JPS6244076A - 共振型自励インバ−タ装置 - Google Patents

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】 本発明は変圧器、共振用コンデンサ、トランジスタ、可
飽和インダクタ及び起動回路を主体として構成される一
石式共振型の自励インバータ装置に関し、簡単な回路構
成によりインバータの損失を減少石せ、効率の良いイン
バータ装置を提供することを目的とするものである。

従来の一石式共損型インバータ装置の回路構成は第１図
に示すようなものである。同図において、変圧器Ｔは一
次、二次、三次各巻線１１，１２゜１３を有し、−次巻
ｌｖｉ！ｌｌはコンデンサ１０と並列に接続され、この
並列回路はトランジスタ７とダイオード９を順次直列に
経て直流電源１に接続される。トランジスタ７のベース
はダイオード５とコンデンサ３との並列回路、抵抗２及
び三次巻線１３を直列に経て電源１の負側へ接続式れ、
この並列回路と抵抗２との接合点と電源１の負側との間
をバイパスして可飽和インダクタ４が接続される。トラ
ンジスタ７０ベースは起動抵抗６を経て電源１の正側へ
接続され、またトランジスタ７のコレクタ回路とダイオ
ード９との旧刊回路と並列に逆電流バイパス用ダイオー
ド８が接続されろ。

二次巻線１２は本装置の交流出力端子へ接続される。

上記装置の作動を説明するための第２図に示す時間曲線
図において、曲線Ａはトランジスタ７のコレクターエミ
ッタ電圧ｖｃｅ１　曲線Ｂは三次巻線ンジスタ７のベー
ス電流Ｉｂ、曲線Ｆはトランジスタ７のコレクタ電流工
。を夫々表わす。時間ｔｏにおいて電源が確立すると、
抵抗６を通じてトランジスタ７へ起動電流が供給され、
それによりトランジスタ７のコレクターエミッタ間電圧
が減小し、電源１の電圧が変圧器Ｔの一次巻線１１に印
加される。それと同時に三次巻線１３にも同相の電圧が
湧起され、抵抗２及びコンデンサ３とダイオード５の並
列回路を１経てトランジスタ７のベースへ正帰還される
。こうしてトランジスタ７は一時にオンとなる。

一次巻線１１に電源電圧が印加されると、その励磁電流
は時間と共にｉ１！＃ｉ！的に増大する。この電流はト
ランジスタ７のコレクタ電流となり、それは曲線Ｆに示
される。他方三次巻線１３０回路においてダイオード５
、トランジスタ７のベース−エミッタ間及びダイオード
９の各順°方向電圧の和が可均（４）インダクタ４に印
カロされ、その磁束密度は時間と共に増大する。この磁
束密度が飽和に達するまではインダクタ４は高インピー
ダンスを呈するため抵抗２を経て流れる電流は殆んどす
べてトランジスタ７０ベース電流となり、このトランジ
スタはオン状態を保持する。

時間ｔ１においてインダＡの磁束密瓜が飽和に達すると
、そのインピーダンスは急峻に低下してトランジスタ７
のベース回路を含む直列回路は短絡式れるので、このベ
ース回路にはコンデンサ３０光′ｔｉ１電圧が逆印加烙
れ、従つ℃ベース電流の引抜きが生じ、トランジスタ７
は、急峻にオフとなる。

すると−次巻線１１のインダクタンスとコンデンサ１０
はトランジスタ７のオン期間電蓄えられ１こエネルギー
により自由振１ｌｌｌＩを開始し、三次巻線１３には曲
線Ｂの時間ｔ１〜ｔ２に見るように一次巻線１１と同相
の電圧が訪起嘔れる。

そこで時間ｔ！を仏かに経過すると、曲線Ｂの電圧が僅
かに正になりトランジスタ７０ベース回路に通電すると
同時に、そのコレクターエミッタ電圧もａｌｌ線Ａ　Ｋ
児るように未だ光分正であるので、ここでトランジスタ
７は急にオンとなりそのコレクタ電流は曲線Ｆに見るよ
うに急峻に上昇する。

この電流はコンデンサ１０を電源１の電圧近くまで充電
して再びゼロに復帰するが、このとき−次巻線１１の電
流は未だ負値即ち第１図で下から上へ向う方向であるか
ら、この電流がコンデンサ１０を更に充電し続け、その
電圧は次第に上昇する。

この電圧が電源１の電圧に達すると、トランジスタ７の
コレクタ回路は電圧を失うのでそれはオフとなる。そこ
でコンデンサ１０の電圧は更に上昇を続けようとするが
、それが電源１の電圧を僅かに超過するとダイオード８
が通電を始めるので、それ以後はコンデンサ１０の電圧
は一定に保持され、−次巻線１１の上記電流はこの電圧
に比例する割合で減小し続けろ。この状態は第２図にお
いて時間ｔ８以後に示される。その後時間ｔ４でトラン
ジスタ７のコレクタ電流が始まり、時間１．でそれが終
了し、更にその後時間ｔ６〜ｔ７で前記した時間ｔｔ　
−ｔｓと同じ現象が起ってトランジスタ７のコレクタ電
流は急峻に上昇して再降下する。以後同様のことを繰返
し、従って自励発振が行われる。

−次巻ｌＩｉ！１１と同じ波形の電圧が二次巻線１２の
出力端子に発生する。

上記従来装置の欠点はトランジスタ７がオンになるとき
のスイッチング損失が大きく、そのためインバータの効
率を悪化嘔せることである。それは第２図の曲線Ｆにお
いて時間ｔ！〜ｔｓ又はｔ６〜１、に見られるように一
次巻線１１の電圧即ちコンデンサ１０の電圧がゼロ付近
のときトランジスタ７がオンするため、コンデンサ１０
への充電電流がトランジスタ７へ流れるためである。

本発明は上記従来装置の欠点を改善するものであり、そ
の１実施例は第３図に示される。この第３図示の構成は
前記の第１図示と比べて大部分同じであるが、重機な相
違点は抵抗２をインダクタ１４に置き換えた点である。

この置換に伴って装置の作動に顕著な相違が現われる。

第３図示装置の作動を説明するための第４図において、
曲ｉＡ〜Ｆは夫々第２図におけると同じ個所の電圧又は
電流を表わす。

時間ｔｏにおいて電源を入れると抵抗６を通じてトラン
ジスタ７へ起動電流が供給され、それによりこのトラン
ジスタはオンとなり、それを通じてコンデンサ１０は瞬
時に電源１の電圧近くにまで充電され、同時に変圧器Ｔ
の一次巻線１１も同じ電圧を印加され、また三次巻線１
３にも同相の比例する電圧が与えられる。この電圧によ
り二次巻＠１３の回路の電流はインダクタ１４の存在の
ため曲線Ｃ［ＪｌるようにＷＩＲ的に増大し、この゛こ
流は可飽和インダクタ４が未だ飽和していないため大部
分トランジスタ７０ベース回路の方へ流れてそのオン状
態を自己保持すると同時に、コンデンサ３は比較的早く
ダイオード５の順方向電圧にまで充電される、また−次
巻線１１の励磁電流はコンデンサ１０の電圧に比例する
割合でＭ　ｌｆｋ’的に、増大し、それは曲線ＦＧＣ）
ランジスタフのコレクタ電流として示でれる。

時間１．において、可飽和インダクタ４が飽和するとそ
のインピーダンスは、＠、峻に低下してそれと並列の回
路を短絡するので、トランジスタ７はオフとなり、この
時点からコンデンサ１０と一次巻線１１は自由振動を開
始し、その電圧波形は曲線Ｂの時間ｔ１以後と同形であ
る。この三次巻線１３の電圧ｖｔ８ＶＣよってインダク
タ１４に流れる電流１１４は曲線Ｃに見るように電圧Ｖ
ｔａの波形より略９０°遅れた波形のものであり、即ち
時間ｔｔｌｃおいて電圧ｖｔｓが負からゼロに達すると
き未だ負の最大値付近である。上記第２図ではこの時間
ｔ！で曲＠ＡＫ見るように電圧ｖｃｅが充分大きい値の
とき）　に曲線ＥＫ見るようにベース電流Ｉｂが流れ始
めるので、曲１１Ｅに見るようにトランジスタ７に突発
電流が流れるが、第４図では時間ｔ、　−ｔｓの間曲線
ＡＫ見るように電圧■。ｅは正値であるがその間曲線Ｃ
，Ｄに見るように電流１１４も工ｔ４も負の最大値付近
くあって曲線Ｅに見るようにベース電流がゼロであるか
らトランジスタ７はオフ状態を続ける。なお時間ｔ１〜
ｔ２の途中で曲＃ｉ１Ｃに見るように電流１１４が成る
時間ゼロ値付近を続けるのは可飽和インダクタ１４が正
の飽和を終え不飽和状態を経て負の飽和に移るまでの期
間を表わす。

時間ｔ！の後−次巻線１１からコンデンサ１０へ入るそ
の充電電流は減小しながらも続くので曲線Ｂに見ろよう
に一次巻線１１の電圧は上昇するが、時間ｔ３において
その電圧値は電源１の電圧を超過し、それが僅かに超過
するとダイオード８が通電を始め、その後は一次巻線１
１の電流は電源１を逆に通り、ダイオード８を経て流れ
る。

時間ｔ４において一次巻［５！１１の電流はゼロを経て
反転し、コンデンサ１０は放電を始める。すると電源１
への逆電流は消失し、その後少時間でトランジスタ７の
コレクタ回路に正方向の電圧が掛かり始める。他方それ
と殆んど同時に、−次巻線１１の電流と略同相のインダ
クタ１４の電流１１４も負から正へ変わり、且つその覆
前可飽和インダクタ４は不飽和状態に入っているので、
正の電流１１４は短時間後にトランジスタ７のベース回
路に流れる。従ってここでトランジスタ７は通電を開始
し、このとき上記のようにコレクタ回路の電圧が極めて
低いのでその電流は微小である。その後−次巻線１１は
電源１の一定電圧を受けて、曲線。

Ｆに見ろように一定の傾斜で増大する。

時間ｔ６において、可飽和インダクタ４は曲［Ｄに見る
ように正の飽和状態に入るので、トランジスタ７０ベー
ス回路は短絡されて電流を失い、オフ状態となり、コレ
クタ電流は急に消失する。このときの状態は時間ｔ１に
おけろと同じであり、以下同様のことを繰返丁。即ち時
間ｔ６〜１？において再び同じ通電が起り、電源１から
振動回路にエネルギーが供給式れる。二次巻線１２には
曲線Ｂと同形の電圧が発生し、これはその端子において
出力電圧となる。なお、この出力は交流であるが、二次
巻線１２に整流平滑回路を接続して偏流出力を得ること
もできる。

第３図示実施例ではコンデンサ１０を一次巻線１１と並
列に接続したが、変型としてその位置を変えてダイオー
ド８と並列の位置に置くこともできる。即ちその倒れの
場合でも等価回路で考えると、電源は高周波的に低イン
ピーダンスであるから、トランジスタ７がオフ時の共振
回路は両者全く同一になるからである。唯この変型回路
では巻線１１とコンデンサ１０との共振回路に電源１が
含まれろため電源のインピーダンスの影響を受は易いと
いうだけである。

上記のように第３図示の装置ではトランジスタ７がオン
となるときのスイッチング損失が第１図示の装置に比べ
て大幅に減少てれ、従って一般にスイッチング損失及び
発生ノイズが少ないと言われている共振型の特ｐを十分
に発揮することができる。以上要するに本発明によれば
、少ない部品点数で、スイッチング損失が少なく、シか
も妨害劇を音の少ない信頼性の高い一石式共振型インバ
ータ装置を構成することができろ効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１区は従来の装置の回路図、第２図はその作動説明図
、第３図は本発明による装置の回路図、卯、４図はその
作動訣明図である。 １：直流電源　　　　　　２：抵抗 ４：可飽和インダクタ　　７：トランジスタ８：逆ｌＩ
流バイパス用ダイオード １０：コンデンサ　　　　１１ニ一次巻線１２：二次巻
線　　　　　１３：三次巻線１４：直列インダクタ 代理人弁珊士　　上　山　　　操 ＜　　錦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源に変圧器Ｔの一次巻線とトランジスタを直列に
   して接続し、これら両者の何れか一方に並列関係にコン
   デンサを接続し、上記トランジスタと並列関係に逆電流
   バイパス用ダイオードを接続し、上記トランジスタのベ
   ース回路と並列関係に可飽和インダクタを接続してこの
   並列回路にインダクタを直列にして変圧器Ｔの三次巻線
   に接続し、変圧器Ｔの二次巻線に交流出力を得る一石式
   共振型自励インバータ装置。