JPS5814713Y2

JPS5814713Y2 - トランジスタインバ−タ

Info

Publication number: JPS5814713Y2
Application number: JP1978011070U
Authority: JP
Inventors: 浩一森田
Original assignee: サンケン電気株式会社
Priority date: 1978-02-01
Filing date: 1978-02-01
Publication date: 1983-03-24
Also published as: JPS54114717U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は対に接続したトランジスタの交互のオン・オフ
で直流を交流に変換するように構成したトランジスタイ
ンバータに関し、更に詳細には、トランジスタ出力電流
を電流トランス（変成器）で電流帰還してトランジスタ
駆動する電流帰還駆動型他励トランジスタインバータに
関する。

対に接続したトランジスタを交互にオン・オフしてＤＣ
−ＡＣ変換するトランジスタインバータとして、例えば
特開昭５０−１０３６２４号公報に記載されているよう
な電流帰還駆動型（ＣＴドライブ型）他励インバータが
ある。

この形式のインバータは、種々の特長を有しているが、
一方のトランジスタから他方のトランジスタにオン状態
を切換える時に、トランジスタのストレージによって重
なって導通し、短絡することがあるという欠点があった
。

またこの短絡を防止するためには、両トランジスタが重
なって導通しないように休止期間を設けなければならず
、制御回路が複雑になるという欠点があった。

そこで、本考案の目的は、トランジスタのストレージ等
によって対のトランジスタが同時に導通することがない
トランジスタインバータを提供することにある。

上記目的を達成するための本考案は、理解を容易にする
ために実施例を示す図面の符号を参照して説明すると、
直流電源１と、前記直流電源１に夫々接続された第１及
び第２のスイッチングトランジスタ３，４と、前記第２
のスイッチングトランジスタ４のオフ時に於ける前記第
１のスイッチングトランジスタ３のオンによって第１の
方向の出力電圧状態となり、前記第１のスイッチングト
ランジスタ３のオフ時に於ける前記第２のスイッチング
トランジスタ４のオンによって前記第１の方向と逆の第
２の方向の出力電圧状態となるように前記第１及び第２
のスイッチングトランジスタ３．４に夫々接続された出
力変圧器２又は負荷１０と、前記第１及び第２のスイッ
チングトランジスタ３，４のコレクタ電流の流れる回路
に直列に夫々接続された第１及び第２の変成器１次巻線
５，６又は前記第１及び第２のスイッチングトランジス
タ３．４のコレクタ電流が交互に流れる共通回路に接続
された共通の変成器１次巻線３５と、前記第１及び第２
のスイッチングトランジスタ３，４のベース・エミッタ
間に夫々接続され且つ前記第１及び第２の変成器１次巻
線５，６又は共通の変成器１次巻線３５からの正帰還に
よって前記第１及び第２のスイッチングトランジスタ３
，４を駆動するように前記第１及び第２の変成器１次巻
線５，６又は前記共通の変成器１次巻線３５に夫々電磁
結合された第１及び第２の変成器２次巻線１１．１２と
、前記第１及び第２のスイッチングトランジスタ３，４
をオン・オフ駆動するために前記第１及び第２の変成器
１次巻線５，６又は前記共通の変成器１次巻線３５及び
前記第１及び第２の変成器２次巻線１１．１２に電磁結
合された単−又は複数の変成器３次巻線１３．１４と、
前記第１のスイッチングトランジスタ３をオンする方向
の電圧を前記第１の変成器２次巻線１１に発生させるよ
うに前記変成器３次巻線１３．１４に電流を流すことが
可能であると共に前記第２のスイッチングトランジスタ
４をオンする方向の電圧を前記第２の変成器２次巻線１
２に発生させるように前記変成器３次巻線１３．１４に
電流を流すことが可能なスイッチングトランジスタ駆動
制御回路と、前記第１及び第２の変成器２次巻線１１．
１２に直列に夫々接続され且つ前記第１及び第２のスイ
ッチングトランジスタ３，４にベース電流を夫々供給す
ることが可能なように形成されている第１及び第２の電
圧非直線素子と、前記第１及び第２の電圧非直線素子に
夫々並列に接続され且つ前記第１及び第２のスイッチン
グトランジスタ３．４を逆バイアスするように充電され
る第１及び第２のコンテ゛ンサ５３．５５とを具備して
いることを特徴とするトランジスタインバータに係わる
ものである。

上記考案によれば、例えば、第１のスイッチングトラン
ジスタ３がストレージでオンしている期間に第２のトラ
ンジスタ４をオンにする駆動制御信号が変成器３次巻線
１３．１４に供給されても、この１部が第１のスイッチ
ングトランジスタ３の帰還巻線である第１の変成器１次
巻線５の側に吸収され、コレクタ電流を打ち消すように
作用する。

又第１のコンデンサ５３の電圧により第１のスイッチン
グトランジスタ３を逆バイアスする回路が形成され、第
２のスイッチングトランジスタ４をオンにするための駆
動電流は第１のスイッチングトランジスタ３をオフにす
るために使用され、第２のスイッチングトランジスタ４
をオンにすることが出来ない。

即ち第１のスイッチングトランジスタ３をオフにするた
めの動作が継続している間は第２の変成器２次巻線１２
に第２のスイッチングトランジスタ４をオンにすること
が可能な電圧が発生せず、第１のスイッチングトランジ
スタ３がオフになるまで第２のスイッチングトランジス
タ４のオフを保持することが出来る。

即ち第１及び第２のコンテ゛ンサ５３，５５と帰還用の
第１及び第２の変成器１次巻線５，６とが協同して第１
及び第２のスイッチングトランジスタ３，４が同時にオ
ンになることを阻止する。

尚第１及び第２の変成器１次巻線５，６を設けない場合
には、変成器３次巻線１３．１４の第２のスイッチング
トランジスタ４をオン駆動するための電流を第１のスイ
ッチングトランジスタ３の逆バイアスベース回路で吸収
することが困難になり、第１のスイッチングトランジス
タ３のストレージ期間中に第２のスイッチングトランジ
スタ４がオンになる恐れがある。

次に図面を参照して本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案の第１の実施例に係わるパルス幅制御形
のトランジスタインバータを示すものである。

このインバータに於いては、直流電源１の一端が出力変
圧器２の１次巻線のセンタタップに接続され、その他端
が変換用の第１及び第２のスイッチングトランジスタ３
，４のエミッタに夫々接続されている。

第１及第２のトランジスタ３，４のコレクタは変流器形
変成器（電流トランス）の第１及び第２の１次巻線５，
６を夫々介して出力変圧器の１次巻線の上半分７と下半
分８の一端に夫々接続されている。

出力変圧器２の２次巻線９には負荷１０が接続されてい
る。

第１及び第２のトランジスタ３，４のベース・エミッタ
間には変流器の第１及び第２の１次巻線５及び６に電磁
的に結合された第１及び第２の２次巻線１１．１２が夫
々接続されている。

変流器結合の第１及び第２の１次巻線５，６と第１及び
第２の２次巻線１１．１２との比は負荷によって定まる
トランジスタ３，４のコレクタ電流による１次巻線５，
６の電流に於いてトランジスタ３．４が飽和動作するの
に十分なベース電流を供給することが出来る値になって
いる。

１３．１４は第１及び第２の変流器３次巻線であって、
これも第１及び第２の１次巻線５，６と第１及び第２の
２次巻線１１．１２に電磁的に結合されている。

この実施例では第１及び第２の３次巻線はセンタタップ
形式に形成され、そのセンタタップを抵抗１５を介して
直流電源１６の一端に接続されている。

直流電源１６の他端と第１の３次巻線１３の一端との間
には制御用トランジスタ１７が接続されている。

尚トランジスタ１７に逆並列にトランジスタオフ回路形
成のダイオード１８が接続されている。

また直流電源１６の他端と第２の３次巻線１４の一端と
の間には制御用トランジスタ１９が接続されている。

尚トランジスタ１９に逆並列にトランジスタオフ回路形
成用のダイオード２０が接続されている。

２１．２２は制御信号供給端子であって、このうち端子
２１は固定されたパルス幅の信号を供給するものであり
、端子２２は制御されたパルス幅の信号を供給するもの
である。

インバータ２３の入力は端子２１に結合され、その出力
はＮＡＮＤゲート２４の入力に結合されている。

ＮＡＮＤゲート２４の入力には端子２２も結合され、そ
の出力は制御用トランジスタ１９のベースに結合されて
いる。

ＮＡＮＤゲート２５の入力には端子２１と２２との両方
が結合され、その出力は制御用トランジスタ１７のベー
スに結合されている。

尚トランジスタ３，４には保護用ダイオード５０．５１
が並列接続されている。

以上述べた回路が所謂電流帰還駆動型（ＣＴドライブ型
）トランジスタインバータであるが、本考案では更に、
電流器（ＣＴ）とトランジスタ３との間即ち２次巻線１
１とトランジスタ３のベースとの間に第１の電圧非直線
素子としてのダイオード５２と大容量の第１のコンデン
サ５３との並列回路が接続され、また２次巻線１２とト
ランジスタ４のベースとの間に第２の電圧非直線素子と
してのダイオード５４と第２の大容量のコンデンサ５５
との並列回路が接続されている。

次に第１図の回路の各部の波形をストレージを考慮しな
いで理想的に示す第２図を参照して第１図の回路の動作
を説明する。

端子２１には第２図Ａに示す如く周期Ｔ、デユティ比５
０％のパルス列を供給し、端子２２には第２図Ｂに示す
如く端子２１に供給する固定信号の周期Ｔの÷周期の制
御信号を供給する。

この端子２２に供給する制御信号パルス幅は負荷１０の
電圧又は電流を所定値にするように変えられる。

例えば、出力電圧を高めたいときには実線で示すパルス
幅Ｔ１から点線で示すパルス幅Ｔ２にする。

端子２１．２２に第２図Ａ、Ｂに示す如き信号が入力さ
れると、インバータ２３、ＮＡＮＤゲート２４．２５の
出力は夫々第２図Ｃ，Ｄ、Ｅに示す如くとなる。

時点ｔ１に於いて、制御用トランジスタ１７のベース信
号が低レベルになると、このトランジスタ１７はオフに
なり、そのコレクタ電圧は第２図Ｇに示す如く高い。

この時他方の制御用トランジスタ１９のベース信号は高
レベルであるので、このトランジスタ１９はオンであっ
て、そのコレクタ電圧は第２図Ｆに示す如く低い。

トランジスタ１７がオフであるので、直流電源１６、抵
抗１５、第１の３次巻線１３、及びトランジスタ１７か
ら成る回路には電流が流れない。

これに対して、トランジスタ１９がオンであるので、直
流電源１６、抵抗１５、第２の３次巻線１４、及びトラ
ンジスタ１９から戊る閉回路には電流が流れる。

こめ結果、電磁的に結合されている第２の２次巻線１２
にはトランジスタ４をオンにする方向の電圧が巻数比に
応じて誘起し、また第１の２次巻線１１にはトランジス
タ３をオフにする方向の電圧が誘起する。

第２の２次巻線１２の電圧によって第２のトランジスタ
４がオンになると、直流電源１、■次巻線の下半分８、
第２の１次巻線６、及びトランジスタ４から戒る閉回路
が形成され、直流電源１の電圧が１次巻線の下半分８に
加わり、これに対応した電圧が出力変圧器の２次巻線９
に第２図りに示す如く誘起される。

この時、トランジスタ４にコレクタ電流（負荷電流）が
流れ、同時に第２の１次巻線６にもコレクタ電流が流れ
る。

１次巻線６と２次巻線１２とは所定の巻数比で変流器結
合され且つ２次巻線１２に十分なベース電流が流れるよ
うになっているので、３次巻線１４のみならず２次巻線
１２の方からもベース電流が供給され、トランジスタ４
は飽和領域動作となる。

即ちトランジスタ４の出力電流が正帰還されてトランジ
スタ４が駆動される。

このトランジスタ４には負荷によって制限されたコレク
タ電流が流れる。

尚変流器（ＣＴ）は飽和しないように構成されているの
で、未飽和状態に保たれている。

第１の２次巻線１１にはトランジスタ３をオフにする方
向の電圧が誘起されている。

時点ｔ２になって、端子２２に付与していた信号が第２
図Ｂに示す如く低レベルとなると、ＮＡＮＤゲート２５
の出力が第２図りに示す如く高レベルとなるため、制御
用トランジスタ１７がオンになる。

これにより、第２の３次巻線１４、第１の３次巻線１３
、トランジスタ１７、及びダイオード２０から戊る短絡
回路が形成され、変流器（ＣＴ）に於ける磁束が保持状
態となり、１次巻線１６と２次巻線１２との巻数比に対
応したベース電流が付与されなくなる。

これによってｔ２でトランジスタ４はオフに転換する。

ｔ２からｔ３の期間に於いてはトランジスタ１７と１９
との両方がオンであるので、直流電源１６に基づいて流
れる電流による磁束はお互に打消しの方向であって、３
次巻線１４からベース駆動制御信号が発生しない。

端子２１．２２が第２図Ａ、Ｂのｔ３〜ｔ４に示す信号
状態となると、トランジスタ１７はオンに保たれている
がトランジスタ１９はオフに転換する。

これにより、電源１６、抵抗１５．３次巻線１３、及び
トランジスタ１７から成る閉回路に流れる電流でトラン
ジスタ３のベース駆動制御信号が発生し、トランジスタ
３がオンになる。

トランジスタ３が一旦オンになるとトランジスタ４の場
合と同様に１次巻線５と２次巻線１１との変流器結合で
コレクタ電流がベースに帰還されてトランジスタ３のオ
ンが保持される。

即ちトランジスタ３の出力電流の正帰還でトランジスタ
３が駆動される。

ｔ４になってトランジスタ１９がオンになると、３次巻
線１３，１４、トランジスタ１９、及びダイオード１８
から戊る閉回路が形成されて変流器（ＣＴ）に於ける磁
束が保持され、２次巻線１１にトランジスタ３のオンを
維持することが出来るベース電流が流れなくなり、トラ
ンジスタ３はオフになる。

上述の動作の繰返しによって負荷１０にはパルス幅制御
した電力を供給することが出来る。

以上、ダイオード５２とコンデンサ５３との並列回路及
びダイオード５４とコンデンサ５５との並列回路の働き
を除外して説明したが、第２図においてｔ２からｔ３ま
での時間が零又は零近傍になるとストレージの問題が発
生し、上記並列回路は極めて重要な働きをなす。

以下、これを説明する。今、トランジスタ４をオンにす
るベース電流がダイオード５４を介して流れれば、ダイ
オード５４の順方向電圧降下に相当する電圧値にコンデ
ンサ５５が充電される。

次に、巻線１４の電流を零にし、巻線１３に電流を流せ
ば、前述したようにもう一方のトランジスタ３が導通し
ようとするが、しかし、一方のトランジスタ４がストレ
ージで導通している期間はコンデンサ５５の働きで、も
う一方のトランジスタ３の導通が阻止される。

即ち、トランジスタ４のストレージ期間においては、第
１図に示す極性で充電されているコンデンサ５５でトラ
ンジスタ４が逆バイアスされた状態となり、逆バイアス
方向の電流が流れ、またコンデンサ５５の電圧が巻線１
２の抵抗骨に印加された状態となるので、巻線１２の左
端が正、右端が負になる。

また巻線１２のこの方向の電圧によって巻線１１にこれ
に対応した電圧を誘起させることは不可能であるにして
も、巻線１１の電圧は零となる。

即ち、トランジスタ１７のオンによって流れる電流で巻
線１１にトランジスタ３をオンにさせる電圧を誘起させ
ることは不可能であり、トランジスタ４を逆バイアスす
る方向に流れてしまう。

コンデンサ５３．５５は大容量であるので、逆バイアス
時に充電電圧の低下がほとんど生ぜず、第１図に示す極
性に充電された状態に保たれている。

従って、トランジスタ４のストレージ期間には、コンデ
ンサ５３の電圧が、誘起電圧が零の巻線１１を介してト
ランジスタ３のベースに逆バイアスとして加わり、トラ
ンジスタ３が導通することはない。

トランジスタ４のストレージ期間が過ぎると、このトラ
ンジスタ４の逆電流が流れなくなるから、巻線１２の左
端が負、右端が正の電圧が生じ、トランジスタ４は逆バ
イアスされる。

また巻線１１の左端が負、右端が正の電圧が生じ、これ
によってトランジスタ３が導通状態になる。

上述から明らかなように、トランジスタ３，４のベース
駆動回路にダイオード５２、５４とコンテ゛ンサ５３
．５５を接続することによって、一方のトランジスタの
ストレージ期間に他方のトランジスタをオンにするため
の他励信号が発生しても、一方のトランジスタのストレ
ージ期間が終了するまでは、他方のトランジスタが決し
てオンにならない。

従って、短絡による事故は発生しない。

また、休止期間を考慮して制御回路を構成する必要がな
いので、回路を簡略にすることが出来る。

また、正帰還で駆動するので、ベース駆動回路に抵抗を
挿入する必要がなく、電力損失が少なくなる゛、。

また他励駆動回路の容量を小さくすることが出来る。

次に本考案の第２の実施：例を示す第３図について述べ
る。

但し、この実施例及び以下の実施例において第１図の回
路の構成要素と実質的に同じ働きをする構成要素には同
一の符号をイスしでその説明を省略する。

この実施例ではハーフブリッジ型のトランジスタインバ
ータに本考案が適用されている。

この回路に於いて、３１．３２はコンデンサである。

トランジスタ３及び４は第１図の回路と全く同じ動作で
オン・オフを交互に繰返し、トランジスタ３がオンのと
きにはここから負荷１０に第１の方向で電流が流れ、ト
ランジスタ４がオンのときにはこれを介して第２の方向
で負荷１０に電流が流れる。

負荷１０の位置に出力変圧器の１次巻線を接続し、その
２次巻線に負荷を接続しても同様な動作となる。

第４図は本考案の第３の実施例を示すものである。

この実施例では変流器（ＣＴ）の１次巻線３５をトラン
ジスタ３と４との両方のコレクタ電流が流れるラインに
接続している。

このようにしても同様な動作となる。

以上本考案の実施例について述べたが、本考案は上述の
実施例に限定されるものではなく、更に変形可能なもの
である。

例えば、第５図に示す如くトランジスタ３と４とを対に
接続すると共にトランジスタ３’、４’も対に接続した
ブリッジ型インバータ回路に適用可能である。

この回路の場合はトランジスタ３，３′がオンで負荷１
０に第１の方向の電流が流れ、４，４′がオンで負荷１
０に第２の方向の電流が流れる。

トランジスタ３．３’、４．４’のコレクタ電流を流す
変成器１次巻線３５はこのように負荷１０に直列せずに
、夫々のトランジスタに直列に４個設けてもよい。

また駆動制御回路を第６図に示すように形式してもよい
。

この第６図では３次巻線１３．１４をセンタタップ形式
にせずに、ダイオード４１．４２で結合している。

夫々の巻線１３．１４が変流器１次巻線５，６及び２次
巻線１１．１２に電磁結合されていることは前述の実施
例と同じである。

又トランジスタ１７．１９のベース回路も第１図のそれ
と同じである。

又トランジスタ１７．１９の制御回路は、これ等を交互
にオン・オフ出来る回路であればどのような回路で゛も
よい。

またコンテ゛ンサ３１，３２の代りに第１及び第２の直
流電源を接続してもよい。

またダイオード５２．５４の代りにツェナーダイオード
等の別の電圧非直線素子を使用してもよい。

またトランジスタ１７．１９を単純に交互にオン・オフ
してパルス幅制御をしないインバータにも勿論適用可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例に係わるトランジスタイ
ンバータの回路図、第２図は第１図の回路の各部の波形
図、第３図は本考案の第２の実施例に係わるトランジス
タインバータの回路図、第４図は本考案の第３の実施例
に係わるトランジスタインバータの回路図、第５図及び
第６図は変形例を示す回路図である。尚図面に用いられている符号において、１は直流電源、
２は出力変圧器、３，４はトランジスタ、５，６は１次
巻線、１０は負荷、１１．１２は２次巻線、１３．１４
は３次巻線、１６は直流電源、１７はトランジスタ、１
８はダイオード、１９はトランジスタ、２０はダイオー
ド、５２．５４はダイオード、５３，５５はコンテ゛ン
サである。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】直流電源１と、前記直流電源１に夫々接続された第１及び第２のスイッ
チングトランジスタ３，４と、前記第２のスイッチングトランジスタ４のオフ時に於け
る前記第１のスイッチングトランジスタ３のオンによっ
て第１の方向の出力電圧状態となり、前記第１のスイッ
チングトランジスタ３のオフ時に於ける前記第２のスイ
ッチングトランジスタ４のオンによって前記第１の方向
と逆の第２の方向の出力電圧状態となるように前記第１
及び第２のスイッチングトランジスタ３，４に夫々接続
された出力変圧器２又は負荷１０と、前記第１及び第２のスイッチングトランジスタ３．４の
コレクタ電流の流れる回路に直列に夫々接続された第１
及び第２の変成器１次巻線５，６又は前記第１及び第２
のスイッチングトランジスタ３．４のコレクタ電流が交
互に流れる共通回路に接続された共通の変成器１次巻線
３５と、前記第１及び第２のスイッチングトランジスタ３．４の
ベース・エミッタ間に夫々接続され且つ前記第１及び第
２の変成器１次巻線５，６又は共通の変成器１次巻線３
５からの正帰還によって前記第１及び第２のスイッチン
グトランジスタ３，４を駆動するように前記第１及び第
２の変成器１次巻線５．６又は前記共通の変成器１次巻
線３５に夫々電磁結合された第１及び第２の変成器２次
巻線１１゜１２と、前記第１及び第２のスイッチングトランジスタ３．４を
オン・オフ駆動するために前記第１及び第２の変成器１
次巻線５，６又は前記共通の変成器１次巻線３５及び前
記第１及び第２の変成器２次巻線１１．１２６’こ電磁
結合された変成器３次巻線１３．１４と、前記第１のスイッチングトランジスタ３をオンする方向
の電圧を前記第１の変成器２次巻線１１に発生させるよ
うに前記変成器３次巻線１３．１４に電流を流すことが
可能であると共に前記第２のスイッチングトランジスタ
４をオンする方向の電圧を前記第２の変成器２次巻線１
２に発生させるように前記変成器３次巻線１３．１４に
電流を流すことが可能なスイッチングトランジスタ駆動
制御回路と、前記第１及び第２の変成器２次巻線１１．１２に直列に
夫々接続され且つ前記第１及び第２のスイッチングトラ
ンジスタ３，４にベース電流を夫々供給することが可能
なように形成されている第１及び第２の電圧非直線素子
と、前記第１及び第２の電圧非直線素子に夫々並列に接続さ
れ且つ前記第１及び第２のスイッチングトランジスタ３
，４を逆バイアスするように充電される第１及び第２の
コンデ゛ンサ５３、５５と、を具備していることを特
徴とするトランジスタインバータ。