JPH052590U

JPH052590U - 高圧発生器

Info

Publication number: JPH052590U
Application number: JP7826591U
Authority: JP
Inventors: 宏金井; 昭広内田
Original assignee: 株式会社高見澤電機製作所
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案は直流または交流電圧を入力とするト
ランジスタを使用した自励式発振回路を有する高圧発生
器において、前記トランジスタの起動回路の性能改善に
関するものである。【構成】直流たは交流電圧を入力電源とし、トラン
ジスタを使用した自励式発振回路を有し、パルストラン
スにて一次側の電圧をその二次側に昇圧して、その出力
端子間に高電圧を発生させる高圧発生器において、前記
トランジスタを起動させるための起動回路に電源投入時
のみ起動をかけるようにして、該トランジスタの保護を
計ったものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、直流または交流電圧を入力電源とするトランジスタを使用した自励式発振回路を有する高圧発生器の性能改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来のオゾン脱臭装置および空気清浄器等に使用されている高圧発生器は、直流または交流電圧を入力電源とするトランジスタを使用した自励式発振回路を利用したものが用いられている。この種の高圧発生器に使用されている従来の自励式発振回路の起動回路は、図３に示すように起動抵抗１本で構成しているものがあるが次のような不都合がある。以下、利用機器として、オゾン脱臭器用と空気清浄用の二つの場合に分けて説明する。

【０００３】（オゾン脱臭器用高圧発生器の場合）図３において、なんらかの原因でパルストランスＰＴの二次側出力（５番−６番間）短絡した状態で長い間トランジスタＴｒの起動回路に通電すると、トランジスタＴｒが異常発熱もしくは熱暴走を起こし破損する。この要因はパルストランスＰＴの二次側が短絡されることにより通常は発振機能が停止し、トランジスタＴｒはＯＦＦ状態を維持するが起動抵抗Ｒ２において、外気温が低温時および直流増幅率（ＨＦｅ）の変動等を考慮し、確実にトリガーさせるために起動抵抗Ｒ２の値を小さく選定すると、電源Ｅより起動抵抗Ｒ２を介して直流ｉ_１がトランジスタＴｒのべースへ向かって流れてしまう不都合がある。ＳＷ→Ｒ２→Ｔｒのベース→エミッタ→Ｅ→ＳＷの回路

【０００４】このため、ＨＦｅ×ＩｂだけトランジスタＴｒのコレクタには電流ｉ_２が流れ、トランジスタＴｒの発振は停止状態にある。この状態が維持することにより、トランジスタＴｒは徐々に発熱もしくは熱暴走を起こし、異常発熱に至るか、破損に至る。従って、起動抵抗Ｒ２の値はこの問題のみを考慮すれば大きい方が望ましい。しかし、電源投入時にトランジスタＴｒをＯＮさせるためには上述した如く最低必要とする起動電源ｉ_１が要求されるため、起動抵抗Ｒ２はあまり大きくとることはできない。

【０００５】この二つの条件を同時に満足するように設計することは非常に困難であるため、パルストランスＰＴの二次側出力短絡状態におけるトランジスタＴｒの破損は犠牲にし、起動抵抗Ｒ２の値は小さめに設定しているのが現状である。

【０００６】（空気清浄器用高圧発生器の場合）空気清浄器の集塵量が増加し、出力電流の増加に対して（集塵量が増すと出力電流Ｉｓも増加する。）安全機能として付与するフの字特性（図５参照）を利用した高圧発生器回路において、図５のＡ点以降に高圧出力特性が移行中もしくは移行した時、電源Ｅから起動抵抗Ｒ２を介して電流ｉ_１がトランジスタＴｒのベースへ流れてしまい、トランジスタＴｒは活性領域でスイッチング動作をし発振を継続する。この状態で電流ｉ_１を長く通電すると、前記同様にトランジスタＴｒは異常発熱もしくは熱暴走を起こし破損する。

【０００７】以下、従来の起動回路を図３に基づき詳細に説明すると、スイッチＳＷをＯＮにして直流電源Ｅにより直流電源ｉ_０が印加されると、起動抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒのベースに起動電流ｉ_１が流れる。これによりトランジスタＴｒはＯＮし、Ｎｃ巻線に入力電圧Ｅが印加され、電流ｉ_２が流れ始めることによりＮｂ巻線にもドット・マーク側を正とする電圧が発生し、ベース抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１を介してトランジスタＴｒのベースへ電流がさらに流れ、動作点をより深くしＯＮ状態になる。この時、Ｎｏ巻線にはドット・マーク側を正とする高電圧が発生する。（図４の下側）

【０００８】その後、トランジスタＴｒはＩｃ＝ＨＦｅ×Ｉｂの点でベース電流不足となり、飽和領域から活動領域を経てトランジスタＴｒはＯＦＦ状態に至る。トランジスタＴｒがＯＦＦすると、各巻線には今までとは反対にドット・マーク側が負となるような極性で逆起電力が発生する。コンデンサＣ１の電荷はトランジスタＴｒのベース側がマイナス（−）になるよう充電されていたが、今度はベース側がプラス（＋）になるようにコンデンサＣ１の電荷はベース抵抗Ｒ１を介してＮｂ巻線およびダイオードＤ１を介して逆充電される。この時、Ｎｏ巻線にはドット・マーク側を負とする高電圧が発生する。（図４の上側）

【０００９】その瞬間、パルストランスＰＴのＮｏ巻線内に残った残留エネルギーがＮｂ巻線にバックスイングし、再度トランジスタＴｒはＯＮし、連続的な発振を持続する。逆にパルストランスＰＴの二次側を短絡した状態では残留エネルギーが零となってしまい連続的な発振は起こらなくなる。

【００１０】次に、トランジスタＴｒの起動回路について説明すると、従来の起動回路は図３に示すように起動抵抗Ｒ２の１本で構成され、電源投入時にトランジスタＴｒに起動をかけていた。また、電源投入時以外の時も常時起動電流ｉ_１はトランジスタＴｒのベースに流れていた。この場合、周囲温度や部品のハラツキ等を考慮し、かつ保障する入力電圧範囲の下限においてもトランジスタＴｒは起動がかからねばならず、これを考慮すると起動抵抗Ｒ２の値はかなり小さく設定し、それなりの起動電源を流さなければならない。こうした場合、動作上、次のような不都合が発生する。

【００１１】まず、オゾン発生器用の高圧発生器について述べると、パルストランスＰＴの二次側が短絡し、かつ電源電圧Ｅが印加された場合には、時間と共にトランジスタＴｒが異常発熱もしくは熱暴走を起こし、やがて破損する。パルストランスＰＴの二次側を短絡すると前述した理由により各巻線に電圧が発生しなくなりトランジスタＴｒがスイッチング動作をしなくなり、起動抵抗Ｒ２から流れる直流電流ｉ_１のみがトランジスタＴｒのベースに流れ込み、それに伴いコレクタ電流が流れ出すため異常発熱する。

【００１２】次に、空気清浄器用の高圧発生器について述べると、パルストランスＰＴの二次出力特性が図５に示すようにフの字特性を持つ形で使用する場合があり、これはパルストランスＰＴの二次側の負荷電流が大きくなると、それに伴い二次出力電圧は低くなっていき、ある時点（図５のＡ点）を過ぎると、急激に出力が零になるような特性を示すものである。なお、オゾン発生器用高圧発生器の場合には負荷電流および二次出力電圧を一定にして使用するのが普通である。

【００１３】回路動作としては、前述したとおりであって、異なる点はパルストランスＰＴの出力特性が図５のＡ点に近づくにつれて、各巻線内で発生する電力が下がっていき、これによりトランジスタＴｒのベース電流も減少し（Ａ点以降に至った時）、やがてはＯＦＦし、発振を停止する動作をする。しかし、従来における起動回路の場合は常時直流電源Ｅより起動抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒのベースへ起動電流ｉ_１が流れてしまうので、各巻線内の電圧が減少し、Ｎｂ巻線の３番からベース抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１を介して流れてくるベース電流が少なくなっても、これと起動抵抗Ｒ２より流れてくる電流ｉ_１の和で図５のＡ点以降でもトランジスタＴｒは発振してしまう不都合がある。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、前記の課題を解決するためにトランジスタＴｒを起動する起動回路への通電は、電源投入時のみ起動をかけることを特徴とし、その目的はオゾン発生器用高圧発生器の場合はパルストランスＰＴの二次側短絡状態での使用においても、トランジスタＴｒの異常発熱および熱暴走による破損防止にある。また、空気清浄器用高圧発生器の場合はフの字特性（図５）のＡ点以降に高圧出力特性が至った時、即座にトランジスタＴｒのスイッチング動作を停止させることを可能とすることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

図７は本考案の実施例を示す高圧発生器の回路であって、図中Ｅは直流電源、Ｔｒはトランジスタ、Ｄ１，Ｄ２はダイオード、ＰＴはパルストランス、、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサ、Ｒ１はブース抵抗、Ｒ３は放電抵抗およびＲ４は保護抵抗である。直流電源Ｅのプラス（＋）側はパリストランスＰＴのＮｃ巻線を介してトランジスタＴｒのコレクタに接続されている。トランジスタＴｒのベースはコンデンサＣ１およびベース抵抗Ｒ１を介してＮｂ巻線の３番に、Ｎｂ巻線の４番とエミッタは直流電源Ｅのマイナス（−）側に接続されている。ダイオードＤ１はそのカソードをトランジスタＴｒのベースに、アノードをエミッタに接続されている。また、放電抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２は並列に接続され、一方は直流電源Ｅのプラス側へ、他方はダイオードＤ２のアノードに、カソードは保護抵抗Ｒ４を介してトランジスタＴｒのベースに接続されている。

【００１６】次に、本考案のトランジスタＴｒの起動回路の動作について説明すると、今、直流電源Ｅが印加されると、プラス側よりコンデンサＣ２およびダイオードＤ２、保護抵抗Ｒ４を介してトランジスタＴｒのベースへ微分波で（図２参照）起動電流ｉ_１が流れる。この電流ｉ_１はコンデンサＣ２の充電が完了してしまうとそれ以降は流れなくなる。その後の動作は従来回路と同じであるので説明を省略する。ここで、放電抵抗Ｒ３はコンデンサＣ２の放電用のものであり、その値は初回動作時に充電された電荷を電源再投入時迄に放電可能な限り、出来るだけ大きい方がよい。ダイオードＤ２はトランジスタＴｒがＯＦＦし、ベース・エミッタ間に逆バイアスがかかった際、コンデンサＣ２に流入するのを防止するためのものである。また、保護抵抗Ｒ４は電源投入時におけるトランジスタＴｒのベース電流制限用抵抗である。

【００１７】このような動作をすることにより、パルストランスＰＴの二次側が短絡状態になり、かつ電源Ｅが印加された場合でも起動回路からは電源投入時以外は起動電流ｉ_１（トランジスタＴｒのベース電流）が流れないため、（厳密には放電抵抗Ｒ４を介して従来回路と比して１／１０程度の微小電流は流れるが）トランジスタＴｒは完全なＯＦＦ状態を持続し破損にまでは至らない。従って、このような動作を利用してフの字特性を利用した空気清浄器用高圧発生器にも応用できる。空気清浄器用の場合でも起動回路からは電流が流れないため、パルストランスＰＴの二次出力特性が図５のＡ点以降に至った際、即座にトランジスタＴｒをＯＦＦさせ、発振を停止させることができる。

【００１８】なお、本考案の起動回路の理想的な構成について説明したが、それを起動する頻度の回数に応じて放電抵抗Ｒ３を不要とすることができ、また、保護抵抗Ｒ４もコンデンサＣ２とダイオードＤ２の設定値により必要に応じて省略することが可能であることはいうまでもない。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、高圧発生器の起動回路を改良したことによりトランジスタＴｒに起動をかけるだけの目的で電源投入時のみ起動用コンデンサＣ２およびダイオードＤ２、保護抵抗Ｒ３を介して起動電流を流し、それ以降起動回路からは電流を流さないようにすることが可能となったので、オゾン脱臭用高圧発生器については、パルストランスＰＴの二次側が短絡した場合、パルストランスＰＴの二次側残留エネルギーが零になるため発振機能を失い、かつ直流電源Ｅが印加されていてもトランジスタＴｒは完全にＯＦＦ状態を維持させることができるので、トランジスタＴｒを破損させることがないと共に電源投入時にトランジスタＴｒの起動も問題なくかけられることができる。

【００２０】また、空気清浄器用の高圧発生器については、パルストランスＴｒの二次側出力特性が図５のＡ点以降に至った際、即座にトランジスタＴｒのスイッチング動作を停止させることができるので、トランジスタＴｒの破損を防止することができると共に電源突入時も問題なくトランジスタＴｒに起動をかけられるようになった。かつ、別用途でトランジスタＴｒが発振停止したという信号を利用し、他機能を付加し使用する場合も誤動作なく簡単に設計できるにようになった利点がある。

【００２１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す高圧発生器の回路図で
ある。

【図２】本考案の一実施例に係る起動回路に流れる電流
波形である。

【図３】従来における高圧発生器の回路図である。

【図４】パルストランスＰＴの二次側出力電圧波形であ
る。

【図５】フの字特性を示すものである。

【図６】本考案の他の実施例に係る高圧発生器の回路図
である。

【図７】本考案の他の実施例に係る高圧発生器の回路図
である。

【００２２】

【符号の説明】

ＳＷ・・スイッチＥ・・・直流電源Ｔｒ・・トランジスタＣ１，Ｃ２・・・コンデンサＤ１，Ｄ２・・・ダイオードＲ１・・・ブース抵抗Ｒ２・・・起動抵抗Ｒ３・・・放電抵抗Ｒ４・・・保護抵抗ＰＴ・・パルストランスＮｃ・・一次巻線Ｎｂ・・一次巻線Ｎｏ・・二次巻線

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】直流または交流電圧を入力電源とし、ト
ランジスタを使用した自励式発振回路を有し、パルスト
ランスにて一次側の電圧をその二次側に昇圧して、その
出力端子間に高電圧を発生させる高圧発生器において、
前記トランジスタを起動させるための起動回路に電源投
入時のみ起動をかけることを特徴とする高圧発生器。
【請求項２】請求項１記載の高圧発生器において、前
記トランジスタを起動させるための起動回路は、少なく
ともコンデンサとダイオードの直列回路にて構成した高
圧発生器。
【請求項３】請求項１記載の高圧発生器において、前
記トランジスタを起動させるための起動回路は、コンデ
ンサと抵抗からなる並列回路とダイオードの直列回路に
て構成した高圧発生器。
【請求項４】請求項１記載の高圧発生器において、前
記トランジスタを起動させるための起動回路は、コンデ
ンサと抵抗からなる並列回路とダイオードおよび保護抵
抗との直列回路にて構成した高圧発生器。