JP3543236B2 - プッシュプルインバ−タ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば、冷陰極管、セミホットとして使用する熱陰極管などの放電管を点灯させるドライバ−として利用するところのプッシュプルインバ−タに関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は螢光灯11のドライバ−として構成されているプッシュプルインバ−タの従来例を示す回路図である。
このインバ−タは、昇圧トランス12、スイッチング動作用のトランジスタ13、14などによって構成されたプッシュプル回路を備えている。
【0003】
すなわち、端子15よりLowレベルの始動信号を送ると、電源スイッチ用のトランジスタ16がONし、端子17、18に接続されたDC電源より直流電力が供給される。
これより、起動抵抗19を通ってトランジスタ13に、また、起動抵抗20を通ってトランジスタ14に各々ベ−ス電流が流れ込む。
【0004】
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14が先にONした場合、DC電源より送られる電流がチョ−クコイル21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には図示矢印向きの電圧Ep1、Ep2が発生する。
【0005】
また、三次コイル12Fには図示矢印向きの電圧Efが発生するため、トランジスタ14のベ−スに帰還がかかり、コレクタ電流が急速に増加する。
このとき、二次コイル12Sには図示矢印向きの誘導電圧が発生し、この誘導電圧がトランスの出力電圧Esとして螢光灯11に印加され、螢光灯11が点灯を開始する。
このとき、螢光灯11には管電圧Voが加わり、バラストコンデンサ22には充電電圧Vcが発生する。
【0006】
トランジスタ14の電流増加はベ−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トランス12の一次コイル12Pには図示矢印とは反対向きの電圧が発生し、トランジスタ14がONからOFF、トランジスタ13がOFFからONに切換わる。
【0007】
この結果、三次コイル12Fに発生した図示矢印とは反対向きの電圧によってトランジスタ13に帰還がかかり、二次コイル12Sには図示矢印とは反対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に高い交流電圧が発生する。
なお、一次コイル12Pに並列接続したコンデンサ23は共振用コンデンサで、正弦波電圧を発生させるためのものである。
【0008】
図7は下記する諸条件の下に上記インバ−タを動作させたときのトランス出力電圧Es、、螢光灯電圧Vo、バラストコンデンサ電圧Vcの関係を示したベクトル図である。
【0009】
このベクトル図から分かるように、Es=Vo+Vc(ただし、この式はベクトル加算式)となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記したインバ−タの昇圧トランス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の小形トランスとなっている。
【0011】
ところで、この種のインバ−タは、ワ−ドプロセッサやパ−ソナルコンピュ−タなどに装備されたディスプレ−のバックライト電源などとして使用される関係で、インバ−タの昇圧トランス12としては高さを極力制限した薄形トランスが要請されている。
【0012】
今日では開発が進むにつれて可成り薄形となった昇圧トランス12が提案されているが、しかし、この種のトランス12では直流電圧(例えば、3〜24ボルト)を高電圧(例えば、600〜3000ボルト)に昇圧して出力させる必要があるために、耐電処理が困難となり、その薄形化と小形化が限度に近い実情にある。
【0013】
具体的に述べれば、上記構成のこの種の昇圧トランス12では、二次コイル12S(出力コイル)の低電圧側が零ボルト、高電圧側が数千ボルトとなるため、二次コイル12Sの高電圧部に対して、一次コイル12P、三次コイル12F、フエライトコア、端子ピン、グランドの間の絶縁処理構成が薄形化するほど困難となる。
【0014】
また、この種の昇圧用トランス12は、トランスの分布容量による漏れ電流の他に、螢光灯、高電圧部の各部品、リ−ド線等から放射されるノイズの問題が薄形化するほど発生し易くなる。
【0015】
本発明は上記した実情にかんがみ、トランス形態を薄形化、小形化した小形昇圧トランスの絶縁耐電圧を可能なる限り低くすると共に、漏れ電流とノイズとを防止することに有利となるようにしたプッシュプルインバ−タを開発することを目的とする。
【0016】
【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、昇圧トランスを備え、直流電源からの入力電圧を昇圧して高電圧の交流電圧に変換するプッシュプルインバ−タにおいて、一つの入力コイルに対して第1の出力コイルと第2の出力コイルとを備えた昇圧トランスを設け、高電圧を出力するこれら第1、第2の出力コイルはコイル間にインピ−ダンス素子を接続して直列回路体とし、かつ、前記第1、第2の出力コイルのいずれか一方のコイルについてはその出力部を直流電源の負電位と同電位となるように接続すると共に、第1、第2の出力コイルの出力部に負荷接続する構成としたことを特徴とするプッシュプルインバ−タを提案する。
【0017】
このように構成したプッシュプルインバ−タは、第1、第2の出力コイルの一方が直流電源の負電位と同電位となるように接続してあることから、その一方の出力コイルに発生する出力電圧がその負電位を基準に正負に変化する交流電圧となり、その他方の出力コイルに発生する出力電圧がインピ−ダンス素子電圧を基準に正負に変化する交流電圧となる。
したがって、第1、第2の出力コイルの各々に発生した出力電圧とインピ−ダンス素子電圧とがベクトル加算され、この加算電圧がトランスの総体的な出力電圧として出力される。
この結果、第1の出力コイルと第2の出力コイルとに個別に発生する各々の出力電圧が総体的な出力電圧に比べて低電圧化したものとなるから、トランスの絶縁処理構成が容易となる。
言換えれば、高電圧となる総体的な出力電圧について絶縁処理を行なう必要がなく、第1、第2の出力コイルに発生する低電圧化された出力電圧について絶縁処理を施せばよいので、トランス形態の薄形化と小形化に適するプッシュプルインバ−タとなる。
【0018】
【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。
図1は螢光灯のドライバ−として実施した第1実施例を示す回路図で、この実施例では昇圧トランス30に特徴があり、その他の構成は図6に示した従来例のインバ−タ回路に比べて同構成であるので、共通する回路部品には同符号が付してある。
【0019】
図示するように、昇圧トランス30は、一次コイル30P、第1の二次コイル30S1、第2の二次コイル30S2、三次コイル30Fを備えている。
また、この昇圧トランス30には、出力コイルとなっている第1の出力コイル30S1と第2の出力コイル30S2とをカップリング用コンデンサ31によって接続し、これら出力コイル30S1、30S2とコンデンサ31とで直列回路体を形成するようになっている。
【0020】
さらに、上記昇圧トランス30は、出力コイル30S1の出力部bと出力コイル30S2の出力部aとに螢光灯11を接続すると共に、出力コイル30S1の出力部bは直流電源の負電位と同電位(グランドG)となるように接続してある。
【0021】
このように構成したインバ−タは、プッシュプルインバ−タとして発振動作することにより、昇圧トランス30の第1の二次コイル30S1には誘導電圧Es1が第2の二次コイル30S2には誘導電圧Es2が各々発生し、これら誘導電圧Es1、Es2が加算されて総体的な出力電圧Esとなる。
【0022】
図2は下記するように具体的に諸条件を設定し本実施例のインバ−タを動作させた場合の各電圧を示したベクトル図である。
【0023】
このベクトル図から分かるように、第1の二次コイル30S1の出力電圧Es1と、第2の二次コイル30S2の出力電圧Es2は起電力電圧、螢光灯11とカップリング用コンデンサ31は負荷となるため、Es1+Es2=Vo+Vcaとなることから、(Es/2)+(Es/2)=Vo+Vcaとなる。(ただし、これらの各式はベクトル加算式である。)
このように、カップリング用コンデンサ31が出力電圧を2分する作用と、バラストコンデンサ作用とを行なう。
【0024】
したがって、Es1=Es2=900ボルト(Vp−p=2545.5V)となり、従来例に比べてトランス絶縁の耐電圧を半減することができる。
この結果、耐電圧処理構成が簡素化されるので、トランス形態の薄形化、小形化に有利となり、また、薄形化、小形化を図っても分布容量による漏れ電流や高電圧部からのノイズの放射が防止される。
また、トランス形態の薄形化、小形化を追求しないかぎり、各々の出力コイル電圧を高く設定することができるから、総体的な出力電圧Esを充分に高くすることができ、管電圧の高い螢光灯のドライバ−として使用することができる。
【0025】
図3は第2実施例を示すインバ−タ回路で、この実施例は、二次コイル30S1と30S2のd〜e端部間に螢光灯11を接続し、これら二次コイル30S1と30S2のa〜b端部間にカップリング用コンデンサ31を接続した構成となっている。
【0026】
そして、起動用のトランジスタ32を設け、このトランジスタ32をONさせてトランジスタ13、14のベ−スに起動電流を入力させる構成としてある。
その他は図1に示した第1実施例と同じ構成である。
この第2実施例は第1実施例と同じ動作となるから、その動作説明は省略する。
【0027】
図4は第3実施例を示すインバ−タ回路の部分図で、この実施例は昇圧トランス30の第1の二次コイル30S1と第2の二次コイル30S2とをコイル素子33によって連結させたことに特徴があり、その他は図1に示したインバ−タ回路と同一構成となっている。
【0028】
本実施例では、管電流Ioが出力電圧Es1、Es2に対して遅れ電流となるため、出力電圧Es1、Es2、管電圧Vo、コイル素子電圧VLが図5に示すベクトル図のようになり、ベクトル加算式がEs1+Es2=Vo+VLとなる。
この結果、(Es/2)+(Es/2)=Vo+VL(ベクトル加算式)が成立するから、上記した各実施例と同様の効果を得ることができる。
【0029】
以上、具体的な実施例について説明したが、昇圧トランス30の第1の二次コイル30S1と第2の二次コイル30S2とを抵抗素子によって連結して実施することも可能である。ただ、この場合はインバ−タ効率が多少低下する。
【0030】
また、本発明の実施に際しては、昇圧トランス30の出力電圧が必ずしもEs1=Es2となるように構成する必要がなく、Es1>Es2またはこの反対となるようにトランスを構成してもよい。
【0031】
さらに、本発明は上記した実施例のように照明用放電管のドライバ−として使用する場合は、デュティ比を変えたパルスを端子15より供給することにより調光動作させることができる。
【0032】
その他、本発明のインバ−タは、螢光灯のような抵抗性負荷にかぎらず、誘導性負荷または容量性負荷についても同様に実施することができる。
【0033】
【発明の効果】
上記した通り、本発明に係るプッシュプルインバ−タによれば、トランスの耐電圧処理構成が簡単となる他、分布容量を少なくして可能なるかぎり漏れ電流を減少させ、また、高電圧部から放射するノイズを防止することができる。
この結果、昇圧トランスの薄形化、小形化に適するプッシュプルインバ−タとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を示すインバ−タの回路図である。
【図2】第1実施例のインバ−タにおけるトランス出力電圧、管電圧、カップリング用コンデンサ電圧を示すベクトル図である。
【図3】第2実施例を示すインバ−タの回路図である。
【図4】第3実施例を示すインバ−タの回路の部分図である。
【図5】第3実施例のインバ−タにおけるトランス出力電圧、管電圧、コイル素子電圧を示すベクトル図である。
【図6】従来例として示したインバ−タの回路図である。
【図7】従来例のインバ−タにおけるトランス出力電圧、管電圧、バラストコンデンサ電圧を示すベクトル図である。
【符号の説明】
11 螢光灯
13、14 トランジスタ
19、20 起動抵抗
21 チョ−クコイル
30 昇圧トランス
30P 一次コイル
30S1 第1の二次コイル
30S2 第2の二次コイル
31 カップリング用コンデンサ
Claims (1)
- 昇圧トランスを備え、直流電源からの入力電圧を昇圧して高電圧の交流電圧に変換するプッシュプルインバ−タにおいて、一つの入力コイルに対して第1の出力コイルと第2の出力コイルとを備えた昇圧トランスを設け、高電圧を出力するこれら第1、第2の出力コイルはコイル間にインピ−ダンス素子を接続して直列回路体とし、かつ、前記第1、第2の出力コイルのいずれか一方のコイルについてはその出力部を直流電源の負電位と同電位となるように接続すると共に、第1、第2の出力コイルの出力部に負荷接続する構成としたことを特徴とするプッシュプルインバ−タ。
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