JPH1127956A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば直流電源１の両電源端子間にＧＴＯサ
イリスタ３、４が直列接続され、ＧＴＯサイリスタ４の
両端に負荷１５と直列共振手段が直列接続されている電
力変換装置の場合、簡単な構成で、少ない部品点数でＧ
ＴＯサイリスタ３、４が互いに相手のターン・オフによ
って自分がトリガーされる様にすること。 【構成】 例えば上記電力変換装置の場合においてＧＴ
Ｏサイリスタ３のアノード・ゲート間にツェナー・ダイ
オード５等を接続してそのアノード・カソード間電圧が
所定値に達したらターン・オンする第１の負性抵抗手段
を構成し、ＧＴＯサイリスタ４のアノード・ゲート間に
ツェナー・ダイオード２５等を接続してそのアノード・
カソード間電圧が所定値に達したらターン・オンする第
２の負性抵抗手段を構成し、ＧＴＯサイリスタ３、４は
互いに相手がオンである限り自分がオフとなる同時オン
防止手段を構成したことを特徴とする。これで目的達
成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は構成が簡単な自己発振型の共振型
電力変換装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、直流電源の両出力端子間に直列接続
した「自己保持機能を持つ可制御スイッチング手段」２
つのうち一方に「負荷手段と直列共振手段を接続した負
荷共振手段」を並列接続した自己発振型の共振型電力変
換装置として両前記可制御スイッチング手段が互いに相
手のターン・オフによって自分がトリガーされるものが
有る。（特開昭６２−５０１９号）しかしながら、『構
成がまだ複雑で、部品点数がまだ多い』という問題点が
有る。そこで、本発明は構成が簡単で、部品点数が少な
い自己発振型の共振型電力変換装置を提供することを目
的としている。

【０００３】

【発明の開示】即ち、本発明は、直流電圧を出力する直
流電源手段と、前記直流電源手段の両出力端子間に直列
接続される２つの負性抵抗手段と、前記両負性抵抗手段
のうち一方のオン、オフを検出して一方のオン・オフ検
出信号を出力する一方のオン・オフ検出手段と、一方の
オン・オフ検出信号に従って動作し、一方がオンである
ことを一方のオン・オフ検出手段が検出する限り他方の
ターン・オンを阻止する他方のオン阻止手段と、他方の
オン、オフを検出して他方のオン・オフ検出信号を出力
する他方のオン・オフ検出手段と、他方のオン・オフ検
出信号に従って動作し、他方がオンであることを他方の
オン・オフ検出手段が検出する限り一方のターン・オン
を阻止する一方のオン阻止手段と、負荷手段と直列共振
手段を接続したもので、一方の負性抵抗手段に並列接続
される負荷共振手段を有する電力変換装置である。

【０００４】このことによって両前記負性抵抗手段（両
端電圧が所定値に達するとその抵抗値が低下。）は互い
に相手のターン・オフ時に自分に印加される前記直流電
源手段あるいは前記負荷共振手段の電圧によって自分が
トリガーされるので、両トリガー動作は自動的に交互に
最適なタイミングとなり、電力変換装置は発振する。

【０００５】

【発明を実施するための最良の形態】本発明をより詳細
に説明するために以下添付図面に従ってこれを説明す
る。図１の実施例では直流電源１が主電源で、直流電源
２は逆バイアス用電源で、１５は負荷である。「アノー
ド・ゲート間にツェナー・ダイオード５又は２５と抵抗
６又は２６を直列接続したＧＴＯサイリスタ３、４」そ
れぞれが前述した各負性抵抗手段に相当する。ＧＴＯサ
イリスタ３のアノード・ゲート間にはさらにトランジス
タ７等が接続されているが、トランジスタ７等は起動・
停止手段で、外部から入力端子Ｉｔ１に起動・停止信号
が入力される。前記各負性抵抗手段においてツェナー・
ダイオード５又は２５と抵抗６又は２６の直列回路の代
わりに抵抗６又は２６だけを接続して「ＧＴＯサイリス
タ３又は４がターン・オンし始めるアノード．カソード
間電圧」を「抵抗６、１６又は抵抗２６、３６の抵抗比
とＧＴＯサイリスタ３又は４のゲート・カソード間のオ
ン・オフしきい値電圧」で決めることもできる。

【０００６】トランジスタ８等がＧＴＯサイリスタ３の
オン、オフを検出するが、ＧＴＯサイリスタ３がオフの
とき直流電源２がダイオード１２等を介してトランジス
タ８をオンにしない様に、しかも、ＧＴＯサイリスタ３
がオンのとき直流電源１、２の直列回路がトランジスタ
８等をオンにする様にトランジスタ８のベース・エミッ
タ間のオン・オフしきい値電圧に対して抵抗９、１０の
抵抗比などが設定されている。又は、例えば直流電源２
の電圧と同じ大きさのツェナー電圧であるツェナー・ダ
イオード１１を接続し、抵抗９、１０の抵抗比などを普
通に設定してトランジスタ８等に対して同様な作用を行
っても構わない。一方、トランジスタ１８がオンで、Ｇ
ＴＯサイリスタ４がオフのとき直流電源１、２の直列回
路がツェナー・ダイオード２５等を介してトランジスタ
１７をオンにしない様に、しかも、ＧＴＯサイリスタ４
がオンのとき直流電源１がトランジスタ１７をオンにす
る様にトランジスタ１７のベース・エミッタ間のオン・
オフしきい値電圧に対して抵抗１９、２０の抵抗比など
が設定されている。

【０００７】それから、ＧＴＯサイリスタ４のオン・オ
フ検出時、抵抗１９の電流がＧＴＯサイリスタ４をオン
しっ放しにしない様に抵抗１９の電流はその保持電流よ
り小さく設定されている。抵抗９の電流とＧＴＯサイリ
スタ３の間についても同様である。ＧＴＯサイリスタ
３、４の各オン・オフ検出方法はそれぞれのオフ時の漏
れ電流の影響を受けるので、できるだけその漏れ電流が
小さいものを使う必要が有るし、温度変化などで各漏れ
電流が大きくならない様に注意する必要が有る。負荷１
５はコンデンサ１３とコイル１４の直列回路に直列接続
されているが、負荷１５をコンデンサ１３又はコイル１
４に並列接続しても構わない。ツェナー・ダイオード
５、２５の各ツェナー電圧の大きさ等は「ＧＴＯサイリ
スタ３、４の各アノード・カソード電圧の大きさが直流
電源１の電圧の大きさ未満のときＧＴＯサイリスタ３、
４それぞれがトリガーされる」様に設定されるが、各ツ
ェナー電圧の大きさ等が小さ過ぎると、「トランジスタ
２２、１８それぞれがオンのときツェナー・ダイオード
５、２５等で消費される各電流」が多くなってしまう。

【０００８】図１の実施例を改良し、トランジスタ２２
のオン期間中トランジスタ２２に流れ込むツェナー・ダ
イオード５等の電流を減らし、トランジスタ１８のオン
期間中トランジスタ１８に流れ込むツェナー・ダイオー
ド２５等の電流を減らして、電流消費を低減したのが、
図２、図３両図に示す実施例と図４、図５両図に示す実
施例である。図２、図３両図ではＶ４〜Ｖ６、ｓ５〜ｓ
７それぞれが付してある同じ符号同士の導線は接続状態
にあり、図４、図５両図ではＶ４〜Ｖ６、ｓ８〜ｓ１０
それぞれが付してある同じ符号同士の導線は接続状態に
ある。

【０００９】図６の実施例では「自己保持機能と自己タ
ーン・オフ機能（＝自己消弧機能）を持つ可制御スイッ
チング手段」として「ＧＴＯサイリスタよりターン・オ
フ制御し易い、図７に示す可制御スイッチング手段」と
「これと相補関係に有る可制御スイッチング手段」を使
い、より簡単な同時オン防止回路を使っている。図７の
可制御スイッチング手段ではトランジスタ２９、３２等
がサイリスタの等価回路と同様なものを形成し、トラン
ジスタ３０、３１の両ベース・エミッタ間ＰＮ接合の直
列回路がトランジスタ３２の最大ベース電流を制限し、
トランジスタ３０、３１がトランジスタ２９のコレクタ
電流を増幅する。ｍｔ１、ｍｔ２は主端子で、制御端子
Ｃｔ１はマイナス用で、制御端子ｃｔ２はプラス用で、
他にもトランジスタ３０、３１の各ベース端子をプラス
用の制御端子として使用できる。各バイポーラ・トラン
ジスタの代わりにバイポーラ・モードのＢＳＩＴ又はＧ
ＴＢＴ（接地した溝形電極を持つバイポーラ型ＦＥＴ）
を１つずつ用いた可制御スイッチング手段も、あるい
は、その相補型も可能である。 （参考：特願昭６２−
５０４７８５号、特開平８−１２５５１３号、特願平７
−３１９４６４号）

【００１０】トランジスタ２９〜３２側がオンのときト
ランジスタ２９〜３２がダイオード４２を通じてトラン
ジスタ３７〜４０側のターン・オンを阻止し、ダイオー
ド４４を通じて抵抗２６等によるトランジスタ３７〜４
０側のトリガーを阻止する。一方、トランジスタ３７〜
４０側がオンのときトランジスタ３７〜４０がダイオー
ド４１を通じてトランジスタ２９〜３２側のターン・オ
ンを阻止し、ダイオード４３を通じて抵抗６等によるト
ランジスタ２９〜３２側のトリガーを阻止する。電源オ
ンで、起動・停止スイッチ３５がオフのとき抵抗３３が
トランジスタ４０をオンに保つので、トランジスタ３７
〜４０がダイオード４１を通じてトランジスタ２９〜３
２側のターン・オンを阻止し、同時にコンデンサ１３を
放電して起動準備する。その後、起動・停止スイッチ３
５をターン・オンさせると、トランジスタ４０がターン
・オフするので、直流電源２から抵抗６、トランジスタ
３２、ダイオード２３及びコンデンサ１３等の方へ電流
が流れ、トランジスタ２９〜３２側がトリガーされる。

【００１１】図８、図９両図に示す実施例は直列インバ
ータ回路を用いた点火装置である。Ｖ１、ｓ１，Ｇそれ
ぞれが付してある同じ符号同士の導線は接続状態にあ
る。図７に示す可制御スイッチング手段が２つ使用さ
れ、ぞれぞれがツェナー・ダイオード等と共に負性抵抗
手段を形成している。外部から入力端子Ｉｔ３に点火信
号を入力してその点火動作を制御しており、点火信号が
ハイ・レベルのとき点火動作が行われる。ダイオード４
５と抵抗４６が図示通り直列接続される場合、点火動作
中で図８上側の可制御スイッチング手段がオンのとき点
火信号が立ち下がっても直ぐに図８上側の可制御スイッ
チング手段はターン・オフせず、その主電流は遮断され
ず、図８下側の可制御スイッチング手段がターン・オフ
して点火動作は停止する。 （参考：特開
昭６３−３０２２１７号、特開昭６３−２９４２５９
号、特開平２−１１９５７５号、特開平２−１４６２６
５号）

【００１２】図８、図１０両図に示す実施例は２つの点
火コイル４９、５２を用いた点火装置で、３つの放電電
極を持つ点火用放電ギャップ手段５１を使用している。
一方もしくは両方の２次コイルの出力電圧極性は図１０
と逆でも良い。ネロー・ギャップ側の放電によってワイ
ド・ギャップ側の絶縁破壊電圧と自続放電の維持電圧の
各大きさを小さくしている。ダイオード４７、４８は共
振用コンデンサ１３の電圧をゼロと電源電圧の間に制限
するクランプ・ダイオードで、点火動作開始の度に一番
最初の点火コイル４９、５２の最大出力ピーク電圧を一
定化する。ダイオード２７、２８は点火ノイズ対策で、
各可制御スイッチング手段を逆サージ電圧から保護す
る。（参考：実開平７−８５６８号、特開平８−２３２
８２４号）

【００１３】図８、図１１、図１２の三図に示す実施例
は電子配電機能を持つ点火装置で、その回路図は直流電
源１を除き中央のダイオード４７、４８及び共振用コン
デンサ１３を中心にして左右対称である。「点火コイル
４９、５２、点火用放電ギャップ手段５１又は５３及び
図８又は図１２のトランジスタ回路」の２組がダイオー
ド４７、４８及び共振用コンデンサ１３に対して対等に
接続されているが、必要に応じてその組数を３以上にし
ても良い。（参考：特開平３−４７４７０号）

【００１４】図１３〜図１５に示す各回路部は前述した
図８、図１２に示す各回路部と同様な機能を果たし、ど
の回路部も図８の回路部の代わりにも図１２の回路部の
代わりにも使用することができる。図１５の回路部は図
６の実施例を利用している。

【００１５】図１６、図１７両図に示す実施例も図１
８、図１９両図に示す実施例も点火装置で、どちらも共
振用コンデンサ１３の一端と各可制御スイッチング手段
の制御端子間に「ツェナー・ダイオード５と抵抗６を直
列回路」が１つずつ接続されている。図１６、図１７両
図の実施例ではダイオード５４とツェナー・ダイオード
２５の両カソードは符号ｔ９を付した導線に接続されて
いるが、符号ｔ８を付した導線に接続し直しても良い。
この接続変更の事は図１８、図１９両図の実施例につい
ても同様である。この様にどちらの場合もダイオード２
３、２４等も各負性抵抗手段の構成要素と考えることが
できる。図１８、図１９両図の実施例では点火動作を行
わないとき、外来ノイズ等によって図１９上側の可制御
スイッチング手段がターン・オンしない様に阻止されて
いる。

【００１６】図２０〜図２２の三図に示す実施例では図
１の実施例などと同様に各可制御スイッチング手段がオ
フ制御されているとき、それぞれが逆バイアスされる。

【００１７】図２３〜図２５の三図に示す実施例はブリ
ッジ接続型の直列インバータ装置である。電源コンデン
サと起動用の負性抵抗手段（サイリスタ５６、ツェナー
・ダイオード５７及び抵抗５８の接続体）等を除き、図
２３の回路部と図２５の回路部は電圧方向もしくは電圧
極性に関して対称的な関係に有り、どちらの回路部も図
１３の回路部を応用している。ブリッジ接続型の電力変
換装置の場合、起動ミスを防止するために主スイッチ用
の４つの負性抵抗手段はどれもその印加電圧が電源電圧
の半分位でターン・オンする様にした方が無難である。
この実施例の場合、起動前に図２５上側の負性抵抗手段
と図２３下側の負性抵抗手段がオンになって共振用コン
デンサをあらかじめ電源コンデンサの電圧に充電してお
り、起動ミスを起り難くしている。電源コンデンサの電
圧が所定値に達すると上記起動用の負性抵抗手段がオン
しっ放しになり、この電力変換装置を起動する。

【００１８】図２３、図２６、図２５の三図に示す実施
例はブリッジ接続型の直列インバータ回路を用いた蛍光
灯点灯装置である。図２３、図２７両図に示す実施例も
直列インバータ回路を用いた蛍光灯点灯装置である。

【００１９】図２８、図２９両図に示す第２発明の実施
例は点火装置である。共振用コンデンサ１３の接続位置
が従来と異なり、点火コイルの１次コイルの一端は共振
用コンデンサ１３を介し直接アースされているため、点
火ノイズによる誤動作や電磁波障害を防止する上で都合
が良い。図２０〜図２２の三図に示す実施例も共振用コ
ンデンサ１３の一端を直流電源２のプラス側からマイナ
ス側に接続し直すと第２発明の実施例になる。（参考：
特願平８−２３１２４４号の図１８〜図１９）

【００２０】最後に以下の事を補足する。 ａ）各実施例では各構成要素の置換え等によって新実施
例（派生実施例）が派生するが、各実施例あるいはそれ
から派生する各派生実施例において、各可制御スイッチ
ング手段をそれと相補関係に有る可制御スイッチング手
段（例：ＮＰＮトランジスタに対するＰＮＰトランジス
タ等。）で１つずつ置き換え、電圧極性もしくは電圧方
向の有る各構成要素（例：直流電源、ダイオード等。）
の向きを逆にした「元の実施例に対して電圧極性もしく
は電圧方向に関し対称的な関係に有る実施例（これも新
派生実施例である。）」もまた可能である。 ｂ）各実施例あるいはそれから派生する各派生実施例に
おいて直流電源が接続されている場合その直流電源の代
わりに「直流電源と電源スイッチ又はヒューズの直列回
路」を使用してももちろん構わない。 ｃ）各実施例あるいはそれから派生する各派生実施例に
おいて各バイポーラ・トランジスタの代わりにＢＳＩＴ
又はＧＴＢＴを用いた実施例も可能である。 ｄ）「一方向性負性抵抗手段２つを逆並列接続した双方
向性負性抵抗手段」２つを交流電源もしくは「交流電源
と電源スイッチ又はヒューズの直列回路」の両端に直列
接続し、一方の双方向性負性抵抗手段の両端に「負荷と
直列共振手段を接続した負荷共振手段」を並列接続し、
両双方向性負性抵抗手段の同時オン防止回路を構成した
電力変換装置も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の１実施例の回路を示す回路図であ
る。

【図２〜図３】両図は第１発明の１実施例の回路を示す
回路図である。

【図４〜図５】両図は第１発明の１実施例の回路を示す
回路図である。

【図６】第１発明の１実施例の回路を示す回路図であ
る。

【図７】構成要素となる可制御スイッチング手段の１例
を示す回路図である。

【図８】「図８と図９の両図」で、「図８と図１０の両
図」で、「図８、図１１及び図１２の三図」でそれぞれ
第１発明の実施例の回路を１つずつ示す回路図である。

【図９】図８と共に第１発明の１実施例の回路を示す回
路図である。

【図１０】図８と共に第１発明の１実施例の回路を示す
回路図である。

【図１１〜図１２】両図は図８と共に第１発明の１実施
例の回路を示す回路図である。

【図１３〜図１５】各図は図８の回路部と同様な機能を
持つ回路部を１つずつ示す回路図である。

【図１６〜図１７】両図は第１発明の１実施例の回路を
示す回路図である。

【図１８〜図１９】両図は第１発明の１実施例の回路を
示す回路図である。

【図２０〜図２２】三図は第１発明の１実施例の回路を
示す回路図である。

【図２３】「図２３、図２４及び図２５の三図」で、
「図２３、図２６及び図２５の三図」で、「図２３と図
２７の両図」でそれぞれ第１発明の実施例の回路を１つ
ずつ示す回路図である。

【図２４〜図２５】両図は図２３と共に第１発明の１実
施例の回路を示す回路図である。

【図２６】図２３、図２５の両図と共に第１発明の１実
施例の回路を示す回路図である。

【図２７】図２３と共に第１発明の１実施例の回路を示
す回路図である。

【図２８〜図２９】両図は第２発明の１実施例の回路を
示す回路図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧を出力する直流電源手段と、前
   記直流電源手段の両出力端子間に直列接続される２つの
   負性抵抗手段と、前記両負性抵抗手段のうち一方のオ
   ン、オフを検出して一方のオン・オフ検出信号を出力す
   る一方のオン・オフ検出手段と、一方のオン・オフ検出
   信号に従って動作し、一方がオンであることを一方のオ
   ン・オフ検出手段が検出する限り他方のターン・オンを
   阻止する他方のオン阻止手段と、他方のオン、オフを検
   出して他方のオン・オフ検出信号を出力する他方のオン
   ・オフ検出手段と、他方のオン・オフ検出信号に従って
   動作し、他方がオンであることを他方のオン・オフ検出
   手段が検出する限り一方のターン・オンを阻止する一方
   のオン阻止手段と、負荷手段と直列共振手段を接続した
   もので、一方の負性抵抗手段に並列接続される負荷共振
   手段、を有することを特徴とする電力変換装置。