JPH0546193B2 - - Google Patents

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JPH0546193B2
JPH0546193B2 JP57042415A JP4241582A JPH0546193B2 JP H0546193 B2 JPH0546193 B2 JP H0546193B2 JP 57042415 A JP57042415 A JP 57042415A JP 4241582 A JP4241582 A JP 4241582A JP H0546193 B2 JPH0546193 B2 JP H0546193B2
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JP
Japan
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voltage
transistor
base
resistor
oscillation
Prior art date
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JP57042415A
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English (en)
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JPS58159673A (ja
Inventor
Shigesada Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Tokyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH0546193B2 publication Critical patent/JPH0546193B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5383Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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, e.g. single switched pulse inverters in a self-oscillating arrangement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自励発振を行なう一石式インバータ
に関するものである。
従来の一石式インバータの一例を第1図に示
す。まず、トランスTの一次巻線N1とトランジ
スタQとはE(v)なる直流電源に接続され、前
記トランジスタQのベースとプラス側電源との間
には抵抗R1が接続されている。そして、トラン
ジスタQのベースとマイナス側電源との間には、
ベース巻線NB、抵抗R2、コンデンサC1と抵抗R3
との並列回路が直列に接続されている。また、前
記トランスTの二次巻線NSには、負荷R0が接続
されている。
このような一石式自励発振インバータの動作
は、周知であるためその詳しい説明を省略する
が、自励発振周波数fはトランスTの一次巻線
N1の励磁インダクタンスL1、トランスTの含む
分布浮遊容量C0(一次側換算値)、負荷抵抗R0(一
次側換算値)で決まり、発振トランジスタQのオ
フの周期TOFFで決定される。
このインバータが安定した発振を行なうために
は、トランジスタQのベース電圧VBE(図示では
A点)の電位がインバータ動作の発振周期のタイ
ミングでTOFFに対して最適な変化をしなければな
らない。A点の電位は発振動作状態においては常
に変化する値であるが、このA点電位はベース巻
線NBに発生する電圧VNBと電源Eから抵抗R1
通して供給される電流の双方によつてトランジス
タQのオン・オフのタイミングが決められる。そ
のため、A点の電位は前記した電圧VNBのタイミ
ングに合わせるようベース電流IBを供給する必要
がある。
しかして、A点の電位は、電圧VNBによつて常
に変化している値である。安定した発振を持続す
るためには、トランジスタQのTOFFより短い時間
でA点の電位がトランジスタQのオン電圧VNB
達していなければならない。A点のオン・オフタ
イミングを与える電位は、コンデンサC1の充放
電によつて決定される。充電は直流電源より抵抗
R1・抵抗R2を通して行なわれ、又、放電はトラ
ンジスタQがオンするとそのトランジスタQのベ
ース・エミツタと、抵抗R2とを通して抵抗R3
対して行なわれる。ここで、TOFFとこの充放電の
関係から発振状態を考察する。
まず、充電された電位VAがVA>BBEになると
トランジスタQはオンする。本回路は時定数を含
み振動条件が成立するため、ほぼ の固有振動数で振動する。トランジスタQがオン
を開始すると、回路にはコレクタ電流ICが流れ
る。そして、ベース巻線NBには、 VNB=NB/N1Esinωt なる電圧が発生し、トランジスタQのベースBを
順バイアスする。そのため、トランジスタQは瞬
時にオン状態になり、コレクタ電流ICは増加す
る。トランスTの一次巻線N1には電源電圧Eが
加わり、L・di/dtなる電圧が磁束の変化dφ/dt
によつて誘起されるが、ほぼ負荷電流によつて決
まるコレクタ電流ICが定常値になり、コレクタ電
流ICと一次巻線N1を流れる電流の変化がなくな
ることによりコレクタ電流ICによつて生じる磁束
変化がなく、トランスTの磁束φの変化分が0に
なると一次巻線N1の誘起電圧は0、電圧VNBも0
となる。コンデンサC1はトランジスタQがオン
しているときには逆極性に充電されるので、磁束
φの変化分及び電圧VNBが0になつた時点ではト
ランジスタQを逆バイアスしているためトランジ
スタQに流れる順バイアスベース電流は完全に0
になつている。そのため、トランジスタQはオフ
する。
しかして、コンデンサC1の並列抵抗R3は、こ
の逆極性電荷を放電させると同時にコンデンサ
C1は電源電圧EよりA点の電位E0(第2図参照)
で充電されるわけであるが、この動作によるA点
の電位E0の上昇が式のTOFFより短いか等しい
時間に電圧VBEに達しないと回路が異常発振状態
となる。この状態を第2図に基づいて説明する。
トランジスタQのA点の電位E0が定格負荷状
態で実線の動作をするように回路定数が定められ
ている時、A点の電位E0の値は発振周期のトラ
ンジスタQのオン時にはベースに対して電圧VBE
以上の値になるような変化をしている。すなわ
ち、別の表現をすれば、A点の電位E0は、TOFF
時に電圧VBEに達する。
これに対して、例えば、無負荷になつた時は、
式において、R0≒0となるので、TOFFは短く
なると同時にトランジスタQのオン後、電圧VNB
の順バイアス電位はトランジスタQに対して逆バ
イアス方向に(電源電圧Eのマイナス側にプラス
になるよう)定格負荷状態よりも−Vc1分余分と
なり、コンデンサC1に充電される。これは無負
荷時の方が定格時よりも発振回路のR成分が少な
くなるため、一次巻線N1、ベース巻線NBの電圧
が上昇し、この上昇分が−Vc1となるものであ
る。
そのため、この電圧変化E0′は発振周期内に電
圧VBEに達することができず、トランジスタQが
オンせず、電圧変化E0′は抵抗R3への放電と直流
電源Eよりの充電によつて電位が上昇し、電圧
VBEまで達して次のオンを行なうという間歇的な
異常発振となる。したがつて、第3図に示す正常
な発振波形に対して第4図に示すように先頭値が
異常に高くなり、周波数も定常値よりも上昇した
間歇発振電圧を一次巻線N1に誘起する。このた
め、トランジスタQのエミツタ・コレクタ間に印
加する電圧VCBも異常に高くなる。このため、ト
ランジスタQの耐圧定格値の高い高価なものを使
う必要がある。また、当然この異常発振では出力
に一定振幅電圧を取り出すことができず、電源装
置等としての使用に耐えないものとなる。
また、第1図に示す一石式インバータは出力電
圧変動率を改善するために出力電圧値に応じてベ
ース電流IBを負帰還動作させて出力電圧の安定化
をはかつている。回路の分布容量C0が少ない場
合は、一次巻線N1の励磁インダクタンスL1、コ
レクタ電流IC、入力電圧Eが与えられた場合のト
ランジスタQのオン時間TONは、 TON=L1IC/E …… で与えれらる。式は、 TON=L1IBhFB/E …… となるので、ベース電流IBを変えるとトランジス
タQのオン時間が変化し周波数も変わつてしま
う。このため、常に一定周波数が要求される負荷
には適さない。
本発明は、このような点に鑑みなされたもの
で、前述の如き従来の異常発振現象をなくし、安
定した発振を行なわせ、かつ、負荷が変化しても
発振周波数が一定な一石式インバータを得ること
を目的とするものである。
本発明の第一の実施例を第5図ないし第7図に
基づいて説明する。第1図乃至第4図について説
明した部分と同一部分は同一符号を用い説明も省
略する。本実施例は、第1図に示した回路に対し
て、ベース巻線NBのトランジスタQのベースへ
の接続側と反対の巻線端と電源のマイナス側との
間にカソード側をマイナス側に向けたダイオード
Dを接続したものである。
この回路では、コンデンサC1への充電は常に
ダイオードDの順方向電圧降下VFにて行なわれ
る。この電圧降下VFは電圧VBEよりも大きくトラ
ンジスタQがオンするとコンデンサC1には、VNB
−VBE−(IR2・R2)の逆極性(電源のマイナス側
がプラスとなる)にて充電される。そして、VNB
がの極性に反転すると、ダイオードDはこの
電圧VNBの電流がトランジスタQのオンからオフ
の反転の瞬時のトランジスタQのオフ時間内に
NBDQNBの経路で流れ、この電流による
ダイオードD内の電荷(キヤリア)のため、ダイ
オードDがオフする瞬時の逆回復時間内でコンデ
ンサC1の逆極性電圧は殆ど瞬時にコンデンサC1
ダイオードD抵抗R2コンデンサC1の経路
で放電してしまうと同時にダイオードDのオフ時
点の電圧降下VF値が抵抗R2を通してコンデンサ
C1に充電される。
そのため、回路の振動に伴うトランジスタQの
TOFF時間に関し、いかなる条件においてもTOFF
にA点の電位E0がトランジスタQのベース電圧
VBEまで上昇し、発振の安定条件を与える。ま
た、従来では負荷R0の変動等により回路の固有
振動数が変わると第2図から明らかなように電圧
VBEで決まるオン時間は変わる。
ところが、本実施例においては、前述のように
電圧VNBが+−及び逆極性のの時点において
も常にトランジスタQのベース・エミツタ間に
は、電圧降下VFが電圧VNBに加わつて与えられて
おり、負荷条件の変化等の周波数変動要因に対し
てもトランジスタQには、電圧降下VFと電圧VNB
とのベクトル和の電圧が印加される。そして、周
波数の変動要因となる電圧VNBの周波数の変化
分、すなわち、コンデンサC1への逆バイアス電
圧はダイオードDによつて常に一定となり、した
がつて、電圧VBEに与えるオン時間は殆ど一定の
値となつてしまう。従つて、固有振動数の変化に
よるTOFFはあつても、実際には第6図に示すよう
にTOFF>OFFTIMEとなる。また、一点鎖線に示す
ものは、無負荷時のように固有振動数が高い場合
である。
このように、ダイオードDを接続するだけの簡
単な構成により、いかなる条件でも殆ど一定な周
波数で安定した発振をするものであり、実用価値
は非常に高い。
第7図に示すものは、第5図の回路における実
測波形に基づく波形図である。すなわち、第7図
aは、トランジスタQのコレクタ・エミツタ間の
電圧VCEの波形図であり、第7図bは、トランジ
スタQのコレクタ電流ICの波形図であり、第7図
cは、トランジスタQのベース・エミツタ間の電
圧VBEの波形図であり、第7図dは、ダイオード
Dの電流IDの波形図であり、第7図eは、ダイオ
ードDの端子電圧VDの波形図である。
つぎに、第8図に基づいて本発明の第二の実施
例を説明する。本実施例は、異常な過負荷状態に
なつたり、又は、出力が短絡したりした場合に自
動的に発振が停止するようにしたものである。
まず、本実施例はトランジスタQのベースの抵
抗R4を接続したものである。この抵抗R4により
生じる電圧はIBR4である。通常の動作時には、
VF+VNB>IBR4+VBEとなつており、安定した動
作をしている。そして、異常な過負荷状態になつ
たり、又は、出力が短縮した場合においては、順
方向バイアス極性時に、VF+VNB<IBR4+VBE
なるように抵抗R4の抵抗値を設定しておく。そ
のため、抵抗R1から流れ込むベース電流IBは、全
てベース巻線NBからダイオードDを通つてバイ
パスしてしまう。これにより、発振は停止し、ト
ランジスタQのトランスT等の回路部品を有効に
保護する。
なお、第8図に示す回路の各部の波形図は、第
7図に示したものと基本的には同じであるが、ダ
イオード電流IDのプラス側のピーク値がやや小と
なり、ダイオードDの端子電圧VDのマイナス側
がやや小となる。そのため、過負荷時の発振制御
動作時は、第7図に対して電圧VCEとコレクタ電
流ICとダイオードDの電流IDとのプラス側、電圧
VBEとダイオードDの端子電圧VDとのマイナス側
が小さな値となる。
ついで、第9図に基づいて本発明の第三の実施
例を説明する。本実施例は第一の実施例において
ダイオードDと直列に抵抗R5を接続したもので
ある。この抵抗R5は回路条件に応じて適宜選択
使用されるものである。すなわち、自励発振方式
であるため、出力周波数が低い場合には当然コン
デンサC1の容量を大としてTOFFのタイミングを
合わせる必要があるが、抵抗R5を変えることに
よつてコンデンサC1に充電する電荷及び電位を
変え、T1を変えて対処しているものである。
本発明は、上述のようにトランスの一次巻線と
トランジスタとを電源のプラス側に一次巻線を位
置させつつ接続し、前記トランスのベース巻線を
前記トランジスタのベースに接続するとともに前
記電源のマイナス側にコンデンサを接続したもの
において、直流電源のマイナス側にカソードを位
置させて抵抗及びコンデンサの直列回路に並列に
ダイオードを接続し、直流電源のプラス側よりス
イツチングトランジスタのベースに抵抗を接続し
ただけで異常発振現象をなくすことができ、安定
した発振を行なわせることができ、負荷が変化し
ても発振周波数が一定であり、とくにダイオード
と直列に抵抗を接続するようにすれば前記トラン
ジスタのオフのタイミング調整も簡単に行なうこ
とができ、また、トランジスタのベースに抵抗を
接続すれば異常な過負荷状態や出力が短絡したり
したときなどに自動的に発振を停止させることが
できる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の一例を示す回路図、第2図はト
ランジスタがオフした瞬間の各部の変化を示す特
性図、第3図は正常発振時の波形図、第4図は異
常発振時の波形図、第5図は本発明の第一の実施
例を示す回路図、第6図はその波形図、第7図は
第5図に示す回路の各部の波形図、第8図は本発
明の第二の実施例を示す回路図、第9図は本発明
の第三の実施例を示す回路図である。 T……トランス、N1……一次巻線、Q……ス
イツチングトランジスタ、NB……ベース巻線、
C1……コンデンサ、D……ダイオード、R1,R2
R4,R5……抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電源の両端間にトランスの一次巻線とス
    イツチングトランジスタとの直列回路を接続し、
    前記スイツチングトランジスタのオン・オフ制御
    用のベース巻線の一端を前記スイツチングトラン
    ジスタのベースに接続し、他端を抵抗及びコンデ
    ンサの直列回路を介して前記直流電源のマイナス
    側に接続した一石式インバータにおいて、前記直
    流電源のマイナス側にカソードを位置させて前記
    抵抗及びコンデンサの直列回路に並列にダイオー
    ドを接続し、前記直流電源のプラス側より前記ス
    イツチングトランジスタのベースに抵抗を接続し
    たことを特徴とする一石式インバータ。 2 直流電源のプラス側よりスイツチングトラン
    ジスタのベースに接続された抵抗と直列にインバ
    ータの発振制限用抵抗を接続し、これらの抵抗の
    接続点にトランスのベース巻線の前記スイツチン
    グトランジスタのベース接続側を接続したことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の一石式イ
    ンバータ。 3 ダイオードと直列に抵抗を接続したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の一石式イン
    バータ。
JP57042415A 1982-03-17 1982-03-17 一石式インバ−タ Granted JPS58159673A (ja)

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JP57042415A JPS58159673A (ja) 1982-03-17 1982-03-17 一石式インバ−タ

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JPS58159673A JPS58159673A (ja) 1983-09-22
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5863083A (ja) * 1981-10-09 1983-04-14 Murata Mfg Co Ltd 自励発振型高圧電源

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5863083A (ja) * 1981-10-09 1983-04-14 Murata Mfg Co Ltd 自励発振型高圧電源

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JPS58159673A (ja) 1983-09-22

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