JPS5833791B2

JPS5833791B2 - インバ−タ−

Info

Publication number: JPS5833791B2
Application number: JP52140161A
Authority: JP
Inventors: 利平平松; 定雄西村; 信三武石
Original assignee: Densetsu Kiki Kogyo Kk
Current assignee: Densetsu Kiki Kogyo Kk
Priority date: 1977-11-22
Filing date: 1977-11-22
Publication date: 1983-07-22
Also published as: JPS5472427A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、主変圧器、変成器、主トランジスタ、起動回
路を主体として構成されるいわゆる２鉄心形の自励イン
バーターに係り、簡単な回路構成により、矩形波の時間
巾を正確に制御□□して所望の出力電圧を得るようにし
たものである。

本願の発明の前提となる公知の自励インバーターには、
第１図、第２図および第３図に示すような３種類がある
。

これらはいずれも直流電源Ｐに接続された主変圧器ＴＩ
、主トランジスタＱ１゜Ｑ２、飽和変成器Ｔ２、起動回
路Ｓ、補助電源部Ａからなる。

これらのうち、第１図に示すものは、最も基礎的な２鉄
心インバーター（いわゆるジエンセン回路）、第２図に
示すものは、第１図の改良型で、補助電源部Ａに少しく
差があるが基本的動作は同一である。

第３図に示すものは起動回路Ｓがトリガー回路による方
式で、第１図および第２図に示すものが抵抗Ｒとダイオ
ードＤによる方式である点だけが異なる。

そしていずれの回路においても、主変圧器Ｔ１の１次側
に直流電源Ｐを接続すると、２次側には第５図ａに示す
ような矩形波の電圧が出力する。

ところが近時、第５図すに示すように、交互に開閉する
トランジスタの導通期間の時間巾ｔを制御し、交流電圧
の発生と同時に、出力電圧を制（財）するようにしたイ
ンバータ方式の採用が多くなってきた。

従来、このような目的のため第４図に示すような回路が
使用されていた。

この回路において、出力回路１に結合された制（財）回
路２は、１次側入力回路３と電気的に絶縁する必要があ
る。

そのため、鎖線で囲まれた回路４は、変成器５と補助の
変圧器６とによって磁気結合するとともに、この補助変
圧器６とこれに接続されたトランジスタ７等とにより構
成された補助電源部８が必要であり（この場合はリンギ
ングチョークコンバータ）、また、トランジスタ９゜１
０などの能動素子やＩＣ等からなるパルス巾変調器１１
が必要となり、全体の構成が複雑になるなどの欠点があ
った。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、自励発
振するインバーターの飽和変成器に、さらに制御巻線を
設け、この制御巻線に整流器を介して制御トランジスタ
を結合し、この制御トランジスタに誤差検出用制御回路
を結合し、この制御回路により制御トランジスタを開閉
制（財）することにより、前記飽和変成器の飽和前に主
トランジスタを開閉制（財）して他励発振せしめてなる
ものである。

したがって主トランジスタを制御するのに補助電源を必
要とせず、また回路も極めて簡単でしかも正確な電圧制
御ができるものである。

本発明の一実施例を第６図以下の図面に基づき説明する
。

２０．２１は、直流電源の入力端子で、この入力端子２
０．２１は、インバーター２２および平滑ろ波器２３を
介して出力端子２４．２５に接続されている。

前記インバーター２２は、主変圧器２６、飽和変成器２
７、主トランジスタ２８，２９および起動回路３０より
なっている。

また、主変圧器２６と飽和変成器２７とには、補助電源
部としての巻線３１，３２がそれぞれ設けられ、これら
の巻線３１．３２は抵抗３３を介して接続され、ここか
ら供給された電流がベース電流供給巻線３４゜３５を介
して主トランジスタ２Ｂ、２９に供給されるようになっ
ている。

飽和変成器２７には、さらに制御巻線３６が設けられ、
この制御巻線３６の両端に全波整流器３７を介して制御
トランジスタ３８が接続され、この制御トランジスタ３
８のベース回路には、出力電圧と基準電圧との差により
オン、オフ信号を発する誤差検出用の制御回路３９が接
続されている。

前記起動回路３０は、例えば抵抗４３、コンデンサ４５
、トリガーダイオード４０、巻線４１の他に、放電用ダ
イオード４２、抵抗４４により構成されており、この回
路３０は、起動後の電力損失が極めて少ない利点がある
。

しかしその他生トランジスタ２８．２９のエミッタと巻
線３４゜３５との間にダイオードを挿入するとともに、
このダイオードのカソードと入力端子２０との間に起動
抵抗を挿入した第１図または第２図のような回路による
こともできる。

この場合は起動後抵抗を切離すようにすれはなおよい。

また、前記主変圧器２６の２次側には、ダイオード４６
、４７、リアクトル４８およびコンデンサ４９からな
る平滑る波器２３を介して出力端子２４．２５に接続さ
れている。

つぎに本発明の詳細な説明する。

まず、第６図に示す回路の起動時の自励発振の動作を説
明する。

直流電源の投入により起動回路３０のコンデンサ４５に
抵抗４３を介して充電され、この充電電圧が所定以上に
なると、トリガーダイオード４０がオンして巻線４１に
急激に電流が流れる。

すると、巻線４１の起電圧によってｔ１時に第９図ａに
示すようなベース電流（■Ｂ１（ｌ−））が一方の主ト
ランジスタ２８に流れてこれをオンにする。

この主トランジスタ２８のオンで、前記コンデンサ４５
はダイオード４２、抵抗４４、主トランジスタ２８を介
して放電するとともに、主変圧器２６の１次巻線から一
方の主トランジスタ２８を通ってコレクタ電流が流れる
。

ｔ２時に至り飽和変成器２７が飽和する。

ここで、第７図は第６図の回路の一部を抽出したもので
、これはさらに等価的には第８図のようにあられすこと
ができる。

しかるに、前記飽和変成器２７が飽和したということは
、第８図の開閉器５０が短絡されたのと同様になる。

ここで、今まで流れていた順方向のベース電流■Ｂ１（
ト）は、開閉器５０を通じて流れて主トランジスタ２８
のベースには供給されなくなるだけでなく、また、導通
中の主トランジスタ２８のコレクタ電流■。

１は、エミッタを通じないで、第５図の■Ｂ１（−＠の
ように開閉器５０を通じて流れる。

すなわち、ベース電流■８、は、逆転して逆バイアス電
流と同等になり、オフ動作を速やかにする。

ｔ３時に至り一方の主トランジスタ２８が完全にオフす
ると、巻線３２の蓄積エネルギーにより巻線３５に第９
図すのようなベース電流ＩＢ２（＋）が流れて他方の主
トランジスタ２９をオンにする。

前記同様にしてｔ４時に他方の主トランジスタ２９がオ
フすると、再び一方の主トランジスタ２８はオンし、以
下主トランジスタ２８゜２９は交互にオン、オフを繰返
す。

なお、ｖｏｌ。ｖｏ２は主トランジスタ２８，２９のコ
レクタ電圧である。

この主トランジスタ２８．２９のオン。オフで主変圧器
２６の２次巻線には、第５図ａのような矩形波電圧が発
生し、ダイオード４６゜４７で整流され、平滑る波器２
３で平滑化され、出力端子２４，２５には直流電圧が出
力される。

以上のようにして、飽和変成器２７の飽和により主トラ
ンジスタ２８．２９が自励発振をした後、本発明では第
１０図ａ、ｂに示すようにトランジスタ３８により飽和
変成器２７の飽和時間Ｔ。

より短かい時間Ｔ１で強制的に短絡して等価的により
正確に開閉動作を行な４つしめるものである。

つまり、自励発振して出力電圧が基準電圧に達した後は
、誤差検出用制御回路３９の信号で制御トランジスタ３
８をオンせしめ、第１０図ａ、ｂのように主トランジス
タ２８，２９のベース電流■。

を流せば、変成器２７は、飽和する前に短絡され、した
がって、第８図と同様の作用をする。

以上の動作をさらに詳細に説明する。

第１２図ａに示すように、１１１時において出力電圧が
基準電圧を越えて誤差検出用制御回路３９から信号が出
て制御トランジスタ３８がオンするｔｔｏからｔｌｌま
での時間は出力電圧の変動で変動する）と、同図すに示
すように、主トランジスタ２８のベース電流■８が反転
することは前述の通りである。

しかし、このベース電流■８のマイナス分■ＢＨにより
一方の主トランジスタ２８は遮断動作を開始し、ｔ１２
時に至りで、この主トランジスタ２８の蓄積時間が終る
と、主トランジスタ２８のオフ動作が始まり、ｔ１３時
に至ってオフが完了する。

さらにｔｔ４時に至って、制（財）トランジスタ３８が
オフになる（ｔｌｏからｔ１４までの時間は制御回路
３９により決定される一定時間Ｔ２と、変成器２７の
巻線３２に蓄えられていた電磁エネルギーにより、他方
の主トランジスタ２９側にベース電流■Ｂ２を供給し、
この主トランジスタ２９をオンにする。

このようにして主トランジスタ２８，２９のコレクタ電
圧■。

７．■ｏ２はそれぞれ第１２図Ｃの実線と点線で示すよ
うに変化する。

つまり、変成器２７の飽和時間Ｔ。より以前の時間Ｔ２
に制（財）トランジスタ３８で強制的に短絡されて他励
発振となる。

以上の動作の繰返しによって、主変圧器２６の２次側に
は第１２図ｄに示すような電圧■を出力することになる
。

しかして、本発明は、この１１３時からｔｔ４時までの
間に、主変圧器２６に供給電圧がないにも拘らず、制（
財）トランジスタ３８がオフしたｔｔ４時に至ると巻線
３２の蓄積エネルギーで他方の主トランジスタ２９をオ
ンさせ得るようにしたのが最も重要な理論的ポイントと
なる。

実際の回路においては、第８図の開閉器５０のように、
クリチカルなオン、オフ動作は行なわれない。

すなわち、第６図のような回路においては、変成器２７
に励磁電流■〆が存在する。

この点を第１２図ｅと第１１図について説明すると、磁
束の変化Ａφは、次式であられされる。

Ａφ−ｆ ”ＶＢｄｔｔｔ。

ここに、ｖＢは、変成器２７の巻線３２の発生電圧であ
る。

実際には、１１１時における磁束グの位置は、第１１図
における＋φｍであり、これに必要な励磁流は■φｍで
ある。

これは、第１２図ｇの■φｍに相当する。

しかして、ｔｌｌ〜ｔ１４の間、変成器２Ｔが極めて小
さなインピーダンスによって短絡されると、第１１図の
φｍ点は固定され、励磁電流■φｍは、前記インピーダ
ンスが零であると仮定すると、無限に継続することにな
る。

なお、第１１図中点線は、変成器２７の飽和による自励
発振時の磁束φの特性である。

つぎに、ｔｔ４時に至り、制御□□トランジスタ３８が
オフすると、励磁電流■φｍは、零点にかえろうとして
磁束φの変化を起す。

この磁束φの変化により、−Ａφ−一■ という電圧が
発生し、こｄｔ ” の電圧−■８が他方の主トランジスタ２９側にベース電
流ＩＢ２を流そうとする電圧源となり、この主トランジ
スタ２９をオンさせる。

一旦オンすると、巻線３１，３２、抵抗３３によって加
勢され、主トランジスタ２９は、確実に飽和する１でオ
ンされて継続する。

つぎに、第１３図ａ ”−ｅは、主トランジスタ２Ｂ
、２９のオフ時間の長い場合を示し、その動作は第１２
図ａ ”−ｅと同様である。

すなわち、制御トランジスタ３８のオン時間は、出力電
圧が基準電圧より低くなると、それに応じて第１３図ａ
に示すように長くなり、それぞれの主トランジスタ２８
，２９のベース電流ＩＢ１．÷Ｂ２、コレクタ電圧ｖ。

１．■ｏ２および主変圧器２６への供給電圧■が第１３
図す、ｃ、ｄのように示される。

また、ｅは変成器２７の励磁電流■φであり、ｔ１□〜
ｔ１４間は、制御トランジスタ３８がオンしている拘束
時間を示している。

ただし、前述のように、ｔｌｏ−ｔ１＋間は制（財）回
路３９のもつ周期Ｔ２で一定である。

この拘束時間中、励磁電流■φは、短絡回路のインピー
ダーによって消耗を続けるが、１１４時に至っても通常
はまだ残留しているので、直ちに反転動作を開始する。

もし、反転動作の時間ｔ１４が、エネルギー消耗までの
時間Ｔ３より長くなれば、反転励磁エネルギーが消耗さ
れ尽しているため、反転は不可能となる。

しかし、この時間Ｔ３までの間であれば、拘束休止
時間をとり得る。

なお、第６図の実施例では、変成器用電源部として、第
２図および第３図の例のように、主変圧器２６に別巻線
３１を巻回し、ここから供給するようにしたが、第１図
の例のように、主変圧器２６の主巻線から供給すること
ができることは勿論である。

本発明は上述のように横取したので、制御トランジスタ
３８のオン、オフ時間の制御により主トランジスタ２８
．２９のオン、オフ時間も制御され、主トランジスタ２
８．２９の交互反転と休止時間が任意に制御できる。

すなわち、パルス巾変化による定電圧装置に利用できる
。

特に、本発明は、特別な補助電源を要せずに、入力回路
と出力回路との間に絶縁がとれ、また、主トランジスタ
２８．２９のベース制（財）エネルギーは、主変圧器２
６から供給され、制御回路３９で消費されるエネルギー
は、制御□□トランジスタ３８のベースのみであり、極
めて微小な電力であり、さらに、極めて正確な動作が確
保できる等すぐれた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は、従来のインバ
ーターの電気回路図、第５図ａ、ｂは主変圧器の２次側
への供給電圧波形図、第６図は本発明によるインバータ
ーの一実症例を示す電気回路図、第７図は第６図の要部
の電気回路図、第８図は第７図の等価回路図、第９図は
自励発振時の各部の波形図、第１０図は本発明による他
励発振時の波形図、第１１図はＢ−Ｈ曲線図、第１２図
および第１３図は各部の特性図である。２０．２１・・・・・・入力端子、２２・・・・・・イ
ンバータ２３・・・・・・平滑ろ波器、２４、２５・
・・・・・出力端子、２６・・・・・・主変圧器、２７
・・・・・・変成器、２８゜２９・・・・・・主トラン
ジスタ、３０・・・・・・起動回路、３１．３２，３４
，３５，３６・・・・・・巻線、３７・・・・・・整流
器、３８・・・・・・制（財）トランジスタ、３９・・
・・・・制御回路、４０・・・・・・トリガーダイオー
ド、５０・・・・・・開閉器。

Claims

【特許請求の範囲】１主変圧器、飽和変成器、主トランジスタおよび起動
回路を主体とし、前記主変圧器の１吹上巻線または別に
巻回した巻線の両端を抵抗を介して前記飽和変成器の１
次巻線に結合し、この飽和変成器の２次巻線を主トラン
ジスタのベース・エミッタ間に接続して構成された２鉄
心型の自励インバータにおいて、前記飽和変成器にさら
に制御巻線を設り、この制御巻線に整流器を介して制御
□□トランジスタを接続し、この制御トランジスタを、
前記主変圧器の出力側に設けられ、出力電圧と基準電圧
との差に応じてデユーティ比の異なるオン、オフ信号を
発する誤差検出用制御回路に接続してなり、前記飽和変
成器の飽和時間に達する前に制御□□トランジスタで飽
和変成器を短絡するようにしたことを特徴とするインバ
ーター。２主トランジスタは、交互に開閉する２個からなる特
許請求の範囲第１項記載のインバーター。３主トランジスタは１個のフォワードコンバータから
なる特許請求の範囲第１項記載のインバーター。