JPS596774A - インバ−タ装置 - Google Patents

インバ−タ装置

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JPS596774A
JPS596774A JP57113040A JP11304082A JPS596774A JP S596774 A JPS596774 A JP S596774A JP 57113040 A JP57113040 A JP 57113040A JP 11304082 A JP11304082 A JP 11304082A JP S596774 A JPS596774 A JP S596774A
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JP
Japan
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circuit
current
main transistor
resistor
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JP57113040A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Nishino
博之 西野
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (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】 本発明は放電灯点灯装置等に使用さノ1.るインバータ
装置に関するものである。
交流電gを整流し、あるいは整流平滑して得られrこ1
ば流電源によりインバータ回路を駆tsQ L、、この
インバータ回路の出力によって放電灯を点灯させるよう
に構成された放電灯点灯装置においては、従来より回路
構成が簡単で安価なことなどの理由から自励自制式のイ
ンバータ装置dが用いられている。しかし々から最近に
おいては他励式のインバータ装置全使用しTコ場合連続
調光機能が得らねることなどから照明器具に対する多機
能化や点灯回路の高効率化などの目的で他励式のインバ
ータ装置を使用することの検問が半導体技術の急激な発
展のもとに行なわれており、またあるいは自励自制式の
インバータ装置の場合周波数制御が困難であるのに対し
他励式のインバータ装置の場合、これが比較的容易[T
jJ能な点に着目して赤外線を用いた信号授受装置(例
えばテレビのチャンネル切替用の赤外線りt]ン装置)
への干渉対策の一方法として、他励式のインバータ装r
Ijt’r使用することが検ホ1さt]ている。
第1図11述のような要請に基き構成さlた従来の他励
式のインバータ装置を用いtコ放電、灯点灯装置の構成
例を示し、第2図はこの第1図回路に使用するベース駆
ツ1回路fi+の具体回路例を、第8図(λ)〜(d)
けこ第1ら第1図第2図回路の動作説明図を夫々示して
いる。この第1図の回路において、商用電源Vsと電源
スィッチSと整流ブリッジ(2)とコンデンサCOとよ
り成る直流電源(3)を形成し、この直流型#i (:
(1Kよって、主トランジスタTrxνTr2と、出力
トラy ス1’oと、主トラ、7 、;スタ”I”rx
 +Tr2を駆動する為のベース駆動回路fllとより
成るインバータ回路(4)が動作する。出力トラシス°
l”oの二次側には子ヨークコイルC1′lXを介して
ラシプLがI妾を完され5ま1こ、ランづLのフィラメ
ントはそれぞれ予熱回路に接続される(予熱回路は図示
を省略)。
ここに、前述したベース駆動回路filは例えば第2図
[、y= L rこような回路構成を有し、トランジス
タ1’rx +’l”r2 k 交互にオニ、/lオフ
させるものである。
即ち@2r;!J回路において、(3)は直流電源であ
り、抵抗RIIRIIさコンデンサCt+C2とインバ
ータfi+ 161とl−を無安定マルチバイブレータ
回路(7)全形成し、また図中18)はフリッづフOツ
″−y、 [91tlolはナシド1す1路であり、上
記無安定マルチバイづレータ回路(7)の出力を分周し
、抵抗R31に4 ′f:介してトランジスタ’rra
+’rra及ヒTrs +’rra tそれぞれ交互、
でオンオフするように時間的調整を行なう。かくて上述
のトランジスタTrs+Trsの交互のオシオフによっ
てパルストランスPT1及びPT2が励磁され、これら
パルストランスPTl會P’r2の出力側の抵抗に5〜
R8及びタイオードD1+D2を介してa−c端子間、
b−c端子間には夫々第8図+all (b)で示し1
こよりな出力が現われ、第1図回路のトランジスタTr
ltTrzを駆動することになる。
か(て第1図101路において電源スィッチSが投入さ
れると整流ブリッジ(2)、コ′JデyすCOによって
直流電源(3)が形成されると同時に、上述の第2図で
示した回路動作を有するベース駆動回路0)によって主
トランジスタTrt+’rrtが交互にオニ71オフさ
れ、従って、センタータップ附き出カドランス1゛Oの
一次巻線に交互に逆方向の電流が流れるので、出カドラ
ンス゛roの二次側[はランづLを始動!点灯する為の
出力が得られる。なおチョークコイルCB、はうシづL
の安定要素である。ところでこのような動作を行なうイ
ンバータ点灯装置においては、その主トランジスタTr
1及びTrzK流れるコレクタ電流ic及びコレクタ電
圧VCよ夫々第3■(C)及び(Φのような波形となる
。この第8図(C) (d)からも明らかなように、コ
レクタ電圧゛マcノI矩形波で、コしクタ電流icが三
角波であるため、スイッチシタ時のトラ、7ジスタ損失
が大き−くなる恐れがあり、またトランジスタ゛rrt
 t’rr2 %と直列に出力トランスTOの巻線が接
続されているので誘導性負荷となり、1民抗性の負荷の
場合に比べてコレクタ電流が遮断しにくく、またコレク
タ電流の上昇も早くなるので、ますますトランジスタ損
失が増大するという問題がある。
従って主トランジスタTrt+Trzのターンオフを速
くしてこのターンオフ時損失(Poff)の低減を(閃
ることが高効率化の課題となるものであり、次にかかる
ターンオフ時損失(Poff)の低減対策について、従
来まり提案さtlている例を説明する。まずこのfコめ
の一方法として、ベース電流の余剰分をなくすtこめて
トランジスタを非飽和で使用する方法が提案さオ]てお
り、1この方法ではfこしかにトランジスタのターンオ
フ時間が短かくなり、スイツチンジ損失を低減すること
ができるのであるが、反面トランジスタがオンレtこと
きの損失が増加してしまう問題がある。次に第4図(1
1に示すσドライブ方式のもののように、コレクタ電流
をベースに帰還し、必要以上のベース電流を流さないよ
うにし1こ方式も提案されており、かかる方式の場合、
ベースドライ→にけコレクタ電流を変成器Crで変流し
てコレクタ電流に比例しTこベース電流を供給するもの
であり、この第4図回路の変成器Q゛においてその巻線
比2 n = N2/Nlとすると、IB = 1c7
n     IB、hpg ) Ic・の条件よりhp
E’) nと設定すれば良く、ここでbpEは]レクタ
電流が最大でもコレクタ工三ツタ間を充分VC飽和させ
るように配慮する必要がある。かくてこのCrドライブ
方式のものの場合、コレクタ電流の全域に亘ってベース
電流をクリティカルに流すことができるので、ストレー
ジタイム【iIを短かくし、スイ・ソチーJジ損失の低
減を図ることができるのであるか、主トランジスタ1’
rtのタージオンe タ:/オ”’) 0) 1: メ
K Itよ、オン用端子(11) 1it) vc第4
図(01の(bl K示すようなオン用のパルスIBI
を、またオン用端子QJ(1glに同図(a) K示す
ようなオフ用のパルスIn2を夫々外部から加える必要
があり、特にターンオフ時にはオン用のパルスIBIと
パルス幅の異なる大きなパルスIBgを印加してベース
領域の蓄積中ヤリアを瞬時に中和する必要があり、上述
のようにパルス幅、振巾が異なる2種類のトリ15用の
パルスを外部から入力する必要があるtこめ、これらの
トリガ用のパルスの作成する制御回路の回路構成が複雑
化する問題がある。
まTこ第5図(梢はベース逆tSイアスを強化するよう
にした別の従来例を示し、主トランジスタ゛I”rtの
ベース・1三ツタ間にリアクトルLを挿入し、補助トラ
ンジスタTroのコレクタ電流の一部をリアクトルLに
流し、補助トランジスタTroがオフし1こときにリア
クトルLから放出されるエネルギで主トランジスタTr
1のベース、1三ツタ間に迎バイアス全与え、ベースに
逆電流を流して主トランジスタTrxのスピードアップ
を図つTこものであり、第5図(・はこの動作吠態を示
すものであって、同図中(II)けベース、1三ツタ電
圧VBE、(blばベース電流in、 (c)はリアク
タンス5m流ILの各波形を示す。ところがこの@6図
(イ)の従来例にあっては、主トランジスタTr1と同
一の耐圧を有する補助トランジスタTroが必要となっ
て、高価な補助トランジスタTI’ro f:使わなけ
ればならない問題を有する他、補助トランジスタTro
のターンオフのスピードも問題になり、更に十分なベー
ス逆バイアスを得るためには、リアクトルLを大型のも
のにする必要がある等の問題があつtこ。@6図にベー
ス逆バイアス用のベース信号を与えるように構成しtコ
一般的な構成例を示すものであり、主トラ:7ジスタ゛
rrxのベース、1三ツタに第6図to)[示すような
ベース信号を与えてスイッチングさせるようにし1こも
のであり、第6図−のベース信号においてIBIが順バ
イアスのオン用信号、 Ingが逆バイアスのオフ用信
号ということになる。この場合、ターンオフタイムtf
を短かくするKは、逆バイアスの信号IB2を大きくす
れば良いものであって、第6図0鳩はこのIB2とtf
との関係を示し、IBI =IB2の場合に対しIBI
 =81B1の場合でtfがHに、IB2 == 51
81の場合でl/foK短縮され、逆にIBgが0の場
合は【fが大巾に長くなるものであって、所期の効果を
得ることができるのであるが、逆バイアスのベース電流
を大きく流すためにはそのための大容量の電源が必要と
なり、まTこベースドライブ回路の設計が複雑になった
り、装置の大型化の原因になつtこすする問題を有して
いるものである。
本発明は上述の点ニ鑑みて提供したものであって、大容
量のベース駆動回路を用いる必要がなく、しかも簡単な
回路構成で他の損失を増加することなく主トランジスタ
のスイッチンジ損失を低減でき、高効率化及び信頼性の
向上を図ることができるイシバータ装置を提供すること
全目的とするものである。
以下本発明の一実施例を図面により詳述する。
第7図は本発明−実施例の要部回路図を示し、第8図は
その動作説明図であって、ベースドライブ用のトランス
PTK−次巻線Nl、2次巻線N2.8次巻線N3を設
けて1次巻線Nlに図示のような両極性部分を有するド
ライブ電流10を入力し、2次巻線N2出力を主トラン
ジスタTrxのベース回路に入力するようにしてあり、
8次巻線N3[は図示の極性により主トランジスタTr
1のコレクタ電流icを通電するようにしtコものであ
って、2次巻線N2出力側の主トランジスタTrxのベ
ース回路には]ンデシサC3と抵抗に9とよりなる微分
回路03)が挿入接続されている。かくてこの第7図実
施例回路にあっては、ベースドライブ用のトランスP′
rの2次巻線N2には1次巻線Nlに与えられた第8図
(1)のようなドライブ電流io[比例する出力が得ら
t]、これがコンデンサ03を介して主トラ、17ジス
タTrtのベースに供給される。もし今、8次巻線N3
がなかったとすると主トランジスタTr1のベース電流
iBは同図(b)のように、ドライブ電流i0がコンデ
ンサC3と抵抗R9とによって微分された波形となり、
このベース電流inによって主トランジスタTr1が駆
動さflて、同図(C)のようなコレクタ電流ICが流
れることになる(この場合のコレクタ電流は矩形波状で
あると仮定している)。ところがこの第7図’IETm
例回路において実際VCは8次巻線N3を設けてこれに
上述のコレクタ電流iC′を流すことになるので、これ
と磁気結合された2次巻gNz K /d上記コレクタ
宙電流 cによる出力が加わることになり、実際のベー
ス電流1nFi同図(d)のようになり、微分回路[1
3+による微分効果が増大する結果となって、主トラン
ジスタ1゛r1のコレクタ電流icけ同m (elに示
すようにより急峻にターンオフすることになる。このよ
うにベースドライブ用のトランスPTKコレクタ電流帰
還用の3次巻線N3を設け、更に主トランジスタ゛rr
xのベース回路に微分回路時を設けることによる共同効
果によって、主トランジスダfrxのベース逆バイアス
を増大させることかできご従来例のように大容量の駆動
電源を用いず、また、駆動回路を複雑化せずに、簡単な
構成(部品の追加)で主トランジスタTr1のターンオ
フ時の+M失Pfを減少させることができる。なお上述
の実施例のようにコレクタ電流が矩形波の場合にはター
ンオy i/J作も速くなり、ターンオン時の損失Pn
も数倍されるが、負荷側回路が誘導性の場合には、ター
ンオン時の損失はターンオフ時のそれに比べてかなり小
さいのが普通であるため、さほど支障を生じない。
第9−(イ)〜0荀は上述の第7図実施例の夫々異なる
変形例を示し、第9図(イ)の実施例は微分回路のコン
デンサC3に並列に抵抗R10を接続した所で、主トラ
ンジスタTrlの第8図(d)のよう々ベース電流in
を第10図中破線の状態から害線の状uvc変化させ、
ベース電流iBを調整したものである。次に同文(DJ
の実1頗例は、上記コンデンサC3に並列1Cベース電
流と逆極性方向のタイオードD1を接続したものであり
、前述のベース電流iB波形における逆バイアス電流分
を更に多くする効果を有するとともにベース回路の逆方
向の回路インピータンスを小さくして主トランジスタT
r1のベース、エミッタ間逆電圧を低くして主トランジ
スダrr1を保護する機能を有している。さらに同図0
9はコンデンサCNC並列に抵抗R1oとタイオードD
1とを追加したものであって、同図((イ)及び−を結
合して構成しTコものであり、夫々の効果は同図(力及
び(0)で述べた通りである。々お上述の第7図及び第
9図(イ)〜0荀の各回路においては、微分回路0.l
llをコンデンサC3と抵抗R9とで構成した所を示し
Tこが、例えばインタフタンスと抵抗とを用いて微分回
路を構成しても良いことはいうまでもない。
第11図(イ)([jFi上述の第9図09の回路を実
際に放電灯点灯装置に適用した場合の回路例を示し、前
述の第1図及び第2図の従来例に対応するものである。
即ちこの実施例回路は、第2関従来例回路において、コ
シダンサC3,C4追加するとともに、ベースドライブ
用のトランスPTt、PT2にコレクタ電流帰還用の7
88次巻線N3追加したものであり、第11図((イ)
回路中のa−g端子は同図(0回路中の3〜g端子に接
続されるものである。かくてこの実施例回路にあfこっ
ては、前述の通りの動作を行うものであるが、特(にの
ようなブツシュづル型のインバータ方式の場合、第8図
で述べたように主トランジスタTr l、Tr zのコ
レクタ電流icは三角波状となるため、前述の本発明の
効果がさらに助長されることになる。
第12図は第11図回路の動作説明図であって、第11
園回路において]ンヂンサC3,C4及び8次巻線Ns
、N3がない場合、すなわち従来の@8図回路の場合に
与えられるベース電流intをこの第12M(a)に示
し、この従来例回路にコンデシサC3,C4だけを追加
して微分回路(l檜を付加しfこ場合のベース電流in
zを同図fb)に示してあり、この場合前述した微分効
菓によってベース電流波形がスイッチング損失を減少さ
せる方向へ改善さねるがまだ不十分であり、その時の主
トランジスタ゛rr l 、Trzのコレクタ電流ic
xははコレクタ電圧v(J:t K対し同図(C)に示
しtコように今少し遮断時の急峻さを欠き、それ程ター
ンオフ時のスイッチング情夫Pfは改善されない。そこ
で本発明において更に、コレクタ電流帰還用の8次巻線
N3をベースドライブ用のトランスPTl、 P1’2
に追加すると、上述のコレクタ電流ictの遮断時の減
少が2次巻線N2の出力として主トランジスタrr1.
Tr2のベースの逆バイアスを供給することになり、こ
のときのベース電流iBsは同[図(d) [示したよ
うにさらに逆バイアスが助長さiすることになる。従っ
て、このときの主トランジスタI’rlの]レクタ電流
ic2は同1m (e)に示したように急峻VC遮断さ
れるので、コしクタ電千VCB2も急峻に立上って、タ
ーンオフ時のスイッチング損失Poffを大幅に低減す
ることができる。このように例えば誘導負荷をもつづシ
ュプル型のインバータのようなスイッチ素子に流ねる電
流が漸次増加しである時点で立下がる三角波状となる回
路に本発明を適用すると、ターンオフ時のスイッチング
情夫が大幅に低減される効果を奏することになるもので
ある。即ち82W環形螢光ランづ4灯を点灯し、そのラ
ンプ出力音4(lQmA一定に保った状η甲として、そ
の点灯装置に第1図、@219従来例のものを使用しt
コ場合と第11図実施例のものを使用し。
た場合の入力電力を測定した結果、下表のようなデータ
を得1こ。
第18図は本発明の第二の構成例の回路図であり。
第14図はその動作を説明するものである。即ち第18
図の回路にあっては従来のベースドライブ用のトランス
PTの出力回路のベース抵抗R13と並列に変流器Cr
の一つの巻線とタイオードD3との直列回路を接続した
゛もので、タイオードD31d主トラシジスタTrxの
ベースの順バイアスを阻止する向きとなっている。また
上記変流器aの他の巻線は、主トランジスタTrtのコ
レクタ電流が流れる位Ifに挿入され、各々の巻線の巻
き方は図示した方向である。かくて第14図におい、て
(alけ変流器C−I’及びタイオードD3のない従来
回路におけるベース電流iBlを示しており、それによ
って、主トランジスタrrlのコレクタ電圧icx及び
]しクタ電圧V(glけ同図(b) r示すようになり
、ターンオフ時の損失Pfr/i大きいものであり、ま
た、この場合はコレクタ電流を三角波形と仮定した。次
に上述の従来例回路に対して変流器D゛及びタイオード
D3を追加して第13図実施例の回路を構成すると、上
記コレクタ電流icyが下降する時タイオードD3をオ
ンするような向きに出方を生じ、こ九が主トランジスタ
Trxのベース逆バイアスと1−て加わるので主トラン
ジスタTrlをより早くターンオフさせるのに効果があ
るものであり、この場合のベース電流iB2を第14図
(C) K、コレクタ電流、電圧icz、vcEz f
同fit(d)VC夫々示しfこ。
次に第15図(イ)〜0(転)はそれぞれ第18嬰回路
の変形例を示し1こもので、第15図((イ)の回路は
抵抗R13の代りにコンデンサC5を、同図0の回路は
抵抗1ζ13と並列に]ンダンサC5を追加しfこもの
でベース電流波形が微分されてスイッチング0スを低減
することができる効果を有する。貞らに同1¥JO荀け
1記タイオードD3と直列であってかつベース抵抗R1
3と並列的にコンデンサC6及び抵抗Ri4の並列回路
を設けtこもので、ベース逆バイアス電流を微分するよ
うにしtこものである。
本発明は上述のように構成し1こものであるから、主ト
ランジスタのスイッチング損失、特にそのターンオフ時
の損失を簡単な回路i成で低減1するこさができ1こも
のであって、しかも大容けのベース駆動回路を設ける必
要もなく、また他の損失を増大するよう々こともないも
のであり、高効率化及び信頼性の向上が容易に達成でき
る効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1向は従来例の回路図、@ 21jl ?:t 1i
jl上のベース駆動回路の回路図、第8図は同上の前作
説明1菊、第4図イ)(Olは従来のD′ドライブ方式
の原理回路図及びその入力波形図、第5図イ)(0)は
従来のベース逆バイアス強化方式による回路例の要部回
路図及びその動作説明図、第6図(梢(009は従来の
ベース逆バイアス強化方式の別の回路例の基本回路図、
入力波形図及び逆バイアスベース電流とストレージタイ
ムとの関係特性(支)、第7閏は本発明一実施例の基本
回路例図、第8図は同上の動作説明M、第9図f−1’
)〜0最は上記第7図回路の夫々異なる変形回路例図、
第10図は第9図(イ)回路のN)7作説明図、第11
図(力b)は本発明一実施例を放電灯点灯装置に適用し
た場合の回路例図、@12−は第11図回路の動作説明
図、・818図は本発明の別の実施例の基本回路例図、
第141菊は第18図回路の動作説明図、第15図(イ
1〜0拗は第18図回路の夫々異なる変形回路例図であ
り、Trld主トランジスタ、PTはトラシス・N3け
8次巻線、CTI/i変流器、03)は微分回路である
。 代即人 弁理士  石 1)掩 七 112図 第14図 01

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)主トうンジスタのベースドライブ用のトランスを
    設け、このトランスの1次側に正負両極性部分を有する
    駆動信号を入力することによりベース順バイアス電流と
    ベース逆バイアス電流とを発生させるようにしたドライ
    ブ電流発生回路を形成し、上記主トランジスタのコレク
    タ電流をそのベース側に正帰還する正帰還手段を具備し
    て成るインバータ装置。 (2)ベースドライブ用のトランスに主トランジスタの
    コレクタ電流を流すための第8の巻線を設けて上記正帰
    還手段を構成し、上記トランスの2次側出力回路に微分
    回路を挿入接続して成ることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のインバータ装置。 (3)  上記微分回路を構成するコンデンサに並列に
    、抵抗やタイオードのような少なくともベースに逆バイ
    アスを与える方向の電流を通電する通電要素を接続して
    成ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のイン
    バータ装置。 (4)  主トランジスタのコレクタ電流が漸次増加す
    石彫の三角波となるように負荷側回路が構成されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲@2項又Fi第8項記
    載のインバータ装置。  。 15)  ベースドライブ用のトランスの2次側出力回
    路をベース抵抗を介して主トラ:7ジスタのベースに接
    続し、上記主トランジスタのコレクタ電流回路VC1次
    側が挿入接続された変流器を設け、この変流器の2次巻
    線とタイオードとの直列回路を上記ベース抵抗に並列接
    続して成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のインバータ装置。 (6)  上記ベース抵抗に代えて、コンデンサと抵抗
    の並列回路又はpy−i!リンサ接続して成ることを特
    徴とする特許請求の範囲第5項記載のインバータ装置。 (7)上記タイオードとベース抵抗乃至このべ一ス抵抗
    に代えて接続された回路要素との接続点にコンデンサと
    抵抗との並列回路を接続して成ることを特徴とする特許
    請求の範囲第5項又は第6項記載のイン八=り装置。 (8)  主トランジスタのコしクタ電流が、漸次増加
    する形の三角波となるように負荷側回路が構成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第5項乃至第7項の
    いすねかに記載のインバータ装ft Q
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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