JP2787473B2

JP2787473B2 - インバータ

Info

Publication number: JP2787473B2
Application number: JP1175515A
Authority: JP
Inventors: 精一木嶋
Original assignee: Kijima Co Ltd
Current assignee: Kijima Co Ltd
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JPH0345164A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、蛍光灯のドライバーなどとして利用する
ところのインバータに関する。

「従来の技術」第９図は螢光灯11のドライバーとして構成されている
インバータ回路の従来例を示す。

このインバータ回路は、昇圧用トランス12、スイッチ
ング動作用のトランジスタ13、14などからなるプッシュ
プル回路を備えている。

すなわち、電源スイッチ15を投入すると、電池電源16
より直流電力が供給され、抵抗17を通ってトランジスタ
13に、抵抗18を通ってトランジスタ14に各々ベース電流
が流れ込む。このため、これらトランジスタ13、14が共
に導通する方向に移行するが、トランジスタ特性や回路
構成上いずれか一方のトランジスタが大きく導通状態に
進み、このトランジスタが先にONする。例えば、トラン
ジスタ13が先にONした場合、電池電源16より送られる電
流がチョークコイル19を通ってトランス12の一次コイル
12Pに流れ、この一次コイル12Pには図示実線向きの電圧
が発生し、トランジスタ14のコレクタ電位に比べてトラ
ンジスタ13のコレクタ電位が低くなる。

また、三次コイル12Fには図示実線向きの電圧が発生
するため、トランジスタ13のベースに正帰還がかかり、
コレクタ電流が急速に増加する。このとき、二次コイル
12Sには図示実線向きの誘導電圧が発生し、螢光灯11の
点灯を開始させる。

トランジスタ13の電流増加はベース電流と増幅度とに
よって定まる飽和点に達した時点で抑制されるから、そ
の電流増加が少なくなるに連れて昇圧用トランス12の一
次コイル12Pには図示点線向きの電圧が発生し、トラン
ジスタ13がONからOFF、トランジスタ14がOFFからONに切
換わる。

この結果、三次コイル12Fに発生した図示点線向きの
電圧によってトランジスタ14に正帰還がかかると共に、
二次コイル12Sには図示点線向きの誘導電圧が発生し、
螢光灯11の点灯を継続させる。

以後はトランジスタ13、14が同様にして交互にONを繰
返し、二次コイル12Sに交流電圧が発生する。

なお、一次コイル12Pは並列接続されたコンデンサ20
とで共振回路を形成し、この共振回路に流れる電流によ
って二次コイル12Sに発生する電圧が交流電圧となる。

「発明が解決しようとする課題」上記したインバータの昇圧用トランス12は、一次コイ
ル12P、二次コイル12S、三次コイル12Fをボビンの巻線
筒状部に重ね巻きした後、その巻線筒状部内に一部を挿
入するようにしてフエライトコアを組み付けると共に、
ボビンに植設した端子ピンにコイル端部を止着した構成
となっている。

この結果、上記したインバータには次のような問題点
がある。

（１）巻数の多い二次コイル12Sについては巻回数が
進むに連れて巻き回す径間が大きくなるために、線長が
長いものとなる。

このように、巻き回す径間が大きくなるほど、他のコ
イルとの結合度が低下する一方、二次コイル抵抗による
銅損が増えるために、トランス効率が低くなる。

（２）現在ではディスプレイのバックライトとして冷
陰極螢光灯が盛んに使用され、この螢光灯のドライバー
として上記したインバータが使用されているが、このよ
うなインバータでは昇圧用トランス12から数千ボルトの
高電圧出力を発生させる必要がある。

このため、昇圧用トランス12の小形化が困難になる。

しかし、昇圧用トランス12については常に小形化が要
望されているために、小形化による絶縁処理、発熱、振
動音等のいろいろな問題が生じている。

（３）上記した昇圧用トランス12の場合、一次コイル
12Pに中間タップを設けることから、巻線の作業性が悪
い。

すなわち、一次コイル12Pを所定回数巻線した時点で
導線を引き出して端子ピンにからげ、その後、導線を引
き出し位置まで戻し再度一次コイル12Pの巻線を行なう
ことになる。

このようにすると、引き出し導線部分が巻線されたコ
イルに対して直角方向に横たわることになるため、巻線
の径間が太るばかりでなく、片寄った巻線となり、トラ
ンス効率も低下することになる。

（４）上位した昇圧用トランス12は、一次、二次、三
次コイルを重ね巻きした構造であるため、巻線される部
分のコア断面積を増大させようとするとトランス形態が
大きくなって好ましくない。したがって、周波数を低く
して振動音（または騒音）を減少させるためにコア断面
積を増加させるトランスには適当ではない。

本発明は上記した実情にかんがみ、小形化と作業性に
適し、効率の高い昇圧用トランスを備えると共に、高電
圧出力に適するプッシュプル回路からなるインバータを
開発することを目的とする。

「課題を解決するための手段」上記した目的を達成するため、本発明では、独立した
２つのトランスまたは一体構成の巻線部品とした２つの
トランスを設け、２つのトランスの一次コイル各々はそ
れらの一方端部を接続すると共に他方端部間にコンデン
サを接続して共振回路を形成させ、さらに、各々の一次
コイルの他方端部には上記２つのトランスまたはいずれ
か一方のトランスに設けた三次コイルの帰還作用によっ
て交互に動作する第１、第２のスイッチング素子を接続
し、これら第１、第２のスイッチング素子と一次コイル
の接続部とで直流電源からの給電回路を形成させ、２つ
のトランスの二次コイルに発生する誘導電圧を合成した
交流電圧を出力させる構成としたことを特徴とするイン
バータを提案する。

「作用」上記構成のインバータは、２つのトランスと、第１、
第２スイッチング素子と、コンデンサなどからなるプッ
シュプル回路を形成している。

すなわち、２つのトランスはそれらの一次コイルの接
続部と、これら一次コイルの他方端部に接続した第１、
第２スイッチング素子を経路として直流電力を入力す
る。一次コイルには第１、第２スイッチング素子が交互
に動作することによって並列接続したコンデンサを介し
て共振電流が流れ、この結果、２つのトランスの二次コ
イルに交流電圧が発生し、この交流電圧が合成されて出
力される。

また、上記構成のインバータは、２つのトランスが昇
圧用トランスとして働く構成であるため、トランス各々
については巻回数を少なくすることができる。この結
果、コイルの巻き回す径間が小さくなり、コイル間の結
合度を高くして二次コイルによる銅損を少なくすること
ができ、トランス効率が高くなる。

さらに、２つのトランスの一次コイルを接続し、この
接続部より直流電力を入力するため、従来の昇圧用トラ
ンスに設けられているような中間タップが不要となり、
トランスの巻線作業が容易となり、また、二次コイルに
発生する交流電圧の絶縁処理については２つのトランス
に分担させることができるので、耐電圧に優れたインバ
ータとなる。特に、２つのトランスの二次コイルについ
てはこれらを接続して、この接続部を直流電源の負極側
と接続すれば、二次コイルの中間タップアースと同様の
構成となるから、各トランスの絶縁は各々のトランスの
二次コイルに発生する交流電圧について耐電するものと
すればよく、その絶縁処理が容易となり、高電圧出力に
適するインバータとなる。

「実施例」次に、本発明の実施例について図面に沿って説明す
る。

第１図は本発明を実施したインバータの回路図であ
り、トランス21、22は一体構成の巻線部品となっている
昇圧トランスである。

これら２つのトランス21、22は一次コイル21P、22Pの
一方端部を接続して、この接続部Ｐがチョークコイル23
を介して電池電源24の正極側に接続してある。

また、各々の一次コイル21P、22Pの他方端部は交互に
ONするスイッチイング動作用のトランジスタ25、26を介
して電池電源24の負極側に接続させる構成となってい
る。

トランジスタ25、26は二次コイル21S、22Sの一部とし
て巻線した帰還巻線部21F、22Fの誘導電圧によって帰還
作用を受けるようになっている。

二次コイル21S、22Sはそれらの中間タップQ₁、Q₂が接
続してあり、これらの誘導電圧が合成されて出力電圧Vo
として螢光灯27に印加される。

その他、第１図の回路図において、28は電源スイッ
チ、29、30は始動用抵抗、31は一次コイル21P、22Pと共
振回路を形成するコンデンサ、32、33は動作安定用のコ
ンデンサである。

第２図は上記したトランス21、22の構成例を示した簡
略図で、図示する如くこれらトランス21、22はＥ、Ｉ、
Ｅ形コアを組み合せて磁路形成した一体構成の巻線部品
となっている。

すなわち、一次コイル21P、二次コイル21S（21Fを含
む）、Ｅ形コア34、Ｉ形コア35によってトランス21を形
成し、同様に、一次コイル22P、二次コイル22S（22Fを
含む）、Ｅ形コア36、Ｉ形コア35によってトランス22を
形成している。このように構成すると、トランス21がＥ
形コア34とＩ形コア35とで磁路を形成し、トランス22が
Ｅ形コア36とＩ形コア35とで磁路を形成し、これらトラ
ンス21、22が独立した機能をもつようになる。なお、実
際には各コアとコイルとの間に電気絶縁用のボビンが設
けてある。

上記したインバータは、電源スイッチ28を投入して電
池電源24より給電すると、トランジスタ25、26のうちい
ずれか一方のものが先にONする。

トランジスタ25がONしたとすると、各トランス21、22
の一次コイル21P、22Pには図示実線向きの電圧が発生
し、トランジスタ26のコレクタ電圧が高くなり、また、
帰還巻線21F、22Fの誘導電圧が図示実線向きとなること
から、トランジスタ25のベースに正帰還がかかる。

これより、トランジスタ25がトランス21の一次コイル
電流を急速に増加させるように動作するため、各トラン
ス21、22の二次コイル21S、22Sには図示実線向きの高電
圧が誘起し、これらの高電圧が加算されて出力電圧Voと
なり蛍光灯27を点灯させる。

トランジスタ25が飽和点に達してコレクタ電流の増加
が少なくなると、各トランス21、22の一次コイル21P、2
2Pには図示点線向きの電圧が発生し、トランジスタ25が
ONからOFF、トランジスタ26がOFFからONに切換わる。こ
のため、トランス21、22の一次コイル21P、22Pには図示
点線向きの電圧が発生すると共に、帰還巻線22Fに誘起
した図示点線向きの電圧がトランジスタ26のベースに正
帰還される。この動作でトランジスタ26のコレクタ電流
が増加し、トランス21、22の二次コイル21S、22Sには図
示点線向きの誘導電圧が発生し、これら誘導電圧が加算
されて出力電圧Voとして螢光灯27に印加される。

以後、同様にトランジスタ25、26が交互にONしトラン
ス21、22により出力電圧Voが発生する。

なお、トランス21、22の出力電圧Voは、一次コイル21
P、22Pとコンデンサ31との共振回路に流れる共振電流に
よって交流電圧となる。

上記したインバータは、トランス21が出力電圧Voの1/
2の電圧を、トランス22が同様に出力電圧Voの1/2の電圧
を負担する構成とすることができるから、これらトラン
ス21、22の二次コイル21S、22Sについては従来の昇圧用
トランス12に比べて半減することが可能になる。したが
って、トランス21、22各々の巻線流が短縮されると共に
コイル間の結合度が良くなりトランス効率が高くなる。

また、トランス21の二次コイル21Sがトランジスタ25
のベース〜エミッタを介し、同様にトランス22の二次コ
イル22Sがトランジスタ26のベース〜エミッタを介して
電池電源24の負極側に接続される構成としてあるため、
トランス21についてはその二次コイル21Sに誘起する高
電圧Vo₁に対して絶縁処理し、トランス22についてはそ
の二次コイル22Sに誘起する高電圧Vo₂に対して絶縁処理
する構成とする。

なお、Vo₁＝Vo₂であれば、Vo₁＝Vo/2、Vo₂＝Vo/2を耐
電圧とし絶縁構成すればよい。

このことから、上記したインバータは交流の高電圧を
出力させるものに適し、また、トランス21、22の動作に
余裕があるので、小型化した場合でも発熱や振動音等の
影響がほとんど生じない。

第３図〜第５図は上記したトランス21、22を有する巻
線部品の具体例を示し、第３図はコアとボビンを示した
分解斜視図、第４図は同巻線部品の縦断側面図、第５図
は同巻線部品の底面図である。

この巻線部品が有するトランス21、22の二次コイル21
S、22Sは中ボビンの巻線筒部37a、37bに巻線し、そのコ
イル端部を端子ピン38a〜38gのうち所定のピンに止着す
る。

なお、帰還巻線21F、22Fはそれら二次コイル21S、22S
の一部として巻線する。

このように二次コイル21S、22Sを備えた中ボビン37は
外側下ボビン39に嵌合させる。

この場合、端子ピン38a〜38gを外側下ボビン39に設け
た小孔に差し入れるようにする。

外側ボビン40、41は中ボビン37の上方より覆せるよう
にして外側下ボビンに止着する。

外側上ボビン40、41を止着することによって形成され
る巻線筒部42、43には、トランス21、22の一次コイル21
P、22Pを巻線し、コイル端部を端子ピン44a〜44kのうち
所定ピンに止着する。なお、一次コイル21P、22Pの周囲
に絶縁テープ45を巻き付ける。

Ｅ形コア46、47はその中央脚を中ボビン37の両端側よ
り巻線筒部37a、37b内に挿入し、Ｉ形コア48は外側上ボ
ビン40、41の間より差し入れて中ボビン37の溝部37cに
嵌合し、これらＥ形コア46、47とＩ形コア48とを一体的
に組み付けて閉磁路を形成するようになっている。な
お、Ｅ形コア46、47の中央脚とＩ形コア48との間には必
要に応じてギャップを設ける。

第６図は上記のように構成される巻線部品の巻線順序
を示している。

すなわち、中ボビン37に巻線される二次コイル21S、2
2Sについては、先ず、巻始端部を端子ピン38aにからげ
た後、巻線筒部37aに逆巻きを行ない、所定の巻線をし
て二次コイル21Sを形成した後に端子ピン38eにからげ、
続いて、巻線筒部37aに正巻きを行なって帰還巻線21Fを
形成して端子ピン38cにからげる。

端子ピン38cにからげた導線は端子ピン38dに渡してこ
の端子ピン38dにからげ、その後に巻線筒部37bに逆巻し
て帰還巻線22Fを形成し端子ピン38eにからげる。端子ピ
ン38eにからげた導線は巻線筒部37bに正巻きして二次コ
イル22Sを形成してから端子ピン38fにからげる。

このような巻線は自動巻線機によって自動巻線され、
端子ピンへのからげ部は後に半田付けされ、また、端子
ピン38c、38d間の渡し線は後に切断される。

外側ボビン39、40、41に巻線される一次コイル21P、2
2Pについては、端子ピン44dにからげた後、巻線筒部42
に正巻きして一次コイル21Pを形成し端子ピン44fにから
げ、続いて巻線筒部43に逆巻きして一次コイル22Pを形
成してから端子ピン44kにからげる。

一次コイルの巻線についても自動巻線機によって一連
に巻線され、端子ピンへのからげ部は後に半田付けされ
る。

上記の如く構成される巻線部品は、二重ボビン構造と
なっているため耐電圧性に優れる一方、トランス21、22
の二次コイル21S、22S、帰還巻線21F、22Fの連続巻線、
一次コイル21P、22Pの連続巻線が可能になり、巻線部品
の生産作業が極めて能率の高いものとなる。

特に、一次コイル21P、22Pの接続部Ｐが端子ピン44f
の止着部となると共に、二次コイル21S、22Sの中間タッ
プQ₁、Q₂が端子ピン38eの止着部となるため、従来の昇
圧用トランス12に見られるような中間タップ形成の不便
さがない。

第７図及び第８図はトランス21、22を有する巻線部品
の他の実施例を示す。

この巻線部品はボビン49を備えた一重ボビン構造のも
ので、巻線筒部49aには、トランス21の一次コイル21P、
二次コイル21S、帰還巻線21Fが巻線され、また、巻線筒
部49bには、トランス22の一次コイル22P、二次コイル22
S、帰還巻線22Fが巻線されている。

このようなコイルについては上記実施例同様に自動巻
線機によって連続巻線すること可能で、各コイル端部が
端子ピン50に止着されている。なお、Ｅ形コア51、52、
Ｉ形コア53の組み付けなどについても上記実施例同様に
行なうことができる。

以上、一実施例について説明したが、本発明のインバ
ータは螢光灯負荷にかぎらず各種の電気機器に使用する
ことができ、また、トランス21、22は一体構成の巻線部
品とすることなく、独立した２つのトランスによって構
成してもよい。

さらに、帰還巻線21F、22Fは二次コイル21S、22Sの一
部として形成する他に、これらを別途に設けてトランス
21、22或いはいずれか一方のトランスに備える構成とす
ることができ、また、２つのトランスの二次コイルはそ
れらの接続部をアース接地してもよい。

「発明の効果」上記した通り、本発明によれば、二次コイルによる銅
損を少なくし、かつコイル間の結合度を高めて効率を向
上させた昇圧用トランスを有するインバータとなり、さ
らに、２つのトランスの絶縁はトランス各々の二次コイ
ルに発生する誘導電圧を耐電圧として行なう構成とする
ことができるため、絶縁処理が容易となり、これより、
高電圧負荷に適するインバータが提供し得る。

また、２つのトランスの一次コイル接続部を直流電力
の入力路として利用できることから、従来の昇圧用トラ
ンスのように中間タップの引き出し作業を要しなく、ト
ランスの生産能率を高める上に極めて有利となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は螢光灯のドライ
バーとして実施したインバータの回路図、第２図は同イ
ンバータに備えた昇圧用トランスの簡略図、第３図〜第
５図は上記インバータに備える２つのトランスの具体例
である巻線部品を示し、第３図はコアとボビンを示す分
解斜視図、第４図は巻線部品の縦断面図、第５図は巻線
部品の一部切欠き底面図、第６図は上記巻線部品の巻線
順序を示す図、第７図及び第８図は他の巻線部品を示
し、第７図はコアとボビンの分解斜視図、第８図は巻線
部品の縦断面図、第９図は従来例として示したインバー
タの回路図である。 21、22……トランス 21P、22P……一次コイル 21S、22S……二次コイル 21F、22F……帰還巻線 23……チョークコイル 25、26……トランジスタ 27……螢光灯 31……コンデンサ 34……Ｅ形コア 35……Ｉ形コア 36……Ｅ形コア

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】独立した２つのトランスまたは一体構成の
巻線部品とした２つのトランスを設け、２つのトランス
の一次コイル各々はそれらの一方端部を接続すると共に
他方端部間にコンデンサを接続して共振回路を形成さ
せ、さらに、各々の一次コイルの他方端部には上記２つ
のトランスまたはいずれか一方のトランスに設けた三次
コイルの帰還作用によって交互に動作する第１、第２の
スイッチング素子を接続し、これら第１、第２のスイッ
チング素子と一次コイルの接続部とで直流電源からの給
電回路を形成させ、２つのトランスの二次コイルに発生
する誘導電圧を合成した交流電圧を出力させる構成とし
たことを特徴とするインバータ。