JPH03190566A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JPH03190566A
JPH03190566A JP1326423A JP32642389A JPH03190566A JP H03190566 A JPH03190566 A JP H03190566A JP 1326423 A JP1326423 A JP 1326423A JP 32642389 A JP32642389 A JP 32642389A JP H03190566 A JPH03190566 A JP H03190566A
Authority
JP
Japan
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switching
current
switching element
negative
diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP1326423A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Nishino
博之 西野
Kazuyuki Matsukawa
松川 一行
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP1326423A priority Critical patent/JPH03190566A/ja
Publication of JPH03190566A publication Critical patent/JPH03190566A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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、スイッチング素子を縦続接続した他励式直列
インバータ回路等の直流入力電源を高周波に変換するイ
ンバータ装置に関するものである。
[従来の技術] 他励式直列インバータの回路例を第5図に示す。直流電
源Vに対してスイッチング素子QQ2の縦続回路が接続
され、また、スイッチング素子Q、、Q2の各々にダイ
オードD、、D、が並列接続されている。また、コンデ
ンサ(:l:、、C2の接続点と、スイッチング素子Q
l、Q2の接続点との間に、チョークコイルL7.コン
デンサCからなる直列共振回路が接続され、負荷Loが
共振回路中に設けられている。
このような直列インバータ回路のスイッチング素子Q1
.(hに、第6図(a)(b)に示すような駆動信号が
与えられ、交互に導通、非導通が繰り返される。尚、図
中のDはスイッチング素子Q + 。
Q2が同時に導通することを防ぐデッドオフタイムであ
る。この駆動信号によって、スイッチング素子Q、、Q
2には第6図(e)(d)に示すような電流ic+、i
c2が流れ、インバータ動作を行い、負荷Loに高周波
電力を供給する。尚、第6図(6)(d)の波形で負の
方向の電流i。I+1112は、各々ダイオードDI、
D2を流れる電流である。
上述のインバータ回路を等価的示すと第7図のようにな
る。この共振回路の共゛振周波数は、負荷Loの抵抗値
によって異なり、第8図に示すように表される。すなわ
ち、負荷Loの抵抗値Rが無限大の時、周波数特性は第
8図の(イ)のようになり、固有振動周波数f0におい
て出力最大点を有する。また、負荷LOの抵抗値Rが低
下するに従って固有振動周波数f8は低下し、その場合
の最大出力も第8図(ロ)に示すように低減する。尚、
固有振動周波数fo、f−は、第7図に示す等価回路か
ら導かれ、第8図中に示す式で表される。
駆動信号の周波数fを共振回路の固有振動周波数と一致
させると、上述の出力最大の状態となり、f > f 
* (又は、f>fo)の場合は、スイッチング素子Q
+、Qtに流れる電流は、第6図(6)(d)の如く、
負から始まり5正の電流を遮断する形で流れる。
一方、f < f s (又は、f<fo)の場合は5
第9図(c)(d)の如く5正の電流から始まり、負の
電流を遮断する形で流れ、各々電流波形のピーク値は、
負荷りりの抵抗値Rが大きいほど大きく、また、駆動信
号周波数fが、共振回路の固有振動周波数f、(又は、
fe)に近付く程大きくなる。
[発明が解決しようとする課M] 上述のf<feの条件下においては、ダイオードD、、
D、の電流を遮断する形でスイッチングが行われ、その
瞬間に第10図(a)に示すようにダイオードのりカバ
リ−電流I7が存在し、ダイオードの損失が大きくなる
。第10図(b)はスイッチング素子Q+、QzをMO
SFETに置き換えた場合の例であり、通常、ダイオー
ドD、、D2は、スイッチング素子Q、、Q、がMOS
FETで構成される場合には5該MOS F ETの各
々に内蔵されるため、省くことができるが、MOSFE
Tの内蔵のダイオードの損失が増え、これを考慮したM
OSFETの選定が必要となる。従って、このような場
合、ダイオードの損失が少ないf>fヮのモードに設計
される場合が多い。
しかしながら、負荷LOの抵抗が大きく変動する場合に
おいては、回路固有振動周波数f11が変動するので、
特に、過渡的にf < f *のモードになることがあ
る。例えば、負荷LOとして熱陰極(フィラメント)を
有する蛍光ランプ等の放電灯を考えた場き、フィラメン
トを予熱している状態、始動する状態、安定点灯移行後
では、負荷抵抗Rは大きく変動し、−時的にf < f
 −のモードが存在する。
第11図はこのような過渡的なf < f 勇のモード
におけるMOSFETに内蔵したダイオードD、、D、
のストレスを軽減した従来例である。すなわち、ダイオ
ードD+、Dzのりカバリ−電流は抵抗R+ 、 Rz
で抑制され、ストレスを大幅に低減させることができる
。しかしながら、スイッチング素子Q+、Qzの主回路
中に抵抗R,,R2を設けることによる損失が常時(定
常状態においても)発生するため、装置の大型化、コス
トアップ、温度上昇等の課題が残る。
本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、過
渡的な負荷変動によって負の電流を遮断するモードでの
ダイオードリカバリー電流による損失を確実になくすよ
うにし、しかも、大幅な装置の大型化やコストアップを
することなく容易に実現することを目的としたインバー
タ装置を提供するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、直流電源と、この直流電源と並列に接続され
2つのスイッチング素子を縦続接続したスイッチング回
路と、上記直流電源を分圧する2つのコンデンサと、両
スイッチング素子と両コンデンサ各々の接続点間に設け
られ、チョークコイル及び共振用コンデンサからなる共
振回路と、この共振回路の一部に接続される負荷と、上
記両スイッチング素子に夫々逆方向に並列に接続される
ダイオードと、上記スイッチング素子をオンオフ駆動す
る制御回路と、上記スイッチング素子。
ダイオードに流れるスイッチング電流を検出する検出手
段と、この検出手段から得られるスイッチング電流が負
になったことを判別する判別手段と、この判別手段の出
力に応じて非検出側のスイッチング素子をスイッチング
電流が負の間オフ状態を保持するスイッチ手段とを備え
たものである。
[作 用] 而して、検出手段により、スイッチング素子。
ダイオードに流れるスイッチング電流を検出し、検出手
段から得られるスイッチング電流が負になったことを判
別手段で判別し、この判別手段の出力に応じてスイッチ
手段により非検出側のスイッチング素子をスイッチング
電流が負の間オフ状態を保持するようにしている。
[実施例1] 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
1図に本発明の具体実施例を示し、基本的には従来の第
5図の場合と同じである。また、ダイオードD1はMO
SFETで構成されるスイッチング素子Q1に、ダイオ
ードD2はMOSFETで構成されるスイッチング素子
Q、に各々内蔵されることもある。抵抗R,,R,はそ
れぞれMOSFETのゲート端子の保護抵抗であり、抵
抗R3はスイッチング素子Q2のソース電流を検出する
ための検出抵抗であり、低抵抗で損失は小さくしている
1発振器OSCは、スイッチング素子Q + rQ、を
駆動する駆動信号を発生するものであり、この発振器O
8Cからの駆動信号が駆動回路DR、、DR,に入力さ
れ、駆動回路DR,,DR,にてスイッチング素子Q1
.Qzを駆動するようになっている。
コンパレータCOMPは、上記検出抵抗R1に発生する
スイッチング素子Q2のソース電流による電圧降下が負
方向となることを検出するものである。スイッチ素子S
はコンパレータCOMPからのHレベルの出力により、
スイッチング素子Q、側の駆動信号を停止するようにし
ている。また、直流電源V、、V2により各回路に電源
が供給される。
尚、発振器0SC1駆動回路DR,,DR,とて制御回
路を構成し、抵抗R5にて検出手段を構成し、さらに、
コンパレータCOMPが判別手段を構成している。
次に、動作を第2図の動作波形図に基づいて説明する。
第2図(1)に示すように、発振器O8Cから駆動信号
S、が出力され、この駆動信号S1にて駆動回路DR,
を介してスイッチング素子Q。
を駆動する。同様に5同図(b)に示すように、発振器
O8Cから駆動信号S2が出力され、この駆動信号S2
にて駆動回路DR2を介してスイッチング索子Q2を駆
動する。今、負荷LOの過渡的変動によって、f<f、
のモードが生じなとすれば、スイッチング素子Q8.(
hには各々同図(e)(d)に示すようなドレイン電流
I。I+ID2が流れる。
同図(c)(d)において、負側電流は、夫々ダイオー
ドD、、D、を介して流れるなめ、この電流が遮断され
る時に、リカバリー電流Iいが発生する。
しかしながら、検出抵抗R7を介してダイオードD2に
電流が流れ始め、負の電圧降下を発生すると、コンパレ
ータCOMPが動作し、ダイオードD2の電流が流れ終
わるまで、同図(e)に示すように、コンパレータCO
MPの出力がHレベルとなり、その間、スイッチ素子S
が開放されて、スイッチング素子Q1の駆動を停止する
。従って、スイッチング素子Q、の駆動信号S−1′が
同図(f)に示すように、パルス幅が狭くなり、スイッ
チング素子Q2のみが同図(g)に示すように、駆動さ
れることになる。従って、このような制御を加えること
によって、MOSFETで構成されるスイッチング素子
Q、、Q2を流れるドレイン電流Io++Io*′は、
ドレイン(h)<i)に示すように、もはや、ダイオー
ドD2に流れる電流を遮断するモードがなくなり、リカ
バリー電流による損失はなくなる。
[実施例2] 第3図は、コンパレータCOMPの出力によって、発振
器O8Cから駆動回路DR,への経路を遮断する例を示
すもので、動作は第1図の場合と同様である。
[実施例3] 第1図に示す検出抵抗R1の代わりに、カレントトラン
スCT、、CT2を用いて検出を行うようにしたもので
ある。すなわち、カレントトランスCTIとコンパレー
タCOMP、による検出信号によって、スイッチング素
子Q2の駆動信号を、また、カレントトランスc T 
2とコンパレータCOMP2による検出信号によって、
スイッチング素子Q+の駆動信号を各々Sa、 gbに
て遮断を行い、第2図(h)に示すダイオードD1のリ
カバリー電流も抑制した実施例である。この実施例の場
合、スイッチング素子Q1.Q2にはそれぞれ1サイク
ルごとに交互に正弦波電流が流れて発振を持続すること
ができる。
[発明の効果] 本発明は上述のように、直流電源と、この直流電源と並
列に接続され2つのスイッチング素子を縦続接続したス
イッチング回路と、上記直流電源を分圧する2つのコン
デンサと、両スイッチング素子と両コンデンサ各々の接
続点間に設けられ、チョークコイル及び共振用コンデン
サからなる共振回路と、この共振回路の一部に接続され
る負荷と、上記両スイッチング素子に夫々逆方向に並列
に接続されるダイオードと、上記スイッチング素子をオ
ンオフ駆動する制御回路と、上記スイッチング素子、ダ
イオードに流れるスイッチング電流を検出する検出手段
と、この検出手段から得られるスイッチング電流が負に
なったことを判別する判別手段と、この判別手段の出力
に応じて非検出側のスイッチング素子をスイッチング電
流が負の間オフ状態を保持するスイッチ手段とを備えた
ものであるから、検出手段により、スイッチング素子、
ダイオードに流れるスイッチング電流を検出し、検出手
段から得られるスイッチング電流が負になったことを判
別手段で判別し、この判別手段の出力に応じてスイッチ
手段により非検出側のスイッチング素子をスイッチング
電流が負の間オフ状態を保持することで、過渡的な負荷
変動によって負の電流を遮断するモードでのダイオード
リカバリー電流を防止して、該リカバリー電流による損
失を確実になくすことができ、しかも、大幅な装置の大
型化やコストアップをすることなく容易に実現すること
ができる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1の回路図、第2図は同上の動
作波形図、第3図は同上の実施例2の回路図、第4図は
同上の実施例3の回路図、第5図は従来例の回路図、第
6図は同上の動作波形図、第7図は同上の等価回路図、
第8図は同上の動作説明図、第9図は同上の動作波形図
、第10図(a)(b)は同上の動作波形図及び動作説
明図、第11図は他の従来例の要部回路図である。 Q、、Q2はスイッチング素子、D + 、 D 2は
ダイオード、(:、、C,はコンデンサ、Cは共振用コ
ンデンサ、しはチョークコイル、L、oは負荷、■は直
流電源である。 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電源と、この直流電源と並列に接続され2つ
    のスイッチング素子を縦続接続したスイッチング回路と
    、上記直流電源を分圧する2つのコンデンサと、両スイ
    ッチング素子と両コンデンサ各々の接続点間に設けられ
    、チョークコイル及び共振用コンデンサからなる共振回
    路と、この共振回路の一部に接続される負荷と、上記両
    スイッチング素子に夫々逆方向に並列に接続されるダイ
    オードと、上記スイッチング素子をオンオフ駆動する制
    御回路と、上記スイッチング素子、ダイオードに流れる
    スイッチング電流を検出する検出手段と、この検出手段
    から得られるスイッチング電流が負になったことを判別
    する判別手段と、この判別手段の出力に応じて非検出側
    のスイッチング素子をスイッチング電流が負の間オフ状
    態を保持するスイッチ手段とを備えたことを特徴とする
    インバータ装置。
JP1326423A 1989-12-15 1989-12-15 インバータ装置 Pending JPH03190566A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009268054A (ja) * 2007-09-05 2009-11-12 Denso Corp 半導体装置
JP2009268336A (ja) * 2007-09-05 2009-11-12 Denso Corp 半導体装置
US8072241B2 (en) 2007-09-05 2011-12-06 Denso Corporation Semiconductor device having diode-built-in IGBT and semiconductor device having diode-built-in DMOS

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