JPH06245549A - プッシュプルインバ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 昇圧トランスの耐電圧を可能なる限り低く
し、トランス形態の薄形化と小形化に有利となるように
したプッシュプルインバ−タを開発すること。 【構成】 昇圧トランス３１の出力コイルを直列とした
２つの出力コイル部分３１Ｓ₁、３１Ｓ₂に分けると共
に、これら出力コイル部分間の接続部Ｑを直流電源の負
電位となるように接続して構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、冷陰極放電
管や熱陰極放電管などのドライバ−として利用するとこ
ろのプッシュプルインバ−タに関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は螢光灯１１のドライバ−として構
成されているインバ−タ回路の従来例を示す。このイン
バ−タ回路は、昇圧用トランス１２、スイッチング動作
用のトランジスタ１３、１４などによって構成されたプ
ッシュプル回路を備えている。

【０００３】すなわち、端子１５よりＬｏｗレベルの始
動信号を送ると、電源スイッチ用のトランジスタ１６が
ＯＮし、端子１７、１８に接続されたＤＣ電源より直流
電力が供給される。これより、抵抗１９を通ってトラン
ジスタ１３に、また、抵抗２０を通ってトランジスタ１
４に各々ベ−ス電流が流れ込む。

【０００４】このため、これらトランジスタ１３、１４
が共に導通する方向に移行するが、トランジスタ特性や
回路構成上いずれか一方のトランジスタが大きく導通状
態に進み、このトランジスタが先にＯＮする。例えば、
トランジスタ１３が先にＯＮした場合、ＤＣ電源より送
られる電流がチョ−クコイル２１を通ってトランス１２
の一次コイル１２Ｐに流れ、この一次コイル１２Ｐには
図示実線向きの電圧が発生する。

【０００５】また、三次コイル１２Ｆには図示実線向き
の電圧が発生するため、トランジスタ１３のベ−スに帰
還がかかり、コレクタ電流が急速に増加する。このと
き、二次コイル１２Ｓには図示実線向きの誘導電圧が発
生し、螢光灯１１の点灯を開始させる。

【０００６】トランジスタ１３の電流増加はベ−ス電流
と増幅度とによって定まる飽和点に達した時点で抑制さ
れるから、その電流増加が少なくなるに連れて昇圧トラ
ンス１２の一次コイル１２Ｐには図示点線向きの電圧が
発生し、トランジスタ１３がＯＮからＯＦＦ、トランジ
スタ１４がＯＦＦからＯＮに切換わる。

【０００７】この結果、三次コイル１２Ｆに発生した図
示点線向きの電圧によってトランジスタ１４に帰還がか
かり、二次コイル１２Ｓには図示点線向きの誘導電圧が
発生し、蛍光灯１１の点灯を継続させる。以後はトラン
ジスタ１３、１４が同様にして交互にＯＮを繰り返し、
二次コイル１２Ｓに高い交流電圧が発生する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したインバ−タの
昇圧用のトランス１２は、一次コイル１２Ｐ、二次コイ
ル１２Ｓ、三次コイル１２Ｆをボビンの巻線筒状部に重
ね巻きした後、その巻線筒状部内に一部を挿入するよう
にしてフエライトコアを組付けると共に、ボビンに植設
した端子ピンにコイル端部を止着した構成の小形トラン
スとなっている。

【０００９】ところで、この種のインバ−タは、ワ−ド
プロセッサやパ−ソナルコンピュ−タなどに装備された
ディスプレ−のバックライト電源回路などとして使用さ
れる関係で、インバ−タの昇圧トランス１２としては高
さを極力制限した薄形トランスが要請されている。

【００１０】今日では開発が進むに連れて可成り薄形と
なった昇圧トランス１２が提案されているが、しかし、
この種のトランス１２では数千ボルト（例えば、２００
０〜３０００ボルト）の出力高電圧が必要であるため
に、耐電処理が困難となり、その薄形化と小形化が限度
に近い実情にある。

【００１１】具体的に述べれば、上記構成のこの種の昇
圧トランス１２では、二次コイル１２Ｓ（出力コイル）
の低電圧側が零ボルト、高電圧側が数千ボルトとなるた
め、二次コイル１２Ｓの高電圧部に対して、一次コイル
１２Ｐ、三次コイル１２Ｆ、端子ピン、グランドの間の
絶縁処理が薄形化するほど困難となる。

【００１２】本発明は上記した実情にがんかみ、昇圧ト
ランスの耐電圧を可能なる限り低くし、トランス形態の
薄形化と小形化に有利となるようにしたプッシュプルイ
ンバ−タを開発することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明では、昇圧トランスを備え、直流電源から
の入力電圧を昇圧して交流電圧に変換するプッシュプル
インバ−タにおいて、昇圧トランスの出力コイルを直列
とした２つの出力コイル部分に分けると共に、これら出
力コイル部分間の導線部を直流電源の負電位となるよう
に接続して構成したことを特徴とするプッシュプルイン
バ−タを提案する。

【００１４】

【作用】上記したインバ−タでは昇圧トランスの２つの
出力コイル部分各々に発生した誘導電圧が加算され、こ
の加算電圧が総体的な出力電圧となる。そして、出力コ
イル部分の各々に発生する誘導電圧が、直流電源の負電
位、つまり、ア−ス接地電位（零ボルト）に対して上昇
または下降する交流電圧となり、各コイル部分の誘導電
圧が総体的な出力電圧に比べて充分に低い電圧となる。

【００１５】この結果、出力コイルの高電圧に対する耐
電処理は各々の出力コイル部分について行なえばよく、
従来のインバ−タに比較して充分に低い電圧について耐
電処理を施せばよく、昇圧トランスを薄形化し、小形化
する上に非常に有利となる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面に沿って
説明する。図１は本発明を螢光灯のドライバ−として実
施したプッシュプルインバ−タの回路図で、昇圧トラン
ス３１、スイッチング動作するトランジスタ３２、３３
などによってプッシュプル回路が構成してある。

【００１７】図示するように、昇圧トランス３１は、タ
ップＰより一方側をコイル３１Ｐ₁、その他方側をコイ
ル３１Ｐ₂として示した入力コイル（一次コイル）と、
直列接続した２つのコイル３１Ｓ₁、３１Ｓ₂とからなる
出力コイル（二次コイル）と、帰還コイル（三次コイ
ル）３１ｆとを備えている。

【００１８】そして、入力コイルのタップＰは、チョ−
クコイル３４、電源スイッチ３５を介して電池電源３６
の正極側に接続し、このタップＰより昇圧トランス３１
に直流電流を入力させる。

【００１９】また、入力コイル３１Ｐ₁の一端側はトラ
ンジスタ３２のコレクタに、入力にコイル３１Ｐ₂の一
端側はトランジスタ３３のコレクタに各々接続し、トラ
ンジスタ３２、３３が交互にＯＮすることにより、これ
ら入力コイル３１Ｐ₁、３１Ｐ₂が電池電源３６の負極側
に接続される。

【００２０】そして、帰還コイル３１ｆの一端側をトラ
ンジスタ３２のベ−スに、その他端側をトランジスタ３
３のベ−スに各々接続し、このコイル３１ｆに発生する
電圧の向きに応じて帰還電圧をトランジスタ３２、３３
のベ−スに交互に加える。

【００２１】さらに、出力コイル３１Ｓ₁と３１Ｓ₂の接
続部Ｑは回路線３７によって電池電源３６の負極側に接
続してある。したがって、この接続部Ｑは回路線３７に
よってア−ス接地（グランド）したと同様となる。

【００２２】また、出力コイル３１Ｓ₁は負荷電流制限
用コンデンサ（安定用コンデンサ）３８を介して螢光灯
４０の一方電極に、出力コイル３１Ｓ₂は負荷電流制限
用コンデンサ３９を介して螢光灯４０の他方電極に各々
接続してある。これにより、出力コイル３１Ｓ₁、３１
Ｓ₂に発生した誘導電圧が加算された総体的な出力電圧
が螢光灯４０に印加される構成となる。

【００２３】その他、図示する抵抗４１、４２はトラン
ジスタ３２、３３のベ−ス入力用抵抗、コンデンサ４３
は電源電圧安定用のものである。コンデンサ４４は入力
コイルに並列接続して共振回路を形成するようにしたも
ので、出力電圧を正弦波形とするために有利なものとな
るが、本発明を実施する上に必ずしも必要となるもので
はない。

【００２４】本実施例のインバ−タは、電源スイッチ３
５を投入することにより、電池電源３６から流れる電流
が抵抗４１、４２を介してトランジスタ３２、３３のベ
−スに入力する。これより、トランジスタ特性や回路条
件によっていずれか一方のトランジスタがＯＮする。

【００２５】トランジスタ３２がＯＮすれば、電源電流
がタップＰより入力して入力コイル３１Ｐ₁とトランジ
スタ３２のコレクタ〜エミッタを通って流れるから、入
力コイル３１Ｐ₁には実線矢印向きの電圧が発生する。
つまり、タップＰがほぼ電源電圧まで上昇する。

【００２６】また、入力コイル３１Ｐ₁に一次コイル電
流が流れることによって、入力コイル３１Ｐ₂には電磁
誘導により実線矢印向きの電圧が発生する。つまり、ト
ランジスタ３３のコレクタ側が電源電圧の２倍程度に上
昇する。

【００２７】このとき、帰還コイル３１ｆにも同様にし
て実線矢印向きの電圧が発生し、トランジスタ３２がこ
の帰還電圧を受けて大きく導通方向に移行し、入力コイ
ル３１Ｐ₁の電流が一挙に増加する。

【００２８】上記の動作で出力コイル３１Ｓ₁、３１Ｓ₂
は実線矢印向きの誘導電圧Ｅ₂₁、Ｅ₂₂が発生し、これら
電圧の加算電圧（Ｅ₂₁＋Ｅ₂₂）がコンデンサ３８、３９
を介して螢光灯４０に印加される。これより、螢光灯４
０が点灯を開始する。

【００２９】トランジスタ３２が飽和点に達すると、入
力コイル３１Ｐ₁の電流増加が少なくなり、この入力コ
イル３１Ｐ₁に点線矢印向きの電圧が発生し、これよ
り、トランジスタ３２がＯＦＦ、トランジスタ３３がＯ
Ｎに切換わる。これより、帰還コイル３１ｆの電圧が点
線矢印向きとなり、トランジスタ３３が大きく導通方向
に移行し、入力コイル３１Ｐ₂に流れる電源電流を一挙
に増加させる。

【００３０】このとき、出力コイル３１Ｓ₁、３１Ｓ₂に
は点線矢印向きの誘導電圧Ｅ₂₁、Ｅ₂₂が発生し、Ｅ₂₁＋
Ｅ₂₂が出力電圧として螢光灯４０に印加され、この螢光
灯４０の点灯が続く。

【００３１】以後は同様にしてトランジスタ３２、３３
が交互にＯＮを繰り返し、出力コイル３１Ｐ₁、３１Ｐ₂
に発生する交流電圧が螢光灯４０に印加され、この螢光
灯４０の点灯が続くことになる。なお、電源スイッチ３
５を開放させると、トランジスタ３２、３３の発振が停
止して昇圧トランス３１の出力電圧が消失するめ、螢光
灯４０が消灯する。

【００３２】本実施例のインバ−タは上記のように動作
するが、昇圧トランス３１の出力と負荷との関係につい
て今少し詳細に説明する。

【００３３】図２は昇圧トランス３１の出力コイル３１
Ｐ₁、３１Ｐ₂に接続されたコンデンサ３８、３９と螢光
灯４０とを示した説明図である。この図から分かる通
り、 Ｅ₂₁＝Ｖａｇ Ｅ₂₂＝Ｖｇｂ Ｖｏ＝Ｖｃｄ Ｖｄｂ＝Ｖｃ₁＝Ｖｃ₂＝Ｖａｃ Ｖｏ＝Ｖｃｇ×２

【数１】 となり、この関係をベクトルで示せば図３のようにな
る。

【００３４】ここで、出力コイル３１Ｐ₁、３１Ｐ₂の巻
数をｎ₂₁＝ｎ₂₂、つまり、Ｅ₂₁＝Ｅ₂₂の場合について検
討する。なお、コンデンサ３８、３９の容量をＣ₁、Ｃ₂
とし、（Ｃ₁×Ｃ₂）／（Ｃ₁＋Ｃ₂）が一定であること、
つまり、θ＝一定であるとする。

【００３５】Ｃ₁＝Ｃ₂の条件では、螢光灯４０にかかる
電圧Ｖｏが図３の実線（ｃ〜ｄ）となる。Ｃ₁＜Ｃ₂の条
件では、電圧Ｖｏが左方向に移り、図３の２点鎖線のよ
うになる。Ｃ₁＞Ｃ₂の条件では、電圧Ｖｏが右側に移
り、図３の２点鎖線のようになる。

【００３６】この結果、Ｃ₁＝Ｃ₂とすれば、グランドｇ
に対する螢光灯４０の電圧がＶｏ／２となる。Ｃ₁＜
Ｃ₂、Ｃ₁＞Ｃ₂とした場合には、グランドｇに対してＶ
ｏ／２より大きな電圧が螢光灯４０にかかることにな
る。

【００３７】次に、出力コイル３１Ｐ₁、３１Ｐ₂の巻数
をｎ₂₁≠ｎ₂₂とした場合、つまり、Ｅ₂₁≠Ｅ₂₂の場合に
ついて検討する。なお、θ＝一定とする。

【００３８】この場合には、 Ｅ₂₁＝Ｖａｇ Ｅ₂₂＝Ｖｇｂ Ｖｏ＝Ｖｃｇ＋Ｖｇｄ＝Ｖｃｄ Ｖｃ₁＝Ｖａｃ Ｖｃ₂＝Ｖｄｂ

【数２】 となり、この関係をベクトルで示すと図４のようにな
る。

【００３９】図４はＣ₁＝Ｃ₂とした場合を示しており、
グランドｇに対して螢光灯４０にかかる電圧がＶｏ／２
より大きくなることが分かる。また、Ｃ₁＞Ｃ₂、Ｃ₁＜
Ｃ₂として場合は、図３同様にＶｏが左、右に移ること
から、グランドｇに対する螢光灯４０の電圧がＶｏ／２
より大きくなる。

【００４０】上記の検討にもとづいて本実施例のインバ
−タの特徴をまとめると次のようになる。負荷電流制限
用コンデンサ３８、３９（バラストコンデンサ）として
２個のコンデンサを使用しているが、これらの耐電圧が
１／２となるので、耐電圧の大きいコンデンサを１個使
用する場合に比べて不利益となることはない。耐電圧の
大きいコンデンサを１個使用することに比べて、耐電圧
の大きくないコンデンサを２個使用した方が安価となっ
て有利である。

【００４１】出力コイル３１Ｐ₁、３１Ｐ₂の巻数をｎ₂₁
＝ｎ₂₂とすれば、これら出力コイル間の線間電圧が１／
２となる。また、入力コイル、帰還コイル３１ｆ、グラ
ンドｇに対する耐電圧が１／２となる。さらに、グラン
ドｇに対する螢光灯４０の端子電圧が、Ｃ₁＝Ｃ₂とする
ことによりＶｏ／２となる。

【００４２】昇圧トランス３１から考えてみると、出力
コイル３１Ｓ₁、３１Ｓ₂に対して、入力コイル、帰還コ
イル３１ｆ、グランドｇなどの間の耐電圧が半分となる
ため、コイルの分布容量を通って流れるリ−ク電流が減
少し、その分トランスの銅損を少なくすることができ、
また、出力コイル３１Ｐ₁、３１Ｐ₂各々が電圧Ｅ₂₁、Ｅ
₂₂のように下げることができるので、これによっても銅
損を減少させることができる。

【００４３】また、出力電圧がＥ₂₁、Ｅ₂₂のように分け
られるため、トランスコアに帯電する電圧量が半減し、
これより、端子ピンとトランスコアとの間の沿面距離を
少なくすることができる。

【００４４】以上の結果、ｎ₂₁＝ｎ₂₂、Ｃ₁＝Ｃ₂とすれ
ば、グランドｇに対して出力コイル３１Ｐ₁、３１Ｐ₂の
電圧が半減し、入力コイルと出力コイルの間の電気絶縁
などが容易となり、また、端子ピンの沿面距離を少なく
できることから、トランス形態の薄形化、小形化には極
めて有利となる。

【００４５】出力コイル３１Ｐ₁、３１Ｐ₂の巻数をｎ₂₁
≠ｎ₂₂としたり、コンデンサ３８、３９をＣ₁≠Ｃ₂とす
ると、グランドｇに対する螢光灯４０の電圧がＶｏ／２
より上がるが、従来のインバ−タに比較すれば、その電
圧を低く抑えることができる。

【００４６】図５及び図６は、昇圧トランス３１の構成
例を示す。この昇圧トランスは、ボビン５１の巻線筒部
５１ａに昇圧トランス３１の入力コイル３１Ｐ₁、出力
コイル３１Ｓ₁を巻線し、コイル５２として装備し、ま
た、巻線筒部５１ｂには、入力コイル３１Ｐ₂、出力コ
イル３１Ｓ₂を巻線し、コイル５３として装備してあ
る。このような各コイルの端部はボビン５１に植設した
端子ピン５４、５５、５６に止着する。

【００４７】フエライトコア５７、５８は同形のＥ形コ
アで、これらの中央脚をボビン５１の巻線筒部５１ａ、
５１ｂ内に挿入させるようにして組付け、また、これら
コア５７、５８の脚端面に接触させるようにしてＩ形の
フエライトコア５９をボビン５１の中鍔間５１ｃに嵌合
してある。

【００４８】このように構成した昇圧トランス３１は、
グランドｇに対する出力コイル３１Ｓ₁、３１Ｓ₂の電圧
を総体的な出力電圧に比べて半減するので、耐電処理が
容易となると共に、リ−ク電流が防止できるため、高さ
を５ｍｍ程度とした薄形トランスとして実施することが
できる。

【００４９】図７はＩ形のフエライトコアを使用せず
に、上記同様のＥ形フエライトコア６０、６１を使用し
て昇圧トランス３１を構成した実施例である。なお、昇
圧トランス３１は上記した構成のものに限らず、種々の
構成のトランスとして実施することができる。

【００５０】図８は他の実施例を示すインバ−タ回路を
示す。この実施例は、昇圧トランス３１の入力コイル３
１Ｐ₁、３１Ｐ₂に対して今一つの入力コイル３１Ｐ₃を
並列に設け、入力コイル３１Ｐ₁、３１Ｐ₂によって出力
コイル３１Ｓ₁に誘導電圧を発生させ、入力コイル３１
Ｐ₃によって出力コイル３１Ｓ₂に誘導電圧を発生させる
構成としてある。

【００５１】このように実施する場合には、入力コイル
３１Ｐ₁、３１Ｐ₂と出力コイル３１Ｓ₁をボビン５１の
巻線筒部５１ａに巻線し、入力コイル３１Ｐ₃と出力コ
イル３１Ｓ₂を巻線筒部５１ｂに巻線して図６、図７に
示したような昇圧トランス３１を構成する。

【００５２】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は螢光灯のドライバ−に限らず、プッシュプ
ルインバ−タとして各種の電気機器に利用することがで
きる。

【００５３】

【発明の効果】上記した通り、本発明に係るインバ−タ
によれば、昇圧トランスの入力コイルやグランドに対す
る出力コイルの電圧を低く抑えることができるので、出
力コイルの分布容量を少なくしてリ−グ電流を可能なる
限り減少させることができる。この結果、昇圧トランス
の薄形化と小形化に適するプッシュプルインバ−タとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を螢光灯のドライバ−として実施した一
例を示すインバ−タ回路を示す図である。

【図２】上記したインバ−タ回路の動作を説明するため
の簡略した回路図である。

【図３】上記したインバ−タ回路の動作を説明するため
のベクトル図である。

【図４】上記したインバ−タ回路の動作を説明するため
のベクトル図である。

【図５】上記したインバ−タ回路に備える昇圧トランス
のボビンとフエライトコアの分解斜視図である。

【図６】昇圧トランスの断面図である。

【図７】２つのＥ形コアを使用して構成した昇圧トラン
スの断面図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す図１同様の回路図で
ある。

【図９】従来例として示したインバ−タ回路図である。

【符号の説明】

３１ 昇圧トランス ３１Ｐ₁、３１Ｐ₂ 入力コイル ３１Ｓ₁、３１Ｓ₂ 出力コイル ３１ｆ 帰還コイル ３２、３３ トランジスタ ３７ 回路線 ３８、３９ コンデンサ ４０ 螢光灯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇圧トランスを備え、直流電源からの入
   力電圧を昇圧して交流電圧に変換するプッシュプルイン
   バ−タにおいて、昇圧トランスの出力コイルを直列とし
   た２つの出力コイル部分に分けると共に、これら出力コ
   イル部分間の導線部を直流電源の負電位となるように接
   続して構成したことを特徴とするプッシュプルインバ−
   タ。