JPH0313770Y2

JPH0313770Y2 -

Info

Publication number: JPH0313770Y2
Application number: JP1980032887U
Authority: JP
Priority date: 1980-03-13
Filing date: 1980-03-13
Publication date: 1991-03-28
Also published as: JPS56137221U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は交流電源をトランジスタによるスイツ
チング制御することにより、コンデンサモータな
どの誘導性負荷の出力を可変とした出力可変誘導
性負荷回路に関する。

従来この種の回路では、第１図に示すように、
交流電源３の出力端にそれぞれ接続された第１端
子と第２端子２とからなる一対の交流電源受電端
子の間に、逆並列にダイオード８，９，１０，１
１がそれぞれ接続された第１ないし第４の４個の
トランジスタ４，５，６，７がこの順に直列に接
続され、さらに第１と第２のトランジスタ４，５
からなる第１組スイツチの両端に誘導性負荷１２
が接続されている。なお、第１組スイツチの第１
と第２のトランジスタ４，５の導通方向および第
２組スイツチの第３と第４のトランジスタ６，７
の導通方向は、NPNトランジスタの場合は互い
に向き合う方向、PNPトランジスタの場合は互
いに逆方向関係にあるため、それぞれの組のトラ
ンジスタのベースを共通にしてベース電流を流す
ことにより各組毎に双方向導通特性が与えられ
る。

この回路で、誘導性負荷（以下単に負荷とい
う）１２の出力を変えるには、第１組スイツチの
共通ベースには直接、第２組スイツチの共通ベー
スにはインバータ１４を通して、パルス発生器１
３からデユーテイ可変のパルスを加え、第１組ス
イツチと第２組スイツチとを交互にオン・オフす
ることにより、行なわれる。すなわち、第２組ス
イツチがオンで第１組スイツチがオフのときは、
電源３から負荷１２に電流が流れ込み、第２組ス
イツチがオフとなつて負荷に流れ込む電力が零に
なると同時に第１組スイツチがオンとなつている
ため、誘導性負荷１２の蓄積エネルギーによる電
流を第１組スイツチの方に分流させて、スイツチ
オフのときに誘導性負荷端に通常発生する異常過
渡電圧を防止しながら、オン・オフ時間の比率を
変えて負荷電力は制御される。

しかし、ベース駆動パルスによるトランジスタ
のオン・オフ動作では、ベース蓄積キヤリアのた
めに、オン動作に対しオフ動作に若干の遅れを伴
なう。したがつて、第１組スイツチと第２組スイ
ツチとの交互の切替えに際し両スイツチが共にオ
ン状態となる期間があり、この期間に負荷を通ら
ない短絡電流が第１端子と第２端子との間に流
れ、トランジスタの過負荷を引起すので、第１組
スイツチと直列に保護抵抗１５を挿入する必要が
あつた。

本考案の目的は、電流のオン・オフ切替えに際
し短絡電流回路が形成されることのない、したが
つてトランジスタ保護低抗も不要とされ、かつ能
率の改善された出力可変誘導性負荷回路を提供す
ることにある。

本考案の出力可変誘導性負荷回路は、第１端子
と第２端子とからなる一対の交流電源受電端子
と、逆並列にダイオードが接続されかつ第１から
第４の順で前記第１と第２端子との間に直列に接
続された第１ないし第４の４個のトランジスタ
と、導通方向が互いに逆方向関係にある前記第３
と第４のトランジスタを一組としたものに並列に
接続された誘導性負荷と、前記第１端子と第３の
トランジスタのベースとの間および前記第２端子
と第２のトランジスタのベースとの間にそれぞれ
接続された抵抗と、導通方向が互いに逆方向関係
にある前記第１と第４のトランジスタのベースに
加えるデユーテイ可変のパルスを発生するパルス
発生器とを含む構成を有する。

つぎに本考案を実施例により説明する。

第２図は本考案の一実施例の回路図である。

第２図において、第１端子１と第２端子２との
間に、ダイオードが逆並列に接続された４個のト
ランジスタ４，５，６，７が直列に接続されてい
るのは従来例と同じであるが、第２図の場合、互
いに向き合う導通方向で直列な第２と第３の
NPNトランジスタ５，６が第１組スイツチとな
り、その両端間に誘導性負荷１２が接続されてい
る。他方、第２組スイツチは、負荷１２を間には
さんで導通方向が互いに向き合う方向で両側に分
れた第１と第４のトランジスタ４と７とから形成
されている。そして、第１端子１と第３のトラン
ジスタ６のベース間との間および第２端子２と第
２のトランジスタ５のベースとの間に抵抗１６と
１７とがそれぞれ接続されている。それからデユ
ーテイ可変パルス発生回路１３からは第２組スイ
ツチのトランジスタのみにデユーテイ可変パルス
が加えられる。

また、第３図ａ〜ｄはそれぞれ第２図に示す出
力可変誘導性負荷回路の動作を説明するための主
要各部の波形図である。

このような本考案回路における動作について第
２図および第３図ａ〜ｄを参照して説明する。

まず、第２図に示す交流電源３の端子１が正、
端子２が負で且つパルス発生回路１３からのパル
スによりトランジスタ４がオン状態となつている
場合には、端子１より抵抗１６，トランジスタ６
のベース・コレクタ，ダイオード１１を通り端子
２に至る電流が流れている。

すなわち一般にトランジスタ６のようなNPN
トランジスタの基本構造は、Ｎ形半導体とＰ形半
導体とＮ形半導体との接続体となつており、Ｐ形
半導体に接続されている端子をベース、一方のＮ
形半導体に接続されている端子をコレクタ、他方
のＮ形半導体に接続されている端子をエミツタと
呼んでいる。したがつてベース・エミツタ間はＰ
形半導体とＮ形半導体との接続体、すなわちダイ
オードの構造となつているため、ベースの電位が
エミツタの電位よりある程度以上（例えば0.6V
程度）高い場合には、ベースからエミツタに向け
て電流が流れる。これと同様にベース・コレクタ
間もＰ形半導体とＮ形半導体との接続体、すなわ
ちダイオードの構造となつているため、ベースの
電位がコレクタの電位よりなる程度以上（例えば
0.6V程度）高い場合には、ベースからコレクタ
に向けて電流が流れる。

本状態では、トランジスタ６のベースが電源の
正側、コレクタが負側に接続された状態となるた
め、ベースからコレクタに向けて電流が流れるこ
とになる。

また、第３図ａ〜ｄに示す時刻t₁のように、端
子１からトランジスタ４，誘導性負荷１２，ダイ
オード１１を通り端子２に至る電流も流れる。こ
の時、トランジスタ５のベースには電流が流れな
いためトランジスタ５はオフ状態であり、またダ
イオード９のカソードには正の電圧が印加される
ためダイオード９にも電流は流れない。

次に、パルス発生回路１３からのパルスがなく
なりトランジスタ４がオフ状態になると、誘導性
負荷１２の蓄積エネルギーにより、流れていた電
流を継続させる方向に誘導性負荷１２に電圧が発
生し、トランジスタ６のコレクタに正の電圧が印
加されるとともに、端子１より抵抗１６，トラン
ジスタ６のベース・エミツタ，ダイオード９，誘
導性負荷１２，ダイオード１１を通り端子２の至
る電流が流れるため、トランジスタ６がオン状態
になり、第３図ａ〜ｄに示す時刻t₂のように、誘
導性負荷１２からトランジスタ６，ダイオード９
を通り誘導性負荷１２に至る環流電流が流れる。

次に、再度パルス発生回路１３からのパルスに
よりトランジスタ４がオン状態となると、トラン
ジスタ５のベースには電流が供給されていないた
めトランジスタ５はオフ状態であり、ダイオード
９のカソードに正の電圧が印加されるので、ダイ
オード９には電流が流れなくなり、第３図ａ〜ｄ
に示す時刻t₁と同様の動作に戻る。

以上は交流電源３の端子１が正、端子２が負の
場合を説明したが、逆に交流電源３の端子１が正
で端子２が負の場合も同様の動作となる。すなわ
ち、トランジスタ４と７，ダイオード８と１１，
抵抗１６と１７，トランジスタ６と５，ダイオー
ド１０と９を各々置き換えた動作となるだけであ
り、詳細については省略する。

更に、交流電源３の極性の切り換わり時点の動
作について説明する。

例えば、第３図ａ〜ｄに示す時刻t₃の直前にお
いては、前述のとおり、端子１より抵抗１６，ト
ランジスタ６のベース・コレクタ，ダイオード１
１を通り端子２に至る電流が流れているが、交流
電源３の電圧がトランジスタ６のベース・コレク
タ間に流れるに必要な電圧（例えば、0.6V）と、
ダイオード１１の順方向電圧降下（例えば、
0.6V）との和以下になると、トランジスタ６の
ベースに流れ込む電流がなくなる。

すなわち交流電源３の電圧をV₃，上記回路
（端子１→抵抗１６→トランジスタ６のベース・
コレクタ→ダイオード１１→端子２）を流れる電
流をI_bとし、抵抗１６の抵抗値をR₁₆とすると、 I_B＝V₃−0.6V−0.6V／R₁₆となり、電源電圧V₃が1.2V（すなわちトランジスタ６の
ベース・コレクタ間に電流が流れるのに必要な電
圧とダイオード１１の順電圧降下との和）となる
とトランジスタ６にベース電流I_Bは流れなくな
る。

尚、シリコン系のダイオードおよびトランジス
タのベース・コレクタ間のダイオードなどは、
0.6V程度以上に電圧を上げると、急に電流が流
れ出す。

例えば、50Hz，AC100Vの交流電源３が（0.6V
＋0.6V）からOVとなる時間、の間はトランジスタ６のベースに電流が流れず、
トランジスタがオン状態を継続する若干の時間
（数μS程度）に対して十分時間的な余裕がある。
従つて、端子２からトランジスタ７，トランジス
タ６，トランジスタ５もしくはダイオード９，ダ
イオード８を経るような短絡電流は流れない。

また、トランジスタ４，７ともオフ状態で、第
３図ａ〜ｄに示す時刻t₄のように、交流電源３の
極性が切り換わる場合の動作は、時刻t₄の直前で
は端子２から抵抗１７，トランジスタ５のベー
ス・エミツタ，ダイオード１０，負荷１２，ダイ
オード８を通り端子１に電流が流れてトランジス
タ５がオン状態になつているため、誘導性負荷１
２からトランジスタ５，ダイオード１０を通り誘
導性負荷１２に至る環流電流が流れる。

更に、交流電源３の電圧がトランジスタ５のベ
ース電流を流すのに必要な電圧、すなわちトラン
ジスタ５のベース・エミツタ間電圧（例えば、
0.6V），ダイオード１０の順方向電圧降下（例え
ば、0.6V），ダイオード８の順方向電圧降下（例
えば、0.6V）の和以下となり、しかも極性が反
転すると、誘導性負荷１２からダイオード８，交
流電源３，抵抗１７，トランジスタ５のベース・
エミツタ，ダイオード１０を通り誘導性負荷１２
に至る電流が流れるため、トランジスタ５はオン
状態を継続し、環流電流が流れ続ける。なお、こ
の場合、誘導性負荷１２からダイオード８，抵抗
１６，トランジスタ６のベース・コレクタを通り
誘導性負荷１２に至る電流も流れるが、わずかし
か流れないため、前記環流電流に影響は及ぼさな
い。また、誘導性負荷１２の蓄積エネルギーがな
くなると、端子１から抵抗１６，トランジスタ６
のベース・コレクタ，ダイオード１１を通り端子
３に至る電流のみとなる。

以上説明したように、本実施例は第２と第３の
トランジスタ５と６で形成された第１組スイツチ
は負荷１２を側路する導通方向に対しては必らず
オフであるから第２組のスイツチと同時にオンと
なることはない。また、負荷１２の過渡電圧によ
る環流回路に対しては必らずオン状態とされてい
るので、負荷１２の両端に異常過渡電圧は発生し
ない。

したがつて、本考案によると、従来の第１図の
回路で必要とされたトランジスタの過負荷防止の
保護抵抗を設ける必要もなくなり、また、従来必
要であつたインバータも不要となるので、製造原
価を低くできるとともに、従来の短絡電流による
損失発生もなくなるので、その分の能率の改善効
果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の出力可変誘導性負荷回路の一例
の回路図、第２図は本考案の一実施例の回路図、
第３図ａ〜ｄはそれぞれ第２図に示す出力可変誘
導性負荷回路の動作を説明するための主要各部の
波形図である。１……第１端子、２……第２端子、４，５，
６，７……第１ないし第４のトランジスタ、８，
９，１０，１１……逆並列ダイオード、１２……
誘導性負荷、１３……デーテイ可変パルス発生
器、１５，１６……抵抗。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

第１端子と第２端子とからなる一対の交流電源
受電端子と、逆並列にそれぞれダイオードが接続
されかつ第１から第４の順で前記第１端子と第２
端子との間に直列に接続された第１ないし第４の
４個のトランジスタと、導通方向が互いに逆方向
関係にある前記第２と第３のトランジスタを一組
としたものに並列に接続された誘導性負荷と、前
記第１端子と前記第３のトランジスタのベースと
の間および前記第２端子と前記第２のトランジス
タのベースとの間にそれぞれ接続された抵抗と、
導通方向が互いに逆方向関係にある前記第１と第
４のトランジスタのベースにテユーテイ可変の駆
動パルスを加えるパルス発生器とを含むことを特
徴とする出力可変誘導性負荷回路。