JPH0254034B2 - - Google Patents

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JPH0254034B2
JPH0254034B2 JP58057090A JP5709083A JPH0254034B2 JP H0254034 B2 JPH0254034 B2 JP H0254034B2 JP 58057090 A JP58057090 A JP 58057090A JP 5709083 A JP5709083 A JP 5709083A JP H0254034 B2 JPH0254034 B2 JP H0254034B2
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JP
Japan
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voltage
semiconductor switch
inverter
period
reference voltage
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JP58057090A
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JPS59185173A (ja
Inventor
Takahiro Hara
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Panasonic Life Solutions Ikeda Electric Co Ltd
Original Assignee
Ikeda Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、出力電圧可変インバータに関するも
のである。
インバータにおいて、出力電圧を変化させて負
荷電力を制御したり、電源電圧の変動に対して出
力電圧が変動しないように制御したい場合があ
る。このインバータの出力電圧を変化させる方法
としては、基本的には次の2つの方法がある。そ
の第1は、インバータ部を構成している半導体ス
イツチのオン期間とオフ期間を変化させて出力電
圧を変化させる方法であり、これは一般的にはパ
ルス幅制御インバータと呼ばれている。第2は、
インバータ部の電源電圧を変化させる方法であ
る。しかし、前者は制御が複雑であり、また負荷
としてLCから成る共振回路が接続されている場
合には、制御が更に複雑になる問題がある。後者
はインバータ部の構成が簡単であり、出力電圧を
変化できる出力電圧可変コンバータ部を設けれ
ば、容易に実施できる。この後者インバータを第
1図に例示する。
第1図において、1は直流電源、2は出力電圧
可変コンバータ部で、半導体スイツチ3、チヨー
ク4、ダイオード5、コンデンサ6等からなり、
その半導体スイツチ3は制御回路7によりオン・
オフされる。8はインバータ部で、チヨーク9、
発振トランス10、その1次巻線11に接続され
た共振コンデンサ12及び交互にオン・オフする
一対の半導体スイツチ13,14等から成り、発
振トランス10の2次巻線15に負荷16が接続
されている。
上記構成において、制御回路7により半導体ス
イツチ3をオン・オフさせると、そのオン期間と
オフ期間との割合を変化させることにより、コン
バータ部2の出力電圧((イ−イ′)間電圧)を可
変できる。即ち、半導体スイツチ3がオンの場
合、ロ−ロ′間はハ−ハ′間と同電圧になり、直流
電源1より半導体スイツチ3、チヨーク4を介し
てコンデンサ6を充電する。その後、半導体スイ
ツチ3がオフになると、チヨーク4に流れている
電流の慣性によりダイオード5がオンし、チヨー
ク4にたまつたエネルギーでダイオード5、チヨ
ーク4を介してコンデンサ6を充電する。この
時、ロ−ロ′間は略0Vである。その後、再び半導
体スイツチ3がオンし、以下、同様の動作が繰返
される。即ち、イ−イ′間の電圧は、半導体スイ
ツチ3のオン期間、オフ期間の割合で決定される
電圧(ロ−ロ′間電圧)をチヨーク4、コンデン
サ6で平滑したものであり、このイ−イ′間電圧
は〔ハ−ハ′間電圧〕×〔半導体スイツチ3のオン
期間〕で決定される。
インバータ部3には1次巻線11と共振コンデ
ンサ12が接続されており、1次巻線11のイン
ダクタンスと共振コンデンサ12による共振電圧
の極性に従つて半導体スイツチ13,14が交互
にオン・オフする。このインバータ部8の入力電
流は、チヨーク9の働きにより周知の通り僅かに
リツプルを含んだ直流電流であり、チヨーク9の
インダクタンスを大きくするとリツプルは小さく
なる。半導体スイツチ3のオン・オフ周期は、チ
ヨーク4及びコンデンサ6の平滑回路と関係があ
り、イ−イ′間電圧にリツプルを含まないように
するには、半導体スイツチ3のオン・オフ周期を
早くするか、又はチヨーク4のインダクタンス、
コンデンサ6の容量を大きくすれば良く、半導体
スイツチ3のオン・オフ周期を早くすると、チヨ
ーク4、コンデンサ6の値を小さくできる。また
チヨーク4及びコンデンサ6の値を大きくする
と、半導体スイツチ3のオン・オフ周期を長くで
きる。但し、半導体スイツチ3のオン・オフ周期
を早くすると、半導体スイツチ3のスイツチング
ロスが増加し、チヨーク4及びコンデンサ6の値
を大きくすると、チヨーク4及びコンデンサ6の
ロスが増加する。イ−イ′間電圧にリツプルがあ
る場合、出力電圧に電源電圧のリツプルが重畳し
て現われ、不都合である。そこで、従来ではチヨ
ーク4及びコンデンサ6の値は半導体スイツチ3
のスイツチング周期に対してイ−イ′間電圧にリ
ツプルを含まないようにするか、又はリツプルが
生じても問題のない負荷に用いられている。例え
ば、半導体スイツチ3のスイツチング周波数は
3KHz、インバータ部8の発振周波数を20KHzと
し、チヨーク4及びコンデンサ6の値を小さく
し、負荷16として蛍光灯を点灯させた場合、蛍
光灯の光出力としては20KHz及び3KHz及び17KHz
〔(20−3)KHz〕のリツプルを含む。この蛍光灯
をフアクシミリの画像検出用光源として用いる
と、3KHzのリツプルにより悪影響がある場合が
あつて問題である。
第1図の回路を改良したものとして、第2図に
示すようにチヨーク4,9を1個のチヨーク17
で兼用し、コンデンサ6を省略したものがある。
しかし、この場合でもチヨーク17は、半導体ス
イツチ3のオン・オフによるリツプルを出力電圧
に含まないようにするには、チヨーク17の値を
大きくする必要がある。
本発明は、このような従来の問題点を解消する
ものであつて、その特徴とする処は、発振トラン
ス10と交互にオン・オフする一対の半導体スイ
ツチ13,14と発振トランス10の1次巻線1
1に並列に設けた共振コンデンサ12と入力側に
設けたチヨーク17とを自励発振するインバータ
部8を備えると共に、半導体スイツチ3のオン・
オフによりインバータ部8に印加する電圧を可変
する出力電圧可変コンバータ部2を備えて成る出
力電圧可変コンバータにおいて、 インバータ部8の共振周波数を検出し、その検
出した共振周波数に同期しかつ1/2の周期毎に電
圧変動をくり返す比較電圧Aを得る比較電圧発生
回路41と、基準電圧Bを発生する基準電圧電源
24と、前記比較電圧発生回路41の比較電圧A
と基準電圧電源24の基準電圧Bとを比較し、前
記発振周波数に同期した1/2の周期で前記コンバ
ータ部2の半導体スイツチ3をオン・オフさせる
比較器25とを備える制御回路20を設けた点に
ある。
以下、図示の実施例について本発明を詳述する
と、第3図において、18は半導体スイツチ1
3,14を駆動する帰還巻線、19はバイアス抵
抗である。20は半導体スイツチ3のオン・オフ
制御する制御回路で、帰還巻線21、鋸歯状波発
生回路22、単安定マルチバイブレータ23、基
準電圧電源24、比較器25、半導体スイツチ2
6等を備え、半導体スイツチ13,14のオン・
オフ周期に同期しかつ1/2の周期で半導体スイツ
チ3をオン・オフさせるように構成されている。
鋸歯状波発生回路22は整流回路27、抵抗2
8,29、定電圧ダイオード30、コンデンサ3
1、半導体スイツチ32等から成り、前記帰還巻
線21と鋸歯状波発生回路22とによつて、イン
バータ部8の共振周波数を検出し、その検出した
共振周波数に同期しかつ1/2の同期毎に電圧変動
をくり返す比較電圧Aを得る比較電圧発生回路4
1が構成されている。
上記構成において、半導体スイツチ3がオフで
あれば、インバータ部8が発振しないので、鋸歯
状波発生回路22が動作せず、a点の比較電圧A
は0であり、基準電圧電源24の基準電圧Bによ
り比較器25が出力し、半導体スイツチ26がオ
ンし、半導体スイツチ3がオンする。このためイ
ンバータ部8が発振動作を行ない、半導体スイツ
チ13,14が交互にオン・オフする。一方、帰
還巻線21に電圧が発生し、整流回路27で全波
整流を行ない、定電圧ダイオードによりツエナー
電圧Vzに応じた高さで発振制期の1/2となつた台
形波がC点に発生すると共に、単安定マルチバイ
ブレータ23がパルスを発生し、半導体スイツチ
32をオン・オフするので、a点に鋸歯状波の比
較電圧Aが生じ、この鋸歯状波の比較電圧Aと基
準電圧電源24の基準電圧Bとを比較器25で比
較する。そして、この比較器25の出力によつて
半導体スイツチ26を介して半導体スイツチ3を
オン・オフするため、この半導体スイツチ3はイ
ンバータ部8の発振周波数に同期し、かつその1/
2の周期でオン・オフを繰返すことになる。この
ように半導体スイツチ3をインバータ部8の発振
周波数と同期しかつ1/2の同期でオン・オフさせ
ることによつて、半導体スイツチ3のオン・オフ
によるリツプルの影響を殆んどなくすることがで
き、チヨーク17の値を小さくしても、出力電圧
にはリツプルは現われない。なお、この場合の各
部の動作波形を第4図及び第5図に示す。
第6図は他の実施例を示し、半導体スイツチ3
としてスイツチング速度の早いパワーMOS・
FETを使用したものを示す。この半導体スイツ
チ3の制御回路20は帰還巻線21、整流回路2
7、基準電圧電源24及び比較器25により構成
され、前記帰還巻線21と整流回路27とによつ
て、インバータ部8の共振周波数を検出し、その
検出した共振周波数に同期しかつ1/2の周期毎に
電圧変動をくり返す比較電圧Aを得る比較電圧発
生回路41が構成されている。33はバイアス電
源、34は電源スイツチである。
上記構成において、電源スイツチ34をオンさ
せると、半導体スイツチ3がオフであれば、イン
バータ部2が発振しないため、d点の電圧及び
a′点の比較電圧Aは共に0であり、b′点の基準電
圧B>比較電圧Aとなり、比較器25の出力によ
り半導体スイツチ3がオンする。そして、半導体
スイツチ3がオンすることにより、インバータ部
8が発振し、d点及びa′点に電圧が出る。比較電
圧A<基準電圧Bの間は半導体スイツチ3がオン
し、比較電圧A>基準電圧Bの間は半導体スイツ
チ3がオフする。a′点の比較電圧Aの波形は、イ
ンバータ部8の発振周期に同期し、かつ1/2周期
の波形であり、インバータ部8の発振周期中、2
度、半導体スイツチ3がオン・オフすることにな
る。基準電圧電源24の基準電圧Bを変化させる
と、半導体スイツチ3のオン期間が変化する。例
えば、オンの基準電圧Bを高くすると、半導体ス
イツチ3のオン期間が長くなり、ロ−ロ′間電圧
が高くなり、蛍光灯35への出力電圧が高くな
る。但し、半導体スイツチ3のオン期間が長くな
ることによりd点の電圧及びa′点の比較電圧Aが
高くなるため、半導体スイツチ3のオン期間が長
くなることを抑える方向に動作する。つまり、負
帰還がかかる。即ち、基準電圧Bを10%変化させ
ると、出力電圧が例えば9%変化し、10%以上変
化しない。これに対して、d点電圧<基準電圧B
の時、半導体スイツチ3がオンするようにした場
合、基準電圧Bを10%変化させると、出力電圧は
10%以上変化し、例えば基準電圧Bを下げた場
合、半導体スイツチ3のオン周期が短かくなり、
d点電圧が低下し、このd点電圧の低下により更
に半導体スイツチ3のオン期間が短くなり、その
結果、d点電圧が低下する繰返しになり、出力電
圧が最終的には半導体スイツチ3は連続してオフ
になる。反対に基準電圧Bを上げると、半導体ス
イツチ3は連続してオンになる。また、この実施
例のように負荷として蛍光灯35を用いた場合、
周囲温度が変わると等価抵抗が変わり、発振周波
数が変わつてもd点電圧は発振に同期しているた
め、半導体スイツチ3のオン・オフも発振周波数
の変化に従つて変化し、オン・オフ周期は発振周
波数1/2である。第7図に各部の波形を示す。
以上実施例に詳述したように本発明では、制御
回路20によつて、インバータ部8の共振周波数
を検出し、その検出した共振周波数に同期しかつ
1/2の周期で後者半導体スイツチ3をオン・オフ
させるようにしているので、この半導体スイツチ
3のオン・オフによるリツプルの出力電圧への影
響を防止できる。しかも、自励発振するインバー
タ部8に同期して半導体スイツチ3をオン・オフ
させるように工夫してあるので、半導体スイツチ
3のオン・オフ動作でインバータ部8の共振を狂
わせるような影響も生じることがなくなり、その
実用的効果は著大である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来例を示す回路図、第3
図は本発明の一実施例を示す回路図、第4図及び
第5図はその波形図、第6図は他の実施例を示す
回路図、第7図はその波形図である。 1……直流電源、2……出力電圧可変コンバー
タ部、3,13,14……半導体スイツチ、8…
…インバータ部、10……発振トランス、12…
…共振コンデンサ、17……チヨーク、20……
制御回路、22……鋸歯状波発生回路、24……
基準電圧電源、25……比較器、41……比較電
圧発生回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 発振トランス10と交互にオン・オフする一
    対の半導体スイツチ13,14と発振トランス1
    0の1次巻線11に並列に設けた共振コンデンサ
    12と入力側に設けたチヨーク17とを有した自
    励発振するインバータ部8を備えると共に、半導
    体スイツチ3のオン・オフによりインバータ部8
    に印加する電圧を可変する出力電圧可変コンバー
    タ部2を備えて成る出力電圧可変インバータにお
    いて、 インバータ部8の共振周波数を検出し、その検
    出した共振周波数に同期しかつ1/2の周期毎に電
    圧変動をくり返す比較電圧Aを得る比較電圧発生
    回路41と、基準電圧Bを発生する基準電圧電源
    24と、前記比較電圧発生回路41の比較電圧A
    と基準電圧電源24の基準電圧Bとを比較し、前
    記発振周波数に同期した1/2の周期で前記コンバ
    ータ部2の半導体スイツチ3をオン・オフさせる
    比較器25とを備える制御回路20を設けたこと
    を特徴とする出力電圧可変インバータ。
JP58057090A 1983-03-31 1983-03-31 出力電圧可変インバ−タ Granted JPS59185173A (ja)

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JPS59185173A JPS59185173A (ja) 1984-10-20
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04299071A (ja) * 1991-03-28 1992-10-22 Kikusui Electron Corp 電源回路
JP6005502B2 (ja) * 2012-12-18 2016-10-12 新電元工業株式会社 電源装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4867727A (ja) * 1971-12-21 1973-09-17
JPS55117472A (en) * 1979-02-28 1980-09-09 Fujitsu Ltd Power converter

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