JPH0491660A - Inverter circuit and inverter type x-ray device using same - Google Patents

Inverter circuit and inverter type x-ray device using same

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JPH0491660A
JPH0491660A JP2205113A JP20511390A JPH0491660A JP H0491660 A JPH0491660 A JP H0491660A JP 2205113 A JP2205113 A JP 2205113A JP 20511390 A JP20511390 A JP 20511390A JP H0491660 A JPH0491660 A JP H0491660A
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JP
Japan
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voltage
inverter
circuit
switching element
turn
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Application number
JP2205113A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Uemura
植村 秀記
Ichiro Kobayashi
一郎 小林
Noboru Kawasaki
昇 川崎
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Publication of JPH0491660A publication Critical patent/JPH0491660A/en
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Abstract

PURPOSE:To achieve operation at a high frequency and enable a device to be compact by generating a turn-on signal of other switching element which is connected in series with one switching element out of two switching elements within a same string among the switching elements by current interruption signal. CONSTITUTION:A drive control signal Q2 and a turn-off detection signal o1 which is output from a drive circuit 6 are fed to an AND circuit 24 and logic AND operation is calculated, thus enabling a base current control signal Sb2 to be generated and to be sent to a drive circuit 7. The drive circuit 7 allows base current to be flown to a switching element 2 when a base current control signal Sb2 is in logic H and the switching element 2 to be turned on for enabling collector current to flow. Thus, even if no pause period is provided before the drive control signal Q2, a collector current Ic2 of the switching element 2 can be turned on without overlapping with a collector current Ic1.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力用のエネルギー変換手段としてのインバ
ータ回路及びそれを用いたインバータ式Xa装置に関し
、特にターンオフ遅れ時間のあるスイッチング素子を用
いたインバータ回路においても高い周波数で動作させる
ことができ、装置の小形化を図ることができるインバー
タ回路及びそれを用いたインバータ式X線装置に関する
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inverter circuit as an energy conversion means for electric power and an inverter-type Xa device using the same, and particularly to an inverter-type Xa device using the inverter circuit as an energy conversion means for electric power. The present invention relates to an inverter circuit that can operate at a high frequency even in an inverter circuit, and which can reduce the size of the apparatus, and an inverter-type X-ray apparatus using the inverter circuit.

〔従来の技術〕 インバータ回路は、近年、電力用のエネルギー変換手段
として盛んに用いられつつあり、出力電圧の制御が容易
であると共に効率が高いなどの多くの利点を有している
。そして、従来のインバータ回路は、第11図に示すよ
うに、直流電圧源Eと、複数のスイッチング素子1,2
,3.4で構成され上記直流電圧源Eの出力電圧を交流
電圧に変換するインバータ5と、このインバータ5の各
スイッチング素子1〜4をそれぞれ動作させる駆動回路
6,7,8.9と、上記インバータ5からの出力電圧を
印加される負荷回路10とを有して成っていた。なお、
第11図において、符号11゜12.13.14は、上
記各スイッチング素子1〜4にそれぞれ逆並列接続され
たフライホイールダイオードを示している。
[Prior Art] Inverter circuits have recently been widely used as energy conversion means for electric power, and have many advantages such as easy control of output voltage and high efficiency. As shown in FIG. 11, the conventional inverter circuit includes a DC voltage source E and a plurality of switching elements 1 and 2.
, 3.4, which converts the output voltage of the DC voltage source E into an AC voltage; and drive circuits 6, 7, 8.9, which respectively operate the switching elements 1 to 4 of the inverter 5. and a load circuit 10 to which the output voltage from the inverter 5 is applied. In addition,
In FIG. 11, reference numerals 11, 12, 13, and 14 indicate flywheel diodes connected in antiparallel to each of the switching elements 1 to 4, respectively.

このようなインバータ回路の動作周波数は任意に変更可
能なため、回路構成部品の小形化などの目的で、動作周
波数の高周波化が図られている。
Since the operating frequency of such an inverter circuit can be changed arbitrarily, efforts are being made to increase the operating frequency for the purpose of downsizing circuit components.

このため、上記インバータ5を構成する複数のスイッチ
ング素子1〜4としては、高速でターンオン及びターン
オフする高速型のスイッチング素子が望まれている。し
かし、例えば数十KW以上の大電力の用途では、高速の
スイッチング素子は少なく、あっても非常に高価である
か、または駆動方法の複雑なものが多いものであった。
Therefore, as the plurality of switching elements 1 to 4 constituting the inverter 5, high-speed switching elements that turn on and turn off at high speed are desired. However, in applications requiring high power, for example, tens of kilowatts or more, there are few high-speed switching elements, and even if there are, they are often very expensive or require complicated driving methods.

この程度の出力の電力変換では、上記スイッチング素子
1〜4として通常はバイポーラ・ジャンクション・トラ
ンジスタ(以下rBJTJ と略称する)がよく用いら
れている。しかし、BJTにはストレージタイムと呼ば
九るターンオフ時の遅れ時間が存在し、このために大電
力用のBJTの最高動作周波数は一般には数KHzと言
われている。この周波数帯は人間の可聴周波数帯と重な
るため、Ii音現象を発生させる原因となっており、ま
た、大電力装置を小形化する上での障害となっていた。
In power conversion of this level of output, bipolar junction transistors (hereinafter abbreviated as rBJTJ) are usually used as the switching elements 1 to 4. However, BJTs have a turn-off delay time called storage time, and for this reason, the maximum operating frequency of BJTs for high power applications is generally said to be several kHz. Since this frequency band overlaps with the human audible frequency band, it causes the Ii sound phenomenon to occur, and also poses an obstacle in downsizing high-power devices.

ここで、上記BJTの動作周波数を高くできない環内を
説明する。第11図に示すように5それぞれBJTから
成る四つのスイッチング素子1〜4を組み合わせて構成
されるフルブリッジ型のインバータ5においては、第−
及び第四のスイッチング素子1,4の組または第二及び
第三のスイッチング素子2,3の組が交互に導通するこ
とにより、負荷回路10に交流電力を供給している。と
ころが、インバータ5の同一ストリング内で直列に接続
された第−及び第二のスイッチング素子lと2または第
三及び第四のスイッチング素子3と4が、もし同時に導
通する期間があると、上記インバータ5に入力する直流
電圧源Eが上記二つのスイッチング素子1と2、または
3と4を通って短絡状態となり、負荷回路10を通らな
い過大な電流が各スイッチング素子1〜4に流れ込んで
これらを破壊してしまういわゆるアーム短絡現象を引き
起こすことがあった。この現象を防ぐため、第12図(
a)〜(d)に示すように、本来相補的に与えられるべ
き第一のスイッチング素子1及び第二のスイッチング素
子2への駆動制御信号Q1とQ2との間、第三のスイッ
チング素子3及び第四のスイッチング素子4への駆動制
御信号Q3とQ4との間に、それぞれTdなる休止期間
を設け、いずれのスイッチング素子1〜4も導通しない
ようにしている。この休止期間Tdの長さは、スイッチ
ング素子1〜4として用いられているBJTの蓄積時間
、すなわち第12図(e)、(f)に示すように、上記
各駆動制御信号Q□〜Q4がそ九ぞわ停止してもコレク
タ電流I cl、 I C2がある時間引き続き流れる
ターンオフ遅れ時間Tsの長さによって決定される。そ
して、常に Ts < Td           ・・・(1)の
条件が成り立たなければならない。
Here, the inside of the ring in which the operating frequency of the BJT cannot be increased will be explained. As shown in FIG. 11, in a full-bridge inverter 5 constructed by combining four switching elements 1 to 4 each made of a BJT,
AC power is supplied to the load circuit 10 by alternately conducting the fourth set of switching elements 1 and 4 or the set of second and third switching elements 2 and 3. However, if there is a period in which the first and second switching elements 1 and 2 or the third and fourth switching elements 3 and 4 connected in series in the same string of inverters 5 conduct at the same time, the inverter 5, the DC voltage source E input to the switching elements 1 and 2 or 3 and 4 becomes short-circuited, and an excessive current that does not pass through the load circuit 10 flows into each of the switching elements 1 to 4. This sometimes causes a so-called arm short-circuit phenomenon that results in destruction. To prevent this phenomenon, Figure 12 (
As shown in a) to (d), between the drive control signals Q1 and Q2 to the first switching element 1 and the second switching element 2, which should be given complementary to each other, the third switching element 3 and A pause period Td is provided between the drive control signals Q3 and Q4 to the fourth switching element 4, respectively, so that none of the switching elements 1 to 4 is conductive. The length of this pause period Td corresponds to the accumulation time of the BJTs used as switching elements 1 to 4, that is, as shown in FIGS. The collector currents I cl and I C2 continue to flow for a certain period of time even if the motor stops for a short period of time, which is determined by the length of the turn-off delay time Ts. Then, the condition Ts < Td (1) must always hold.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、第12図(a)〜(f)から明らかなように、
上記第(1)式の条件からすると、総てのスイッチング
素子1〜4が実際に遮断している時間Td、が存在し、 TdO= Td −Ts         −(2)な
る関係がある。そして、この時間Tdoはインバータ5
が停止している時間に等しく、負荷回路10には電力が
供給されないため、該インバータ5の効率を低下させる
原因となるものであった。従って、上記時間Td。はで
きるだけノJXさな値とする必要がある。また、インバ
ータ5の導通比率や動作周波数を変化させて出力電圧を
制御しようとする場合、上記時間Tdoは制御不能期間
となるため、この値が大きすぎると制御性能を低下させ
る原因となるものであった。これらの問題点は、インバ
ータ5の1周期内に占める時間Td、の割合が大きい程
発生し易いことは明かである。
However, as is clear from FIGS. 12(a) to (f),
According to the condition of the above equation (1), there is a time Td during which all the switching elements 1 to 4 are actually cut off, and the relationship TdO=Td-Ts-(2) exists. And this time Tdo is the inverter 5
Since no power is supplied to the load circuit 10 for a period equal to the time when the inverter 5 is stopped, the efficiency of the inverter 5 is reduced. Therefore, the above time Td. must be set to a value as small as possible. Furthermore, when trying to control the output voltage by changing the conduction ratio or operating frequency of the inverter 5, the above-mentioned time Tdo becomes an uncontrollable period, so if this value is too large, it will cause a decline in control performance. there were. It is clear that these problems occur more easily as the ratio of time Td that occupies within one period of inverter 5 increases.

ここで、一般によく用いられているBJTのターンオフ
遅れ時間Tsの特性の一つを示すと、第13図のように
なる。図において、上記ターンオフ遅れ時間Tsは、B
JTに流れるコレクタ電流Icや、BJT内の接合部温
度Tjなどにより大幅に変動する特性を持っている。こ
のため、前記休止期間Tdは、ターンオフ遅れ時間Ts
が最も長い条件であるT smaxによって前記第(1
)式からTs旧<Td としなければならない。ところが、このようにして決定
した休止期間Tdでは、上記ターンオフ遅れ時間Tsが
最も短い条件であるTsminのときには、前記第(2
)式より与えられる時間Td、の値が非常に大きくなり
、前述の問題点を発生させてしまうものであった。
Here, one of the characteristics of the turn-off delay time Ts of a commonly used BJT is shown in FIG. 13. In the figure, the turn-off delay time Ts is B
It has characteristics that vary significantly depending on the collector current Ic flowing through the JT, the junction temperature Tj within the BJT, etc. Therefore, the pause period Td is the turn-off delay time Ts
is the longest condition, T smax.
), it must be established that Tsold<Td. However, in the pause period Td determined in this manner, when the turn-off delay time Ts is Tsmin, which is the shortest condition, the (second
) The value of time Td given by the equation becomes very large, causing the above-mentioned problem.

以上のことから、ターンオフ遅れ時間Tsの大きなスイ
ッチング素子においては、アーム短絡現象を防ぐのに必
要な時間Td0を確保するために。
From the above, in a switching element with a large turn-off delay time Ts, in order to secure the time Td0 necessary to prevent the arm short circuit phenomenon.

休止期間Tdは上記ターンオフ遅れ時間Tsよりは長く
て且つできるだけ71%さい値が望ましい。そして、こ
の時間Td、の割合を小さくするには、第12図(a)
に示すインバータ周期Tiを長く取らなければならない
。このことから、従来のインバータ回路においては、イ
ンバータの動作周波数を高くできないものであった。従
って、装置の小形化を図ることが難しいものであった。
It is desirable that the idle period Td is longer than the turn-off delay time Ts and is as small as possible by 71%. In order to reduce the ratio of this time Td, as shown in Fig. 12(a)
It is necessary to take a long inverter period Ti shown in FIG. For this reason, in conventional inverter circuits, the operating frequency of the inverter cannot be increased. Therefore, it has been difficult to downsize the device.

そこで、本発明は、ターンオフ遅れ時間のあるスイッチ
ング素子を用いたインバータ回路においても高い周波数
で動作させることができ、装置の小形化を図ることがで
きるインバータ回路及びそれを用いたインバータ式X線
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention provides an inverter circuit that can be operated at a high frequency even in an inverter circuit using switching elements with a turn-off delay time, and that can reduce the size of the device, and an inverter-type X-ray apparatus using the inverter circuit. The purpose is to provide

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明によるインバータ回
路は、直流電圧源と、複数のスイッチング素子で構成さ
れ上記直流電圧源の出力電圧を交流電圧に変換するイン
バータと、このインバータの各スイッチング素子をそれ
ぞれ動作させる駆動回路と、上記インバータからの出力
電圧を印加される負荷回路とを有するインバータ回路に
おいて、上記それぞれの駆動回路の内部に、上記各スイ
ッチング素子の電流が遮断したことを検出するターンオ
フ検出手段を設け、かつそれらの駆動回路には、上記複
数のスイッチング素子のうち同一ストリング内の二つの
スイッチング素子の一方からの電流遮断信号によりこれ
と直列に接続された他方のスイッチング素子のターンオ
ン信号を生成する手段をそれぞれ接続したものである。
In order to achieve the above object, an inverter circuit according to the present invention includes a DC voltage source, an inverter that is configured with a plurality of switching elements and converts the output voltage of the DC voltage source into an AC voltage, and each switching element of the inverter. In an inverter circuit having a drive circuit to be operated and a load circuit to which an output voltage from the inverter is applied, turn-off detection is provided inside each of the drive circuits to detect that the current of each of the switching elements is interrupted. means are provided, and their drive circuits are configured to receive a turn-on signal for the other switching element connected in series with the current cutoff signal from one of the two switching elements in the same string among the plurality of switching elements. The generation means are connected to each other.

また、上記各スイッチング素子は、バイポーラジャンク
ショントランジスタであり、上記ターンオフ検出手段は
、バイポーラジャンクショントランジスタのエミッタと
ベース間の電圧を検出するものとしてもよい。
Further, each of the switching elements may be a bipolar junction transistor, and the turn-off detection means may detect a voltage between an emitter and a base of the bipolar junction transistor.

さらに、ターンオフ検出手段は、ツェナーダイオードの
ツェナー電圧によって検出レベルを設定するものであり
、かつ上記ツェナーダイオードのツェナー電圧が、スイ
ッチング素子としてのバイポーラジャンクショントラン
ジスタがストレージ時間中にベースから見たエミッタに
発生する電圧よりは高く、上記バイポーラジャンクシコ
ントランジスタが逆回復したときのベースから見たエミ
ッタの電圧よりは低いものとしてもよい。
Furthermore, the turn-off detection means sets the detection level by the Zener voltage of the Zener diode, and the Zener voltage of the Zener diode is generated at the emitter of the bipolar junction transistor as a switching element when viewed from the base during the storage time. The voltage may be higher than that of the bipolar junction transistor, but lower than the emitter voltage seen from the base when the bipolar junction transistor recovers reversely.

そして、本発明によるインバータ式X線装置は、直流電
圧源、及び複数のスイッチング素子で構成され上記直流
電圧源の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ、並
びにこのインバータの各スイッチング素子をそれぞれ動
作させる駆動回路を有するインバータ回路と、上記各駆
動回路に制御信号を送出するインバータ制御回路と、上
記インバータ回路の出力交流電圧を昇圧する高圧変圧器
と、この高圧変圧器の出力を直流に変換する高圧整流器
と、この高圧整流器の出力直流電圧を印加されるX線管
とを有して成るインバータ式X線装置において、そのイ
ンバータ回路として前記のように構成されたインバータ
回路を用いたものである。
The inverter-type X-ray apparatus according to the present invention includes a DC voltage source, an inverter that includes a plurality of switching elements and converts the output voltage of the DC voltage source into an AC voltage, and operates each switching element of the inverter. an inverter circuit having a drive circuit; an inverter control circuit that sends control signals to each of the drive circuits; a high-voltage transformer that boosts the output AC voltage of the inverter circuit; and a high-voltage transformer that converts the output of the high-voltage transformer into DC. In an inverter-type X-ray apparatus comprising a rectifier and an X-ray tube to which the output DC voltage of the high-voltage rectifier is applied, the inverter circuit configured as described above is used as the inverter circuit.

〔作 用〕[For production]

上記のように構成されたインバータ回路は、それぞれの
駆動回路の内部に設けられたターンオフ検出手段により
、各スイッチング素子の電流が遮断したことを検出し、
かつ上記各駆動回路に接続されたターンオン信号生成手
段により、上記複数のスイッチング素子のうち同一スト
リング内の二つのスイッチング素子の一方からの電流遮
断信号によりこれと直列に接続された他方のスイッチン
グ素子のターンオン信号を生成するように動作する。こ
れにより、ターンオフ遅れ時間のあるスイッチング素子
を用いたインバータ回路においてインバータの休止期間
を短くして、動作周波数を高くすることができる。
The inverter circuit configured as described above detects that the current of each switching element is cut off by the turn-off detection means provided inside each drive circuit,
The turn-on signal generation means connected to each of the drive circuits generates a current cutoff signal from one of the two switching elements in the same string among the plurality of switching elements to turn on the other switching element connected in series with it. Operates to generate a turn-on signal. As a result, in an inverter circuit using a switching element with a turn-off delay time, the inverter's rest period can be shortened and the operating frequency can be increased.

また、上記のように構成されたインバータ回路を用いた
インバータ式X線装置は、上記インバータ回路の動作に
より、動作周波数を高くできると共に装置の小形化を図
ることができる。
Further, an inverter-type X-ray apparatus using the inverter circuit configured as described above can increase the operating frequency and downsize the apparatus through the operation of the inverter circuit.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明によるインバータ回路の実施例を示す回
路図である。このインバータ回路は、電力用のエネルギ
ー変換手段となるもので、第1図に示すように、直流電
圧源Eと、インバータ5と、駆動回路6,7,8.9と
、負荷回路10とを有して成っている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an inverter circuit according to the present invention. This inverter circuit serves as an energy conversion means for electric power, and as shown in FIG. It consists of

上記直流電圧源Eは、直流電圧を供給するもので、例え
ば商用交流電源とサイリスタ整流回路とを組み合わせて
成る6インバータ5は、上記直流電圧源Eの出力電圧を
交流電圧に変換するもので、例えばBJT(バイポーラ
・ジャンクション・トランジスタ)から成る四つのスイ
ッチング素子1゜2.3.4を組み合わせてフルブリッ
ジ型に構成されると共に、それらのスイッチング素子1
〜4にはそれぞれフライホイールダイオード11,12
.13.14が逆並列接続されている。駆動回路6〜9
は、上記インバータ5の各スイッチング素子1〜4をそ
れぞれ動作させるもので、各スイッチング素子1〜4に
対応してそれぞれ一つずつ合計4個設けられている。負
荷回路1oは、上記インバータ5から出力する電圧を供
給されるもので、例えばモータまたはX線管装置などで
あり、その入力電圧は検出器15で検出され、フィード
バック電圧Vfとして制御回路16にフィードバックさ
れるようになっている。
The DC voltage source E supplies a DC voltage, and the inverter 5, which is a combination of a commercial AC power source and a thyristor rectifier circuit, converts the output voltage of the DC voltage source E into an AC voltage, For example, four switching elements 1゜2.3.4 consisting of BJTs (bipolar junction transistors) are combined to form a full bridge type, and these switching elements 1
~4 have flywheel diodes 11 and 12, respectively.
.. 13 and 14 are connected in antiparallel. Drive circuit 6-9
The inverter 5 operates each of the switching elements 1 to 4 of the inverter 5, and a total of four switching elements are provided, one for each of the switching elements 1 to 4. The load circuit 1o is supplied with the voltage output from the inverter 5, and is, for example, a motor or an X-ray tube device.The input voltage is detected by the detector 15 and fed back to the control circuit 16 as a feedback voltage Vf. It is now possible to do so.

この制御回路16は、上記インバータ5の各駆動回路6
〜9にそれぞれ駆動制御信号Q1HQ2+Q、、 Q、
を送出するもので、上記フィードバック電圧Vfと所定
の設定電圧Vsetとを比較するオペアンプ17と、こ
のオペアンプ17から出力される誤差電圧Veを入力し
てディジタル量に変換するA/D変換器18と、クロッ
ク信号CKを出力するクロック信号発振器19と、この
クロック信号発振器19からのクロック信号CKに同期
した相補的な信号を作成する第一のフリップフロップ2
0と、上記クロック信号GKに同期すると共に前記A/
D変換器18からの誤差電圧ディジタル量に応じたタイ
ミングで遅延された遅延クロック信号CKdを出力する
ダウンカウンタ21と、このダウンカウンタ21からの
遅延クロック信号CKdに同期した相補的な信号を作成
する第二のフリップフロップ22とから成る。そして、
上記第一のブリップフロップ20から第−及び第二の駆
動回路6,7に対してそれぞれ駆動制御信号Q□lQ2
が送出され、第二のフリップフロップ22から第三及び
第四の駆動回路8,9に対してそれぞれ駆動制御信号Q
3.Q、が送出される。これら四つの駆動制御信号Q1
〜Q4は、第2図に示すタイミングで送出され、駆動制
御信号Q□に対する駆動制御信号Qいまたは駆動制御信
号Q2に対する駆動制御信号Q、の遅延を位相差φと呼
び。
This control circuit 16 includes each drive circuit 6 of the inverter 5.
~9 respectively drive control signals Q1HQ2+Q, , Q,
an operational amplifier 17 that compares the feedback voltage Vf with a predetermined set voltage Vset, and an A/D converter 18 that inputs the error voltage Ve output from the operational amplifier 17 and converts it into a digital quantity. , a clock signal oscillator 19 that outputs a clock signal CK, and a first flip-flop 2 that creates a complementary signal synchronized with the clock signal CK from the clock signal oscillator 19.
0, and in synchronization with the clock signal GK, the A/
A down counter 21 outputs a delayed clock signal CKd delayed at a timing corresponding to the error voltage digital amount from the D converter 18, and a complementary signal synchronized with the delayed clock signal CKd from the down counter 21 is created. and a second flip-flop 22. and,
A drive control signal Q□lQ2 is sent from the first flip-flop 20 to the second and second drive circuits 6 and 7, respectively.
is sent out from the second flip-flop 22 to the third and fourth drive circuits 8 and 9, respectively.
3. Q is sent. These four drive control signals Q1
~Q4 is sent out at the timing shown in FIG. 2, and the delay of the drive control signal Q with respect to the drive control signal Q□ or the drive control signal Q with respect to the drive control signal Q2 is called a phase difference φ.

この位相差φによってインバータ5での負荷への導通比
率が決定される。
The conduction ratio of the inverter 5 to the load is determined by this phase difference φ.

そして、上記制御回路16及び四つのスイッチング素子
1〜4にそれぞれ接続された駆動回路6〜9により、第
一のスイッチング素子1と第四のスイッチング素子4の
組、または第二のスイッチング素子2と第三のスイッチ
ング素子3の組の二対を互いに相補的に動作させること
によって交流電圧を発生させ、負荷回路10に印加する
ようになっている。
The drive circuits 6 to 9 connected to the control circuit 16 and the four switching elements 1 to 4, respectively, control the pair of the first switching element 1 and the fourth switching element 4, or the second switching element 2. An alternating current voltage is generated and applied to the load circuit 10 by operating the two pairs of third switching elements 3 in a complementary manner to each other.

ここで、本発明においては、上記それぞれの駆動回路6
〜9の内部に、上記各スイッチング素子1〜4の電流が
遮断したことを検出するターンオフ検出手段が設けられ
ている。上記各駆動回路6〜9は、後述のAND回路2
3,24,25.26から出力されるベース電流制御信
号sb工、sb2゜Sb3. sb4によって、それぞ
れBJTから成る第一〜第四のスイッチング素子1〜4
を駆動するベース電流を出力するものである。そして、
これらの駆動回路6〜9は、上記各スイッチング素子1
〜4に流れるコレクタ電流の遮断、すなわちターンオフ
を検出する回路を内部に備えており、それぞれターンオ
フ検出信号S tol、 S to□、5to3゜5t
04を出力するようになっている。
Here, in the present invention, each of the above drive circuits 6
-9 is provided with turn-off detection means for detecting that the current of each of the switching elements 1-4 is cut off. Each of the drive circuits 6 to 9 is an AND circuit 2 which will be described later.
3, 24, 25, 26 output base current control signals sb, sb2°Sb3. sb4, first to fourth switching elements 1 to 4 each made of a BJT.
It outputs the base current that drives the. and,
These drive circuits 6 to 9 are connected to each switching element 1 described above.
-4 has an internal circuit that detects the cutoff of the collector current, that is, turn-off, and generates turn-off detection signals S tol, S to □, and 5 to 3° 5t, respectively.
04 is output.

いま、第一の駆動回路6を例としてその内部構成を説明
すると、第3図に示すように、直流電圧源27及び28
と、PNP)−ランジスタ29と、NPNトランジスタ
30と、抵抗31と、フォトカップラ32と、抵抗33
と、他のPNPトランジスタ34と、抵抗35と、ター
ンオフ検出回路36とから成る。上記直流電圧源27及
び28は、BJTから成る第一のスイッチング素子1に
順方向と逆方向のベース電流を供給するための電源であ
る。なお、これらとは別に、各駆動回路6〜9に共通し
た電源Vsが接地電位GNDと共に供給されている。P
NP )−ランジスタ29及びNPNトランジスタ3o
は、上記第一のスイッチング素子1に対して順ベース電
流または逆ベース電流を選択してスイッチする素子であ
る。上記PNPトランジスタ29のコレクタ側に接続さ
れた抵抗31は、順ベース電流を第一のスイッチング素
子1にとって最適な値とするための制限抵抗である。
Now, to explain the internal configuration of the first drive circuit 6 as an example, as shown in FIG.
, PNP)-transistor 29, NPN transistor 30, resistor 31, photocoupler 32, and resistor 33
, another PNP transistor 34, a resistor 35, and a turn-off detection circuit 36. The DC voltage sources 27 and 28 are power sources for supplying forward and reverse base currents to the first switching element 1 made of a BJT. In addition, apart from these, a common power supply Vs is supplied to each of the drive circuits 6 to 9 together with the ground potential GND. P
NP) - transistor 29 and NPN transistor 3o
is an element that selects and switches a forward base current or a reverse base current with respect to the first switching element 1. A resistor 31 connected to the collector side of the PNP transistor 29 is a limiting resistor for setting the forward base current to an optimal value for the first switching element 1.

フォトカップラ32は、入力側にベース電流制御信号S
b1が供給されると、これを−星光に変換し電気的には
絶縁して信号伝達するものであり、このとき抵抗33を
介して上記直流電圧源27に接続されている出力側の信
号は、論理L(ロー)となる。他のPNP)−ランジス
タ34は、上記フォトカップラ32の8力信号の論理を
反転するものであり、該フォトカップラ32に接続され
ているベースが論理りのとき、抵抗35を介して直流電
圧源27に接続されているコレクタは、論理H(ハイ)
となる。そして、上記トランジスタ34のコレクタが論
理Hのとき、PNPトランジスタ29が導通し、同時に
NPNトランジスタ30は非導通となり、直流電圧源2
7の電圧が第一のスイッチング素子1のベースエミッタ
間に印加され、順ヘース電流が流れることにより、上記
第一のスイッチング素子1が導通する。逆に、上記トラ
ンジスタ34のコレクタが論理りのとき、NPNトラン
ジスタ30が導通し、同時にPNPトランジスタ29は
非導通となり、直流電圧源28の電圧が第一のスイッチ
ング素子1のエミッタベース間に印加され、逆ベース電
流が流れることにより、上記第一のスイッチング素子1
が非導通となる。このような構成により、前記ベース電
流制御信号sbよによって第一のスイッチング素子1を
駆動するようになっている。
The photocoupler 32 has a base current control signal S on the input side.
When b1 is supplied, it is converted into - starlight and electrically isolated to transmit the signal.At this time, the signal on the output side connected to the DC voltage source 27 via the resistor 33 is , becomes logic L (low). The other PNP)-transistor 34 is for inverting the logic of the 8-power signal of the photocoupler 32, and when the base connected to the photocoupler 32 is logic, it outputs a DC voltage source via the resistor 35. The collector connected to 27 is a logic H (high)
becomes. When the collector of the transistor 34 is at logic H, the PNP transistor 29 becomes conductive, and at the same time, the NPN transistor 30 becomes non-conductive, and the DC voltage source 29 becomes conductive.
7 is applied between the base and emitter of the first switching element 1, and a forward hess current flows, thereby making the first switching element 1 conductive. Conversely, when the collector of the transistor 34 is in logic state, the NPN transistor 30 becomes conductive, and at the same time the PNP transistor 29 becomes non-conductive, and the voltage of the DC voltage source 28 is applied between the emitter and base of the first switching element 1. , the reverse base current flows, so that the first switching element 1
becomes non-conductive. With this configuration, the first switching element 1 is driven by the base current control signal sb.

また、ターンオフ検出回路36は、BJTから成る第一
のスイッチング素子1のエミッタベース間に接続されて
おり、第3図に示すように、抵抗37と、ツェナーダイ
オード38と、フォトカップラ39と、他の抵抗40と
、論理反転器41とから成る。上記ツェナーダイオード
38は、そのアノードからカソードに一定値以上の電圧
が加わると、降伏現象を起こし逆方向に電流が流れる特
性を持っている。その降伏するときの電圧はツェナー電
圧と呼ばれ、このツェナー電圧は各ツェナーダイオード
に固有の値であり、2v〜40Vの範囲で選択できる。
The turn-off detection circuit 36 is connected between the emitter and base of the first switching element 1 made of a BJT, and as shown in FIG. It consists of a resistor 40 and a logic inverter 41. The Zener diode 38 has a characteristic that when a voltage of a certain value or more is applied from the anode to the cathode, a breakdown phenomenon occurs and a current flows in the opposite direction. The voltage at which the diode breaks down is called the Zener voltage, and this Zener voltage is a value specific to each Zener diode, and can be selected within the range of 2V to 40V.

ここで、上記ターンオフ検出回路36の動作を、第一の
スイッチング素子lの各部波形を示した第4図を参照し
て説明する。なお、上記第一の駆動回路6内で用いるト
ランジスタ29,30.34やフォトカップラ32にお
ける伝達遅れ時間は、第一のスイッチング素子1に対し
て非常に短いので、ここでは無視している。まず、第一
の駆動回路6へ入力するベース電流制御信号Sb1は、
第4図(a)に示すような波形をしており、これに従っ
て第一のスイッチング素子lに流れるコレクタ電流Ic
工は、同図(b)に示すような波形となる。そして、第
4図(a)に示すように、ベース電流制御信号Sb1が
論理りとなり逆ベース電流を流しても、同図(b)に示
すように、しばらくの間はコレクタ電流Icmは流れ続
け、ターンオフ遅れ時間Tsの後に上記コレクタ電流I
cmは電流零となる。第一のスイッチング素子1のペー
スエミッタ間電圧Vbe工は、第4図(C)に示すよう
に、同図(a)に示すベース電流制御信号sb工が論理
Hになると同時に順バイアス状態となり、論理りになる
とターンオフ遅れ時間Tsの間だけ電圧零の状態が続き
、その後同図(b)に示すコレクタ電流Ic工が零にな
ると同時に逆バイアス状態となるわ このとき、第4図(a)に示すようにベース電流制御信
号sb工が論理りになって第3図に示す直流電圧源28
の電圧がNPN)−ランジスタ30を介して第一のスイ
ッチング素子1に逆バイアスとして印加されるのに、同
図(c)に示すようにターンオフ遅れ時間Tsの間はベ
ースエミッタ間に電圧が発生しないのは、BJTの特性
としてターンオフ遅れ時間Tsの間はペースエミッタ間
の接合部分に電荷が残存し、ペースエミッタ間のインピ
ーダンスが低い状態であるためである。そして、第4図
(b)に示すように、コレクタ電流Ic工が流れなくな
った時点でペースエミッタ間の逆回復が完了し、インピ
ーダンスが高い状態となって逆バイアスが現われる。こ
のことから、第4図(C)に示すように、ペースエミッ
タ間電圧Vbe工に、ターンオフ遅れ時間Ts中の電圧
より低く且つ逆バイアス中の電圧よりは高い負のスレッ
シュホールド電圧vthを設定すると、上記ペースエミ
ッタ間電圧vbe1がvthより高いときは導通状態で
あり。
Here, the operation of the turn-off detection circuit 36 will be explained with reference to FIG. 4, which shows waveforms of various parts of the first switching element 1. Note that the transmission delay times in the transistors 29, 30, 34 and the photocoupler 32 used in the first drive circuit 6 are very short compared to the first switching element 1, so they are ignored here. First, the base current control signal Sb1 input to the first drive circuit 6 is
It has a waveform as shown in FIG. 4(a), and the collector current Ic flowing through the first switching element l according to this waveform.
The result is a waveform as shown in Figure (b). As shown in FIG. 4(a), even if the base current control signal Sb1 becomes logical and a reverse base current flows, the collector current Icm continues to flow for a while as shown in FIG. 4(b). , after the turn-off delay time Ts, the collector current I
cm becomes zero current. As shown in FIG. 4(C), the pace emitter voltage Vbe of the first switching element 1 becomes forward biased at the same time as the base current control signal sb shown in FIG. 4(a) becomes logic H. If the logic holds true, the voltage state will continue to be zero for the turn-off delay time Ts, and then the collector current Ic shown in FIG. 4(b) will become zero and at the same time it will be in a reverse bias state.At this time, as shown in FIG. 4(a). As shown in FIG. 3, the base current control signal sb becomes logical and the DC voltage source 28 shown in FIG.
Although the voltage is applied as a reverse bias to the first switching element 1 through the NPN)-transistor 30, a voltage is generated between the base and emitter during the turn-off delay time Ts, as shown in FIG. This is because, as a characteristic of the BJT, during the turn-off delay time Ts, charges remain at the junction between the pace emitters, and the impedance between the pace emitters is low. Then, as shown in FIG. 4(b), when the collector current Ic stops flowing, the reverse recovery between the pace emitters is completed, the impedance becomes high, and a reverse bias appears. From this, as shown in FIG. 4(C), if a negative threshold voltage vth is set for the pace emitter voltage Vbe, which is lower than the voltage during the turn-off delay time Ts and higher than the voltage during reverse bias. , when the pace emitter voltage vbe1 is higher than vth, it is in a conductive state.

逆にvthより低いときは非導通状態であることが検出
できる。
Conversely, when it is lower than vth, it can be detected that it is in a non-conductive state.

そして、第3図に示すターンオフ検出回路36において
、フォトカップラ39における順方向電圧降下を小さい
ものとすれば、ツェナーダイオード38のツェナー電圧
を上記スレッシュホールド電圧vthと等しい値に選択
することによって、上述の検出機能を実現することがで
きる。すなわち、ターンオフ時にペースエミッタ間電圧
V be、が逆バイアス状態となり、ツェナー電圧より
も低い負電圧になると、上記ツェナーダイオード38に
逆方向電流が流れ、抵抗37で適当な電流値に制限され
てフォトカップラ39に入力する。このとき、抵抗40
によってプルアップされているフォトカップラ39の出
力は論理りとなり、論理反転器41の出力は論理Hとな
って、第4図(e)に示すように、ターンオフ検出信号
Sto□が発生することとなる。
In the turn-off detection circuit 36 shown in FIG. 3, if the forward voltage drop in the photocoupler 39 is made small, the Zener voltage of the Zener diode 38 is selected to be equal to the threshold voltage vth, and the detection function can be realized. That is, when the pace emitter voltage V be becomes a reverse bias state at turn-off and becomes a negative voltage lower than the Zener voltage, a reverse current flows through the Zener diode 38 and is limited to an appropriate current value by the resistor 37, so that the photo Input to coupler 39. At this time, the resistance is 40
The output of the photocoupler 39, which is pulled up by Become.

また、本発明においては、第1図に示す各駆動回路6〜
9に対して、前記複数のスイッチング素子1〜4のうち
同一ストリング内の二つのスイッチング素子の一方から
の電流遮断信号によりこれと直列に接続された他方のス
イッチング素子のターンオン信号を生成する手段として
、AND回路23.24,25.26がそれぞれ接続さ
れている。これらのAND回路23〜26は、それぞれ
のスイッチング素子1〜4の駆動制御信号Q□。
Further, in the present invention, each of the drive circuits 6 to 6 shown in FIG.
9, as a means for generating a turn-on signal for the other switching element connected in series with the current cutoff signal from one of the two switching elements in the same string among the plurality of switching elements 1 to 4. , AND circuits 23, 24, and 25, 26 are connected, respectively. These AND circuits 23 to 26 generate drive control signals Q□ for the respective switching elements 1 to 4.

Q2.Q3.Q、と、同一ストリング内の隣のスイッチ
ング素子のターンオフ検出信号Sto□、Sto□。
Q2. Q3. Q, and turn-off detection signals Sto□ and Sto□ of adjacent switching elements in the same string.

S to3. S to4とのAND信号を作り、それ
ぞれペース電流制御信号sb工、 sb2. sb、、
 sb4として各駆動回路6,7,8.9に出力するよ
うになっている。
S to3. Create an AND signal with Sto4 and output the pace current control signals sb2, sb2. sb...
It is designed to be outputted as sb4 to each drive circuit 6, 7, 8.9.

次に、以上のように構成された本発明のインバータ回路
の動作について、第5図を参照して説明する。まず、第
1図における第一のスイッチング素子1に流れるコレク
タ電流IC1は、第5図(、)に示すような波形をして
いる。第5図(b)は、第一のスイッチング素子1の駆
動回路6に内蔵されたターンオフ検出回路36(第3図
参照)から出力されるターンオフ検出信号S tolを
示している。
Next, the operation of the inverter circuit of the present invention configured as above will be explained with reference to FIG. First, the collector current IC1 flowing through the first switching element 1 in FIG. 1 has a waveform as shown in FIG. 5 (,). FIG. 5(b) shows the turn-off detection signal S tol output from the turn-off detection circuit 36 (see FIG. 3) built in the drive circuit 6 of the first switching element 1.

このターンオフ検出信号S tolは、上記ターンオフ
検出回路36によって、第5図(a)に示すコレクタ電
流Icユが流れている間は論理りとなり、上記コレクタ
電流Icmが遮断すると論理Hとなる。
This turn-off detection signal S tol is determined by the turn-off detection circuit 36 to be logical while the collector current Ic shown in FIG. 5(a) is flowing, and becomes logical H when the collector current Icm is cut off.

第5図(c)は、第1図に示す第一のフリップフロップ
20から出力される第二のスイッチング素子2への駆動
制御信号Q2を示している。この駆動制御信号Q2は、
Duty50%であり、同じく第一のフリップフロップ
20から出力される第一のスイッチング素子1への駆動
制御信号Q、(第5図(g)参照)とは相補的な関係に
ある。このような状態で、上記駆動制御信号Q2と第一
の駆動回路6から出力されたターンオフ検出信号Sto
□とは、第1図に示す第二のAND回路24へ入力して
論理ANDがとられ、第5図(d)に示すように、ベー
ス電流制御信号Sb2が生成され、第二の駆動回路7へ
送出される。この第二の駆動回路7は、上記ベース電流
制御信号Sb2が論理Hのとき第二のスイッチング素子
2に対してベース電流を流し、この結果上記第二のスイ
ッチング素子2がターンオンして、第5図(e)に示す
ように、コレクタ電流IC2が流れる。
FIG. 5(c) shows the drive control signal Q2 to the second switching element 2 output from the first flip-flop 20 shown in FIG. This drive control signal Q2 is
The duty is 50%, and there is a complementary relationship with the drive control signal Q to the first switching element 1, which is also output from the first flip-flop 20 (see FIG. 5(g)). In this state, the drive control signal Q2 and the turn-off detection signal Sto output from the first drive circuit 6
□ is input to the second AND circuit 24 shown in FIG. 1 and logical AND is taken, and as shown in FIG. 5(d), the base current control signal Sb2 is generated and the second drive circuit 7. This second drive circuit 7 causes a base current to flow through the second switching element 2 when the base current control signal Sb2 is at logic H, and as a result, the second switching element 2 turns on and the fifth As shown in Figure (e), collector current IC2 flows.

すなわち、第二のスイッチング素子2のターンオンは、
その駆動制御信号Q2とは無関係に、第一のスイッチン
グ素子1のコレクタ電流Ic1のターンオフ時に発生す
るターンオフ検出信号Sto工の立ち上がりによっての
み決定されることとなる。
That is, the turn-on of the second switching element 2 is
Regardless of the drive control signal Q2, it is determined only by the rise of the turn-off detection signal Sto which occurs when the collector current Ic1 of the first switching element 1 is turned off.

このため、第12図(b)に示す従来のように駆動制御
信号Q2の前に休止期間Tdを設けなくても、第5図(
a)及び(e′)から明らかなように、第二のスイッチ
ング素子2のコレクタ電流Ic2は第一のスイッチング
素子1のコレクタ電流Icいと重複することなくターン
オンすることができる。同様のことが、第5図(e)〜
(h)で示される第一のスイッチング素子1のターンオ
ンにおいても行われ、いずれのスイッチング素子1,2
も重複して導通することはない。
Therefore, even if the pause period Td is not provided before the drive control signal Q2 as in the conventional case shown in FIG. 12(b), FIG.
As is clear from a) and (e'), the collector current Ic2 of the second switching element 2 can be turned on without overlapping with the collector current Ic of the first switching element 1. The same thing can be seen in Figures 5(e) to 5(e).
It is also performed when the first switching element 1 is turned on as shown in (h), and both switching elements 1 and 2 are turned on.
There will be no redundant conduction.

なお、以上の説明では、簡単のために第1図におけるイ
ンバータ5の左側のストリングのみについて述べたが、
右側のストリングすなわち第三及び第四のスイッチング
素子3,4においても同様の動作が行われ、各スイッチ
ング素子3,4が重複して導通することはない。そして
、上記左右のストリングの動作は、各々独立して行われ
ているため、左右のストリング間に存在する位相差の関
係には全く影響されず、その位相差制御の方法は。
In addition, in the above explanation, only the string on the left side of the inverter 5 in FIG. 1 was described for the sake of simplicity.
A similar operation is performed in the right string, that is, the third and fourth switching elements 3 and 4, and the switching elements 3 and 4 do not become conductive redundantly. Since the operations of the left and right strings are performed independently, the method of controlling the phase difference is completely unaffected by the phase difference relationship between the left and right strings.

通常の休止期間Td設定方式と同様に行うことができる
。また、出力電圧の制御をインバータ入力電圧で行うい
わゆるAM方式においても有効である。
This can be done in the same way as the normal rest period Td setting method. It is also effective in a so-called AM method in which the output voltage is controlled using an inverter input voltage.

第6図は駆動回路6等の内部構成の第二の例を示す回路
図である。この例においては、第3図に示すPNPトラ
ンジスタ29の代わりにPchの電界効果型トランジス
タ42を用いると共に、NPNトランジスタ30の代わ
りにNchの電界効果型トランジスタ43を用いたもの
であり、高速なスイッチング動作が可能であるため第1
図に示すインバータ5を高い周波数で動作できる。また
、各素子42.43は、電圧駆動型でゲートのスレッシ
ュホールド電圧が高いため、ノイズによる誤動作が少な
いという特徴を有している。そして、この例におけるタ
ーンオフ検出回路36′においては、第一のスイッチン
グ素子1のエミッタの電圧は、ダイオード44を経てツ
ェナーダイオード38に供給される。通常、ツェナーダ
イオードのアノード側からカソード側に電流を流すこと
は、その特性上好ましくないとされている。従って、上
記ダイオード44は、第一のスイッチング素子1の順バ
イアス時に上記ツェナーダイオード38に流れる電流を
阻止している。そして、ツェナーダイオード38のカソ
ード側に接続された抵抗45は、上記ダイオード44が
オフしたとき上記ツェナーダイオード38のカソード電
位を安定化するためにある。また、ツェナーダイオード
38のアノード側に接続されたコンデンサ46は、第一
のスイッチング素子1のペースエミッタ間電圧Vbe1
に周波数の高いノイズが発生した場合、これを吸収する
ためにある。さらに、抵抗47は、上記コンデンサ46
の放電抵抗である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a second example of the internal configuration of the drive circuit 6 and the like. In this example, a Pch field effect transistor 42 is used in place of the PNP transistor 29 shown in FIG. 3, and an Nch field effect transistor 43 is used in place of the NPN transistor 30, resulting in high-speed switching. The first because it is possible to operate
The inverter 5 shown in the figure can be operated at a high frequency. Furthermore, since each element 42, 43 is of a voltage-driven type and has a high gate threshold voltage, it has the characteristic that malfunctions due to noise are small. In the turn-off detection circuit 36' in this example, the emitter voltage of the first switching element 1 is supplied to the Zener diode 38 via the diode 44. Generally, it is considered undesirable to flow current from the anode side to the cathode side of a Zener diode due to its characteristics. Therefore, the diode 44 blocks current flowing through the Zener diode 38 when the first switching element 1 is forward biased. A resistor 45 connected to the cathode side of the Zener diode 38 is provided to stabilize the cathode potential of the Zener diode 38 when the diode 44 is turned off. Further, a capacitor 46 connected to the anode side of the Zener diode 38 is connected to the pace emitter voltage Vbe1 of the first switching element 1.
This is to absorb high frequency noise when it occurs. Furthermore, the resistor 47 is connected to the capacitor 46
discharge resistance.

ここで、第一のスイッチング素子1が遮断してペースエ
ミッタ間電圧Vbe□に逆バイアスがかかり、この電圧
がツェナー電圧を超えると、ベース電流制限抵抗48a
を介してトランジスタ49のベースに電流が供給され、
該トランジスタ49が導通する。この結果、コレクタ電
流制限抵抗48bを介してフォトカップラ39に電流が
供給され、ターンオフ検出信号Sto□が論理りとなっ
て出力される。このとき、コンデンサ50は、第一のス
イッチング素子1が逆バイアスされている間に充電され
、次に順バイアスされても放電阻止ダイオード51によ
って放電は行われず、電圧を保持し続ける。この電圧に
よって、フォトカップラ39に供給する電流の安定化を
図り、ペースエミッタ間電圧Vbe工が低下してもター
ンオフ゛検出信号Sto工の誤検出を防ぐことができる
。そして、第6図に示す構成の駆動回路6等によれば、
逆バイアスが低くてノイズによる誤動作の心配がある場
合でも、安定したターンオフ検出動作が行え、さらに高
いインバータ動作周波数に対応できる。
Here, when the first switching element 1 is cut off and reverse bias is applied to the pace emitter voltage Vbe□, and this voltage exceeds the Zener voltage, the base current limiting resistor 48a
A current is supplied to the base of the transistor 49 through
The transistor 49 becomes conductive. As a result, a current is supplied to the photocoupler 39 via the collector current limiting resistor 48b, and the turn-off detection signal Sto□ is output as a logical logic. At this time, the capacitor 50 is charged while the first switching element 1 is reverse biased, and even if it is then forward biased, the capacitor 50 is not discharged by the discharge blocking diode 51 and continues to hold the voltage. This voltage stabilizes the current supplied to the photocoupler 39 and prevents erroneous detection of the turn-off detection signal Sto even if the pace emitter voltage Vbe decreases. According to the drive circuit 6 etc. having the configuration shown in FIG.
Even when the reverse bias is low and there is concern about malfunction due to noise, stable turn-off detection operation can be performed and even higher inverter operating frequencies can be supported.

駆動回路6等の内部構成の他の例としては、第7図に示
す第一のスイッチング素子1のコレクタエミッタ間電圧
vCe1を検出するようにしたもの、第8図に示す第一
のスイッチング素子1としてのBJTのエミッタ電流に
よる電圧降下を抵抗52によって検出するようにしたも
の、第9図に示す第一のスイッチング素子1としてのB
JTのコレクタ電流を変流器53で検出するようにした
ものなどがある。
Other examples of the internal configuration of the drive circuit 6 etc. include one configured to detect the collector-emitter voltage vCe1 of the first switching element 1 shown in FIG. 7, and one configured to detect the collector-emitter voltage vCe1 of the first switching element 1 shown in FIG. BJT as the first switching element 1 shown in FIG.
There is one in which the collector current of the JT is detected by a current transformer 53.

なお、以上の説明においては、直流電圧源Eは、商用交
流電源をサイリスタ整流回路で変換したものとしたが1
本発明はこれに限らず、バッテリーなどの電圧固定型と
してもよい。また、インバータ5は、フルブリッジ型に
限られず、ハーフブリッジ型やプッシュプル型などの構
成であっても休止期間Tdを用いるものであれば同様に
適用できる。
In the above explanation, it is assumed that the DC voltage source E is a commercial AC power source converted by a thyristor rectifier circuit.
The present invention is not limited to this, and may be of a voltage fixed type such as a battery. Further, the inverter 5 is not limited to a full bridge type, and can be similarly applied to a configuration such as a half bridge type or a push-pull type as long as the inverter 5 uses the rest period Td.

次に、以上のように構成されたインバータ回路を用いた
インバータ式X線装置の実施例について、第10図を参
照して説明する。このインバータ式X線装置は、インバ
ータ回路により負荷としてのX線管に高電圧を供給する
もので、図に示すように、直流電圧源E、及び複数のス
イッチング素子1.2,3.4で構成され上記直流電圧
源Eの出力電圧を交流電圧に変換するインバータ5、並
びにこのインバータ5の各スイッチング素子1〜4をそ
れぞれ動作させる駆動回路6,7,8.9を有するイン
バータ回路と、上記各駆動回路6〜9に制御信号を送出
するインバータ制御回路16と、上記インバータ回路の
出力交流電圧を昇圧する高圧変圧器54と、この高圧変
圧器54の出力を直流に変換する高圧整流器55と、こ
の高圧整流器55の出力直流電圧を印加されるX線管5
6とを有して成る。この第10図におけるインバータ回
路は、第1図に示すインバータ回路と全く同様に構成さ
れており、第1図における負荷回路10を、高圧変圧器
54と高圧整流器55とX線管56とから成る回路で置
き換えたものである。なお、第10図に示す例では、上
記インバータ回路の交流出力は、高圧変圧器54とコン
デンサ57とから成る直列回路に供給されるようになっ
ており、上記高圧変圧器54の持つ漏れリアクタンスと
コンデンサ57の容量とで直列共振回路が構成され、イ
ンバータ5に流れる電流波形を正弦波状として。
Next, an embodiment of an inverter-type X-ray apparatus using the inverter circuit configured as described above will be described with reference to FIG. This inverter-type X-ray device supplies high voltage to the X-ray tube as a load using an inverter circuit, and as shown in the figure, a DC voltage source E and a plurality of switching elements 1.2, 3.4 an inverter circuit comprising an inverter 5 configured to convert the output voltage of the DC voltage source E into an AC voltage, and drive circuits 6, 7, 8.9 respectively operating the switching elements 1 to 4 of the inverter 5; An inverter control circuit 16 that sends control signals to each of the drive circuits 6 to 9, a high voltage transformer 54 that steps up the output AC voltage of the inverter circuit, and a high voltage rectifier 55 that converts the output of the high voltage transformer 54 into DC. , an X-ray tube 5 to which the output DC voltage of this high voltage rectifier 55 is applied.
6. The inverter circuit in FIG. 10 is constructed in exactly the same way as the inverter circuit shown in FIG. 1, and the load circuit 10 in FIG. It was replaced with a circuit. In the example shown in FIG. 10, the AC output of the inverter circuit is supplied to a series circuit consisting of the high-voltage transformer 54 and the capacitor 57, and the leakage reactance of the high-voltage transformer 54 and A series resonant circuit is configured with the capacitance of the capacitor 57, and the current waveform flowing through the inverter 5 is set to be a sine wave.

電磁誘導ノイズやBJTから成る各スイッチング素子1
〜4のスイッチング損失の低減を図っている。
Each switching element 1 consists of electromagnetic induction noise and BJT
-4 switching losses are being reduced.

このような構成のインバータ式X線装置が適用される医
療用X線発生装置では、患者の撮影部位により負荷条件
や撮影時間が異なり、インバータ5で発生する損失には
大小がある。また、負荷範囲が10の4乗倍程度あり、
このためインバータ5に流れる電流も大きく変化する。
In a medical X-ray generator to which an inverter-type X-ray device having such a configuration is applied, the load conditions and imaging time vary depending on the part of the patient to be imaged, and the loss generated in the inverter 5 varies in magnitude. In addition, the load range is about 10 to the 4th power,
Therefore, the current flowing through the inverter 5 also changes greatly.

さらに、共振型のインバータでは各スイッチング素子1
〜4のコレクタ電流が正弦波状となることが多く1位相
差制御力式で用いる場合、遮断電流は位相差によって異
なる。すなわち、第13図に見られるようなコレクタ電
流Icやトランジスタの接合部温度Tjによって上記ス
イッチング素子のターンオフ遅れ時間Tsが変化するこ
とは避けられない。第10図に示す実施例によれば、タ
ーンオフ遅れ時間Tsの長さに応じて最適な休止期間T
dが自動的に定められ、各スイッチング素子1〜4への
駆動制御信号Q、〜Q4に加えられたのと等価になる。
Furthermore, in a resonant type inverter, each switching element 1
The collector current of ~4 is often sinusoidal, and when used in a 1-phase difference control force type, the interrupting current differs depending on the phase difference. That is, it is inevitable that the turn-off delay time Ts of the switching element changes depending on the collector current Ic and the junction temperature Tj of the transistor as shown in FIG. According to the embodiment shown in FIG. 10, the optimum idle period T is determined according to the length of the turn-off delay time Ts
This is equivalent to automatically determining d and adding it to the drive control signals Q, -Q4 to each switching element 1-4.

このため、コレクタ電流Icやトランジスタの接合部温
度Tjによってターンオフ遅れ時間Tsが変化しても、
いわゆるアーム短絡現象が起きることはない。また、実
際に遮断している時間Td、が常に最小となるようにイ
ンバータ5が動作するため、インバータの効率が低下す
ることもない。さらに、インバータ5の動作周波数を高
くしてもこれらの効果は変わらず、大電力用のトランジ
スタをスイッチング素子1〜4として用いても、可聴周
波数以上まで高周波化が可能となる。
Therefore, even if the turn-off delay time Ts changes depending on the collector current Ic or the transistor junction temperature Tj,
The so-called arm short circuit phenomenon does not occur. Further, since the inverter 5 operates so that the actual cut-off time Td is always minimized, the efficiency of the inverter does not decrease. Furthermore, even if the operating frequency of the inverter 5 is increased, these effects do not change, and even if high-power transistors are used as the switching elements 1 to 4, the frequency can be increased to higher than the audible frequency.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上のように構成されたので、インバータ回路
は、それぞれの駆動回路6〜9の内部に設けられたター
ンオフ検出手段(36)により、各スイッチング素子1
〜4の電流が遮断したことを検出し、かつ上記各駆動回
路6〜9に接続されたターンオン信号生成手段(23〜
26)により、上記複数のスイッチング素子1〜4のう
ち同一ストリング内の二つのスイッチング素子の一方か
らの電流遮断信号(Sto工〜5t04)によりこれと
直列に接続された他方のスイッチング素子のターンオン
信号を生成することができる。これにより、ターンオフ
遅れ時間Tsのあるスイッチング素子を用いたインバー
タ回路においてインバータ5の休止期間Tdを短くして
、動作周波数を高くすることができる。
Since the present invention is configured as described above, the inverter circuit detects each switching element 1 by the turn-off detection means (36) provided inside each of the drive circuits 6 to 9.
Turn-on signal generating means (23 to 4) detecting that the currents of 4 to 4 are interrupted and connected to each of the drive circuits 6 to 9.
26), a current cutoff signal (Sto~5t04) from one of the two switching elements in the same string among the plurality of switching elements 1 to 4 causes a turn-on signal for the other switching element connected in series thereto. can be generated. Thereby, in an inverter circuit using a switching element with a turn-off delay time Ts, the idle period Td of the inverter 5 can be shortened and the operating frequency can be increased.

また、上記のように構成されたインバータ回路を用いた
インバータ式X線装置は、上記インバータ回路の動作に
より、動作周波数を高くできると共に装置の小形化を図
ることができる。また、実際に遮断している時間Tdo
が常に最小となるようにインバータ5が動作するので、
インバータの効率が低下することもない。
Further, an inverter-type X-ray apparatus using the inverter circuit configured as described above can increase the operating frequency and downsize the apparatus through the operation of the inverter circuit. Also, the actual shutoff time Tdo
Since the inverter 5 operates so that
There is no reduction in inverter efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるインバータ回路の実施例を示す回
路図、第2図は制御回路から各駆動回路へ送出する駆動
制御信号のタイミングを示すタイミング線図、第3図は
駆動回路の内部構成を示す回路図、第4図はターンオフ
検出回路の動作を説明するためのタイミング線図、第5
図は本発明のインバータ回路の動作を説明するためのタ
イミング線図、第6図〜第9図は駆動回路の内部構成の
他の例を示す回路図、第10図は本発明のインバータ回
路を用いたインバータ式X線装置の実施例を示すブロッ
ク図、第11図は従来のインバータ回路を示す回路図、
第12図は従来例においてアーム短絡現象を防ぐために
各駆動回路へ送出される駆動制御信号のタイミングを示
すタイミング線図、第13図はBJTのターンオフ遅れ
時間の特性の一つを示すグラフである。 1〜4・・スイッチング素子、  5・・インバータ、
6〜9・・・駆動回路、  10・・・負荷回路、  
11〜14・・・フライホイールダイオード、  16
・・・制御回路、  23〜26・・・AND回路、 
 36・・・ターンオフ検出回路、  54・・・高圧
変圧器、 55・・・高圧整流器、  56・・・X線
管。
Fig. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the inverter circuit according to the present invention, Fig. 2 is a timing diagram showing the timing of drive control signals sent from the control circuit to each drive circuit, and Fig. 3 is the internal configuration of the drive circuit. FIG. 4 is a timing diagram for explaining the operation of the turn-off detection circuit, and FIG.
The figure is a timing diagram for explaining the operation of the inverter circuit of the present invention, Figures 6 to 9 are circuit diagrams showing other examples of the internal configuration of the drive circuit, and Figure 10 is a timing diagram for explaining the operation of the inverter circuit of the present invention. A block diagram showing an example of the inverter type X-ray apparatus used, FIG. 11 is a circuit diagram showing a conventional inverter circuit,
FIG. 12 is a timing diagram showing the timing of drive control signals sent to each drive circuit in order to prevent arm short-circuiting in the conventional example, and FIG. 13 is a graph showing one of the characteristics of the turn-off delay time of the BJT. . 1-4...Switching element, 5...Inverter,
6-9... Drive circuit, 10... Load circuit,
11-14...Flywheel diode, 16
...control circuit, 23-26...AND circuit,
36... Turn-off detection circuit, 54... High voltage transformer, 55... High voltage rectifier, 56... X-ray tube.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)直流電圧源と、複数のスイッチング素子で構成さ
れ上記直流電圧源の出力電圧を交流電圧に変換するイン
バータと、このインバータの各スイッチング素子をそれ
ぞれ動作させる駆動回路と、上記インバータからの出力
電圧を印加される負荷回路とを有するインバータ回路に
おいて、上記それぞれの駆動回路の内部に、上記各スイ
ッチング素子の電流が遮断したことを検出するターンオ
フ検出手段を設け、かつそれらの駆動回路には、上記複
数のスイッチング素子のうち同一ストリング内の二つの
スイッチング素子の一方からの電流遮断信号によりこれ
と直列に接続された他方のスイッチング素子のターンオ
ン信号を生成する手段をそれぞれ接続したことを特徴と
するインバータ回路。
(1) A DC voltage source, an inverter that is composed of a plurality of switching elements and converts the output voltage of the DC voltage source into AC voltage, a drive circuit that operates each switching element of this inverter, and an output from the inverter. In an inverter circuit having a load circuit to which a voltage is applied, turn-off detection means for detecting that the current of each of the switching elements is cut off is provided inside each of the drive circuits, and the drive circuits include: A means is connected to each of the plurality of switching elements for generating a turn-on signal for the other switching element connected in series with the current cutoff signal from one of the two switching elements in the same string. inverter circuit.
(2)上記各スイッチング素子は、バイポーラジャンク
ショントランジスタであり、上記ターンオフ検出手段は
、バイポーラジャンクショントランジスタのエミッタと
ベース間の電圧を検出するものであることを特徴とする
請求項1記載のインバータ回路。
(2) The inverter circuit according to claim 1, wherein each of the switching elements is a bipolar junction transistor, and the turn-off detection means detects a voltage between an emitter and a base of the bipolar junction transistor.
(3)ターンオフ検出手段は、ツェナーダイオードのツ
ェナー電圧によって検出レベルを設定するものであり、
かつ上記ツェナーダイオードのツェナー電圧が、スイッ
チング素子としてのバイポーラジャンクショントランジ
スタがストレージ時間中にベースから見たエミッタに発
生する電圧よりは高く、上記バイポーラジャンクション
トランジスタが逆回復したときのベースから見たエミッ
タの電圧よりは低いものであることを特徴とする請求項
2記載のインバータ回路。
(3) The turn-off detection means sets the detection level by the Zener voltage of the Zener diode,
In addition, the Zener voltage of the Zener diode is higher than the voltage generated at the emitter of the bipolar junction transistor as a switching element as seen from the base during the storage time, and the voltage of the emitter as seen from the base when the bipolar junction transistor recovers reversely. 3. The inverter circuit according to claim 2, wherein the voltage is lower than that of the inverter circuit.
(4)直流電圧源、及び複数のスイッチング素子で構成
され上記直流電圧源の出力電圧を交流電圧に変換するイ
ンバータ、並びにこのインバータの各スイッチング素子
をそれぞれ動作させる駆動回路を有するインバータ回路
と、上記各駆動回路に制御信号を送出するインバータ制
御回路と、上記インバータ回路の出力交流電圧を昇圧す
る高圧変圧器と、この高圧変圧器の出力を直流に変換す
る高圧整流器と、この高圧整流器の出力直流電圧を印加
されるX線管とを有して成るインバータ式X線装置にお
いて、上記インバータ回路として請求項1、2または3
記載のインバータ回路を用いたことを特徴とするインバ
ータ式X線装置。
(4) an inverter circuit comprising a DC voltage source, an inverter configured to convert the output voltage of the DC voltage source into an AC voltage, and a drive circuit configured to operate each switching element of the inverter; An inverter control circuit that sends control signals to each drive circuit, a high-voltage transformer that boosts the output AC voltage of the inverter circuit, a high-voltage rectifier that converts the output of this high-voltage transformer into DC, and an output DC of this high-voltage rectifier. An inverter-type X-ray apparatus comprising an X-ray tube to which a voltage is applied, wherein the inverter circuit is as claimed in claim 1, 2 or 3.
An inverter-type X-ray apparatus characterized by using the inverter circuit described above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010070899A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-24 パナソニック株式会社 Power conversion circuit

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