JPH0546191B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は負荷変動があつても良好に動作するト
ランジスタインバータに関するものである。

第１図の従来例について説明する。第１図のト
ランジスタインバータは、交流電源１と、その交
流電源電圧を整流する整流器２と、一対の入力巻
線７ａ，７ｂを有する発振トランス７と、発振ト
ランス７と共振する共振用コンデンサ４と、整流
器２の出力電流を平滑するチヨークコイル３と、
該平滑電流を発振トランス７の各入力巻線７ａ，
７ｂに交互に供給する一対のスイツチング用トラ
ンジスタ５ａ，５ｂと、発振トランス７に巻かれ
両端が各スイツチング用トランジスタ５ａ，５ｂ
のベースに接続されたベース巻線７ｃを備えたプ
ツシユプル形のものである。６は起動補助抵抗、
７ｄは発振トランス７の出力巻線、１１は負荷を
示す。

第１図のトランジスタインバータは、さらに以
下の構成を備える。８は一対の入力コイル８ａ，
８ｂを備えた電流トランスである。電流トランス
８の出力コイル８ｃの出力は整流器９を介し、各
ベース抵抗１０ａ，１０ｂを介して各スイツチン
グ用トランジスタ５ａ，５ｂにベース電流として
供給される。

第１図の入力巻線７ａ，７ｂ・共振用コンデン
サ４間に一種のLC振動現象が生ずる。この影響
がベース巻線７ｃに現われ、スイツチング用トラ
ンジスタ５ａ，５ｂを交互に導通する。ここで、
スイツチング用トランジスタ５ａがターンオフ
し、スイツチング用トランジスタ５ｂがターンオ
ンする時期を例にとり、そのときの動作について
検討する。この時期に共振用コンデンサ４の振動
電圧は負から零となり、さらに正に変わろうとす
る。ベース巻線７ｃの電圧も同様な傾向を示し、
トランジスタ５ａ，５ｂは一時的に共に導通の状
態となる。

共振用コンデンサ４の振動電圧はその振動サイ
クルにしたがつて零から正極性に転向しようとす
る。このとき、スイツチング用トランジスタ５
ａ，５ｂを巡るパルス状電流を形成する。パルス
状電流が流れる閉回路は共振用コンデンサ４→入
力コイル８ａ→スイツチング用トランシスタ５ａ
のコレクタ・ベース間→ベース巻線７ｃ→スイツ
チング用トランジスタ５ｂのベース・コレクタ間
→入力コイル８ｂ→コンデンサ４である。

第２図ａはスイツチング用トランジスタ５ａの
コレクタ電流の波形である。その半波末尾に見ら
れるパルス状電流はスイツチング用トランジスタ
５ａがターンオフする際に前記のごとく形成され
る。これに対応する共振用コンデンサ４の電圧は
第２図ｂのようになる。共振用コンデンサ４の電
圧が零である一定幅の期間は前記閉回路でその両
端の電圧がクリツプされることによつて生ずる。

第１図回路の問題点は前記パルス状電流が電流
トランス８の入力コイル８ａ，８ｂに流れ込み、
次にターンオフすべきスイツチング用トランジス
タたとえば５ａに対して一種のベース電流を供給
することである。パルス状電流は入力コイル８
ａ，８ｂを同時に流れるが、これは電流トランス
８の励磁を強めるように作用し、その出力コイル
８ｃに出力電流を与える。その半分ないしは一部
がベース巻線７ｃ電圧の低い時期に、次にターン
オフすべきスイツチング用トランジスタ５ａのベ
ースに流れ、ベース電流を急に増加させる。これ
は、スイツチング用トランジスタ５ａにおける残
存キヤリアの消滅を妨げ、そのスイツチング速度
を遅らせ、発熱のともなうスイツチング損失をも
たらすので有害である。

本発明の目的はターンオフすべきスイツチング
用トランジスタに対するベース電流の急増を抑制
し、スイツチング用トランジスタのスイツチング
速度を早めることである。

本発明においては、直流電流をその大きさに応
じた直流電流に変換するDC−DCコンバータを使
用する。このDC−DCコンバータを平滑用のチヨ
ークコイルと直列に接続する。DC−DCコンバー
タはチヨークコイルに流れる平滑電流を変流し、
各スイツチング用トランジスタのベース電流に応
じた大きさの直流電流を形成する。このDC−DC
コンバータの出力電流を一対のベース抵抗を介し
て前記各トランジスタにベース電流として供給す
る。

DC−DCコンバータの配置はチヨークコイルと
直列であり、前記パルス状電流が流れる閉回路の
外に位置する。したがつて、ターンオフすべきス
イツチング用トランジスタに対するベース電流の
急増は阻止される。

以下、本発明に係る第３図の実施例について説
明する。なお、前記第１図の部品符号をそのまま
引用し、重複する説明の一部を割愛する。

第３図のトランジスタインバータは交流電源１
と、その交流電源電圧を整流する整流器２と、一
対の入力巻線７ａ，７ｂを有するた発振トランス
７と、該発振トランス７と共振する共振用コンデ
ンサ４と、整流器２の出力電流を平滑するチヨー
クコイル３と、該平滑電流を発振トランス７の各
入力巻線７ａ，７ｂに交互に供給する一対のスイ
ツチング用トランジスタ５ａ，５ｂと、発振トラ
ンス７に巻かれ両端が各スイツチング用トランジ
スタ５ａ，５ｂのベースに接続されたベース巻線
７ｃを備えたプツシユプル形のものである。６は
起動補助抵抗、７ｄは発振トランス７の出力巻
線、１１は負荷を示す。以上の点は第１図のもの
と同じである。

第３図のトランジスタインバータは、さらに以
下の構成を備える。１２は直流電流をその大きさ
に応じた直流電流に変換するDC−DCコンバータ
である。その入力用の端子１２ｂ，１２ｃ間に流
れる直流の入力電流を変流して、出力用の端子１
２ａ，１２ｂ間に直流の出力電流を形成する。端
子１２ｂは入力端子兼出力端子となる共用端子で
ある。

DC−DCコンバータ１２は平滑用のチヨークコ
イル３と直列に接続される。入力側の端子１２
ｂ，１２ｃはチヨークコイル３と直列であり、そ
こを流れる平滑電流を変流する。DC−DCコンバ
ータ１２の出力側の端子１２ａ，１２ｂ間に形成
される直流の出力電流は各ベース抵抗１０ａ，１
０ｂを介して各スイツチング用トランジスタ５
ａ，５ｂにベース電流として供給される。端子１
２ａの先は二つに別れ、一つはベース抵抗１０ａ
を介して一方のスイツチング用トランジスタ５ａ
のベースに接続され、もう一つはベース抵抗１０
ｂを介してもう一方のスイツチング用トランジス
タ５ｂのベースに接続される。

以上のように、DC−DCコンバータ１２は各ス
イツチング用トランジスタ５ａ，５ｂのためのベ
ース電流供給源として機能する。しかし、そのベ
ース電流を一対のスイツチング用トランジスタ５
ａ，５ｂのうちのいずれに供給するかを選択する
制御信号源としての機能はもたないので、これを
選択制御する前記ベース巻線７ｃは省けない。

DC−DCコンバータ１２の端子１２ｂ，１２ｃ
に流れる平滑電流が大きければ、それを変流して
形成するベース電流も大きくなる。この点は、軽
負荷時の無駄なベース電流を抑制し、重負荷時に
必要十分なベース電流を供給してドライブ不足を
解消する。ちなみに、整流器２の出力電圧（直流
電源電圧）を受ける起動補助抵抗６を動作用のも
のに兼用し、それのみでインバータ動作に必要な
すべてのベース電流を賄う場合は、負荷変動に対
応した効率的なインバータ動作を維持することが
困難であるばかりでなく、起動補助抵抗６の電力
損失が過大になるので良くない。

第３図回路の場合にも前記したパルス状電流は
流れる。スイツチング用トランジスタ５ａのター
ンオフ時に流れるパルス状電流の経路は共振用コ
ンデンサ４→スイツチング用トランジスタ５ａの
コレクタ・ベース間→ベース巻線７ｃ→スイツチ
ング用トランジスタ５ｂのベース・コレクタ間→
コンデンサ４の閉回路である。また、スイツチン
グ用トランジスタ５ｂのターンオフ時に流れるパ
ルス状電流の経路は共振用コンデンサ４→スイツ
チング用トランジスタ５ｂのコレクタ・ベース間
→ベース巻線７ｃ→スイツチング用トランジスタ
５ａのベース・コレクタ間→コンデンサ４の閉回
路である。DC−DCコンバータ１２はこれらの閉
回路の外にあり、パルス状電流の影響を受けな
い。したがつて、パルス状電流発生時におけるベ
ース電流の急増は回避される。

次に、第４図の実施例について説明する。この
実施例は第３図回路のDC−DCコンバータ１２を
具体化したものである。第３図回路とは一部相違
するが、これはDC−DCコンバータ１２の制御信
号源としてチヨークコイル３を利用したことによ
る。

第４図のDC−DCコンバータ１２は、平滑用の
チヨークコイル３に直列接続されたコンデンサ１
３と、コンデンサ１３の放電を制御するトランジ
スタ１４と、トランジスタ１４のベースおよびチ
ヨークコイル３のタツプ間に接続された抵抗１５
と、変圧器１６と、ダイオード１７で構成され
る。ダイオード１７の陽極側はそれぞれベース抵
抗１０ａ，１０ｂを介してスイツチング用トラン
ジスタ５ａ，５ｂのベースに接続される。

第４図のトランジスタ１４はチヨークコイル３
の電圧極性に応じてオン・オフする。平滑電流で
充電されたコンデンサ１３の電荷はトランジスタ
１４オン時に変圧器１６の１次コイル１６ａを介
して放電する。このとき、変圧器１６に電磁エネ
ルギが蓄積される。蓄積された変圧器１６の電磁
エネルギはその１次コイル１６ａ、２次コイル１
６ｂ、ダイオード１７を含む閉回路に電流を形成
する。これがスイツチング用トランジスタ５ａ，
５ｂのベース電流となる。

第５図の波形は第４図回路に関するものであ
る。このうちのａはチヨークコイル３の電圧であ
つて、それが負半波となるときにトランジスタ１
４はオンとなる。ｂは変圧器１６の１次コイル１
６ａを経由して流れるトランジスタ１４のコレク
タ電流であり、この通電によつて変圧器１６に電
磁エネルギを蓄積する。ｃは変圧器１６の２次コ
イル１６ｂに流れる電流であり、この通電によつ
て変圧器１６の電磁エネルギがベース電流として
放出される。ｃのわずかな負波はトランジスタ１
４のターンオン時に１次コイル１６ａ、２次コイ
ル１６ｂに逆向きの電圧が誘起して形成されるも
のであり、ダイオード１７が非導通を回復すると
消滅する。また、これはターンオフすべきスイツ
チング用トランジスタたとえば５ａのターンオフ
を早めるように作用する。ｄは一方のスイツチン
グ用トランジスタ５ａのコレクタ電流である。各
スイツチング用トランジスタ５ａ，５ｂにはベー
ス電流が断続的に供給されるが、トランジスタの
キヤリア消滅の遅れのために、スイツチング用ト
ランジスタ５ａ，５ｂ全体を通してチヨークコイ
ル３には連続した電流が流れる。

以上のように、本発明は平滑用のチヨークコイ
ルに流れる平滑電流を交流するためのDC−DCコ
ンバータを設け、そのDC−DCコンバータの出力
電流を各スイツチング用トランジスタにベース電
流として供給するものである。

これによれば、スイツチング用トランジスタの
ターンオフ時にパルス状電流が生じてもベース電
流が急増しないので、スイツチング用トランジス
タのスイツチング速度を早め、スイツチング損失
を軽減することができる。

また、平滑電流を変流するので負荷の軽重に応
じたベース電流を供給することが可能であり、し
かも直流電源電圧からベース電流を直に導く場合
よりも電力損失が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトランジスタインバータを示す
回路図、第２図はその波形図、第３図は本発明に
係るトランジスタインバータを示す回路図、第４
図はその具体例を示す回路図、第５図は第４図回
路の波形図である。 １……交流電源、２……整流器、３……チヨー
クコイル、４……共振用コンデンサ、５ａ……ス
イツチング用トランジスタ、５ｂ……スイツチン
グ用トランジスタ、６……起動補助抵抗、７……
発振トランス、７ａ……入力巻線、７ｂ……入力
巻線、７ｃ……ベース巻線、７ｄ……出力巻線、
１０ａ……ベース抵抗、１０ｂ……ベース抵抗、
１１……負荷、１２……DC−DCコンバータ、１
３……コンデンサ、１４……トランジスタ、１５
……抵抗、１６……変圧器、１６ａ……１次コイ
ル、１６ｂ……２次コイル、１７……ダイオー
ド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源と、その交流電源電圧を整流する整
   流器と、一対の入力巻線を有する発振トランス
   と、該発振トランスと共振する共振用コンデンサ
   と、前記整流器の出力電流を平滑するチヨークコ
   イルと、該平滑電流を前記発振トランスの各入力
   巻線に交互に供給するプツシユプル接続された一
   対のスイツチング用トランジスタと、前記発振ト
   ランスに巻かれ両端が前記各スイツチング用トラ
   ンジスタのベースに接続されたベース巻線を備え
   たトランジスタインバータにおいて、 前記チヨークコイルに流れる平滑電流をその大
   きさに応じた直流電流に変流するDC−DCコンバ
   ータと、該DC−DCコンバータから出力される直
   流電流を前記各スイツチング用トランジスタにベ
   ース電流として供給するための一対のベース抵抗
   を設けたことを特徴とするトランジスタインバー
   タ。