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JP2573867B2 - 自励インバータの起動回路 - Google Patents

自励インバータの起動回路

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Publication number
JP2573867B2
JP2573867B2 JP63217385A JP21738588A JP2573867B2 JP 2573867 B2 JP2573867 B2 JP 2573867B2 JP 63217385 A JP63217385 A JP 63217385A JP 21738588 A JP21738588 A JP 21738588A JP 2573867 B2 JP2573867 B2 JP 2573867B2
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JP
Japan
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mosfet
diode
winding
voltage
capacitor
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JP63217385A
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English (en)
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JPH0270271A (ja
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利平 平松
誠司 今野
一史 渡辺
信三 武石
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Yutaka Electric Mfg Co Ltd
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Yutaka Electric Mfg Co 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
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/338Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、開閉素子としてMOSFETを利用した高周波ス
イッチング電源における入力側の自励インバータの起動
回路に関するものである。
「従来の技術」 従来は、第6図に示すような自励インバータ回路で
は、電源(1)の両端に結合された抵抗(2)とコンデ
ンサ(3)の直列回路の結合点と、開閉素子であるMOSF
ET(4)のゲートとの間に、トリガーダイオード(5)
を挿入し、前記コンデンサ(3)を第7図(a)のよう
に発振させ、コンデンサ(3)の充電電圧Vc2の放電時
に第7図(b)のようなパルス電圧(Vp)を出力し、こ
の出力にてMOSFET(4)にゲート電圧を供給して起動さ
せ、起動と同時にコンデンサ(3)の充電電圧Vc2はダ
イオード(6)と抵抗(7)によってMOSFET(4)を通
じて放電させて、不必要な再起動を防止するように構成
されていた。
なお、(8)は主変圧器、(9)は1次入力巻線、
(10)は2次出力巻線、(11)は3次自励発振巻線、
(12)は飽和リアクトル、(13)(14)は抵抗である。
「発明が解決しようとする問題点」 第6図のような方法でMOSFET(4)の起動を図る場合
は、第6図の点線のような方向でたえず磁束が一方向に
セットされ、リセットとセットの繰返しが充分に行われ
ない。もちろん、運転に入れば飽和リアクトル(12)
は、セットとリセットを繰返えすが、この場合は、運転
に入る以前において一方向のセット方向に飽和したまま
となり、安定な運転状態に入るには、さらに工夫が必要
とされる。トリガダイオード(5)によるパルスにて起
動を図るのも以上の配慮の一端であるが、以下の点で問
題があった。
従来回路で必須であるトリガダイオード(5)は、個
有の重大な弱点を持っている。すなわち、第1に、その
放電電圧は略30〜35V位であるので、入力電源電圧が30V
以下のスイッチング電源には使用不可能であること、第
2に、その構造上、高品質の通信工業規格を製造メーカ
が保証せず、総て民生規格であり使用保証温度も0〜85
℃内であること、である。
本発明は、3次自励発振巻線の巻線数によって電源の
最低電圧の制限をなくし、また使用部品も総て通信工業
規格のものの使用が可能であるようなものを得ることを
目的とするものである。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、主変圧器(8)に1次入力巻線(9)、2
次出力巻線(10)、3次自励発振巻線(11)を有し、前
記1次入力巻線(9)とMOSFET(4)を入力直流電源
(1)に直列に結合し、前記3次巻線(11)の正側端と
前記MOSFET(4)のゲートを適当なインピーダンス(1
3)を介して接続し、前記3次巻線(11)の負側端と前
記MOSFET(4)のソース側を接続し、かつ飽和リアクト
ル(12)を前記MOSFET(4)のゲート・ソース間に接続
して前記MOSFET(4)を駆動するようにした自励インバ
ータにおいて、前記MOSFET(4)のソース側と前記飽和
リアクトル(12)との間にコンデンサ(19)を挿入し、
この飽和リアクトル(12)とコンデンサ(19)との結合
点と、前記直流電源(1)と1次巻線(9)との結合点
との間に高抵抗(21)を介在し、前記コンデンサ(19)
の両端に第1のダイオード(22)を並列に結合し、前記
MOSFET(4)のソース側と前記3次巻線(11)の正側端
との間に、抵抗(23)とツェナーダイオード(24)と第
2のダイオード(25)を直列に接続してなる駆動回路
(26)を結合し、前記第1のダイオード(22)、第2の
ダイオード(25)およびツェナーダイオード(24)の接
続方法は、前記MOSFET(4)の起動前は飽和リアクトル
(12)の前記MOSFET(4)のゲート側端がソース側端に
対して正の電圧を持ち、起動後には前記正電圧が消滅す
る向きに設定されていることを特徴とする自励インバー
タの起動回路である。
「作用」 電源(1)の電圧がコンデンサ(19)に充電されると
ともに、MOSFET(4)のゲート電圧も上昇する。その後
コンデンサ(19)の充電を続け、この充電電圧すなわ
ち、ゲート電圧がスレシホールド電圧を越すとMOSFET
(19)は導通する。さらに詳しくは、ゲート電圧は、高
抵抗(21)と飽和リアクトル(12)を介して充電され、
このゲート電圧がスレシホールド電圧を越すとMOSFET
(4)は、導通を開始する。このMOSFET(4)の導通に
より、1次巻線(9)を介して3次巻線(11)に電圧が
誘起され、この電圧は一部はMOSFET(4)のゲートに、
他の一部は飽和リアクトル(12)に印加される。する
と、飽和リアクトル(12)の磁束は起動前までリセット
されていた方向と逆方向にセットされる。この飽和リア
クトル(12)に印加された電圧積が許容飽和磁束量に達
すると、飽和リアクトル(12)は飽和し、ゲート電圧は
放電され、MOSFET(4)はターンオフとなる。このと
き、抵抗(23)、ツェナーダイオード(24)、第2のダ
イオード(25)を直列に接続した駆動回路(26)によ
り、MOSFET(4)の起動前は飽和リアクトル(12)側が
ソース側に対して正の電圧を持ち、起動後にはこの正電
圧を消滅させる。このようにして、MOSFET(4)は一旦
導通すると、1次巻線(9)と3次巻線(11)の作用に
より飽和リアクトル(12)はセット、リセットを繰返え
して安定な運転状態に入る。
「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。な
お、第6図と同一部分は同一符号とする。
第1図において、(8)は主変圧器で、この主変圧器
(8)には、1次入力巻線(9)、2次入力巻線(1
0)、3次自励発振巻線(11)を有する。前記1次入力
巻線(9)には、開閉素子であるMOSFET(4)を直列に
介して電源(1)に結合されている。また、前記2次出
力巻線(10)には、整流平滑回路(15)と出力電圧検出
回路(16)を介して出力端子(17)(18)に結合されて
いる。さらに、前記3次巻線(11)の正側端は、抵抗
(13)(14)を介してMOSFET(4)のゲートに結合さ
れ、負側端はコンデンサ(19)を介して前記MOSFET
(4)のソースに結合されている。前記電源(1)の正
側と、前記コンデンサ(19)と飽和リアクトル(12)の
結合点との間には、高抵抗(21)が挿入されている。前
記コンデンサ(19)の両端間に、堰層電圧素子としての
第1のダイオード(22)を結合し、この第1のダイオー
ド(22)のアノード側と、前記3次巻線(11)の正側端
との間に、抵抗(23)、ツェナーダイオード(24)、第
2のダイオード(25)を直列に接続した駆動回路(26)
を結合し、MOSFET(4)の起動前は飽和リアクトル(1
2)側がソース側に対して正の電圧を持ち、起動後には
この正電圧を消滅させるようになっている。
つぎに、以上のように構成された回路の作用を説明す
る。
インバータ回路に入力電圧Viが低圧より供給を開始す
ると、高抵抗(21)を介してコンデンサ(19)に電圧Vc
が供給される。このとき、MOSFET(4)のゲート、ソー
ス間のインピーダンスは、MOSFETの特質としてC1ssのキ
ャパシタンスのみであるので、ゲート電圧Vgはコンデン
サ(19)の充電とともに上昇する。これは第3図(a)
の状態であり、ゲート電圧Vgはスレシホールド電圧Vgt
を越さないので起動しない。その後コンデンサ(19)の
充電を続け第3図(b)に至ってVc≒VgがVgt以上にな
るとMOSFET(4)は導通を開始する。
この時ゲート電圧Vgが高抵抗(21)と飽和リアクトル
(12)を介して充電されたことが、本発明の起動の安定
上に重大な意味をもつ。すなわち、第3図(b)のT1
点にVg≧VgtになるとMOSFET(4)は導通を開始する。
一旦導通を開始すると1次入力巻線(9)を介して3次
巻線(11)に電圧が誘起され、この電圧の一部はMOSFET
(4)のゲートに、他の一部は飽和リアクトル(12)に
印加される。すると、起動前までは、飽和リアクトル
(12)の磁束がコンデンサ(19)からMOSFET(4)のゲ
ートの方向にリセットされていたものが、起動開始とと
もにその磁束の方向はセット方向に反転する。この飽和
リアクトル(12)に印加された電圧時間積、すなわち飽
和リアクトル(12)の許容飽和磁束量φscになると飽和
リアクトル(12)は飽和し、MOSFET(4)のゲート電圧
Vgは放電され、MOSFET(4)はターンオフとなる。これ
は第3図(b)(c)のT2時点である。
つぎに、コンデンサ(19)の両端に、堰層電圧素子
(22)と駆動回路(26)を付加した回路の動作を説明す
る。
もし、上述の回路を有しないときには第4図(a)
(b)のような動作となる。すなわち、この第4図
(a)(b)においては、高抵抗(21)より流入する電
流が継続すると、コンデンサ(19)の充電電圧Vcは第4
図(b)のように一定電圧Vcを保持し、この電圧Vcによ
ってゲート電圧Vgは正方向にシフトされる。したがっ
て、T1時のMOSFET(4)の導通時期にゲート電圧Vgは不
必要に大きな値を持ち、大きなドレイン電流Idを流し
て、能率を低下させ、また出力ノイズも増大する。そこ
で、何等かの方法によって第5図(b)のようにコンデ
ンサ電圧Vcを零とすればT1のゲート時にVgは充分に抑制
され、ドレイン電流Idは第5図(a)のようになり、能
率は向上し、また出力ノイズも低減する。この目的のた
め、第1図における第2のダイオード(25)、ツェナー
ダイオード(24)、抵抗(23)、第1のダイオード(2
2)により一旦運転に入った後、3次巻線(11)に誘起
した電圧を利用して3次巻線(11)の正側→第2のダイ
オード(25)→ツェナーダイオード(24)→抵抗(23)
→第1のダイオード(22)→3次巻線(11)の負側に電
流を循環させればコンデンサ(19)の両端の電圧は第1
のダイオード(22)の順方向の電圧降下によって第5図
(b)のようにクランプされ、確実に確保される。
「発明の効果」 (1)本発明は上述のようにトリガーダイオードを用い
ないので、トリガーダイオードの弱点にこだわらずに回
路を構成できる。
(2)第2のダイオード(25)、ツェナーダイオード
(24)、抵抗(23)、第1のダイオード(22)により一
旦運転に入った後、3次巻線(11)に誘起した電圧を利
用して3次巻線(11)の正側→第2のダイオード(25)
→ツェナーダイオード(24)→抵抗(23)→第1のダイ
オード(22)→3次巻線(11)の負側に電流を循環させ
ればコンデンサ(19)の両端の電圧は第1のダイオード
(22)の順方向の電圧降下によってクランプされ、確実
に確保される。このようにして、起動後にコンデンサ
(19)の充電電圧を零にすることにより、ゲート電圧が
充分に抑制されて能率が向上し、出力ノイズも低減され
る。
(3)コンデンサ(19)の電圧Vcを零とす回路構成が、
このコンデンサ(19)の両端間に、第1のダイオード
(22)を結合し、この第1のダイオード(22)のアノー
ド側と、前記3次巻線(11)の正側端との間に、抵抗
(23)、ツェナーダイオード(24)、第2のダイオード
(25)を直列に接続した駆動回路(26)を結合した構成
としたので、極めて簡単で、高安定性を有する。特に、
補助巻線を必要としないので、従来の4巻線から3巻線
にでき、回路基板の配線構成が容易になり、かつ、主ト
ランスのボビンを小型化でき、全体の形状を小型化で
き、実用上の効果が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による自励インバータの起動回路の第1
実施例を示す電気回路図、第2図は本発明の第2実施例
を示す電気回路図、第3図、第4図および第5図はそれ
ぞれ本発明による回路の各部の出力波形図、第6図は従
来回路図、第7図は従来回路の各部の出力波形図であ
る。 (1)……電源、(4)……開閉素子(MOSFET)、
(8)……主変圧器、(9)……1次入力巻線、(10)
……2次出力巻線、(11)……3次巻線、(12)……飽
和リアクトル、(13)(14)……抵抗、(15)……整流
平滑回路、(16)……出力検出回路、(17)(18)……
出力端子、(19)……コンデンサ、(20)……開閉素子
(トランジスタ)、(20a)……スイッチ、(21)……
高抵抗、(22)……第1のダイオード、(23)……抵
抗、(24)……ツェナーダイオード、(25)……第2の
ダイオード、(26)……駆動回路、(27)……ベース抵
抗、(28)(29)……抵抗、(30)……コンデンサ、
(31)……ダイオード、(32)……4次巻線、(33)…
…開閉制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今野 誠司 東京都稲城市大字東長沼1号地161番地 株式会社電設内 (72)発明者 渡辺 一史 新潟県長岡市摂田屋外川2701番地 ネミ ック・ラムダ株式会社長岡工場内 (72)発明者 武石 信三 神奈川県川崎市中原区苅宿228番地 株 式会社ユタカ電機製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−26473(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主変圧器(8)に1次入力巻線(9)、2
    次出力巻線(10)、3次自励発振巻線(11)を有し、前
    記1次入力巻線(9)とMOSFET(4)を入力直流電源
    (1)に直列に結合し、前記3次巻線(11)の正側端と
    前記MOSFET(4)のゲートを適当なインピーダンス(1
    3)を介して接続し、前記3次巻線(11)の負側端と前
    記MOSFET(4)のソース側を接続し、かつ飽和リアクト
    ル(12)を前記MOSFET(4)のゲート・ソース間に接続
    して前記MOSFET(4)を駆動するようにした自励インバ
    ータにおいて、 前記MOSFET(4)のソース側と前記飽和リアクトル(1
    2)との間にコンデンサ(19)を挿入し、 この飽和リアクトル(12)とコンデンサ(19)との結合
    点と、前記直流電源(1)と1次巻線(9)との結合点
    との間に高抵抗(21)を介在し、 前記コンデンサ(19)の両端に第1のダイオード(22)
    を並列に結合し、 前記MOSFET(4)のソース側と前記3次巻線(11)の正
    側端との間に、抵抗(23)とツェナーダイオード(24)
    と第2のダイオード(25)を直列に接続してなる駆動回
    路(26)を結合し、 前記第1のダイオード(22)、第2のダイオード(25)
    およびツェナーダイオード(24)の接続方法は、前記MO
    SFET(4)の起動前は飽和リアクトル(12)の前記MOSF
    ET(4)のゲート側端がソース側端に対して正の電圧を
    持ち、起動後には前記正電圧が消滅する向きに設定され
    ていることを特徴とする自励インバータの起動回路。
JP63217385A 1988-08-31 1988-08-31 自励インバータの起動回路 Expired - Lifetime JP2573867B2 (ja)

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JPH0270271A JPH0270271A (ja) 1990-03-09
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JPH0270271A (ja) 1990-03-09

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