JPS5932368A - 高周波トランジスタインバ−タ装置 - Google Patents

高周波トランジスタインバ−タ装置

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Publication number
JPS5932368A
JPS5932368A JP57140190A JP14019082A JPS5932368A JP S5932368 A JPS5932368 A JP S5932368A JP 57140190 A JP57140190 A JP 57140190A JP 14019082 A JP14019082 A JP 14019082A JP S5932368 A JPS5932368 A JP S5932368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
winding
transformer
core
transistor
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57140190A
Other languages
English (en)
Inventor
Kohei Yuhara
湯原 恒平
Yoshinobu Onodera
小野寺 義伸
Mochikiyo Nobuhara
以清 延原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Electric Equipment Corp
Toshiba Denzai KK
Original Assignee
Toshiba Electric Equipment Corp
Toshiba Denzai KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Electric Equipment Corp, Toshiba Denzai KK filed Critical Toshiba Electric Equipment Corp
Priority to JP57140190A priority Critical patent/JPS5932368A/ja
Publication of JPS5932368A publication Critical patent/JPS5932368A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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】 夕装置に関する。
この種のトランジスタインバータ装置として第1図に示
すものが知られている。(至))は直流電源(Ti’t
 ) 、 (’I’r2 )はトランジスタt (’l
”) ’rJ: ) 7 yス、(0は共振用のコンデ
ンサ、(”1)+ (1’z)はトランジスタ(’l’
rl)l (”2)のベース抵抗、(L)は定電流用の
インダクタである。前記トランス(T)は入力巻線(N
l)、出力巻線(N2)、前記入力巻線(Nl)と相対
的に密結合され出力電圧により前記トランジスタ(Tr
l )、 (Trz )のスイッチングを制御するベー
ス巻線(Nb)および負荷としてのけい光ランプ(Ii
’L)を付勢する場合に設けられ相対的に出力巻線(N
2)と密結合されたフィラメント巻線(Nr)、 (N
f)を有している。このトランスCP)の前記入力巻線
(N1)はその両端部を前記トランジスタ(Trl)、
 (Trz)のコレクタ・エミッタを介して前記直流電
源(E)の−極に。
中点を前記直流電源(E)の他極に直接まtは間接的に
接続されているものである。このようなトランジスタイ
ンバータ装置は周知であるので詳細説明は省略するが、
要するに、共振用のコンデンサ(C)とトランス(T)
のインダクタンス(励磁インダクタンス、漏れインダク
タンス)との共振作用によりたとえば20kI(z〜5
0kHzの正弦波状の高周波電圧を出力し、けい光ラン
プ(PL)を付勢するとともに、ベース巻線(Nb)の
出力によりトランジスタ(”+ ) + CPr2 )
をスイッチングさせるものである。
ところで、上記の」:うに共振作用によって発振し、か
つ、自己の出力でスイッチングする自励形のトランジス
タインバータ装置においては。
負荷の変動により発振動作に影響を受けるものである。
このことを第2図〜第4図を参照して説明する。第2図
は第1図示回路の主要部の等価回路で、  (L+)は
トランス(T)の励磁インダクタンス、  (L2)は
同じく漏れインダクタンス、 (A)。
(B)はトランジスタ(Tri)、 (Trz)のスイ
ッチング出力を供給される入力端子である。その、他、
第1図と同じものには同じ符号を付しである。第2図に
おいて、負荷としてのけい光ランプ(■」)が始動する
以前すなわち無負荷時の共振回路はコンデンサ(C)−
励磁インダクタンス(L+)によって形成される。1友
、けい光ラング(PL)が始動した後(負荷時)の共振
回路はコンデンサ(C)〈溜置8;:ざ付づ)七シ(−
負荷(rr、)>によって形成される。ここで、負荷時
の共振回路について述べると1等価的に2個の共振回路
が存在し、負荷(PI、)の抵抗値に応じてこれら共振
回路の共振モードが異なるものであった。負荷としての
けい光ランプ(1!”L)の電圧−電流特性(V−I)
、 ’RLカー 11H特性(W−I)(7) −例ハ
i 3図に示すとおりである。そして、主として最大負
荷時において前記2個の共振回路によって2種の共振モ
ードが発生(−9このときの出力波形が第4図(a’)
のようになるとともに、ベース巻線(Nb)の出力波形
は第4図のようになるものであった。したがって、この
ときトランジスタ(Trl)+(’I’r2)が所定の
スイッチングを行なえなくなるものである。すなわち、
第4図(blの後半部以後において、オフしているトラ
ンジスタ(Trt )または(Trz)にとっては逆バ
イアス不足となり。
オンしているトランジスタ(Trz)または(Trt)
にとっては順バイアス不足となるから、一方または両方
のトランジスタ(Trl)、(Trz)がオンし続けた
り、不規則なスイッチングを行なったりするのである。
このような不安定な状態が継続するとトランジスタ(T
rl) + (”2 )などが異常発熱したり、破壊さ
れたりするものである。以上のように負荷の変動により
最大負荷領域となるのは、負荷がけい光ランプ(FL 
)においては始動直後から安定点灯に移行する過渡期、
寿命末期時にスネーキングと称される陽光柱のゆらぎが
生じたときなどである。また、負荷として電気俗接器な
と変動の大きい負荷を用い次場合も同様が生じるもので
ある。
本発明は上記従来の問題を解消するためになされたもの
で、負荷変動に対しても安定に発振を行ない、もって、
異常発熱、トランジスタの破壊などを防止できるトラン
ジスタインバータ装置を提供することを目的とするもの
である。
本発明は、トランジスタ、トランスおよび前記トランス
の人力祷線に対して並列的に設けられた共振用のコンデ
ンサを廟してなり、共振作用によh発振し、かつ、自己
の出力でスイッチングするl・ランジスタインバータ装
置において。
^(1記トランスを入力巻線、出力巻線、前記入力巻+
¥!’と相対的に密結合されたベース巻線および鉄心を
含んで構成するとともに+p’SR己入力巻線および前
記出力巻線の結合係数kをに≦0.88に設定し7たこ
とを第1の特徴とするものである。
本発明は前記トランスにおける鉄心を主磁束を通流させ
る主磁路用鉄心と、主磁束の一部を分路させる分路用鉄
心とを含んで構成したことを第2の特徴とするものであ
る。
本発明は前記結合係数kを0.88以下とするととVc
より、負荷変動による共振回路への影響を小さくできる
ようにしたものである。すなわち。
前述の第2図の等何回路を例にすると、無負荷時の発振
周波数fは また。正常点灯時の発振周波数fはけい光ランプ(FL
)の抵抗を無視すると。
一方、結合係数には であられされ。
となる。(ト)式から明らかなように結合係数kを小さ
くすることによってf/foはJ2に近づき。
結合係数kを太きくにしたがってf/foは大きくなる
。ここで第5図を参照して説明すると。
f/foが2以上になると出力波形(fo+ f )が
第4図のようになり、トランジスタのスイッチングが不
安定になることが明らかになった。このときの結合係数
にはOV)式から求められ、0.816であった。(5
)式けけい光ランプ(PL)の抵抗を無視した近似式で
あるため、実測値とは異なる。
すなわち、実測値においてはに≦0.88であればスイ
ッチングが不安定になることがなくt  kが0.88
を越えると不安定になることを確認しもしたがってkは
0,88以下であることを要する。
好ましくは0.80≦に≦0.85であった。
また9本発明はトランスの鉄心を主磁路用の鉄心と分路
用の鉄心とで構成することにょシミ力損失を軽減できる
ものである。従来におけるトランスは主磁路用の鉄心の
みがらなシ、これら主磁路用の鉄心の突合わせ部の間隙
長などを調整して所望の漏れインダクタンスを得るよう
にしていた。高周波用のリーケージトランスにオイテ、
上記のように漏れインダクタンスヲ得られるのは、必g
!なインピーダンスを得るためのインダクタンスは商用
周波数などに比して非常に小さくてよいからである。し
かし、このような従来のトランスにおいては前記間隙を
中心として漏れ磁束が不規則に分布し、この漏れ磁束が
巻線と鎖交することによってうず電流績が増大するもの
であった。この点について、昭和57年7月28日付提
出の特許願[高周波用漏れ変圧器」に述べられている。
本発明は分路用鉄心を設けることによって。
前記不規則に分布する漏れ磁束を前記分路用鉄心を介し
て集中的に通流して9巻線と鎖交する漏れ磁束を少なく
でき、この結果、うず電流を軽減できるものである。し
たがって、結合係数kをに≦0.88に設定しても電力
損失が増大することを防止できるものである。また2分
路用鉄心によ多巻線と鎖交する漏れ磁束を少なくできる
ことにより2巻線の位置2巻線の巻き方に対する設計の
自由度も大きくできるものである。
本発明において、主磁路用鉄心は一対のE形鉄心、一対
のU形鉄心と■形鉄心とからなるものなど適当に選択す
ることができる。また2分路用鉄心も主鉄心との関係に
おいて適当に選択することができるものである。さらに
、主磁路用鉄心と分路用鉄心とは一体に形成されていて
もよいし、別個に形成されていてもよいものである。分
路用鉄心にてどれだけの磁束を分路するかは必要とされ
る結合係数におよび主磁路用鉄心間の間隙長などとの関
係により決定されるべきである。
また2本発明はけい光ランプなどの放電灯を付勢するも
のに適用できるものである。この場合、放電灯の始動毎
および放電灯の寿命末期時における負荷変動に対しても
安定な動作を得られる。また、漏れインダクタンスを放
電灯の限流要素として利用できる。しかし2本発明は放
電灯の他、変動し得る負荷に対しても同様の効果を得ら
れるものである。
さらに9本発明において、トランジスタは1個でも2個
以上でもよい。共振用のコンデンサはトランスの入力巻
線と並列的に設けられるもので、このコンデンサと入力
巻線との間に他の部品が介在することを詐容する。また
、ベース巻線はトランジスタに対して共通に設けられる
ものでもよい。
さらにまた1本発明におけるl・ランジスタインバータ
装置は10kHz以上の周波数で作動するものであり、
トランスの鉄心としてはフェライト、アモルファスなど
を用いることができるものである。しかし、けい素鋼板
のように高周波領域(10kHz以上)で用いると電力
損失が著しく増大するものは避けるべきである。
以下2本発明の第1の実施例を第6図〜第8図を参照し
て説明する。なお9本実施例の回路構成は第1図に示す
ものである。第1図の説明は前述したので、ここでは省
略する。(1)はたとえばフェライト製の鉄心で、一対
のE形鉄心からなる主磁路用鉄心(1−1)、 (1−
2)と、前記主磁路用鉄心(1−1)の各側脚および中
央脚間に配置された分路用鉄心(1−a)、 (1−a
)とを含んで構成されたものである。前記主磁路用鉄心
(1−t)+(1−2)には入力巻線(Nl)、出力巻
線(N2)、ベース巻線(Nb)および一対のフィラメ
ント巻線(1’h)。
(Nf)が巻装されて緊る。入力巻線’CN1)トよ’
、=ス巻線(Nb)とが一方の主磁路用鉄心(1−1)
に巻装されて相対的に密結合し、出力巻線(N2)とフ
ィラメント巻MA(Nr)、 (Nf)とが他方の主磁
路用鉄心(1−2)に巻装されて相対的に密結合してい
る。
α東01)はそれぞれ巻枠である。前記入力巻線(N1
)と出力巻線(N2)との結合係数には088以下たと
えば0.80に設定されている。このような結合係数に
は主磁路用鉄心(1−1)、 (1−2)間の間隙長1
分路用鉄心(1−3)l (1−3)の形状などにより
調整できるものである。
つぎに作用を述べる。直流電源(E)の出力をときの共
振回路は第2図に示され、共振回路の作用は前述したと
おりである。
ここで、負荷としてのけい光ランプ(FL)が始動時毎
にあるいは寿命末期時におけるスネーキング現象を呈し
て負荷変動が生じた場合について述べる。入力巻線(N
t )および出力巻線(N2)間の結合係数kを0.8
8以下の0.80に設定しであるから、最大負荷状態に
なっても上述したf/foが2以上になることがなく、
ベース巻線(Nb)の出力電圧が第4図のように後半部
において極端に減衰することがないので、トランジスタ
(Trt):! (Tr2)を安定にスイッチングできるものである。
すなわち、ベース巻線(Nb)の出力電圧を最大負荷時
においても第8図(blのようにすることができるもの
である。なお、第8図(a)はトランジスタ(Trl)
、(Tr2)のコレクタ・エミッタ間電圧である。
また、トランス(T)において漏れ磁束(φl)は第6
図のように分路用鉄心(1−3)、 (1−a)を介し
て集中的に通流するから9巻線(Nl)、 (N2)な
どと鎖交する漏れ磁束が少なくなり9巻線(N1)。
(N2)などにおけるうず電流積を軽減できる。
さらに2巻線(Nl)、(N2)などの位置がずれたシ
2巻線密度が異なったりしても漏れ磁束の鎖。
文数が少ないから、出力電圧値、出力電圧の位相ずれな
どの特性変化は極めて小さくなる。このことによシ巻線
(Nl)、(N2)、(Nb)、(Nf)の位置2巻き
方に対する設計の自由度を大きくできるものである。
第9図およびllc t n図はトランスの他の実施例
を示すものである。本実施例において鉄心頭は一対のU
形鉄心お3Lび1形鉄心からなる主磁路用鉄心(20−
+ )+ (2+1−2)+ (20−3)と9分路用
鉄心(20−4)、 (20−4)とからなるものであ
る。
分路用鉄心(2o−4)+ (2(+−4)は、主磁路
用鉄心(20−+)と一体に形成することができるもの
である。その他、第1の実施例と同じものには同じ符号
を付しである。
本実施例の作用は第1の実施例と同様であるので説明を
省略する。
以上詳述し7たように本発明は、トランジスタと、入力
巻線、出力巻線、ベース巻線および鉄心を有してなるト
ランスと、前記人力巻線と並前記トランスの入力巻線お
よび出力巻線間の結合係数kを088以下にするととも
に、前記鉄心を主磁路用鉄心と、主磁束の一部を分路用
鉄心とを含んで構成したから、負荷変動があってもトラ
ンジスタのスイッチング動作を安定に維持して異常発熱
、トランジスタの破壊などを防止できるものである。ま
た1巻線と鎖交する漏れ磁束を少なくでき乙から、上述
のように結合係数kを小さくしてもうず電流積を軽減で
きるものである。さらに9巻線と鎖交する漏れ磁束が少
なくなることから9巻線の位置および巻線の巻き方に対
する設計の自由度も大きくできるものである。
【図面の簡単な説明】
図は第1図示のものにおける負荷の電圧−電流特性およ
び電力−電流特性を示す図、第4図は従来の作用を説明
する電圧波形図、第5図はトランスの入力巻線と出力巻
線との結合係数による共振出力電圧を示す波形図、第6
図は本発明におけるトランスの一実施例を示す一部断面
正面図、第7図は同実施例の鉄心を示す斜視図。 第8図は同実施例の作用を説明する電圧波形図。 第9図は本発明におけるトランスの他の実施例を示す一
部断面正面図、第10図;よ同実施例の鉄心を示す斜視
図である。 (TrI)、(Tr2)・・・トランジスタ。 (T)・・・トランス、  (C)・・・共振用のコン
デンサ。 (PL)・・・けい光う/プs (i)、(20)  
・・・鉄心。 (1−1)、 (1−2’)、 (20−1)、 (2
0−11)、 (20−3)・・・主磁路用鉄心。 (1−3)+ (20−4)・・・分路用鉄心。 特許出願人  東芝電材株式会社 代理人 弁理士  小野田芳弘 仲 1 図 才 4 図 才  3  目 電流 − 才 5 口 才 乙  呟 才 7 呟 才 、!15  巴 オ′:/閂 才 /θ 乙 3

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  直流電圧をスイッチングするトランジスタと
    :このトランジスタのコレクタ・エミッタを介して直流
    電源の端子間に設けられた入力巻線、出力巻線、上記入
    力巻線に相対的に密結合され出力電圧により上記トラン
    ジスタのスイッチングを制御するベース巻線および鉄心
    を有してなるトランスと; このトランスの入力巻線に対して並列的に設けられた共
    振用のコンデンサと; を具備し; 前記トランスは入力巻線と出力巻線との結合係数kをに
    ≦0.88に設定されているとともンジスタインバータ
    装置。
  2. (2)前記トランスの鉄心は一対のE形鉄心からなる主
    磁路用鉄心と、この主磁路用鉄心における一方のE形鉄
    心の各側脚の先端部と中央脚の先端部との間に設けられ
    た分路用鉄心とンバータ装置。
  3. (3)前記トランスは出力巻線の出力を放′区灯にバー
    タ装置。
  4. (4)前記トランジスタは2個であり、それぞれのコレ
    クタ・エミッタを直流電源の一極と前記トランスの入力
    巻線の各端部との間に設けられており、上記入力巻線の
    中点は直流電源の他極に接続されているものであること
    を特
JP57140190A 1982-08-12 1982-08-12 高周波トランジスタインバ−タ装置 Pending JPS5932368A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS564233A (en) * 1979-06-25 1981-01-17 Hitachi Ltd Continuous handling apparatus for wafer
US4644459A (en) * 1985-02-04 1987-02-17 Nilssen Ole K Electronic inverter having magnitude-controllable output
JPS6321637U (ja) * 1986-07-26 1988-02-13

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