JP2812649B2 - Inverter circuit - Google Patents

Inverter circuit

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、冷陰極放電管等の蛍光
管を点灯するためのインバータ回路の構成に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter circuit for lighting a fluorescent tube such as a cold cathode discharge tube.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のインバータ回路として、図3に示
すようなものが知られている。これは蛍光管1を点灯す
るためのインバータ回路であり、プッシュプル接続され
たスイッチングトランジスタ2、3と、入力巻線4及び
出力巻線5、帰還巻線6を有する昇圧トランス7を具え
ている。8はバイアス抵抗、9は入力巻線4に並列接続
された共振コンデンサ、10は蛍光管1に直列接続された
バラストコンデンサであり、入力巻線4の中間タップは
チョークコイル11を介して直流電源12に接続されてい
る。そして、帰還巻線6によって自励発振させ、トラン
ジスタ2、3を交互にスイッチングし、出力巻線5に高
い交流電圧を発生させるものである。
2. Description of the Related Art A conventional inverter circuit as shown in FIG. 3 is known. This is an inverter circuit for lighting the fluorescent tube 1 and includes switching transistors 2 and 3 connected in a push-pull manner, and a step-up transformer 7 having an input winding 4, an output winding 5 and a feedback winding 6. . 8 is a bias resistor, 9 is a resonance capacitor connected in parallel to the input winding 4, 10 is a ballast capacitor connected in series to the fluorescent tube 1, and an intermediate tap of the input winding 4 is a DC power supply via a choke coil 11. Connected to 12. Then, self-excited oscillation is performed by the feedback winding 6, and the transistors 2 and 3 are alternately switched to generate a high AC voltage in the output winding 5.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】電源電圧が例えば3V
程度の低電圧仕様のインバータの場合、図3のようなイ
ンバータ回路によって蛍光管1を点灯させるためにはト
ランス7の巻数比を大きくして昇圧比を大きくする必要
がある。しかしながら、巻数比の大きいトランスは寄生
振動などの障害が発生し易くなり設計が難しくなる問題
があった。また、巻数比を大きくするために入力巻線4
の巻数を下げると、巻数の二乗に比例してインダクタン
スが低下し入力電流が増加するため、入力巻線4の抵抗
成分による電力損失、銅損も増え、効率が低下する欠点
もあった。一方、巻数比を大きくするために出力巻線5
の巻数を増すことはトランス7の大型化を招くため、限
られたスペースに収められなくなる問題があった。
The power supply voltage is, for example, 3V.
In order to turn on the fluorescent tube 1 by the inverter circuit as shown in FIG. 3, it is necessary to increase the turn ratio of the transformer 7 to increase the step-up ratio. However, there is a problem that a transformer having a large turns ratio is liable to cause a failure such as a parasitic vibration, which makes the design difficult. In order to increase the turn ratio, the input winding 4
When the number of turns is reduced, the inductance decreases in proportion to the square of the number of turns, and the input current increases. Therefore, power loss and copper loss due to the resistance component of the input winding 4 increase, and the efficiency decreases. On the other hand, in order to increase the turns ratio, the output winding 5
Increasing the number of turns causes the transformer 7 to be large, and thus cannot be accommodated in a limited space.

【0004】[0004]

【発明の目的】本発明は、低電圧電源のインバータであ
っても、昇圧比の比較的小さいトランスを使用しなが
ら、放電開始電圧の比較的高い蛍光管を点灯可能なイン
バータ回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an inverter circuit capable of lighting a fluorescent tube having a relatively high discharge starting voltage while using a transformer having a relatively low step-up ratio even with an inverter of a low voltage power supply. With the goal.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】蛍光管は放電を開始する
までは1kV前後の高電圧を必要とするが、放電開始後
は200〜500V程度の電圧を加えるだけでよい。本
発明は蛍光管のこの特性を利用するもので、入力電圧が
低い仕様のインバータ回路において簡単な回路を付加す
ることにより、放電開始時のみ所要の高電圧を発生し、
蛍光管が放電を開始した後は比較的低い出力電圧を発生
するようにしたものである。すなわち、本発明のインバ
ータ回路は、直流電源の一端に接続された一対のスイッ
チング素子と、中間タップを有する入力巻線及び負荷が
接続される出力巻線及び帰還発振用の帰還巻線を具えた
昇圧トランスと、入力巻線に並列接続された共振コンデ
ンサを具え、入力巻線の両端をそれぞれ一対のスイッチ
ング素子に接続するとともに、中間タップをチョークコ
イルを介して直流電源の他端に接続し、帰還巻線の両端
をスイッチング素子にそれぞれ接続して、帰還巻線によ
って一対のスイッチング素子が交互に導通するように自
励発振させ、中間タップから入力巻線の片側に流れる電
流と入力巻線の他方の片側に流れる電流を交互に断続さ
せて出力巻線に交流電圧を供給するインバータ回路にお
いて、一端を中間タップに接続した第2のコンデンサを
設け、電源スイッチをオンにした直後一時的に、チョー
クコイルに第2のコンデンサが並列接続される構成を特
徴とする。
The fluorescent tube requires a high voltage of about 1 kV before the discharge starts, but only a voltage of about 200 to 500 V need be applied after the start of the discharge. The present invention utilizes this characteristic of the fluorescent tube, and generates a required high voltage only at the start of discharge by adding a simple circuit in an inverter circuit having a low input voltage specification.
After the fluorescent tube starts discharging, a relatively low output voltage is generated. That is, the inverter circuit of the present invention includes a pair of switching elements connected to one end of a DC power supply, an input winding having an intermediate tap, an output winding to which a load is connected, and a feedback winding for feedback oscillation. A step-up transformer and a resonance capacitor connected in parallel to the input winding, both ends of the input winding are connected to a pair of switching elements, and an intermediate tap is connected to the other end of the DC power supply via a choke coil; The two ends of the feedback winding are connected to switching elements, respectively, and the feedback winding oscillates self-excitedly so that the pair of switching elements alternately conducts. In an inverter circuit for supplying an AC voltage to an output winding by alternately interrupting a current flowing to the other side, a second capacitor having one end connected to an intermediate tap is provided. The capacitors provided, temporarily immediately after turning on the power switch, and wherein the configuration of the second capacitor is connected in parallel to the choke coil.

【0006】[0006]

【実施例】図1に本発明のインバータ回路の一実施例を
示す。なお、以下の図1、2においても、図3の従来例
と共通な部分には同一符号を付して説明する。図1にお
いて、12は直流電源、2、3はトランジスタ、11はチョ
ークコイルである。7は昇圧トランスで、入力巻線4及
び出力巻線5、帰還巻線6を有している。入力巻線4に
は共振コンデンサ9が並列に接続してあり、入力巻線4
の両端はそれぞれトランジスタ2、3のコレクタに接続
してある。中間タップはチョークコイル11及び電源スイ
ッチ13を介して直流電源12の正極に接続してある。出力
巻線5にはバラストコンデンサ10及び蛍光管1を直列接
続してあり、帰還巻線6の両端はトランジスタ2、3の
ベースにそれぞれ接続してある。そして、トランジスタ
2のベースはバイアス抵抗8を介して直流電源12の正極
に接続してあり、トランジスタ2、3のエミッタは共に
接地してある。そして、電源スイッチ13を閉じて帰還巻
線5により一対のトランジスタ2、3を自励発振させ、
中間タップから入力巻線4の片側に流れる電流と入力巻
線4の他方の片側に流れる電流を交互に断続させて出力
巻線5を通じ負荷である蛍光管1に交流電圧を供給する
ものである。
FIG. 1 shows an embodiment of an inverter circuit according to the present invention. 1 and 2 described below, the same parts as those in the conventional example of FIG. In FIG. 1, 12 is a DC power supply, 2 and 3 are transistors, and 11 is a choke coil. Reference numeral 7 denotes a step-up transformer having an input winding 4, an output winding 5, and a feedback winding 6. A resonance capacitor 9 is connected to the input winding 4 in parallel.
Are connected to the collectors of the transistors 2 and 3, respectively. The intermediate tap is connected to the positive electrode of the DC power supply 12 via the choke coil 11 and the power switch 13. A ballast capacitor 10 and a fluorescent tube 1 are connected in series to the output winding 5, and both ends of the feedback winding 6 are connected to the bases of the transistors 2 and 3, respectively. The base of the transistor 2 is connected to the positive electrode of the DC power supply 12 via the bias resistor 8, and the emitters of the transistors 2 and 3 are both grounded. Then, the power switch 13 is closed and the pair of transistors 2 and 3 are self-oscillated by the feedback winding 5,
A current flowing from the intermediate tap to one side of the input winding 4 and a current flowing to the other side of the input winding 4 are alternately intermittently supplied to supply an AC voltage to the fluorescent tube 1 as a load through the output winding 5. .

【0007】本実施例の回路は、以上のようなインバー
タ回路に破線で囲んだ回路20を付加した構成を特徴とす
る。付加回路20は、ベースをコンデンサ21を介して接地
し且つバイアス抵抗22を介して直流電源12に接続したト
ランジスタ23と、トランジスタ23のコレクタに接続され
たコンデンサ24とからなり、トランジスタ23とコンデン
サ24の直列回路を、チョークコイル11に並列に接続した
構成となっている。このように構成したインバータ回路
において、電源スイッチ13を閉じると、トランジスタ23
のベース電圧は、抵抗22とコンデンサ21の時定数によっ
て決まる曲線を描いて徐々に増加し、やがて直流電源12
の電圧と等しくなる。このため、スイッチ13を閉じた直
後の一定の時間はトランジスタ23がオンになり、このと
きのインバータ回路はチョークコイル11にコンデンサ24
を並列接続した図2に示すような回路と等価になる。そ
して、ベース電圧が所定の電圧まで上昇した時点でトラ
ンジスタ23はオフになる。
The circuit of this embodiment is characterized in that a circuit 20 surrounded by a broken line is added to the above-described inverter circuit. The additional circuit 20 includes a transistor 23 having a base grounded via a capacitor 21 and connected to the DC power supply 12 via a bias resistor 22, and a capacitor 24 connected to the collector of the transistor 23. Are connected in parallel to the choke coil 11. In the inverter circuit thus configured, when the power switch 13 is closed, the transistor 23
The base voltage gradually increases in a curve determined by the time constant of the resistor 22 and the capacitor 21, and then the DC power supply 12
Voltage. For this reason, the transistor 23 is turned on for a certain time immediately after the switch 13 is closed, and at this time, the inverter circuit connects the capacitor 24
Are connected in parallel with each other as shown in FIG. Then, when the base voltage rises to a predetermined voltage, the transistor 23 is turned off.

【0008】コンデンサ24の容量を0.047μFとし
た付加回路20を接続したときと、付加回路20なしの場合
の、出力電圧VO 及び発振周波数f、出力電流IO 、効
率η〔(負荷電力/入力電力)×100〕を測定したと
ころ表1のような結果となった。なお、付加回路20あり
の場合の出力電圧VO は、トランジスタ23がオンしてチ
ョークコイル11にコンデンサ24が並列接続されたときの
値である。また、パラメータ中、LINはチョークコイル
11のインダクタンス、L1 及びL2 はそれぞれ中間タッ
プを境にした入力巻線4の片側のインダクタンス、L5
は出力巻線5のインダクタンス、C9 及びC10はそれぞ
れコンデンサ9、10の容量、RL は蛍光管1の等価抵抗
の値を示している。
The output voltage V O, the oscillation frequency f, the output current I O , and the efficiency η [(load power) when the additional circuit 20 with the capacitor 24 having a capacity of 0.047 μF is connected and when the additional circuit 20 is not provided. / Input power) × 100], and the results are as shown in Table 1. The output voltage V O with the additional circuit 20 is a value when the transistor 23 is turned on and the capacitor 24 is connected to the choke coil 11 in parallel. In the parameters, L IN is a choke coil
11 of inductance, one side of the inductance of L 1 and L 2 are input winding 4 in which the intermediate tap as a boundary, respectively, L 5
Represents the inductance of the output winding 5, C 9 and C 10 represent the capacitances of the capacitors 9 and 10 , respectively, and R L represents the value of the equivalent resistance of the fluorescent tube 1.

【0009】[0009]

【表1】 [Table 1]

【0010】但し、LIN=47μH、 L1 =L2
2.92μH、 L5 =35.4mH C9 =0.047 μF、 C10=82pF、 RL
=3.5 kΩ この表から、回路20を付加したことによって出力電圧V
O が20%近く増加したことが分かる。その反面、回路
20がある場合とない場合とでは、発振周波数fや出力電
流IO 、効率ηはほとんど変化がない。したがって、蛍
光管1が点灯するまでの時間、トランジスタ23がオンに
なるように抵抗22とコンデンサ21の時定数を設定すれ
ば、蛍光管1の放電開始時のみ高い出力電圧VO が発生
し、点灯後は出力電圧VO が低くなる効率のよいインバ
ータ回路が得られることになる。なお、コンデンサ24に
は図示しない抵抗を並列に接続してもよい。また、実施
例ではスイッチング素子としてバイポーラ型トランジス
タを用いたが、これに代えてMOSトランジスタを用い
てもよいのは勿論である。さらに、コンデンサ21や抵抗
22等を用いる代わりに、別な論理回路を設け、この論理
回路の発生するパルス波をトランジスタ23の制御電極に
加えてトランジスタ23をオン、オフ制御してもよい。
However, L IN = 47 μH, L 1 = L 2 =
2.92 μH, L 5 = 35.4 mH C 9 = 0.047 μF, C 10 = 82 pF, R L
= 3.5 kΩ From this table, it can be seen that the output voltage V
It can be seen that O increased by nearly 20%. On the other hand, the circuit
There is almost no change in the oscillation frequency f, the output current I O , and the efficiency η when there is or does not have 20. Therefore, if the time constant of the resistor 22 and the capacitor 21 is set so that the transistor 23 is turned on until the fluorescent tube 1 is turned on, a high output voltage V O is generated only when the discharge of the fluorescent tube 1 starts, After lighting, an efficient inverter circuit in which the output voltage V O becomes low can be obtained. Note that a resistor (not shown) may be connected to the capacitor 24 in parallel. Further, although a bipolar transistor is used as the switching element in the embodiment, a MOS transistor may be used instead. In addition, capacitor 21 and resistor
Instead of using 22 or the like, another logic circuit may be provided, and a pulse wave generated by this logic circuit may be applied to the control electrode of the transistor 23 to control the transistor 23 on and off.

【0011】[0011]

【発明の効果】本発明によれば、電源電圧が低い低電圧
仕様のインバータ回路であっても、昇圧トランスの昇圧
比を大きくすることなく、電源スイッチを閉じた直後一
時的に高い出力電圧VO を発生させることができるの
で、効率の低下や寄生振動の発生のおそれがなく、昇圧
トランスの設計が容易な小型のインバータ回路を得るこ
とができる。
According to the present invention, even if the power supply voltage is low and the inverter circuit has a low voltage specification, the output voltage temporarily becomes high immediately after the power switch is closed without increasing the boost ratio of the boost transformer. Since O can be generated, it is possible to obtain a small-sized inverter circuit which is easy to design a boosting transformer without a risk of lowering efficiency or generating parasitic oscillation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】 本発明のインバータ回路の等価回路図FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the inverter circuit of the present invention.

【図3】 従来例を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 蛍光管 2・3 トランジスタ 4 入力巻線 5 出力巻線 6 帰還巻線 7 トランス 11 チョークコイル 23 トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluorescent tube 2.3 transistor 4 Input winding 5 Output winding 6 Feedback winding 7 Transformer 11 Choke coil 23 Transistor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 41/24 H02M 7/538 - 7/5383──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H05B 41/24 H02M 7/538-7/5383

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直流電源の一端に接続された一対のスイ
ッチング素子と、中間タップを有する入力巻線及び負荷
が接続される出力巻線及び帰還発振用の帰還巻線を具え
た昇圧トランスと、入力巻線に並列接続された共振コン
デンサを具え、入力巻線の両端をそれぞれ一対のスイッ
チング素子に接続するとともに、該中間タップをチョー
クコイルを介して直流電源の他端に接続し、帰還巻線の
両端をスイッチング素子にそれぞれ接続して、該帰還巻
線により一対のスイッチング素子が交互に導通するよう
に自励発振させ、該中間タップから入力巻線の片側に流
れる電流と入力巻線の他方の片側に流れる電流を交互に
断続させて出力巻線に交流電圧を供給するインバータ回
路において、一端を中間タップに接続した第2のコンデ
ンサを設け、電源スイッチをオンにした直後一時的に、
該チョークコイルに第2のコンデンサが並列接続される
ように構成したことを特徴とするインバータ回路。
A step-up transformer including a pair of switching elements connected to one end of a DC power supply, an output winding having an intermediate tap, an output winding connected to a load, and a feedback winding for feedback oscillation; A resonance capacitor connected in parallel with the input winding, both ends of the input winding are connected to a pair of switching elements, and the intermediate tap is connected to the other end of the DC power supply via a choke coil; The two ends of the input winding are connected to a switching element, respectively, and the feedback winding causes self-excited oscillation so that the pair of switching elements are alternately turned on.The current flowing from the intermediate tap to one side of the input winding and the other end of the input winding A second capacitor having one end connected to an intermediate tap is provided in an inverter circuit for supplying an AC voltage to an output winding by alternately intermitting a current flowing to one side of the power supply. Immediately after turning on the switch,
An inverter circuit comprising a second capacitor connected in parallel to the choke coil.
【請求項2】 制御電極を、第3のコンデンサを介して
接地し且つ抵抗を介して直流電源に接続したトランジス
タを付加し、該トランジスタと第2のコンデンサの直列
回路を、チョークコイルに並列接続した請求項1のイン
バータ回路。
2. A transistor having a control electrode grounded via a third capacitor and connected to a DC power supply via a resistor is added, and a series circuit of the transistor and the second capacitor is connected in parallel to a choke coil. The inverter circuit according to claim 1, wherein:
【請求項3】 論理回路と、該論理回路の発生するパル
ス波によってオン、オフするトランジスタを設け、該ト
ランジスタと第2のコンデンサの直列回路を、チョーク
コイルに並列接続した請求項1のインバータ回路。
3. The inverter circuit according to claim 1, wherein a logic circuit and a transistor which is turned on / off by a pulse wave generated by the logic circuit are provided, and a series circuit of the transistor and the second capacitor is connected in parallel to a choke coil. .
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