除又は小型化できる。また、トランスT3a,T 4aを増やすことで、より多くの放電灯を点灯� ��せることができる。

 なお、実施例1乃至実施例5の放電灯点灯� �置では、放電灯が複数個であったが、放電� �は単数(1灯)であっても良い。

発明の効果
 本発明によれば、第1交流電圧発生回路は、 正負非対称波形の第1交流電圧を負荷の一端� �出力し、第2交流電圧発生回路は、第1交流電 圧に対して180度位相差を有する正負非対称波 形の第2交流電圧を負荷の他端に出力するこ� �で、負荷の両端には、交流電圧の波形を正� �対称とすることができる。このため、スイ� �チ素子の数を削減するとともに、スイッチ� �子のスイッチング損失、ノイズを低減でき� �しかも制御回路も削減できる。

(米国指定)
 本国際特許出願は米国指定に関し、2007年9� �27日に出願された日本国特許出願第2007-251728� ��(2007年9月27日出願)について米国特許法第119� ��(a)に基づく優先権の利益を援用し、当該開� ��内容を引用する。