JP2008005575A - Dc/ac inverter - Google Patents

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JP2008005575A JP2006170194A JP2006170194A JP2008005575A JP 2008005575 A JP2008005575 A JP 2008005575A JP 2006170194 A JP2006170194 A JP 2006170194A JP 2006170194 A JP2006170194 A JP 2006170194A JP 2008005575 A JP2008005575 A JP 2008005575A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high efficiency low noise DC/AC inverter by assuring a resonance current even when the input voltage is high. <P>SOLUTION: The DC/AC inverter comprises a first converter having a switching circuit where switching elements Q1 and Q2 are connected in series across a DC power supply Vdc1, and a series circuit of a capacitor C6 connected across the Q1 and the primary winding P of a transformer Tb, a second converter having a switching circuit where Q3 and Q4 are connected in series across the Vdc1, and a series circuit of a capacitor C5 connected across the Q4 and the primary winding P of the Ta, low pass filters L2 and C0 connected across the series circuit of the secondary winding S of the Ta and the secondary winding S of the Tb, a control circuit 10 for regulating the phase between the first and second converters by turning one and the other switch elements each of the first and second converters on/off alternately and regulating the output voltage, and a reactor Lf connected across the series circuit of the tertiary winding Th of the Ta and the tertiary winding Th of the Tb. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、直流電圧を高周波の交流電圧に変換し、この交流電圧により冷陰極管(CCFL)、外部電極蛍光灯、蛍光灯等の放電灯を点灯するDC/ACインバータに関する。   The present invention relates to a DC / AC inverter that converts a DC voltage into a high-frequency AC voltage and lights a discharge lamp such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFL), an external electrode fluorescent lamp, or a fluorescent lamp by the AC voltage.

従来、液晶テレビのバックライト用のCCFLを点灯するDC/ACインバータは、一般的には、スイッチング電源の直流出力又は商用電源を整流した直流電源に接続され、スイッチ素子を用いたインバータを介して1灯以上のCCFLに交流電圧を出力している。特に、商用電源を整流した直流電源を用いた場合には、その直流電圧が高いため、スイッチ素子のスイッチング損失が増大する。このため、図7に示すような従来のDC/ACインバータが用いられていた(特許文献1)。   Conventionally, a DC / AC inverter that turns on a CCFL for a backlight of a liquid crystal television is generally connected to a direct current output of a switching power supply or a direct current power supply rectified from a commercial power supply, and through an inverter using a switch element. AC voltage is output to one or more CCFLs. In particular, when a DC power supply obtained by rectifying a commercial power supply is used, the DC voltage is high, so that the switching loss of the switch element increases. For this reason, a conventional DC / AC inverter as shown in FIG. 7 has been used (Patent Document 1).

図7に示すDC/ACインバータは、位相シフト型ブリッジインバータで構成され、4個のスイッチ素子Q1〜Q4をブリッジ接続し、スイッチ素子Q1,Q2及びスイッチ素子Q3,Q4の各アームを同じデューティで交互にオン/オフさせ、アーム間の位相を調整することにより出力電圧を調整し、共振動作を行わせることによりスイッチング損失を低減している。   The DC / AC inverter shown in FIG. 7 is composed of a phase shift type bridge inverter, and four switch elements Q1 to Q4 are bridge-connected, and the arms of the switch elements Q1 and Q2 and the switch elements Q3 and Q4 have the same duty. The switching loss is reduced by turning on / off alternately and adjusting the phase between the arms to adjust the output voltage and performing the resonance operation.

図7に示すDC/ACインバータの詳細を説明する。直流電源Vdc1の両端には、MOSFETからなるスイッチ素子Q1とMOSFETからなるスイッチ素子Q2との直列回路と、MOSFETからなるスイッチ素子Q3とMOSFETからなるスイッチ素子Q4との直列回路とのそれぞれが並列に接続されている。   Details of the DC / AC inverter shown in FIG. 7 will be described. At both ends of the DC power supply Vdc1, a series circuit of a switch element Q1 made of MOSFET and a switch element Q2 made of MOSFET and a series circuit of a switch element Q3 made of MOSFET and a switch element Q4 made of MOSFET are respectively parallel. It is connected.

スイッチ素子Q1のドレイン及びスイッチ素子Q3のドレインが直流電源Vdc1の正極に接続され、スイッチ素子Q2のソース及びスイッチ素子Q4のソースが直流電源Vdc1の負極に接続されている。   The drain of the switch element Q1 and the drain of the switch element Q3 are connected to the positive electrode of the DC power supply Vdc1, and the source of the switch element Q2 and the source of the switch element Q4 are connected to the negative electrode of the DC power supply Vdc1.

スイッチ素子Q1のソースとスイッチ素子Q2のドレインとの接続点A1と、スイッチ素子Q3のソースとスイッチ素子Q4のドレインとの接続点A2との間には、コンデンサC5とトランスTの1次巻線P(巻数np)との直列回路が接続されている。   Between the connection point A1 between the source of the switch element Q1 and the drain of the switch element Q2 and the connection point A2 between the source of the switch element Q3 and the drain of the switch element Q4, the primary winding of the capacitor C5 and the transformer T A series circuit with P (turn number np) is connected.

スイッチ素子Q1のドレイン−ソース間には、ダイオードD1及び電圧共振用のコンデンサC1が並列に接続され、スイッチ素子Q2のドレイン−ソース間には、ダイオードD2及び電圧共振用のコンデンサC2が並列に接続されている。スイッチ素子Q3のドレイン−ソース間には、ダイオードD3及び電圧共振用のコンデンサC3が並列に接続され、スイッチ素子Q4のドレイン−ソース間には、ダイオードD4及び電圧共振用のコンデンサC4が並列に接続されている。   A diode D1 and a voltage resonance capacitor C1 are connected in parallel between the drain and source of the switch element Q1, and a diode D2 and a voltage resonance capacitor C2 are connected in parallel between the drain and source of the switch element Q2. Has been. A diode D3 and a voltage resonance capacitor C3 are connected in parallel between the drain and source of the switch element Q3, and a diode D4 and a voltage resonance capacitor C4 are connected in parallel between the drain and source of the switch element Q4. Has been.

トランスTの2次巻線S(巻数ns)の両端には、リアクトルL2とコンデンサC0との直列回路が接続され、コンデンサC0の両端には、CCFL14とこのCCFL14に流れる電流を検出する電流検出回路12との直列回路が接続されている。   A series circuit of a reactor L2 and a capacitor C0 is connected to both ends of the secondary winding S (number of turns ns) of the transformer T, and a CCFL14 and a current detection circuit for detecting a current flowing through the CCFL14 are connected to both ends of the capacitor C0. 12 is connected in series.

制御回路10aは、スイッチ素子Q1,Q2を、共にオフする期間としてのデットタイムを挟んで同じデューティで交互にオン/オフさせ、スイッチ素子Q3,Q4を、共にオフする期間としてのデットタイムを挟んで同じデューティで交互にオン/オフさせる。また、電流検出回路12で検出された電流に基づいて、接続点A1の電圧位相に対して接続点A2の電圧位相をシフトさせることにより、トランスTの1次巻線Pに印加される電圧を制御して出力電圧V0(コンデンサC0の両端電圧)を調整する。   The control circuit 10a alternately turns on / off the switch elements Q1 and Q2 at the same duty with a dead time as a period for turning off both, and sandwiches the dead time as a period for turning off both the switch elements Q3 and Q4. Are alternately turned on / off at the same duty. Further, the voltage applied to the primary winding P of the transformer T is changed by shifting the voltage phase of the connection point A2 with respect to the voltage phase of the connection point A1 based on the current detected by the current detection circuit 12. Control to adjust the output voltage V0 (the voltage across the capacitor C0).

次にこのように構成された従来のDC/ACインバータの動作を図8及び図9に示すタイミングチャートを参照しながら詳細に説明する。図8は従来のDC/ACインバータの入力電圧が低い場合の各部の信号のタイミングチャートである。図9は従来のDC/ACインバータの入力電圧が高い場合の各部の信号のタイミングチャートである。   Next, the operation of the conventional DC / AC inverter configured as described above will be described in detail with reference to the timing charts shown in FIGS. FIG. 8 is a timing chart of signals at various parts when the input voltage of the conventional DC / AC inverter is low. FIG. 9 is a timing chart of signals at various parts when the input voltage of the conventional DC / AC inverter is high.

図8及び図9において、Q1vはスイッチ素子Q1のドレイン−ソース間電圧、Q1iはスイッチ素子Q1のドレイン電流、Q3vはスイッチ素子Q3のドレイン−ソース間電圧、Q3iはスイッチ素子Q3のドレイン電流、TnpiはトランスTの1次巻線Pの電流、Voは出力電圧である。   8 and 9, Q1v is the drain-source voltage of the switch element Q1, Q1i is the drain current of the switch element Q1, Q3v is the drain-source voltage of the switch element Q3, Q3i is the drain current of the switch element Q3, and Tnpi. Is the current of the primary winding P of the transformer T, Vo is the output voltage.

まず、時刻t10において、スイッチ素子Q4がオン状態、スイッチ素子Q2,Q3がオフ状態で、スイッチ素子Q1がオンすると、トランスTの1次巻線Pに正電圧が印加され、Vdc1→Q1→P→C5→Q4→Vdc1の経路で共振電流が流れる。この共振電流(電流Tnpi)は正方向に正弦波状に流れる。トランスTの2次巻線Sには電圧が発生し、リアクトルL2とコンデンサC0とにより高周波成分が除去され、コンデンサC0の両端に正弦波状の高電圧が発生する。この高電圧によりCCFL14が点灯する。   First, at time t10, when the switch element Q4 is turned on, the switch elements Q2 and Q3 are turned off, and the switch element Q1 is turned on, a positive voltage is applied to the primary winding P of the transformer T, and Vdc1 → Q1 → P A resonance current flows through a path of C5 → Q4 → Vdc1. This resonance current (current Tnpi) flows in a sine wave shape in the positive direction. A voltage is generated in the secondary winding S of the transformer T, a high frequency component is removed by the reactor L2 and the capacitor C0, and a sine-wave high voltage is generated at both ends of the capacitor C0. The CCFL 14 is lit by this high voltage.

次に、時刻t11において、スイッチ素子Q1がオン状態、スイッチ素子Q2,Q3がオフ状態で、スイッチ素子Q4がオフすると、トランスTの励磁インダクタンスに蓄えられたエネルギーにより電流Tnpiが流れ続け、コンデンサC3が放電され、コンデンサC4が充電される。コンデンサC3の放電が終了すると、ダイオードD3が導通し、P→C5→D3→Q1→Pの経路で電流Tnpiが流れる。このとき、スイッチ素子Q3がオンすると、スイッチ素子Q3はゼロ電圧スイッチング(ZVS)動作する。   Next, at time t11, when the switch element Q1 is turned on, the switch elements Q2 and Q3 are turned off, and the switch element Q4 is turned off, the current Tnpi continues to flow due to the energy stored in the exciting inductance of the transformer T, and the capacitor C3 Is discharged, and the capacitor C4 is charged. When the discharge of the capacitor C3 is completed, the diode D3 becomes conductive, and a current Tnpi flows through a path of P → C5 → D3 → Q1 → P. At this time, when the switch element Q3 is turned on, the switch element Q3 performs a zero voltage switching (ZVS) operation.

次に、時刻t12において、スイッチ素子Q3がオン状態、スイッチ素子Q2,Q4がオフ状態で、スイッチ素子Q1がオフすると、電流TnpiによりコンデンサC1が充電され、コンデンサC2が放電される。コンデンサC2の放電が終了すると、ダイオードD2が導通し、P→C5→Q3(D3)→Vdc1→D2→Pの経路で電流Tnpiが流れる。このとき、スイッチ素子Q2がオンすると、スイッチ素子Q2はZVS動作する。また、トランスTの1次巻線Pに負電圧が印加され、Vdc1→Q3→C5→P→Q2→Vdc1の経路で共振電流が流れる。この共振電流(電流Tnpi)は負方向に正弦波状に流れる。   Next, when the switch element Q3 is turned on, the switch elements Q2 and Q4 are turned off, and the switch element Q1 is turned off at time t12, the capacitor C1 is charged by the current Tnpi and the capacitor C2 is discharged. When the discharge of the capacitor C2 is completed, the diode D2 becomes conductive, and a current Tnpi flows through a path of P → C5 → Q3 (D3) → Vdc1 → D2 → P. At this time, when the switch element Q2 is turned on, the switch element Q2 performs a ZVS operation. Further, a negative voltage is applied to the primary winding P of the transformer T, and a resonance current flows through a path of Vdc1 → Q3 → C5 → P → Q2 → Vdc1. This resonance current (current Tnpi) flows in a sine wave shape in the negative direction.

次に、時刻t13において、スイッチ素子Q2がオン状態、スイッチ素子Q1,Q4がオフ状態で、スイッチ素子Q3がオフすると、トランスTの励磁インダクタンスに蓄えられたエネルギーにより電流Tnpiが流れ続け、コンデンサC4は放電され、コンデンサC3は充電される。コンデンサC4の放電が終了すると、ダイオードD4が導通し、P→Q2→D4→C5→Pの経路で電流Tnpiが流れる。このとき、スイッチ素子Q4がオンすると、スイッチ素子Q4はZVS動作する。   Next, at time t13, when the switch element Q2 is turned on, the switch elements Q1 and Q4 are turned off, and the switch element Q3 is turned off, the current Tnpi continues to flow due to the energy stored in the exciting inductance of the transformer T, and the capacitor C4 Is discharged and the capacitor C3 is charged. When the discharge of the capacitor C4 is completed, the diode D4 becomes conductive, and the current Tnpi flows through the path of P → Q2 → D4 → C5 → P. At this time, when the switch element Q4 is turned on, the switch element Q4 performs a ZVS operation.

次に、時刻t14において、スイッチ素子Q4がオン状態、スイッチ素子Q1,Q3がオフ状態で、スイッチ素子Q2がオフすると、電流TnpiによりコンデンサC2が充電され、コンデンサC1が放電される。コンデンサC1の放電が終了すると、ダイオードD1が導通し、P→D1→Vdc1→Q4(D4)→C5→Pの経路で電流Tnpiが流れる。このとき、スイッチ素子Q1がオンすると、スイッチ素子Q1はZVS動作する。スイッチ素子Q1がオンすることにより、時刻t10以降の動作が繰り返される。
特開2003−259643号公報
Next, at time t14, when the switch element Q4 is turned on, the switch elements Q1 and Q3 are turned off, and the switch element Q2 is turned off, the capacitor C2 is charged by the current Tnpi and the capacitor C1 is discharged. When the discharge of the capacitor C1 is completed, the diode D1 becomes conductive, and a current Tnpi flows through a path of P → D1 → Vdc1 → Q4 (D4) → C5 → P. At this time, when the switch element Q1 is turned on, the switch element Q1 performs a ZVS operation. When switch element Q1 is turned on, the operation after time t10 is repeated.
JP 2003-259634 A

しかしながら、図9のタイミングチャートに示すように、入力電圧(直流電源Vdc1の電圧)が変動して高くなった場合には、時刻t10〜時刻t11(時刻t12〜時刻t13)の期間が短くなり、時刻t11〜時刻t12(時刻t13〜時刻t14)の期間が長くなる。このため、スイッチ素子の電圧に対して、出力電流の位相が進み、例えば、時刻t14(t10)において、電流Tnpiが略ゼロとなる。その結果、スイッチ素子Q1のゼロ電圧スイッチング(ZVS)動作が行えないため、スイッチング損失が増加する。スイッチ素子Q1のオン時に、電流Q1iにスパイク電流が流れていることがわかる。   However, as shown in the timing chart of FIG. 9, when the input voltage (the voltage of the DC power supply Vdc1) fluctuates and becomes high, the period from time t10 to time t11 (time t12 to time t13) is shortened. The period from time t11 to time t12 (time t13 to time t14) becomes longer. For this reason, the phase of the output current advances with respect to the voltage of the switch element, and the current Tnpi becomes substantially zero at time t14 (t10), for example. As a result, since the zero voltage switching (ZVS) operation of the switch element Q1 cannot be performed, the switching loss increases. It can be seen that a spike current flows in the current Q1i when the switch element Q1 is on.

即ち、トランスTの2次側に電力を供給しない期間(時刻t13〜t14)では、スイッチ素子Q2,Q4がオンすることによりトランスTの1次側が短絡されるため、この期間には、トランスTの1次巻線Pに電圧が印加されず、トランスTの励磁インダクタンスの励磁電流が増加しないため、共振電流を確保できない。同様に、期間(時刻t11〜t12)においても、トランスTの1次側が短絡される。   That is, in the period in which power is not supplied to the secondary side of the transformer T (time t13 to t14), the switching elements Q2 and Q4 are turned on to short-circuit the primary side of the transformer T. Since no voltage is applied to the primary winding P and the exciting current of the exciting inductance of the transformer T does not increase, the resonance current cannot be secured. Similarly, in the period (time t11 to t12), the primary side of the transformer T is short-circuited.

本発明の課題は、入力電圧が高い場合でも共振電流を確保して、高効率及び低ノイズを図ることができるDC/ACインバータを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a DC / AC inverter that can secure a resonance current even when an input voltage is high, and achieve high efficiency and low noise.

前記課題を解決するために本発明は以下の手段を採用した。請求項1の発明は、直流電源の両端に第1スイッチ素子と第2スイッチ素子とが直列に接続された第1スイッチング回路と、前記第1又は第2スイッチ素子の両端に第1コンデンサと第1トランスの1次巻線とが直列に接続された第1直列回路とを有する第1コンバータと、前記直流電源の両端に第3スイッチ素子と第4スイッチ素子とが直列に接続された第2スイッチング回路と、前記第3又は第4スイッチ素子の両端に第2コンデンサと第2トランスの1次巻線とが直列に接続された第2直列回路とを有する第2コンバータと、前記第1トランスの2次巻線と前記第2トランスの2次巻線との直列回路の両端に接続されたローパスフィルタと、前記第1及び第2コンバータ毎に一方のスイッチ素子と他方のスイッチ素子とを交互にオン/オフさせて前記第1及び第2コンバータ間の位相を調整することにより前記ローパスフィルタの出力端子に接続された負荷への出力電圧を調整する制御回路と、前記第1トランスの3次巻線と前記第2トランスの3次巻線とが直列に接続された直列回路の両端に接続される第1リアクトルとを有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. According to a first aspect of the present invention, there is provided a first switching circuit in which a first switch element and a second switch element are connected in series at both ends of a DC power source, a first capacitor and a first switch at both ends of the first or second switch element. A first converter having a first series circuit in which a primary winding of one transformer is connected in series, and a second switch in which a third switch element and a fourth switch element are connected in series at both ends of the DC power supply. A second converter having a switching circuit and a second series circuit in which a second capacitor and a primary winding of a second transformer are connected in series to both ends of the third or fourth switch element; and the first transformer A low-pass filter connected to both ends of a series circuit of the secondary winding of the second transformer and the secondary winding of the second transformer, and one switch element and the other switch element alternately for each of the first and second converters On / A control circuit for adjusting the output voltage to the load connected to the output terminal of the low-pass filter by adjusting the phase between the first and second converters, and the tertiary winding of the first transformer; And a first reactor connected to both ends of a series circuit in which a tertiary winding of the second transformer is connected in series.

請求項2の発明は、請求項1記載のDC/ACコンバータにおいて、前記第1、第2、第3及び第4スイッチ素子の両端には、電圧共振用コンデンサ及びダイオードが接続され、前記第1リアクトルの電流及び前記第1及び第2トランスの励磁インダクタンスの電流により出力電流の位相を遅らせることにより、前記第1、第2、第3及び第4スイッチ素子をゼロ電圧スイッチング動作させることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the DC / AC converter according to the first aspect, a voltage resonance capacitor and a diode are connected to both ends of the first, second, third and fourth switch elements, and the first The first, second, third, and fourth switch elements are caused to perform zero voltage switching operation by delaying the phase of the output current by the current of the reactor and the exciting inductance current of the first and second transformers. To do.

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2記載のDC/ACインバータにおいて、閉磁路が形成された第1脚乃至第3脚からなるコアを有し、前記コアの第1脚には前記第1トランスの1次巻線及び2次巻線が巻回され、前記コアの第2脚には前記第2トランスの1次巻線及び2次巻線が巻回され、前記コアの第3脚に空隙が形成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the DC / AC inverter according to the first or second aspect of the present invention, the DC / AC inverter has a core composed of a first leg to a third leg in which a closed magnetic circuit is formed. The primary and secondary windings of the first transformer are wound, and the primary and secondary windings of the second transformer are wound on the second leg of the core. A gap is formed on the tripod.

請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のDC/ACインバータにおいて、前記ローパスフィルタは、リアクトルとコンデンサとを有し、前記リアクトルは、前記第1及び第2トランスの1次巻線及び2次巻線間のリーケージインダクタンスからなり、前記ローパスフィルタは、前記リーケージインダクタンスと前記コンデンサとにより、前記出力電圧を正弦波状にしたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the DC / AC inverter according to any one of the first to third aspects, the low-pass filter includes a reactor and a capacitor, and the reactor includes the first and second reactors. The low-pass filter includes a leakage inductance between a primary winding and a secondary winding of a transformer, and the output voltage is made sinusoidal by the leakage inductance and the capacitor.

請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のDC/ACインバータにおいて、前記負荷は、複数個の冷陰極管と、前記複数個の冷陰極管に直列に接続され且つ前記複数個の冷陰極管の電流をバランスさせるバランサ回路とを有することを特徴とする。   A fifth aspect of the present invention is the DC / AC inverter according to any one of the first to fourth aspects, wherein the load is connected in series to a plurality of cold cathode tubes and the plurality of cold cathode tubes. And a balancer circuit for balancing the currents of the plurality of cold-cathode tubes.

本発明によれば、第1トランスの2次巻線と第2トランスの2次巻線とを直列に接続し、制御回路が、第1及び第2コンバータ毎に一方のスイッチ素子と他方のスイッチ素子とを交互にオン/オフさせて第1及び第2コンバータ間の位相を調整することにより出力電圧を調整するようにしたので、各トランスの2次巻線から出力に電力を供給しない期間でも第1及び第2コンバータのトランスの1次巻線に電圧が印加される。このため、各トランスの1次巻線に遅れ電流が流れる。即ち、各トランスの3次巻線と第1リアクトルとにより、入力電圧が上昇し、スイッチ素子の電圧に対して、出力電流の位相が進んだ場合でも第1リアクトルの遅れ電流により、各トランスの1次巻線に遅れ電流が流れ、スイッチ素子のオフ時の共振電流を確保することができる。   According to the present invention, the secondary winding of the first transformer and the secondary winding of the second transformer are connected in series, and the control circuit has one switch element and the other switch for each of the first and second converters. Since the output voltage is adjusted by adjusting the phase between the first and second converters by alternately turning on and off the elements, even during a period in which power is not supplied from the secondary winding of each transformer to the output A voltage is applied to the primary windings of the transformers of the first and second converters. For this reason, a lag current flows through the primary winding of each transformer. That is, the input voltage rises due to the tertiary winding of each transformer and the first reactor, and even if the phase of the output current advances with respect to the voltage of the switch element, the delay current of the first reactor causes the transformer to A delay current flows through the primary winding, and a resonance current when the switch element is OFF can be secured.

このため、スイッチ素子のゼロ電圧スイッチング動作が行え、スイッチ素子に流れる電流からスパイク電流成分が発生しなくなるので、スイッチング損失を低減し、効率を向上できると共にノイズを低減できる。   For this reason, the zero voltage switching operation of the switch element can be performed, and the spike current component is not generated from the current flowing through the switch element. Therefore, the switching loss can be reduced, the efficiency can be improved and the noise can be reduced.

また、トランスとリアクトルを一体化することにより、部品点数を低減し、さらに小型化を図ることができる。   Further, by integrating the transformer and the reactor, the number of parts can be reduced and further miniaturization can be achieved.

以下、本発明のDC/ACインバータの実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the DC / AC inverter of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例1のDC/ACインバータは、ハーフブリッジ型のコンバータを2組構成し、出力巻線であるトランスの2次巻線を直列に接続して、これらのコンバータ間の位相を調整することにより、交流電力を調整する。また、各トランスの3次巻線とリアクトルを閉ループ状に接続し、各トランスの2次巻線から出力に電力を供給していない期間のみリアクトルに電圧を印加することにより、入力電圧が高いときほどリアクトルの電流が増し、入力電圧が高い時の位相シフトが大きい場合でも共振電流を確保し、スイッチ素子をZVS動作させる。これにより、入力電圧が高い場合でも高効率及び低ノイズを図ることができる。また、トランスとリアクトルを一体化することにより、1個のトランスとし、さらに小型化を図ることができる。   The DC / AC inverter according to the first embodiment includes two sets of half-bridge converters, and the secondary winding of a transformer that is an output winding is connected in series to adjust the phase between these converters. Adjust the AC power. When the input voltage is high by connecting the tertiary winding and reactor of each transformer in a closed loop and applying voltage to the reactor only during the period when power is not supplied from the secondary winding of each transformer to the output. As the reactor current increases, the resonance current is ensured even when the phase shift is large when the input voltage is high, and the switch element is operated in the ZVS mode. Thereby, even when the input voltage is high, high efficiency and low noise can be achieved. Further, by integrating the transformer and the reactor, a single transformer can be obtained, and further miniaturization can be achieved.

図1は本発明の実施例1のDC/ACインバータの回路構成図である。図1に示すDC/ACインバータにおいて、直流電源Vdc1の両端には、MOSFETからなるスイッチ素子Q1とMOSFETからなるスイッチ素子Q2との直列回路(本発明の第1スイッチング回路に対応)と、MOSFETからなるスイッチ素子Q3とMOSFETからなるスイッチ素子Q4との直列回路(本発明の第2スイッチング回路に対応)とのそれぞれが並列に接続されている。   FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a DC / AC inverter according to a first embodiment of the present invention. In the DC / AC inverter shown in FIG. 1, a DC power source Vdc1 has both ends of a series circuit (corresponding to the first switching circuit of the present invention) of a switch element Q1 made of MOSFET and a switch element Q2 made of MOSFET, and a MOSFET. A switch element Q3 and a series circuit (corresponding to the second switching circuit of the present invention) of a switch element Q4 made of MOSFET are connected in parallel.

スイッチ素子Q1のドレイン−ソース間には、コンデンサC6とリアクトルL6とトランスTbの1次巻線P(巻数np)との直列回路が接続されている。スイッチ素子Q4のドレイン−ソース間には、コンデンサC5とリアクトルL5とトランスTaの1次巻線P(巻数np)との直列回路が接続されている。スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2及びコンデンサC6とリアクトルL6とトランスTbとにより、1つのハーフブリッジコンバータ(本発明の第1コンバータに対応)を形成し、スイッチ素子Q3とスイッチ素子Q4及びコンデンサC5とリアクトルL5とトランスTaとにより、1つのハーフブリッジコンバータ(本発明の第2コンバータに対応)を形成している。各々のハーフブリッジコンバータは、直流電源Vdc1から電力を受け、各ハーフブリッジコンバータ内のスイッチ素子が同一周波数で交互にオン/オフする。   A series circuit of a capacitor C6, a reactor L6, and a primary winding P (number of turns np) of a transformer Tb is connected between the drain and source of the switch element Q1. A series circuit of a capacitor C5, a reactor L5, and a primary winding P (number of turns np) of a transformer Ta is connected between the drain and source of the switch element Q4. The switch element Q1, the switch element Q2, the capacitor C6, the reactor L6, and the transformer Tb form one half-bridge converter (corresponding to the first converter of the present invention), and the switch element Q3, the switch element Q4, the capacitor C5, and the reactor. One half bridge converter (corresponding to the second converter of the present invention) is formed by L5 and the transformer Ta. Each half-bridge converter receives power from the DC power supply Vdc1, and the switch elements in each half-bridge converter are alternately turned on / off at the same frequency.

スイッチ素子Q1のドレイン及びスイッチ素子Q3のドレインが直流電源Vdc1の正極に接続され、スイッチ素子Q2のソース及びスイッチ素子Q4のソースが直流電源Vdc1の負極に接続されている。   The drain of the switch element Q1 and the drain of the switch element Q3 are connected to the positive electrode of the DC power supply Vdc1, and the source of the switch element Q2 and the source of the switch element Q4 are connected to the negative electrode of the DC power supply Vdc1.

スイッチ素子Q1のドレイン−ソース間には、ダイオードD1及び電圧共振用のコンデンサC1が並列に接続され、スイッチ素子Q2のドレイン−ソース間には、ダイオードD2及び電圧共振用のコンデンサC2が並列に接続され、スイッチ素子Q3のドレイン−ソース間には、ダイオードD3及び電圧共振用のコンデンサC3が並列に接続され、スイッチ素子Q4のドレイン−ソース間には、ダイオードD4及び電圧共振用のコンデンサC4が並列に接続されている。   A diode D1 and a voltage resonance capacitor C1 are connected in parallel between the drain and source of the switch element Q1, and a diode D2 and a voltage resonance capacitor C2 are connected in parallel between the drain and source of the switch element Q2. A diode D3 and a voltage resonance capacitor C3 are connected in parallel between the drain and source of the switch element Q3, and a diode D4 and a voltage resonance capacitor C4 are connected in parallel between the drain and source of the switch element Q4. It is connected to the.

なお、コンデンサC1〜C4は、スイッチ素子Q1〜Q4のドレイン−ソース間の内部容量であっても良く、ダイオードD1〜D4は、スイッチ素子Q1〜Q4のドレイン−ソース間の内部ダイオードであっても良い。トランスTa,Tbの巻線の巻き始めは、ドット(●)で示している。   The capacitors C1 to C4 may be internal capacitances between the drains and the sources of the switching elements Q1 to Q4, and the diodes D1 to D4 may be internal diodes between the drains and the sources of the switching elements Q1 to Q4. good. The winding start of the transformers Ta and Tb is indicated by a dot (●).

トランスTaの2次巻線S(巻数ns)とトランスTbの2次巻線S(巻数ns)とは直列に接続され、この直列回路の両端には、リアクトルL2(本発明の第2リアクトルに対応)とコンデンサC0との直列回路(本発明のローパスフィルタに対応)が接続されている。コンデンサC0の両端には、CCFL14とこのCCFL14に流れる電流を検出する電流検出回路12との直列回路が接続されている。   The secondary winding S (number of turns ns) of the transformer Ta and the secondary winding S (number of turns ns) of the transformer Tb are connected in series, and the reactor L2 (the second reactor of the present invention) is connected to both ends of the series circuit. And a series circuit (corresponding to the low-pass filter of the present invention) of the capacitor C0 is connected. A series circuit of a CCFL 14 and a current detection circuit 12 that detects a current flowing through the CCFL 14 is connected to both ends of the capacitor C0.

また、各トランスTa,Tbにはそれぞれ3次巻線Th(巻数nf)が設けられている。一方の3次巻線Thと他方の3次巻線ThとリアクトルLf(本発明の第1リアクトルに対応)とが閉ループ状に接続されている。一方の2次巻線Sのドット(●)無し側と他方の2次巻線Sのドット(●)有り側とが接続され、且つ一方の3次巻線Thのドット(●)有り側と他方の3次巻線Thのドット(●)有り側とが接続されている。従って、直列に接続された2つの2次巻線Sの両端に出力が発生しない期間に、直列に接続された2つの3次巻線Thの両端には、出力が発生するようになっている。   Each transformer Ta, Tb is provided with a tertiary winding Th (number of turns nf). One tertiary winding Th, the other tertiary winding Th, and the reactor Lf (corresponding to the first reactor of the present invention) are connected in a closed loop shape. The side with no dot (●) of one secondary winding S is connected to the side with the dot (●) of the other secondary winding S, and the side with the dot (●) of one tertiary winding Th The other side of the tertiary winding Th is connected to the side with a dot (●). Therefore, output is generated at both ends of the two tertiary windings Th connected in series during a period in which output is not generated at the ends of the two secondary windings S connected in series. .

制御回路10は、スイッチ素子Q1,Q2を、共にオフする期間としてのデットタイムを挟んで同じデューティで交互にオン/オフさせ、スイッチ素子Q3,Q4を、共にオフする期間としてのデットタイムを挟んで同じデューティで交互にオン/オフさせる。また、電流検出回路12で検出された電流に基づいて、接続点B1の電圧位相に対して接続点B2の電圧位相をシフトさせることにより、トランスTaの2次巻線SとトランスTbの2次巻線Sとの直列回路の両端に発生する電圧を制御して出力電圧V0(コンデンサC0の両端電圧)を調整する。   The control circuit 10 alternately turns on / off the switch elements Q1 and Q2 at the same duty with a dead time as a period for turning off both, and sandwiches the dead time as a period for turning off both the switch elements Q3 and Q4. Are alternately turned on / off at the same duty. Further, the secondary winding S of the transformer Ta and the secondary winding of the transformer Tb are shifted by shifting the voltage phase of the connection point B2 with respect to the voltage phase of the connection point B1 based on the current detected by the current detection circuit 12. The voltage generated at both ends of the series circuit with the winding S is controlled to adjust the output voltage V0 (the voltage across the capacitor C0).

次にこのように構成された実施例1のDC/ACインバータの動作を図2及び図3に示すタイミングチャートを参照しながら詳細に説明する。図2は本発明の実施例1のDC/ACインバータの入力電圧が低い場合の各部の信号のタイミングチャートである。図3は本発明の実施例1のDC/ACインバータの入力電圧が高い場合の各部の信号のタイミングチャートである。   Next, the operation of the thus configured DC / AC inverter according to the first embodiment will be described in detail with reference to timing charts shown in FIGS. FIG. 2 is a timing chart of signals at various parts when the input voltage of the DC / AC inverter according to the first embodiment of the present invention is low. FIG. 3 is a timing chart of signals at various parts when the input voltage of the DC / AC inverter according to the first embodiment of the present invention is high.

図2及び図3において、Q1vはスイッチ素子Q1のドレイン−ソース間電圧、Q1iはスイッチ素子Q1のドレイン電流、Q3vはスイッチ素子Q3のドレイン−ソース間電圧、Q3iはスイッチ素子Q3のドレイン電流、LfiはリアクトルLfの電流、Voは出力電圧である。   2 and 3, Q1v is the drain-source voltage of the switch element Q1, Q1i is the drain current of the switch element Q1, Q3v is the drain-source voltage of the switch element Q3, Q3i is the drain current of the switch element Q3, and Lfi. Is the current of the reactor Lf, and Vo is the output voltage.

まず、時刻t0において、スイッチ素子Q3がオン状態、スイッチ素子Q1,Q4がオフ状態で、スイッチ素子Q2がオンすると、トランスTbの1次巻線Pに正電圧が印加され、Vdc1→C6→L6→P→Q2→Vdc1の経路で共振電流が流れる。トランスTbの2次巻線S及び3次巻線Thにはドット(●)方向に正電圧が発生する。同様に、トランスTaの1次巻線Pに正電圧が印加され、Vdc1→Q3→C5→L5→P→Vdc1の経路で共振電流が流れる。トランスTaの2次巻線S及び3次巻線Thにはドット(●)方向に正電圧が発生する。従って、トランスTaの2次巻線SとトランスTbの2次巻線Sとは直列接続されているので、その直列回路の両端には、トランスTa,Tbの2次巻線Sの巻数が等しいとすると、トランスTa,Tbの2次巻線Sに発生した電圧の略2倍の正電圧が発生し、リアクトルL2とコンデンサC0とにより高周波成分が除去され、コンデンサC0の両端には、正弦波状の高電圧が発生する。この高電圧によりCCFL14が点灯する。   First, at time t0, when the switch element Q3 is turned on, the switch elements Q1 and Q4 are turned off, and the switch element Q2 is turned on, a positive voltage is applied to the primary winding P of the transformer Tb, and Vdc1 → C6 → L6. A resonance current flows along a path of P → Q2 → Vdc1. A positive voltage is generated in the dot (●) direction in the secondary winding S and the tertiary winding Th of the transformer Tb. Similarly, a positive voltage is applied to the primary winding P of the transformer Ta, and a resonance current flows through a path of Vdc1 → Q3 → C5 → L5 → P → Vdc1. A positive voltage is generated in the dot (●) direction in the secondary winding S and the tertiary winding Th of the transformer Ta. Accordingly, since the secondary winding S of the transformer Ta and the secondary winding S of the transformer Tb are connected in series, the number of turns of the secondary winding S of the transformers Ta and Tb is equal at both ends of the series circuit. Then, a positive voltage approximately twice the voltage generated in the secondary winding S of the transformers Ta and Tb is generated, and the high frequency component is removed by the reactor L2 and the capacitor C0. High voltage is generated. The CCFL 14 is lit by this high voltage.

また、トランスTaの3次巻線ThとトランスTbの3次巻線Thとは直列接続されているので、その直列回路の両端には、トランスTa,Tbの3次巻線Thの巻数が等しいとすると、ゼロ電圧が発生する。従って、リアクトルLfには電圧が印加されない。   Since the tertiary winding Th of the transformer Ta and the tertiary winding Th of the transformer Tb are connected in series, the number of turns of the tertiary winding Th of the transformers Ta and Tb is equal at both ends of the series circuit. Then, zero voltage is generated. Accordingly, no voltage is applied to the reactor Lf.

次に、時刻t0から期間T1が経過した後の時刻t1において、スイッチ素子Q2がオン状態、スイッチ素子Q1,Q4がオフ状態で、スイッチ素子Q3がオフすると、トランスTaの励磁インダクタンスに蓄えられたエネルギーにより1次巻線Pに電流が流れ、コンデンサC4が放電され、コンデンサC3が充電される。コンデンサC4の放電が終了すると、ダイオードD4が導通し、P→D4→C5→L5→Pの経路で電流が流れる。このとき、スイッチ素子Q4がオンすると、スイッチ素子Q4はZVS動作する。また、トランスTaの1次巻線Pに負電圧が印加され、トランスTaの2次巻線S及び3次巻線Thにはドット(●)方向に負電圧が発生する。従って、トランスTaの2次巻線SとトランスTbの2次巻線Sとの直列回路の両端には、ゼロ電圧が発生する。   Next, when the switch element Q2 is turned on, the switch elements Q1 and Q4 are turned off, and the switch element Q3 is turned off at the time t1 after the period T1 has elapsed from the time t0, it is stored in the exciting inductance of the transformer Ta. A current flows through the primary winding P due to the energy, the capacitor C4 is discharged, and the capacitor C3 is charged. When the discharge of the capacitor C4 is completed, the diode D4 becomes conductive, and a current flows through a path of P → D4 → C5 → L5 → P. At this time, when the switch element Q4 is turned on, the switch element Q4 performs a ZVS operation. Further, a negative voltage is applied to the primary winding P of the transformer Ta, and a negative voltage is generated in the dot (●) direction in the secondary winding S and the tertiary winding Th of the transformer Ta. Accordingly, zero voltage is generated at both ends of the series circuit of the secondary winding S of the transformer Ta and the secondary winding S of the transformer Tb.

また、トランスTaの3次巻線ThとトランスTbの3次巻線Thとの直列回路の両端には、トランスTa,Tbの3次巻線Thに発生した電圧の略2倍の電圧が発生する。この電圧がリアクトルLfに印加され、電流が直線的に流れる。   In addition, a voltage approximately twice the voltage generated in the tertiary winding Th of the transformers Ta and Tb is generated at both ends of the series circuit of the tertiary winding Th of the transformer Ta and the tertiary winding Th of the transformer Tb. To do. This voltage is applied to the reactor Lf, and a current flows linearly.

次に、時刻t1から期間T2が経過した後の時刻t2において、スイッチ素子Q4がオン状態、スイッチ素子Q1,Q3がオフ状態で、スイッチ素子Q2がオフすると、リアクトルLfに蓄えられたエネルギーにより1次巻線Pに電流が流れ、コンデンサC1が放電され、コンデンサC2が充電される。即ち、リアクトルLfに電圧が印加されることで、トランスTbの励磁インダクタンスに蓄えられるエネルギーが増したとも考えられる。   Next, when the switch element Q4 is turned on, the switch elements Q1 and Q3 are turned off, and the switch element Q2 is turned off at the time t2 after the period T2 has elapsed from the time t1, the energy stored in the reactor Lf is 1 A current flows through the next winding P, the capacitor C1 is discharged, and the capacitor C2 is charged. That is, it is considered that the energy stored in the exciting inductance of the transformer Tb is increased by applying a voltage to the reactor Lf.

コンデンサC1の放電が終了すると、ダイオードD1が導通し、P→D1→C6→L6→Pの経路で電流が流れる。このとき、スイッチ素子Q1がオンすると、スイッチ素子Q1はZVS動作する。また、トランスTbの1次巻線Pに負電圧が印加され、トランスTbの2次巻線S及び3次巻線Thにはドット(●)方向に負電圧が発生する。従って、トランスTaの2次巻線SとトランスTbの2次巻線Sとの直列回路の両端には、略2倍の負電圧が発生する。   When the discharge of the capacitor C1 is completed, the diode D1 becomes conductive, and a current flows through a path of P → D1 → C6 → L6 → P. At this time, when the switch element Q1 is turned on, the switch element Q1 performs a ZVS operation. Further, a negative voltage is applied to the primary winding P of the transformer Tb, and a negative voltage is generated in the dot (●) direction in the secondary winding S and the tertiary winding Th of the transformer Tb. Accordingly, a negative voltage approximately twice as large is generated at both ends of the series circuit of the secondary winding S of the transformer Ta and the secondary winding S of the transformer Tb.

また、トランスTaの3次巻線ThとトランスTbの3次巻線Thとの直列回路の両端には、ゼロ電圧が発生する。従って、リアクトルLfには電圧が印加されない。   A zero voltage is generated at both ends of the series circuit of the tertiary winding Th of the transformer Ta and the tertiary winding Th of the transformer Tb. Accordingly, no voltage is applied to the reactor Lf.

次に、時刻t2から期間T3が経過した後の時刻t3において、スイッチ素子Q1がオン状態、スイッチ素子Q2,Q3がオフ状態で、スイッチ素子Q4がオフすると、トランスTaの励磁インダクタンスに蓄えられたエネルギーにより1次巻線Pに電流が流れ、コンデンサC3が放電され、コンデンサC4が充電される。コンデンサC3の放電が終了すると、ダイオードD3が導通し、P→L5→C5→D3→Vdc1→Pの経路で電流が流れる。このとき、スイッチ素子Q3がオンすると、スイッチ素子Q3はZVS動作する。また、トランスTaの1次巻線Pに正電圧が印加され、トランスTaの2次巻線S及び3次巻線Thにはドット(●)方向に正電圧が発生する。従って、トランスTaの2次巻線SとトランスTbの2次巻線Sとの直列回路の両端には、ゼロ電圧が発生する。   Next, when the switch element Q1 is turned on, the switch elements Q2 and Q3 are turned off, and the switch element Q4 is turned off at the time t3 after the period T3 has elapsed from the time t2, the switch element Q4 is stored in the exciting inductance of the transformer Ta. A current flows through the primary winding P due to the energy, the capacitor C3 is discharged, and the capacitor C4 is charged. When the discharge of the capacitor C3 is completed, the diode D3 becomes conductive, and a current flows through a path of P → L5 → C5 → D3 → Vdc1 → P. At this time, when the switch element Q3 is turned on, the switch element Q3 performs a ZVS operation. Further, a positive voltage is applied to the primary winding P of the transformer Ta, and a positive voltage is generated in the dot (●) direction in the secondary winding S and the tertiary winding Th of the transformer Ta. Accordingly, zero voltage is generated at both ends of the series circuit of the secondary winding S of the transformer Ta and the secondary winding S of the transformer Tb.

また、トランスTaの3次巻線ThとトランスTbの3次巻線Thとの直列回路の両端には、略2倍の電圧が発生する。この電圧がリアクトルLfに印加され、電流が直線的に流れる。   In addition, a voltage approximately doubled is generated at both ends of the series circuit of the tertiary winding Th of the transformer Ta and the tertiary winding Th of the transformer Tb. This voltage is applied to the reactor Lf, and a current flows linearly.

次に、時刻t3から期間T4が経過した後の時刻t4において、スイッチ素子Q3がオン状態、スイッチ素子Q2,Q4がオフ状態で、スイッチ素子Q1がオフすると、リアクトルLfに蓄えられたエネルギーにより1次巻線Pに電流が流れ、コンデンサC2が放電され、コンデンサC1が充電される。コンデンサC2の放電が終了すると、ダイオードD2が導通し、P→L6→C6→Vdc1→D2→Pの経路で電流が流れる。このとき、スイッチ素子Q2がオンすると、スイッチ素子Q2はZVS動作する。スイッチ素子Q2がオンすることにより、時刻t0以降の動作が繰り返される。   Next, when the switch element Q3 is turned on, the switch elements Q2 and Q4 are turned off, and the switch element Q1 is turned off at the time t4 after the period T4 has elapsed from the time t3, the energy stored in the reactor Lf is 1 A current flows through the next winding P, the capacitor C2 is discharged, and the capacitor C1 is charged. When the discharge of the capacitor C2 is completed, the diode D2 becomes conductive, and a current flows through a path of P → L6 → C6 → Vdc1 → D2 → P. At this time, when the switch element Q2 is turned on, the switch element Q2 performs a ZVS operation. When switch element Q2 is turned on, the operation after time t0 is repeated.

出力電圧Voは、期間T1,T3においては、トランスTa(又はTb)の2次出力の2倍、期間T2,T4においては、零となる交流電圧を発生する。   The output voltage Vo generates an AC voltage that is twice the secondary output of the transformer Ta (or Tb) in the periods T1 and T3 and becomes zero in the periods T2 and T4.

ここで、制御回路10がスイッチ素子Q1〜Q4のオン/オフのタイミング制御を行うことにより、両方のコンバータ間の位相を調整すれば、期間T1,T3と期間T2,T4との時間比が調整され、出力電圧Voを調整することができる。図2は入力電圧が低い場合を示し、期間T1,T3が長く、期間T2,T4が短くなっている。図3は、入力電圧が高い場合を示し、期間T1,T3が短く、期間T2.T4が長くなることにより、出力電圧Voが調整されていることがわかる。   Here, if the phase between both converters is adjusted by the control circuit 10 performing on / off timing control of the switch elements Q1 to Q4, the time ratio between the periods T1 and T3 and the periods T2 and T4 is adjusted. The output voltage Vo can be adjusted. FIG. 2 shows a case where the input voltage is low. The periods T1 and T3 are long and the periods T2 and T4 are short. FIG. 3 shows a case where the input voltage is high, the periods T1 and T3 are short, the periods T2. It can be seen that the output voltage Vo is adjusted by increasing T4.

入力電圧が高い場合、従来の方式の場合、図9に示すように、時刻t14(t10)における出力電流の位相が進み、略零となっている。従って、トランスTの1次巻線Pの電流Tnpiもこのとき零であり、スイッチ素子Q2がオフしても電流が流れずコンデンサC1,コンデンサC2の電圧は変化しない。このため、スイッチ素子Q1のZVS動作は行えず、図8に示すようにハードスイッチとなり、スパイク電流を発生させる。これにより、スイッチング損失が増大すると共にノイズも増加する。   When the input voltage is high, in the case of the conventional method, as shown in FIG. 9, the phase of the output current advances at time t14 (t10) and becomes substantially zero. Accordingly, the current Tnpi of the primary winding P of the transformer T is also zero at this time, and even when the switch element Q2 is turned off, no current flows and the voltages of the capacitors C1 and C2 do not change. For this reason, the ZVS operation of the switch element Q1 cannot be performed, and a hard switch is formed as shown in FIG. 8 to generate a spike current. As a result, switching loss increases and noise also increases.

これに対して、実施例1では、各2次巻線Sの電圧の和がゼロとなる期間T2,T4に、リアクトルLfに電流Lfiが流れる。また、入力電圧が高い場合、位相制御され、期間T2,T4が長くなるため、リアクトルLfの電流Lfiはより増加する。   On the other hand, in Example 1, the current Lfi flows through the reactor Lf during the periods T2 and T4 when the sum of the voltages of the secondary windings S becomes zero. Further, when the input voltage is high, the phase is controlled and the periods T2 and T4 are lengthened, so that the current Lfi of the reactor Lf further increases.

入力電圧が高い場合には、各スイッチ素子Q1〜Q4のコンデンサC1〜C4の電荷を充電(放電)するエネルギーは、多く必要であるため、リアクトルLfの電流が大きい必要がある。   When the input voltage is high, a large amount of energy is required to charge (discharge) the capacitors C1 to C4 of the switching elements Q1 to Q4, and therefore the current of the reactor Lf needs to be large.

実施例1によれば、入力電圧が低い場合には、リアクトルLfの電流Lfiは低く、入力電圧が高い場合にはリアクトルLfの電流Lfiは高くなるため、リアクトルLfの電流Lfiは入力電圧に対して最適化できる。このため、入力電圧が上昇し、スイッチ素子の電圧に対して、出力電流の位相が進んだ場合でもリアクトルLfの遅れ電流により、スイッチ素子Q1〜Q4の共振電流を最適化できる。   According to the first embodiment, when the input voltage is low, the current Lfi of the reactor Lf is low, and when the input voltage is high, the current Lfi of the reactor Lf is high. Therefore, the current Lfi of the reactor Lf is higher than the input voltage. Can be optimized. For this reason, even when the input voltage rises and the phase of the output current advances with respect to the voltage of the switch element, the resonance current of the switch elements Q1 to Q4 can be optimized by the delay current of the reactor Lf.

図3に示すように、入力電圧が高い場合でも、時刻t2,t4において電流が流れて、スイッチ素子Q1,Q2のZVS動作が行える。従って、スイッチ素子Q1,Q2に流れる電流からスパイク電流成分が発生しなくなるので、スイッチング損失を低減し、効率を向上できると共にノイズを低減できる。   As shown in FIG. 3, even when the input voltage is high, current flows at times t2 and t4, and the ZVS operation of the switch elements Q1 and Q2 can be performed. Accordingly, since a spike current component is not generated from the current flowing through the switch elements Q1 and Q2, switching loss can be reduced, efficiency can be improved, and noise can be reduced.

なお、上記実施例では、コンデンサC6とリアクトルL6とトランスTbの1次巻線Pとの直列回路がスイッチ素子Q1に並列に接続される構成を示したが、この直列回路はスイッチ素子Q2に並列に接続される構成であってもよい。また、コンデンサC5とリアクトルL5とトランスTaの1次巻線Pとの直列回路がスイッチ素子Q4に並列に接続される構成を示したが、この直列回路はスイッチ素子Q3に並列に接続される構成であってもよい。   In the above embodiment, the configuration in which the series circuit of the capacitor C6, the reactor L6, and the primary winding P of the transformer Tb is connected in parallel to the switch element Q1 is shown. However, this series circuit is parallel to the switch element Q2. The structure connected to may be sufficient. In addition, the configuration in which the series circuit of the capacitor C5, the reactor L5, and the primary winding P of the transformer Ta is connected in parallel to the switch element Q4 is shown, but this series circuit is connected in parallel to the switch element Q3. It may be.

(トランスとリアクトルとを一体化した磁気回路の例)
図4は実施例1のDC/ACインバータのトランスとリアクトルとを一体化した磁気回路を示す図である。図4では、トランスとリアクトルとを一体化する手法を示している。
(Example of a magnetic circuit integrating a transformer and a reactor)
FIG. 4 is a diagram illustrating a magnetic circuit in which the transformer and the reactor of the DC / AC inverter according to the first embodiment are integrated. FIG. 4 shows a method for integrating the transformer and the reactor.

実施例1の/ACインバータにおけるトランスTaは、図4(a)に示すように、閉磁路が形成された磁性材料からなるコアの第1脚21aに1次巻線Pと2次巻線Sとを疎結合させて巻回し、コアの第2脚21bに3次巻線Thを1次巻線Pと密結合させて巻回している。トランスTbは、閉磁路が形成されたコアの第1脚22bに1次巻線Pと2次巻線Sとを疎結合させて巻回し、コアの第2脚22aに3次巻線Thを1次巻線Pと密結合させて巻回している。   As shown in FIG. 4A, the transformer Ta in the / AC inverter of the first embodiment includes a primary winding P and a secondary winding S on a first leg 21a of a core made of a magnetic material in which a closed magnetic circuit is formed. Are wound in a loosely coupled manner, and the third winding Th is tightly coupled with the primary winding P around the second leg 21b of the core. The transformer Tb is wound by loosely coupling the primary winding P and the secondary winding S to the first leg 22b of the core in which a closed magnetic circuit is formed, and the tertiary winding Th is wound on the second leg 22a of the core. The primary winding P is tightly coupled and wound.

リアクトルLfは、ギャップ(空隙)が形成されたコアの第1脚23aに巻線Wを巻回して構成されている。コアの第2脚23bにギャップ24が形成されている。   The reactor Lf is configured by winding a winding W around a first leg 23a of a core in which a gap (gap) is formed. A gap 24 is formed in the second leg 23b of the core.

このトランスTaとトランスTbとリアクトルLfとは、図4(b)に示すように、接続されている。これにより、図4(a)に示すトランスTaとトランスTbとリアクトルLfのコアを一体化して図4(c)としても動作は変化しない。   The transformer Ta, the transformer Tb, and the reactor Lf are connected as shown in FIG. Thereby, even if the cores of the transformer Ta, the transformer Tb, and the reactor Lf shown in FIG.

図4(c)に示す磁気回路は、閉磁路が形成されたコア30の第1脚30aにトランスTaの1次巻線P及び2次巻線Sを巻回し、第2脚30bにトランスTaの3次巻線Thを巻回し、第3脚30cに巻線Wを巻回し、第4脚30dにトランスTbの1次巻線P及び2次巻線Sを巻回し、第5脚30eにトランスTbの3次巻線Thを巻回し、第6脚30fにはギャップ34が形成されている。トランスTaの3次巻線Thを貫く磁束は、Φ1であり、リアクトルLfの巻線Wを貫く磁束は、Φ2であり、トランスTbの3次巻線Thを貫く磁束は、Φ3である。   In the magnetic circuit shown in FIG. 4C, the primary winding P and the secondary winding S of the transformer Ta are wound around the first leg 30a of the core 30 in which the closed magnetic circuit is formed, and the transformer Ta is wound around the second leg 30b. The third winding 30 is wound, the winding W is wound on the third leg 30c, the primary winding P and the secondary winding S of the transformer Tb are wound on the fourth leg 30d, and the fifth leg 30e is wound. A tertiary winding Th of the transformer Tb is wound, and a gap 34 is formed in the sixth leg 30f. The magnetic flux passing through the tertiary winding Th of the transformer Ta is Φ1, the magnetic flux passing through the winding W of the reactor Lf is Φ2, and the magnetic flux passing through the tertiary winding Th of the transformer Tb is Φ3.

ここで、トランスTaの3次巻線ThとトランスTbの3次巻線ThとリアクトルLfとは、リング状(閉ループ状)に接続されているため、トランスTaの3次巻線Thの電圧をV1とし、リアクトルLfの巻線Wの電圧をV2とし、トランスTbの3次巻線Thの電圧をV3とすると、各巻線Th,W,Thに発生する電圧の総和は、V1+V2+V3=0である。   Here, since the tertiary winding Th of the transformer Ta, the tertiary winding Th of the transformer Tb, and the reactor Lf are connected in a ring shape (closed loop shape), the voltage of the tertiary winding Th of the transformer Ta is Assuming that V1, the voltage of the winding W of the reactor Lf is V2, and the voltage of the tertiary winding Th of the transformer Tb is V3, the sum of the voltages generated in the windings Th, W, Th is V1 + V2 + V3 = 0. .

各巻線Th,W,Thの巻数が互いに等しく、その巻数をNとした場合に、巻線が巻回されるコアの磁束Φは、dΦ/dt=Vであるため、各巻線の電圧の総和が零であるので、コアの磁束変化の総和も零となる。従って、図4(a)に示す磁気回路から図4(c)に示す磁気回路に置き換えても、磁束の総和は、Φ1+Φ2+Φ3=0であるため、動作に影響しない。   When the number of turns of each winding Th, W, Th is equal and the number of turns is N, the magnetic flux Φ of the core around which the winding is wound is dΦ / dt = V. Since zero is zero, the total magnetic flux change of the core is also zero. Therefore, even if the magnetic circuit shown in FIG. 4A is replaced with the magnetic circuit shown in FIG. 4C, the total magnetic flux is Φ1 + Φ2 + Φ3 = 0, so that the operation is not affected.

また、Φ1+Φ2+Φ3=0であるため、磁束Φ1が通る脚30b、磁束Φ2が通る脚30c、磁束Φ3が通る脚30eの3つの脚を全て取り去って、図4(d)に示すような磁気回路としても動作に影響しない。図4(d)に示す磁気回路は、閉磁路が形成されたコア40の第1脚40aにトランスTaの1次巻線P及び2次巻線Sを巻回し、第2脚40bにトランスTbの1次巻線P及び2次巻線Sを巻回し、第3脚40cにギャップ44が形成されている。即ち、磁気回路を小型化することができる。   Further, since Φ1 + Φ2 + Φ3 = 0, all three legs of the leg 30b through which the magnetic flux Φ1 passes, the leg 30c through which the magnetic flux Φ2 passes, and the leg 30e through which the magnetic flux Φ3 passes are removed, and the magnetic circuit as shown in FIG. Does not affect the operation. In the magnetic circuit shown in FIG. 4D, the primary winding P and the secondary winding S of the transformer Ta are wound around the first leg 40a of the core 40 in which the closed magnetic circuit is formed, and the transformer Tb is wound around the second leg 40b. The primary winding P and the secondary winding S are wound, and a gap 44 is formed in the third leg 40c. That is, the magnetic circuit can be reduced in size.

このように、3脚からなるコアを用いることにより、2個のトランスとリアクトルを簡単化して、回路構成を簡単化できる。   In this way, by using the core consisting of three legs, the two transformers and the reactor can be simplified, and the circuit configuration can be simplified.

図5は本発明の実施例1のDC/ACインバータにおけるトランスの一例である。図5に示すトランスは、図4(d)に示すトランスをより詳細に示したものであり、日の字型のコア20を有し、コア20の中央脚であるコア部20aには、ギャップ21が形成されている。   FIG. 5 is an example of a transformer in the DC / AC inverter according to the first embodiment of the present invention. The transformer shown in FIG. 5 shows the transformer shown in FIG. 4 (d) in more detail. The transformer shown in FIG. 5 has a sun-shaped core 20, and a gap between the core portion 20a that is the center leg of the core 20 21 is formed.

コア20の側脚20b及び側脚20cの各々には、1次巻線Pと2次巻線Sとが近接して巻回されている。2次巻線Sは、巻線Saと巻線Sbと巻線Scと巻線Sdに分割されている。これにより、1次巻線P及び2次巻線S間にリーケージインダクタンスを持たせ、このリーケージインダクタンスをリアクトルL2として用いている。   A primary winding P and a secondary winding S are wound in close proximity to each of the side leg 20b and the side leg 20c of the core 20. The secondary winding S is divided into a winding Sa, a winding Sb, a winding Sc, and a winding Sd. Accordingly, a leakage inductance is provided between the primary winding P and the secondary winding S, and this leakage inductance is used as the reactor L2.

また、ギャップ21を挿入することにより励磁インダクタンスを適正値としている。また、CCFL14を駆動する場合には、1KV以上の高電圧が必要であるため、2次巻線Sを巻線Saと巻線Sbと巻線Scと巻線Sdに分割することにより、ストレーキャパシタを減少させると共に、耐電圧を向上させている。   Further, the magnetizing inductance is set to an appropriate value by inserting the gap 21. Further, when driving the CCFL 14, a high voltage of 1 KV or more is necessary, and therefore, by dividing the secondary winding S into the winding Sa, the winding Sb, the winding Sc, and the winding Sd, a stray capacitor is obtained. And withstand voltage are improved.

図6は本発明の実施例1のDC/ACインバータにおけるバランサ回路を用いたCCFL駆動部である。図6では、大型の液晶テレビのバックライト用であって、複数個のCCFL14−1〜14−nを用いて構成したものである。この場合、コンデンサC0の両端に、並列に接続された複数個のCCFL14−1〜14−nとバランサ回路16(本発明のバランサ回路に対応)との直列回路が接続されている。バランサ回路16により複数個のCCFL14−1〜14−nのインピーダンスを補正することにより、複数個のCCFL14−1〜14−nの電流をバランスさせ、良好に点灯することができる。   FIG. 6 shows a CCFL driving unit using a balancer circuit in the DC / AC inverter according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 6, it is for the backlight of a large-sized liquid crystal television, and is configured using a plurality of CCFLs 14-1 to 14-n. In this case, a series circuit of a plurality of CCFLs 14-1 to 14-n connected in parallel and the balancer circuit 16 (corresponding to the balancer circuit of the present invention) is connected to both ends of the capacitor C0. By correcting the impedance of the plurality of CCFLs 14-1 to 14-n by the balancer circuit 16, the currents of the plurality of CCFLs 14-1 to 14-n can be balanced and can be lit well.

このように、本発明では、2つのトランスTa,Tbにより複数個のCCFL14−1〜14−nを点灯した場合でも、スイッチング損失が少ないため、小容量のスイッチ素子を使用でき、小型で高効率な放電灯点灯システムを構築できる。   As described above, in the present invention, even when a plurality of CCFLs 14-1 to 14-n are turned on by two transformers Ta and Tb, the switching loss is small, so that a small-capacity switch element can be used, which is small and highly efficient. A simple discharge lamp lighting system.

本発明の実施例1のDC/ACインバータの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the DC / AC inverter of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のDC/ACインバータの入力電圧が低い場合の各部の信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of the signal of each part when the input voltage of the DC / AC inverter of Example 1 of this invention is low. 本発明の実施例1のDC/ACインバータの入力電圧が高い場合の各部の信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of the signal of each part in case the input voltage of the DC / AC inverter of Example 1 of this invention is high. 本発明の実施例1のDC/ACインバータのトランスとリアクトルとを一体化した磁気回路を示す図である。It is a figure which shows the magnetic circuit which integrated the transformer and reactor of the DC / AC inverter of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のDC/ACインバータにおけるトランスの一例である。It is an example of the transformer in the DC / AC inverter of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1のDC/ACインバータにおけるバランサ回路を用いたCCFL駆動部である。It is a CCFL drive part using the balancer circuit in the DC / AC inverter of Example 1 of this invention. 従来のDC/ACインバータの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional DC / AC inverter. 従来のDC/ACインバータの入力電圧が低い場合の各部の信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of the signal of each part when the input voltage of the conventional DC / AC inverter is low. 従来のDC/ACインバータの入力電圧が高い場合の各部の信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of the signal of each part in case the input voltage of the conventional DC / AC inverter is high.

符号の説明Explanation of symbols

Vdc1 直流電源
L2,L5,L6,Lf リアクトル
Q1〜Q4 スイッチ素子
T,Ta,Tb トランス
P 1次巻線
S 2次巻線
D1〜D4 ダイオード
C0〜C6 コンデンサ
10,10a 制御回路
12 電流検出回路
14 CCFL
16 バランサ回路
20 コア
20a コア部
21 ギャップ
Vdc1 DC power supplies L2, L5, L6, Lf Reactors Q1 to Q4 Switch elements T, Ta, Tb Transformer P Primary winding S Secondary windings D1 to D4 Diodes C0 to C6 Capacitors 10, 10a Control circuit 12 Current detection circuit 14 CCFL
16 Balancer circuit 20 Core 20a Core part 21 Gap

Claims (5)

直流電源の両端に第1スイッチ素子と第2スイッチ素子とが直列に接続された第1スイッチング回路と、前記第1又は第2スイッチ素子の両端に第1コンデンサと第1トランスの1次巻線とが直列に接続された第1直列回路とを有する第1コンバータと、
前記直流電源の両端に第3スイッチ素子と第4スイッチ素子とが直列に接続された第2スイッチング回路と、前記第3又は第4スイッチ素子の両端に第2コンデンサと第2トランスの1次巻線とが直列に接続された第2直列回路とを有する第2コンバータと、
前記第1トランスの2次巻線と前記第2トランスの2次巻線との直列回路の両端に接続されたローパスフィルタと、
前記第1及び第2コンバータ毎に一方のスイッチ素子と他方のスイッチ素子とを交互にオン/オフさせて前記第1及び第2コンバータ間の位相を調整することにより前記ローパスフィルタの出力端子に接続された負荷への出力電圧を調整する制御回路と、
前記第1トランスの3次巻線と前記第2トランスの3次巻線とが直列に接続された直列回路の両端に接続される第1リアクトルと、
を有することを特徴とするDC/ACインバータ。
A first switching circuit in which a first switch element and a second switch element are connected in series at both ends of a DC power supply, and a first capacitor and a primary winding of a first transformer at both ends of the first or second switch element. A first converter having a first series circuit connected to each other in series;
A second switching circuit in which a third switch element and a fourth switch element are connected in series at both ends of the DC power supply; a primary capacitor and a second transformer at both ends of the third or fourth switch element; A second converter having a second series circuit connected in series with the line;
A low pass filter connected to both ends of a series circuit of the secondary winding of the first transformer and the secondary winding of the second transformer;
For each of the first and second converters, one switch element and the other switch element are alternately turned on / off to adjust the phase between the first and second converters, thereby connecting to the output terminal of the low-pass filter. A control circuit for adjusting the output voltage to the connected load;
A first reactor connected to both ends of a series circuit in which the tertiary winding of the first transformer and the tertiary winding of the second transformer are connected in series;
A DC / AC inverter characterized by comprising:
前記第1、第2、第3及び第4スイッチ素子の両端には、電圧共振用コンデンサ及びダイオードが接続され、前記第1リアクトルの電流及び前記第1及び第2トランスの励磁インダクタンスの電流により出力電流の位相を遅らせることにより、前記第1、第2、第3及び第4スイッチ素子をゼロ電圧スイッチング動作させることを特徴とする請求項1記載のDC/ACインバータ。   A voltage resonance capacitor and a diode are connected to both ends of the first, second, third, and fourth switch elements, and output by the current of the first reactor and the current of the exciting inductance of the first and second transformers. 2. The DC / AC inverter according to claim 1, wherein the first, second, third, and fourth switching elements are subjected to zero voltage switching operation by delaying a phase of current. 閉磁路が形成された第1脚乃至第3脚からなるコアを有し、前記コアの第1脚には前記第1トランスの1次巻線及び2次巻線が巻回され、前記コアの第2脚には前記第2トランスの1次巻線及び2次巻線が巻回され、前記コアの第3脚に空隙が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のDC/ACインバータ。   A first leg to a third leg having a closed magnetic path formed thereon, and a primary winding and a secondary winding of the first transformer are wound around the first leg of the core; The primary winding and the secondary winding of the second transformer are wound around the second leg, and a gap is formed in the third leg of the core. DC / AC inverter. 前記ローパスフィルタは、リアクトルとコンデンサとを有し、前記リアクトルは、前記第1及び第2トランスの1次巻線及び2次巻線間のリーケージインダクタンスからなり、前記ローパスフィルタは、前記リーケージインダクタンスと前記コンデンサとにより、前記出力電圧を正弦波状にしたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のDC/ACインバータ。   The low-pass filter includes a reactor and a capacitor. The reactor includes a leakage inductance between a primary winding and a secondary winding of the first and second transformers. The low-pass filter includes the leakage inductance and the leakage inductance. The DC / AC inverter according to any one of claims 1 to 3, wherein the output voltage is made sinusoidal by the capacitor. 前記負荷は、複数個の冷陰極管と、
前記複数個の冷陰極管に直列に接続され且つ前記複数個の冷陰極管の電流をバランスさせるバランサ回路とを有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のDC/ACインバータ。
The load includes a plurality of cold cathode tubes,
5. The DC according to claim 1, further comprising a balancer circuit connected in series to the plurality of cold cathode tubes and balancing currents of the plurality of cold cathode tubes. / AC inverter.
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