JPS6051358B2 - inverter circuit - Google Patents

inverter circuit

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JPS6051358B2
JPS6051358B2 JP53079879A JP7987978A JPS6051358B2 JP S6051358 B2 JPS6051358 B2 JP S6051358B2 JP 53079879 A JP53079879 A JP 53079879A JP 7987978 A JP7987978 A JP 7987978A JP S6051358 B2 JPS6051358 B2 JP S6051358B2
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JP
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primary winding
power supply
capacitor
voltage
transistor
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隆裕 原
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Ikeda Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインバータ回路に関し、スイッチ素子に印加
されるスパイク電圧を無くしたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an inverter circuit that eliminates spike voltages applied to switching elements.

従来のインバータ回路は、例えば第1図に示す如く構
成されている。
A conventional inverter circuit is configured as shown in FIG. 1, for example.

この回路の動作を説明すると、ドライブトランス1の1
次巻線2に第2図イに示すドライブ信号が供給され、そ
の2次巻線3に同波形の信号が生じ、これによりスイッ
チ素子であるトランジスタ4がスイッチング動作する。
即ち、時刻ちから時刻を、の区間トランジスタ4が導通
し、直流電源5、インバータトランス6の1次巻線7の
A側、トランジスタ4のコレクタ・エミッタのループで
電流が流れる。このときダイオード8は逆電圧となつて
いる為遮断されている。次にドライブ信号(第2図イの
時刻tlから時尊2 までの区間トランジスタ4が遮断
状態となる。このときインバータトランス6の1次巻線
7に貯えられたエネルギーが電圧の減少を防ぐ方向に逆
起電力を発生し、ダイオード8は導通状態になり、その
エネルギーは直流電源5に回生される。次に時刻ちで再
びトランジスタ4が導通する。以下同様の動作がくり返
され、トランス6の1次巻線7間には第2図口に示す如
く電源5の約2倍の電位をもつ矩形波状のパルスを発生
することとなり、’これをトランス6により、所定の電
圧に変換して、その2次巻線9から負荷10へ供給する
ようになつている。そして、トランジスタ4の遮断時に
は、そのエミッタ、コレクタ間に電源5の電圧に1次巻
線の電圧が重畳された電圧が印加されるが、トランス6
の1次巻線7は一次巻線AとBとに分割されているので
、その結果が完全でないときは漏洩インダクタンスが存
在し、遮断時にスパイク状の電圧が1次巻線7に発生し
、このスパイク電圧がトランジスタ4に印加されること
となる。スパイク電圧を低くする為には一次巻線AとB
との結合を強くすればよく、この方法としてバイフアイ
ラー巻線が通常行なわれるが、完全に漏洩インダクタン
スを零にすることができず、やはりスパイク電圧が発生
していた。従つて、コレクタ・エミッタ間の耐圧が高い
トランジスタ4を必要とし、トランジスタ4が高価とな
るばかりではなく、スイッチング動作が非常に鈍くなる
という問題があつた。 本発明は上記問題点に鑑み、イ
ンバータトランスの一次巻線に発生するスパイク電圧を
完全に無くすことができ、低い耐圧のスイッチング素子
で動作できるインバータ回路を提供することを目的とし
、その特徴とするところは、直流電源13と、オンオフ
をくり返すようにスイッチング動作するスイッチ素子1
2と、インバータトランス14の1次巻17とのループ
回路を形成し、該1次巻線17に、コンデンサ21と直
流電源13に対して逆方向となるダイオード19との直
列回路で構成した回生回路20を、1次巻線17に貯え
られたエネルギーを回生するように並列接続し、コンデ
ンサ21とダイオード19との接続点と電源13との間
に、電源13によりコンデンサ21を1次巻線17を介
して充電するようにチョーク22を接続した点にある。
To explain the operation of this circuit, 1 of drive transformer 1
A drive signal shown in FIG. 2A is supplied to the secondary winding 2, and a signal having the same waveform is generated in the secondary winding 3, whereby the transistor 4, which is a switching element, performs a switching operation.
That is, from time to time, the transistor 4 is conductive, and a current flows through the DC power supply 5, the A side of the primary winding 7 of the inverter transformer 6, and the collector-emitter loop of the transistor 4. At this time, the diode 8 is cut off because it has a reverse voltage. Next, the drive signal (transistor 4 in the section from time tl to time 2 in FIG. A back electromotive force is generated, the diode 8 becomes conductive, and the energy is regenerated to the DC power supply 5. Next, at a certain time, the transistor 4 becomes conductive again.The same operation is repeated, and the transformer 6 As shown in the opening of Figure 2, a rectangular wave pulse with a potential approximately twice that of the power supply 5 is generated between the primary winding 7, and this is converted to a predetermined voltage by the transformer 6. , is supplied from the secondary winding 9 to the load 10.When the transistor 4 is cut off, a voltage is generated between the emitter and the collector, which is the voltage of the power supply 5 and the voltage of the primary winding superimposed. is applied, but transformer 6
Since the primary winding 7 of is divided into primary windings A and B, if the result is not perfect, there will be leakage inductance, and a spike-like voltage will occur in the primary winding 7 at the time of interruption. This spike voltage will be applied to transistor 4. To reduce spike voltage, primary windings A and B
All that is required is to strengthen the coupling between the two coils, and bifilar winding is usually used as a method for this purpose, but it is not possible to completely reduce the leakage inductance to zero, and a spike voltage still occurs. Therefore, a transistor 4 having a high breakdown voltage between the collector and emitter is required, which not only makes the transistor 4 expensive, but also causes problems in that the switching operation becomes extremely slow. In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an inverter circuit that can completely eliminate the spike voltage generated in the primary winding of an inverter transformer and can operate with switching elements having a low withstand voltage. However, there is a DC power supply 13 and a switching element 1 that repeatedly switches on and off.
2 and the primary winding 17 of the inverter transformer 14, and the primary winding 17 is configured with a series circuit of a capacitor 21 and a diode 19 whose direction is opposite to the DC power supply 13. The circuit 20 is connected in parallel so as to regenerate the energy stored in the primary winding 17, and the power supply 13 connects the capacitor 21 to the primary winding between the connection point of the capacitor 21 and the diode 19 and the power supply 13. The point is that the choke 22 is connected so as to be charged via the terminal 17.

以下、本発明を図示の実施例に従つて説明すると、第3
図において、11はドライブトランス、12はスイッチ
素子としてのNPNトランジスタ、13は直流電源、1
4はインバータトランスで、その2次巻線15には負荷
16が接続され、1次巻線17には、コンデンサ21と
ダイオード19との直列回路で構成した回生回路20が
並列接続され、このコンデンサ21は電源13から1次
巻線17及びチョーク22を介して充電されるようにな
つている。
Hereinafter, the present invention will be explained according to the illustrated embodiment.
In the figure, 11 is a drive transformer, 12 is an NPN transistor as a switching element, 13 is a DC power supply, 1
4 is an inverter transformer, the secondary winding 15 of which is connected to a load 16, the primary winding 17 of which is connected in parallel with a regenerative circuit 20 composed of a series circuit of a capacitor 21 and a diode 19; 21 is configured to be charged from a power source 13 via a primary winding 17 and a choke 22.

次にこの回路の動作を説明する。Next, the operation of this circuit will be explained.

電源13が印加されると、コンデンサ21は1次巻線1
7、チョーク22を介して電源13と同一電圧まて充電
される。ドライブトランス11からのドライブ信号によ
りトランジスタ12は従来と同様スイッチング動作し、
トランジスタ12の通電時には、電源13、インバータ
トランス14の1次巻線17、トランジスタ12のコレ
クタ●エミッタのループ及びコンデンサ21、トランジ
スタ12、チョーク22のループ電流11、電流12が
流れ、1次巻線17、チョーク22にエネルギーが貯え
られる。トランジスタ12の遮断時には、インバータト
ランス14の1次巻線17及びチョーク22には第3図
に示す方向に電圧が生じ、1次巻線17の電圧がコンデ
ンサ21の電圧と同一、又チョーク22の電圧が電源1
3の電圧と同一になると、ダイオード19は導通状態に
なり、電流し、電流Lが流れ、チョーク22に貯えられ
たエネルギーはダイオード19を介して直流電源13に
回生される。又1次巻線17に貯えられたエネルギーは
コンデンサ21を充電する。但し、コンデンサ21の電
圧が電源13の電圧より高くなると、1次巻線17、コ
ンデンサ21、チョーク22、電源13のループで電流
が流れる。即ち、トランジスタ12がオンのとき、コン
デンサ21の電圧が電流12により低下した分を1次巻
線17に貯えたエネルギーで電源13と同一にもどすと
共に、チョーク22に貯えられたエネルギーを電源13
に回生する。
When power supply 13 is applied, capacitor 21 connects primary winding 1
7. Charged to the same voltage as the power supply 13 via the choke 22. The transistor 12 performs a switching operation in the same way as in the conventional case by a drive signal from the drive transformer 11.
When the transistor 12 is energized, the loop current 11 and the current 12 flow through the power source 13, the primary winding 17 of the inverter transformer 14, the collector of the transistor 12, the emitter loop, the capacitor 21, the transistor 12, and the choke 22, and the current 12 flows through the primary winding. 17. Energy is stored in the choke 22. When the transistor 12 is cut off, a voltage is generated in the primary winding 17 of the inverter transformer 14 and the choke 22 in the direction shown in FIG. voltage is power supply 1
3, the diode 19 becomes conductive, current flows, the current L flows, and the energy stored in the choke 22 is regenerated to the DC power supply 13 via the diode 19. The energy stored in the primary winding 17 also charges the capacitor 21. However, when the voltage of the capacitor 21 becomes higher than the voltage of the power supply 13, a current flows in the loop of the primary winding 17, the capacitor 21, the choke 22, and the power supply 13. That is, when the transistor 12 is on, the voltage of the capacitor 21 reduced by the current 12 is restored to the same level as the power supply 13 by the energy stored in the primary winding 17, and the energy stored in the choke 22 is transferred to the power supply 13.
to be regenerated.

以下、同様の動作がくり返される。Thereafter, similar operations are repeated.

そして、1次巻線17間に電源13の約2倍の電位をも
つパルス波形を発生し、負荷16に所定電圧のパルスが
供給されることは従来と同様になる。しかしながら、1
次巻線17は分割されておらず1個であるので、本質的
に漏洩インダクタンスが存在さず、従来のようなスパイ
ク電圧は全く生じない。又、チョーク22、コンデンサ
21、1次巻線17に貯えられたエネルギーは電源13
に回生される為、本質的に電力損は生じない。従つて、
トランジスタ12のコレクタ・エミッタ間に印加される
電圧にスパイク電圧を考慮する必要はなく、耐圧の低い
トランジスタ12を使用することができ、トランジスタ
12が安上りとなり、しかもスイッチング動作も良好と
なる。
Then, a pulse waveform having a potential approximately twice that of the power supply 13 is generated between the primary winding 17, and a pulse of a predetermined voltage is supplied to the load 16, as in the conventional case. However, 1
Since the secondary winding 17 is not divided and is a single piece, there is essentially no leakage inductance, and no spike voltage occurs at all as in the prior art. Also, the energy stored in the choke 22, capacitor 21, and primary winding 17 is transferred to the power source 13.
Since the energy is regenerated, there is essentially no power loss. Therefore,
There is no need to consider spike voltages in the voltage applied between the collector and emitter of the transistor 12, and a transistor 12 with a low withstand voltage can be used, making the transistor 12 inexpensive and providing good switching operation.

なお、前記実施例ではスイッチ素子としてトランジスタ
12を使用しているが、GTOサイリスタ等の半導体ス
イッチを使用してもよく、また実施例ては他励式のイン
バータであるが、自励式のインバータであつてもよい。
さらに、負荷16は1次巻線に並列接続したものてあつ
てもよい。本発明は、直流電源13と、スイッチ素子1
2と、インバータトランス14の1次巻線17とのルー
プ回路を形成し、該1次巻線17に回生回路20を並列
接続したものてあり、インバータトランス14の1次巻
線17は分割されていないので、本質的に漏洩インダク
タンスが存在せず、1次巻線17にスパイク電圧が全く
生じない。従つて、スイッチ素子12に印加される電圧
にスパイク電圧を考慮する必要がなくなり、耐圧の低い
スイッチ素子12を使用することがてき、スイッチ素子
12が安上りとなるばかりではなく、スイッチング動作
が良好となる。しかも、回生回路20を、コンデンサ2
1とダイオード19との直列回路で構成しているので、
回生回路20にトランスや電源が不要で、回路構成が非
常に簡単になり、製造容易でかつ安価に提供し得る。
Although the transistor 12 is used as the switch element in the above embodiment, a semiconductor switch such as a GTO thyristor may also be used, and although the embodiment uses a separately excited inverter, it is also possible to use a self-excited inverter. You can.
Furthermore, the load 16 may be connected in parallel to the primary winding. The present invention includes a DC power supply 13 and a switch element 1.
2 and the primary winding 17 of the inverter transformer 14, and a regenerative circuit 20 is connected in parallel to the primary winding 17, and the primary winding 17 of the inverter transformer 14 is divided. Since there is no leakage inductance, there is essentially no leakage inductance and no voltage spikes occur in the primary winding 17. Therefore, there is no need to consider spike voltages in the voltage applied to the switch element 12, and a switch element 12 with a low withstand voltage can be used, which not only makes the switch element 12 less expensive, but also provides good switching operation. becomes. Moreover, the regeneration circuit 20 is connected to the capacitor 2.
Since it is composed of a series circuit of 1 and diode 19,
The regeneration circuit 20 does not require a transformer or a power supply, and the circuit configuration is extremely simple, making it easy to manufacture and providing at low cost.

また回生回路20が1次巻線17に並列にあるので、ス
イッチ素子12のスイッチング動作により生じるサージ
を負荷側でなく電源側にもつてくることができ、負荷に
悪影響を及ぼさずにサージを確実になくすることができ
る。また、コンデンサ21とダイオード19との接続点
と電源13との間に、電源13によりコンデンサ21を
1次巻線17を介して充電するようにチョーク22を接
続しているので、チョーク22により、スイッチ素子1
2がオンオフするに際して1次巻線17と同様にエネル
ギーの蓄積回生が生じるように動作しながら、サージを
吸収することができ、コンデンサ12の放電抵抗を入れ
ることなくサージを吸収できて、コンデンサ12が放電
する際にも無駄な電力損がなくて済み、チョーク22、
コンデンサ21、1次巻線17に貯えられたエネルギー
は電源13に回生される為、本質的に電力損は生じなく
効率が非常によい。
Furthermore, since the regenerative circuit 20 is in parallel with the primary winding 17, the surge generated by the switching operation of the switch element 12 can be brought to the power supply side instead of the load side, and the surge can be reliably suppressed without adversely affecting the load. can be lost. In addition, a choke 22 is connected between the connection point between the capacitor 21 and the diode 19 and the power supply 13 so that the power supply 13 charges the capacitor 21 via the primary winding 17. Switch element 1
When the capacitor 12 turns on and off, the capacitor 12 can absorb surges while operating so that energy storage and regeneration occurs in the same way as the primary winding 17. There is no wasted power loss when the choke 22,
Since the energy stored in the capacitor 21 and the primary winding 17 is regenerated to the power supply 13, there is essentially no power loss and the efficiency is very high.

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

第1図は従来例を示すインバータ回路図、第2図はその
動作を説明するための波形図、第3図は本発明の一実施
例を示すインバータ回路の回路図である。 12・・・NPNトランジスタ(スイッチ素子)、13
・・・電流電源、14・・・インバータトランス、17
・・・1次巻線、19・・・ダイオード、20・・・回
生回路、21・・・コンデンサ、22・・・チョーク。
FIG. 1 is an inverter circuit diagram showing a conventional example, FIG. 2 is a waveform diagram for explaining its operation, and FIG. 3 is a circuit diagram of an inverter circuit showing an embodiment of the present invention. 12...NPN transistor (switch element), 13
... Current power supply, 14 ... Inverter transformer, 17
...Primary winding, 19...Diode, 20...Regeneration circuit, 21...Capacitor, 22...Choke.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 直流電源13と、オンオフをくり返すようにスイッ
チング動作するスイッチ素子12と、インバータトラン
ス14の1次巻線17とのループ回路を形成し、該1次
巻線17に、コンデンサ21と直流電源13に対して逆
方向となるダイオード19との直列回路で構成した回生
回路20を、1次巻線17に貯えられたエネルギーを回
生するように並列接続し、コンデンサ21とダイオード
19との接続点と電源13との間に、電源13によりコ
ンデンサ21を1次巻線17を介して充電するようにチ
ョーク22を接続したことを特徴とするインバータ回路
1 A loop circuit is formed with a DC power supply 13, a switching element 12 that repeatedly switches on and off, and a primary winding 17 of an inverter transformer 14, and a capacitor 21 and a DC power supply are connected to the primary winding 17. A regeneration circuit 20 constituted by a series circuit with a diode 19 in the opposite direction to 13 is connected in parallel so as to regenerate the energy stored in the primary winding 17, and a connection point between the capacitor 21 and the diode 19 is connected in parallel to regenerate the energy stored in the primary winding 17. An inverter circuit characterized in that a choke 22 is connected between the power supply 13 and the power supply 13 so that the capacitor 21 is charged by the power supply 13 via the primary winding 17.
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