JPH0435989B2 - - Google Patents
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- JPH0435989B2 JPH0435989B2 JP59192722A JP19272284A JPH0435989B2 JP H0435989 B2 JPH0435989 B2 JP H0435989B2 JP 59192722 A JP59192722 A JP 59192722A JP 19272284 A JP19272284 A JP 19272284A JP H0435989 B2 JPH0435989 B2 JP H0435989B2
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- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
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- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
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- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
- H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc 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
- H02M5/293—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Dc-Dc Converters (AREA)
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は入力交流電圧の正及び負の半周期を高
周波電圧に変換すると共にこの電圧を整流して入
力交流電圧の周波数に相当する周波数の出力交流
電圧を得る個別スイツチングコンバータを具える
電子変成器に関するものである。
周波電圧に変換すると共にこの電圧を整流して入
力交流電圧の周波数に相当する周波数の出力交流
電圧を得る個別スイツチングコンバータを具える
電子変成器に関するものである。
この種電子変成器は、通常の幹線電源変成器に
較べ材料及び重量を節約し、且つ電圧及び電力制
御を行うことができる。
較べ材料及び重量を節約し、且つ電圧及び電力制
御を行うことができる。
米国特許明細書第1973055号から既知のこの種
の電子変成器は、プツシユプル電力増幅器を具え
ると共に入力交流電圧の夫々正及び負の半周期に
対し２個の相互に分離されたスイツチング回路を
有している。既知の交流電圧コンバータ又は電子
変成器は、これが電子管が具えていることのほか
に、その本質的な構成のため、大形且つ高価であ
る。この種交流電圧コンバータを小型モータ又は
ガス放電灯を作動させるために用いる場合には、
これを小型化してモータ又はガス放電灯内に実際
上組み込み得るようにすることが試みられてい
る。
の電子変成器は、プツシユプル電力増幅器を具え
ると共に入力交流電圧の夫々正及び負の半周期に
対し２個の相互に分離されたスイツチング回路を
有している。既知の交流電圧コンバータ又は電子
変成器は、これが電子管が具えていることのほか
に、その本質的な構成のため、大形且つ高価であ
る。この種交流電圧コンバータを小型モータ又は
ガス放電灯を作動させるために用いる場合には、
これを小型化してモータ又はガス放電灯内に実際
上組み込み得るようにすることが試みられてい
る。
本発明の目的はコイル、コンデンサ等の個別の
受動素子の数を最小とした交流電圧コンバータを
提供せんとするにある。
受動素子の数を最小とした交流電圧コンバータを
提供せんとするにある。
これら受動素子も比較的大きなスペースを必要
とするが、トランジスタ、ダイオード等の能動素
子は集積回路に組み込み得るようにする。
とするが、トランジスタ、ダイオード等の能動素
子は集積回路に組み込み得るようにする。
本発明は入力交流電圧の正及び負の半周期を高
周波電圧に変換すると共にこの電圧を整流して入
力交流電圧の周波数に相当する周波数の出力交流
電圧を得る個別のスイツチングコンバータを具え
る電子変成器において、スイツチングコンバータ
を、各々が高周波制御スイツチングトランジス
タ、チヨークコイル、フライホイールダイオー
ド、出力コンデンサ及び所望に応じ入力コンデン
サを具えるフライバツクコンバータとし、この際
チヨークコイル並びに出力コンデンサ及び入力コ
ンデンサを２個の個別のフライバツクコンバータ
に共通の素子とし、且つ各スイツチングトランジ
スタに並列に逆方向ダイオードを接続し、各フラ
イバツクコンバータを入力周波数で切換わる補助
トランジスタに関連させ、該補助トランジスタに
より他方の各フライバツクコンバータのスイツチ
ングトランジスタ及びフライホイールダイオード
を分路して不作動状態にするようにしたことを特
徴とする。
周波電圧に変換すると共にこの電圧を整流して入
力交流電圧の周波数に相当する周波数の出力交流
電圧を得る個別のスイツチングコンバータを具え
る電子変成器において、スイツチングコンバータ
を、各々が高周波制御スイツチングトランジス
タ、チヨークコイル、フライホイールダイオー
ド、出力コンデンサ及び所望に応じ入力コンデン
サを具えるフライバツクコンバータとし、この際
チヨークコイル並びに出力コンデンサ及び入力コ
ンデンサを２個の個別のフライバツクコンバータ
に共通の素子とし、且つ各スイツチングトランジ
スタに並列に逆方向ダイオードを接続し、各フラ
イバツクコンバータを入力周波数で切換わる補助
トランジスタに関連させ、該補助トランジスタに
より他方の各フライバツクコンバータのスイツチ
ングトランジスタ及びフライホイールダイオード
を分路して不作動状態にするようにしたことを特
徴とする。
ここに云うフライバツクコンバータの不作動状
態とは、コンバータが変換すべき入力交流電圧の
半周期で切換わらない状態を意味するものとす
る。
態とは、コンバータが変換すべき入力交流電圧の
半周期で切換わらない状態を意味するものとす
る。
フライバツクコンバータの用いることにより、
入力交流電圧を逓昇及び逓降し得るように、即ち
入力電圧以上及び以下の出力電圧を発生し得るよ
うにする。これがため、補助手段を用いることな
く、例えばガス放電灯の点孤及び再点孤電圧を得
ることができる。２個のフライバツクコンバータ
の各々を入力交流電圧の個々の半周期で作動さ
せ、２個の補助トランジスタによつてコンバータ
を一方の半周期から他方の半周期に切換えるよう
にする。２個のコンバータの個々の受動素子を毎
回共通素子として用い、これにより回路の価格及
び構成を低減及び小形化する。
入力交流電圧を逓昇及び逓降し得るように、即ち
入力電圧以上及び以下の出力電圧を発生し得るよ
うにする。これがため、補助手段を用いることな
く、例えばガス放電灯の点孤及び再点孤電圧を得
ることができる。２個のフライバツクコンバータ
の各々を入力交流電圧の個々の半周期で作動さ
せ、２個の補助トランジスタによつてコンバータ
を一方の半周期から他方の半周期に切換えるよう
にする。２個のコンバータの個々の受動素子を毎
回共通素子として用い、これにより回路の価格及
び構成を低減及び小形化する。
本発明の他の例では、補助トランジスタは、そ
の各ベースを入力交流電圧の周波数に相当する周
波数の特にパルス状交流電圧源に接続すると共に
そのエミツタタをフライバツクコンバータの各ス
イツチングトランジスタのエミツタに接続し、こ
のスイツチングトランジスタのエミツタを入力交
流電圧源の端子に接続し得るようにする。かよう
にして補助トランジスタのエミツタを入力交流電
圧部に接続してこれらトランジスタが高周波数で
状態変化し得るようにする。
の各ベースを入力交流電圧の周波数に相当する周
波数の特にパルス状交流電圧源に接続すると共に
そのエミツタタをフライバツクコンバータの各ス
イツチングトランジスタのエミツタに接続し、こ
のスイツチングトランジスタのエミツタを入力交
流電圧源の端子に接続し得るようにする。かよう
にして補助トランジスタのエミツタを入力交流電
圧部に接続してこれらトランジスタが高周波数で
状態変化し得るようにする。
本発明の更に他の例では補助トランジスタは、
その各ベースを入力交流電圧源の端子に接続し、
各補助トランジスタのエミツタ−ベース通路を関
連する補助トランジスタのベースダイオードとは
逆方向にバイアスされた補助ダイオードにより分
路し得るようにする。これがため補助トランジス
タに対し追加の制御電源を必要としなくなる。
その各ベースを入力交流電圧源の端子に接続し、
各補助トランジスタのエミツタ−ベース通路を関
連する補助トランジスタのベースダイオードとは
逆方向にバイアスされた補助ダイオードにより分
路し得るようにする。これがため補助トランジス
タに対し追加の制御電源を必要としなくなる。
スイツチングトランジスタとして高電圧電界効
果トランジスタを用いるのが好適である。その理
由はこれらトランジスタにおいてはスイツチング
トランジスタに並列に逆方向ダイオートがすでに
接続されているからである。
果トランジスタを用いるのが好適である。その理
由はこれらトランジスタにおいてはスイツチング
トランジスタに並列に逆方向ダイオートがすでに
接続されているからである。
補助トランジスタは高電圧バイポーラトランジ
スタとするのが好適である。
スタとするのが好適である。
図面につき本発明を説明する。
第１図に示すスイツチングコンバータにおいて
チヨークコイルＬをスイツチＳを経て直流電圧源
の両端子Ａ及びＢに接続する。このチヨークコイ
ルＬは出力コンデンサCAに並列に設け、このコ
ンデンサを蓄積コンデンサとして用いると共にフ
ライホイールダイオートＤを経てチヨークコイル
Ｌに接続する。出力コンデンサCAの後段には負
荷Ｒを設ける。第１ａ図は導通状態にあるフライ
バツクコンバータを示し、第１ｂ図は遮断状態に
あるフライバツクコンバータを示す。
チヨークコイルＬをスイツチＳを経て直流電圧源
の両端子Ａ及びＢに接続する。このチヨークコイ
ルＬは出力コンデンサCAに並列に設け、このコ
ンデンサを蓄積コンデンサとして用いると共にフ
ライホイールダイオートＤを経てチヨークコイル
Ｌに接続する。出力コンデンサCAの後段には負
荷Ｒを設ける。第１ａ図は導通状態にあるフライ
バツクコンバータを示し、第１ｂ図は遮断状態に
あるフライバツクコンバータを示す。
フライバツクコンバータの原理は、ビユステフ
ーベ著「シヤルトネツツタイル
（Schallnetzteile）」エクスパート フエルラーク
1979年に記載されているがその負入力電圧に対し
ては以下に示す通りである。スイツチＳを高周波
数ｆ＝１／Ｔ（通常20〜200kHz）でオン・オフ
し、スイツチオン時間と周期Ｔとの比をデユーテ
イサイクルVTとする。スイツチオン時間VT・Ｔ
中一定の直流電圧UiをチヨークコイルＬに供給し
てコイル電流iLが時間と共に直線的に増大する
と、チヨークコイルＬに磁気エネルギーを蓄積す
る。（第１ａ図、導通状態）。導通状態ではダイオ
ードＤは非導通状態にある。
ーベ著「シヤルトネツツタイル
（Schallnetzteile）」エクスパート フエルラーク
1979年に記載されているがその負入力電圧に対し
ては以下に示す通りである。スイツチＳを高周波
数ｆ＝１／Ｔ（通常20〜200kHz）でオン・オフ
し、スイツチオン時間と周期Ｔとの比をデユーテ
イサイクルVTとする。スイツチオン時間VT・Ｔ
中一定の直流電圧UiをチヨークコイルＬに供給し
てコイル電流iLが時間と共に直線的に増大する
と、チヨークコイルＬに磁気エネルギーを蓄積す
る。（第１ａ図、導通状態）。導通状態ではダイオ
ードＤは非導通状態にある。
次のスイツチオフ時間（第１ｂ図、遮断状態）
ではスイツチＳを開き、チヨークコイルから、こ
れに蓄積されたエネルギーをダイオードＤを経て
蓄積コンデンサCAに供給すると共に負荷Ｒにも
供給する。上述した導通状態中負荷Ｒは第１ａ図
に示すように蓄積コンデンサCAから給電される。
回路の機能に応じ蓄積コンデンサCAの負の入力
電圧から正の出力電圧を形成する。
ではスイツチＳを開き、チヨークコイルから、こ
れに蓄積されたエネルギーをダイオードＤを経て
蓄積コンデンサCAに供給すると共に負荷Ｒにも
供給する。上述した導通状態中負荷Ｒは第１ａ図
に示すように蓄積コンデンサCAから給電される。
回路の機能に応じ蓄積コンデンサCAの負の入力
電圧から正の出力電圧を形成する。
スイツチングの主部分の理論によれば、２つの
本質的に異なる作動モードを示す。第１の作動モ
ードでは静止状態において、平均コイル電流が大
きく導通状態の始端及び遮断状態の終端で零以外
の基本電流が残存し、従つてチヨークコイルＬは
完全に放電することはない（上記文献の第91頁、
第３，３図参照）。この連続即ち台形モードによ
つて終端電圧と入力電圧との比を一定とし、これ
を次式で示すようにデユーテイサイクルVTによ
つて調整自在とし、 UO＝VT／１−VTUI 従つてこれが直流電圧変成器に関連し、その変
成比をデユーテイサイクルVTにより調整し得る
ようにする。
本質的に異なる作動モードを示す。第１の作動モ
ードでは静止状態において、平均コイル電流が大
きく導通状態の始端及び遮断状態の終端で零以外
の基本電流が残存し、従つてチヨークコイルＬは
完全に放電することはない（上記文献の第91頁、
第３，３図参照）。この連続即ち台形モードによ
つて終端電圧と入力電圧との比を一定とし、これ
を次式で示すようにデユーテイサイクルVTによ
つて調整自在とし、 UO＝VT／１−VTUI 従つてこれが直流電圧変成器に関連し、その変
成比をデユーテイサイクルVTにより調整し得る
ようにする。
第２の作動モードは不連続即ち３角形モードで
ある。この場合にはチヨークコイルＬはスイツチ
ング周波数の各周期で完全に放電する。即ち電流
は零値から増大し始める（上記文献の第90頁、第
３，２図参照）。この作動モードでは電圧比を一
定し調整し得ないが、回路から作動周波数が一定
のデユーデイサイクルで入力電圧に比例する一定
電流を得ることができ従つて一定の消費電力Ｐを
負荷Ｒに供給することができる。負荷Ｒにおける
電圧及び電流はそのインピーダンスにより次式で
示す既知の関係に従つて決めるようにする。
ある。この場合にはチヨークコイルＬはスイツチ
ング周波数の各周期で完全に放電する。即ち電流
は零値から増大し始める（上記文献の第90頁、第
３，２図参照）。この作動モードでは電圧比を一
定し調整し得ないが、回路から作動周波数が一定
のデユーデイサイクルで入力電圧に比例する一定
電流を得ることができ従つて一定の消費電力Ｐを
負荷Ｒに供給することができる。負荷Ｒにおける
電圧及び電流はそのインピーダンスにより次式で
示す既知の関係に従つて決めるようにする。
UO 2＝Ｐ・Ｒ及びIO 2＝Ｐ／Ｒ
電圧UI及びUOは一定の直流電圧とする必要は
ない。上述した処理及び関係は電圧UIがスイツ
チング時間Ｔに比較してゆるやかに変化する際の
任意の瞬時に対して保持されるためスイツチング
状態の周期（５〜50μs）中電圧UIが通常の幹線
電源周波数（50／60Hz）で変化する場合にはこの
条件は完全に満足される。即ち幹線電源周波数の
負の正弦半波周期が供給される場合には出力側に
同一周波数の正の正弦半波周期が得られるように
なる。この作動モードを確実にするためには時定
数RCを大きくし過ぎてはならない。この出力の
組合せは、スイツチング同期Ｔに対し一定な出力
電圧UOを発生し得るようにするには十分である
が出力電圧が幹線正弦波電圧に追従し得るように
するにはさほど十分ではない。双方の条件は、幹
線電源周波数及びスイツチング周波数が互いに十
分に離間されている際に小さな値に保持し得る或
る誤差でのみ実際に満足し得るようになる。
ない。上述した処理及び関係は電圧UIがスイツ
チング時間Ｔに比較してゆるやかに変化する際の
任意の瞬時に対して保持されるためスイツチング
状態の周期（５〜50μs）中電圧UIが通常の幹線
電源周波数（50／60Hz）で変化する場合にはこの
条件は完全に満足される。即ち幹線電源周波数の
負の正弦半波周期が供給される場合には出力側に
同一周波数の正の正弦半波周期が得られるように
なる。この作動モードを確実にするためには時定
数RCを大きくし過ぎてはならない。この出力の
組合せは、スイツチング同期Ｔに対し一定な出力
電圧UOを発生し得るようにするには十分である
が出力電圧が幹線正弦波電圧に追従し得るように
するにはさほど十分ではない。双方の条件は、幹
線電源周波数及びスイツチング周波数が互いに十
分に離間されている際に小さな値に保持し得る或
る誤差でのみ実際に満足し得るようになる。
片側の半周期のみを用いる代わりに実際に交流
作動を得るためには、第１図においてダイオード
Ｄを再びバイアスする必要があり、且つ通常のよ
うにスイツチＳを第１図に符号（＋）及び（−）
で示すように単極性半導体スイツチとして構成す
る場合にはスイツチの極性をも相互に入れ換える
必要がある。しかしこの場合には負の極性（エミ
ツタ、ソース）は、チヨークコイルに接続すると
共にこのコイル端の電圧UIからUOへの大きな電
圧変動をも受けるようになり、これによりスイツ
チの駆動を一層困難にするようになる。本発明の
反転極性による作動を得る他の手段としては、同
様に接続されたスイツチ及びダイオードを反対側
のリード線に挿入することが考えられる。第２図
にかかる回路配置を示す。即ち第２図に示す電子
変成器にはチヨークコイルＬを設け、これを２個
のスイツチＳ１及びＳ２を経て入力交流電圧源の
端子Ｃ及びＤに接続する。又、コイルＬと並列に
出力コンデンサCAを設け、これを２個のフライ
ホイールダイオードＤ１及びＤ２を経てチヨーク
コイルＬに接続する。コンデンサCAの後段に負
荷Ｒを設ける。直列接続のスイツチＳ１及びフラ
イホイールダイオードＤ１をスイツチＳ３により
分路し、直列接続のスイツチＳ２及びフライホイ
ールダイオードＤ２をスイツチＳ４により分路す
る。これがため、スイツチＳ１、フライホイール
ダイオードＤ１、チヨークコイルＬ及び出力コン
デンサCAと、スイツチＳ２、フライホイールダ
イオードＤ２、チヨークコイルＬ及び出力コンデ
ンサCAとは夫々共通のチヨークコイルTL及び共
通の出力コンデンサCAを有するスイツチング調
整器を構成する。
作動を得るためには、第１図においてダイオード
Ｄを再びバイアスする必要があり、且つ通常のよ
うにスイツチＳを第１図に符号（＋）及び（−）
で示すように単極性半導体スイツチとして構成す
る場合にはスイツチの極性をも相互に入れ換える
必要がある。しかしこの場合には負の極性（エミ
ツタ、ソース）は、チヨークコイルに接続すると
共にこのコイル端の電圧UIからUOへの大きな電
圧変動をも受けるようになり、これによりスイツ
チの駆動を一層困難にするようになる。本発明の
反転極性による作動を得る他の手段としては、同
様に接続されたスイツチ及びダイオードを反対側
のリード線に挿入することが考えられる。第２図
にかかる回路配置を示す。即ち第２図に示す電子
変成器にはチヨークコイルＬを設け、これを２個
のスイツチＳ１及びＳ２を経て入力交流電圧源の
端子Ｃ及びＤに接続する。又、コイルＬと並列に
出力コンデンサCAを設け、これを２個のフライ
ホイールダイオードＤ１及びＤ２を経てチヨーク
コイルＬに接続する。コンデンサCAの後段に負
荷Ｒを設ける。直列接続のスイツチＳ１及びフラ
イホイールダイオードＤ１をスイツチＳ３により
分路し、直列接続のスイツチＳ２及びフライホイ
ールダイオードＤ２をスイツチＳ４により分路す
る。これがため、スイツチＳ１、フライホイール
ダイオードＤ１、チヨークコイルＬ及び出力コン
デンサCAと、スイツチＳ２、フライホイールダ
イオードＤ２、チヨークコイルＬ及び出力コンデ
ンサCAとは夫々共通のチヨークコイルTL及び共
通の出力コンデンサCAを有するスイツチング調
整器を構成する。
第２ａ及び２ｂ図の回路配置は、スイツチＳ３
が開放し、スイツチＳ２及びＳ４が閉成して入力
交流電圧の負の半周期において交流電圧コンバー
タを構成する。この場合、第２ａ図に示すように
コンバータはスイツチＳ１の閉成により導通状態
となり、且つ第２ｂ図に示すようにスイツチＳ１
の開放により遮断状態となる。
が開放し、スイツチＳ２及びＳ４が閉成して入力
交流電圧の負の半周期において交流電圧コンバー
タを構成する。この場合、第２ａ図に示すように
コンバータはスイツチＳ１の閉成により導通状態
となり、且つ第２ｂ図に示すようにスイツチＳ１
の開放により遮断状態となる。
第２ｃ及び２ｄ図の回路配置は、スイツチＳ４
が開放し、スイツチＳ１およびＳ３が閉成して入
力交流電圧の正の半周期において電子変成決を構
成する。この場合変成器は、第２ｃ図に示すよう
にスイツチＳ２の閉成により導通状態となり、且
つ第２ｄ図に示すようにスイツチＳ２の開放によ
り遮断状態となる。
が開放し、スイツチＳ１およびＳ３が閉成して入
力交流電圧の正の半周期において電子変成決を構
成する。この場合変成器は、第２ｃ図に示すよう
にスイツチＳ２の閉成により導通状態となり、且
つ第２ｄ図に示すようにスイツチＳ２の開放によ
り遮断状態となる。
スイツチＳ２およびダイオードＤ２はミラー像
配置に挿入された反転極性用の素子とする。通常
のように負の半周期ではスイツチＳ２及びダイオ
ードＤ２は補助スイツチＳ４により分路される
が、正の半周期では他の補助スイツチＳ３によつ
てスイツチ及びダイオードの元の組合せ（Ｓ１／
Ｄ１）を短絡する。２個の補助スイツチＳ３，Ｓ
４は主スイツチＳ１，Ｓ２と同一の電圧要求を満
足する必要があるが、十分緩慢に切換わり得るよ
うにする。その理由はこれらスイツチが幹線電源
周波数でのみ作動するからである。第１図のフラ
イバツクコンバータの場合と同様に２個のフライ
バツクコンバータに共通のチヨークコイルＬを適
宜設計して連続作動を調整し得るようにする。こ
れがためデユーテイサイクルVTに依存する一定
の交流電圧変成を得ると共に回路配置を不連続で
作動させる場合には一定の交流出力を搬送するこ
とができる。
配置に挿入された反転極性用の素子とする。通常
のように負の半周期ではスイツチＳ２及びダイオ
ードＤ２は補助スイツチＳ４により分路される
が、正の半周期では他の補助スイツチＳ３によつ
てスイツチ及びダイオードの元の組合せ（Ｓ１／
Ｄ１）を短絡する。２個の補助スイツチＳ３，Ｓ
４は主スイツチＳ１，Ｓ２と同一の電圧要求を満
足する必要があるが、十分緩慢に切換わり得るよ
うにする。その理由はこれらスイツチが幹線電源
周波数でのみ作動するからである。第１図のフラ
イバツクコンバータの場合と同様に２個のフライ
バツクコンバータに共通のチヨークコイルＬを適
宜設計して連続作動を調整し得るようにする。こ
れがためデユーテイサイクルVTに依存する一定
の交流電圧変成を得ると共に回路配置を不連続で
作動させる場合には一定の交流出力を搬送するこ
とができる。
第２ａ乃至第２ｄ図は４個のスイツチのスイツ
チング状態の全体のシーケンスを示す。即ち負の
半周期中（第２ａ２ｂ図）、スイツチＳ３を開放
しスイツチＳ２及びＳ４を閉成するがスイツチＳ
１は第１図のスイツチＳと同様に作動してエネル
ギーの搬送を行う。正の半周期中（第２ｃ，２ｄ
図）、スイツチＳ４を開放し、スイツチＳ１及び
Ｓ２を閉成し、スイツチＳ２は第１図の原理的回
路の場合と同様にエネルギーを搬送する。これが
ため、これらスイツチを適当に駆動することによ
り幹線電源周波数の半周期又は正弦波交流につき
説明した所に従つてかかる回路配置により正及び
負の両極正の電圧を搬送することができる。
チング状態の全体のシーケンスを示す。即ち負の
半周期中（第２ａ２ｂ図）、スイツチＳ３を開放
しスイツチＳ２及びＳ４を閉成するがスイツチＳ
１は第１図のスイツチＳと同様に作動してエネル
ギーの搬送を行う。正の半周期中（第２ｃ，２ｄ
図）、スイツチＳ４を開放し、スイツチＳ１及び
Ｓ２を閉成し、スイツチＳ２は第１図の原理的回
路の場合と同様にエネルギーを搬送する。これが
ため、これらスイツチを適当に駆動することによ
り幹線電源周波数の半周期又は正弦波交流につき
説明した所に従つてかかる回路配置により正及び
負の両極正の電圧を搬送することができる。
第２図から明らかなようにスイツチＳ３，Ｓ４
は関連するスイツチ／ダイオードの組合せを必ず
しも分路する必要はない。スイツチＳ３によつて
ダイオードＤ１を分路し、スイツチＳ４によつて
ダイオードＤ２を分路するだけで十分である。そ
の理由はスイツチＳ４によつてスイツチＳ２をも
常時閉成し、スイツチＳ３によつてスイツチＳ１
をも常時閉成するからである。しかしスイツチＳ
３及びＳ４の極成（（−）、（＋））はトランジスタ
に対し負極性をチヨークコイルに接続すると云う
上述した問題が発生することを示すものである。
従つて正の作動電圧に対し、半導体装置（npnト
ランジスタ、ｎチヤンネル電界効果トランジスタ
等）を用いる場合には駆動に対する問題も発生す
る。従つて第２図に示す回路配置が好適である。
は関連するスイツチ／ダイオードの組合せを必ず
しも分路する必要はない。スイツチＳ３によつて
ダイオードＤ１を分路し、スイツチＳ４によつて
ダイオードＤ２を分路するだけで十分である。そ
の理由はスイツチＳ４によつてスイツチＳ２をも
常時閉成し、スイツチＳ３によつてスイツチＳ１
をも常時閉成するからである。しかしスイツチＳ
３及びＳ４の極成（（−）、（＋））はトランジスタ
に対し負極性をチヨークコイルに接続すると云う
上述した問題が発生することを示すものである。
従つて正の作動電圧に対し、半導体装置（npnト
ランジスタ、ｎチヤンネル電界効果トランジスタ
等）を用いる場合には駆動に対する問題も発生す
る。従つて第２図に示す回路配置が好適である。
第３図はスイツチＳ１及びＳ２として夫々バイ
ポーラトランジスタＴ１，Ｔ２を具える第２図に
示す所と同様の電子変成器の例を示す。スイツチ
ングトランジスタＴ１又はＴ２の一方のコレクタ
電圧がそのエミツタに対し負となる半周期（トラ
ンジスタＴ１及びＴ２より夫々形成されたフライ
バツクコンバータの不作動状態）では、そのコレ
クタ−エミツタ通路に並列に接続された各逆方向
ダイオードＤ３及びＤ４によつてスイツチＳ１及
びＳ２の機能を夫々切換えるようにする。これが
ため正及び負の半周期間の切換には必要はなくこ
れらトランジスタを逆方向ダイオードにより間違
つた極性及び逆の作動から防止することができ
る。スイツチングトランジスタＴ１及びＴ２を高
電圧電界効果トランジスタとして構成する場合に
はダイオードＤ３及びＤ４はこれら素子にすでに
逆方向ダイオードとして接続されている。
ポーラトランジスタＴ１，Ｔ２を具える第２図に
示す所と同様の電子変成器の例を示す。スイツチ
ングトランジスタＴ１又はＴ２の一方のコレクタ
電圧がそのエミツタに対し負となる半周期（トラ
ンジスタＴ１及びＴ２より夫々形成されたフライ
バツクコンバータの不作動状態）では、そのコレ
クタ−エミツタ通路に並列に接続された各逆方向
ダイオードＤ３及びＤ４によつてスイツチＳ１及
びＳ２の機能を夫々切換えるようにする。これが
ため正及び負の半周期間の切換には必要はなくこ
れらトランジスタを逆方向ダイオードにより間違
つた極性及び逆の作動から防止することができ
る。スイツチングトランジスタＴ１及びＴ２を高
電圧電界効果トランジスタとして構成する場合に
はダイオードＤ３及びＤ４はこれら素子にすでに
逆方向ダイオードとして接続されている。
第３図の電子変成器においては第２図のスイツ
チＳ３及びＳ４を補助トランジスタＴ３及びＴ４
とし、これらトランジスタを高電圧バイポーラト
ランジスタとして構成するのが好適である。これ
ら補助トランジスタＴ３及びＴ４、そのベース
を、入力交流電圧の周波数に相当する周波数の特
にパルス状交流電圧源に接続し、そのエミツタを
夫々スイツチングトランジスタＴ１およびＴ２の
エミツタに接続し、このトランジスタＴ１及びＴ
２のエミツタは入力交流電圧源の夫々端子Ｃ及び
Ｄに接続する。
チＳ３及びＳ４を補助トランジスタＴ３及びＴ４
とし、これらトランジスタを高電圧バイポーラト
ランジスタとして構成するのが好適である。これ
ら補助トランジスタＴ３及びＴ４、そのベース
を、入力交流電圧の周波数に相当する周波数の特
にパルス状交流電圧源に接続し、そのエミツタを
夫々スイツチングトランジスタＴ１およびＴ２の
エミツタに接続し、このトランジスタＴ１及びＴ
２のエミツタは入力交流電圧源の夫々端子Ｃ及び
Ｄに接続する。
入力交流電圧の負の半周期では、スイツチング
トランジスタＴ１、チヨークコイルＬ及びフライ
ホイールダイオードＤ１によつてフライバツクコ
ンバータを構成する。補助トランジスタＴ４をス
イツチオンすると共にこれによつてスイツチング
トランジスタＴ２及びフライホイールダイオード
Ｄ２分路し、逆方向ダイオードＤ４によつてスイ
ツチングトランジスタＴ２を短絡する。入力交流
電圧の正の半周期中、スイツチングトランジスタ
Ｔ２、チヨークコイルＬ及びフライホイールダイ
オードＤ２によつてフライバツクコンバータを構
成する。この場合には補助トランジスタＴ３及び
逆方向ダイオードＤ３が導通状態となり、スイツ
チングトランジスタＴ４及び逆方向ダイオードＤ
４が非導通状態となる。かようにして構成した２
個のフライバツクコンバータの各々はその半周期
中通常の直流電圧コンバータとして作動する。
トランジスタＴ１、チヨークコイルＬ及びフライ
ホイールダイオードＤ１によつてフライバツクコ
ンバータを構成する。補助トランジスタＴ４をス
イツチオンすると共にこれによつてスイツチング
トランジスタＴ２及びフライホイールダイオード
Ｄ２分路し、逆方向ダイオードＤ４によつてスイ
ツチングトランジスタＴ２を短絡する。入力交流
電圧の正の半周期中、スイツチングトランジスタ
Ｔ２、チヨークコイルＬ及びフライホイールダイ
オードＤ２によつてフライバツクコンバータを構
成する。この場合には補助トランジスタＴ３及び
逆方向ダイオードＤ３が導通状態となり、スイツ
チングトランジスタＴ４及び逆方向ダイオードＤ
４が非導通状態となる。かようにして構成した２
個のフライバツクコンバータの各々はその半周期
中通常の直流電圧コンバータとして作動する。
補助トランジスタＴ３及びＴ４は第２図のスイ
ツチＳ３及びＳ４と同様の機能に従つて幹線電源
周波数でスイツチオン及びオフするが、この駆動
は、補助トランジスタをスイツチオン及びオフせ
しめるためのみに用いる場合に第３図に示すよう
な方形波信号を用いるか又はその他の電流又は電
圧形状を用いるかはさほど重要なことではない。
ツチＳ３及びＳ４と同様の機能に従つて幹線電源
周波数でスイツチオン及びオフするが、この駆動
は、補助トランジスタをスイツチオン及びオフせ
しめるためのみに用いる場合に第３図に示すよう
な方形波信号を用いるか又はその他の電流又は電
圧形状を用いるかはさほど重要なことではない。
これら補助トランジスタの特に簡単な駆動を第
１図に示す。本例電子変成器においては補助トラ
ンジスタＴ３及びＴ４の各ベースを入力交流電圧
源の夫々の端子Ｃ及びＤに接続する。各補助トラ
ンジスタＴ３及びＴ４のエミツタ−ベース通路を
補助ダイオードＤ５及びＤ６により夫々分路し、
これらダイオードＤ５及びＤ６を関連する補助ト
ランジスタＴ３及びＴ４のベースダイオードの方
向とは逆方向に夫々バイアスする。この場合には
補助トランジスタの切換えをこれら補助トランジ
スタのベース−エミツタダイオードを通る入力交
流電流によつて行うと共に補助ダイオードＤ５，
Ｄ６の各々によつて各補助トランジスタＴ３また
はＴ４の遮断方向に対する電流通路を閉成し得る
ようにする。
１図に示す。本例電子変成器においては補助トラ
ンジスタＴ３及びＴ４の各ベースを入力交流電圧
源の夫々の端子Ｃ及びＤに接続する。各補助トラ
ンジスタＴ３及びＴ４のエミツタ−ベース通路を
補助ダイオードＤ５及びＤ６により夫々分路し、
これらダイオードＤ５及びＤ６を関連する補助ト
ランジスタＴ３及びＴ４のベースダイオードの方
向とは逆方向に夫々バイアスする。この場合には
補助トランジスタの切換えをこれら補助トランジ
スタのベース−エミツタダイオードを通る入力交
流電流によつて行うと共に補助ダイオードＤ５，
Ｄ６の各々によつて各補助トランジスタＴ３また
はＴ４の遮断方向に対する電流通路を閉成し得る
ようにする。
本例電子変成器には入力コンデンサCEを更に
設け、これにより幹線電圧の零通過時に補助トラ
ンジスタの状態切換えを行い得るようにする。か
かる入力コンデンサCEはスイツチング作動によ
り生ずる高周波電流を幹線電源から離間して保持
する（干渉の抑圧）に要する場合に実際上用いら
れる。これら入力及び出力コンデンサCE及びCA
は、スイツチングトランジスタＴ１及びＴ２のス
イツチング周波数（25〜500kHz）に対しては低
い抵抗値を呈し、出力周波数に対しては高い抵抗
値を呈するようにする。
設け、これにより幹線電圧の零通過時に補助トラ
ンジスタの状態切換えを行い得るようにする。か
かる入力コンデンサCEはスイツチング作動によ
り生ずる高周波電流を幹線電源から離間して保持
する（干渉の抑圧）に要する場合に実際上用いら
れる。これら入力及び出力コンデンサCE及びCA
は、スイツチングトランジスタＴ１及びＴ２のス
イツチング周波数（25〜500kHz）に対しては低
い抵抗値を呈し、出力周波数に対しては高い抵抗
値を呈するようにする。
第３及び４図の電子変成器の出力端子Ｅ，Ｆに
は、例えばガス放電灯又は小型モータを作動させ
るに好適で、入力交流電圧の周波数に相当する周
波数の交流電圧を発生し得るようにする。第４図
に示す例では出力端子Ｅ−Ｆに15W〜20Wの低圧
水銀蒸気放電灯を接続し、スイツチング周波数を
100kHz、チヨークコイルＬのインダクタンスを
500μH、入出力コンデンサの容量を0.1μFとした。
は、例えばガス放電灯又は小型モータを作動させ
るに好適で、入力交流電圧の周波数に相当する周
波数の交流電圧を発生し得るようにする。第４図
に示す例では出力端子Ｅ−Ｆに15W〜20Wの低圧
水銀蒸気放電灯を接続し、スイツチング周波数を
100kHz、チヨークコイルＬのインダクタンスを
500μH、入出力コンデンサの容量を0.1μFとした。
第１図はフライバツクコンバータの原理的な回
路配置を示す接続配置図、第２図は２個の組合せ
フライバツクコンバータを具える電子変成器の原
理的回路配置を示す接続配置図、第３図は電子変
成器の実際の回路配置を示す接続配置図である。
第４図は電子変成器の他の例の実際の回路配置を
示す接続配置図である。 Ｌ……チヨークコイル、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４……スイツチ、Ａ，Ｂ……直流電源の端
子、CA……出力コンデンサ、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２…
…フライホイールダイオード、Ｒ……負荷、VT
……デユーテイサイクル、UI……直流電圧、iL…
…コイル電流、Ｐ……消費電力、Ｔ……スイツチ
ング周期、Ｄ３，Ｄ４……逆方向ダイオード、Ｄ
５，Ｄ６……補助ダイオード、CE……入力コン
デンサ、Ｔ１，Ｔ２……スイツチングトランジス
タ、Ｔ３，Ｔ４……補助トランジスタ、Ｃ，Ｄ…
…入力端子、Ｅ，Ｆ……出力端子。
路配置を示す接続配置図、第２図は２個の組合せ
フライバツクコンバータを具える電子変成器の原
理的回路配置を示す接続配置図、第３図は電子変
成器の実際の回路配置を示す接続配置図である。
第４図は電子変成器の他の例の実際の回路配置を
示す接続配置図である。 Ｌ……チヨークコイル、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ
３，Ｓ４……スイツチ、Ａ，Ｂ……直流電源の端
子、CA……出力コンデンサ、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２…
…フライホイールダイオード、Ｒ……負荷、VT
……デユーテイサイクル、UI……直流電圧、iL…
…コイル電流、Ｐ……消費電力、Ｔ……スイツチ
ング周期、Ｄ３，Ｄ４……逆方向ダイオード、Ｄ
５，Ｄ６……補助ダイオード、CE……入力コン
デンサ、Ｔ１，Ｔ２……スイツチングトランジス
タ、Ｔ３，Ｔ４……補助トランジスタ、Ｃ，Ｄ…
…入力端子、Ｅ，Ｆ……出力端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入力交流電圧源の正および負の半周期を高周
波電圧に変換し、次いでこの電圧を整流して入力
交流電圧の周波数に相当する周波数の出力交流電
圧を得る第１および第２フライバツクスイツチン
グコンバータを具える電子変成器において、前記
フライバツクスイツチングコンバータは各々が各
フライホイールダイオードに結合された高周波制
御スイツチングトランジスタと、前記フライバツ
クスイツチングコンバータの各々に結合されたチ
ヨークコイルと、前記第１および第２フライバツ
クコンバータに結合された出力コンデンサと、前
記第１および第２フライバツクコンバータに結合
された入力コンデンサとを具え、前記チヨークコ
イル並びに前記出力コンデンサおよび入力コンデ
ンサは前記２つのフライバツクコンバータ、即ち
各フライバツクコンバータの夫々のスイツチング
トランジスタに並列に接続された第１および第２
バツクワードダイオードに共通に接続し、各フラ
イバツクダイオードは入力周波数でスイツチング
するとともに各スイツチングトランジスタおよび
フライホイールダイオードに分路結合された補助
トランジスタを具え他のフライバツクコンバータ
のスイツチングトランジスタおよびフライホイー
ルダイオードを分路して不作動状態とすることを
特徴とする電子変成器。 ２ 前記補助トランジスタはその各ベースを入力
交流電圧の周波数に相当する周波数の特にパルス
状交流電圧源に接続するとともにそのエミツタを
フライバツクコンバータの各スイツチングトラン
ジスタのエミツタに接続し、この各スイツチング
トランジスタのエミツタを入力交流電圧源の各端
子に接続するようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の電子変成器。 ３ 前記補助トランジスタはその各ベースを入力
交流電圧源の各端子に接続し、各補助トランジス
タのエミツタ−ベース接合を関連する補助トラン
ジスタのエミツタ−ベース接合とは逆方向にバイ
アスされた補助ダイオードにより分路するように
したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
の電子変成器。 ４ スイツチングトランジスタを高電圧電界効果
トランジスタとしたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項乃至第３項記載の電子変成器。 ５ 前記補助トランジスタを高電圧バイポーラト
ランジスタとしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項乃至第４項記載の電子変成器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3333656.3 | 1983-09-17 | ||
| DE19833333656 DE3333656A1 (de) | 1983-09-17 | 1983-09-17 | Wechselspannungsumsetzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60139170A JPS60139170A (ja) | 1985-07-23 |
| JPH0435989B2 true JPH0435989B2 (ja) | 1992-06-12 |
Family
ID=6209376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59192722A Granted JPS60139170A (ja) | 1983-09-17 | 1984-09-17 | 電子変成器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4598349A (ja) |
| EP (1) | EP0135968B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60139170A (ja) |
| AT (1) | ATE26778T1 (ja) |
| DE (2) | DE3333656A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4687971A (en) * | 1984-11-08 | 1987-08-18 | Fuji Xerox Company, Limited | Power supply for discharge lamp |
| DE3606896A1 (de) * | 1985-12-03 | 1987-06-04 | Zdzislaw Gulczynski | Schaltnetzteil |
| DE3933202A1 (de) * | 1989-10-05 | 1991-04-11 | Philips Patentverwaltung | Schaltungsanordnung zum speisen einer last |
| DE69127156T2 (de) * | 1990-09-25 | 1998-03-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Apparat für den Betrieb von Entladungslampen |
| DE4117122A1 (de) * | 1991-05-25 | 1992-11-26 | Abb Patent Gmbh | Schaltung zur steuerung eines wechselstromes |
| DE4126544A1 (de) * | 1991-08-10 | 1993-02-11 | Dresden Messelektronik Gmbh | Stabilisierender elektronischer halbwellenconverter fuer ohmsche verbraucher mit diskreter oder breitbandiger hochfrequenter energieuebertragung |
| JP3311391B2 (ja) | 1991-09-13 | 2002-08-05 | ヴィエルティー コーポレーション | 漏洩インダクタンス低減トランス、これを用いた高周波回路及びパワーコンバータ並びにトランスにおける漏洩インダクタンスの低減方法 |
| GB2267788B (en) * | 1992-06-04 | 1997-01-29 | Strand Lighting Ltd | Dimming system, and dimmer therefor |
| US5789871A (en) * | 1997-07-09 | 1998-08-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Series-capacitor electronic ballast |
| CN110022074B (zh) * | 2019-04-25 | 2024-01-05 | 佛山市格林博尔电子有限公司 | 一种高效大功率电子隔离变压器拓扑 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1973055A (en) * | 1932-12-17 | 1934-09-11 | Gerald Alan S Fitz | Alternating current power translating or control circuits |
| DE2728377A1 (de) * | 1977-06-23 | 1979-01-11 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur umwandlung von elektrischer energie |
| DE2901457A1 (de) * | 1979-01-16 | 1980-07-24 | Bbc Brown Boveri & Cie | Schaltungsanordnung zum umformen einer wechselspannung |
| CH648966A5 (en) * | 1979-12-07 | 1985-04-15 | Landis & Gyr Ag | Flyback converter |
| US4504896A (en) * | 1981-03-18 | 1985-03-12 | Rca Corporation | Switching dc-to-dc converters |
| US4408268A (en) * | 1982-08-09 | 1983-10-04 | General Electric Company | Pulse modulated electronic voltage controller with smooth voltage output |
-
1983
- 1983-09-17 DE DE19833333656 patent/DE3333656A1/de not_active Withdrawn
-
1984
- 1984-09-04 US US06/646,711 patent/US4598349A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-09-12 DE DE8484201314T patent/DE3463324D1/de not_active Expired
- 1984-09-12 EP EP84201314A patent/EP0135968B1/de not_active Expired
- 1984-09-12 AT AT84201314T patent/ATE26778T1/de active
- 1984-09-17 JP JP59192722A patent/JPS60139170A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60139170A (ja) | 1985-07-23 |
| EP0135968B1 (de) | 1987-04-22 |
| DE3463324D1 (en) | 1987-05-27 |
| EP0135968A1 (de) | 1985-04-03 |
| DE3333656A1 (de) | 1985-03-28 |
| ATE26778T1 (de) | 1987-05-15 |
| US4598349A (en) | 1986-07-01 |
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