JP2006246573A - Inverter transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力電圧を所定圧の高周波電圧に変換して出力するインバータトランスに関する。 The present invention relates to an inverter transformer that converts an input voltage into a high-frequency voltage having a predetermined pressure and outputs the voltage.
従来、商用電源から入力した交流電圧を整流した後に高周波電圧(高周波交流電圧)に変換し、その高周波電圧をトランスによって所定電圧まで昇圧して2次側に電圧を出力するインバータトランスが広く使用されている。この種のインバータトランスは蛍光灯等の放電灯の電源として使用され、その一例が例えば特許文献1に開示されている。特許文献1のインバータトランスは、例えば図5に示すように2つのFET(field effect transistor )51,52を用いたプッシュプル式の回路であり、これらFET51,52を交互にオンすることで平滑後の入力電圧を高周波電圧に変換している。
Conventionally, an inverter transformer that rectifies an AC voltage input from a commercial power supply and converts it to a high-frequency voltage (high-frequency AC voltage), boosts the high-frequency voltage to a predetermined voltage by a transformer, and outputs the voltage to the secondary side is widely used. ing. This type of inverter transformer is used as a power source for a discharge lamp such as a fluorescent lamp, and an example thereof is disclosed in
FET51,52には、ゲート閾値電圧が各々の素子毎に所定ボルトの範囲内でばらつく特性があり、図6に示すように製品によって例えば約1Vの範囲で電圧値がばらつく。また、FET51,52には温度特性が存在し、図6に示すように低温になるに連れてゲート閾値電圧が高くなる特性がある。従って、低温によってゲート閾値電圧が高くなってもFET51,52を駆動できるような値のゲートバイアス電圧をFET51,52に印加する必要がある。なお、このゲートバイアス電圧は、ブリッジ状に接続された図5に示す抵抗R1〜R4の抵抗値を調整することによって設定される。
The
しかし、FET51,52は自身の温度状態によって、図7に示すようにゲート閾値電圧Vsa,Vsbの範囲内の値をとるため、FET51,52が高温化してゲート閾値電圧が低くなると、FET51,52に印加されるゲートバイアス電圧がゲート閾値電圧よりも高くなった状態をとり易く、FET51,52のオン時間が長くなる。このため、両方のFET51,52が同時にオンする重なり区間が生じ、FET51,52がともにオンすると各ドレインにサージ電流が流れるので、FET51,52は発熱し易くなって破損の可能性が高くなる。また、ゲートバイアス電圧が低すぎる場合には、FET51,52が発振開始不良を起こして発振を開始しない状態となる。従って、ゲートバイアス電圧は、2つのFET51,52が同時にオンせず、しかも発振開始不良を起こさない程度に高い電圧値に設定する必要がある。
However, since the
そこで、ゲートバイアス電圧は、抵抗R1〜R4の抵抗値を調整することによって以下のような値に設定される。まず、図8に示す抵抗R1及び抵抗R3の中点と抵抗R2及び抵抗R4の中点とを帰還巻線(ゲート巻線)により短絡し、その短絡された箇所の合成電圧をVgとすると、この短絡箇所における合成電圧Vgが、使用温度下の範囲内において生じ得る最も高いゲート閾値電圧以上となるように設定する。例えば、FET51,52の使用最低温度を−30度としたとすると、図6に示すようにこの温度で生じ得る最も高いゲート閾値電圧は約3.8Vであるため、合成電圧Vgの値は3.8V以上に設定される。
Therefore, the gate bias voltage is set to the following value by adjusting the resistance values of the resistors R1 to R4. First, the middle point of the resistors R1 and R3 and the middle point of the resistors R2 and R4 shown in FIG. 8 are short-circuited by a feedback winding (gate winding), and the combined voltage at the short-circuited portion is Vg. The combined voltage Vg at this short-circuited portion is set to be equal to or higher than the highest gate threshold voltage that can occur within the range under the operating temperature. For example, assuming that the minimum operating temperature of the
また、図9に示すように抵抗R3の端子間電圧をV1とし、抵抗R4の端子間電圧をV2とすると、端子間電圧V1,V2の一方が、使用環境温度下の範囲内において生じ得る最も低いゲート閾値電圧以下となるように設定する。例えば、FET51,52の使用最高温度を+80度としたとすると、図6に示すようにこの温度で生じ得る最も低いゲート閾値電圧は約2Vであるため、端子間電圧V1,V2のうち一方の値が2V以下に設定される。以上のように合成電圧Vg、端子間電圧V1,V2を設定すれば、FET51,52は同時にオンせず、しかも発振開始不良を起こさない状態となる。
ところが、FET51,52の種類によっては、ゲート閾値電圧が低温下において4.5V以上となるものもあり、このようなFET51,52を使用する場合、図8及び図9に示すツェナーダイオード53はゲート閾値電圧値の関係上、温度勾配の小さい6V前後のツェナー電圧素子ではなく、6V以上の素子を用いる。ここで、ツェナーダイオード53は、ツェナー電圧が6Vより低い素子は負の温度勾配を持つが、6V以上の素子は正の温度勾配となる特性を持つ。従って、ツェナーダイオード53がツェナー電圧が6V以上の場合、使用環境温度が低下すると、FET51,52のゲート閾値電圧は上昇するが、ツェナーダイオード53のツェナー電圧が低下するので、ゲートバイアス電圧をうまく調整できない問題が生じていた。
However, depending on the type of the
また、端子間電圧V1,V2のうち一方が、使用温度下の範囲内において生じ得る最も低いゲート閾値電圧以下となるように設定されるので、インバータトランスに電源を投入しても、直ぐにFET51,52が発振する(交互にオンする)のに充分な電圧をFET51,52に供給できず、起動時に発振開始が遅れる問題があった。このようにFET51,52の発振が遅れる場合、例えば2つのFET51,52のうち一方がオンで他方がオフのままとなって、オン側のドレインにサージ電流が流れる可能性もあり、なるべく発振開始の応答性をよくしたい要望があった。
In addition, since one of the inter-terminal voltages V1 and V2 is set to be equal to or lower than the lowest gate threshold voltage that can occur within the operating temperature range, even if the inverter transformer is turned on, the
さらに、ゲートバイアス電圧の設定方法は、上記のように抵抗R1〜R4やツェナーダイオード53の値を設定する方法以外に、例えば抵抗R1〜R4の何れかに感温抵抗器を使用して温度補正を加える方法を用いることも考えられる。例えば、抵抗R1,R2に温度係数が正の感温抵抗器を用い、低温下においては端子間電圧V1,V2、ひいては合成電圧Vgを上昇させることで発振開始不良を抑止し、高温化においては合成電圧Vgを低下させることでFET51,52の同時オンの発生を抑止してサージ電流の流れを防ぐ。しかし、この方法は価格の高い感温抵抗器を用いる必要があるので、装置のコストアップ化を招く問題があった。
In addition to the method of setting the values of the resistors R1 to R4 and the Zener
本発明の目的は、例えば使用環境の温度変化によりスイッチング素子の作動閾値電圧が変動しても、発振開始不良抑止効果を確保でき、しかもこの効果をなし得る際に大幅なコストアップを招くことのないインバータトランスを提供することにある。 The object of the present invention is to ensure the effect of suppressing the start of oscillation failure even when the operating threshold voltage of the switching element fluctuates due to, for example, a change in temperature of the use environment, and incurs a significant increase in cost when this effect can be achieved. There is no inverter transformer to provide.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明では、一対のスイッチング素子に各々印加されるバイアス電圧を交互に作動閾値電圧以上とすることで、前記スイッチング素子を交互にオンして入力電圧を高周波電圧に変換するインバータと、前記高周波電圧を高電圧に昇圧するトランスとを備えたインバータトランスにおいて、前記インバータの回路内に、一対の前記スイッチング素子の少なくとも一方の前記バイアス電圧に補助バイアスを付与するインピーダンス素子を接続したことを要旨とする。
In order to solve the above-described problem, in the invention according to
この発明によれば、スイッチング素子に印加されるバイアス電圧にはインピーダンス素子により補助バイアスが付与されるので、このバイアス電圧は電圧値が高く設定された状態となる。従って、スイッチング素子が温度特性を持つ場合、例えば低温下に伴いスイッチング素子の作動閾値電圧が上昇したとしても、その上昇値を加味した値にバイアス電圧を設定しておけば、使用環境が低温状態となってもスイッチング素子を確実にオンさせることが可能となる。よって、スイッチング素子の発振開始不良(非発振)が生じ難くなる。また、本発明はインピーダンス素子という比較的安価で手に入る部品を用いて対応するので、例えば感温抵抗器等の効果に部品を用いて対応する場合に比べ、コストを低く抑えることも可能である。 According to the present invention, since the auxiliary bias is applied to the bias voltage applied to the switching element by the impedance element, the bias voltage is set to a high voltage value. Therefore, if the switching element has temperature characteristics, for example, even if the operating threshold voltage of the switching element increases due to low temperatures, if the bias voltage is set to a value that takes into account the increased value, the operating environment is low Even if it becomes, it becomes possible to turn on a switching element reliably. Therefore, the oscillation start failure (non-oscillation) of the switching element is difficult to occur. In addition, since the present invention uses an impedance element that is relatively inexpensive and available, the cost can be kept lower than when using a component for the effect of a temperature sensitive resistor, for example. is there.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記インピーダンス素子は、前記インバータの回路内に接続された限流用素子の出力側と、前記スイッチング素子の制御端子との間に直列に接続されていることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the impedance element is provided between the output side of the current limiting element connected in the circuit of the inverter and the control terminal of the switching element. The gist is that they are connected in series.
この発明によれば、請求項1に記載の発明の作用に加え、限流用素子の出力側とスイッチング素子の制御端子とを間の端子間電圧は、例えばスイッチング素子の入力端子側に比べて低い値である。従って、この比較的電圧の低い端子間にインピーダンス素子を接続するので、インピーダンス素子に高電圧を印加させずに済み、インピーダンス素子の耐久性向上に寄与する。 According to the present invention, in addition to the operation of the first aspect of the invention, the inter-terminal voltage between the output side of the current limiting element and the control terminal of the switching element is lower than, for example, the input terminal side of the switching element. Value. Therefore, since the impedance element is connected between the terminals having a relatively low voltage, it is not necessary to apply a high voltage to the impedance element, which contributes to improvement in durability of the impedance element.
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の発明において、前記インピーダンス素子は、一対の前記スイッチング素子ごとに接続されていることを要旨とする。
この発明によれば、請求項1または2に記載の発明の作用に加え、対に設けたスイッチング素子の両方に、補助バイアスを付加したバイアス電圧が供給されるので、各々のスイッチング素子に印加されるバイアス電圧は電圧値がともに高い状態となる。従って、インバータトランスが起動した際、一対のスイッチング素子が交互にオンする動作が速やかに行われ、スイッチング素子のオン状態がなかなか切り換わらないような状況に陥り難くなることから、サージ電流が発生し難い。
The invention according to
According to the present invention, in addition to the operation of the invention described in
本発明によれば、例えば使用環境の温度変化によりスイッチング素子の作動閾値電圧が変動しても、発振開始不良抑止効果を確保でき、しかもこの効果をなし得る際に大幅なコストアップを招かずに済む。 According to the present invention, for example, even if the operating threshold voltage of the switching element fluctuates due to temperature changes in the usage environment, it is possible to ensure an oscillation start failure suppression effect, and without incurring a significant cost increase when this effect can be achieved. That's it.
以下、本発明を具体化したインバータトランスの一実施形態を図1〜図3に従って説明する。
図3は、放電灯制御装置1の概略構成を示すブロック図である。放電灯制御装置1は入力側が商用電源2に接続されるとともに出力側が放電灯3に接続され、商用電源2から入力する入力交流電圧(例えば、約100V)Vaに基づき放電灯3を点灯(調光)・点滅制御する装置である。放電灯制御装置1は複数の放電灯3が並列接続され、1つの装置で複数(本例は3つ)の放電灯3,3,…を制御可能である。放電灯3は例えばネオン管やアルゴン管が用いられ、本例のように3つある場合には発光色がR・G・Bのものが使用される。
Hereinafter, an embodiment of an inverter transformer embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the discharge
図1は、インバータトランス(ネオントランス)4の電気構成を示す回路図である。放電灯制御装置1は、商用電源2から入力する入力交流電圧Vaを整流及び高周波変換し、その高周波電圧を昇圧して高周波交流電圧を放電灯3に供給するインバータトランス4を備えている。インバータトランス4は、各放電灯3と組をなすように放電灯3の数(本例は3つ)だけ設けられ、放電灯制御装置1のケース内に収容されている。なお、本例のインバータトランス4は3つ設けられるが、図1においては1つのみ図示する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical configuration of an inverter transformer (neon transformer) 4. The discharge
インバータトランス4は、商用電源2から入力した入力交流電圧Vaにノイズ除去処理(フィルタ処理)や過電圧保護処理等を施すフィルタ回路5と、商用電源2からの入力交流電圧Vaを全波整流する全波整流回路6とを備えている。全波整流回路6は、ダイオードをブリッジ接続することで構成され、フィルタ回路5によってノイズがキャンセルされた入力交流電圧Vaを全波整流する。なお、フィルタ回路5及び全波整流回路6は、インバータトランス4ごとに用意する必要はなく、本例において3つのインバータトランス4で共用してもよい。
The inverter transformer 4 includes a
インバータトランス4は、全波整流後の直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ7と、その高周波電圧を高電圧に昇圧するトランス8とを備えている。インバータ7は、全波整流回路6とトランス8との間に接続され、その回路構成を以下に説明する。インバータ7は、一対の第1FET9及び第2FET10と、これら第1FET9及び第2FET10のオンオフ状態を切り換えるバイアス回路11とを備えている。なお、第1FET9及び第2FET10がスイッチング素子に相当する。
The inverter transformer 4 includes an
バイアス回路11は、4つの抵抗R1〜R4をブリッジ状に接続した回路であり、詳しくは抵抗R1,R3が直列接続された第1分圧抵抗器12と、抵抗R2,R4が直列接続された第2分圧抵抗器13とが並列接続された回路である。抵抗R1〜R4は、抵抗R1,R3の直列回路と抵抗R2、R4の直列回路とのうち、一方が他方に対して分圧比が高くなるように抵抗値が設定されている。
The
本例の第1FET9及び第2FET10は、例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor FET )が用いられる。第1FET9は、ドレインがトランス8の第1巻線8aの一端に接続され、ソースが短絡され、ゲート(制御端子)が第1分圧抵抗器12の中点に接続されている。第2FET10は、ドレインがトランス8の第1巻線8aの他端に接続され、ソースが短絡され、ゲートが第2分圧抵抗器13の中点に接続されている。第1FET9及び第2FET10は、ゲートに印加されるゲートバイアス電圧Vxがゲート閾値電圧Vs以上となるとオンし、ゲートバイアス電圧Vxがゲート閾値電圧Vsを下回るとオフする。第1FET9及び第2FET10は、ゲートバイアス電圧Vxが交互にゲート閾値電圧Vs以上となるようにゲートバイアス電圧Vxが加えられ、交互にオン状態となる動作をとる。なお、本例において第1FET9及び第2FET10の各ゲート閾値電圧Vsは同じ値とする。また、ゲートバイアス電圧Vxがバイアス電圧に相当し、ゲート閾値電圧Vsが作動閾値電圧に相当する。
As the first FET 9 and the
第1FET9と第2FET10との両ドレイン間、つまりトランス8の第1巻線8aの両端には、共振用コンデンサ14が並列に接続されている。共振用コンデンサ14は、トランス8のインダクタンス成分との間で並列共振回路(LC共振回路)を構成する。
A
全波整流回路6の端子間には、全波整流後の直流電圧のリップルを吸収するリップル用コンデンサ15が接続されている。また、全波整流回路6の出力端子には、インバータ7内への急激な電流の流れ込みを防ぐ素子としてチョークコイル(インダクタ)16が接続されている。チョークコイル16の出力端子とGNDとの間には、ダイオード17、抵抗18及び電解コンデンサ19が直列接続されている。このうちの電解コンデンサ19は、第1FET9及び第2FET10のゲートに安定した電圧を供給する素子である。なお、チョークコイル16が限流用素子に相当する。
Between the terminals of the full-wave rectifier circuit 6, a
第1分圧抵抗器12(第2分圧抵抗器13)の両端には、上流側で分圧された電圧値を一定値に保持するツェナーダイオード20が接続されている。ツェナーダイオード20は、アノードがGND側に、カソードが電源側に接続されている。また、第1分圧抵抗器12(第2分圧抵抗器13)とチョークコイル16との間にはダイオード21が接続され、第1分圧抵抗器12(第2分圧抵抗器13)と抵抗18及び電解コンデンサ19の中点との間には抵抗22が接続されている。
A
トランス8は、第1巻線8aが第1FET9及び第2FET10のドレイン端子間に接続され、第1巻線8aの中間タップがチョークコイル16に接続されている。トランス8の2次巻線8bには、放電灯3(図3参照)が接続されている。トランス8は、1次電圧つまりインバータ7が生成した高周波電圧を昇圧して高周波交流電圧Vbを生成し、それを放電灯3に印加する。第2巻線の一端には、放電灯3が縞模様の発光状態となるのを防止するために、並列状態のコンデンサ23及びダイオード24が直列に接続されている。
In the
トランス8は、第1巻線8aとの間の相互誘導作用によって電流が流れる帰還巻線8cを備えている。帰還巻線8cは、一端が第1FET9のゲート(即ち、第1分圧抵抗器12の中点)に接続され、他端が第2FET10のゲート(即ち、第2分圧抵抗器13の中点)に各々接続されている。なお、第1巻線8a、共振用コンデンサ14、第1FET9、第2FET10及び帰還巻線8cが、自励式の共振回路を構成する。
The
第1FET9のゲートとチョークコイル16との間には、第1FET9のゲートバイアス電圧Vxに補助バイアスを加えるように作用する抵抗25が接続されている。従って、第1分圧抵抗器12及び第2分圧抵抗器13の各分圧比から求まる従来のゲートバイアス電圧に、抵抗25の端子間電圧Vrを加えた電圧値が、新たなゲートバイアス電圧Vxとして第1FET9のゲートに付与される。抵抗25の抵抗値は、第1FET9のゲート閾値電圧Vsが温度特性によって上昇しても、使用環境下の範囲内であれば第1FET9を確実にオンさせることが可能な値に設定されている。なお、抵抗25がインピーダンス素子に相当する。
A
次に、本例のインバータトランス4の作用を説明する。
放電灯制御装置1の電源スイッチがオン操作され、商用電源2の入力交流電圧Vaが各インバータトランス4に供給されると、第1FET9及び第2FET10の各ゲートには、図2に示すような電圧波形のゲートバイアス電圧Vx1,Vx2が各々付与される。第1FET9及び第2FET10は各々素子固有の特性を有しているため、電源が投入された起動時には、特性のわずかな違いから第1FET9及び第2FET10のうち一方が先にオンする。
Next, the operation of the inverter transformer 4 of this example will be described.
When the power switch of the discharge
ここで、例えば第2FET10が先にオンしたとすると、チョークコイル16、第1巻線8a及び第2FET10という流路で電流が流れる。このとき、帰還巻線8cには相互誘導作用が生じるため、第1巻線8aに流れる電流方向に応じた電流が帰還巻線8cに流れる。従って、帰還巻線8cで生じる電圧が第2FET10に印加される第2ゲートバイアス電圧Vx2に重畳された状態となり、第2FET10がオン状態を維持し、第1FET9がオフ状態を維持する。
Here, for example, if the
その後、トランス8及び共振用コンデンサ14の共振回路による共振電流(共振電圧)が反転すると、第2ゲートバイアス電圧Vx2がゲート閾値電圧Vsを下回って第2FET10がオフし、第1FET9に印加される第1ゲートバイアス電圧Vx1がゲート閾値電圧Vs以上となって第1FET9がオンする。従って、チョークコイル16、第1巻線8a及び第1FET9という流路で電流が流れる。このときも、帰還巻線8cには相互誘導作用が生じるため、第1巻線8aに流れる電流方向に応じた電流が帰還巻線8cに流れる。よって、帰還巻線8cで生じる電圧が第1ゲートバイアス電圧Vx1に重畳された状態となり、第1FET9がオン状態を維持し、第2FET10がオフ状態を維持する。
Thereafter, when the resonance current (resonance voltage) by the resonance circuit of the
そして、以上の動作が交互に繰り返されることによって第1FET9及び第2FET10が交互にオンし、この動作を繰り返すことによってトランス8の2次巻線8bには高圧の高周波交流電圧Vbが発生する。トランス8は、2次側に発生した高周波交流電圧Vbを、コンデンサ23を介して放電灯3に供給する。放電灯3は、この高周波交流電圧Vbが起動電圧値以上となると点灯又は点滅した状態となる。
The first FET 9 and the
ここで、本例においては抵抗25が第1FET9側に接続されているため、第1ゲートバイアス電圧Vx1の電圧波形S1と、第2ゲートバイアス電圧Vx2の電圧波形S2とは、抵抗R1〜R4及び抵抗25の分圧比に基づく電圧分だけ、上方にシフトした波形をとる。即ち、電圧波形S1,S2は、ゲート閾値電圧Vs分だけ、上方にシフトした波形をとる。なお、このような波形を満たすように、抵抗25の抵抗値が設定されている。
In this example, since the
また、第1FET9には、抵抗R1〜R4で印加される電圧に抵抗25の端子間電圧Vrを加えた電圧が第1ゲートバイアス電圧Vx1として印加される。これを以下に説明すると、まず抵抗25の端子間電圧(即ち、チョークコイル16の後の電圧)Vrは、図2に示すように半弦波状の電圧波形S3をとる。第1ゲートバイアス電圧Vx1は、第1分圧抵抗器12及び第2分圧抵抗器13の間の分圧比の関係により決まる今までの正弦波の電圧波形に、この半弦波状の電圧波形S3を加えた図2に示す電圧波形S1となる。本例の電圧波形S1は、正弦波のピーク値Vp1(>電圧波形S2のピーク値Vp2)が、抵抗25の端子間電圧Vrだけ高い値となる。
Further, a voltage obtained by adding the voltage Vr between the terminals of the
なお、抵抗25を増設する前の第1ゲートバイアス電圧Vx1は、第2ゲートバイアス電圧Vx2に比べて、第1分圧抵抗器12及び第2分圧抵抗器13の分圧比関係から、ピーク値が小さい波形をとっていた。従って、本例においては、第1FET9側に抵抗25を増設することによって、第1ゲートバイアス電圧Vx1の電圧値(ピーク値Vp1)を今までよりも高い値として、第1FET9の発振起動を確保している。
The first gate bias voltage Vx1 before the addition of the
本例においては、起動時に抵抗25の端子間電圧Vrが例えばピークで141V発生するが、この電圧が第1分圧抵抗器12及び第2分圧抵抗器13によるゲートバイアス電圧に重畳され、この合算電圧が新たな第1ゲートバイアス電圧Vx1として第1FET9に印加される。従って、充分に高い値の第1ゲートバイアス電圧Vx1が第1FET9に印加されることから、第1FET9が低温となってゲート閾値電圧Vsが高くなったとしても、ツェナーダイオード20をツェナー電圧の高い素子に変更するような対処を行わずに、発振し得るに充分な第1ゲートバイアス電圧x1を第1FET9に供給可能となる。従って、第1FET9が低温となっても第1FET9の発振不良が生じ難くなる。
In this example, the terminal-to-terminal voltage Vr of the
また、本例において第1FET9には、高い値の第1ゲートバイアス電圧Vx1が印加されることになるので、起動時には第1FET9の発振(即ち、FETの交互オン動作)が速やかに開始され、電源投入から発振開始までの時間Taが短くなる。ここで、例えば起動時において第2FET10がオンしたまま、第1FET9が暫くの間起動せずにオフのままの状況が続くと、第2FET10のドレインにサージ電流が流れてしまうが、本例のように発振が速やかに行われれば、第1FET9及び第2FET10は上記のようなスイッチ状態になり難く、サージ電流が流れ難い。
In this example, since the first gate bias voltage Vx1 having a high value is applied to the first FET 9, the oscillation of the first FET 9 (that is, the alternate ON operation of the FET) is promptly started at the time of start-up. The time Ta from turning on to the start of oscillation is shortened. Here, for example, when the
さらに、本例においては第1ゲートバイアス電圧Vx1を高めるために、インバータ7の回路内に素子を増設する方法を用いているが、この増設素子は抵抗25である。従って、素子を増設したとしても、第1ゲートバイアス電圧Vx1及び第2ゲートバイアス電圧Vx2の電圧波形S1,S2は、位相がずれるような状況にならない。よって、第1FET9及び第2FET10が同時にオンする区間が生じずに済み、両方同時オンすることで発生するサージ電流の流れを防止することも可能である。
Furthermore, in this example, in order to increase the first gate bias voltage Vx1, a method of adding an element in the circuit of the
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)第1FET9のゲートとチョークコイル16との間に抵抗25を接続し、この抵抗25の端子間電圧Vrを第1ゲートバイアス電圧Vx1に加えている。従って、第1FET9に第1ゲートバイアス電圧Vx1が高く供給されるので、例えば第1FET9が低温となってゲート閾値電圧Vsが大幅に高くなっても、ツェナーダイオード20をツェナー電圧の高い素子(ツェナー電圧が6V以上の素子)に変更する方法を用いずに、第1FET9に発振に充分な値のゲートバイアス電圧が供給できる。このため、部品変更を行わなくても、低温時における発振不良を発生し難くすることができる。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A
(2)第1FET9には高い値の第1ゲートバイアス電圧Vx1が印加されることになるので、起動時において第1FET9の発振が速やかに開始される。従って、発振開始が遅れると、第1FET9のドレインにサージ電流が流れる場合も考えられるが、本例のように発振開始が速やかに行われれば、ドレインにサージ電流が流れる現象を生じ難くすることができる。 (2) Since the first gate bias voltage Vx1 having a high value is applied to the first FET 9, the oscillation of the first FET 9 is quickly started at the time of startup. Accordingly, if the oscillation start is delayed, a surge current may flow to the drain of the first FET 9. However, if the oscillation starts quickly as in this example, the phenomenon that the surge current flows to the drain is less likely to occur. it can.
(3)第1ゲートバイアス電圧Vx1を高めるためにインバータ7内に素子を挿入するが、この増設素子は抵抗25であるため、素子を増設したとしても、第1ゲートバイアス電圧Vx1及び第2ゲートバイアス電圧Vx2の電圧波形S1,S2は位相が変化しない。従って、ゲートバイアス電圧Vx1,Vx2が同時にゲート閾値電圧Vs以上となって第1FET9及び第2FET10が同時にオンするような状況にならず、ドレインにサージ電流が流れる現象が発生せずに済む。
(3) Although an element is inserted into the
(4)本例の構成を用いれば、充分に高い電圧値の第1ゲートバイアス電圧Vx1が第1FET9に供給されるので、温度変化によって第1FET9のゲート閾値電圧Vsが例えば3〜5Vの範囲でばらつくFETを用いた場合でも対応することができる。従って、第1FET9に使用可能なFETの選択肢が増え、一般品等も使用可能となることから、部品コスト削減の面でも効果がある。 (4) If the configuration of this example is used, the first gate bias voltage Vx1 having a sufficiently high voltage value is supplied to the first FET 9, so that the gate threshold voltage Vs of the first FET 9 is in the range of 3 to 5 V, for example, due to temperature change. This can be dealt with even when a variable FET is used. Accordingly, the number of FET options that can be used for the first FET 9 is increased, and general products and the like can also be used.
(5)本例においては、新たに増設する部品(素子)が抵抗25の1つのみであるので、必要なコストが安価で済み、しかもインバータ7内の回路構成(部品配置パターン)等を大幅に設計変更せずに済む。
(5) In this example, since the newly added component (element) is only one
(6)第1FET9のゲートとチョークコイル16の出力側との間の電圧は、第1FET9のドレイン側の電圧と比べて非常に小さく、本例においては例えば前者の電圧が140V程度であるのに対し、後者の電圧が450Vにもなる。従って、第1FET9のゲートとチョークコイル16の出力側との間、つまり電圧の低い箇所に抵抗25を接続したので、抵抗25には高電圧がかからずに済み、抵抗25の耐久性を確保することができる。
(6) The voltage between the gate of the first FET 9 and the output side of the
(7)抵抗25の端子間電圧Vrがゲートバイアス電圧として加算されるので、抵抗R1〜R4は抵抗値の低い素子を用いることができる。
なお、本実施形態は上記構成に限定されず、以下の態様に変更してもよい。
(7) Since the inter-terminal voltage Vr of the
In addition, this embodiment is not limited to the said structure, You may change into the following aspects.
・ インバータ7内に増設する抵抗は1つ(抵抗25)に限定されず、第1FET9側だけでなく第2FET10側にも抵抗を接続してもよい。例えば、図4に示すように、第1FET9側に抵抗25を接続するとともに、チョークコイル16の後側と第2FET10のゲートの間に抵抗30を接続する。この場合、第1ゲートバイアス電圧Vx1及び第2ゲートバイアス電圧Vx2の両方とも電圧値が高い状態となるので、第1FET9及び第2FET10が交互にオンするスイッチング動作が一層速やかに行われることになり、サージ電流発生抑制に効果がある。
The resistance added in the
・ 抵抗25は第1FET9側に接続されることに限らず、これとは逆に第2FET10側に接続されてもよい。
・ インピーダンス素子は抵抗25に限らず、第1FET9(第2FET10)のゲートバイアス電圧に電圧を加算でき、しかもゲートバイアス電圧の位相を変化させない素子であれば特に限定されない。
The
The impedance element is not limited to the
・ インバータトランス4は必ずしも全波整流回路6を備える必要はなく、電池(バッテリ)等の直流電源を電源とする場合には全波整流回路6を省略してもよい。
・ インバータトランス4は、実施形態に記載のようなネオントランス用に限らず、照明用に適用してもよい。
The inverter transformer 4 is not necessarily provided with the full-wave rectifier circuit 6, and the full-wave rectifier circuit 6 may be omitted when a DC power source such as a battery (battery) is used as a power source.
The inverter transformer 4 is not limited to the neon transformer as described in the embodiment, but may be applied for illumination.
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(1)請求項1〜3のいずれかにおいて、前記インバータは、一対の前記スイッチング素子と、電源に接続された限流用素子と、前記トランスと並列共振回路を形成する共振用コンデンサと、複数の抵抗をブリッジ状に接続した回路からなり、前記バイアス電圧を前記抵抗の分圧比に応じた値で出力するバイアス回路とを備えている。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(1) In any one of
(2)請求項1〜3及び前記技術的思想(1)において、前記トランスは、前記インバータに接続された1次側巻線と、昇圧後の高電圧を出力する側となる2次側巻線と、一対の前記スイッチング素子に対して電圧を前記バイアス回路の前記バイアス電圧に重畳して印加する帰還巻線とを備えている。
(2) In
(3)請求項1〜3のいずれかにおいて、前記インピーダンス素子は、抵抗素子である。この場合、スイッチング素子の発振開始不良を防止すべくインバータに新たな素子を増設しても、この増設素子は抵抗素子であるので、各スイッチング素子に印加されるバイアス電圧の位相は変化しない。従って、素子を増設しても各スイッチング素子のオンタイミングがずれて同時にオンするような状況にならずに済み、スイッチング素子にサージ電流が流入するという問題も生じ難い。 (3) In any one of Claims 1-3, the said impedance element is a resistance element. In this case, even if a new element is added to the inverter to prevent the oscillation start failure of the switching element, the phase of the bias voltage applied to each switching element does not change because the added element is a resistance element. Therefore, even if the number of elements is increased, it is not necessary for the switching elements to be turned on at the same time because the on-timing of each switching element is shifted, and a problem that a surge current flows into the switching element hardly occurs.
4…インバータトランス、7…インバータ、8…トランス、9…スイッチング素子を構成する第1FET、10…スイッチング素子を構成する第2FET、16…限流用素子としてのチョークコイル、25…インピーダンス素子としての抵抗、Vx(Vx1,Vx2)…バイアス電圧としてのゲートバイアス電圧、Vs…作動閾値電圧としてのゲート閾値電圧、Va…入力電圧。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Inverter transformer, 7 ... Inverter, 8 ... Transformer, 9 ... 1st FET which comprises a switching element, 10 ... 2nd FET which comprises a switching element, 16 ... Choke coil as a current limiting element, 25 ... Resistance as an impedance element , Vx (Vx1, Vx2): gate bias voltage as bias voltage, Vs: gate threshold voltage as operating threshold voltage, Va: input voltage.
Claims (3)
前記インバータの回路内に、一対の前記スイッチング素子の少なくとも一方の前記バイアス電圧に補助バイアスを付与するインピーダンス素子を接続したことを特徴とするインバータトランス。 By alternately setting the bias voltage applied to each of the pair of switching elements to be equal to or higher than the operation threshold voltage, the inverter is alternately turned on to convert the input voltage into a high frequency voltage, and the high frequency voltage is set to a high voltage. In an inverter transformer with a transformer for boosting,
An inverter transformer, wherein an impedance element that applies an auxiliary bias to at least one of the bias voltages of the pair of switching elements is connected in the circuit of the inverter.
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