JP2696840B2 - 周波数スイープ型インバータ - Google Patents
周波数スイープ型インバータInfo
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- JP2696840B2 JP2696840B2 JP62123238A JP12323887A JP2696840B2 JP 2696840 B2 JP2696840 B2 JP 2696840B2 JP 62123238 A JP62123238 A JP 62123238A JP 12323887 A JP12323887 A JP 12323887A JP 2696840 B2 JP2696840 B2 JP 2696840B2
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Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は、例えばコンデンサに充電して高電圧を得る
回路等において交流電源回路に用いる等に適したインバ
ータに関する。 ＜従来の技術＞ 従来のインバータは、基本的には固定周波数の発振器
によりスイッチ素子を駆動している。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、チャージポンプを利用した昇圧回路を含む
高電圧キャパシタチャージング用スイッチングレギュレ
ータでは、充電が進みに従って負荷が変化する。インバ
ータを共振型とし、共振の要素に昇圧回路および充電用
コンデンサを使用している場合、負荷変動に伴って共振
周波数が変化することになる。インバータの駆動周波数
が固定していると、負荷の状態によって次のような不具
合が生ずる。すなわち充電初期の負荷が重い状態では、
共振周波数が下がりすぎてスイッチ素子を流れる電流が
０になる前にスイッチ素子がOFFとなり、スイッチ素子
での消費電力が増大したり、スイッチ素子に並列に入れ
ているサージ吸収素子に大電流が流れるため、大きな定
格の素子が必要となったりする。また、充電が進んで負
荷が軽くなると、共振周波数が高くなってスイッチ素子
のON時間が必要以上に長くなる。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、簡単な構成のもとに上記の問題点を解決す
べくなされたもので、その構成を実施例図面である第１
図および第２図を参照しつつ説明すると、本発明は、共
振要素の一部もしくは全部を負荷（例えば昇圧回路５、
コンデンサCL等）に依存いている共振型インバータ１に
おいて、当該インバータの各スイッチ素子をON・OFFす
るためのタイミング信号を発生する発振器３が、電圧−
周波数変換回路31と、その電圧−周波数変換回路31への
入力電圧を生成する電源回路によって構成され、その電
源回路は、電圧−周波数変換回路31に一定電圧を供給す
るための第１の定電圧源Vsと、その第１の定電圧源Vsに
加算すべき電圧が充電されるコンデンサCFと、そのコン
デンサCFをあらかじめ測定された負荷の過渡的変化に対
応した速度で充電するための第２の定電圧源Ｖと、当該
インバータの起動時に動作してコンデンサCFへの充電を
開始させるためのスイッチ33を含み、発振器３の発振周
波数が、第１の定電圧源Vsの出力電圧に対応した所定の
周波数から負荷の過渡的変化に対応して経時的に変化す
るよう構成されていることによって特徴づけられる。 ＜作用＞ 電圧−周波数変換回路31への入力電圧は、起動開始当
初においては第１の定電圧源Vsからの出力電圧に等しい
が、その後、コンデンサCFの充電速度、つまり第２の定
電圧源Ｖの出力電圧に対応した速度で経時的に増大して
いく。従って、発振器31の出力周波数は、第１の定電圧
源Vsからの出力電圧に対応した起動開始当初の周波数か
ら、第２の定電圧源Ｖの出力電圧の大きさに応じた速度
で経時的に増大していく。第２の定電圧源によるコンデ
ンサCFの充電速度をあらかじめ測定した負荷の過渡的変
化に対応させておけば、インバータの各スイッチ素子は
負荷の過渡的変化に追随し常に最適な周波数のもとにス
イッチングされる。 ＜実施例＞ 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。 第１図は本発明実施例の回路構成図で、コンデンサCL
に高電圧を充電する回路に本発明を適用した例を示して
いる。また、第２図は第１図における発振器３の具体的
な回路構成図である。 それぞれサージ吸収素子Ｚが並列に接続されたスイッ
チ素子S1〜S4を備えてなるインバータ１は、ドライバ２
からの駆動信号によって、スイッチ素子S1とS2,S3とS4
とがそれぞれ連動してON・OFFされる。ドライバ２に
は、後述する発振器３の出力信号が入力されており、こ
の出力信号によってドライバ２の駆動信号の出力タイミ
ングが決定される。 インバータ１の出力は、共振用インダクタンスＬを介
して昇圧回路５中の昇圧トランス51の１次側に供給され
ている。昇圧回路５は、昇圧トランス51と、この昇圧ト
ランス51の２次側に接続されたシェンケル回路52によっ
て構成されている。シェンケル回路52は、倍電圧整流回
路を例えば２段直列接続してなる回路であって、C1〜
C3,CLがコンデンサ、D1〜D4はダイオードである。この
シェンケル回路52最終段の平滑用コンデンサが上述した
充電すべきコンデンサCLとなっている。 コンデンサCLの両端電圧は分圧抵抗R1,R2を介して検
出され、制御回路４に供給されている。制御回路４は、
充電指令を与えることによって発振器３にスタート信号
を供給するとともに、コンデンサCLの電圧が参照電圧VR
に達したときにはストップ信号を供給するよう構成され
ている。 発振器３は、制御回路４からのスタート信号の到来を
起点として、あらかじめ設定された周波数FSから時間と
ともに漸増する周波数の信号を発生してドライバ２に供
給するとともに、ストップ信号の到来によってその供給
を停止し、かつ、発振周波数を元の周波数FSに戻すよう
構成されている。すなわち、第２図に示すように、この
例において発振器３は、Ｖ−Ｆコンバータ31と、このＶ
−Ｆコンバータ31の入力電圧を供給するための電源回
路、およびゲート回路22によって構成されている。電源
回路は、Ｖ−Ｆコンバータ31に一定の電圧を供給するた
めの第１の定電圧源VSと、この第１の定電圧源VSの出力
に加算すべき電圧が充電されるコンデンサCFと、抵抗RF
と第２の定電圧源ＶとからなるコンデンサCFの充電回
路、およびこの充電回路の充・放電を制御するスイッチ
33と34とから構成されている。スイッチ33は制御回路４
からのスタート信号によって閉成され、スイッチ34は同
じくストップ信号によって閉成される。また、ゲート回
路32は、スタート信号の到来によってゲートを開き、ス
トップ信号の到来によってゲートを閉じるよう構成され
ている。 次に、発振器３の設定方法とともに作用を述べる。 昇圧回路５のコンデンサC1〜C3とコンデンサCLが放電
しきった状態から、充電指令を与えて回路動作をスター
トさせると、インバータ１は、L,C1,C3または、L,C2,CL
で決まる共振周波数ｆ、で表わされるようなサイン波状の電流波形で動作する。
式中、Ｃは合成容量,RONは内部抵抗で、充電が進むに従
って合成容量Ｃが減少し、共振周波数ｆが高くなる。 発振器３のＶ−Ｆコンバータ31には、スタート信号到
来直後においては第１の定電圧源VSの出力電圧が供給さ
れ、以後、ストップ信号が到来するまではその電圧に、
コンデンサCFの両端電圧が加算された電圧が供給され
る。そこで、各コンデンサC1〜C3,CLが放電しきった状
態での共振周波数をfsとすると、第１の定電圧源VSの大
きさを、このVSのみの供給によってＶ−Ｆコンバータ31
の出力周波数がfsと一致するような値に設定する。ま
た、コンデンサCLが参照電圧VRにまで充電される直前に
おける共振周波数をfeとすると、ストップ信号の到来時
におけるＶ−Ｆコンバータ31の出力周波数がこのfeに一
致するよう、第２の定電圧源Ｖの大きさを設定する。 以上の設定をあらかじめ行った状態で回路をスタート
させると、発振器３の発振周波数は第３図に示すように
スタート信号の到来を起点として経時的に漸増し、これ
によって、インバータ１の駆動周波数が負荷変動に伴う
共振周波数の変化にほぼ対応して変化することになる。 また、本発明は以上の実施例に限定されることなく、
コンデンサを充電するための他の方式の回路は勿論のこ
と、共振要素の一部または全部を負荷依存している共振
型インバータ全般に広く利用することができる。 ＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、１つの電圧−
周波数変換回路と、その入力電圧を供給するための電源
回路である２つの定電圧源とコンデンサ、および充電開
始用のスイッチを備えた簡単な回路構成のもとに、あら
かじめ測定された負荷変動に対応して発振周波数が経時
的に変化する発振器を構成して、その出力によってイン
バータの駆動タイミングを制御するように構成したか
ら、以下の効果をローコストで達成することができる。
すなわち、負荷変動に伴う共振周波数の変化に追随して
インバータの駆動周波数が変化することになり、インバ
ータのスイッチ素子に電流が流れている状態でスイッチ
素子がOFFになることがなくなり、スイッチ素子での消
費電力が減少して電源効率が向上する。また、スイッチ
素子がOFFになる瞬間にサージ吸収素子に流れるサージ
電流が著しく減少することから、素子の長寿命化が達成
され、かつ、小電力容量のサージ吸収素子の使用が可能
となる。
回路等において交流電源回路に用いる等に適したインバ
ータに関する。 ＜従来の技術＞ 従来のインバータは、基本的には固定周波数の発振器
によりスイッチ素子を駆動している。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、チャージポンプを利用した昇圧回路を含む
高電圧キャパシタチャージング用スイッチングレギュレ
ータでは、充電が進みに従って負荷が変化する。インバ
ータを共振型とし、共振の要素に昇圧回路および充電用
コンデンサを使用している場合、負荷変動に伴って共振
周波数が変化することになる。インバータの駆動周波数
が固定していると、負荷の状態によって次のような不具
合が生ずる。すなわち充電初期の負荷が重い状態では、
共振周波数が下がりすぎてスイッチ素子を流れる電流が
０になる前にスイッチ素子がOFFとなり、スイッチ素子
での消費電力が増大したり、スイッチ素子に並列に入れ
ているサージ吸収素子に大電流が流れるため、大きな定
格の素子が必要となったりする。また、充電が進んで負
荷が軽くなると、共振周波数が高くなってスイッチ素子
のON時間が必要以上に長くなる。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、簡単な構成のもとに上記の問題点を解決す
べくなされたもので、その構成を実施例図面である第１
図および第２図を参照しつつ説明すると、本発明は、共
振要素の一部もしくは全部を負荷（例えば昇圧回路５、
コンデンサCL等）に依存いている共振型インバータ１に
おいて、当該インバータの各スイッチ素子をON・OFFす
るためのタイミング信号を発生する発振器３が、電圧−
周波数変換回路31と、その電圧−周波数変換回路31への
入力電圧を生成する電源回路によって構成され、その電
源回路は、電圧−周波数変換回路31に一定電圧を供給す
るための第１の定電圧源Vsと、その第１の定電圧源Vsに
加算すべき電圧が充電されるコンデンサCFと、そのコン
デンサCFをあらかじめ測定された負荷の過渡的変化に対
応した速度で充電するための第２の定電圧源Ｖと、当該
インバータの起動時に動作してコンデンサCFへの充電を
開始させるためのスイッチ33を含み、発振器３の発振周
波数が、第１の定電圧源Vsの出力電圧に対応した所定の
周波数から負荷の過渡的変化に対応して経時的に変化す
るよう構成されていることによって特徴づけられる。 ＜作用＞ 電圧−周波数変換回路31への入力電圧は、起動開始当
初においては第１の定電圧源Vsからの出力電圧に等しい
が、その後、コンデンサCFの充電速度、つまり第２の定
電圧源Ｖの出力電圧に対応した速度で経時的に増大して
いく。従って、発振器31の出力周波数は、第１の定電圧
源Vsからの出力電圧に対応した起動開始当初の周波数か
ら、第２の定電圧源Ｖの出力電圧の大きさに応じた速度
で経時的に増大していく。第２の定電圧源によるコンデ
ンサCFの充電速度をあらかじめ測定した負荷の過渡的変
化に対応させておけば、インバータの各スイッチ素子は
負荷の過渡的変化に追随し常に最適な周波数のもとにス
イッチングされる。 ＜実施例＞ 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。 第１図は本発明実施例の回路構成図で、コンデンサCL
に高電圧を充電する回路に本発明を適用した例を示して
いる。また、第２図は第１図における発振器３の具体的
な回路構成図である。 それぞれサージ吸収素子Ｚが並列に接続されたスイッ
チ素子S1〜S4を備えてなるインバータ１は、ドライバ２
からの駆動信号によって、スイッチ素子S1とS2,S3とS4
とがそれぞれ連動してON・OFFされる。ドライバ２に
は、後述する発振器３の出力信号が入力されており、こ
の出力信号によってドライバ２の駆動信号の出力タイミ
ングが決定される。 インバータ１の出力は、共振用インダクタンスＬを介
して昇圧回路５中の昇圧トランス51の１次側に供給され
ている。昇圧回路５は、昇圧トランス51と、この昇圧ト
ランス51の２次側に接続されたシェンケル回路52によっ
て構成されている。シェンケル回路52は、倍電圧整流回
路を例えば２段直列接続してなる回路であって、C1〜
C3,CLがコンデンサ、D1〜D4はダイオードである。この
シェンケル回路52最終段の平滑用コンデンサが上述した
充電すべきコンデンサCLとなっている。 コンデンサCLの両端電圧は分圧抵抗R1,R2を介して検
出され、制御回路４に供給されている。制御回路４は、
充電指令を与えることによって発振器３にスタート信号
を供給するとともに、コンデンサCLの電圧が参照電圧VR
に達したときにはストップ信号を供給するよう構成され
ている。 発振器３は、制御回路４からのスタート信号の到来を
起点として、あらかじめ設定された周波数FSから時間と
ともに漸増する周波数の信号を発生してドライバ２に供
給するとともに、ストップ信号の到来によってその供給
を停止し、かつ、発振周波数を元の周波数FSに戻すよう
構成されている。すなわち、第２図に示すように、この
例において発振器３は、Ｖ−Ｆコンバータ31と、このＶ
−Ｆコンバータ31の入力電圧を供給するための電源回
路、およびゲート回路22によって構成されている。電源
回路は、Ｖ−Ｆコンバータ31に一定の電圧を供給するた
めの第１の定電圧源VSと、この第１の定電圧源VSの出力
に加算すべき電圧が充電されるコンデンサCFと、抵抗RF
と第２の定電圧源ＶとからなるコンデンサCFの充電回
路、およびこの充電回路の充・放電を制御するスイッチ
33と34とから構成されている。スイッチ33は制御回路４
からのスタート信号によって閉成され、スイッチ34は同
じくストップ信号によって閉成される。また、ゲート回
路32は、スタート信号の到来によってゲートを開き、ス
トップ信号の到来によってゲートを閉じるよう構成され
ている。 次に、発振器３の設定方法とともに作用を述べる。 昇圧回路５のコンデンサC1〜C3とコンデンサCLが放電
しきった状態から、充電指令を与えて回路動作をスター
トさせると、インバータ１は、L,C1,C3または、L,C2,CL
で決まる共振周波数ｆ、で表わされるようなサイン波状の電流波形で動作する。
式中、Ｃは合成容量,RONは内部抵抗で、充電が進むに従
って合成容量Ｃが減少し、共振周波数ｆが高くなる。 発振器３のＶ−Ｆコンバータ31には、スタート信号到
来直後においては第１の定電圧源VSの出力電圧が供給さ
れ、以後、ストップ信号が到来するまではその電圧に、
コンデンサCFの両端電圧が加算された電圧が供給され
る。そこで、各コンデンサC1〜C3,CLが放電しきった状
態での共振周波数をfsとすると、第１の定電圧源VSの大
きさを、このVSのみの供給によってＶ−Ｆコンバータ31
の出力周波数がfsと一致するような値に設定する。ま
た、コンデンサCLが参照電圧VRにまで充電される直前に
おける共振周波数をfeとすると、ストップ信号の到来時
におけるＶ−Ｆコンバータ31の出力周波数がこのfeに一
致するよう、第２の定電圧源Ｖの大きさを設定する。 以上の設定をあらかじめ行った状態で回路をスタート
させると、発振器３の発振周波数は第３図に示すように
スタート信号の到来を起点として経時的に漸増し、これ
によって、インバータ１の駆動周波数が負荷変動に伴う
共振周波数の変化にほぼ対応して変化することになる。 また、本発明は以上の実施例に限定されることなく、
コンデンサを充電するための他の方式の回路は勿論のこ
と、共振要素の一部または全部を負荷依存している共振
型インバータ全般に広く利用することができる。 ＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、１つの電圧−
周波数変換回路と、その入力電圧を供給するための電源
回路である２つの定電圧源とコンデンサ、および充電開
始用のスイッチを備えた簡単な回路構成のもとに、あら
かじめ測定された負荷変動に対応して発振周波数が経時
的に変化する発振器を構成して、その出力によってイン
バータの駆動タイミングを制御するように構成したか
ら、以下の効果をローコストで達成することができる。
すなわち、負荷変動に伴う共振周波数の変化に追随して
インバータの駆動周波数が変化することになり、インバ
ータのスイッチ素子に電流が流れている状態でスイッチ
素子がOFFになることがなくなり、スイッチ素子での消
費電力が減少して電源効率が向上する。また、スイッチ
素子がOFFになる瞬間にサージ吸収素子に流れるサージ
電流が著しく減少することから、素子の長寿命化が達成
され、かつ、小電力容量のサージ吸収素子の使用が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例の回路構成図、
第２図はその発振器３の回路構成例を示す図、
第３図はその発振器３の出力周波数の説明図である。
１……インバータ
２……ドライバ
３……発振器
４……制御回路
５……昇圧回路
31……Ｖ−Ｆコンバータ
32……ゲート回路
33,34……スイッチ
C1〜C3,CL,CF……コンデンサ
Ｌ……共振用インダクタンス
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．共振要素の一部もしくは全部を負荷に依存している
共振型インバータにおいて、当該インバータの各スイッ
チ素子をON・OFFするためのタイミング信号を発生する
発振器が、電圧−周波数変換回路と、その電圧−周波数
変換回路への入力電圧を生成する電源回路によって構成
され、その電源回路は、上記電圧−周波数変換回路に一
定電圧を供給するための第１の定電圧源と、その第１の
定電圧源に加算すべき電圧が充電されるコンデンサと、
そのコンデンサをあらかじめ測定された負荷の過渡的変
化に対応した速度で充電するための第２の定電圧源と、
当該インバータの起動時に動作して上記コンデンサへの
充電を開始させるためのスイッチを含み、上記発振器の
発振周波数が、上記第１の定電圧源の出力電圧に対応し
た所定の周波数から負荷の過渡的変化に対応して経時的
に変化するよう構成されていることを特徴とする、周波
数スイープ型インバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123238A JP2696840B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 周波数スイープ型インバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123238A JP2696840B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 周波数スイープ型インバータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63290169A JPS63290169A (ja) | 1988-11-28 |
| JP2696840B2 true JP2696840B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=14855616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62123238A Expired - Fee Related JP2696840B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 周波数スイープ型インバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2696840B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6266595A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-26 | 松下電器産業株式会社 | マグネトロン用インバ−タ電源制御方法 |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP62123238A patent/JP2696840B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63290169A (ja) | 1988-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |