JPH0345164A - インバータ - Google Patents

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】 ｒ産業上の利用分野」 この発明は、螢光灯のドライバーなどとして利用すると
ころのインバータに関する。

「従来の技術ｊ 第９ｖ！Ｊは螢光灯１１のドライバーとして構成されて
いるインバータ回路の従来例を示す。

このインバータ回路は、昇圧用トランス１２、スイッチ
ング動作用のトランジスタ１３．１４などからなるプッ
シュプル回路を備えている。

すなわち、電源スィッチ１５を投入すると、電池電源１
６より直流電力が供給され、抵抗１７を通ってトランジ
スタ１３に、抵抗１８を通ってトランジスタ１４に各々
ベース電流が流れ込む、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１３が先にＯＮした場合、電池型
′ｆ！１１６より送られる電流がチョークコイル１９を
通ってトランス１２の一次コイル１２Ｐに流れ、この−
次コイル１２Ｐには図示実線向きの電圧が発生し、トラ
ンジスタ１４のコレクタ電位に比べてトランジスタ１３
のコレクタ電位が低くなる。

また、三次コイル１．２　Ｆには図示実線向きの電圧が
発生するため、トランジスタ１３のベースに正帰還がか
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１２８には図示実線向きの誘導電
圧が発生し、螢光灯１１の点灯を開始させる。

トランジスタ１３の電流増加はベー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用トランス１２の
一部コイル１２Ｐには図示点線向きの電圧が発生し、ト
ランジスタ１３がＯＮからＯＦＦ、　　トランジスタ１
４がＯＦＦからＯＮに切換わる。

この結果、三次コイル１２Ｆに発生した図示点線向きの
電圧によってトランジスタ１４に正帰還がかかると共に
、二次コイル１２Ｓには図示点線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に交流電圧が発生する。

なお、−次コイル１２Ｐは並列接続されたコンデンサ２
０とで共振回路を形威し、この共振回路に流れる電流に
よって二次コイル１２Ｓに発生する電圧が交流電圧とな
る。

「発明が解決しようとする課題」 上記したインバータの昇圧用トランス１２は、−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ェ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
した構成となっている。

この結果、上記したインバータには次のような問題点が
ある。

（１）　巻数の多い二次コイル１２Ｓについては巻回数
が進むに連れて巻き回す径間が大きくなるために、線長
が長いものとなる。

このように、巻き回す径間が大きくなるほど、他のコイ
ルとの結合度が低下する一方、二次コイル抵抗による銅
損が増えるために、トランス効率が低くなる。

（２）　現在ではデイスプレィのバックライトとして冷
陰極螢光灯が盛んに使用され、この螢光灯のドライバー
として上記したインバータが使用されているが、このよ
うなインバータでは昇圧用トランス１２から数千ボルト
の高電圧出力を発生させる必要がある。

このため、昇圧用トランス１２の小形化が困難になる。

しかし、昇圧用トランス１２については常に小形化が要
望されているために、小形化による絶縁処理、発熱、振
動音等のいろいろな問題が生じている。

（３）　上記した昇圧用トランス１２の場合。

次コイル１２Ｐに中間タップを設けることから、巻線の
作業性が悪い。

すなわち、−次コイル１２Ｐを所定回数巻線した時点で
導線を引き出して端子ビンにからげ、その後、導線を引
き出し位置まで戻し再度−次コイル１２Ｐの巻線を行な
うことになる。

このようにすると、引き出し導線部分が巻線されたコイ
ルに対して直角方向に横たわることになるため５巻線の
径間が太るばかりでなく、片寄った巻線となり、トラン
ス効率も低下することになる。

（４）　上記した昇圧用トランス１２は、−次、二次、
三次コイルを重ね巻きした構造であるため、巻線される
部分のコア断面積を増大させようとするとトランス形態
が大きくなって好ましくない。

したがって、周波数を低くして振動音（または騒音）を
減少させるためにコア断面積を増加させるトランスには
適当ではない。

本発明は上記した実情にかんがみ、小形化と作業性に適
し、効率の高い昇圧用トランスを備えると共に、高電圧
出力に適するプッシュプル回路からなるインバータを開
発することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 上記した目的を遠戚するため１本発明では、独立した２
つのトランスまたは一体構成の巻線部品とした２つのト
ランスを設け、２つのトランスの一次コイル各々はそれ
らの一方端部を接続すると共に他方端部間にコンデンサ
を接続して共振回路を形成させ、さらに、各々の一次コ
イルの他方端部には上記２つのトランスまたはいずれか
一方のトランスに設けた三次コイルの帰還作用によって
交互に動作する第１、第２のスイッチング素子を接続し
、これら第１．第２のスイッチング素子と一次コイルの
接続部とで直流電源からの給電回路を形成させ、２つの
トランスの二次コイルに発生する誘導電圧を合成した交
流電圧を出力させる構成としたことを特徴とするインバ
ータを提案する。

「作　　用」 上記構成のインバ〜りは、２つのトランスと。

第１．第２スイツチング素子と、コンデンサなどからな
るプッシュプル回路を形成している。

すなわち、２つのトランスはそれらの一次コイルの接続
部と、これら−次コイルの他方端部に接続した第１、第
２スイツチング素子を経路として直流電力を入力する。

−次コイルには第１、第２スイツチング素子が交互に動
作することによって並列接続したコンデンサを介して共
振電流が流れ、この結果、２つのトランスの二次コイル
に交流電圧が発生し、この交流電圧が合成されて出力さ
れる。

また、上記構成のインバータは、２つのトランスが昇圧
用トランスとして働く構成であるため、トランス各々に
ついては巻回数を少なくすることができる。この結果、
コイルの巻き回す径間が小さくなり、コイル間の結合度
を高くして二次コイルによる銅損を少なくすることがで
き、トランス効率が高くなる。

さらに、２つのトランスの一次コイルを接続し、この接
続部より直流電力を入力するため、従来の昇圧用トラン
スに設けられているような中間タップが不要となり、ト
ランスの巻線作業が容易となり、また、二次コイルに発
生する交流電圧の絶縁処理については２つのトランスに
分担させることができるので、耐電圧に優れたインバー
タとなる。

特に、２つのトランスの二次コイルについてはこれらを
接続して５この接続部を直流電源の負極側と接続すれば
、二次コイルの中間タップアースと同様の構成となるか
ら、各トランスの絶縁は各々のトランスの二次コイルに
発生する交流電圧について耐電するものとすればよく、
そのｌＩｌ！縁処理が容易となり、高電圧出力に適する
インバータとなる。

ｒ実施例ｊ 次に、本発明の実施例について図面に沿って説明する。

第１図は本発明を実施したインバータの回路図であり、
トランス２１．２２は一体構成の巻線部品となっている
昇圧トランスである。

これら２つのトランス２１．２２は一次コイル２１Ｐ、
２２Ｐの一方端部を接続して、この接続部Ｐがチョーク
コイル２３を介して電池電源２４の正極側に接続しであ
る。

また、各々の一次コイル２ＬＰ、２２Ｐの他方端部は交
互にＯＮするスイッチング動作用のトランジスタ２５．
２６を介して電池ｔｌ源２４の負極側に接続させる構成
となっている８ トランジスタ２５．２６は二次コイル２１Ｓ、２２Ｓの
一部として巻線した帰還巻線部２１Ｆ、２２Ｆの誘導電
圧によって帰還作用を受けるようになっている。

二次コイル２１Ｓ、２２Ｓはそれらの中間タップＱ、、
Ｑ、が接続してあり、これらの誘導電圧が合成されて出
力電圧ＶＯとして螢光灯・２７に印加される。

その他、第１図の回路図において、２８は電源スィッチ
、２９．３０は始動用抵抗、３↓は一次コイル２１Ｐ、
２２Ｐと共振回路を形成するコンデンサ、３２．３３は
動作安定用のコンデンサである。

第２図は上記したトランス２１．２２の構成例を示した
簡略図で１図示する如くこれらトランス２１．２２はＥ
、Ｉ、Ｅ形コアを組み合せて磁路形成した一体構成の巻
線部品となっている。

すなわち、−次コイル２１Ｐ、二次コイル２１Ｓ（２１
Ｆを含む）、Ｅ形コア３４、工形コア３５によってトラ
ンス２工を形威し、同様に、−次コイル２２Ｐ、二次コ
イル２２Ｓ　（２２Ｆを含む）。

Ｅ形コア３６、■形コア３５によってトランス２２を形
成している。このように構成すると、トランス２１がＥ
形コア３４とＩ形コア３５とで磁路を形威し、トランス
２２がＥ形コア３６と工形コア３５とで磁路を形威し、
これらトランス２１．２２が独立した機能をもつように
なる。なお、実際には各コアとコイルとの間に電気絶縁
用のボビンが設けである。

上記したインバータは、電源スィッチ２８を投入して電
池電源２４より給電すると、トランジスタ２５．２６の
うちいずれか一方のものが先にＯＮする。

トランジスタ２５がＯＮＬ、たとすると、各トランス２
１．２２の一次コイル２１Ｐ、２２Ｐには図示実線向き
の電圧が発生し、トランジスタ２６のコレクタ電圧が高
くなり、また、帰還者＄１１２１Ｆ、２２Ｆの誘導電圧
が図示実線向きとなることから。

トランジスタ２５のベースに正帰還がかかる。

これより、トランジスタ２５がトランス２１の一次コイ
ル電流を急速に増加させるように動作するため、各トラ
ンス２１．２２の二次コイル２１Ｓ、２２Ｓには図示実
線向きの高電圧が誘起し、これらの高電圧が加算されて
出力電圧ｖＯとなり蛍光灯２７を点灯させる。

トランジスタ２５が飽和点に達してコレクタ電流の増加
が少なくなると、各トランス２１．２２の一次コイル２
１Ｐ、２２Ｐには図示点線向きの電圧が発生し、トラン
ジスタ２５がＯＮからＯＦＦ、トランジスタ２６がＯＦ
ＦからＯＮに切換ねる。

このため、トランス２１．２２の一次コイル２１Ｐ、２
２Ｐには図示点線向きの電圧が発生すると共に、帰還巻
線２２Ｆに誘起した図示点線向きの電圧がトランジスタ
２６のベースに正帰還される。

この動作でトランジスタ２６のコレクタ電流が増加し、
トランス２１．２２の二次コイル２１Ｓ、２２Ｓには図
示点線向きの誘導電圧が発生し、これら誘導電圧が加算
されて出力電圧Ｖｏとして螢光灯２７に印加される。

以後、同様にトランジスタ２５．２６が交互にＯＮしト
ランス２１．２２により出力電圧Ｖｏが発生する。

なお、トランス２↓、２２の出力電圧Ｖｏは、−次コイ
ル２ＬＰ、２２Ｐとコンデンサ３１との共振回路に流れ
る共振電流によって交流電圧となる。

上記したインバータは、トランス２１が出力電圧Ｖｏの
１７２の電圧を、トランス２２が同様ｌこ出力電圧Ｖｏ
の１／２の電圧を負担する構成とすることができるから
、これらトランス２１．２２の二次コイル２１Ｓ、２２
Ｓについては従来の昇圧用トランス１２に比べて半減す
ることが可能になる。したがって、トランス２工、２２
各々の巻ｍ長が短縮されると共にコイル間の結合度が良
くなりトランス効率が高くなる。

また、トランス２１の二次コイル２１Ｓがトランジスタ
２５のベース−エミッタを介し、同様にトランス２２の
二次コイル２２Ｓがトランジスタ２６のベース−エミッ
タを介して電池電源２４の負極側に接続される構成とし
であるため、トランス２１についてはその二次コイル２
１Ｓに誘起する高電圧ｖｏ１に対して絶縁処理し、トラ
ンス２２についてはその二次コイル２２Ｓに誘起する高
電圧ｖＯ□に対して絶縁処理する構成とする。

なお、Ｖ　ｏ　１＝　Ｖ　ｏ　、であれば、Ｖｏ１＝Ｖ
ｏ／２゜Ｖ　ｏ　ｚ　”　ｖｏ　／　２を耐電圧として
絶縁構成すればよい。

このことから、上記したインバータは交流の高電圧を出
力させるものに適し、また、トランス２１．２２の動作
に余裕があるので、小形化した場合でも発熱や振動音等
の影響がほとんど生じない。

第３図〜第５図は上記したトランス２１．２２を有する
巻線部品の具体例を示し、第３図はコアとボビンを示し
た分解斜視図、第４図は同巻線部品の縦断側面図、第５
図は同巻線部品の底面図である。

この巻線部品が有するトランス２１．２２の二次コイル
２１Ｓ、２２Ｓは中ボビンの巻線筒部３７ａ、３７ｂに
巻線し、そのコイル端部を端子ピン３８ａ〜３８ｇのう
ち所定のビンに止着する６なお、帰還巻線２１Ｆ、２２
Ｆはそれら二次コイル２１Ｓ、２２Ｓの一部として巻線
する。

このように二次コイル２１Ｓ、２２Ｓを備えた中ボビン
３７は外側下ボビン３９に嵌合させる。

この場合、端子ビン３８ａ〜３８ｇを外側下ボビン３９
に設けた小孔に差し入れるようにする。

外側上ボビン４０，４１は中ボビン３７の上方より覆せ
るようにして外側下ボビンに止着する。

外側上ボビン４０．４１を止着することによって形成さ
れる巻線筒部４２．４３には、トランス２１．２２の一
次コイル２１Ｐ、２２Ｐを巻線し。

コイル端部を端子ビン４４ａ〜４４にのうち所、定ピン
に止着する。なお、−次コイル２１Ｐ、２２Ｐの周囲に
＃！縁テープ４５を巻き付ける。

Ｅ形コア４６．４７はその中央脚を中ボビン３７の両端
側より巻線筒部３７ａ、３７ｂ内に挿入し、■形コア４
８は外側上ボビン４０．４１の間より差し入れて中ボビ
ン３７の溝部３７ｃに嵌合し、これらＥ形コア４６．４
７と工形コア４８とを一体的に組み付けて閉磁路を形成
するようになっている。なお、Ｅ形コア４６．４７の中
央脚と工形コア４８との間には必要に応じてギャップを
設ける。

第６図は上記のように構成される巻線部品の巻線順序を
示している。

すなわち、中ボビン３７に巻線される二次コイル２１Ｓ
、２２Ｓについては、先ず１巻始端部を端子ビン３８ａ
にからげた後、巻線筒部３７ａに逆巻きを行ない、所定
の巻線をして二次コイル２１Ｓを形成した後に端子ピン
３８ｅにからげ、続いて、巻線筒部３７ａに正巻きを行
なって帰還１巻線２１Ｆを形成して端子ピン３８ｃにか
らげる。

端子ビン３８ｃにからげた導線は端子ピン３８ｄに渡し
てこの端子ビン３８ｄにからげ、その後に巻線筒部３７
ｂに逆巻して帰還巻線２２Ｆを形成し端子ピン３８ａに
からげる。端子ピン３８ｅにからげた導線は巻線筒部３
７ｂに正巻きして二次コイル２２Ｓを形成してから端子
ビン３８ｆにからげる。

このような巻線は自動巻線機によって自動巻線され、端
子ピンへのからげ部は後に半田付けされ。

また、端子ピン３８ｃ、３８ｄ間の渡し線は後に切断さ
れる。

外側ボビン３９．４０．４１に巻線される一次コイル２
１Ｐ、２２Ｐについては、端子ピン４４ｄにからげた後
１巻線筒部４２に正巻きして一次コイル２ＬＰを形成し
端子ピン４４ｆにからげ、続いて巻線筒部４３に逆巻き
して一次コイル２２Ｐを形成してから端子ビン４４ｋに
からげる。

−次コイルの巻線についても自動巻線機によって一連に
巻線され、端子ビンへのからげ部は後に半田付けされる
。

上記の如く構成される巻線部品は、二重ボビン構造とな
っているため耐電圧性に優れる一方、トランス２１．２
２の二次コイル２１８，２２８、帰還巻線２１Ｆ、２２
Ｆの連続巻線、−次コイル２１Ｐ、２２Ｐの連続巻線が
可能になり、巻線部品の生産作業が極めて能率の高いも
のとなる。

特に、−次コイル２１Ｐ、２２Ｐの接続部Ｐが端子ビン
４４ｆの止着部となると共に、二次コイル２１Ｓ、２２
Ｓの中間タップＱ１、Ｑ２が端子ピン３８ｅの止着部と
なるため、従来の昇圧用トランス１２に見られるような
中間タップ形成の不便さがない。

第７図及び第８図はトランス２１．２２を有する巻線部
品の他の実施例を示す。

この巻線部品はボビン４９を備えた一部ボビン構造のも
ので、巻線筒部４９ａには、トランス２１の一次コイル
２１Ｐ、二次コイル２１Ｓ、帰還巻線２１Ｆが巻線され
、また、巻線筒部４９ｂには、トランス２２の一次コイ
ル２２Ｐ、二次コイル２２Ｓ、帰還巻線２２Ｆが巻線さ
れている。

このようなコイルについては上記実施例同様に自動巻線
機によって連続巻線することが可能で、各コイル端部が
端子ビン５０に止着されている。なお、Ｅ形コア５１．
５２、Ｉ形コア５３の組み付けなどについても上記実施
例同様に行なうことができる。

以上、一実施例について説明したが、本発明のインバー
タは螢光灯負荷にかぎらず各種の電気機器に使用するこ
とができ、また、トランス２１．２２は一体構成の巻線
部品とすることなく、独立した２つのトランスによって
構成してもよい。

さらに、帰還巻線２１Ｆ、２２Ｆは二次コイル２１Ｓ、
２２Ｓの一部として形成する他に、これらを別途に設け
てトランス２１．２２或いはいずれか一方のトランスに
備える構成とすることができ、また、２つのトランスの
二次コイルはそれらの接続部をアース接地してもよい。

「発明の効果」 上記した通り、本発明によれば、二次コイルによる銅損
を少なくシ、かつ、コイル間の結合度を高めて効率を向
上させた昇圧用トランスを有するインバータとなり、さ
らに、２つのトランスの絶縁はトランス各々の二次コイ
ルに発生する誘導電圧を耐電圧として行なう構成とする
ことができるため、絶縁処理が容易となり、これより、
高電圧負荷に適するインバータが提供し得る。

また、２つのトランスの一部コイル接続部を直流電力の
入力路として利用できることから、従来の昇圧用トラン
スのように中間タップの引き出し作業を要しなく、トラ
ンスの生産能率を高める上に極めて有利となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は螢光灯のドライ
バーとして実施したインバータの回路図、第２図は同イ
ンバータに備えた昇圧用トランスの簡略図、第３図〜第
５図は上記インバータに備える２つのトランスの具体例
である巻線部品を示し、第３図はコアとボビンを示す分
解斜視図、第４図は巻線部品の縦断面図、第５図は巻線
部品の一部切欠き底面図、第６図は上記巻線部品の巻線
順序を示す図、第７図及び第８図は他の巻線部品を示し
、第７図はコアとボビンの分解斜視図、第８図は巻線部
品の縦断面図、第９図は従来例として示したインバータ
の回路図である。 ２１．２２・・・トランス ２１Ｐ、２２Ｐ・・・−次コイル ２１Ｓ、２２Ｓ・・・二次コイル ２１Ｆ、２２Ｆ・・・帰還巻線 ２３・・・チョークコイル ２５．２６・・・トランジスタ ２７・・・螢光灯 ３１・・・コンデンサ ３４・・・Ｅ形コア ３５・・・工形コア ３６・・・Ｅ形コア 第 ９ 図 ２ 手 続 補 正 書 平成 １年 ８月１ｇ日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 独立した２つのトランスまたは一体構成の巻線部品とし
   た２つのトランスを設け、２つのトランスの一次コイル
   各々はそれらの一方端部を接続すると共に他方端部間に
   コンデンサを接続して共振回路を形成させ、さらに、各
   々の一次コイルの他方端部には上記２つのトランスまた
   はいずれか一方のトランスに設けた三次コイルの帰還作
   用によって交互に動作する第１、第２のスイッチング素
   子を接続し、これら第１、第２のスイッチング素子と一
   次コイルの接続部とで直流電源からの給電回路を形成さ
   せ、２つのトランスの二次コイルに発生する誘導電圧を
   合成した交流電圧を出力させる構成としたことを特徴と
   するインバータ。