JP3603172B2

JP3603172B2 - 出力調整機構を備えたインバ−タ

Info

Publication number: JP3603172B2
Application number: JP30346896A
Authority: JP
Inventors: 精一木嶋
Original assignee: 株式会社キジマ
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2016-10-30
Also published as: JPH10136655A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、螢光灯、ＥＬ板などのドライバ−として、また、イオン、オゾンの発生器のドライバ−として利用するところのインバ−タに関し、特に、ロ−コスト化に適する出力調整機構を備えたインバ−タに係る。
【０００２】
【従来の技術】
図５は螢光灯のドライバ−として使用されたインバ−タ回路図で、昇圧トランス１１は、中間タップＰを有する入力コイル１１Ｐ、出力コイル１１Ｓ、フィ−ドバックコイル１１ｆとを備えている。
なお、入力コイル１１Ｐには共振用のコンデンサ１２が並列接続され、出力コイル１１Ｓから交流電圧を出力させるようになっている。
【０００３】
また、トランジスタ１３、１４はＯＮ、ＯＦＦを繰り返すスイッチングトランジスタで、トランジスタ１３が中間タップＰより一方側の入力コイル１１Ｐに流れる電流を断続させ、トランジスタ１４がその他方側の入力コイル１１Ｐに流れる電流を断続させる。
【０００４】
なお、これらトランジスタ１３、１４は電池電源１５より起動抵抗１６を介して流れる起動電流をベ−ス入力して交互にＯＮするが、ベ−ス接続されたフィ−ドバックコイル１１ｆによって帰還作用を受けて急速動作する。
【０００５】
上記した昇圧トランス１１の中間タツプＰには、スイッチングトランジスタ１７とチョ−クコイル１８を通って電源電流が入力するが、このスイッチングトランジスタ１７が調光用ＩＣ回路１９からパルス信号をベ−ス入力してＯＮ、ＯＦＦ動作する。
なお、２０はチョ−クコイル１８の逆起電力を吸収するためのダイオ−ドである。
【０００６】
調光用ＩＣ回路１９は、昇圧トランス１１の出力電圧レベルを調整して螢光灯２１の明るさを変えるもので、調整抵抗２２の設定値にしたがったデュ−ティ比のパルス信号を出力し、このパルス信号によりスイッチングトランジスタ１７を導通動作させる。
なお、２３はスタ−トスイッチである。
【０００７】
また、昇圧トランス１１の出力コイル１１Ｓには、バラストコンデンサ２４を介して螢光灯２１が接続されている。
なお、抵抗２５、ダイオ−ド２６、コンデンサ２７は負荷電流の検出回路を形成しており、コンデンサ２７の充電々圧が検出信号として調整抵抗２２を介して調光用ＩＣ回路１９に送られる。
【０００８】
このインバ−タ回路は、スタ−トスイッチ２３を閉成することにより、調整抵抗２２の設定値に応じたデュ−ティ比のパルス信号が調光用ＩＣ回路１９より出力し、このパルス信号によってスイッチングトランジスタ１７がＯＮ、ＯＦＦ動作する。
【０００９】
このスイッチングトランジスタ１７の動作によって、電源電流がこのトランジスタ１７とチョ−クコイル１８を通って昇圧トランス１１の中間タップＰに入力する。
【００１０】
このとき、起動抵抗１６を通ってトランジスタ１３、１４のベ−スに起動電流が流れ、これらトランジスタ１３、１４が導通状態となるように移行するが、回路条件やトランジスタ特性によっていずれか一方のトランジスタが先に導通するようになる。
例えば、トランジスタ１３が先に導通すると、中間タップＰから一方側の入力コイル１１Ｐとトランジスタ１３とを通って電源電流が流れる。
【００１１】
なお、入力コイル１１Ｐに入力電流が流れることにより、フィ−ドバックコイル１１ｆに発生した誘導電圧がトランジスタ１３のベ−スに加わり、この帰還作用によってトランジスタ１３が急速にＯＮ動作する。
【００１２】
トランジスタ１３は昇圧トランス１１の磁気飽和やトランジスタ特性によってＯＮからＯＦＦに切換わり、続いて、トランジスタ１４がＯＮ動作する。
これより、中間タップＰの他方側となる入力コイル１１Ｐとトランジスタ１４とを通って電源電流が流れ、また、フィ−ドバックコイル１１ｆに発生した誘導電圧がトランジスタ１４のベ−スに加わって帰還作用する。
【００１３】
トランジスタ１４は昇圧トランス１１の磁気飽和とトランジスタ特性によってＯＮからＯＦＦに切換わり、続いてトランジスタ１３がＯＮ動作する。
このようにトランジスタ１３、１４が交互にＯＮを繰り返すことによってインバ−タ回路が発振動作し、出力コイル１１Ｓには高電圧の交流電圧が発生する。
【００１４】
螢光灯２１は出力コイル１１Ｓが出力する交流電圧によって点灯するが、この管電流（負荷電流）が抵抗２５、ダイオ−ド２６、コンデンサ２７からなる検出回路によって検出される。
つまり、管電流の変動が検出され、その検出信号が調光用ＩＣ回路１９に送られる。
【００１５】
上記したインバ−タ回路は、調光用ＩＣ回路１９が出力するパルス信号にしたがってスイッチングトランジスタ１７がＯＮ、ＯＦＦ動作するから、昇圧トランス１１の入力コイル１１Ｐに入力する電流量がそのパルス信号にしたがって定まる。
つまり、昇圧トランス１１より出力する交流電圧のレベルが上記したパルス信号のデュ−ティ比によって定まる。
【００１６】
このことから、調光用ＩＣ回路１９が出力するパルス信号のデュ−ティ比を変えることによって螢光灯２１の点灯光の明るさを変えることができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のインバ−タ回路は、螢光灯２１の点灯光の明るさを変える調光手段として調光用ＩＣ回路１９を備えているため、回路構成が簡単とならず、また、構成部品も高価なものとなっている。
この結果、インバ−タの生産コストの低廉化が困難となっていた。
【００１８】
本発明は上記した実情にかんがみ、構成簡単にして生産のロ−コスト化に適する出力調整機構を備えたインバ−タを提供することを目的とする。
【００１９】
【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、発振動作によって出力する昇圧トランスを備え、この昇圧トランスの出力電圧レベルを変えて出力調整する構成のインバ−タにおいて、発振動作にしたがって周期的に変化する昇圧トランスの入力電圧を加え、その入力電圧と操作設定値にしたがって制御信号を出力させるボリュ−ム・コントロ−ルと、昇圧トランスの入力電流路に設け、上記ボリュ−ム・コントロ−ルの出力信号をゲ−トに供給して導通制御するＦＥＴスイッチング手段とからなる出力調整機構を備えたことを特徴とするインバ−タを提案する。
【００２０】
【作用】
昇圧トランスの入力電圧は発振動作毎に周期的に変化する繰返し波形の電圧（正弦波全波整流電圧）となるから、この入力電圧を加えたボリュ−ム・コントロ−ルの出力信号がこの入力電圧と操作設定値にしたがって周期的に変化する脈動波形の電圧信号となる。
昇圧トランスの入力電流路に設けたＦＥＴスイッチング手段がこの電圧信号（出力信号）をゲ−ト入力して導通、非導通する。
【００２２】
このように構成したインバ−タは、ボリュ−ム・コントロ−ルを調整操作してＦＥＴスイッチング手段の導通時間を制御し、出力信号レベルを変えることによって出力調整することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態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−として実施した本発明の第１実施形態を示すインバ−タ回路図である。
なお、図５に従来例として示したインバ−タ回路と同一の回路及び部品については同符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
このインバ−タ回路は、チョ−クコイル１８と昇圧トランス１１の中間タップＰとの間の入力電流路ａと、電池電源１５の負極側に接続された電流路ｂとの間にボリウム・コントロ−ル（可変抵抗）３０を接続し、このボリウム・コントロ−ル３０に昇圧トランス１１の入力電圧Ｖｏを加えるようになっている。
【００２５】
そして、ボリウム・コントロ−ル３０の出力端子３０ａより出力する出力信号ＶＳ１をスイッチング動作用のトランジスタ３２のベ−スに入力させる構成としてある。
【００２６】
つまり、出力信号ＶＳ１がトランジスタ３２のスイッチング電圧（ベ−ス〜エミッタ間電圧Ｖｂｅ）を越えることにより、このトランジスタ３２がＯＮして制御信号ＶＳ２を出力する。
【００２７】
制御信号ＶＳ２はスイッチング動作用の今一つのトランジスタ３３のベ−スに入力させる。
このトランジスタ３３はコレクタがＦＥＴ３４のゲ−トに、エミッタが電源の負極側ラインに各々接続してあり、制御信号ＶＳ２をベ−ス入力してＯＮし、ＦＥＴ３４のゲ−ト電位を下げる。
【００２８】
つまり、トランジスタ３３のＯＮによってＦＥＴ３４が導通となり、このトランジスタ３３のＯＦＦによってこのＦＥＴ３４が非導通となる。
なお、ＦＥＴ３４は、ソ−スを電池電源１５の正極側に、ドレ−ンをチョ−クコイル１８に各々接続したＰチャンネルのパワ−モス電界効果トランジスタである。
【００２９】
上記したインバ−タ回路は電源スイッチ３５の投入によって発振動作を開始する。
すなわち、電源スイッチ３５の投入によって、トランジスタ３２のベ−ス〜エミッタ、出力端子３０ａ、ボリウム・コントロ−ル３０に電源電流が流れ、このトランジスタがＯＮする。
これより、トランジスタ３３がＯＮすることから、ＦＥＴ３４が導通する。
また、ＦＥＴ３４の導通によりトランジスタ１３、１４のベ−スに起動電流が入力するから、従来例と同様にしてこれらトランジスタ１３、１４が交互にＯＮを繰り返す。
なお、この実施形態では、昇圧トランス１１のフィ−ドバックコイル１１ｆに中間タップＱを設け、起動電流がこの中間タップＱとフィ−ドバックコイル１１ｆを通って各トランジスタ１３、１４のベ−スに入力するようになっている。
【００３０】
これより、昇圧トランス１１の入力コイル１１Ｐには中間タップＰの一方側コイルと他方側コイルとに交互に入力電流が流れる。
したがって、出力コイル１１Ｓに発生した高電圧の交流電圧が螢光灯２１に印加され、この螢光灯２１が点灯する。
【００３１】
上記のように発振動作する場合は、ボリウム・コントロ−ル３０に加わる電圧Ｖｏは、図２（Ａ）に示すように正弦波形の半波が連続に繰返されるものとなる。
したがって、ボリウム・コントロ−ル３０の出力信号ＶＳ１が図２（Ｂ）に示したように、出力端子３０ａの操作設定値にしたがった電圧レベルの繰返し脈動信号となる。
【００３２】
トランジスタ３２は、この出力信号ＶＳ１がベ−ス〜エミッタ間電圧Ｖｂｅを越えるまではＯＮし、出力信号ＶＳ１がその電圧Ｖｂｅを越えるとＯＦＦするから、このＯＮ、ＯＦＦによって出力される制御信号ＶＳ２が図２（Ｃ）に示すようなパルス信号となる。
【００３３】
そして、トランジスタ３３は制御信号ＶＳ２のベ−ス入力によって繰返しＯＮしＦＥＴ３４を導通制御するため、このＦＥＴ３４が導通、非導通を繰返し、これより、ＦＥＴ３４のドレインＶｄが図２（Ｄ）に示すようになる。
【００３４】
このようにこのインバ−タ回路は、ボリウム・コントロ−ル３０の操作設定値にしたがったパルス制御信号ＶＳ２によってＦＥＴ３４を導通制御して昇圧トランス１１の入力電流を制限する。
【００３５】
つまり、ボリウム・コントロ−ル３０の操作設定値によって昇圧トランス１１の入力電流量を変えることによって、このトランス１１の出力電圧レベルが変わるから、螢光灯２１の灯光の明るさを調整することができる。
【００３６】
ＦＥＴ３４はソ−スに対してゲ−トの電位が低いとき、ソ−ス〜ドレイン間が導通するが、導通させるためのソ−ス〜ゲ−ト間の電位差、つまり、ゲ−ト電圧はＦＥＴの品種または同じ品種でもロットによりバラツキがある。
【００３７】
上記したインバ−タ回路は、ＦＥＴ３４のこのようなゲ−ト電圧のバラツキについて充分に補償することができる。
すなわち、ＦＥＴ３４のソ−スが電源電圧（例えば、６〜９ボルト）となっているとき、トランジスタ３３のＯＮによってそのゲ−トが零ボルトに降下するため、ＦＥＴ３４にバラツキがあってもそれを導通させるためのソ−ス〜ゲ−ト間電圧（ゲ−ト電圧）が確実に加わる。
【００３８】
図３は第２の実施形態を示したインバ−タ回路図である。
このインバ−タ回路は、ボリュ−ム・コントロ−ル３０の出力端子３０ａより出力された出力信号ＶＳ１を直接にＦＥＴ３４のゲ−トに入力させ、ＦＥＴ３４を導通制御する構成となっている。
【００３９】
図４は第３の実施形態を示したインバ−タ回路図である。
このインバ−タ回路は、ボリュ−ム・コントロ−ル３０の出力信号ＶＳ１をベ−ス入力するトランジスタ３６を設け、出力信号ＶＳ１がトランジスタ３６のベ−ス〜エミッタ間電圧Ｖｅｂを越えるまではこのトランジスタ３６をＯＮさせ、越えたときはＯＦＦさせる構成としてある。
そして、トランジスタ３６のこのようなＯＮ、ＯＦＦ信号をＦＥＴ３４のゲ−トに供給し、ＦＥＴ３４を導通制御するようになっている。
【００４０】
図３、図４に示すインバ−タ回路は、ＦＥＴ３４のゲ−トが零電圧に降下しないが、導通させるためのゲ−ト電圧にバラツキの少ないＦＥＴを使用すれば充分に実施することができる。
【００４１】
上記した通り、本発明によれば、出力調整機構が一つのボリュ−ム・コントロ−ル３０によって構成することができるから、回路部品を少なくして構成簡単とした出力調整機構を備えたインバ−タとなり、生産のロ−コスト化に極めて有利となる。
なお、本発明を実施するに際しては、電池電源１５に限らず一般のＤＣ電源であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態として示したインバ−タ回路図である。
【図２】インバ−タ回路部の電圧波形を簡略的に示した動作説明図である。
【図３】第２の実施形態として示したインバ−タ回路図である。
【図４】第３の実施形態として示したインバ−タ回路図である。
【図５】従来例として示したインバ−タ回路図である。
【符号の説明】
１１昇圧トランス
１３トランジスタ
１４トランジスタ
２１螢光灯
３０ボリウム・コントロ−ル
３０ａ出力端子
３２トランジスタ
３３トランジスタ
３４ＦＥＴ
３６トランジスタ

Claims

発振動作によって出力する昇圧トランスを備え、この昇圧トランスの出力電圧レベルを変えて出力調整する構成のインバ−タにおいて、発振動作にしたがって周期的に変化する昇圧トランスの入力電圧を加え、その入力電圧と操作設定値にしたがって制御信号を出力させるボリュ−ム・コントロ−ルと、昇圧トランスの入力電流路に設け、上記ボリュ−ム・コントロ−ルの出力信号をゲ−トに供給して導通制御するＦＥＴスイッチング手段とからなる出力調整機構を備えたことを特徴とするインバ−タ。