JPH0570392B2 - - Google Patents

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JPH0570392B2
JPH0570392B2 JP58055688A JP5568883A JPH0570392B2 JP H0570392 B2 JPH0570392 B2 JP H0570392B2 JP 58055688 A JP58055688 A JP 58055688A JP 5568883 A JP5568883 A JP 5568883A JP H0570392 B2 JPH0570392 B2 JP H0570392B2
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JP
Japan
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inductance
transistor
voltage
current
inverter
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JP58055688A
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Futoshi Okamoto
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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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

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はトランジスタを用いたインバータ装置
に関するものである。
〔背景技術〕
従来、この種のインバータ装置として第1図に
示すようなものがあつた。すなわち、直流電源E
にインダクタンスL0を介してプツシユプル型の
インバータ回路A′を接続したもので、インバー
タ回路A′は1対の発振用のトランジスタQ1′,
Q2′、バイアス抵抗R1′,R2′、1次巻線n1′,
n2′、2次巻線n3、帰還巻線n4を有する発振トラ
ンスT1′、1次巻線n1′,n2′にそれぞれ並列接続
される共振用コンデンサC3′,C4′とで構成され
ていた。図中Rは2次巻線n3に並列接続された負
荷回路である。
いま、直流電源Eの直流電圧がインバータ回路
A′に与えられると、バイアス抵抗R1′,R2′を介
して、各トランジスタQ1′,Q2′にベースバイア
スが与えられる。これにより、トランジスタ
Q1′,Q2′の一方が先にオンするが、仮にトラン
ジスタQ1′がオンした場合、発振トランスT1の1
次巻線n1′,n2′のインダクタンスと共振用コンデ
ンサC3,C4′により振動電圧が生じ、これが帰還
巻線n4に起電力を発生し、他方のトランジスタ
Q2′をオンする。以下同様にして、トランジスタ
Q1′,Q2′が交互にオンオフして発振が始まり、
発振トランスT1′を介して、高周波の交流電圧が
出力され負荷回路Rに高周波電圧が供給される。
第2図a,bは、第1図従来例のトランジスタ
Q1′,Q2′に印加される電圧VCEおよびコレクタ電
流ICの波形であり、図から明らかなように、トラ
ンジスタQ1′,Q2′に流れるコレクタ電流ICはイ
ンダクタンスL0により定電流化されてほぼフラ
ツトな直流電流となるので、スイツチング損失が
小さくなる特徴を有している。しかしながら、ト
ランジスタQ1′,Q2′の印加電圧VCEのピーク値は
電源電圧VEの略3倍になるので、高耐圧のトラ
ンジスタが必要となり、コストが高くなるという
欠点があつた。
〔発明の目的〕 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであ
り、その目的とするところは入力力率が改善さ
れ、しかも発振用のトランジスタに印加される電
圧が低減されるとともに、スイツチング損失が低
減されたインバータ装置を提供することにある。
〔発明の開示〕
(実施例 1) 第3図は本発明一実施例であり、DBは交流電
源ACを全波整流するダイオードブリツジよりな
る整流回路であり、整流回路DB出力には第1の
インダクタンスL1を介して平滑回路Fが並列接
続されている。この平滑回路FはダイオードD1
および第2のインダクタンスL2の直列回路の両
端に第1の平滑コンデンサC1、第2の平滑コン
デンサC2を夫々直列接続したものであり、ダイ
オードD1の整流方向と整流回路DBの整流方向と
が逆方向となるようにして整流回路DBの出力端
間にインダクタンスL1を介して並列接続される。
トランジスタQ1にて形成される第1のインバー
タ発振部A1は平滑コンデンサC1、ダイオードD1
およびインダクタンスL2の直列回路に並列接続
されるとともに、トランジスタQ2にて形成され
る第2のインバータ発振部A2は平滑コンデンサ
C2、ダイオードD1およびインダクタンスL2の直
列回路に並列接続され、両インバータ発振部A1
A2のトランジスタQ1,Q2のコレクタは発振トラ
ンスTの1次巻線n1,n2に夫々接続されている。
またトランジスタQ1,Q2のベースエミツタ間に
は、発振トランスT1の帰還巻線n4,n5がそれぞ
れ接続されており、トランジスタQ1,Q2が交互
にオンオフするようになつている。そしてトラン
ジスタQ1,Q2のオン時に1次巻線n1,n2に流れ
る電流によつて発振トランスT1の鉄心が交互に
逆方向に励磁されており、2次巻線n3には負荷回
路Rに供給される高周波電圧V2が出力されるよ
うになつている。なお抵抗R1,R2はトランジス
タQ1,Q2を起動するためのバイアス抵抗であり、
コンデンサC3,C4は共振用のコンデンサである。
以下、実施例1の動作について説明する。第4
図は第3図実施例の動作波形図であり、同図aは
交流電源ACを全波整流した整流電圧VDC、同図
bは平滑コンデンサC1,C2の両端電圧VC1,VC2
同図cはインバータ発振部A1,A2への供給電圧
VA1,VA2、同図dは平滑コンデンサC1,C2に流
れる電流IC1,IC2、同図eはインバータ回路回路
Aから出力される高周波電圧V2、同図fは交流
電源ACからの入力電流ISを示している。上図か
明らかなように、交流電源ACを全波整流した整
流電圧VDCが高い期間t1〜t2,t3〜t4,t5〜t6にお
いては、シンバータ発振部A1を介して平滑コン
デンサC2が充電されるとともに、インバータ発
振部A2を介して平滑コンデンサC1が充電される
ようになつており、両平滑コンデンサC1,C2
充電電流IC1,IC2の合成電流が交流電源ACからの
入力電流ISとなる。但し、平滑コンデンサC1,C2
に流れる高周波充電電流はインダクタンスL1
よるフイルタ効果によつてカツトされる。また、
両平滑コンデンサC1,C2は整流電圧VDCのピーク
値よりも低い電圧で充電され、各平滑コンデンサ
C1,C2の両端電圧VC1,VC2が整流電圧VDCよりも
高くなつたときt2〜t3,t4〜t5(VDC<VC1+VC2
るいは整流電圧VDCのピーク値の略半分以下の電
圧になつたとき)においては、交流電源ACから
整流回路DBに電流ISが流れず、平滑コンデンサ
C1の充電電荷がダイオードD1およびインダクタ
ンスL2を介してインバータ発振部A1に放電し、
平滑コンデンサC2の充電電荷がダイオードD1
よびインダクタンスL2を介してインバータ発振
部A2に放電するものである。したがつて、各イ
ンバータ発振部A1,A2への供給電圧VA1,VA2
第4図cに示すようにOVまで低下することのな
い直流電圧となり、リツプルは整流電圧VDCに比
べて十分小さいので、負荷回路Rへ低周波リツプ
ルの小さい安定した高周波電圧V2を供給できる
ことになる。また、交流電源ACからインバータ
回路Aへの入力電流ISは第4図fに示すように休
止区間が短く、しかもピーク値が低い電流とな
り、入力力率が非常に改善されることになる。ま
た、平滑コンデンサC1,C2の充放電は適当なイ
ンピーダンスを有するインバータ発振部A1,A2
およびインダクタンスL1,L2を介して行なわれ
るため平滑コンデンサC1,C2への大電流サージ
を防止することができる。なお、整流回路の出力
に平滑コンデンサを並列接続してインバータ装置
に直流電源を供給した従来例(図示せず)にあつ
ては、平滑コンデンサの容量を大きくすると入力
力率が悪くなる上大電流サージが流れるという不
都合があつた。
ところで、第3図実施例のインダクタンスL1
L2はトランジスタQ1,Q2に流れる電流をほぼ平
坦にしてトランジスタQ1,Q2のスイツチング損
失を低減させると共に、交流電源ACの投入時に、
整流回路DBから、インダクタンスL1、発振トラ
ンスT1の1次巻線n1、トランジスタQ1、平滑コ
ンデンサC2に流れる突入電流や、整流回路DBか
らインダクタンスL1、平滑コンデンサC1、発振
トランスT1の1次巻線n2、トランジスタQ2を介
して流れる突入電流を低減させるためのものであ
り、以下、インバータ回路Aの高周波動作を第5
図の動作波形を用いて説明する。同図aは発振ト
ランスT1の2次巻線n3から出力される高周波電
圧V2、同図bはインダクタンスL1あるいはL2
両端電圧VL1,VL2、同図cはインダクタンスL1
あるいはL2に流れる電流IL1,IL2、同図dはトラ
ンジスタQ2のコレクタ電圧VC,Q2、コレクタ電
流IC,Q2、同図eはトランジスタQ1のコレクタ
電圧VC,Q1、コレクタ電流IC,Q1、同図fはト
ランジスタQ1のベースエミツタ間に印加される
電圧VBE,Q1、同図gはトランジスタQ2のベース
エミツタ間に印加される電圧VBE,Q2である。
まず、整流電圧VDCが平滑コンデンサC1,C2
両端電圧VC1,VC2の和よりも小さいときt1−t2
t3−t4,t5−t6の動作を詳細に説明する。いま、
抵抗T1を通してトランジスタQ1およびQ2にベー
ス電流が供給されると、トランジスタQ1,Q2
同時にオン状態になり、インダクタンスL1によ
つて安定化された電流が流れるが、トランジスタ
Q1,Q2に流れる電流のアンバランスによつて発
振トランスT1と共振用コンデンサC3,C4とによ
る共振が開始される。この共振電圧が帰還巻線
n4,n5に生じ、始めにトランジスタQ1のベース
エミツタ間に印加される電圧VBE,Q1が高くな
り、トランジスタQ2のベースエミツタ間に印加
される電圧VBE,Q2が低くなつた場合には、トラ
ンジスタQ1のベースエミツタ間が順バイアスさ
れるとともにトランジスタQ2のベースエミツタ
間が逆バイアスされ、トランジスタQ1がオンし、
トランジスタQ2がオフする。このとき交流電源
AC→整流回路DB→インダクタンスL1→発振ト
ランスT1の1次巻線n1(コンデンサC3)→トラン
ジスタQ1→平滑コンデンサC2を介して電流が流
れ、1次巻線n1とコンデンサC3よりなる共振回路
とインダクタンスL1に電磁エネルギーが蓄積さ
れる。ここに、インダクタンスL1を適当値に設
定することによつてインダクタンスL1、トラン
ジスタQ1に流れる電流IL1,IC,Q1はほぼフラツ
トな電流となる。共振が進行し共振電圧が反転す
ると、帰還巻線n4,n5の誘起電圧も反転してトラ
ンジスタQ1がオフしトランジスタQ2がオンする。
なお、インダクタンスL1に流れる電流IL1はトラ
ンジスタQ1からトランジスタQ2に流れ始め、同
時に発振トランスT1に流れる電流は共振用のコ
ンデンサC3,C4に流れて発振トランスT1の出力
電圧V2の極性が反転し、帰還巻線n4,n5の誘起
電圧の極性も反転してトランジスタQ2のベース
エミツタ間が順バイアスされ、トランジスタQ1
のベースエミツタ間が逆バイアスされ、トランジ
スタQ2がオンして、トランジスタQ1がオフする。
このようにしてトランジスタQ2がオンすると、
トランジスタQ1がオフする時にインダクタンス
L1に蓄積されている電磁エネルギーと交流電源
ACとが重畳され、交流電源AC→整流回路DB→
インダクタンスL1→コンデンサC1→1次巻線n2
(コンデンサC4)→トランジスタQ2を介して電流
が流れ、発振トランスT1の1次巻線n2とコンデ
ンサC4よりなる共振回路と、インダクタンスL1
に電磁エネルギーが蓄積される。この場合、イン
ダクタンスL1には連続した電流が流れ、発振ト
ランスT1は共振コンデンサC4と共に共振を続け
ることになる。ここに、インダクタンスL1には
トランジスタQ1,Q2がオンオフする毎に電磁エ
ネルギーが蓄積放出されることになり、インダク
タンスL1を適当値に設定することにより、イン
ダクタンスL1OよびトランジスタQ1,Q2に流れ
る電流IL1,IC,Q1,IC,Q2を殆んどリツプルのな
いフラツトな電流とすることができることにな
る。共振が進み帰還巻線n4,n5電圧が減少してト
ランジスタQ2のベースエミツタ間順方向しきい
値電圧(0.6V)以下になるとトランジスタQ1
ベースエミツタ間に印加される電圧VBF,Q1が正
(順バイアス)となり、発振トランスT1に流れる
電流によつてトランジスタQ2はオフ、トランジ
スタQ1はオンとなる。
以上のことから明らかなように、トランジスタ
Q1,Q2のスイツチングがコレクタ電圧VC,Q1
VC,Q2が低いときに行なわれ、また、コレクタ
電流IC,Q1,IC,Q2はインダクタンスL1により制
限を受けているため矩形波となるので、スイツチ
ング損失が少なくなり、電源投入時の突入電流も
少くなる。さらに、インバータ発振部A1,A2
供給される電圧VA1,VA2は平滑コンデンサC1
C2の両端電圧VC1,VC2であり、平滑コンデンサ
C1,C2は交流電源ACの整流電圧VDCを分圧した
電圧となるので、トランジスタQ1,Q2に印加さ
れる電圧が半減することになり、トランジスタ
Q1,Q2として低耐圧で高周波特性が良く、安価
なものを使用できる。
一方、第4図の期間t2〜t3,t4〜t5におけるイ
ンバータ回路Aの高周波動作についても上述の高
周波動作と略同一であり、この場合、インダクタ
ンスL2にてトランジスタQ1,Q2のコレクタ電流
IC、Q1,IC,Q2が平坦化されることになる。
(実施例 2) 第6図は他の実施例を示すもので、帰還巻線
n4,n5の一端をダイオードD2,D3を介してトラ
ンジスタQ1,Q2のベースエミツタに接続するこ
とにより、過大なベース電流が流れるのを防止
し、トランジスタQ1,Q2のベースでの損失とス
イツチング損失とが低減できるようになつてい
る。また、負荷回路Rとして放電灯12を接
続しており、発振トランス1には放電灯12
のフイラメントを予熱する予熱巻線n6,n7,n8
設けられている。この場合、インバータ回路Aの
高周波出力V2は低周波リツプルが少ないので、
ちらつきがなく発光効率の良い放電灯点灯装置が
形成できることになる。ダイオードD4,D5はト
ランジスタQ1,Q2のオンオフ時に発振トランス
T1の電圧によつて第6図の破線で示すような閉
回路aを通して急峻な電流が流れることがないよ
うにしてスイツチング損失を低減するとともにト
ランジスタQ1,Q2の損傷を防止するものである。
すなわち、図における矢印はトランジスタQ1
オンからオフへ移行する場合の電流方向を示して
おり、平滑コンデンサC1,C2の両端電圧VC1
VC2が各々打消し合つて発振トランスT1の1次巻
線n1,n2の電圧によつて閉回路aに急峻な電流が
流れる。この電流は一方のトランジスタQ2に対
してエミツタからコレクタへの逆電流となるの
で、トランジスタQ2のスイツチング損失が大と
なるとともに、信頼性が低下する恐れがあるが、
ダイオードD5によつてこの電流が阻止できるこ
とになる。一方、トランジスタQ2がオンからオ
フに移行する場合には図示矢印とは逆の電流が流
れようとするが、ダイオードD4によつて阻止さ
れることになる。
〔発明の効果〕
本発明は上述のように、交流電源と、この交流
電源の出力端間に接続される整流回路と、この整
流回路の両端に第1のインダクタンスを介して接
続される第1の平滑コンデンサ、第2のインダク
タンス、ダイオード及び第2の平滑コンデンサか
らなる直列回路と、前記第1の平滑コンデンサ、
第2のインダクタンス及びダイオードの直列回路
の両端に接続される第1のインバータ発振部と、
前記第2の平滑コンデンサ、ダイオード及び第2
のインダクタンスの直列回路の両端間に接続され
る第2のインバータ発振部とを備え、カソード側
端子を前記整流回路の正極側にして第2のインダ
クタンスを介して前記ダイオードを第1及び第2
の平滑コンデンサの間に接続したものであり、平
滑コンデンサがインダクタンスおよびインバータ
発振部を介して充電されるようになつているの
で、入力力率が改善され、また2個のコンデンサ
にて分圧された電圧がインバータ発振部のトラン
ジスタに印加されることになるので、耐圧の低い
安価なトランジスタを用いることができ、さら
に、夫々のインバータ発振部の電流を整流回路の
出力電圧が高いときには第1のインダクタンスを
介して流すと共に、整流回路の出力電圧が低いと
きには第2のインダクタンスを介して流す構成と
なつているので、第1及び第2のインダクタンス
を適当な値に設定することで、インバータ発振部
のスイツチング素子に流れる電流をほぼフラツト
な電流(一定)とすることができ、このためスイ
ツチング損失を低減できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の回路図、第2図は同上の動作
説明図、第3図は本発明一実施例の回路図、第4
図および第5図は同上の動作説明図、第6図は他
の実施例の回路図である。 ACは交流電源、DBは整流回路、L1,L2はイ
ンダクタンス、D1はダイオード、C1,C2は平滑
コンデンサ、A1,A2はインバータ発振部である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 交流電源と、この交流電源の出力端間に接続
    される整流回路と、この整流回路の両端に第1の
    インダクタンスを介して接続される第1の平滑コ
    ンデンサ、第2のインダクタンス、ダイオード及
    び第2の平滑コンデンサからなる直列回路と、前
    記第1の平滑コンデンサ、第2のインダクタンス
    及びダイオードの直列回路の両端に接続される第
    1のインバータ発振部と、前記第2の平滑コンデ
    ンサ、ダイオード及び第2のインダクタンスの直
    列回路の両端間に接続される第2のインバータ発
    振部とを備え、カソード側端子を前記整流回路の
    正極側にして第2のインダクタンスを介して前記
    ダイオードを第1及び第2の平滑コンデンサの間
    に接続したことを特徴とするインバータ装置。
JP58055688A 1983-03-31 1983-03-31 インバ−タ装置 Granted JPS59181978A (ja)

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