JPH0270271A

JPH0270271A - 自励インバータの起動回路

Info

Publication number: JPH0270271A
Application number: JP63217385A
Authority: JP
Inventors: Rihei Hiramatsu; 平松　利平; Seiji Konno; 今野　誠司; Kazufumi Watanabe; 一史渡辺; Shinzo Takeishi; 武石　信三
Original assignee: MELS CORP; Yutaka Electric Mfg Co Ltd; TDK Lambda Corp
Current assignee: MELS CORP; Yutaka Electric Mfg Co Ltd; TDK Lambda Corp
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1990-03-09
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: US4888672A; JP2573867B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は開閉素子としてＭＯＳＦＥＴを利用した高周波
スイッチング電源における入力側の自励インバータの起
動回路に関するものである。

「従来の技術」従来は第６図に示すような自励インバータ回路では、電
源（１）の両端に結合された抵抗（２）とコンデンサ（
３）の直列回路の結合点と、開閉素子であるＭＯＳＦＥ
Ｔ　（４）のゲートとの間にトリガーダイオード（５）
を挿入し、前記コンデンサ（３）を第７図（ａ）のよう
に発振させ、コンデンサ（３）の充電電圧Ｖｃ。

の放電時に第７図（ｂ）のようなパルス電圧（Ｖｐ）を
出力し、この出力にてＭＯＳＦＥＴ（４）にゲート電圧
を供給して起動させ、起動と同時にコンデンサ（３）の
充電電圧■ｃ２はダイオード（６）と抵抗（７）によっ
てＭＯＳＦＥＴ（４）を通じて放電させて、不必要な再
起動を防止するように構成されていた。

なお、（８）は主変圧器、（９）は１次入力巻線、（１
０）は２次出力巻線、（１１）は３次自励発振巻線、（
１２）は飽和リアクトル、（１３）　（１４）は抵抗で
ある。

「発明が解決しようとする問題点」第６図のような方法でＭＯＳＦＥＴ（４）の起動を図る
場合は第６図の点線のような方向でたえず磁束が一方向
にセットされ、リセットとセットの繰返しが充分に行わ
れない。もちろん、運転に入れば飽和リアクトル（１２
）はセットとリセットを繰返えすが、この場合は運転に
入る以前において一方向のセット方向に飽和したままと
なり、安定な運転状態に入るにはさらに工夫が必要とさ
れる。トリガダイオード（５）によるパルスにて起動を
図るのも以上の配慮の一端であるが、以下の点で問題が
あった・従来回路で必須であるトリガダイオード（５）は個有の
重大な弱点を持っている。すなわち、第１に、その放電
電圧は略３０〜３５Ｖ位であるので、入力電源電圧が３
０Ｖ以下のスイッチング電源には使用不可能であること
、第２に、その構造上、高品質の通信工業規格を製造メ
ーカが保証せず、総て民生規格であり使用保証温度も０
〜８５℃内であること、である。

本発明は３次自励発振巻線の巻線数によって電源の最低
電圧の制限をなくし、また使用部品も総て通信工業規格
のものの使用が可能であるようなものを得ることを目的
とするものである。

「問題点を解決するための手段」本発明は主変圧器に１次入力巻線、２次出力巻線、３次
自励発振巻線を有し、前記１次入力巻線と開閉素子を入
力電源に直列に結合し、前記３次巻線より適当なインピ
ーダンスを直列に介し、かつ飽和リアクトルを並列に介
して前記開閉素子を跳動するようにした自励インバータ
において、前記開閉素子はＭＯＳＦＥＴからなり、この
ＭＯＳＦＥＴのソース側と前記飽和リアクトルとの間に
コンデンサを挿入し、この飽和リアクトルとコンデンサ
との結合点と、前記電源との間に、高抵抗を介在してな
るものである。

「作用」電源電圧がコンデンサに充電されるとともに、ＭＯＳＦ
ＥＴのゲート電圧も上昇する。その後コンデンサの充電
を続け、この充電電圧すなわち、ゲート電圧がスレシホ
ールド電圧を越すとＭＯＳＦＥＴは導通する。さらに詳
しくは、ゲート電圧は高抵抗と飽和リアクトルを介して
充電され、このゲート電圧がスレシホールド電圧を越す
とＭＯＳＦＥＴは導通を開始する。このＭＯＳＦＥＴの
導通により、１次巻線を介して３次巻線に電圧が誘起さ
れ、この電圧は一部はＭＯＳＦＥＴのゲートに、他の一
部は飽和リアクトルに印加される。すると、飽和リアク
トルの磁束は起動前までリセットされていた方向と逆方
向にセットされる。この飽和リアクトルに印加された電
圧積が許容飽和磁束量に達すると、飽和リアクトルは飽
和し、ゲート電圧は放電され、ＭＯＳＦＥＴはターンオ
フとなる。ＭＯＳＦＥＴは一旦導通すると、１次巻線と
３次巻線の作用により飽和リアクトルはセット、リセッ
トを繰返えして安定な運転状態に入る。

「実施例」以下１本発明の一実施例を図面に基づき説明する。なお
、第６図と同一部分は同一符号とする。

第１図において、（８）は主変圧器で、この主変圧器（
８）には１次入力巻線（９）、２次入力巻線（１０）、
３次自励発振巻線（１１）を有する。前記１次入力巻線
（９）には開閉素子であるＭＯＳＦＥＴ（４）を直列に
介して電源（１）に結合されている。また、前記２次出
力巻線（１０）には、整流平滑回路（１５）と出力電圧
検出回路（１６）を介して出力端子（１７）　（１８）
に結合されている。さらに、前記３次巻線（１１）の正
側端は。

抵抗（１３）　（１４）を介してＭＯＳＦＥＴ（４）の
ゲートに結合され、負側端はコンデンサ（１９）を介し
て前記ＭＯ５ＦＥＴ（４）のソースに結合されている。

前記電源（１）の正側と、前記コンデンサ（１９）と飽
和リアクトル（１２）の結合点との間には高抵抗（２１
）が挿入されている。前記コンデンサ（１９）の両端間
に、堰ＪＰＪ電圧素子としてのダイオード（２２）を結
合し、このダイオード（２２）のアノード側と、前記３
次巻線（１１）の正側端との間に、抵抗（２３）、ツェ
ナーダイオード（２４）、ダイオード（２５）を直列に
接続した駆動回路（２６）を結合し、ＭＯＳＦＥＴ　（
４）の起動前は飽和リアクトル（１２）側がソース側に
対して正の電圧を持ち、起動後にはこの正電圧を消滅さ
せるようになっている。

前記高抵抗（２１）と直列に開閉素子としてのＰＮＰト
ランジスタ（２０）とスイッチ（２０ａ）とを挿入した
例が第２図に示されている。このトランジスタ（２０）
はエミッタが電ｉ　（１）の正側に結合され、コレクタ
がスイッチ（２０ａ）を介して高抵抗（２１）に結合さ
れ、さらに、ベースがベース抵抗（２７）に結合される
とともに、抵抗（２８）　（２９）　、コンデンサ（３
０）、ダイオード（３１）、４次巻線（３２）からなる
開閉制御回路（３３）に結合され、前記トランジスタ（
２０）を。

起動前に閉じ、起動後に開くように制御す、る。

つぎに、以上のように構成された回路の作用を説明する
。

まず、第２図のようないわゆるホワード型インバータの
起動について説明する。

インバータ回路に入力電圧Ｖｉが低圧より供給を開始す
ると、トランジスタ（２０）にはベース抵抗（２７）を
介してベース電流が供給され、トランジスタ（２０）の
コレクタより高抵抗（２１）を介してコンデン＋（１９
）正電圧ＶＣが供給される。コノ時ＭＯ５ＦＥＴ（４）
のゲート、ソース間のインピーダンスはＭＯＳＦＥＴの
特質としてＣ１５ｓのキャパシタンスのみであるので、
ゲート電圧Ｖｇはコンデンサ（１９）の充電とともに上
昇する。これは第３図（ａ）の状態であり、ゲート電圧
Ｖｇはスレシホールド電圧Ｖｇｔを越さないので起動し
ない。その後コンデンサ（１９）の充電を続は第３図（
ｂＨｃ至ってＶｃ：ＶｇがＶｇｔ以上ニナルトＭＯ８Ｆ
ＥＴ（４）は導通を開始する。

この時ゲート電圧Ｖｇが高抵抗（２１）と飽和リアクト
ル（１２）を介して実線の矢印の方向より充電されたこ
とが、本発明の起動の安定上に重大な意味をもつ。すな
わち、第３図（ｂ）のＴ１時点にＶｇ≧Ｖｇｔになると
ＭＯＳＦＥＴ（４）は導通を開始する。−旦導通を開始
すると１次入力巻線（９）を介して３次巻線（１１）に
電圧が誘起され、この電圧は点線の矢印のように一部は
ＭＯＳＦＥＴ（４）のゲートに、他の一部は飽和リアク
トル（１２）に印加される。すると、起動前までは実線
の方向に飽和リアクトル（１２）の磁束がリセットされ
ていたものが、起動開始とともにその磁束の方向はセッ
ト方向に反転する。この飽和リアクトル（１２）に印加
された電圧時間積、すなわち飽和リアクトル（１２）の
許容飽和磁束量φｓｃになると飽和リアクトル（１２）
は飽和し、ＭＯＳＦＥＴ（４）のゲート電圧Ｖｇは放電
され、ＭＯＳＦＥＴ（４）はターンオフとなる。これは
第３図（ｂ）　（Ｃ）の１２時点である。

つぎに、高抵抗（２１）と直列にトランジスタ（２０）
を挿入し、このトランジスタ（２０）を開閉制御回路（
３３）で開閉を制御し、また、コンデンサ（１９）の両
端に、堰層電圧素子（２２）と駆動回路（２６）を付加
した回路の動作を説明する。

もし、上述の回路を有しないときには第４図（ａ）（ｂ
）のような動作となる。すなわち、この第４図（ａ）（
ｂ）においては、高抵抗（２１）より流入する電流が継
続すると、コンデンサ（１９）の充電電圧Ｖｃは第４図
（ｂ）のように一定電圧Ｖｃを保持し、この電圧ＶＣに
よってゲート電圧Ｖｇは正方向にシフトされる。

したがって、Ｔ工時のＭＯＳＦＥＴ（４）の導通時期に
ゲート電圧Ｖｇは不、必要に大きな値を持ち、大きなド
レイン電流Ｉｄを流して、能率を低下させ、また出力ノ
イズも増大する。そこで、何等かの方法によって第５図
（ｂ）のようにコンデンサ電圧Ｖｃを零とすればＴ１の
ゲート時にＶｇは充分に抑制され、ドレイン電流Ｉｄは
第５図（ａ）のようになり、能率は向上し、また出力ノ
イズも低減する。この目的のため第２図のトラン、リス
タ（２０）を利用して、正常運転に入ればトランジスタ
（２０）のベース・エミッタに主変圧器（８）から開閉
制御回路（３３）を介して逆バイアス電圧を供給して高
抵抗（２１）の回路を遮断する。また、第１図における
ダイオード（２５）　、ツェナーダイオード（２４）、
抵抗（２３）、ダイオード（２２）により一旦運転に入
った後、３次巻線（１１）に誘起した電圧を利用して３
次巻線（１１）の正側→ダイオード（２５）→ツェナー
ダイオード（２４）→抵抗（２３）→ダイオード（２２
）→３次巻線（１１）の負側に電流を循環させればコン
デンサ（１９）の両端の電圧はダイオード（２２）の頭
方向の電圧降下によって第５図（ｂ）のようにクランプ
され、確実に確保される。

「発明の効果」本発明は上述のようにトリガーダイオードを用いないの
で、トリガーダイオードの弱点にこだわらずに回路を構
成できる。また、回路構成が極めて簡単で、高安定性を
有する。さらに、起動後にコンデンサの充電電圧を零に
することにより、ゲート電圧が充分に抑制されて能率が
向上し、出力ノイズも低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自励インバータの起動回路の第１
実施例を示す電気回路図、第２図は本発明の第２実施例
を示す電気回路図、第３図、第４図および第５図はそれ
ぞれ本発明による回路の各部の出力波形図、第６図は従
来回路図、第７図は従来回路の各部の出力波形図である
。（１）・・・電源、（４）・・・開閉素子（ＭＯＳＦＥ
Ｔ）、（８）・・・主変圧器、（９）・・・１次入力巻
線、（１０）・・・２次出方巻線、（１１）・・・３次
巻線、　（１２）・・・飽和リアクトル、（１３）　（
１４）・・・抵抗、（１５）・・・整流平滑回路、（１
６）・・・出カ′検出回路、　（１７）（１８）・・・
出力端子、（１９）・・・コンデンサ、（２０）・・・
開閉素子（トランジスタ）、（２０ａ）・・・スイッチ
、（２１）・・・高抵抗、（２２）・・・ダイオード、
（２３）・・・抵抗、（２４）・・・ツェナーダイオー
ド、（２５）・・・ダイオード、（２６）・・・騨動回
路、　（２７）・・・ベース抵抗、　（２８）（２９）
・・・抵抗、　（３０）−・・コンデンサ、（３１）・
・・ダイオード、（３２）・・・４次巻線、（３３）・
・・開閉制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主変圧器に１次入力巻線、２次出力巻線、３次自
励発振巻線を有し、前記１次入力巻線と開閉素子を入力
電源に直列に結合し、前記３次巻線より適当なインピー
ダンスを直列に介し、かつ飽和リアクトルを並列に介し
て前記開閉素子を駆動するようにした自励インバータに
おいて、前記開閉素子はＭＯＳＦＥＴからなり、このＭ
ＯＳＦＥＴのソース側と前記飽和リアクトルとの間にコ
ンデンサを挿入し、この飽和リアクトルとコンデンサと
の結合点と、前記電源との間に、高抵抗を介在してなる
ことを特徴とする自励インバータの起動回路。
（２）飽和リアクトルとコンデンサの結合点と、電源と
の間に介在された高抵抗に、さらに直列に開閉素子を挿
入し、この開閉素子を起動前に閉、起動後に開とする開
閉制御回路を付加してなることを特徴とする請求項（１
）記載の自励インバータの起動回路。
（３）ＭＯＳＦＥＴのソースと飽和リアクトルとの間に
挿入されたコンデンサの両端に、開閉素子または堰層電
圧素子を並列に結合し、これら開閉素子または堰層電圧
素子を、起動前には飽和リアクトル側がソース側に対し
て正の電圧を持ち、起動後にはこの正電圧を消滅させる
ような駆動回路を付加してなることを特徴とする請求項
（１）記載の自励インバータの起動回路。