JPH1174057A - Power supply for silent discharge - Google Patents

Power supply for silent discharge

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JPH1174057A
JPH1174057A JP9249968A JP24996897A JPH1174057A JP H1174057 A JPH1174057 A JP H1174057A JP 9249968 A JP9249968 A JP 9249968A JP 24996897 A JP24996897 A JP 24996897A JP H1174057 A JPH1174057 A JP H1174057A
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JP
Japan
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switching element
pulse
gate pulse
voltage
circuit
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JP9249968A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Takechi
主弘 武智
Tomonori Kamimura
友範 上村
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MIURA KENKYUSHO KK
Miura Co Ltd
Original Assignee
MIURA KENKYUSHO KK
Miura Co Ltd
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Application filed by MIURA KENKYUSHO KK, Miura Co Ltd filed Critical MIURA KENKYUSHO KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lower a switching loss when voltage rises, by providing a switching element controlling power supply to the primary side of a transformer and a gate pulse control means supplying a pulse to a gate of the switching element in synchronization with oscillation voltage of the secondary side of the transformer. SOLUTION: If a gate pulse generating circuit is constituted so that it generates a pulse only when a zero-cross signal arrives, an additional tuning circuit is not necessary, because the gate pulse generating circuit itself has a synchronization function. Thus, the current flowing in a switching element 13 becomes a sine wave after the gate pulse is impressed, by adding the gate pulse in synchronization with the rise of oscillation voltage. Consequently, the current at the voltage rise of the switching element 13 is zero, then, a switching element loss, that is, a power loss in the switching element is lowered.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、無声放電電極を
有するオゾン発生装置等に用いられる無声放電用電源装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply for silent discharge used for an ozone generator having a silent discharge electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の無声放電用電源装置にお
いては、MOS−FETからなるスイッチング素子によ
り100KHz程度の高電圧、高周波放電を行わせるも
のがある。この放電動作におけるスイッチング素子の両
端電圧VQ’(実線図示)及び同素子を流れる電流I
Q’(破線図示)は例えば図8に示すようになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of power supply for silent discharge, there is a type in which a high voltage of about 100 KHz and a high frequency discharge are performed by a switching element composed of a MOS-FET. In this discharging operation, a voltage VQ '(both shown by a solid line) across the switching element and a current I flowing through the switching element
Q ′ (shown by a broken line) is as shown in FIG. 8, for example.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】こうした従来例におい
ては、電流IQ’の変化が正弦波状ではなく緩やかに上
昇する鋸波状の波形となり、図8の斜線部分においてス
イッチング損失が多く発生する。このスイッチング素子
における電力損失の低減が課題となっていた。本発明
は、特に電圧VQ’の立ち上がり時におけるスイッチン
グ損失が少ない無声放電用電源装置を提供することを第
一の目的とするものである。又、本発明は、放電エネル
ギーの制御の容易な無声放電用電源装置を提供すること
を第二の目的とする。
In such a conventional example, the change of the current IQ 'is not a sinusoidal waveform but a sawtooth waveform which rises slowly, and a large switching loss occurs in a hatched portion in FIG. A problem has been to reduce power loss in this switching element. SUMMARY OF THE INVENTION It is a first object of the present invention to provide a silent discharge power supply device having a small switching loss particularly at the time of rising of a voltage VQ '. A second object of the present invention is to provide a silent discharge power supply device in which discharge energy can be easily controlled.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記第一の目的を達成す
る請求項1の発明は、直流を供給する電源と、無声放電
負荷と、この無声放電負荷を2次側に接続しこの無声放
電負荷と2次漏れインダクタンスとにより直列共振回路
を構成するトランスと、前記トランスの1次側への前記
電源電力の供給を制御するスイッチング素子と、前記ト
ランスの2次側発振電圧に同期してパルスを前記スイッ
チング素子のゲートに供給するゲートパルス制御手段と
を備えた無声放電用電源装置を特徴とし、前記第一の目
的に加えて第二の目的を達成する請求項2の発明は、請
求項1においてゲートパルス制御手段が、前記2次側発
振電圧のN(Nは正整数)サイクル毎に同期してパルス
を供給し、かつ前記Nを調整可能とした無声放電用電源
装置を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power supply for supplying a direct current, a silent discharge load, and the silent discharge load connected to a secondary side. A transformer that forms a series resonance circuit with a load and a secondary leakage inductance; a switching element that controls supply of the power supply power to a primary side of the transformer; and a pulse synchronized with a secondary-side oscillation voltage of the transformer. And a gate pulse control means for supplying a gate pulse to the gate of the switching element. The invention according to claim 2 is characterized in that the second object is achieved in addition to the first object. 1 wherein the gate pulse control means supplies a pulse in synchronism with every N (N is a positive integer) cycle of the secondary oscillation voltage, and the power supply apparatus for silent discharge makes N adjustable.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明は、オゾン発生装置等にお
ける無声放電用電源回路として実施される。この無声放
電用電源回路は、直流を供給する電源と、無声放電負荷
と、この無声放電負荷を2次側に接続しこの無声放電負
荷と2次漏れインダクタンスとにより直列共振回路を構
成するトランスと、このトランスの1次側への前記電源
電力の供給を制御するスイッチング素子と、前記トラン
スの2次側発振電圧に同期してパルスを前記スイッチン
グ素子のゲートに供給するゲートパルス制御手段とを含
むものである。この実施の形態について以下に詳述す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is embodied as a power supply circuit for silent discharge in an ozone generator or the like. The silent discharge power supply circuit includes a power supply for supplying a direct current, a silent discharge load, a transformer that connects the silent discharge load to a secondary side, and forms a series resonance circuit with the silent discharge load and a secondary leakage inductance. A switching element for controlling the supply of the power to the primary side of the transformer; and a gate pulse control means for supplying a pulse to the gate of the switching element in synchronization with a secondary side oscillation voltage of the transformer. It is a thing. This embodiment will be described in detail below.

【0006】無声放電とは、一対の電極間において行わ
れ、火花放電のような音を発しない放電であって、沿面
放電とも称され、通常は前記電極間に絶縁体を介在させ
る。無声放電負荷としてはこうした無声放電を行う電極
が用いられる。この無声放電負荷は、容量(コンデン
サ)成分を有し、昇圧用トランスの2次側コイルに接続
され、無声放電負荷のキャパシタンスCとトランスの2
次漏れインダクタンスLとにより直列共振回路を構成す
る。そして、トランスの1次側コイルの一端側に電源が
接続され、他端側に電源供給制御用のスイッチング素子
が接続される。トランスの1次側に供給される電源は、
交流電圧を全波又は半波整流した後平滑したもの、又は
直流電圧電源が用いられる。この電源としては、直流電
圧を可変にした可変直流電圧電源を用いることができ
る。この電源をONした状態で、スイッチング素子のゲ
ートにパルスを供給して、スイッチング素子をターンオ
ン(導通)すると、トランス2次側の前記直列共振回路
は、発振を開始する。発振周波数fは、f≒1/2π
(LC)1/2 の周波数で高周波発振する。この周波数と
しては、20KHz〜200KHzとなる。スイッチン
グ素子としては、MOS−FETが用いられる。
A silent discharge is a discharge that is generated between a pair of electrodes and does not emit a sound such as a spark discharge, and is also called a creeping discharge. Usually, an insulator is interposed between the electrodes. An electrode that performs such a silent discharge is used as a silent discharge load. The silent discharge load has a capacity (capacitor) component, is connected to the secondary coil of the step-up transformer, and has a capacitance C of the silent discharge load and a capacitance of the transformer.
A series resonance circuit is constituted by the next leakage inductance L. A power supply is connected to one end of the primary coil of the transformer, and a switching element for controlling power supply is connected to the other end. The power supplied to the primary side of the transformer is
A full-wave or half-wave rectified AC voltage and then smoothed, or a DC voltage power supply is used. As this power supply, a variable DC voltage power supply having a variable DC voltage can be used. When a pulse is supplied to the gate of the switching element and the switching element is turned on (conducted) in a state where the power is on, the series resonance circuit on the secondary side of the transformer starts oscillating. The oscillation frequency f is f ≒ 1 / 2π
(LC) Oscillates at a high frequency of 1/2 . This frequency is between 20 KHz and 200 KHz. A MOS-FET is used as the switching element.

【0007】前記ゲートへゲートパルスを供給するゲー
トパルス制御手段は、前記直列共振回路の発振電圧の立
ち上がり毎に同期してパルスを供給する第一の実施の形
態と前記発振電圧のN(但し、Nは正の整数)サイクル
毎に同期してパルスを供給しNを調整可能とした第二の
実施の形態をとり得る。第一の実施の形態においては、
前記発振電圧の立ち上がり、即ち同電圧のゼロクロスを
検出するゼロクロス検出回路と、このゼロクロス検出回
路により検出された前記ゼロクロスに同期してパルスを
発生するゲートパルス発生回路を含む。このゲートパル
ス発生回路を、自律的に連続してパルスを出力する構成
のものとする場合は、次の同調回路が必要となる。即
ち、前記発振電圧は、前記直列共振回路の容量分と抵抗
分が変化すると、発振周波数が変化するので、前記ゲー
トパルス発生回路の発振周期と前記発振電圧の発振周期
との同調をとる同調回路を設ける。しかしながら、ゲー
トパルス発生回路を、ゼロクロス信号が到来したときの
みパルスを発生させる構成のものとする時は、ゲートパ
ルス発生回路自体が同調機能を有することになるから、
別個に同調回路は不要である。このように、前記発振電
圧の立ち上がりに同期してゲートパルスを加えること
で、ゲートパルスの印加後はスイッチング素子を流れる
電流が正弦波となる。これにより、スイッチング素子の
電圧立ち上がり時における電流が零となり、スイッチン
グ素子損失、即ちスイッチング素子における電力損失が
低減する。
The gate pulse control means for supplying a gate pulse to the gate comprises a first embodiment for supplying a pulse in synchronism with every rise of the oscillation voltage of the series resonance circuit, and N (wherein (N is a positive integer) A second embodiment in which a pulse is supplied in synchronization with each cycle and N can be adjusted can be adopted. In the first embodiment,
A zero-crossing detecting circuit for detecting a rising of the oscillation voltage, that is, a zero-crossing of the same voltage, and a gate pulse generating circuit for generating a pulse in synchronization with the zero-crossing detected by the zero-crossing detecting circuit. If this gate pulse generating circuit is configured to output pulses continuously and autonomously, the following tuning circuit is required. That is, since the oscillation frequency changes when the capacitance and resistance of the series resonance circuit change, a tuning circuit that tunes the oscillation cycle of the gate pulse generation circuit and the oscillation cycle of the oscillation voltage. Is provided. However, when the gate pulse generation circuit is configured to generate a pulse only when a zero-cross signal arrives, the gate pulse generation circuit itself has a tuning function,
No separate tuning circuit is required. As described above, by applying the gate pulse in synchronization with the rise of the oscillation voltage, the current flowing through the switching element becomes a sine wave after the gate pulse is applied. As a result, the current when the voltage of the switching element rises becomes zero, and the switching element loss, that is, the power loss in the switching element is reduced.

【0008】第二の実施の形態においては、前記のゼロ
クロス検出回路と、前記発振電圧のNサイクルの周期で
基準パルスを出力する可変周期パルス発生回路と、前記
基準パルスのうちで最初のゼロクロスにのみ同期してゲ
ートパルスを出力するゲートパルス発生回路とを含む。
このゲートパルス発生回路は、ゼロクロスに同期してゲ
ートパルスを発生させる機能と、ゼロクロスへの同期を
発振電圧のNサイクル毎に1回に制限する機能とを有す
る。
In a second embodiment, the zero-cross detecting circuit, a variable-period pulse generating circuit for outputting a reference pulse at a cycle of N cycles of the oscillation voltage, and a first zero-crossing of the reference pulse are provided. And a gate pulse generation circuit that outputs a gate pulse in synchronization with only the gate pulse.
The gate pulse generation circuit has a function of generating a gate pulse in synchronization with a zero cross and a function of limiting synchronization with the zero cross to once every N cycles of the oscillation voltage.

【0009】[0009]

【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。ここに説明する具体的実施例は、
無声放電負荷をオゾン発生装置の放電電極とした無声放
電用電源装置である。先ず、前記第一の実施の形態に対
応する第一実施例を図1乃至図7に従い説明する。図1
は、無声放電用電源装置の電気回路図、図2は図1の要
部の電気的ブロック図である。1は交流電源端子、2、
3は電流遮断器、4は電源の投入−遮断を制御すると共
に位相制御により供給電力を調整する機能を有するSS
Rよりなるスイッチング素子である。5は4個の整流ダ
イオードをブリッジに接続した全波整流器である。6は
第1リアクトル(インダクタンス素子)、7は第1コン
デンサ、8は第2リアクトル、9は第2コンデンサであ
る。第1リアクトル6及び第1コンデンサ7は平滑回路
を構成する。第2リアクトル8は、直流電源への高周波
の影響を無くするために設けている。第2コンデンサ9
は、高周波電流を負荷回路(後記トランス側回路)へ供
給するためのものである。前記スイッチング素子4から
第2コンデンサ9迄の間の回路は、供給電圧を調整可変
とした直流電源を構成する。この直流電源の出力端、即
ち平滑回路の出力端には、放電用トランス10の1次側
コイル11、第1ダイオード12、MOS−FET(以
下、スイッチング素子という。)13が直列に接続され
る。第1ダイオード12は、スイッチング素子13を流
れる電流を一方向に制限するために設けている。このダ
イオード12は、スイッチング素子13自体が一方向制
限機能を有している場合は不要である。この実施例で
は、スイッチング素子13自体にこの機能を有していな
いので、ダイオード12を設けている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The specific examples described here are:
This is a power supply device for silent discharge using a silent discharge load as a discharge electrode of an ozone generator. First, a first example corresponding to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG.
2 is an electric circuit diagram of a power supply device for silent discharge, and FIG. 2 is an electric block diagram of a main part of FIG. 1 is an AC power supply terminal, 2,
Reference numeral 3 denotes a current breaker, and 4 an SS having a function of controlling turning on / off of a power supply and adjusting supply power by phase control.
R is a switching element. Reference numeral 5 denotes a full-wave rectifier in which four rectifier diodes are connected to a bridge. Reference numeral 6 denotes a first reactor (inductance element), 7 denotes a first capacitor, 8 denotes a second reactor, and 9 denotes a second capacitor. The first reactor 6 and the first capacitor 7 constitute a smoothing circuit. The second reactor 8 is provided to eliminate the effect of high frequency on the DC power supply. Second capacitor 9
Is for supplying a high-frequency current to a load circuit (transformer-side circuit described later). The circuit between the switching element 4 and the second capacitor 9 constitutes a DC power supply whose supply voltage is adjustable. A primary coil 11, a first diode 12, and a MOS-FET (hereinafter, referred to as a switching element) 13 of a discharging transformer 10 are connected in series to an output terminal of the DC power supply, that is, an output terminal of the smoothing circuit. . The first diode 12 is provided to limit the current flowing through the switching element 13 in one direction. This diode 12 is unnecessary when the switching element 13 itself has a one-way limiting function. In this embodiment, since the switching element 13 does not have this function, the diode 12 is provided.

【0010】トランス10の2次側第1コイル14には
オゾン発生装置の無声放電電極15,16が接続されて
おり、無声放電電極15,16とトランス10の漏れイ
ンダクタンスとにより、直列共振回路が構成される。こ
の実施例では、放電電極15,16のキャパシタンスC
は、例えば1000pF程度で、トランス10の漏れイ
ンダクタンスLは、例えば1mH程度であるので、発振
電圧の発振周波数は、160KHz程度となる。トラン
ス10の2次側第2コイル17は、前記発振電圧V1を
降圧して検出するために設けている。その検出電圧V2
はゲートパルス制御回路18に入力される。19は、ス
イッチング素子13のゲートであり、前記ゲートパルス
制御回路18の出力信号V7が印加される。
[0010] Silent discharge electrodes 15 and 16 of the ozone generator are connected to the secondary first coil 14 of the transformer 10. A series resonance circuit is formed by the silent discharge electrodes 15 and 16 and the leakage inductance of the transformer 10. Be composed. In this embodiment, the capacitance C of the discharge electrodes 15 and 16 is
Is, for example, about 1000 pF, and the leakage inductance L of the transformer 10 is, for example, about 1 mH, so that the oscillation frequency of the oscillation voltage is about 160 KHz. The secondary-side second coil 17 of the transformer 10 is provided for detecting the oscillation voltage V1 by lowering it. The detection voltage V2
Is input to the gate pulse control circuit 18. Reference numeral 19 denotes a gate of the switching element 13, to which an output signal V7 of the gate pulse control circuit 18 is applied.

【0011】20は第1サージアブソーバで、分圧用第
1抵抗21、整流用第2ダイオード22及び分圧用第2
抵抗23と直列接続され、第1抵抗21、第2ダイオー
ド22及び第2抵抗23と並列に第2サージアブソーバ
24が接続される。第2ダイオード22及び第2抵抗2
3の両端は、第1ダイオード12及びスイッチング素子
13の両端電圧V8を分圧降下した電圧V9を検出する
端子となる。この検出電圧V9は、前記ゲートパルス制
御回路18に入力される。25は、スイッチング素子1
0を流れる電流検出用のコイルで、第3抵抗26が接続
され、その両端はスイッチング素子13を流れる電流I
Qの検出端子とされる。
Reference numeral 20 denotes a first surge absorber which includes a first resistor 21 for voltage division, a second diode 22 for rectification, and a second resistor 22 for voltage division.
A second surge absorber 24 is connected in series with the resistor 23, and is connected in parallel with the first resistor 21, the second diode 22, and the second resistor 23. Second diode 22 and second resistor 2
The three ends serve as terminals for detecting a voltage V9 obtained by dividing the voltage V8 between both ends of the first diode 12 and the switching element 13. This detection voltage V9 is input to the gate pulse control circuit 18. 25 is a switching element 1
0, a third resistor 26 is connected to the coil, and both ends thereof are connected to a current I flowing through the switching element 13.
Q detection terminal.

【0012】次に、図2に従いゲートパルス制御回路1
8の構成及び機能を説明する。31は、ゼロクロス検出
回路で、検出電圧V2を入力して同電圧V2が零電圧ラ
インとクロス(交叉)するタイミングを検出し、このタ
イミングに同期して立ち上がり、立ち下がるパルス(図
6(c) 参照)を生成する。32は、ゲートパルスの元と
なるパルス、即デューティー比50%のゲート元パルス
V5(図6(g) )を出力する可変周期パルス発生回路
で、パルス出力周期は前記発振周波数を基準にして基準
発振周期を設定し、同時にこの基準発振周期が外部直流
電圧入力により調整可能に構成される。33は、同調回
路で、可変周期パルス発生回路32の出力パルスの位相
をゼロクロス検出回路31の出力パルスの位相に同調さ
せるための信号V4を出力する機能を有する。この同調
回路33としては、周知のPLL(PHASE−LOC
KED LOOP)回路が用いられる。この同調回路3
3は、2つの入力パルスの位相を比較して例えば図6
(d) のような信号を出力する位相比較器(図示省略)、
この位相比較器の出力を直流成分を多く含む信号に変換
するローパスフィルター(図示省略)を含む。可変周期
パルス発生回路32は、同調回路33の信号を入力し
て、パルス発生周期を変化させゼロクロスパルス発生回
路31の出力パルスの位相に同調したパルス信号V5を
出力する。
Next, a gate pulse control circuit 1 according to FIG.
8 will be described. Reference numeral 31 denotes a zero-cross detection circuit which receives a detection voltage V2, detects a timing at which the same voltage V2 crosses (crosses) a zero-voltage line, and rises and falls in synchronization with this timing (FIG. 6 (c)). See). Reference numeral 32 denotes a variable-period pulse generation circuit which outputs a pulse serving as a source of a gate pulse and a gate source pulse V5 (FIG. 6 (g)) having an immediate duty ratio of 50%. The pulse output period is based on the oscillation frequency. An oscillation cycle is set, and at the same time, the reference oscillation cycle is configured to be adjustable by an external DC voltage input. A tuning circuit 33 has a function of outputting a signal V4 for tuning the phase of the output pulse of the variable-period pulse generation circuit 32 to the phase of the output pulse of the zero-cross detection circuit 31. As the tuning circuit 33, a well-known PLL (PHASE-LOC
KED LOOP) circuit is used. This tuning circuit 3
3 compares the phases of two input pulses, for example, as shown in FIG.
a phase comparator (not shown) that outputs a signal as shown in (d),
A low-pass filter (not shown) for converting the output of the phase comparator into a signal containing a large amount of DC components is included. The variable period pulse generation circuit 32 receives the signal of the tuning circuit 33, changes the pulse generation period, and outputs a pulse signal V5 tuned to the phase of the output pulse of the zero cross pulse generation circuit 31.

【0013】34は、リセットパルス発生回路で、ゲー
トパルスの印加を継続した場合に導通したスイッチング
素子13の両端に発生する逆方向電圧VGを検出して,
この逆方向電圧によりゲートパルスリセット信号V10
(図6(f))を出力する機能を有する。35は、ゲート
パルスカット回路で、リセットパルス発生回路34の信
号V10を入力して、ゲートパルス発生回路32の出力
パルスV5の1パルス期間中のリセットパルスV10立
ち上がりタイミング以降の部分をカットし図6の(a) の
ゲートパルス信号V7と同様な波形の信号V6を出力す
る機能を有する。36は、ゲートパルスカット回路35
からの出力信号を増幅する増幅器で、その出力信号V7
はゲートパルスとして前記ゲート19に印加される。
Reference numeral 34 denotes a reset pulse generation circuit which detects a reverse voltage VG generated at both ends of the switching element 13 which becomes conductive when the application of the gate pulse is continued,
This reverse voltage causes the gate pulse reset signal V10
(FIG. 6 (f)). Reference numeral 35 denotes a gate pulse cut circuit which receives the signal V10 of the reset pulse generation circuit 34 and cuts a portion after the rising timing of the reset pulse V10 in one pulse period of the output pulse V5 of the gate pulse generation circuit 32, and FIG. (A) has a function of outputting a signal V6 having the same waveform as the gate pulse signal V7. 36 is a gate pulse cut circuit 35
Amplifier that amplifies the output signal from the
Is applied to the gate 19 as a gate pulse.

【0014】上記の構成における第一実施例の動作を以
下に説明する。スイッチング素子13のゲート19に
は、ゲートパルス制御回路18より矩形状のゲートパル
スV7が印加される。これによりスイッチング素子10
が短時間導通し、図3に示すように電流IQが流れる。
これに伴い、トランス10の1次側コイル11に電流が
流れ、これによりトランス10の2次側で発振を開始す
る。その発振電圧V1は、図5に示すような正弦波状の
波形となる。図6に示すように、発振電圧V1の立ち上
がり(ゼロクロス)と、ゲート19に印加されるパルス
V7の立ち上がりとは同期しており、図4の一点鎖線に
て示すように発振電圧V1の立ち上がりと電流IQの立
ち上がりも同期している。そして、発振電圧V1の発振
周期がずれると、上述の同調回路33及び可変周期パル
ス発生回路32による同調機能により、スイッチング素
子13へのゲートパルスV7の印加のタイミングは、発
振電圧V1のゼロクロスに同期するように制御される。
又、スイッチング素子13のターンオフに伴い発生する
逆方向電圧VQを用いたゲートパルスカット回路35に
よりパルスV5はカットされる。ゲートパルスカット回
路35は、1サイクル中にスイッチング素子13が2回
導通することを防ぐ機能を有している。こうしてスイッ
チング素子13の両端電圧VQ及び流通電流IQは図4
に示すような波形となる。
The operation of the first embodiment in the above configuration will be described below. To the gate 19 of the switching element 13, a rectangular gate pulse V7 is applied from the gate pulse control circuit 18. Thereby, the switching element 10
Are conducted for a short time, and a current IQ flows as shown in FIG.
As a result, a current flows through the primary coil 11 of the transformer 10, thereby starting oscillation on the secondary side of the transformer 10. The oscillation voltage V1 has a sinusoidal waveform as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the rise of the oscillation voltage V1 (zero cross) and the rise of the pulse V7 applied to the gate 19 are synchronized, and as shown by the dashed line in FIG. The rise of the current IQ is also synchronized. When the oscillation cycle of the oscillation voltage V1 is shifted, the timing of applying the gate pulse V7 to the switching element 13 is synchronized with the zero cross of the oscillation voltage V1 by the tuning function of the tuning circuit 33 and the variable cycle pulse generating circuit 32 described above. Is controlled.
Further, the pulse V5 is cut by the gate pulse cut circuit 35 using the reverse voltage VQ generated when the switching element 13 is turned off. The gate pulse cut circuit 35 has a function of preventing the switching element 13 from conducting twice during one cycle. Thus, the voltage VQ across the switching element 13 and the flowing current IQ are
The waveform is as shown in FIG.

【0015】上述の如く構成される第一実施例によれ
ば、図4の一部を拡大し、模式化した図8から明らかな
ように、スイッチング素子13の電圧VQの立ち上がり
時は、スイッチング素子13の電流IQが略ゼロとな
る。このため電流IQと電圧VQとの積に比例するスイ
ッチング素子損失を、オフ時において、略ゼロとするこ
とができる。又、スイッチング損失が少ないことにより
実施例の装置では、使用するスイッチング素子の数を減
少できる。又、スイッチング素子13の冷却のための放
熱部分の小型化を実現できる。
According to the first embodiment constructed as described above, as is apparent from FIG. 8 which is an enlarged view of a part of FIG. 4 and which is schematically shown in FIG. Thirteen currents IQ become substantially zero. Therefore, the switching element loss proportional to the product of the current IQ and the voltage VQ can be made substantially zero when the switching element is off. Further, since the switching loss is small, the number of switching elements used can be reduced in the device of the embodiment. Further, it is possible to reduce the size of the heat radiation part for cooling the switching element 13.

【0016】次に、前記第二の実施の形態に対応する第
二実施例を図9乃至図15に従い説明する。図9におい
て、図1と相違する点は、電力制御を行うスイッチング
素子4の代わりに、単なるON−OFF制御のスイッチ
41とした点と、ゲートパルス制御回路18の構成を図
10に示す構成のゲートパルス制御回路42とした点で
ある。その他は、図1と同様であるので、同じ符号を付
して説明を省略する。
Next, a second embodiment corresponding to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 differs from FIG. 1 in that a switch 41 for simple ON-OFF control is used instead of the switching element 4 for power control, and the configuration of the gate pulse control circuit 18 is the same as that in FIG. The point is that the gate pulse control circuit 42 is used. The other parts are the same as those in FIG.

【0017】先ず、前記ゲートパルス制御回路42の構
成及び機能について説明する。43は、図1のゼロクロ
ス検出回路31と同じ構成、機能のゼロクロス検出回路
で、図11の(b) (図6の(c) と同じ)の信号V3を出
力する。44は出力電圧を手動により調整可能な電圧調
整回路、45は入力電圧の変化に応じて出力パルスの発
生周期(周波数)を変化させる可変周期パルス発生回路
で、前記発振電圧のN(但し、Nは正整数)サイクルを
含むような周期の基準パルス信号V12(図11の(a)
)を発生する。46は、図1のリセットパルス発生回
路34と同じ構成、機能のリセットパルス発生回路で、
図11の(d) (図6の(f) と同じ)の信号V10を出力
する。47は、前記基準パルスの1パルス期間中最初の
ゼロクロスにのみ同期してゲートパルスを出力する機能
とゲートパルスカット機能とを有するゲートパルス発生
回路で、フリップフロップやNOT回路等の論理素子か
ら構成される。その出力信号V13は、増幅回路48に
より増幅されて、ゲートパルスV14として形成され
る。
First, the configuration and function of the gate pulse control circuit 42 will be described. Reference numeral 43 denotes a zero-crossing detection circuit having the same configuration and function as the zero-crossing detection circuit 31 of FIG. 1, and outputs the signal V3 of FIG. 11B (same as FIG. 6C). 44 is a voltage adjusting circuit capable of manually adjusting the output voltage, 45 is a variable period pulse generating circuit for changing the generation period (frequency) of the output pulse according to the change of the input voltage, and N (where N Is a positive integer) cycle of the reference pulse signal V12 including the cycle ((a) of FIG. 11).
). 46 is a reset pulse generation circuit having the same configuration and function as the reset pulse generation circuit 34 of FIG.
A signal V10 shown in FIG. 11D (same as FIG. 6F) is output. Reference numeral 47 denotes a gate pulse generation circuit having a function of outputting a gate pulse only in synchronization with the first zero-cross during the one-pulse period of the reference pulse and a function of cutting a gate pulse, and includes a logic element such as a flip-flop or a NOT circuit. Is done. The output signal V13 is amplified by the amplifier circuit 48 and formed as a gate pulse V14.

【0018】このゲートパルス制御回路42は、各構成
要素において図11に示すような信号を出力する。その
結果、各基準パルスの立ち上がり時点から最初に発生す
るゼロクロスパルスの立ち上がりに同期してゲートパル
スV14が形成される。同ゲートパルスは、ゲートパル
スリセット信号V10により同信号の立ち上がり以降が
カットされたものとなっている。
The gate pulse control circuit 42 outputs a signal as shown in FIG. 11 in each component. As a result, the gate pulse V14 is formed in synchronization with the rising edge of the zero-cross pulse that occurs first from the rising point of each reference pulse. The gate pulse has been cut after the rise of the signal by the gate pulse reset signal V10.

【0019】上述の第二実施例の動作を説明する。図9
において、スイッチング素子13のゲート19には、ゲ
ートパルス制御回路42より矩形状のゲートパルスV1
4が印加される。これによりスイッチング素子13が短
時間導通し、電流IQが流れる。これに伴い、トランス
10の1次側コイル11に電流が流れ、これによりトラ
ンス10の2次側で発振を開始する。このゲートパルス
は、第一実施例と同様に発振電圧の立ち上がりに同期し
て供給されるが、第一実施例と異なり発振電圧の各サイ
クル毎ではなくNサイクル毎に供給される。従って、発
振電圧の振幅は、図12及び図13に示すようにゲート
パルスの印加後時間の経過と共に減衰し、再びゲートパ
ルスが印加されると振幅が大きくなり時間の経過ととも
に再び減衰してゆく。図14は、図12の要部を拡大し
て示したものである。ゲートパルスの供給周期Tは、図
10の電圧調整回路44の操作により、調整される。図
12に示す例は、この周期Tが短い例であり、図13に
示す例は、周期Tが長い例である。前者の例おける無声
放電負荷に供給されるエネルギー、即ち放電エネルギー
は、後者の例に比較して多くなる。尚、図12及び図1
3における上の波形は発振電圧V1を、下の波形はスイ
ッチング素子13電流IQをそれぞれ示す。このよう
に、第二実施例においては、第一実施例と同様にスイッ
チング損失を低減できる共に、第一実施例のスイッチン
グ素子4のような容量制御用手段を必要とすることな
く、ゲートパルスの供給周期の制御により放電エネルギ
ーの制御を容易に行うことができる。
The operation of the second embodiment will be described. FIG.
At the gate 19 of the switching element 13, the gate pulse control circuit 42 supplies a rectangular gate pulse V 1
4 is applied. As a result, the switching element 13 conducts for a short time, and the current IQ flows. As a result, a current flows through the primary coil 11 of the transformer 10, thereby starting oscillation on the secondary side of the transformer 10. This gate pulse is supplied in synchronization with the rise of the oscillation voltage as in the first embodiment, but unlike the first embodiment, it is supplied not every cycle of the oscillation voltage but every N cycles. Therefore, as shown in FIGS. 12 and 13, the amplitude of the oscillating voltage attenuates as time elapses after the application of the gate pulse, and when the gate pulse is applied again, the amplitude increases and attenuates again as time elapses. . FIG. 14 is an enlarged view of a main part of FIG. The supply period T of the gate pulse is adjusted by operating the voltage adjustment circuit 44 in FIG. The example shown in FIG. 12 is an example in which the cycle T is short, and the example shown in FIG. 13 is an example in which the cycle T is long. The energy supplied to the silent discharge load in the former example, that is, the discharge energy is larger than that in the latter example. FIG. 12 and FIG.
The upper waveform in FIG. 3 shows the oscillation voltage V1, and the lower waveform shows the switching element 13 current IQ. As described above, in the second embodiment, the switching loss can be reduced as in the first embodiment, and the gate pulse can be reduced without the need for the capacitance control means such as the switching element 4 of the first embodiment. By controlling the supply cycle, it is possible to easily control the discharge energy.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、スイッチング損失を低減できるものであり、請求項
2の発明によれば、加えて放電エネルギーの制御を容易
に行える等産業的価値の多大な無声放電用電源回路を提
供できる。
As described above, according to the present invention, the switching loss can be reduced, and according to the second aspect of the present invention, it is possible to easily control the discharge energy. A large power supply circuit for silent discharge can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明を第一実施例の無声放電用電源回路高
周波放電回路の回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power supply circuit for silent discharge according to a first embodiment of the present invention;

【図2】同実施例の要部の電気的ブロック図である。FIG. 2 is an electrical block diagram of a main part of the embodiment.

【図3】同実施例のスイッチング素子電流IQと要部の
電圧を示す信号波形図である。
FIG. 3 is a signal waveform diagram showing a switching element current IQ and a voltage of a main part of the embodiment.

【図4】同実施例のスイッチング素子電流IQとスイッ
チング素子電圧VQを示す信号波形図である。
FIG. 4 is a signal waveform diagram showing a switching element current IQ and a switching element voltage VQ of the embodiment.

【図5】同実施例のスイッチング素子電流IQと発振電
圧V1を示す信号波形図である。
FIG. 5 is a signal waveform diagram showing a switching element current IQ and an oscillation voltage V1 of the embodiment.

【図6】同実施例の要部の動作を説明するための信号波
形図である。
FIG. 6 is a signal waveform diagram for explaining an operation of a main part of the embodiment.

【図7】図4の一部を拡大し、模式化した説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram in which a part of FIG. 4 is enlarged and schematic.

【図8】図7に対応する従来の説明図である。FIG. 8 is a conventional explanatory diagram corresponding to FIG. 7;

【図9】この発明を第二実施例の無声放電用電源回路高
周波放電回路の回路構成図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a power supply circuit for silent discharge according to a second embodiment of the present invention;

【図10】同実施例の要部の電気的ブロック図である。FIG. 10 is an electrical block diagram of a main part of the embodiment.

【図11】同実施例の要部の電圧を示す信号波形図であ
る。
FIG. 11 is a signal waveform diagram showing voltages of main parts of the embodiment.

【図12】同実施例において短周期でゲートパルスを供
給した場合におけるスイッチング素子電流IQと発振電
圧V1の信号波形を写真により説明する説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining, by a photograph, a signal waveform of a switching element current IQ and an oscillation voltage V1 when a gate pulse is supplied in a short cycle in the embodiment.

【図13】同実施例において長周期でゲートパルスを供
給した場合におけるスイッチング素子電流IQと発振電
圧V1の信号波形を写真により説明する説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining, with photographs, the signal waveforms of the switching element current IQ and the oscillation voltage V1 when a gate pulse is supplied in a long cycle in the embodiment.

【図14】図12の要部を拡大した信号波形図である。14 is an enlarged signal waveform diagram of a main part of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 トランス 13 スイッチング素子 15 無声放電負荷 18 ゲートパルス制御回路 19 ゲート 42 ゲートパルス制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transformer 13 Switching element 15 Silent discharge load 18 Gate pulse control circuit 19 Gate 42 Gate pulse control circuit

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02M 7/48 H02M 7/48 A Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H02M 7/48 H02M 7/48 A

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流を供給する電源と、無声放電負荷
と、この無声放電負荷を2次側に接続しこの無声放電負
荷と2次漏れインダクタンスとにより直列共振回路を構
成するトランスと、このトランスの1次側への前記電源
電力の供給を制御するスイッチング素子と、前記トラン
スの2次側発振電圧に同期してパルスを前記スイッチン
グ素子のゲートに供給するゲートパルス制御手段とを備
えたことを特徴とする無声放電用電源装置。
1. A power supply for supplying a direct current, a silent discharge load, a transformer connecting the silent discharge load to a secondary side, and forming a series resonance circuit by the silent discharge load and a secondary leakage inductance. And a gate pulse control means for supplying a pulse to the gate of the switching element in synchronization with a secondary oscillation voltage of the transformer. Characteristic power supply for silent discharge.
【請求項2】 ゲートパルス制御手段が、前記2次側発
振電圧のN(Nは正整数)サイクル毎に同期してパルス
を供給し、かつ前記Nを調整可能としたことを特徴とす
る請求項1に記載の無声放電用電源装置。
2. The method according to claim 1, wherein said gate pulse control means supplies a pulse in synchronization with every N (N is a positive integer) cycle of said secondary oscillation voltage and adjusts said N. Item 2. A power supply device for silent discharge according to item 1.
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