JPH0642785B2 - トランジスタインバ−タの駆動回路 - Google Patents

トランジスタインバ−タの駆動回路

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JPH0642785B2
JPH0642785B2 JP59181298A JP18129884A JPH0642785B2 JP H0642785 B2 JPH0642785 B2 JP H0642785B2 JP 59181298 A JP59181298 A JP 59181298A JP 18129884 A JP18129884 A JP 18129884A JP H0642785 B2 JPH0642785 B2 JP H0642785B2
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

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Description

【発明の詳細な説明】 <技術分野> 本発明はトランジスタインバータの駆動回路に関するも
のである。
一般にトランジスタインバータは直流電源のプラス・マ
イナス間に直列に接続された2個のトランジスタを交互
にオン状態とし(これを転流と呼ぶ)、2個のトランジ
スタの接続点を出力端子として、そこに直流電源電圧を
振幅とする方形波を得ることを基本としており、これを
単位インバータと呼んでいる。単位にインバータを多数
用い、それぞれの出力方形波の位相を適当に設定し、ま
たは出力方形波のパルス幅を時間とともに変化し(パル
ス幅変調、以下PWMと称す)、多相交流や正弦波に近
い電圧波形を得るなど応用されている。
単位インバータを構成する2個のトランジスタは、転流
の時、一方がオンからオフに変わると同時に他方のトラ
ンジスタがオフからオンに変化するのが望ましい。トラ
ンジスタの一般的な特性として、ベース電流を方形波状
に流した場合、オフからオンは速かに行なわれるが、オ
フからオンへの変化はキャリァ蓄積効果のため非常に遅
く、10倍以上に達することもある。したがって、2個
のトランジスタに一方をオン、他方をオフとするような
ベース電流を同時に与えると、一瞬両トランジスタが共
にオンの状態が生じ電源を短絡した状態となるのでトラ
ンジスタには過大な電流が流れ、トランジスタ発熱の原
因となる。これを短絡モードと呼んでいる。
従来、インバータを構成するトランジスタのベース駆動
は、それぞれのトランジスタに1個のパルストランスを
使用する。その場合はそれぞれの単位インバータが短絡
モードを作らないように、転流時に両トランジスタ共に
駆動しない期間、すなわち遊び時間を設ける必要があ
る。
単位インバータにおける2個のパルストランスを結合し
て1個とし、トランジスタのベースエミッタ間に接続す
るトランスの2次巻線を2個のトランジスタで逆極性に
すると、等価的に2個のトランジスタのベース・エミッ
タを逆並列接続したことになる。トランスの1次巻線を
定電流駆動すると、転流時に、一方のトランジスタがオ
フとなるまで他方のトランジスタは駆動されないので、
短絡モードを作らない。しかし、トランスの巻線には正
負対称形の電圧が加わるので、トランスの励磁電流を大
きくしないためには、単位インバータのデューティ比を
1対1から変更できないので実用的でない。
第4図には従来一般のトランジスタインバータとして用
いられている単位インバータと1個のパルストランスに
よるベース駆動回路を示す。ここで単位インバータは交
互にオンとなる一対のトランジスタTRとTRで構
成され、その接続点Aが出力端子である、負荷Rは出
力端子Aと電流E,Eの中点Bに接続してあるが、
単位インバータを多数持つ場合は出力端子間に接続され
るので、電源の中点は必要でない。ダイオードDF1,DF2
はそれぞれTR,TRに逆並列に接続された逆並列
ダイオードで、誘導性負荷により発生する逆電流の経路
を与えるものである。トランジスタTRとTRは入
力信号eによって交互にオンとなり、電源+Vccか
ら抵抗Rを通じて流れる電流を、極性を変えてトラン
スTの1次巻線に供給する。第5図は第4図の回路の各
部電圧電流波形を、第6図(a)(b)はトランジスタTR
からTRへの転流動作説明用回路図である。
まず時刻t11以前はトランジスタTRがオンの定常状
態で、このとき1次電流はi12であってトランジスタT
を流れている。2次電流はi22でトランジスタTR
のベースを駆動している。負荷電流はトランジスタT
を流れている。時刻t11で入力信号eが正になる
とトランジスタTRはオフ、トランジスタTRがオ
ンとなり1次電流は直ちにi11となり極性が反転する。
この場合の動作回路は第6図(a)となる。トランスTの
2次電流i22も直ちに極性が反転するが、トランジスタ
TRのベース・エミッタ間電圧はキャリァ蓄積効果の
ため、時刻t11以前の電圧+Eを保ち、トランジスタ
TRは負荷電流-iCを流しつづける。トランスTの各
巻線には-EBが現われるのでトランジスタTRのベー
ス電位は逆であり、電流は流れず駆動されない。トラン
ジスタTRはオフのままである。この状態はトランジ
スタTRのベースから蓄積キャリァによってきまる所
定の電荷が引き出される時刻t12まで続く。トランジス
タTRのベースから所定電荷が引き出されるとトラン
ジスタTRのベース・エミッタは逆回復すると同時に
コレクタ電流も遮断される。時刻t12以後はトランスT
の1次電流i11に対して、2次電流はi21となってトラン
ジスタTRのベースに流れる。トランジスタTR
オンとなってコレクタ電流+icを流し、またベース・
エミッタ間電圧+EBがトランスTの巻線電圧となる。ダ
イオードD12は時刻t11〜t12の間にトランジスタTR
のコレクタに逆電圧が加わるのを防いでいる。なお、
第5図の負荷電流波形icの実線は抵抗負荷に対するも
の、点線は誘導負荷に対するものである。誘導負荷で
は、TRのオン期間t12〜t22の間の前半は+icの値
は負で、+icはダイオードDF1を通じて流れ、後半
は値が正でトランジスタTRを流れる。icがどれだ
けの期間正であるかは負荷の状態によって異なる。例え
ば一転流周期にわたってicが正であれば、t12〜t22
間+icはTRを流れ、t22〜t32の間−icはDF
を流れる。一転流周期にわたってicが負であれば、t
22〜t32の間−icはTRを流れ、t12〜t22の間+i
cはDFを流れる。逆並列ダイオードに電流が流れて
いる間も、トランジスタのベースには電流が供給され、
オンに駆動されているのでキャリァ蓄積が生じ、転流時
の短絡モードは同様に生じ、また先の説明と同様の作用
でトランスTによって短絡モードの発生が防がれる。こ
のように第4図の接続において、トランジスタTR
TRの転流は順序よく行なわれ短絡モードも生じない
が、第5図のようにトランスTの巻線電圧としては常に
+Eまたは−Eが加わることになる。周知のように
トランス巻線の電圧時間積分はトランスの磁束変化量に
等しいので、巻線電圧波形の正,負半サイクルの面積が
等しくなければ磁束は著しく増加して、ついにはトラン
スが飽和する。トランスが飽和するとその励磁電流が著
しく増加し、短絡に近い状態となって所定の出力が得ら
れなくなる。したがって+Eと−Eが等しければト
ランジスタTRとTRのデューティ比は1対1のみ
で動作可能で、それ以外の値に変えることはできない。
<目的> 本発明は上記従来回路の欠点を除去することを目的とし
たものであり、それぞれのトランスでベースを駆動する
単位インバータにおいて、短絡モードを作らず且つデュ
ーティ比を変更できるトランス駆動回路を提供するもの
である。
<実施例> 以下図面に示す本発明の実施例に従って説明する。
第1図に本発明によるトランジスタインバータの駆動回
路の一実施例の回路図を示し、ここで第4図に示す従来
回路と同一回路素子には同一符号を付している。なおD
,DFは省略してある。
ここでは特に2つのトランジスタTRとTRの駆動
用にそれぞれパルストランスTとTとを使用し、こ
れら各トランスT,Tにそれぞれ3次巻線を設け、
両3次巻線をダイオードDを介して片方の極性でのみ
結合させたものである。キャリァ蓄積時間で、相手側の
トランジスタの駆動を阻止すべき極性ではトランス
,TがダイオードDを通じて結合し、トランス
,Tがオン期間中に偏った磁束をリセットする極
性ではダイオードDが逆電圧となって両トランスは結
合しない。
第2図は第1図の実施例の各部の電圧電流波形を示し、
第3図(a)(b)はトランジスタTRからTRへの転流
時における動作説明用回路図を示している。時刻t11
前はトランジスタTRがオンの定常状態にあり、トラ
ンジスタTRはトランジスタTR,トランスT
通じてベースを駆動されている。入力信号eの極性が
変った時点t11以後トランジスタTRはオフ、トラン
ジスタTRがオンとなり、電源+Vccから抵抗R
を通じて流れていた電流はダイオードD11トランジス
タTRを流れるようになり、トランスTの1次電流
i11となる。トランスTの巻線は正の電圧になろうと
するが、次の理由で正にならない。トランジスタTR
のベースにはキャリァが蓄積されているので正の電圧E
B12となったままであり、トランスTの2次巻線,
3次巻線も同じ電圧である。トランスTの巻線が正に
なろうとするとダイオードDが順電圧となり、結局電
流i11はi31となり、電流i31はi32となってトランスT
を流れ、i22となってトランジスタTRのベース・エ
ミッタを逆方向に流れ(逆電流)、トランジスタTR
のベースに蓄積された電荷を放電するように流れる。第
3図(a)の動作回路図となる。トランスTの巻線電圧
υとダイオードDの電圧降下はほとんど同じである
から、トランスTの巻線電圧はほぼ0Vより上昇する
ことはなく、トランジスタTRのベースは駆動されな
い。時刻t11〜t12の間はトランジスタTRのキャリァ
蓄積時間を表わす。この間はトランジスタTRはオン
の状態のままである。時刻t12においてキャリァ蓄積
時間が終るとコレクタ電流−iが遮断されると共にト
ランジスタTRのベース・エミッタ間は逆回復し、逆
電流が流れなくなる。トランスTの巻線電圧は上昇
し、電圧i11はi21としてトランジスタTRのベースを
駆動し、トランジスタTRはオンとなってコレクタ電
流+iを流す。トランスTの巻線電圧υはトラン
ジスタTRのベース電圧EB11になる。トランスT
は励磁電流によって電流i22を流しつづけようとしト
ランスTの巻線電圧は大きな負電圧となる。ただし、
励磁電流がi11よりずっと小さい。トランスTの励磁
電流はダイオードDに対しては逆方向であるから流れ
ることができず一番耐圧の低いトランジスタTRのベ
ース・エミッタ逆降服電流として流れる。この場合動作
回路図は第3図(b)に示す通りとなる。ベース・エミッ
タ逆降服電圧EB22は順電圧EB12に比べて10倍以上大き
いので、トランスTの巻線には大きな逆電圧が加わ
り、速かに励磁電流は減少する。同時にトランスT
磁束の偏りもリセットされる。時刻t13の後はトランジ
スタTRがオン、トランジスタTRはオフの定常状
態となる。時刻t21以後はトランジスタTRからトラ
ンジスタTRへの転流が行なわれ、まったく同様な動
作となるので詳細な説明は省略する。トランスの励磁電
流について述べると、トランスTに関しては時刻t
12〜t22の間に正の巻線電圧が加って、第2図に示
すようにその電圧時間積分に比例して時間とともに増加
し、時刻t22以後逆電圧によって減少し、t12〜t22の間
と等しい電圧時間積分に達した時点t23において消滅す
る。トランジスタTRがオンの時間、すなわち時刻t
12〜t22が長いとリセット時間t22〜t23も長くなる。リ
セット期間は次のトランジスタTRがオンとなる時点
まで、すなわち時刻t23がt31に達するまで可能である。
したがってトランジスタTRとトランジスタTR
デューティ比は1:10乃至10:1程度まで変化でき
る。ダイオードDをトランジスタのベース・エミッタ
降服電圧より低い電圧の定電圧ダイオードとし、トラン
スのリセット電流を相手側トランジスタのベース電流に
加算させることもできる。なお、トランスTに関して
も、その動作は上述したトランスTの場合と同様で時
刻のみ異なる。
<効果> 以上のように本発明によれば、単位インバータ駆動用の
2個のパルストランスをダイオードを介して3次巻線で
結合することによって、トランスの磁束リセット動作を
損なうことなく短絡モードの発生を防止することがで
き、デューティ比可変駆動を効果的に行なうことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のトランジスタインバータの駆動回路の
一実施例の回路図、第2図は同実施例の各部電圧電流波
形図、第3図(a)(b)は同実施例の転流動作説明用回路
図、第4図は従来のトランジスタインバータ駆動回路の
回路図、第5図は同従来回路の各部電圧電流波形図、第
6図(a)(b)は同従来回路の転流動作説明用回路図であ
る。 TR,TR…トランジスタ T,T…パルストランス D…ダイオード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源より交互にオンとなる2個のトラ
    ンジスタによって負荷に方形波パルス電圧を供給するト
    ランジスタインバータにおいて、2次巻線をそれぞれの
    トランジスタのベース・エミッタ間に接続した2個のパ
    ルストランスにそれぞれ3次巻線を設け、両トランスの
    3次巻線をダイオードを介して直列に接続して閉回路を
    形成し、上記一方のパルストランスに1次電流が与えら
    れたとき、上記3次巻線,ダイオードを通じて他方のパ
    ルストランスの2次巻線からトランジスタのベース逆電
    流を供給できるようにしたトランジスタインバータの駆
    動回路。
JP59181298A 1984-08-28 1984-08-28 トランジスタインバ−タの駆動回路 Expired - Fee Related JPH0642785B2 (ja)

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