JP2742412B2 - Inverter device - Google Patents
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- JP2742412B2 JP2742412B2 JP62006401A JP640187A JP2742412B2 JP 2742412 B2 JP2742412 B2 JP 2742412B2 JP 62006401 A JP62006401 A JP 62006401A JP 640187 A JP640187 A JP 640187A JP 2742412 B2 JP2742412 B2 JP 2742412B2
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Description
【発明の詳細な説明】
[技術分野]
本発明はインバータ装置に関するものである。
[背景技術]
第8図は従来の自励形のインバータ回路Bを用いたイ
ンバータ装置の構成を示し、直流電源(交流電源の整流
電圧も含む)Eより直列にトランジスタQ1、Q2が接続し
てあり、トランジスタQ1、Q2に対し図示の極性でダイオ
ードD1、D2を並列に接続してある。トランジスタQ1と並
列にコンデンサC1、負荷R、駆動トランスT1の1次巻線
n1の直列回路が接続されている、1次巻線n1を有する駆
動トランスT1は2次巻線n2、n3を有し、2次巻線n2はト
ランジスタQ1の制御抵抗R1に接続され、2次巻線n3はト
ランジスタQ2の制御抵抗R2に接続されている。負荷Rは
インダクタンスL、コンデンサC1、放電灯LAとからなる
共振回路を構成してある。更にインバータ回路Bには起
動回路STを設けてあり、この起動回路STは以下のように
構成している。即ち抵抗R3とコンデンサC3を直列に接続
し、抵抗R3とコンデンサC3の接続点を例えばダイアック
Q5のような双方向性スイッチ素子の一端に接続し、その
ダイアックQ5の他端をトランジスタQ2のベースに接続し
てある。また抵抗R3、コンデンサC3の接続点をダイオー
ドD3を介してトランジスタQ2のコレクタに接続してい
る。
上述したインバータ回路Bの動作は次の通りである。
即ち電源スイッチSWがオンするとコンデンサC3が抵抗R3
を介して充電される。次いでコンデンサC3の電圧がダイ
アックQ5のブレークオーバー電圧に達するとコンデンサ
C3はトランジスタQ2のベース・エミッタ接合を介して放
電する。この放電によりトランジスタQ2が初めて導通す
る。従って直流電源E→コンデンサC1→負荷R→駆動ト
ランスT1の1次巻線n1→トランジスタQ2→直流電源Eを
介して電流が流れてコンデンサC1を充電する。この電流
は駆動トランスT1の1次巻線n1を流れるから、2個の2
次巻線n2、n3に電圧が誘起する。2次巻線n3の誘起電圧
はトランジスタQ2の導通状態を維持する極性(順電圧)
を有する。その後コンデンサC1を充電しようとして電流
は増加するが、充電が進むにつれて電流は次第に減少
し、やがて零に近づいた時に、駆動トランスT1による帰
還電圧がトランジスタQ1には順電圧、トランジスタQ2に
は逆電圧となってトランジスタQ2はオフし、トランジス
タQ1はオンする。すると、負荷Rと駆動トランスT1の1
次巻線n1とトランジスタQ1とで閉回路ができてコンデン
サC1は放電を始める。このコンデンサ放電による振動で
以後トランジスタQ1はオフし、トランジスタQ2をオンさ
せると云うようにコンデンサC1の充放電を繰返すことに
よって両トランジスタQ1、Q2を交互にオンオフして負荷
Rに電流を流し、コンデンサC2に発生する共振電圧によ
り放電通LAが始動点灯する。
しかしこのような構成において、トランジスタQ1、Q2
のhFE(直流電流増幅率)、駆動トランスT1のμs(比
透磁率)、tanδ(損失係数)、共振回路を構成する負
荷R中のインダクタンスLのインダクタンス値、コンデ
ンサC2の容量値などのバラツキにより、放電灯たる負荷
Rに流れる電流が大幅に変動する。電流が減少した時
は、規定の照度が得られず、電流が増加した場合は、放
電灯LAに規定値以上の電流が流れ、放電灯LAの寿命に悪
影響を与える。また、トランジスタQ1、Q2、インダクタ
ンスLに大きな電流が流れ発熱量が大きくなる。以上の
ような問題点は、直流電源E電圧が変動した場合にも起
きる。
従来より負荷変動補償を行なう放電灯点灯方式とし
て、第9図に示すような周波数制御方式がよく用いられ
る。第10図はその具体回路例を示したもので、交流を整
流した電源を含む直流電源Eを入力として、コンデンサ
C4、C5、ダイオードD1、D2、トランジスタQ1、Q2によっ
てハーフブッリジ型インバータ回路Bが構成され、負荷
RとしてチョークコイルL1、放電灯LAが直列接続される
と共に放電灯LAに並列にコンデンサC6が接続され、直列
共振回路を構成している。トランジスタQ1、Q2の制御は
制御回路Sによって行なわれ、負荷電流検出回路Fがラ
ンプ電流を検出して制御回路Sへフィードバックしてい
る。この構成において、全点灯時には第11図(a)に示
すように、共振周波数より高いある一定のスイッチング
周波数でトランジスタQ1、Q2をオンオフさせ、負荷電流
が大の際には同図(b)に示すように、トランジスタ
Q1、Q2のスイッチング周波数の設定を上げることにより
共振回路のインピーダンスを大きくして、ランプ電流を
低下させることができる。
しかし上述のような方式では、周波数を可変とするた
め、電源帰還雑音が増加したり、周波数を増加した場合
トランジスタのスイッチングロスが増加するなど問題点
があった。
[発明の目的]
本発明は上記の問題点に鑑み為されたものであり、そ
の目的とするところは周波数を変化させることなく、ま
たスイッチングトランジスタの損失を増加させることな
く、負荷電流の変動補償を行なうことのできる簡単な回
路構成のインバータ装置を提供するにある。
[発明の開示]
本発明では、上記目的を達成するために、直流電源
と、この直流電源の両端にトランジスタとこのトランジ
スタに逆並列接続されたダイオードとからなるスイッチ
ング要素が少なくとも一対直列に接続され、各スイッチ
ング要素に対して所定周期で交互に設定されるドライブ
期間において対応するスイッチング要素をオンして上記
直流電源の電圧を交流電圧に変換して出力するインバー
タ回路と、このインバータ回路の出力により付勢される
負荷とから成るインバータ装置であって、上記ドライブ
期間における各スイッチング要素のオンする期間の比を
可変する制御回路と、負荷と直列に接続され上記一対の
スイッチング要素の各オン期間の比の変化により発生す
るインバータ回路の正負電圧が非対称な出力電圧に含ま
れる直流成分をカットするコンデンサを上記インバータ
回路に設け、制御回路を上記一対のスイッチング要素の
一方の制御端子に接続されてオン時に当該スイッチング
要素への駆動信号を遮断する副スイッチング素子と、イ
ンバータ回路の負荷電流、入力電圧などの負荷変動検出
要素を検出して該検出出力と基準値とを比較する比較器
と、比較器の比較出力を積分して前記副スイッチング素
子の制御端子に帰還する帰還経路とを設けて構成したこ
とを特徴とする。
以下本発明を実施例により説明する。
実施例1
本発明インバータ装置による放電灯点灯装置は、直流
電源を電源とし、インダクタンス、コンデンサおよび放
電灯よりなる直列共振回路を負荷とする自励発振敷イン
バータ回路において、インバータ回路を構成する一対の
スイッチング素子の一方の帰還入力端に副スイッチング
素子を並列接続し、該副スイッチング素子の制御端にス
イッチ手段を介してインバータ回路の出力の一部を比較
器と積分器とを通して帰還せしめたものであり、自励発
振により所定周期で一対のスイッチング素子のドライブ
期間を帰還信号により交互に設定してドライブ期間にお
いて対応するスイッチング素子をオン駆動するととも
に、一方のスイッチング素子の帰還信号を副スイッチン
グ素子で強制的に遮断して当該スイッチング素子のドラ
イブ期間におけるオン期間を短縮することにより、両ス
イッチング素子のオン期間の比を可変するようにした点
に特徴を有する。
第1図はハーフブッリジ型インバータ回路を用いた実
施例を示したものである。同図においてインバータ回路
Bは第8図と同様に直流電源Eを電源とし、ダイオード
D1、D2、コンデンサC1、C2、および主スイッチング素子
たるトランジスタQ1、Q2等によって構成され、負荷Rと
してインダクタンスL、放電灯LAが直列接続されると共
に、放電灯LAに並列にコンデンサC2が接続されて、直列
共振回路が構成されている。起動回路STは第8図回路の
起動回路STと同様に構成され、電源投入時にインバータ
回路Bを起動させるためのものである。さらにトランジ
スタQ2のベース、エミッタ間には副スイッチング素子た
るトランジスタQ3が抵抗R2を介して接続される。トラン
ジスタQ3のベースには、制御用のトランジスタQ4が接続
され、これは単安定マルチバイブレータIC2の出力によ
りオン、オフされる。尚図中の単安定マルチバイブレー
タIC1,IC2は市販のIC、MC14538B、SN74123Nなどによっ
て構成される、さらに、トランジスタQ3のベースとトラ
ンジスタQ4のコレクタとの接続点は、積分器1のオペア
ンプIC4の出力端に抵抗R18を介して接続される。オペア
ンプIC4は励えばμPC451で構成される。積分器1は比較
器2の出力信号q3を抵抗R19を介してオペアンプIC4に入
力するようになっている。比較器2はコンパレータIC3
(例えば、μPC451)からなり、電流トランスT2で検出
した負荷電流ILAに比例した2次出力をダイオードD4、
コンデンサC6で整流平滑して得られた検出出力電圧Viを
基準電圧eとを比較する。この基準電圧eはツェナーダ
イオードなどにより得る。
而して電流トランスT2、コンパレータIC3、トランジ
スタQ3,Q4、単安定マルチバイブレータIC1,IC2等により
インバータ回路Bの出力の変動を補償する制御回路Sを
構成する。
次に本実施例の動作を第2図及び第3図の波形図によ
り説明する。まず単安定マルチIC1、IC2は以下のような
動作をする。つまり単安定マルチバイブレータIC1の入
力端B1には、トランジスタQ2のVCEを抵抗R4、、R5によ
り分圧して得られた電圧VR5(第2図(イ))が入力さ
れる。単安定マルチバイブレータIC1の出力端Q1には、
電圧VR5の立ち下りでハイレベルとなる信号q1が出る。
この時間は、コンデンサC7と抵抗R6で決定される(第2
図(ハ)参照)。単安定マルチバイブレータIC1の出力
信号q1は更に単安定マルチバイブレータIC2の入力端B2
に入力され、単安定マルチバイブレータIC2の出力端
2には、信号q1の立ち下りでローレベルとなる信号q2が
出力される。信号q2のローレベルの期間はコンデンサC8
と抵抗R7で決定される(第2図(ニ)参照)。
この信号q2は抵抗R8を介してトランジスタQ4のベース
に入力され、トランジスタQ4をオン、オフさせる。次に
電流トランスT2は負荷電流ILAを検出し、この検出出力
電圧Viは、比較器2のコンパレータIC3により基準電圧
eと比較される。コンパレータIC3の出力端には、Vi>
eの時、ローレベル、Vi>eの時に、ハイレベルとなる
信号q3が第3図(イ)のように出力される。この信号q3
は更に積分器1に入力され、その積分器1の出力信号q4
は第3図(ロ)のようになる。ここで積分器1は反転積
分器を構成するから入出力信号の位相が逆転する。さて
信号q4は抵抗R18を介してトランジスタQ3のベースと、
トランジスタQ4のコレクタの接続点に入力される。
而して負荷電流ILAが増加し、Vi>eになると、信号q
3が第3図(イ)に示すようにローレベルになり、積分
器1の出力信号q4は第3図(ロ)に示すように直線的に
増加し、トランジスタQ3はトランジスタQ4のオフに同期
してオンとなる。これによりトランジスタQ2が急速にオ
フする。この結果トランジスタQ2のオン期間はトランジ
スタQ1のオン期間より小さくなり、両トランジスタQ1,Q
2の期間はアンバランスとなり、負荷電流ILAが小さくな
る。この原理は既に特願昭60−13716号によって提案し
ているものである。その原理を要約すると両トランジス
タQ1,Q2のオン期間を異ならせることによって正側波形
と負側波形とが同一でない(オンデューティが異なる)
非対称な交流波形を形成し、この交流波形をコンデンサ
C1を介して負荷Rに印加すると、コンデンサC1によって
直流成分がカットされることになり、非対称性に応じた
電力が負荷Rに供給されることになる。従ってトランジ
スタQ1のオン期間より小さくなり、両トランジスタQ1,Q
2のオン期間を徐々に変化させて交流出力の非対称性を
変えることによって負荷Rに供給される電力を調整でき
ることになる。
さて負荷電流ILAが小さくなり、やがて、Vi>eとな
ると、比較器2のコンパレータIC3の出力信号q3がハイ
レベルとなる。この結果第3図(ロ)に示すように積分
器1の出力信号q4は直線的に減少し、やがてトランジス
タQ3がオフ状態となりトランジスタQ1,Q2のオン期間が
等しくなり、負荷電流ILAが増加する。
以上の動作を繰り返すことにより、負荷電流ILAの出
力波形は第3図(ニ)に示す様になり、その結果として
負荷電流ILAの検出出力電圧Viは比較器2の基準電圧e
とほぼ等しくなり、負荷電流ILAも略一定の値となる。
本実施例において第3図(ニ)の負荷電流ILAが変化
する周期Tは第1図に示す積分器1の時定数コンデンサ
C9、抵抗R19により決定されるが、周期Tが20msec以上
の場合負荷電流ILAの変動が人間の目にちらつきとして
認められるので周期Tは20msec以下とする。尚第2図
(ロ)はトランジスタQ2に流れる電流IQ2、又第3図
(ハ)はトランジスタQ3に流れる電流IQ3を、また同図
(ホ)は信号q2を示す。
実施例2
第4図は本実施例を示しており、本実施例ではトラン
ジスタQ2のベースに副スイッチング素子たるトランジス
タQ3を直列に接続して、2次巻線n3の出力を抵抗R20と
トランジスタQ3を介してトランジスタQ2のベースに接続
するようになっている。そしてトランジスタQ3のベース
には制御用のトランジスタQ4が接続されこのトランジス
タQ4が実施例1と同様に単安定マルチバイブレータIC2
の出力によりオンオフされる。さらにトランジスタQ3の
ベースとトランジスタQ4のコレクタの接続点には積分器
1の出力端が抵抗R18を介して接続されている。
以上の構成が実施例1と相違する点であり、他の構成
は実施例1と同様となっている。
次に本実施例の動作を第5図及び第6図の波形図によ
り説明する。まず単安定マルチIC1、IC2は以下のような
動作をする。つまり単安定マルチバイブレータIC1の入
力端B1には、トランジスタQ2のVCEを抵抗R4、R5により
分圧して得られた電圧VR5(第5図(イ))が入力され
る。単安定マルチバイブレータIC1の出力端Q1には、電
圧VR5の立ち下りでハイレベルとなる信号q1が出る。こ
の期間は、コンデンサC7と抵抗R6で決定される(第5図
(ハ)参照)。単安定マルチバイブレータIC1の出力信
号q1は更に単安定マルチバイブレータIC2の入力端B2に
入力され、単安定マルチバイブレータIC2の出力端Q2に
は、信号q1の立ち下りでハイレベルとなる信号q2が出力
される。信号q2のハイレベルの期間はコンデンサC8と抵
抗R7で決定される(第5図(ニ)参照)。
この信号q2は抵抗R8を介してトランジスタQ4のベース
に入力され、トランジスタQ4をオン、オフさせる。次に
電流トランスT2は負荷電流ILAを検出し、この検出出力
電圧Viは、比較器2のコンパレータIC3により基準電圧
eと比較される。コンパレータIC3の出力端には、Vi>
eの時、ローレベル、Vi>eの時に、ハイレベルとなる
信号q3が第6図(イ)のように出力される。この信号q3
は更に積分器1に入力され、その積分器1の出力信号q4
は第6図(ロ)のようになる。ここで積分器1は反転積
分器を構成するから入出力信号の位相が逆転する。さて
信号q4は抵抗R18を介してトランジスタQ3のベースと、
トランジスタQ4のコレクタの接続点に入力される。
而して負荷電流ILAが増加し、Vi>eになると、信号q
3が第6図(イ)に示すようにローレベルになり、積分
器1の出力信号q4は第6図(ロ)に示すように直線的に
増加し、トランジスタQ3はトランジスタQ4のオンに同期
してオフとなる。これによりトランジスタQ2が急速にオ
フする。この結果トランジスタQ2のオン期間はトランジ
スタQ1,Q2のオン期間はアンバランスとなり、負荷電流I
LAが小さくなる。
さて負荷電流ILAが小さくなり、やがて、Vi>eとな
ると、比較器2のコンパレータIC3の出力信号q3がハイ
レベルとなる。この結果第6図(ロ)に示すように積分
器1の出力信号q4は直線的に減少し、やがてトランジス
タQ3がオフ状態となりトランジスタQ1,Q2のオン期間が
等しくなり、負荷電流ILAが増加する。
以上の動作を繰り返すことにより、負荷電流ILAの出
力波形は第6図(ニ)に示す様になり、その結果として
負荷電流ILAの検出出力電圧Viは比較器2の基準電圧e
とほぼ等しくなり、負荷電流ILAも略一定の値となる。
本実施例において第6図(ニ)の負荷電流ILAが変化
する周期Tは第4図に示す積分器1の時定数コンデンサ
C9、抵抗R19により決定されるが、周期Tが20msec以上
の場合負荷電流ILAの変動が人間の目にちらつきとして
認められるので周期Tは20msec以下とする。尚第5図
(ロ)はトランジスタQ2に流れる電流IQ2、又第6図
(ハ)はトランジスタQ4に流れる電流IQ4を、また同図
(ホ)は信号q2を示す。
実施例3
上記実施例1,2が共に負荷電流ILAに対応した検出出力
電圧Viを比較器2の入力とするものであるに対して、本
実施例は入力電圧を抵抗R21,R22により分圧検出してそ
の検出電圧を比較器2に入力するようにしたもので、そ
の他の構成、動作は実施例1と同様である。
[発明の効果]
本発明では、直流電源と、この直流電源の両端にトラ
ンジスタとこのトランジスタに逆並列接続されたダイオ
ードとからなるスイッチング要素が少なくとも一対直列
に接続され、各スイッチング要素に対して所定周期で交
互に設定されるドライブ期間において対応するスイッチ
ング要素をオンして上記直流電源の電圧を交流電圧に変
換して出力するインバータ回路と、このインバータ回路
の出力により付勢される負荷とから成るインバータ装置
であって、上記ドライブ期間における各スイッチング要
素のオンする期間の比を可変する制御回路と、負荷と直
列に接続され上記一対のスイッチング要素の各オン期間
の比の変化により発生するインバータ回路の正負電圧が
非対称な出力電圧に含まれる直流成分をカットするコン
デンサとを上記インバータ路に設け、制御回路を上記一
対のスイッチング要素の一方の制御端子に接続されてオ
ン時に当該スイッチング要素への駆動信号を遮断する副
スイッチング素子と、インバータ回路の負荷電流、入力
電圧などの負荷変動検出要素を検出して該検出出力と基
準値とを比較する比較器と、比較器の比較出力を積分し
て前記副スイッチング素子の制御端子に帰還する帰還経
路とを設けたことにより、自励式のインバータ回路の出
力の変動を補償することができ、その結果発振周波数を
変えることができるものの制御が複雑で且つ損失増加等
の問題がある他励式のインバータ回路を用いることなく
負荷変動補償ができ、雑音の発生防止や、スイッチング
素子のスイッチングロスの低減等に有利であるという効
果を奏する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an inverter device. [Background Art] FIG. 8 shows a configuration of an inverter device using a conventional self-excited inverter circuit B, in which transistors Q 1 and Q 2 are connected in series from a DC power supply (including a rectified voltage of an AC power supply) E. The diodes D 1 and D 2 are connected in parallel to the transistors Q 1 and Q 2 with the polarity shown. Capacitor C 1 , load R, primary winding of drive transformer T 1 in parallel with transistor Q 1
a series circuit of n 1 is connected, drive transformer T 1 having a primary winding n 1 has a secondary winding n 2, n 3, the secondary winding n 2 control resistance of the transistor Q 1 It is connected to R 1, 2 winding n 3 is connected to a control resistor R 2 of the transistor Q 2. The load R forms a resonance circuit including the inductance L, the capacitor C 1 , and the discharge lamp LA. Further, the inverter circuit B is provided with a start circuit ST, and the start circuit ST is configured as follows. That connecting a resistor R 3 and capacitor C 3 in series, the connection point of the resistor R 3 and capacitor C 3 example DIAC
Connected to one end of the bidirectional switching elements, such as Q 5, it is connected to the other end of the diac Q 5 to the base of the transistor Q 2. The connection point between the resistor R 3 and the capacitor C 3 is connected to the collector of the transistor Q 2 via the diode D 3 . The operation of the above-described inverter circuit B is as follows.
That is, when the power switch SW is turned on, the capacitor C 3 becomes the resistor R 3
Is charged through. Then the capacitor when the voltage of the capacitor C 3 reaches the break-over voltage of the diac Q 5
C 3 is discharged through the base-emitter junction of the transistor Q 2. Transistor Q 2 for the first time conducted by this discharge. Thus charging the capacitor C 1 current flows through the DC power source E → capacitor C 1 → load R → 1 winding n 1 → transistor Q 2 → DC power source E for driving transformer T 1. Since this current flows through the primary winding n 1 of the drive transformer T 1, 2 pieces of 2
Voltage is induced in the next windings n 2 and n 3 . Polarity induced voltage of the secondary winding n 3 is to maintain the conductive state of the transistor Q 2 (forward voltage)
Having. Then the current in an attempt to charge the capacitor C 1 increases, the current gradually decreases as the charging progresses, eventually when approached zero, the forward voltage in feedback voltage transistor Q 1 by the driving transformer T 1, transistor Q 2 the transistor Q 2 is reverse voltage is turned off, the transistor Q 1 is turned on. Then, 1 of the load R and the driving transformer T 1
Winding n 1 and transistor Q 1 and the capacitor C 1 and be closed circuit starts to discharge. The subsequent transistor Q 1 in the vibration due to the capacitor discharge is turned off, the load R by turning on and off the two transistors Q 1, Q 2 alternately by repeating charge and discharge of the capacitor C 1 as referred to turn on the transistor Q 2 electric current, the discharge passage LA is igniting the resonance voltage generated in the capacitor C 2. However, in such a configuration, the transistors Q 1 , Q 2
Of hFE (DC current amplification factor), the driving transformer T 1 of the .mu.s (relative permeability), tan [delta (loss factor), the inductance value of the inductance L in the load R to form a resonant circuit, such as the capacitance of the capacitor C 2 Due to the variation, the current flowing through the load R as the discharge lamp fluctuates greatly. When the current decreases, the specified illuminance cannot be obtained, and when the current increases, a current exceeding a specified value flows through the discharge lamp LA, which adversely affects the life of the discharge lamp LA. In addition, a large current flows through the transistors Q 1 and Q 2 and the inductance L, and the amount of heat generated increases. The above problems also occur when the DC power supply E voltage fluctuates. Conventionally, as a discharge lamp lighting method for performing load fluctuation compensation, a frequency control method as shown in FIG. 9 is often used. FIG. 10 shows a specific example of the circuit, in which a DC power supply E including a power supply obtained by rectifying an AC is input to a capacitor.
A half bridge type inverter circuit B is constituted by C 4 , C 5 , diodes D 1 , D 2 , transistors Q 1 , Q 2 , a choke coil L 1 as a load R, a discharge lamp LA are connected in series, and a discharge lamp LA is connected to the discharge lamp LA. capacitor C 6 is connected in parallel to form a series resonant circuit. The transistors Q 1 and Q 2 are controlled by the control circuit S, and the load current detection circuit F detects the lamp current and feeds it back to the control circuit S. In this configuration, the transistors Q 1 and Q 2 are turned on / off at a certain switching frequency higher than the resonance frequency at the time of full lighting, as shown in FIG. ) As shown in the transistor
By increasing the setting of the switching frequency of Q 1 and Q 2 , the impedance of the resonance circuit can be increased and the lamp current can be reduced. However, in the method described above, since the frequency is made variable, there are problems such as an increase in power supply feedback noise and an increase in the frequency resulting in an increase in transistor switching loss. [Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to compensate for load current fluctuation without changing the frequency and without increasing the loss of the switching transistor. It is an object of the present invention to provide an inverter device having a simple circuit configuration capable of performing the following. [Disclosure of the Invention] In the present invention, in order to achieve the above object, at least one pair of switching elements including a DC power supply and a transistor and a diode connected in anti-parallel to the transistor at both ends of the DC power supply are connected in series. An inverter circuit that turns on a corresponding switching element in a drive period that is alternately set in a predetermined cycle for each switching element, converts the voltage of the DC power supply into an AC voltage and outputs the AC voltage, and an output of the inverter circuit. An inverter device comprising: a load to be energized; a control circuit that varies a ratio of an ON period of each switching element in the drive period; and a control circuit connected in series with the load, for each ON period of the pair of switching elements. The positive and negative voltages of the inverter circuit generated by the change in the ratio are included in the asymmetric output voltage. A capacitor that cuts a flow component is provided in the inverter circuit, a control circuit is connected to one control terminal of the pair of switching elements, and a sub-switching element that cuts off a drive signal to the switching element when turned on; A comparator for detecting a load fluctuation detecting element such as a load current or an input voltage and comparing the detected output with a reference value, and a feedback path for integrating a comparison output of the comparator and feeding back to a control terminal of the sub-switching element Are provided. Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. Embodiment 1 A discharge lamp lighting device using an inverter device according to the present invention is a self-excited oscillation inverter circuit in which a DC power supply is used as a power supply and a series resonance circuit including an inductance, a capacitor, and a discharge lamp is used as a load. A sub-switching element is connected in parallel to one feedback input terminal of the switching element, and a part of the output of the inverter circuit is fed back through a comparator and an integrator to a control terminal of the sub-switching element via switch means. Yes, the drive periods of the pair of switching elements are alternately set by a feedback signal in a predetermined cycle by self-excited oscillation, and the corresponding switching elements are turned on in the drive period, and the feedback signal of one of the switching elements is turned on by the sub-switching element. Forcibly shut off the switch during the drive period of the switching element. The feature is that the ratio of the on-periods of the two switching elements is made variable by shortening the on-period. FIG. 1 shows an embodiment using a half-bridge type inverter circuit. In this figure, an inverter circuit B uses a DC power source E as a power source and a diode as in FIG.
It is composed of D 1 , D 2 , capacitors C 1 , C 2 , transistors Q 1 , Q 2, etc., which are main switching elements, and has an inductance L as a load R, a discharge lamp LA connected in series, and a parallel connection to the discharge lamp LA. capacitor C 2 is connected, the series resonant circuit is configured. The starting circuit ST has the same configuration as the starting circuit ST of the circuit in FIG. 8, and is used to start the inverter circuit B when the power is turned on. Moreover transistor Q 2 based, between the emitter serving as the sub-switching element transistor Q 3 is connected through a resistor R 2. The base of the transistor Q 3 are the transistor Q 4 is connected for control, which is turned on by the output of the monostable multivibrator IC 2, it is turned off. Monostable multivibrator IC 1 in Naozu, IC 2 commercially available IC, MC14538B, composed of such SN74123N, further connection point between the collector of the base of the transistor Q 4 of the transistor Q 3 are of the integrator 1 It is connected to the output terminal of the operational amplifier IC 4 via a resistor R 18. Operational amplifier IC 4 is composed of a μPC451 if励E. The integrator 1 is adapted to be inputted to the operational amplifier IC 4 via a resistor R 19 to the output signal q 3 of the comparator 2. Comparator 2 is a comparator IC 3
(E.g., MyuPC451) consists, current transformer T 2 load detected by the current I LA proportional to the secondary output diode D 4,
The detection output voltage Vi obtained by rectifying and smoothing capacitor C 6 compares the reference voltage e. This reference voltage e is obtained by a Zener diode or the like. Thus, the current transformer T 2 , the comparator IC 3 , the transistors Q 3 , Q 4 , the monostable multivibrators IC 1 , IC 2 and the like constitute a control circuit S for compensating the output fluctuation of the inverter circuit B. Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the waveform diagrams of FIGS. First, the monostable multi ICs 1 and 2 operate as follows. That is, the voltage V R5 (FIG. 2 (a)) obtained by dividing the voltage V CE of the transistor Q 2 by the resistors R 4 and R 5 is input to the input terminal B 1 of the monostable multivibrator IC 1 . You. The output terminal Q 1 of the monostable multivibrator IC 1 has:
Exits signals q 1 to the high level at the falling edge of voltage V R5.
This time is determined by the capacitor C 7 resistor R 6 (second
(See figure (c)). Monostable multivibrator output signal q 1 IC 1 'further input B 2 of the monostable multivibrator IC 2
Output of the monostable multivibrator IC 2
The 2, the signal q 2 as a low level at the falling edge of the signal q 1 is output. Low level period of the signal q 2 is the capacitor C 8
It is determined by the resistor R 7 (see FIG. 2 (d)). The signal q 2 is inputted via a resistor R 8 to the base of the transistor Q 4, the transistor Q 4 on, it is turned off. Then the current transformer T 2 are detected load current I LA, the detection output voltage Vi is compared with a reference voltage e by the comparator IC 3 of the comparator 2. At the output end of comparator IC 3 ,
When e, low level, when Vi> e, the signal q 3 to a high level is output as the third view (b). This signal q 3
Is further input to the integrator 1 and the output signal q 4 of the integrator 1
Is as shown in FIG. Here, since the integrator 1 forms an inverting integrator, the phase of the input / output signal is reversed. And the base of the transistor Q 3 signal q 4 via a resistor R 18 Well,
Is input to the connection point of the collector of the transistor Q 4. Thus to increase the load current I LA is equal to or Vi> e, the signal q
3 becomes a low level as shown in FIG. 3 (b), the output signal q 4 of the integrator 1 increases linearly as shown in FIG. 3 (b), the transistor Q 3 are transistors Q 4 Turns on in synchronization with off. This transistor Q 2 is rapidly off. As a result the on period of the transistor Q 2 is smaller than the on period of the transistor Q 1, the transistors Q 1, Q
In the period of 2 , the load current ILA becomes small due to the imbalance. This principle has already been proposed in Japanese Patent Application No. 60-13716. To summarize the principle, the positive waveform and the negative waveform are not the same (the on-duty is different) by making the ON periods of both transistors Q 1 and Q 2 different.
Form an asymmetrical AC waveform and convert this AC waveform to a capacitor.
When through a C 1 is applied to the load R, the DC component by the capacitor C 1 is to be cut, so that the power corresponding to the asymmetry is supplied to the load R. Therefore smaller than the ON period of the transistor Q 1, the transistors Q 1, Q
The power supplied to the load R can be adjusted by gradually changing the ON period of No. 2 to change the asymmetry of the AC output. Now the load current I LA decreases, eventually, when the Vi> e, the output signal q 3 of the comparator IC 3 of the comparator 2 becomes high level. The output signal q 4 of the integrator 1, as shown in the result FIG. 3 (b) is reduced linearly, eventually transistor Q 3 is equal the ON period of the transistor Q 1, Q 2 turns off, the load current I LA increases. By repeating the above operation, the load current I output waveform of LA becomes as shown in FIG. 3 (d), as a result the load current I LA detection output voltage Vi is the comparator 2 reference voltage e
And the load current ILA also becomes a substantially constant value. In this embodiment, the period T during which the load current ILA changes in FIG. 3D is the time constant capacitor of the integrator 1 shown in FIG.
C 9, is determined by the resistor R 19, the period T is set to 20msec or less the variation when the period T is greater than 20msec load current I LA is recognized as a flicker to the human eye. Note FIG. 2 (b) current I Q2 is flowing through the transistor Q 2, also FIG. 3 (c) is a current I Q3 flowing through the transistor Q 3, also FIG. (E) shows a signal q 2. Example 2 Figure 4 shows an embodiment, in this embodiment connected to the base of the transistor Q 2 the sub-switching element serving transistor Q 3 in series, the output of the secondary winding n 3 resistance R It is adapted to be connected to the base of the transistor Q 2 through 20 and the transistor Q 3. And this transistor Q 4 transistor Q 4 for controlling the base of the transistor Q 3 is connected to the same manner as in Example 1, the monostable multivibrator IC 2
It is turned on and off by the output of. The output of integrator 1 is connected via a resistor R 18 to the further connecting point of the collector of the base of the transistor Q 4 of the transistor Q 3. The above configuration is different from the first embodiment, and other configurations are the same as the first embodiment. Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the waveform diagrams of FIGS. First, the monostable multi ICs 1 and 2 operate as follows. That is, the voltage V R5 (FIG. 5 (a)) obtained by dividing the voltage V CE of the transistor Q 2 by the resistors R 4 and R 5 is input to the input terminal B 1 of the monostable multivibrator IC 1 . . The output to Q 1 monostable multivibrator IC 1, exits signals q 1 to the high level at the falling edge of voltage V R5. This period is determined by the capacitor C 7 resistor R 6 (see FIG. 5 (c)). Output signals q 1 of the monostable multivibrator IC 1 'is further inputted to the input terminal B 2 of the monostable multivibrator IC 2, the output terminal Q 2 of the monostable multivibrator IC 2, the high at the falling edge of the signal q 1 signal q 2 as a level is outputted. High level period of the signal q 2 are determined by the resistor R 7 and capacitor C 8 (see FIG. 5 (d)). The signal q 2 is inputted via a resistor R 8 to the base of the transistor Q 4, the transistor Q 4 on, it is turned off. Then the current transformer T 2 are detected load current I LA, the detection output voltage Vi is compared with a reference voltage e by the comparator IC 3 of the comparator 2. At the output end of comparator IC 3 ,
When e, low level, when Vi> e, the signal q 3 to a high level is output as FIG. 6 (b). This signal q 3
Is further input to the integrator 1 and the output signal q 4 of the integrator 1
Is as shown in FIG. Here, since the integrator 1 forms an inverting integrator, the phase of the input / output signal is reversed. And the base of the transistor Q 3 signal q 4 via a resistor R 18 Well,
Is input to the connection point of the collector of the transistor Q 4. Thus to increase the load current I LA is equal to or Vi> e, the signal q
3 becomes a low level as shown in FIG. 6 (b), the output signal q 4 of the integrator 1 increases linearly as shown in Figure 6 (b), the transistor Q 3 are transistors Q 4 Turns off synchronously with on. This transistor Q 2 is rapidly off. As a result the on period of the transistor Q 2 is on-period of the transistor Q 1, Q 2 are becomes unbalanced, the load current I
LA becomes smaller. Now the load current I LA decreases, eventually, when the Vi> e, the output signal q 3 of the comparator IC 3 of the comparator 2 becomes high level. Consequently Figure 6 output signal q 4 of the integrator 1, as shown in (b) is linearly decreased, eventually the transistor Q 3 is equal the ON period of the transistor Q 1, Q 2 turns off, the load current I LA increases. By repeating the above operation, the load current I output waveform of LA becomes as shown in Figure 6 (d), as a result the load current I LA detection output voltage Vi is the comparator 2 reference voltage e
And the load current ILA also becomes a substantially constant value. In this embodiment, the period T during which the load current ILA changes in FIG. 6D is the time constant capacitor of the integrator 1 shown in FIG.
C 9, is determined by the resistor R 19, the period T is set to 20msec or less the variation when the period T is greater than 20msec load current I LA is recognized as a flicker to the human eye. Note 5 (b) is a current flowing through the transistor Q 2 I Q2, also FIG. 6 (c) is a current I Q4 flowing through the transistor Q 4, also FIG. (E) shows a signal q 2. Example 3 with respect to the embodiments 1 and 2 in which the comparator 2 inputs the detected output voltage Vi that both corresponding to the load current I LA, this embodiment resistor input voltage R 21, R 22 , And the detected voltage is input to the comparator 2. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment. [Effects of the Invention] In the present invention, at least one pair of switching elements each including a transistor and a diode connected in anti-parallel to the transistor are connected in series at both ends of the DC power supply. An inverter circuit that turns on a corresponding switching element during a drive period that is set alternately in a cycle to convert the voltage of the DC power supply into an AC voltage and outputs the AC voltage, and a load that is energized by the output of the inverter circuit An inverter device, comprising: a control circuit that varies a ratio of an on period of each switching element in the drive period; and an inverter circuit connected in series with a load and generated by a change in a ratio of each on period of the pair of switching elements. That cuts the DC component contained in the asymmetric output voltage And a sub-switching element connected to one of the control terminals of the pair of switching elements to cut off a drive signal to the switching element when the control circuit is turned on. A comparator for detecting a load fluctuation detecting element such as a voltage and comparing the detected output with a reference value, and a feedback path for integrating a comparison output of the comparator and feeding back to a control terminal of the sub-switching element are provided. This makes it possible to compensate for fluctuations in the output of the self-excited inverter circuit. As a result, the oscillation frequency can be changed, but without using a separately-excited inverter circuit having complicated control and problems such as an increase in loss. The load variation can be compensated, which is advantageous for preventing generation of noise and reducing switching loss of the switching element.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1の回路図、第2図及び第3図
は同上の動作説明用の波形図、第4図は本発明の実施例
2の回路図、第5図及び第6図は同上の動作説明用波形
図、第7図は本発明の実施例3の回路図、第8図は従来
例の回路図、第9図は他の従来例の回路構成図、第10図
は同上の回路図、第11図は同上の動作説明用波形図であ
る。
R……負荷、E……直流電源、B……インバータ回路、
Q1,Q2……トランジスタ、S……制御回路、1……積分
器、2……比較器である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are waveform diagrams for explaining the operation of the first embodiment, and FIG. 4 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention. FIGS. 5, 5 and 6 are waveform diagrams for explaining the above operation, FIG. 7 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention, FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional example, and FIG. 9 is another conventional example. FIG. 10 is a circuit diagram of the above, and FIG. 11 is a waveform diagram for explaining the operation of the above. R: load, E: DC power supply, B: inverter circuit,
Q 1 , Q 2 ... Transistors, S... Control circuits, 1... Integrators, 2.
Claims (1)
このトランジスタに逆並列接続されたダイオードとから
なるスイッチング要素が少なくとも一対直列に接続さ
れ、各スイッチング要素に対して所定周期で交互に設定
されるドライブ期間において対応するスイッチング要素
をオンして上記直流電源の電圧を交流電圧に変換して出
力するインバータ回路と、このインバータ回路の出力に
より付勢される負荷とから成るインバータ装置であっ
て、上記ドライブ期間における各スイッチング要素のオ
ンする期間の比を可変する制御回路と、負荷と直列に接
続され上記一対のスイッチング要素の各オン期間の比の
変化により発生するインバータ回路の正負電圧が非対称
な出力電圧に含まれる直流成分をカットするコンデンサ
とを上記インバータ回路に設け、制御回路を上記一対の
スイッチング要素の一方の制御端子に接続されてオン時
に当該スイッチング要素への駆動信号を遮断する副スイ
ッチング素子と、インバータ回路の負荷電流、入力電圧
などの負荷変動検出要素を検出して該検出出力と基準値
とを比較する比較器と、比較器の比較出力を積分して前
記副スイッチング素子の制御端子に帰還する帰還経路と
を設けて構成したことを特徴とするインバータ装置。(57) [Claims] A drive period in which at least one pair of a switching element including a DC power supply and a transistor and a diode connected in anti-parallel to the transistor at both ends of the DC power supply are connected in series, and each switching element is alternately set at a predetermined cycle. An inverter device comprising: an inverter circuit that turns on a corresponding switching element to convert the voltage of the DC power supply into an AC voltage and outputs the AC voltage; and a load that is energized by the output of the inverter circuit. And a control circuit that varies the ratio of the on-periods of the respective switching elements, and the positive and negative voltages of the inverter circuit connected in series with the load and generated by a change in the ratio of the on-periods of the pair of switching elements to an asymmetric output voltage. A capacitor that cuts the DC component contained in the inverter circuit A control circuit connected to one control terminal of the pair of switching elements to cut off a drive signal to the switching element when the control circuit is turned on; and a load fluctuation detecting element for load current and input voltage of the inverter circuit. And a feedback path for integrating the comparison output of the comparator and returning the result to the control terminal of the sub-switching element. Inverter device.
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