JP3603170B2

JP3603170B2 - 出力調整機構を備えたインバ−タ

Info

Publication number: JP3603170B2
Application number: JP17724696A
Authority: JP
Inventors: 精一木嶋
Original assignee: 株式会社キジマ
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2016-06-19
Also published as: JPH1014245A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、螢光灯、ＥＬ板などのドライバ−として、また、イオン、オゾンの発生器のドライバ−として利用するところのインバ−タに関し、特に、ロ−コスト化に適する出力調整機構を備えたインバ−タに係る。
【０００２】
【従来の技術】
図４は螢光灯のドライバ−として使用されたインバ−タ回路図で、昇圧トランス１１は、中間タップＰを有する入力コイル１１Ｐ、出力コイル１１Ｓ、フィ−ドバックコイル１１ｆとを備えている。
なお、入力コイル１１Ｐには共振用のコンデンサ１２が並列接続され、出力コイル１１Ｓから交流電圧を出力させるようになっている。
【０００３】
また、トランジスタ１３、１４はＯＮ、ＯＦＦを繰り返すスイッチングトランジスタで、トランジスタ１３が中間タップＰより一方側の入力コイル１１Ｐに流れる電流を断続させ、トランジスタ１４がその他方側の入力コイル１１Ｐに流れる電流を断続させる。
【０００４】
なお、これらトランジスタ１３、１４は電池電源１５より起動抵抗１６を介して流れる起動電流をベ−ス入力して交互にＯＮするが、ベ−ス接続されたフィ−ドバックコイル１１ｆによって帰還作用を受けて急速動作する。
【０００５】
上記した昇圧トランス１１の中間タツプＰには、スイッチングトランジスタ１７とチョ−クコイル１８を通って電源電流が入力するが、このスイッチングトランジスタ１７が調光用ＩＣ回路１９からパルス信号をベ−ス入力してＯＮ、ＯＦＦ動作する。
なお、２０はチョ−クコイル１８の逆起電力を吸収するためのダイオ−ドである。
【０００６】
調光用ＩＣ回路１９は、昇圧トランス１１の出力電圧レベルを調整して螢光灯２１の明るさを変えるもので、調整抵抗２２の設定値にしたがったデュ−ティ比のパルス信号を出力し、このパルス信号によりスイッチングトランジスタ１７を導通動作させる。
なお、２３はスタ−トスイッチである。
【０００７】
また、昇圧トランス１１の出力コイル１１Ｓには、バラストコンデンサ２４を介して螢光灯２１が接続されている。
なお、抵抗２５、ダイオ−ド２６、コンデンサ２７は負荷電流の検出回路を形成しており、コンデンサ２７の充電々圧が検出信号として調整抵抗２２を介して調光用ＩＣ回路１９に送られる。
【０００８】
このインバ−タ回路は、スタ−トスイッチ２３を閉成することにより、調整抵抗２２の設定値に応じたデュ−ティ比のパルス信号が調光用ＩＣ回路１９より出力し、このパルス信号によってスイッチングトランジスタ１７がＯＮ、ＯＦＦ動作する。
【０００９】
このスイッチングトランジスタ１７の動作によって、電源電流がこのトランジスタ１７とチョ−クコイル１８を通って昇圧トランス１１の中間タップＰに入力する。
【００１０】
このとき、起動抵抗１６を通ってトランジスタ１３、１４のベ−スに起動電流が流れ、これらトランジスタ１３、１４が導通状態となるように移行するが、回路条件やトランジスタ特性によっていずれか一方のトランジスタが先に導通するようになる。
例えば、トランジスタ１３が先に導通すると、中間タップＰから一方側の入力コイル１１Ｐとトランジスタ１３とを通って電源電流が流れる。
【００１１】
なお、入力コイル１１Ｐに入力電流が流れることにより、フィ−ドバックコイル１１ｆに発生した誘導電圧がトランジスタ１３のベ−スに加わり、この帰還作用によってトランジスタ１３が急速にＯＮ動作する。
【００１２】
トランジスタ１３は昇圧トランス１１の磁気飽和やトランジスタ特性によってＯＮからＯＦＦに切換わり、続いて、トランジスタ１４がＯＮ動作する。
これより、中間タップＰの他方側となる入力コイル１１Ｐとトランジスタ１４とを通って電源電流が流れ、また、フィ−ドバックコイル１１ｆに発生した誘導電圧がトランジスタ１４のベ−スに加わって帰還作用する。
【００１３】
トランジスタ１４は昇圧トランス１１の磁気飽和とトランジスタ特性によってＯＮからＯＦＦに切換わり、続いてトランジスタ１３がＯＮ動作する。
このようにトランジスタ１３、１４が交互にＯＮを繰り返すことによってインバ−タ回路が発振動作し、出力コイル１１Ｓには高電圧の交流電圧が発生する。
【００１４】
螢光灯２１は出力コイル１１Ｓが出力する交流電圧によって点灯するが、この管電流（負荷電流）が抵抗２５、ダイオ−ド２６、コンデンサ２７からなる検出回路によって検出される。
つまり、管電流の変動が検出され、その検出信号が調光用ＩＣ回路１９に送られる。
【００１５】
上記したインバ−タ回路は、調光用ＩＣ回路１９が出力するパルス信号にしたがってスイッチングトランジスタ１７がＯＮ、ＯＦＦ動作するから、昇圧トランス１１の入力コイル１１Ｐに入力する電流量がそのパルス信号にしたがって定まる。
つまり、昇圧トランス１１より出力する交流電圧のレベルが上記したパルス信号のデュ−ティ比によって定まる。
【００１６】
このことから、調光用ＩＣ回路１９が出力するパルス信号のデュ−ティ比を変えることによって螢光灯２１の点灯光の明るさを変えることができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のインバ−タ回路は、螢光灯２１の点灯光の明るさを変える調光手段として調光用ＩＣ回路１９を備えているため、回路構成が簡単とならず、また、構成部品も高価なものとなっている。
この結果、インバ−タの生産コストの低廉化が困難となっていた。
【００１８】
本発明は上記した実情にかんがみ、構成簡単にして生産のロ−コスト化に適する出力調整機構を備えたインバ−タを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明では、発振動作によって出力する昇圧トランスを備え、この昇圧トランスの出力電圧レベルを変えて出力調整する構成のインバ−タにおいて、発振動作にしたがって周期的に変化する昇圧トランスの入力電圧を加えるポテンショメ−タと、その入力電圧にしたがって上記ポテンショメ−タから出力する脈動電圧信号を予め定めた一定の電圧信号と比較し、脈動電圧信号が一定の電圧信号を越える毎に制御信号を出力する制御手段と、昇圧トランスの入力電流路に設け、上記制御信号によって制御するスイッチング部材とからなる出力調整機構を備えたことを特徴とするインバ−タを提案する。
【００２０】
昇圧トランスの入力電圧は発振動作毎に周期的に変化する繰返し波形の電圧（正弦波全波整流電圧）となるから、この入力電圧を加えたポテンショメ−タの出力信号がこの入力電圧と操作設定値にしたがった波形の脈動電圧信号となる。
【００２１】
制御手段はポテンショメ−タから出力する脈動電圧信号が繰返される毎に、この脈動電圧信号を一定の電圧信号と比較し、脈動電圧信号が一定の電圧信号を越える毎に制御信号を出力する。
そして、昇圧トランスの入力電流路に設けたスイッチング部材が、上記の制御信号によって導通、非導通制御される。
【００２２】
このように構成したインバ−タは、ポテンションメ−タを調整操作して脈動電圧信号レベルを変えることによって出力調整することができる。
なお、ポテンショメ−タの脈動電圧信号を変えないで、この脈動電圧信号と比較する制御手段の一定電圧信号を変えても出力調整することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は螢光灯のドライバ−として実施した本発明の第１実施形態を示すインバ−タ回路図である。
なお、図４に従来例として示したインバ−タ回路と同一の回路及び部品については同符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
このインバ−タ回路は、チョ−クコイル１８と昇圧トランス１１の中間タップＰとの間の入力電流路ａと、電池電源１５の負極側に接続された電流路ｂとの間にポテンショメ−タ３０を接続し、このポテンショメ−タ３０に昇圧トランス１１の入力電圧Ｖｏを加えるようになっている。
【００２５】
そして、ポテンションメ−タ３０の出力端子３０ａより出力する出力信号ＶＳ１をスイッチング動作用のトランジスタ３２のベ−スに入力させる構成としてある。
【００２６】
つまり、出力信号ＶＳ１がトランジスタ３２のスイッチング電圧（ベ−ス〜エミッタ間電圧Ｖｂｅ）を越えることにより、このトランジスタ３２がＯＮして制御信号ＶＳ２を出力する。
なお、出力端子３０ａと電池電源１５との間に接続した抵抗３１は電源電圧の変動に対して昇圧トランス１１の出力電圧を安定化させるものである。
【００２７】
制御信号ＶＳ２はスイッチング動作用の今一つのトランジスタ３３のベ−スに入力させる。
このトランジスタ３３はコレクタがスイッチングトランジスタ１７のベ−スに、エミッタがスイッチングトランジスタ１７のエミッタに各々接続してあり、制御信号ＶＳ２をベ−ス入力してＯＮし、スイッチングトランジスタ１７のエミッタ〜ベ−ス間を短絡する。
【００２８】
つまり、トランジスタ３３のＯＮによってスイッチングトランジスタ１７が非導通となり、このトランジスタ３３のＯＦＦによってこのスイッチングトランジスタ１７が導通する。
【００２９】
上記したインバ−タ回路は電源スイッチ３４の投入によって発振動作を開始する。
すなわち、電源スイッチ３４の投入によってトランジスタ１３、１４のベ−スに起動電流が入力するから、従来例と同様にしてこれらトランジスタ１３、１４が交互にＯＮを繰り返す。
【００３０】
これより、昇圧トランス１１の入力コイル１１Ｐには中間タップＰの一方側コイルと他方側コイルとに交互に入力電流が流れる。
したがって、出力コイル１１Ｓに発生した高電圧の交流電圧が螢光灯２１に印加され、この螢光灯２１が点灯する。
【００３１】
上記のように発振動作する場合は、ポテンショメ−タ３０に加わる電圧Ｖｏは、図２（Ａ）に示すように正弦波形の半波が連続に繰返されるものとなる。
したがって、ポテンショメ−タ３０の出力信号ＶＳ１が図２（Ｂ）に示したように、出力端子３０ａの操作設定値にしたがった電圧レベルの繰返し脈動信号となる。
【００３２】
この出力信号ＶＳ１がトランジスタ３２のベ−ス〜エミッタ間電圧Ｖｂｅを越えることによって、このトランジスタ３２がＯＮするから、このＯＮによって出力される制御信号ＶＳ２が図２（Ｃ）に示すようなパルス信号となる。
【００３３】
そして、トランジスタ３３は制御信号ＶＳ２のベ−ス入力によって繰返しＯＮしスイッチングトランジスタ１７を非導通制御するため、このスイッチングトランジスタ１７が導通、非導通を繰返し、これより、スイッチングトランジスタ１７のコレクタ電圧Ｖｃが図２（Ｄ）に示すようになる。
【００３４】
このようにこのインバ−タ回路は、ポテンショメ−タ３０の操作設定値にしたがったパルス制御信号ＶＳ２によってスイッチングトランジスタ１７を非導通制御して昇圧トランス１１の入力電流を制限する。
【００３５】
つまり、ポテンショメ−タ３０の操作設定値によって昇圧トランス１１の入力電流量を変えることによって、このトランス１１の出力電圧レベルが変わるから、螢光灯２１の灯光の明るさを調整することができる。
【００３６】
図３は第２実施形態として示したインバ−タ回路図である。
このインバ−タ回路は、周囲温度の影響を少なくするために、制御手段としてのトランジスタ３２のエミッタにツエナ・ダイオ−ド３５が接続してある。
【００３７】
また、電源電圧の変動による昇圧トランス１１の出力変化を抵抗３１によって防止しているが、図示するように出力端子３０ａにコンデンサ３６を接続して出力電圧の安定化を一段と高める構成となっている。
【００３８】
さらに、抵抗２５、ダイオ−ド２６、コンデンサ２７からなる負荷電流の検出回路を設ける場合には、ポテンショメ−タ３０に検出抵抗３７を直列接続し、その接続部ｃに検出回路の検出信号を送るようにする。
【００３９】
このような構成によって、負荷電流の増加のときは、検出信号の増大によって出力信号ＶＳ１のレベルが高くなり、制御信号ＶＳ２のデュ−ティ比が大きくなる。
このため、トランジスタ３３のＯＮ時間が長くなり、スイッチングトランジスタ１７の導通時間が短くなることから、入力電流量が減少して出力電流が減少する。
【００４０】
負荷電流が減少したときは上記とは逆動作となる。
つまり、制御信号ＶＳ２のデュ−ティ比が小さくなることから、トランジスタ３３のＯＮ時間が短く、スイッチングトランジスタ１７の導通時間が長くなる。
この結果、昇圧トランス１１の入力電流量が増加し、出力電流が増加する。
【００４１】
なお、この第２実施形態では、トランジスタ３２のコレクタと電池電源１５の負荷側線路との間にスタ−トスイッチ３８が設けてある。
このスタ−トスイッチ３８を閉成させるとトランジスタ３３が常時ＯＮしてスイッチングトランジスタ１７が非導通を継続し、このスタ−トスイッチ３８を開放させると上記したように発振動作する。
【００４２】
上記した通り、本発明によれば、出力調整機構が一つのポテンショメ−タ３０と、２つのトランジスタ３２、３３によって構成することができるから、回路部品を少なくして構成簡単とした出力調整機構を備えたインバ−タとなり、生産のロ−コスト化に極めて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態として示したインバ−タ回路図である。
【図２】インバ−タ回路部の電圧波形を簡略的に示した動作説明図である。
【図３】第２実施形態として示したインバ−タ回路図である。
【図４】従来例として示したインバ−タ回路図である。
【符号の説明】
１１昇圧トランス
１３トランジスタ
１４トランジスタ
１７スイッチングトランジスタ
２１螢光灯
３０ポテンショメ−タ
３０ａ出力端子
３２トランジスタ
３３トランジスタ
３５ツエナ・ダイオ−ド

Claims

発振動作によって出力する昇圧トランスを備え、この昇圧トランスの出力電圧レベルを変えて出力調整する構成のインバ−タにおいて、発振動作にしたがって周期的に変化する昇圧トランスの入力電圧を加えるポテンショメ−タと、その入力電圧にしたがって上記ポテンショメ−タから出力する脈動電圧信号を予め定めた一定の電圧信号と比較し、脈動電圧信号が一定の電圧信号を越える毎に制御信号を出力する制御手段と、昇圧トランスの入力電流路に設け、上記制御信号によって制御するスイッチング部材とからなる出力調整機構を備えたことを特徴とするインバ−タ。