JPS62281298A - トランジスタインバ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直流電圧を高周波電圧に変換するトランジ
スタインバータに係わり、とくにスイッチ動作を行う主
トランジスタのドライブ方式に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えば照明学会研究会資料ＬＳ−８５−１２〜
１８Ｐ１７、Ｐ２Ｏに示された従来の放電灯点灯装置の
回路図である。この第２図において、（１）は直流電源
、（２）は直流電源（１）の直流電圧を高周波電圧に変
換する負荷電流帰還形の一方式トランジスタインバータ
、（３）は？ｆｔ極（３ａ）、（３ｂ）を有する放電灯
、（４）は放電灯（３）のランプ電流を制限するパラス
トチゴーク、（５）は放電灯（３）の両端に接続された
始動コンデンサである。次にトランジスタインバータ（
２）の回路構成を説明する。

（６）はスイッチングを行う主）・ランジスクで、エミ
ッタが直流電源（１）の食極に接続され、また直流電源
（１）の正極とコレクタ間には出カドランス（７）と共
振コンデンサ（８）とが並列に接続されている。（９）
は負荷回路に挿入された電流変成器（以下、ＣＴと略記
する）、（１０）、（１１）、（Ｉ２）は互いに直列接
続された発振起動抵抗、抵抗およびダイオードで、直流
電源（１）の正極と主トランジスタ（６）のベース間に
発振起動抵抗（ｌＯ）が、また主トランジスタ（６）の
ベース・エミッタ間に抵抗（１１）とダイオード（１２
）とが接続されている。このように構成された放電灯点
灯装置は、まず直流電源（１）を投入すると発振起動抵
抗（１０）を介して主トランジスタ（６）がオンに移行
する。これにより主トランジスタ（６）を介して出カド
ランス（７）あるいは負荷回路（パラストチョーク（４
）と電極（３ａ）、（３ｂ）と始動コンデンサ（５）の
直列回路）に電流が流れ、この負荷電流がＣＴ　Ｔ９１
を介して主トランジスタ（６）の入力に正帰還され、コ
ンデンサ（１３）が充電されながら、主トランジスタ（
６）はオン状態を保つ。そしてこの振動性のベース電流
が逆方向に流れるようになり、主トランジスタ（６）の
ジャンクションの蓄積電荷が消去されると主トランジス
タ（６）は急速にターンオフする。

その後は出カドランスと共振コンデンサ（８）で構成さ
れるタンク回路に貯えられた電気エネルギーが振動し、
上記負荷回路に共振電流が流れる。

この負荷電流がＣＴを介してダイオード（１２）を流れ
トランジスタ（６）がオフ状態を保つ。そして、振動性
の負荷電流によって再びＣＴ　（９１の２次巻Ｉｌ！　
（９ｂ）に主トランジスタ（６）への正帰還電流が流れ
ろようになり、主トランジスタ（６）がターンオンして
上記の動作を繰り返し、例えば２０〜５０’Ｋ）ｔｚ程
度の高周波で主トランジスタ（６）はスイッチングを行
う。この時、始動コンデンサ（５）の容量をパラストチ
ョーク（４）とＬＣ共振する値に設定しであるので、放
電灯（３）の電極（３ａ）、（３ｂ）に高周波の共振電
流が流れろと同時に始動コンデンサ（５）の両端に高電
圧が生じ、この電圧によって放電灯（３）が点灯する。

放電灯（３）が点灯した後は始動コンデンサ（５）と並
列に放電灯（３）のインピーダンスが接続された形とな
り、これを負荷回路として上述したのと同様にトランジ
スタインバータ（２）が発振動作を継続し、放電灯（３
）にパラストチョーク（４）で制限される高周波電流が
流れろ。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のようなトランジスタインバータで
（よ次のような問題点があった。第３図はこの問題点を
説明するための波形図で、実線波形と点線波形はそれぞ
れ主トランジスタ（６）のコレクタ電流（ｒｅ）とコレ
クタ・エミッタ間電圧（Ｖｃｅ）を示し、またこれらの
波形の各サイクルにおいて（Ｉ２）は主トランジスタ（
６）がオフしている期間を示し、（Ｔ、）、（Ｉ４）は
それ以外の期間を示す。

第２図に示す従来のトランジスタインバータで（よ主ト
ランジスタ（６）の特性によっては、第３図（ａｌて主
すように主！・ランジスタ（６）のターンオフ時の期間
（Ｔ、）で生じろスイッチング損失が非常に大きくなる
問題点がある。このスイッチング損失は、ＣＴ　１９１
の２次巻線（９ｂ）が主トランジスタに供給するベース
電流値を制限するベース抵抗を２次巻線（９ｂ）と直列
に挿入することによって低減できろことがわかった。し
かしながら、この時、主トランジスタ（６）の波形は第
３図（ｂ）のように、期間（Ｔ、）＞期間（Ｔ１）とな
り電圧（Ｖｃｅ）のピーク値が高くなったり、また負荷
電流にＭ流成分が生じ負荷が第２図で示したような放電
灯の場合、放電灯の短寿命化につながる問題が発生する
。この問題を解決する安価な方法として、ベースコンデ
ンサ（１３）の容量を小さくすることによって、期間（
Ｉ４）２期間（Ｔ１）とできるが第３図（ｅ）に示すよ
うに主トランジスタ（６）が−瞬オンすることによって
パルス状のコレクタ電流Ｉｃが流れる期間（Ｔ、）が発
生し、主トランジスタ（６）の損失が増大する新たな問
題が生じろ。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、従来の回路に簡単で安価な回路部品を付加すること
によって発振の各サイクルにおいて上記主トランジスタ
のオフ期間とそれ以外の期間を同程度の長さに設定し、
主トランジスタのスイッチング損失を非常に少なくでき
るトランジスタインバータを得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わるトランジスタインバータは、主トラン
ジスタのベース電流値を制限するベース抵抗と、ベース
コンデンサと並列に接続したダイオードを付加したもの
である。

〔作用〕

この発明においては、ベース抵抗を付加することによっ
て主トランジスタのターンオフ時のスイッチングロスを
低減し、またダイオードを付加することによってベース
コンデンサの容量をある程度小さくしても主トランジス
タのオフ期間の最後の部分で、この主トランジスタにパ
ルス状のコレクク電流が生じろことを防止できろ。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す放電灯を負荷とした
トランジスタインバータの回路図である。

図中、（１）〜（１３）は第２図に示す従来例と同様で
あるため同一または相当する部分に同一符号を付してそ
の説明を省略する。また、（１４１１よベースコンデン
サと並列に、Ｃｒｔ９１の２次巻線（９ｂ）から主トラ
ンジスタインパーク（６）に供給される順方向のベース
電流を阻止する方向つまり、カソードを主トランジスタ
インバータのエミッタ側に接続したクリップ用ダイオー
ドで、また（Ｉ５）は２次巻線（９ｂ）に直列に挿入し
たベース抵抗である。

次にかかる構成のトランジスタインバータの動作につい
て説明する。直流電源（１）が投入されると従来例と同
様な動作でトランジスタインバータ（２）が発振し、放
電灯（３）が点灯する。

次に、放電灯（３）が点灯後の主トランジスタ（６）の
スイッチ動作について従来例と異なる点を説明する。今
ＣＴ　（９１によって２次巻線（９ｂ）の自己インダク
タンスとベースコンデンサ（４３１によってほぼ決まる
振動電流が主トランジスタ（６）に順方向のベース電流
として供給されているところから説明を始める。この時
（ま上記したようにクリップ用ダイオード（１４）ｌよ
逆方向なのでベースコンデンサ（１３）が充電されてい
る。そして、やがてベース電流が逆方向に流れるように
なるとクリップ用ダイオード（１４）がオンし、よって
ベースコンデンサ（１３１＋よ主トランジスタ（６１の
エミッタ側を負としてクリップ用ダイオード（１４）の
ＰＮ接合電圧にクリップされ、したがって主トランジス
タ（６）の期間の最後の部分で２次巻線（９ｂ）の電圧
が零に近づいてもベースコンデンサ（１３）の電圧では
主トランジスタ（６）にベースが供給できないためにパ
ルス状のユレクタ電流Ｉｃが流れることがない。

よって、ベース抵抗（１５）を挿入したことによって主
トランジスタ（６）のオフ以外の期間が第３図で示した
期間（Ｔ、）から期間（Ｔ４）のように長くならないよ
うにベースコンデンサ（１３）の容量を低減させても第
３図で示した期間（Ｔ、）が生じろことばない。一方、
ベース抵抗（１４）を挿入したことによって順方向のベ
ース電流が低減され主トランジスタ（６）のターンオフ
時のスイッチング損失が低減されている。す上の説明に
よす第１図の実施例の主トランジスタ（６）のコレクタ
電流（Ｉ　ｃ）波形とコレクタ・エミッタ間電圧（Ｖｃ
ｅ）波形は、第３図（ｄ）のようになる。

なお、上記実施例では、帰還電源を負荷電流を帰還する
ＣＴからとったが、出カドランスに設けた補助巻線など
からとってもよい。またベース抵抗（よ主トランジスタ
のベース電流を低減できる位置ならばこの実施例に限っ
たもので（まなく、また、ベース抵抗値を零としてもこ
の発明の効果はある。さらに、負荷は放電灯に限ったも
のではなく、また、直流電源（よ商用交流電源を整流平
滑したものでもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、従来のトランジスタ
インパークにおいてはスイッチ動作を行う主トランジス
タのターンオフ時のスメソチング損失が大きい特性を有
するトランジスタを用いても、発振波形の各サイクルに
おける主トランジスタのオフ期間とそれ以外の期間の比
率を良好に設定しながら主トランジスタの損失を少なく
できる自動一方式のトランジスタインバータを得ること
ができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例による放電灯を負荷としたト
ランジスタインバータの回路図、第２図は従来の放電灯
点灯装置の回路図、第３図は第１図、第２図の回路動作
を説明するための波形図である。 図において、（１）は直流電源、（６）は主トランジス
タ、（１０）ｉま発振起動電源、（１３）はペースコン
デンサ、（１４）はクリップ用ダイオード、（１５）は
ベース抵抗である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）帰還電源とインダクタンス素子とベースコンデン
   サの直列回路と、抵抗とダイオードの直列回路をスイッ
   チ動作を行う主トランジスタの入力部に接続し、帰還電
   源から主トランジスタに供給される振動性のベース電流
   によって主トランジスタをターンオフさせる自励式のト
   ランジスタインバータにおいて、上記ベースコンデンサ
   と並列に上記帰還電源から主トランジスタに供給される
   順方向のベース電流を阻止する方向に接続したダイオー
   ドと、上記帰還電源と直列に接続し上記ベース電流値を
   制限するベース抵抗を付加したことを特徴とするトラン
   ジスタインバータ。
2. （２）帰還電源とインダクタンス素子が負荷電流を帰還
   する電流変成器の２次巻線であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のトランジスタインバータ。