JPH0359670B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば放電灯点灯装置に用いられ
る１石式トランジスタインバータに関する。

（従来の技術） 第１図は、従来のベース帰還形１石式トランジ
スタインバータを用いた放電灯点灯装置の回路構
成を示すものである。同図において、１は商用電
源等の交流電源で、この交流電源１に整流装置た
とえば全波整流回路２を接続し、この整流装置２
の出力端子ａ、ｂ間に１石式ブロツキング発振形
トランジスタインバータ３を接続し、さらに、こ
のインバータ３の出力トランス３１の２次巻線３
１ｓに負荷としての放電灯４を接続している。

インバータ３は、出力トランス３１および主ト
ランジスタ３２等を具備し、整流装置２の正側出
力端子ａとトランジスタ３２のコレクタとの間に
出力トランス３１の１次巻線３１ｐを接続すると
ともに、この１次巻線３１ｐと並列に共振用のコ
ンデンサ３３を接続している。また、トランジス
タ３２のエミツタをダイオード３４を介して整流
装置２の負側出力端子ｂに接続し、トランジスタ
３２のコレクタと整流装置２の負側出力端子ｂと
の間にダイオード３５をトランジスタ３２とダイ
オード３４との直列回路に対して逆極性に接続し
ている。さらに、出力トランス３１のベース帰還
巻線３１ｂは１端を整流装置２の負側出力端子ｂ
に接続するとともに、他端はコンデンサ３６およ
びインダクタ３７等からなるLC直列共振回路を
介してトランジスタ３２のベースに接続してい
る。

なお、ダイオード３４はトランジスタ３２をベ
ース・エミツタ間逆電圧から保護するとともに、
ベース引き抜き電流を過不足なく供給するための
ものである。また、ダイオード３５はトランジス
タ３２のオフ時、出力トランス３１の１次巻線３
１ｐにトランジスタ３２のコレクタ電流と逆向き
の電流経路を与えるものである。

このように構成された放電灯点灯装置の作用を
説明する。

交流電源１が投入されると、整流装置２から整
流出力（脈流出力）が発生し、これがインバータ
３に与えられる。これにより、インバータ３で
は、前記整流出力がバイアス抵抗３８を介してト
ランジスタ３２にベース電流として与えられ、ト
ランジスタ３２がオンする。以後、トランジスタ
３２は、ベース帰還巻線３１ｂの出力により、コ
ンデンサ３６−インダクタ３７−トランジスタ３
２のベース・エミツタの正帰還ループでベース電
流を供給されて、オン・オフする。なお、出力ト
ランス３１の１次巻線３１ｐの両端には、前記ト
ランジスタ３２のオン時には電源電圧がほぼその
まま発生し、前記トランジスタ３２のオフ時には
インダクタンス成分と共振用のコンデンサ３３と
が共振して共振電圧を発生する。このようにし
て、出力トランス３１の１次巻線３１ｐには高周
波電圧が発生し、この高周波電圧は、各巻線３１
ｓ，３１ｂにも発生する。よつて、前記トランジ
スタ３２は、このような帰還巻線３１ｂの高周波
電圧により、オン・オフ制御されるものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このインバータ３においては、コン
デンサ３６およびインダクタ３７の直列回路を介
してトランジスタ３２にベース電流を供給するこ
とにより、高周波スイツング特性の改善を図つて
いる。すなわち、コンデンサ３６とインダクタ３
７とは直列共振回路を構成し、正方向電流で十分
なドライブを主トランジスタ３２に与え、負方向
電流で大きなベース電荷引き抜きを行うととも
に、このベース拭き抜き電流は、ダイオード３４
の作用により、つまり主トランジスタ３２のター
ンオフの瞬間、主トランジスタ３２のコレクタ電
流がベース引き抜き電流と等しくなることでダイ
オード３４がターンオフすることにより停止し、
過不足が防止される。

しかし、このような方策を施しても主トランジ
スタ３２のスイツチングロスは思つた程低減され
なかつた。本発明者等は、この原因について種種
検討した。その結果、以下のような知見を得た。
すなわち、第２図の各部電圧、電流波形図に示さ
れるように、トランジスタ３２のコレクタ・エミ
ツタ間電圧Vceがゼロクロスする前の正の区間で
あつても、帰還巻線電圧がゼロクロスして正の電
圧となるため、トランジスタ３２のベース電圧が
正となる区間ｔ１が生じ、この区間においてはト
ランジスタ３２はベース電流が流れてVceがゼロ
クロスする前であるにもかかわらずオンしてしま
い、このため、コンデンサ３３と出力トランス１
次巻線３１ｐの共振回路のエネルギをトランジス
タ３２で消費することになり、トランジスタ３２
のターンオン時のスイツチングロスが大きくなる
ものである。

また、他の従来技術として、特開昭53−122722
号公報のものがある。このものは、インバータの
出力調整を目的として、主トランジスタのターン
オンタイミングを変化させようとするものであ
る。しかしながら、上述した主トランジスタのタ
ーンオン時のスイツチングロスの問題およびその
対策については、考慮されていないものである。

本発明は、上記従来の問題点を解決するために
なされたもので、ベース帰還形１石式トランジス
タインバータのターンオン時のスイツチングロス
を低減し、ひいてはインバータ回路効率の向上お
よび主トランジスタの信頼性の向上を図ることを
目的とするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、出力トランスを有し、この出力トラ
ンスのベース帰還巻線から供給されるベース電流
により主トランジスタをオン・オフするベース帰
還形１石式トランジスタインバータであつて、オ
ン時に前記トランジスタのベース電流をバイパス
する制御極付きのスイツチング素子の一対の主極
を前記トランジスタのベース・エミツタ間に設け
るとともに、前記帰還巻線の前記トランジスタの
ベース側出力端および前記スイツチング素子の制
御の間に、前記帰還巻線の出力電圧を微分してこ
の微分出力を前記スイツチング素子の制御極に供
給することによつて、前記スイツチング素子をオ
ン・オフ制御する微分手段を設けたことを構成上
の特徴とするものである。

本発明において、ベース・エミツタ間とは、主
トランジスタのベースおよびエミツタのそれぞれ
にスイツチング素子の各端子を直接接続する場合
の他、これらのベースまたはエミツタと直列に接
続されているダイオード、抵抗、インダクタ、コ
ンデンサ等の回路素子を介して間接的に接続する
場合も含むものである。

（作用） 微分手段は、帰還巻線の出力電圧を微分する。
したがつて、帰還巻線の出力電圧が、主トランジ
スタがオフの期間であつて、共振電圧を発生して
いる間微分出力を発生する。スイツチング素子は
前記微分出力を制御極に供給されてオンする。し
たがつて、前記スイツチング素子は、帰還巻線の
電圧が正に反転した後、前記トランジスタのコレ
クタ・エミツタ間電圧がゼロに達するまでの間、
主トランジスタのベース電流をバイパスする。

（実施例） 以下、第３図〜第５図を参照して本発明の実施
例を説明する。なお、第１図と共通または対応す
る部分には同じ符号を付してある。

第３図は第１の実施例を示すものである。同図
のものは、第１図に対し、インバータ３の主トラ
ンジスタ３２のベースと整流装置２の負側出力端
子ｂとの間に、制御極付スイツチング素子５１と
してのトランジスタを接続したものである。な
お、ダイオード５２は、トランジスタ３２に対す
るダイオード３４と同様にスイツチング素子５１
をベース・エミツタ間逆電圧から保護するための
ものである。

また、前記スイツチング素子５１の制御極（ベ
ース）と前記帰還巻線３１ｂの主トランジスタ３
２のベース側出力端との間に、微分手段５３とし
てのコンデンサを介挿している。さらに、前記微
分手段５３としてのコンデンサの放電抵抗等が適
宜設けられている。

つぎに、本実施例の作用を第４図を参照しなが
ら説明する。

交流電源１が投入されると、整流装置２から整
流出力が発生し、これがインバータ３に与えられ
て、前述のようにインバータ３が発振し、高周波
電圧が発生して放電灯４を点灯する。

しかし、このインバータ３においては、ベース
巻線３１ｂの出力電圧を微分手段５３で微分して
スイツチング素子５１の制御極（ベース）供給す
る。したがつて、主トランジスタ３２にベース電
流Ibが供給される直前から、トランジスタ３２の
コレクタ・エミツタ間電圧がゼロクロスするまで
の、ベース巻線３１ｂの出力電圧が正である区間
ｔ１を含む区間ｔ２（第４図）スイツチング素子
５１をオンさせ、トランジスタ３２のベース電流
Ibをバイパスしている。これにより、トランジス
タ３２はコレクタ・エミツタ間電圧Vceゼロクロ
スした後の区間ｔ３（第４図）のみベース電流が
供給されてオンし、スイツチングロスは低減され
る。

第５図は、本発明の他の実施例を示すものであ
る。本実施例のものは、第３図のものに対し、ス
イツチング素子５１のベース電流供給回路ないに
微分手段５３と直列にゼナーダイオード５４を接
続し、ベース帰還巻線３１ｂに巻き上げ端子を設
けて、この端子にトランジスタ５５のベースを接
続するとともに、このトランジスタ５５のコレク
タ・エミツタをダイオード５６，５７を介してコ
ンデンサ３６、微分手段５３と並列に接続してい
る。

このように構成することにより、ゼナーダイオ
ード５４によつてスイツチング素子５１の動作点
すなわちトランジスタ３２のベース電流をバイパ
スさせる区間（第４図ｔ２）をより厳密に限定す
ることができ、バイパス区間ｔ２の区間ｔ１に対
する過不足を防止することができる。また、トラ
ンジスタ５５、ダイオード５６，５７等で構成さ
れるリセツト回路は、トランジスタ３２がオフし
てベース帰還巻線３１ｂの電圧が負になつたと
き、コンデンサ３６，５３を放電しリセツトする
もので、これによりコンデンサ３６，５３と並列
に放電用抵抗だけを接続することによるLC共振
回路のＱ低下やトランジスタ３２，５１のスイツ
チング特性の劣化またはコンデンサ３６，５３に
電荷が残ることによる各部波形の適正タイミング
からのずれを防止し ている。

なお、本発明は上述の実施例に限定されること
なく、本発明の思想を逸脱しない範囲で適宜変形
して実施することができる。たとえば、上述のト
ランジスタ３２および５１のエミツタを直接接続
することにより、ダイオード３４または５２の一
方を省略してもよい。また、動作条件等によつて
は抵抗５８をコンデンサ３６と並列に接続しても
よく、あるいは、スイツチング素子５１のベー
ス・エミツタ間オン電圧をしきい値として利用で
きる場合はゼナーダイオード５４を抵抗で置き換
えることができる。さらに、出力の一部を整流し
て、コンデンサに蓄え、整流装置２の整流出力が
このコンデンサの両端電圧より低い間インバータ
３に補助電力として与える、いわゆるパワーフイ
ードバツク方式のインバータを用いる場合は、ダ
イオード３５は省略してもよい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によると、微分手段および
スイツチング素子により、帰還巻線の出力電圧が
正に反転しても、主トランジスタのコレクタ・エ
ミツタ間電圧がゼロクロスするまでは、前記主ト
ランジスタのベース電流をバイパスして主トラン
ジスタをオンさせないようにしたから、前記主ト
ランジスタのスイツチングロスが低減され、した
がつて、回路効率、主トランジスタの信頼性の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を示す回路図、第２図は第１
図の各部の電圧または電流波形図、第３図は本発
明の１実施例を示す回路図、第４図は第３図の各
部の電圧または電流波形図、第５図は本発明の他
の実施例を示す回路図である。 ３……インバータ、３１……出力トランス、３
２……トランジスタ、３３……共振用のコンデン
サ、５１……スイツチング素子、５３……微分手
段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １次巻線および帰還巻線を有する出力トラン
   スと； このトランスと並列共振回路を形成する共振用
   のコンデンサと； 前記トランスの１次巻線および入力直流電源の
   間に設けられ、前記帰還巻線の出力をベース・エ
   ミツタ間に供給されてオン・オフするトランジス
   タと； 一対の主極を前記トランジスタのベース・エミ
   ツタ間に設けられ、オン時に前記トランジスタの
   ベース電流をバイパスする制御極付きのスイツチ
   ング素子と； 前記帰還巻線の前記トランジスタのベース側出
   力端および前記スイツチング素子の制御極の間に
   介挿され、前記帰還巻線の出力電圧を微分した微
   分出力を前記スイツチング素子の制御極に供給す
   ることによつて、前記スイツチング素子をオン・
   オフ制御する微分手段と； を具備したことを特徴とする１石式トランジスタ
   インバータ。