JPS6051358B2 - インバ−タ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインバータ回路に関し、スイッチ素子に印加
されるスパイク電圧を無くしたものである。

従来のインバータ回路は、例えば第１図に示す如く構
成されている。

この回路の動作を説明すると、ドライブトランス１の１
次巻線２に第２図イに示すドライブ信号が供給され、そ
の２次巻線３に同波形の信号が生じ、これによりスイッ
チ素子であるトランジスタ４がスイッチング動作する。
即ち、時刻ちから時刻を、の区間トランジスタ４が導通
し、直流電源５、インバータトランス６の１次巻線７の
Ａ側、トランジスタ４のコレクタ・エミッタのループで
電流が流れる。このときダイオード８は逆電圧となつて
いる為遮断されている。次にドライブ信号（第２図イの
時刻ｔｌから時尊２ までの区間トランジスタ４が遮断
状態となる。このときインバータトランス６の１次巻線
７に貯えられたエネルギーが電圧の減少を防ぐ方向に逆
起電力を発生し、ダイオード８は導通状態になり、その
エネルギーは直流電源５に回生される。次に時刻ちで再
びトランジスタ４が導通する。以下同様の動作がくり返
され、トランス６の１次巻線７間には第２図口に示す如
く電源５の約２倍の電位をもつ矩形波状のパルスを発生
することとなり、’これをトランス６により、所定の電
圧に変換して、その２次巻線９から負荷１０へ供給する
ようになつている。そして、トランジスタ４の遮断時に
は、そのエミッタ、コレクタ間に電源５の電圧に１次巻
線の電圧が重畳された電圧が印加されるが、トランス６
の１次巻線７は一次巻線ＡとＢとに分割されているので
、その結果が完全でないときは漏洩インダクタンスが存
在し、遮断時にスパイク状の電圧が１次巻線７に発生し
、このスパイク電圧がトランジスタ４に印加されること
となる。スパイク電圧を低くする為には一次巻線ＡとＢ
との結合を強くすればよく、この方法としてバイフアイ
ラー巻線が通常行なわれるが、完全に漏洩インダクタン
スを零にすることができず、やはりスパイク電圧が発生
していた。従つて、コレクタ・エミッタ間の耐圧が高い
トランジスタ４を必要とし、トランジスタ４が高価とな
るばかりではなく、スイッチング動作が非常に鈍くなる
という問題があつた。 本発明は上記問題点に鑑み、イ
ンバータトランスの一次巻線に発生するスパイク電圧を
完全に無くすことができ、低い耐圧のスイッチング素子
で動作できるインバータ回路を提供することを目的とし
、その特徴とするところは、直流電源１３と、オンオフ
をくり返すようにスイッチング動作するスイッチ素子１
２と、インバータトランス１４の１次巻１７とのループ
回路を形成し、該１次巻線１７に、コンデンサ２１と直
流電源１３に対して逆方向となるダイオード１９との直
列回路で構成した回生回路２０を、１次巻線１７に貯え
られたエネルギーを回生するように並列接続し、コンデ
ンサ２１とダイオード１９との接続点と電源１３との間
に、電源１３によりコンデンサ２１を１次巻線１７を介
して充電するようにチョーク２２を接続した点にある。

以下、本発明を図示の実施例に従つて説明すると、第３
図において、１１はドライブトランス、１２はスイッチ
素子としてのＮＰＮトランジスタ、１３は直流電源、１
４はインバータトランスで、その２次巻線１５には負荷
１６が接続され、１次巻線１７には、コンデンサ２１と
ダイオード１９との直列回路で構成した回生回路２０が
並列接続され、このコンデンサ２１は電源１３から１次
巻線１７及びチョーク２２を介して充電されるようにな
つている。

次にこの回路の動作を説明する。

電源１３が印加されると、コンデンサ２１は１次巻線１
７、チョーク２２を介して電源１３と同一電圧まて充電
される。ドライブトランス１１からのドライブ信号によ
りトランジスタ１２は従来と同様スイッチング動作し、
トランジスタ１２の通電時には、電源１３、インバータ
トランス１４の１次巻線１７、トランジスタ１２のコレ
クタ●エミッタのループ及びコンデンサ２１、トランジ
スタ１２、チョーク２２のループ電流１１、電流１２が
流れ、１次巻線１７、チョーク２２にエネルギーが貯え
られる。トランジスタ１２の遮断時には、インバータト
ランス１４の１次巻線１７及びチョーク２２には第３図
に示す方向に電圧が生じ、１次巻線１７の電圧がコンデ
ンサ２１の電圧と同一、又チョーク２２の電圧が電源１
３の電圧と同一になると、ダイオード１９は導通状態に
なり、電流し、電流Ｌが流れ、チョーク２２に貯えられ
たエネルギーはダイオード１９を介して直流電源１３に
回生される。又１次巻線１７に貯えられたエネルギーは
コンデンサ２１を充電する。但し、コンデンサ２１の電
圧が電源１３の電圧より高くなると、１次巻線１７、コ
ンデンサ２１、チョーク２２、電源１３のループで電流
が流れる。即ち、トランジスタ１２がオンのとき、コン
デンサ２１の電圧が電流１２により低下した分を１次巻
線１７に貯えたエネルギーで電源１３と同一にもどすと
共に、チョーク２２に貯えられたエネルギーを電源１３
に回生する。

以下、同様の動作がくり返される。

そして、１次巻線１７間に電源１３の約２倍の電位をも
つパルス波形を発生し、負荷１６に所定電圧のパルスが
供給されることは従来と同様になる。しかしながら、１
次巻線１７は分割されておらず１個であるので、本質的
に漏洩インダクタンスが存在さず、従来のようなスパイ
ク電圧は全く生じない。又、チョーク２２、コンデンサ
２１、１次巻線１７に貯えられたエネルギーは電源１３
に回生される為、本質的に電力損は生じない。従つて、
トランジスタ１２のコレクタ・エミッタ間に印加される
電圧にスパイク電圧を考慮する必要はなく、耐圧の低い
トランジスタ１２を使用することができ、トランジスタ
１２が安上りとなり、しかもスイッチング動作も良好と
なる。

なお、前記実施例ではスイッチ素子としてトランジスタ
１２を使用しているが、ＧＴＯサイリスタ等の半導体ス
イッチを使用してもよく、また実施例ては他励式のイン
バータであるが、自励式のインバータであつてもよい。
さらに、負荷１６は１次巻線に並列接続したものてあつ
てもよい。本発明は、直流電源１３と、スイッチ素子１
２と、インバータトランス１４の１次巻線１７とのルー
プ回路を形成し、該１次巻線１７に回生回路２０を並列
接続したものてあり、インバータトランス１４の１次巻
線１７は分割されていないので、本質的に漏洩インダク
タンスが存在せず、１次巻線１７にスパイク電圧が全く
生じない。従つて、スイッチ素子１２に印加される電圧
にスパイク電圧を考慮する必要がなくなり、耐圧の低い
スイッチ素子１２を使用することがてき、スイッチ素子
１２が安上りとなるばかりではなく、スイッチング動作
が良好となる。しかも、回生回路２０を、コンデンサ２
１とダイオード１９との直列回路で構成しているので、
回生回路２０にトランスや電源が不要で、回路構成が非
常に簡単になり、製造容易でかつ安価に提供し得る。

また回生回路２０が１次巻線１７に並列にあるので、ス
イッチ素子１２のスイッチング動作により生じるサージ
を負荷側でなく電源側にもつてくることができ、負荷に
悪影響を及ぼさずにサージを確実になくすることができ
る。また、コンデンサ２１とダイオード１９との接続点
と電源１３との間に、電源１３によりコンデンサ２１を
１次巻線１７を介して充電するようにチョーク２２を接
続しているので、チョーク２２により、スイッチ素子１
２がオンオフするに際して１次巻線１７と同様にエネル
ギーの蓄積回生が生じるように動作しながら、サージを
吸収することができ、コンデンサ１２の放電抵抗を入れ
ることなくサージを吸収できて、コンデンサ１２が放電
する際にも無駄な電力損がなくて済み、チョーク２２、
コンデンサ２１、１次巻線１７に貯えられたエネルギー
は電源１３に回生される為、本質的に電力損は生じなく
効率が非常によい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すインバータ回路図、第２図はその
動作を説明するための波形図、第３図は本発明の一実施
例を示すインバータ回路の回路図である。 １２・・・ＮＰＮトランジスタ（スイッチ素子）、１３
・・・電流電源、１４・・・インバータトランス、１７
・・・１次巻線、１９・・・ダイオード、２０・・・回
生回路、２１・・・コンデンサ、２２・・・チョーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源１３と、オンオフをくり返すようにスイッ
   チング動作するスイッチ素子１２と、インバータトラン
   ス１４の１次巻線１７とのループ回路を形成し、該１次
   巻線１７に、コンデンサ２１と直流電源１３に対して逆
   方向となるダイオード１９との直列回路で構成した回生
   回路２０を、１次巻線１７に貯えられたエネルギーを回
   生するように並列接続し、コンデンサ２１とダイオード
   １９との接続点と電源１３との間に、電源１３によりコ
   ンデンサ２１を１次巻線１７を介して充電するようにチ
   ョーク２２を接続したことを特徴とするインバータ回路
   。