JP3475630B2 - Transistor inverter - Google Patents

Transistor inverter

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JP3475630B2
JP3475630B2 JP35486095A JP35486095A JP3475630B2 JP 3475630 B2 JP3475630 B2 JP 3475630B2 JP 35486095 A JP35486095 A JP 35486095A JP 35486095 A JP35486095 A JP 35486095A JP 3475630 B2 JP3475630 B2 JP 3475630B2
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JP
Japan
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switching transistor
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capacitor
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幸生 古矢
清二 佐久間
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日立ライティング株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、負荷回路を直列の
電流帰還トランスを使ってスイッチング用トランジスタ
を制御する自励制御形のインバータインバータに関する
ものである。 【0002】 【従来の技術】従来のトランジスタインバータをを図2
により説明する。図2装置はスイッチング用トランジス
タ2と、スイッチング用トランジスタ2を介して断続的
に直流電源1電圧が印加される振動用インダクタ3と、
スイッチング用トランジスタ2、振動用インダクタ3の
いずれか一方と並列に接続される振動用コンデンサ4
と、スイッチング用トランジスタ2と逆並列のフライホ
イール用ダイオード5を備える。振動用インダクタ3の
両端に負荷回路90を接続する。負荷回路90と直列に
可飽和形の電流帰還トランス6の一次コイル61を挿入
する。スイッチング用トランジスタ2のベース・エミッ
タ接合と電流帰還トランス6の2次コイル62とベース
用コンデンサ71を含むベース回路を備える。ベース回
路にベース電流が流れることによって蓄積されるベース
用コンデンサ71の順方向極性電荷を緩慢に放電する電
荷放電回路(73・74)を備える。91は放電灯、9
2は放電灯91と直列のバラスト用インダクタ、93は
放電灯91と並列の予熱用コンデンサであり、これら全
体はインバータ出力を受ける負荷回路90を構成する。
72はベース用抵抗、75は逆充電阻止用ダイオードで
ある。逆充電阻止用ダイオード75はベース用コンデン
サ71の順方向極性電荷蓄積を許容し、逆向きの電荷蓄
積を阻止する。73は補助ダイオード、74は補助抵抗
であり、この両者は電荷放電回路(73・74)を構成
する。最初にスイッチング用トランジスタ2をターンオ
ンさせる起動抵抗等の図示は省略した。図2装置のイン
バータ動作は周知であるため説明を割愛するが、その動
作の過程において振動用インダクタ3に上向き電流が流
れる。この上向き電流は振動用コンデンサ4を図示極性
に充電する。振動用コンデンサ4電圧が直流電源1電圧
と一致するレベルにまで高まると、それ以降の振動用イ
ンダクタ3の上向き電流は直流電源1・フライホイール
用ダイオード5を経由し、電源帰還電流を形成する。こ
れはスイッチング用トランジスタ2のオン期間に直流電
源1から過剰な電力を引き出し、後で過剰分の電力を直
流電源1へ変換する動作であり、無効電力の性格とな
る。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】前記電源帰還電流によ
る前記無効電力は回路損失要因となるので、少ない方が
良い。理想的には、振動用コンデンサ4電圧が直流電源
1電圧と一致した段階で、振動用インダクタ3の電磁エ
ネルギが過不足なくゼロとなることであるが、これは難
しい。電磁エネルギが過剰であれば電源帰還電流による
無効電力が形成される。電磁エネルギが不足であれば、
振動用コンデンサ4電圧が不足する。後者の場合は、ス
イッチング用トランジスタ2の次のターンオン時に該ス
イッチング用トランジスタ2を介して振動用コンデンサ
4の不足分電荷を瞬時に充電する弊害が生じ、スイッチ
ング用トランジスタ2のスイッチングロスが過大とな
る。本発明は、この電源帰還電流を低減し、回路損失を
軽減することを目的とするものである。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明においては、可飽
和形の電流帰還トランスの1次コイルを負荷回路と直列
になりかつフライホイール用ダイオードとも直列になる
位置に配置し、1次コイルとフライホイール用ダイオー
ドの接続極性を、フライホイール用ダイオードを介して
1次コイルに電源帰還電流が流れたときにベース用コン
デンサの順方向極性電荷が増加するように定める。 【0005】 【発明の実施の形態】本発明の実施形態をを図1により
説明する。ここに、前記図2の図品符号をそのまま転用
し、重複する説明を適宜に割愛する。図1の図2に対す
る回路上の違いは、フライホイール用ダイオード5の配
置を変えたことである。その他は一致する。図1装置に
おいては、可飽和形の電流帰還トランス6の1次コイル
61を負荷回路90と直列になり、かつフライホイール
用ダイオード5とも直列になる位置に配置する。また、
1次コイル61とフライホイール用ダイオード5の接続
極性を、フライホイール用ダイオード5を介して1次コ
イル61に電源帰還電流が流れたときにベース用コンデ
ンサ71の順方向極性電荷が増加するように定める。フ
ライホイール用ダイオード5を流れる電源帰還電流は1
次コイル61を経由する。1次コイル61経由の点が前
記図2装置とは異なる。図1のように、電源帰還電流が
1次コイル61を経由すると、スイッチング用トランジ
スタ2のオン期間が減少する。以下、この理由について
説明する。フライホイール用ダイオード5の電源帰還電
流は5−61−3−1−5を流れる。電流帰還トランス
6は1次コイル61の電源帰還電流に比例する電流を2
次コイル62に形成する。2次コイル62電流は62−
72−ベース・エミッタ接合−71−62のベース回路
を介して流れるベース電流となる。ベース電流はスイッ
チング用トランジスタ2をターンオン可能とするが、前
記電源帰還電流が流れている間は実際にはターンオンし
ない。ベース電流はベース用コンデンサ71に順方向極
性(図示極性)電荷を蓄積する。期間電源帰還電流が途
絶え、スイッチング用トランジスタ2はターンオンす
る。 【0006】その後のオン期間の動作状況は一般のそれ
とほぼ同じであり、負荷回路90電流が電流帰還トラン
ス6で変換され、その2次コイル62側にベース電流が
形成され、それによってスイッチング用トランジスタ2
はオン状態に保持される。このオン期間の間に、ベース
用コンデンサ71電圧は上昇し、電流帰還トランス6の
電圧は上昇し、電流帰還トランス6の磁束も上昇する。
やがて、電流帰還トランス6は磁気飽和し、オン期間が
終了する。それまでのオン期間の長さは、前記電源帰還
電流の影響で短くなる。直前のオフ期間に電源帰還電流
が発生し、それによってベース用コンデンサ71を順方
向極性(図示極性)に充電する前記プロセスがある場合
は、そのプロセスの影響で次のターンオン時における電
流帰還トランス6の磁束レベルが高くなり、その後のオ
ン期間における磁束上昇をも加速する。このため、オン
期間は短くなる。オン期間が短かくなると、オン期間に
振動用インダクタ3に蓄積される電磁エネルギが少なく
なり、その次の電源帰還電流は抑制される。一方、電源
帰還電流がゼロないしは軽微である場合は電源帰還電流
に起因する前記の電磁エネルギ軽減作用は機能しない。
このため、電磁エネルギが不足し、振動用コンデンサ4
電圧が不足し、スイッチング用トランジスタ2のターン
オン時に過度の充電電流が流れる、という前記弊害を助
長する心配もない。総じて、電源帰還電流をゼロにはせ
ず、ゼロに近づける特性となる。電源帰還電流がゼロに
なると、前記指摘の無効電力が小さくなり、スイッチン
グ用トランジスタ2のコレクタ電流がその分だけ少なく
なり、スイッチング用トランジスタ2のオン電圧損失お
よびそのための回路損失が軽減し、インバータ効率の向
上に寄与する。 【0007】 【発明の効果】本発明は、1次コイルを負荷回路と直列
になりかつフライホイール用ダイオードとも直列になる
位置に配置し、1次コイルとフライホイール用ダイオー
ドの接続極性をフライホイール用ダイオードを介して1
次コイルに電源帰還電流が流れたときにベース用コンデ
ンサの順方向極性電荷が増加するように定めたものであ
る。これによれば、電源帰還電流を軽減し、回路損失を
軽減することができる。また、電源帰還電流をゼロとす
る限度を越えた有害な作用をもたらさず、また新たな部
品も不要であるため、容易に実施できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-excited control type inverter in which a load circuit controls a switching transistor using a series current feedback transformer. 2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional transistor inverter.
This will be described below. The device shown in FIG. 2 includes a switching transistor 2, a vibration inductor 3 to which a DC power supply 1 voltage is intermittently applied via the switching transistor 2,
Vibration capacitor 4 connected in parallel with one of switching transistor 2 and vibration inductor 3
And a flywheel diode 5 anti-parallel to the switching transistor 2. The load circuit 90 is connected to both ends of the vibration inductor 3. The primary coil 61 of the saturable current feedback transformer 6 is inserted in series with the load circuit 90. A base circuit including a base-emitter junction of the switching transistor 2, a secondary coil 62 of the current feedback transformer 6, and a base capacitor 71 is provided. A charge discharging circuit (73, 74) for slowly discharging the forward polarity charge of the base capacitor 71 accumulated when a base current flows through the base circuit. 91 is a discharge lamp, 9
Reference numeral 2 denotes a ballast inductor in series with the discharge lamp 91, and 93 denotes a preheating capacitor in parallel with the discharge lamp 91. The whole of these constitutes a load circuit 90 receiving an inverter output.
72 is a base resistor, and 75 is a reverse charge preventing diode. The reverse charge blocking diode 75 allows the base capacitor 71 to store charge in the forward direction and prevents charge storage in the reverse direction. Reference numeral 73 denotes an auxiliary diode, and reference numeral 74 denotes an auxiliary resistor. Both of them constitute a charge discharging circuit (73/74). First, illustration of a starting resistor for turning on the switching transistor 2 and the like is omitted. Although the inverter operation of the device shown in FIG. 2 is well known, its description is omitted, but an upward current flows through the oscillating inductor 3 during the operation. This upward current charges the oscillation capacitor 4 to the polarity shown. When the voltage of the vibration capacitor 4 rises to a level that matches the voltage of the DC power supply 1, the upward current thereafter flows through the DC power supply 1 and the flywheel diode 5 to form a power supply return current. This is an operation of extracting excess power from the DC power supply 1 during the ON period of the switching transistor 2 and converting the excess power to the DC power supply 1 later, and has a characteristic of reactive power. [0003] Since the reactive power due to the power supply feedback current causes circuit loss, it is better to reduce the reactive power. Ideally, when the voltage of the vibration capacitor 4 matches the voltage of the DC power supply 1, the electromagnetic energy of the vibration inductor 3 becomes zero without excess or deficiency, but this is difficult. If the electromagnetic energy is excessive, reactive power is generated by the power supply return current. If the electromagnetic energy is insufficient,
The voltage of the vibration capacitor 4 is insufficient. In the latter case, when the switching transistor 2 is turned on next time, the shortage of the charge of the oscillation capacitor 4 is instantaneously charged via the switching transistor 2, resulting in an excessive switching loss of the switching transistor 2. . An object of the present invention is to reduce the power supply return current and reduce the circuit loss. According to the present invention, a primary coil of a saturable current feedback transformer is arranged at a position in series with a load circuit and also in series with a flywheel diode. The connection polarity between the secondary coil and the flywheel diode is determined such that the forward polarity charge of the base capacitor increases when a power supply return current flows through the primary coil via the flywheel diode. An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the symbol of FIG. 2 is diverted as it is, and redundant description is omitted as appropriate. The difference between FIG. 1 and FIG. 2 on the circuit is that the arrangement of the flywheel diode 5 is changed. Others match. In the device shown in FIG. 1, the primary coil 61 of the saturable current feedback transformer 6 is arranged at a position in series with the load circuit 90 and also in series with the flywheel diode 5. Also,
The connection polarity between the primary coil 61 and the flywheel diode 5 is set such that the forward polarity charge of the base capacitor 71 increases when a power supply return current flows through the primary coil 61 via the flywheel diode 5. Determine. The power supply return current flowing through the flywheel diode 5 is 1
Via the next coil 61. The point through the primary coil 61 is different from the device of FIG. As shown in FIG. 1, when the power supply feedback current passes through the primary coil 61, the ON period of the switching transistor 2 decreases. Hereinafter, the reason will be described. The power supply return current of the flywheel diode 5 flows through 5-61-3-1-5. The current feedback transformer 6 converts the current proportional to the power supply feedback current of the primary coil 61 to 2
The next coil 62 is formed. The current of the secondary coil 62 is 62−
The base current flows through the base circuit of 72-base-emitter junction-71-62. The base current enables the switching transistor 2 to be turned on, but does not actually turn on while the power supply feedback current is flowing. The base current accumulates a forward polarity (polarity shown) charge in the base capacitor 71. During the period, the power supply feedback current is interrupted, and the switching transistor 2 is turned on. The operating condition during the subsequent on-period is almost the same as that in the general case. The current in the load circuit 90 is converted by the current feedback transformer 6, and a base current is formed on the secondary coil 62 side. 2
Are kept in the ON state. During this ON period, the voltage of the base capacitor 71 increases, the voltage of the current feedback transformer 6 increases, and the magnetic flux of the current feedback transformer 6 also increases.
Eventually, the current feedback transformer 6 is magnetically saturated, and the ON period ends. The length of the on-period until then becomes shorter due to the influence of the power supply feedback current. When the power supply feedback current is generated in the immediately preceding OFF period, and there is the process for charging the base capacitor 71 to the forward polarity (the polarity shown), the current feedback transformer 6 at the next turn-on time is affected by the process. And the magnetic flux level in the subsequent ON period is accelerated. For this reason, the ON period is shortened. When the ON period becomes short, the electromagnetic energy stored in the oscillation inductor 3 during the ON period decreases, and the next power supply feedback current is suppressed. On the other hand, when the power supply return current is zero or small, the above-described electromagnetic energy reducing action caused by the power supply return current does not function.
For this reason, the electromagnetic energy becomes insufficient, and the vibration capacitor 4
There is no concern that the voltage is insufficient and an excessive charging current flows when the switching transistor 2 is turned on. In general, the power supply return current does not become zero, but has a characteristic of approaching zero. When the power supply feedback current becomes zero, the above-mentioned reactive power decreases, the collector current of the switching transistor 2 decreases accordingly, the on-voltage loss of the switching transistor 2 and the circuit loss therefor are reduced, and the inverter efficiency is reduced. Contribute to the improvement of According to the present invention, the primary coil is arranged at a position in series with the load circuit and also in series with the flywheel diode, and the connection polarity of the primary coil and the flywheel diode is changed to the flywheel. 1 through the diode for
The forward polarity charge of the base capacitor is increased when the power supply return current flows through the next coil. According to this, the power supply return current can be reduced, and the circuit loss can be reduced. Further, since no harmful action exceeding the limit of setting the power supply return current to zero is not brought about and no new parts are required, the present invention can be easily implemented.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係るトランジスタインバータの回路図
である。 【図2】従来のトランジスタインバータの回路図であ
る。 【符号の説明】 1:直流電源、2:スイッチング用トランジスタ、3:
振動用インダクタ、4:振動用コンデンサ、5:フライ
ホイール用ダイオード、6:電流帰還トランス、61:
1次コイル、62:2次コイル、71:ベース用コンデ
ンサ、73:補助ダイオード、74:補助抵抗、90:
負荷回路
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram of a transistor inverter according to the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional transistor inverter. [Description of References] 1: DC power supply, 2: Switching transistor, 3:
Vibration inductor, 4: Vibration capacitor, 5: Flywheel diode, 6: Current feedback transformer, 61:
Primary coil, 62: secondary coil, 71: base capacitor, 73: auxiliary diode, 74: auxiliary resistance, 90:
Load circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/537 H02M 7/5383 H05B 41/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/537 H02M 7/5383 H05B 41/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】スイッチング用トランジスタ(2)と、前
記スイッチング用トランジスタ(2)を介して断続的に
直流電源(1)電圧が印加される振動用インダクタ
(3)と、前記スイッチング用トランジスタ(2)、振
動用インダクタ(3)のいずれか一方と並列に接続され
る振動用コンデンサ(4)と、前記スイッチング用トラ
ンジスタ(2)と逆並列のフライホイール用ダイオード
(5)を備え、前記振動用インダクタ(3)の両端に負
荷回路(90)を接続し、前記負荷回路(90)と直列
に可飽和形の電流帰還トランス(6)の一次コイル(6
1)を挿入し、前記スイッチング用トランジスタ(2)
のベース・エミッタ接合と前記電流帰還トランス(6)
の2次コイル(62)とベース用コンデンサ(71)を
含むベース回路を備え、前記ベース回路にベース電流が
流れることによって蓄積される前記ベース用コンデンサ
(71)の順方向極性電荷を緩慢に放電する電荷放電回
路(73・74)を備えたトランジスタインバータにお
いて、 前記1次コイル(61)を前記負荷回路(90)と直列
になりかつ前記フライホイール用ダイオード(5)とも
直列になる位置に配置し、前記1次コイル(61)と前
記フライホイール用ダイオード(5)の接続極性を、前
記フライホイール用ダイオード(5)を介して前記1次
コイル(61)に電源帰還電流が流れたときに前記ベー
ス用コンデンサ(71)の前記順方向極性電荷が増加す
るように定めたことを特徴とするトランジスタインバー
タ。
(57) Claims: 1. A switching transistor (2), and a vibration inductor (3) to which a DC power supply (1) voltage is intermittently applied via the switching transistor (2). ), An oscillation capacitor (4) connected in parallel with one of the switching transistor (2) and the oscillation inductor (3), and a flywheel diode anti-parallel to the switching transistor (2). (5), a load circuit (90) is connected to both ends of the oscillation inductor (3), and a primary coil (6) of a saturable current feedback transformer (6) is connected in series with the load circuit (90).
1) and the switching transistor (2)
Base-emitter junction and current feedback transformer (6)
And a base circuit including a secondary coil (62) and a base capacitor (71), and slowly discharges the forward-polarity charge of the base capacitor (71) accumulated when a base current flows through the base circuit. In the transistor inverter provided with a charge discharging circuit (73, 74), the primary coil (61) is arranged at a position in series with the load circuit (90) and also in series with the diode for flywheel (5). The connection polarity between the primary coil (61) and the flywheel diode (5) is changed when a power supply return current flows through the primary coil (61) via the flywheel diode (5). 2. The transistor inverter according to claim 1, wherein the forward polarity charge of the base capacitor is increased.
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