JPH0667213B2 - インバ−タ装置 - Google Patents

インバ−タ装置

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JPH0667213B2
JPH0667213B2 JP60138652A JP13865285A JPH0667213B2 JP H0667213 B2 JPH0667213 B2 JP H0667213B2 JP 60138652 A JP60138652 A JP 60138652A JP 13865285 A JP13865285 A JP 13865285A JP H0667213 B2 JPH0667213 B2 JP H0667213B2
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JP
Japan
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transistor
diode
current
switching element
circuit
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JP60138652A
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JPS61295876A (ja
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博之 西野
雅人 大西
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、スイッチング素子のオン/オフ駆動によっ
て共振回路に発生する高周波出力を負荷に与えるインバ
ータ装置に関するものである。
〔背景技術〕
インバータ装置の出力を高周波化する上で、スイッチン
グ素子のスイッチング損失が大きな問題となる。スイッ
チング素子の導通タイミングを検出し、スイッチング素
子のオン/オフ駆動を制御すると、スイッチング損失を
少なくすることができる。
第5図にその従来例を示す。このインバータ装置は、直
流電源31に対して、発振トランス32の1次巻線および共
振用コンデンサ33の並列共振回路と、トランジスタ34に
ダンパダイオード35を逆方向接続した並列回路とが直列
に接続され、負荷Zに対して発振トランス32の2次巻線
にチョークコイル36が直列に接続されて、負荷Zに高周
波電力を供給するものである。
第6図(a)にこのインバータ装置のトランジスタ34の
コレクタ電圧VC、コレクタ電流ICおよびダンパダイオー
ド35に流れるダンパ電流IDを示す。この従来例では、ト
ランジスタ34がオフとなってコレクタ電圧VCが正弦波状
に変化し、コレクタ電圧VCが零となったときに流れるダ
ンパ電流IDを検出し、トランジスタ34を導通させる。こ
の動作は、ダンパダイオード53に流れるダンパ電流ID
検出する電流検出コイル37、電流検出コイルの検出電流
を電圧に変換する抵抗38、その電圧でトリガ信号VPを発
生するコンデンサ39、コンデンサ39から出力されるトリ
ガ信号VPを受けて動作する単安定マルチバイブレータ40
および単安定マルチバイブレータ40の出力をトランジス
タ34のベース電流IBにするコンデンサ41と抵抗42の並列
回路によって行なわれる。単安定マルチバイブレータ40
に与えられるトリガ信号VPは第6図(b)に示され、ト
ランジスタ34に与えられるベース電流IBは第6図(c)
に示されている。このトランジスタ34の駆動制御では、
ダンパ電流IDを検出し、単安定マルチバイブレータ40の
トリガ信号VPを作り、ベース流IBを発生させるため、ダ
ンパ電流IDと連続してコレクタ電流ICが流れ出すので、
トランジスタ34のオン動作時のスイッチングロスはなく
なる。コレクタ電流ICは、単安定マルチバイブレータ40
で設定されるベース電流IBが流れる期間tまで直線的に
増加する。この従来例では、期間tを変えることによっ
てコレクタ電流ICを制御することができるので、回路の
共振条件を維持しながら出力を可変することができる利
点もある。しかしこの従来例では、ダンパ電流IDが流れ
出す直後にベース電流IBがトランジスタ34に供給される
が、コレクタ電流ICが流れ出すのはダンパ電流IDが消滅
してからであるので、その間に流れるベース電流IBが無
駄となり損失を招く。
この欠点を解決するものとして、第7図に示すように単
安定マルチバイブレータ40の後段にさらに単安定マルチ
バイブレータ43を設けた従来例がある。この従来例は、
第8図(a)に示すように単安定マルチバイブレータ40
でダンパ電流IDが流れ終える期間t1を設定し、第8図
(b)に示すように期間t1後にベース電流IBを流す。と
ころがこの場合、ベース電流IBが流れる期間t2を変えて
出力制御を行なおうとすると、ダンパ電流IDの流れる期
間t1も変化するので不都合を生じる。
第9図に示す従来例は、コンデンサ39の代りに増幅器44
を接続し、ダンパ電流IDが流れ終えるタイミングを検出
し、単安定マルチバイブレータ40にトリガ信号を与える
ものである。また第10図に示す従来例は、第9図におけ
る単安定マルチバイブレータ40に代えて無安定マルチバ
イブレータ45を接続し、ダンパ電流IDの検出信号によっ
て強制同期を行なうものである。このいずれの場合も、
電流検出コイル37を必要とし、雑音によって誤差が生じ
る恐れがあるとともに回路が複雑となってコストが高く
なる欠点がある。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、従来例の問題点の解消を図り、簡単
でしかも安価な構成でスイッチング素子の駆動制御を誤
動作なくかつ効率よく行なうことができるインバータ装
置を提供することである。
〔発明の開示〕
この発明のインバータ装置は、負荷に供給する高周波電
力を発生するインダクタンス素子と、直流電源に対して
前記インダクタンス素子と直列接続したスイッチング素
子と、このスイッチング素子に逆並列接続した第1のダ
イオードと、前記インダクタンス素子のいずれか一方に
並列接続した共振用コンデンサと、前記スイッチング素
子と前記直流電源の負極との間に順方向接続した第2の
ダイオードと、この第2のダイオードの逆バイアス電圧
によりオンされるトランジスタと、このトランジスタが
オンからオフになってから一定期間前記スイッチング素
子を導通する制御を行なう制御回路とを備えたものであ
る。
この発明によれば、つぎの作用がある。スイッチング素
子が遮断されると、第1のダイオードに電流が流れ、第
2のダイオードの逆バイアス電圧によりトランジスタが
オンとなる。第1のダイオードに電流が流れなくなる
と、第2のダイオードの逆バイアス電圧がなくなり、ト
ランジスタがオンからオフに変化する。このトランジス
タがオンからオフに変化すると、制御回路がスイッチン
グ素子を一定期間導通する。したがって、第1のダイオ
ードに電流が流れなくなり、スイッチング素子が導通さ
れる状態になってから、制御回路がスイッチング素子を
導通する制御を行なうので、スイッチング素子の駆動制
御が効率よく行なわれる。
実施例 第1図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図であ
る。このインバータ装置では、直流電源1に対してイン
ダクタンス素子である発振トランス2とスイッチング素
子であるトランジスタ3が直列に接続され、発振トラン
ス2に共振用コンデンサ4が並列に接続され、トランジ
スタ3に第1のダイオード5が逆並列に接続されてい
る。トランジスタ3と直流電源1の負極との間には第2
のダイオード6が順方向に接続され、この第2のダイオ
ード6のアノード側にはトランジスタ7のエミッタが接
続され、そのカソード側にはトランジスタ7のベースが
抵抗8を介して接続されている。トランジスタ7のコレ
クタには抵抗9を介して直流電圧VCCが与えられる。ト
ランジスタ3のスイッチング周期を制御する制御回路10
は、トランジスタ7のオン/オフ動作に同期して、抵抗
11,12およびコンデンサ13から成る波形整形回路14を介
してトランジスタ3へベース電流を供給する。発振トラ
ンス2の2次巻線にはチョークコイル15および高周波電
力が供給される負荷Zが直列に接続されている。
第2図は制御回路10の構成の一例を示す回路図である。
ICは集積回路で構成される汎用タイマであり、たとえば
シグネティック社のNE555が適用される。この汎用タイ
マICが抵抗16およびコンデンサ17,18とともに単安定マ
ルチバイブレータを構成している。汎用タイマICの2番
端子がトリガ端子であって、1/3VCC以下で汎用タイマ
ICは抵抗16とコンデンサ17で定まる時限動作を行なう。
したがってトランジスタ19がオフの時抵抗20を介して2
番端子がVCCに引き上げられ、汎用タイマICは動作され
ない。トランジスタ7がオンからオフになると、制御回
路10の端子aからコンデンサ21を介して正のパルスがト
ランジスタ19のベースに供給される。トランジスタ19が
オンすると汎用タイマICの2番端子の電圧が1/3VCC
下となり、3番端子に時限動作をともなう信号が出力さ
れ、その信号が制御回路10の端子cから波形整形回路14
に与えられる。この制御回路10において、ダイオード22
はコンデンサ21の放電用であり、抵抗23はトランジスタ
19のベース抵抗である。
次に第3図の波形図を参照してこの実施例の動作を説明
する。第3図(a)はトランジスタ3のコレクタ電圧V
CE、コレクタ電流ICおよび第1のダイオード5に流れる
ダンパ電流ID示し、第3図(b)はトランジスタ7のコ
レクタ電圧vCを示し、第3図(c)はトランジスタ3の
ベース電流IB示す。トランジスタ3がオフであると、発
振トランス2の蓄積エネルギーで直流電源1、抵抗8、
トランジスタ7のベース・エミッタおよび第1のダイオ
ード5を介してダンパ電流IDが流れる。つまり、第2の
ダイオード6のカソード・アノード間に電位が生じ、ト
ランジスタ7がオンとなる。トランジスタ7がオンとな
ってダンパ電流IDが流れている間、第3図(b)に示す
ようにそのコレクタ電圧vCが低レベルとなる。ダンパ電
流IDが流れ終ると、トランジスタ7のコレクタ電圧vC
高レベルとなる。このときのコレクタ電圧vCの立ち上が
りによって、制御回路10のコンデンサ21を介して正のパ
ルスがトランジスタ19に与えられ、前述した動作で制御
回路10の端子cから波形整形回路14に出力信号が与えら
れる。波形整形回路14の出力は、第3図(c)に示すよ
うにベース電流IBとしてトランジスタ3に与えられる。
ベース電流IBが与えられるとトランジスタ7がオンとな
り、そのコレクタ電流Icが第2のダイオード6を介して
流れる。このような動作が繰り返され、高周波出力が負
荷Zに効率よく供給される。
上述したように、この実施例では、従来例のようにダン
パ電流IDを検出するためのコイルを必要とせず、トラン
ジスタ7の動作によってその検出増幅が行なわれる。し
たがって、ダンパ電流IDを検出する回路構成が簡単で低
コストで実現でき、集積回路化も可能となる。またダン
パ電流IDを検出するために、従来例のように検出コイル
を用いないので、外部雑音によって誤動作することもな
い。さらに言うまでもなく、ダンパ電流IDが流れ終えて
から、トランジスタ3にベース電流IBが供給されるの
で、その制御電源の容量も小さくてすむ。
第4図は、この発明の他の実施例の構成を示す回路図で
ある。この実施例は、前述の実施例の第2のダイオード
6をツェナーダイオードに置き換えたものである。第2
のダイオード6をツェナーダイオードにすることによっ
て、トランジスタ7を小形化することが可能となる。す
なわち、トランジスタ7のベース電流がツェナーダイオ
ード6のツェナー電圧と抵抗8で制限され、大部分のダ
ンパ電流IDがツェナーダイオード6に流れることによっ
て、抵抗8における電力損が低減されるとともにトラン
ジスタ7を小信号用にすることができるので集積回路化
に効果的となる。また参考として、ツエナーダイオード
の代りに前述の実施例の第2のダイオード6と逆並列に
ダイオード2個以上を接続した直列回路を設けても、同
様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、スイッチング素子に逆並列接続した
第1のダイオードに電流が流れるとき、第2のダイオー
ドに逆バイアス電圧が生じてトランジスタがオンとな
り、第1のダイオードに電流が流れなくなるとトランジ
スタがオンからオフになることによって、トランジスタ
の動作に応答する制御回路が導通される状態になってか
らスイッチング素子を導通する制御を行なうので、従来
例に比べ簡単でしかも安価な構成で誤動作なくスイッチ
ング素子の駆動制御を行なうことができ、出力効率を高
めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図、第2
図は制御回路の構成の一例を示す回路図、第3図はこの
発明の一実施例の動作を説明するための波形図、第4図
はこの発明の他の実施例の構成を示す回路図、第5図は
従来例の構成を示す回路図、第6図は従来例の動作を説
明するための波形図、第7図は他の従来例の構成を示す
回路図、第8図は他の従来例の構成を示す回路図、第9
図〜第10図はその他の従来例の構成を示す回路図であ
る。 1……直流電源、2……インダクタンス素子、3……ト
ランジスタ(スイッチング素子)、4……共振用コンデ
ンサ、5……第1のダイオード、6……第2のダイオー
ド、7……トランジスタ、10……制御回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷に供給する高周波電力を発生するイン
    ダクタンス素子と、直流電源に対して前記インダクタン
    ス素子と直列接続したスイッチング素子と、このスイッ
    チング素子に逆並列接続した第1のダイオードと、前記
    インダクタンス素子およびスイッチング素子のいずれか
    一方に並列接続した共振用コンデンサと、前記スイッチ
    ング素子と前記直流電源の負極との間に順方向接続した
    第2のダイオードと、この第2のダイオードの逆バイア
    ス電圧によりオンされるトランジスタと、このトランジ
    スタがオンからオフになってから一定期間前記スイッチ
    ング素子を導通する制御を行なう制御回路とを備えたイ
    ンバータ装置。
  2. 【請求項2】前記第2のダイオードはツェナーダイオー
    ドであることを特徴とするインバータ装置。
JP60138652A 1985-06-25 1985-06-25 インバ−タ装置 Expired - Lifetime JPH0667213B2 (ja)

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JPH07108098B2 (ja) * 1989-01-31 1995-11-15 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール
JP2008072848A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置

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