JPS6059833B2 - トランジスタインバ−タ装置 - Google Patents

トランジスタインバ−タ装置

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JPS6059833B2
JPS6059833B2 JP55077628A JP7762880A JPS6059833B2 JP S6059833 B2 JPS6059833 B2 JP S6059833B2 JP 55077628 A JP55077628 A JP 55077628A JP 7762880 A JP7762880 A JP 7762880A JP S6059833 B2 JPS6059833 B2 JP S6059833B2
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JP
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transistor
resonant circuit
output
winding
inverter device
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JP55077628A
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久夫 小林
南城 青池
安信 越村
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Toshiba Electric Equipment Corp
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Toshiba Electric Equipment Corp
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Publication date
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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
    • H02M7/5383Conversion 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 self-oscillating arrangement
    • H02M7/53832Conversion 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 self-oscillating arrangement in a push-pull arrangement
    • H02M7/53835Conversion 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 self-oscillating arrangement in a push-pull arrangement of the parallel type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数個の共振回路を有するトランジスタインバ
ータ装置におけるトランジスタのスイッチング制御の改
善に関する。
トランジスタインバータ装置として所望の波形″の出力
を得たい場合、複数個の共振回路を設けることが考えら
れる。
たとえば、本願発明者らが提案したもの(特願昭55−
36233(特開昭56−13449号公報参照))は
、高輝度放電灯の点灯装置に関するものであるが、この
装置を得るためにトランジスタインバータを採用する場
合には、基本波成分に共振する第1の共振回路と、3倍
周波数成分の周波数に共振する第2の共振回路を設ける
ことがある。また、その他基本波成分に高調波成分を重
畳して所望の波形の出力を得たい場合、同様に複数個の
共振回路を設けることがある。しかるに、このような場
合トランジスタの制御巻線を各共振回路による出力電圧
波形を考慮しないで単に出力トランス等に設けると、基
本波成分と高調波成分との合成成分によりトランジスタ
のスイッチング制御を行なうこととなり、発振が不安定
になり、特に放電灯の始動時や放電灯が半波放電するよ
うな異常負荷の場合には異常発振したり、発振が停止し
たりするという不都合を生じることが明らかになつた。
すなわち、基本波と第3高調波との合成出力を発生する
場合を例にとつて説明すると、定常時は第1図イのよう
な出力を発生し、この場合のトランジスタのベース電圧
波形は第1図口のようになる。
このとき発振に異常をきたす虞はほとんどない。なお、
第1図イ,口の波形および位相の違いはベース巻線と出
力トランス等とのカップリング等を考慮したためである
。この点第2図も同じである。前記放電灯の半波放電等
異常負荷時には所定の共振出力が得られず、たとえば第
2図イのような出力波形なり、このときのベース電圧波
は第2図口となつてコレクタ電流が第2図ハのように流
れようとするので、異常発振するのである。ここに本発
明は、複数個の共振回路を有するものにおいて、常に基
本波成分の周波数の電気信号によりトランジスタのスイ
ッチング制御を行ない、もつて発振が安定なトランジス
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、トランジスタのスイッチング制御を共振
回路の合成出力の電気信号から高調波成分の電気信号を
差引いた信号で行なうことによつて、高調波成分を含ま
ない制御信号でトランジスタのスイッチング制御を行な
えるようにしたこを特徴とするものである。以下本発明
の実施例を第3〜第5図を参照して説明する。
1は直流電源であり、交流電源の非平滑化直流電源、平
滑化直流電源であることを可とするものである。
2,3はトランジスタで、上記直流電源1の電圧をスイ
ッチングするものである。
本実施例におては、出力トランス4の入力巻線4aを介
して並列接続したものを示すが、これらに限られず周知
の接続構成のものを採用し得るものである。5,6は前
記トランジスタ2,3それぞれのベース抵抗で、ベース
電流を供給するためのものてあり、7は入力電流の高周
波成分を抑制するためのインダクタである。
8は後述する第2の共振回路Cを形成するコンデンサで
あり、本実施例では出力トランス4の入力巻線4aの両
端子間に接続されている。9はインダクタ、10はコン
デンサで、インダクタ9は前記第2の共振回路Cを、コ
ンデンサ10は後述する第1の共振回路Bを形成するも
のであり、前記出力トランス4の出力巻線4bの出力端
子に直列に接続されている。
11は負荷たとえば高輝度放電灯である。
したがつて、前記インダクタ9およびコンデンサ10は
この放電灯のランプ電流の限流機能も有するものである
。12は前記トランジスタ2,3の制御回路で、前記第
1の共振回路Bと第2の共振回路Cとの合成出力の電気
信号、および第2共振回路Cの電気信号を取出し、これ
らの差信号で前記トランジスタ2,3のスイッチングを
制御するものであり、本実施例では前記出力トランス4
に電磁結合された第1の巻線13と、前記インダクタ9
に電磁結合された第2の巻線14とを有してなる。
つぎに、前記第1および第2の共振回路B,Cについて
第4図を参照して詳述する。第4図は第3図と同じ部分
には同じ符号を付した要部の等価回路である。第1の共
振回路Bは前記出力巻線4b1限流機能を有するコンデ
ンサ10および負荷11としての放電灯を含んで形成さ
れる。そしてこの第1の共振回路Bにはトランジスタ2
,3によつてスイッチングされた矩形波成分が供給され
る。矩形波成分は周知のように基本波成分とこの基本波
成分の奇数倍成分とからなるものであり、前記第1の共
振回路Bは前記矩形波成分のうち基本波成分たとえば3
0KHzに共振するように設置されている。第2の共振
回路Cは入力巻線4aの両端子間に接続されたコンデン
サ8、前記限流機能を有するインダクタ9および負荷1
1としての放電灯を含んで形成され、前記トランジスタ
2,3のスイッチング出力を供給されて前記奇数倍成分
のうちたとえば3倍周波数すなわち90KHzに共振す
るように設定される。このような共振周波数は定数選択
によりある程度任意に選べるものである。したがつて、
出力トランス4に電磁結合した前記第1の巻線13には
第5図cに示すような電圧が発生し、一方インダクタ9
に電磁結合した第2の巻線14には第5図bに示すよう
な電圧が発生する。このため、第2の巻線14の巻始め
を図のようにインダクタ9と逆向きとすれば、第1の巻
線13の出力から第2の巻線14の出力が差引かれ、結
局第5図aに示す基本波成分の電圧が残り、この電圧に
よつて前記トランジスタ2,3のスイッチングが行なわ
れる。なお、第4図中矢印Aで示す閉回路は、本実施例
が負荷11として放電灯を用いるものであるため、負荷
11の始動前における共振回路を形成するもので、たと
えば40KHz程度の周波数に設定されるが、本発明に
は直接関係するものではない。そして、この共振回路A
は放電灯が始動した後は実質的に作用しないように設計
されているものである。つぎに作用を説明する。
まず、直流電源1を投入することにより、どちらか一方
のトランジスタ2または3が0Nし、これによつて直流
電源1から、直流電源1の正極一人力巻線4aの一部一
0Nしているトランジスタ2または3−インダクタ7一
直流電源1の負極の経路で電流が流れ、入力巻線4aに
電圧が印加される。このため、入力巻線4aとコンデン
サ8とは第4図中Aで示すように並列共振する。また、
この並列共振の電圧は第1の巻線13にも発生する。そ
して、前記並列共振の極性が反転しようとすることによ
り、第1の巻線13に発生している電圧も反転しようと
し、これによつて、0Nしていた一方のトランジスタ2
または3が0FFし、OFFしていた他方のトランジス
タが0Nする。したがつて、前回とは逆極性の共振電圧
が生じ、同じく共振電圧が反転しようとすることによつ
て、トランジスタ2,3のスイッチングが行なわれ、以
後この動作を繰返す。負荷11てある放電灯は、上記の
ような共振作用による電圧をインダクタ9、コンデンサ
10を介して印加されることによつて始動点灯する。負
荷11てある放電灯が点灯した後の共振回路は前述した
ように第4図中B,Cの第1、第2の共振回路となる。
すなわち、第1の共振回路Bは基本波成分の周波数たと
えば30KHzに共振して、第5図aの電圧を発生し、
第2の共振回路Cは3倍周波数すなわち90KHzに共
振して第5図の電圧を発生する。したがつて、負荷11
にはこれら基本波成分および3倍周波数成・分の合成電
圧(第5図C)が印加される。また、制御回路12は、
ます前記第1の巻線13に合成出力の電圧が発生し、第
2の巻線14には高調波成分の電圧が発生して、これら
の差の電圧によりトランジスタ2,3のスイッチングを
制御する。したがつて、第5図bあるいはcに示すよう
な電圧には影響されず、安定なスイッチング制御を行な
え、もつて、たとえ負荷11である放電灯が半波放電し
たような異常負荷になつた場合でも発振を安定に保てる
のである。これに対し第5図B,cのような電圧でスイ
ッチング制御を行なえば、前述のように発振に異常をき
たすことは明らかである。なお、負荷11である放電灯
は前記基本波成分と3倍周波数成分とを印加されること
により、いわゆる音響的共振現象と称される不安定状態
になることがないものである。第6図は他の実施例を示
すものである。なお、第6図は要部のみを示すとともに
、第1図と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。本実施例において出力トランス4″は絶縁形であり
、第1の共振回路B″は出力トランジスタ4″の入力巻
線4a″に並列接続されたコンデンサ8、限流機能を有
するインダクタ15および負荷11によつて形成される
。また、第2の共振回路C″は出力トランス4″の出力
巻線4b″に並列接続されたコンデンサ16、インダク
タ17、前記限流機能を有するインダクタ15および負
荷11によつて形成される。この場合、出力トランス4
″には定数の設定により第5図cに同様な電圧を発生す
る。そして、制御回路12″は前記出力トランス4″に
電磁結合した第1の巻線18と前記インダクタ17に電
磁結合した第2の巻線19とからなるものである。本実
施例においても第3図示実施例と同様に発振を安定にで
きることが明らかなので説明を省略する。なお、本発明
は上記実施例に限られるものではない。
たとえば、負荷は放電灯に限られず、他のものでもよい
。また、第1の共振回路および第2の共振回路の他に共
振回路を設けることは得ようとする出力波形に応じてな
し得ることである。こ・の場合、制御回路は合成出力か
ら他の共振回路の出力成分も差引くことが必要でである
。さらに、基本波成分および高調波成分の周波数は限定
されないものである。以上詳述したように本発明は、基
本波成分の周l波数に共振する第1の共振回路および高
調波成分の周波数に共振する第2の共振回路を有するか
ら所望の出力波形を得られ、しかも、トランジスタのス
イッチング制御を前記各共振回路の合成出力の電気信号
から高調波成分を差引いた信号で行なうようにしたから
、高調波成分あるいは基本波成分と高調波成分との合成
成分による異常発振の虞がなく、常に発振が安定なトラ
ンジスタインバータ装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来装置の作用を説明する電圧波
形図、第3図は本発明の一実施例を示す回路図、第4図
は第3図の要部の等価回路図、第5図は動作を説明する
電圧波形図、第6図は他の実施例を示す要部の回路図で
ある。 1・・・直流電源、2,3・・・トランジスタ、4,4
″・・・出力トランス、11・・・負荷、12,12″
制御回路、B,B″・・・第1の共振回路、C,C″・
・・第2の共振回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電源と、 上記直流電源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スイッチング出力を供給され基本波
    成分の周波数に共振する第1の共振回路と、上記トラン
    ジスタのスイッチング出力を供給され上記基本波の高調
    波成分の周波数に共振する第2の共振回路と、上記基本
    波成分および高調波成分の合成出力を供給される負荷と
    、上記合成出力の電気信号および上記高調波成分の電気
    信号を取出しこれらの差信号で上記トランジスタのスイ
    ッチングを制御する制御回路と、を具備したことを特徴
    とするトランジスタインバータ装置。 2 前記制御回路は前記合成出力を取出す第1の巻線お
    よび前記高調波成分を取出す第2の巻線を有することを
    特徴とする特許請求の範囲1記載のトランジスタインバ
    ータ装置。 3 前記負荷は高輝度放電灯であることを特徴とする特
    許請求の範囲1または2記載のトランジスタインバータ
    装置。 4 前記第1の共振回路と、前記第2の共振回路とは一
    部を共用し合うものであることを特徴とする特許請求の
    範囲1〜3のいずれか一記載のトランジスタインバータ
    装置。
JP55077628A 1980-06-11 1980-06-11 トランジスタインバ−タ装置 Expired JPS6059833B2 (ja)

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