JPH043598Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案はインバータ装置に関するものであ
る。

〔背景技術〕

商用電源をトランス等の降圧手段を用いないで
直接整流し、インバータに供給する回路におい
て、高効率を志向してその制御回路（その動作電
圧は通常、商用電源を直接整流したものに比べて
小さい）の電源として、インバータの高周波出力
をトランス等で降圧し、整流した直流電源が利用
される。このとき商用電源を最初に投入した時
は、制御回路にインバータからの供給がないの
で、最初は商用電源側から抵抗などを介して供給
する必要がある。これにより制御回路がインバー
タの主スイツチング素子を駆動し、その後はイン
バータ出力から制御回路の電源電流が供給され
る。これが起動回路の役目であるが、この起動回
路から供給する電流は抵抗などの電圧降下素子に
おいて損失を生じ、高効率のインバータ装置を作
る上で問題となる。

この点を、第１図に示した従来例について説明
する。図においてV_sは商用の交流電源、Swは電
源スイツチ、DB₁は第１整流ブリツジ、C₁は平滑
コンデンサ、R_sは起動抵抗、C₂は補助電源とし
てのコンデンサ、Ｚは制御回路、Q₂はドライブ
用スイツチング素子としてのトランジスタ、T₂
はドライブトランス、Q₁は主スイツチング素子
としてのトランジスタ、T₁は出力トランス、
DB₂は第２整流ブリツジ、Ｌは負荷である。

第１整流ブリツジDB₁と平滑コンデンサC₁と、
で交流電源V_sの電流を整流して出力トランスT₁
の一次巻線e₁に供給する第１直流電源回路A₁を
構成している。出力トランスT₁の補助巻線e₃か
ら出力を受けて整流する第２整流ブリツジDB₂と
コンデンサC₂とで、ドライブ回路Drの電源とし
ての第２直流電源回路A₂を構成している。ドラ
イブ回路Drは、ドライブトランスT₂とそれのス
イツチングトランジスタQ₂とからなり、その出
力信号によつて主スイツチングトランジスタQ₁
をオン・オフする。制御回路Ｚはスイツチングト
ランジスタQ₂にそれの導通用のパルス信号を発
信するものであり、この制御回路Ｚはその入力電
源として第２直流電源回路A₂のコンデンサC₂を
利用している。主スイツチングトランジスタQ₁
は第１直流電源回路A₁と出力トランスT₁の一次
巻線e₁との接続線路中に介挿されている。

電源スイツチンSwを投入すると交流電源V_sの
電流が第１整流ブリツジDB₁で整流される。平滑
コンデンサC₁には直流電圧が生じるが、主スイ
ツチングトランジスタQ₁はドライブを受けてい
ないので非導通であり、インバータは動作しな
い。一方、起動抵抗R_sを通じて補助電源の平滑
コンデンサC₂が充電されその電圧は上昇する。
充分に上昇すると制御回路Ｚが動作し、ドライブ
信号を発生しドライブトランジスタQ₂を動作さ
せ、ドライブトランスT₂を介して主スイツチン
グトランジスタQ₁を動作させる。主スイツチン
グトランジスタQ₁が動作すると出力トランスT₁
に高周波電圧が発生する。この出力トランスT₁
には補助電源への帰還巻線が巻かれていて、その
出力は第２整流ブリツジDB₂によつて整流されコ
ンデンサC₂に供給され、以降主にこの帰還電力
によつて制御回路Ｚの電源が供給される。

これが起動のあらましであるが、起動抵抗R_s
を通じて供給される起動電流が小さいと、このよ
うに起動しない場合がある。その理由は次の通り
である。起動抵抗R_sを通じて供給される起動電
流が小さいと、補助電源であるコンデンサC₂の
電圧の立ち上がりが遅くなるため、不充分な電圧
で制御回路Ｚが動作しドライブトランジスタQ₂
は導通するが、主スイツチングトランジスタQ₁
を導通させるには不充分な状態が生じる。この状
態が起こるとドライブトランジスタQ₂の導通に
よつてドライブトランスT₂の一次巻線を介して
コンデンサC₂が放電し、これ以上電圧が上昇し
なくなり、結局起動に失敗する。

これを避けるためには起動電流を大きくしなけ
ればならないが、このためには起動抵抗R_sの電
力損失が大きくなり、起動抵抗R_sの形状が大き
くなり、また装置全体の効率が低下する。

その対策として第２図に示すように、起動抵抗
R_sとコンデンサC₂とに直列に開閉接点ｒを介挿
し、またコンデンサC₂と並列にリレーRyを設け
て、起動後はリレーRyにより接点ｒを開放し起
動抵抗R_sに電流が流れないように工夫したもの
がある。しかしながら、リレーRyを励磁するた
めに電力を必要とするうえに高価につくという欠
点を有していた。

〔考案の目的〕

この考案の目的は、小さな起動電流によつても
確実に起動することができ、起動抵抗による電力
損失が小さく、効率のよいインバータ装置を提供
することである。

〔考案の開示〕

この考案のインバータ装置は、出力トランス
と、交流電源の電流を整流して前記出力トランス
の一次巻線に供給する第１直流電源回路と、前記
一次巻線および第１直流電源回路間に介挿した主
スイツチング素子と、この主スイツチング素子の
ドライブ回路と、このドライブ回路のスイツチン
グ素子と、前記ドライブ回路のスイツチング素子
にそれの導通用のパルス信号を発信する制御回路
と、前記交流電源の電源スイツチ投入に伴つて微
小電流により充電開始されるとともに起動後の定
常状態では前記出力トランスの出力の整流電流に
よつて充電されて前記ドライブ回路の電源となる
第２直流電源回路とを備えたものであつて、さら
に前記制御回路に動作用電流を供給する第３直流
電源回路を備えるとともに、前記制御回路を、前
記動作用電流の入力後前記第２直流電源回路の出
力が前記ドライブ回路の作動に必要な大きさまで
上昇する時間の経過後に前記ドライブ回路のスイ
ツチング素子にそれの導通用パルス信号を発信す
るよう遅延回路を有するものに構成したものであ
る。

この考案の第１の実施例を第３図および第４図
に基づいて説明する。制御回路Ｚは、発振器
OSCを中心にコンパレータCOとその周辺回路
（抵抗R₄，R₅，R₆、コンデンサC₄）およびアンド
回路ANDから構成されており、その消費電力は
ドライブ電力に比べて非常に小さいものとなつて
いる。A₃は、抵抗R₃と定電圧ツエナダイオード
D_zとからなる第３直流電源回路であり、制御回
路Ｚへそれの動作用電流を供給するものである。
起動抵抗R_sには起動時に微小電流を流すように
構成してある。その他の構成は従来例と同様であ
るので、同一部分に同一符号を付するにとどめ説
明を省略する。

第４図は電源スイツチSw投入後の各部の電圧
波形図である。V_c1は平滑コンデンサC₁の電圧、
V_zはツエナダイオードD_zの電圧、V_c2はコンデン
サC₂の電圧、ＢはコンパレータCOの出力電圧、
Ｃはアンド回路ANDの出力電圧（ドライブ電圧）
である。

以下、動作を説明する。

○ 電源スイツチSwを投入すると第１直流電源
回路A₁における平滑コンデンサC₁の電圧V_c1は
直ちに立上がる。

○ 第３直流電源回路A₃におけるツエナダイオ
ードD_zの電圧V_zも前記電圧V_c1についで立ち上
がり、一定電圧を示し、制御回路Ｚを動作させ
る。

○ 制御回路Ｚの中で抵抗R₄、コンデンサC₄は
積分回路を構成し、コンパレータCOにより電
圧V_zの遅れ波形を作り出している。すなわち、
スイツチンSw投入直後はコンデンサC₄の電圧
は小さく、コンパレータCOの出力電圧Ｂはロ
ウレベルとなつている。コンデンサC₄の電圧
は徐々に増大し、R₄×C₄の時定数に応じて一
定時間後にはコンパレータCOの出力電圧Ｂを
反転させてハイレベルとする。

○ 発振回器OSCは電圧V_zが立ち上がるとすぐ
に発振を始めるが、コンパレータCOの出力が
ロウレベルの間はアンド回路ANDの出力電圧
Ｃはロウレベルとなつており、この間ドライブ
トランジスタQ₂は非導通となつている。

○ この間に第２直流電源回路A₂の平滑コンデ
ンサC₂は起動抵抗R_sを介して微小電流で充電
されており、その電圧V_c2は徐々に大きくなつ
ており、さきのコンパレータ出力電圧Ｂが反転
してハイレベルになる時刻では充分な大きさと
なつている。

○ コンパレータ出力電圧Ｂがハイレベルに反転
するとアンド回路ANDの出力電圧Ｃにはドラ
イブ信号が現われ、ドライブトランジスタQ₂
が導通する。

○ ドライブトランジスタQ₂が導通すると、ド
ライブトランスT₂の１次巻線には電圧V_c2にほ
ぼ等しい電圧が現われ、ドライブトランスT₂
の２次巻線にはその巻線比に応じた電圧が発生
する。

○ ドライブトランスT₂の２次巻線に発生する
電圧が主スイツチングトランジスタQ₁を導通
させるのに充分な大きさになつているのでこの
トランジスタQ₁が導通して出力トランスT₁に
最初のパルスが発生する。

○ 出力トランスT₁における補助巻線e₃に発生
するパルスが第２整流ブリツジDB₂で整流さ
れ、平滑コンデンサC₂を充電する。

○ 以降は第２直流電源回路A₂の電力、すなわ
ちドライブ電力は、主に出力トランスT₁の補
助巻線e₃を第２整流ブリツジDB₂で整流したも
のから得られ、インバータは通常の動作を行
う。

第２の実施例を第５図に基いて説明する。第３
直流電源回路A₃が抵抗R₃とコンデンサC₃とダイ
オードD₃とから構成されている。制御回路Ｚは
発振器OSCとコンデンサC₃とから構成されてい
る。電源スイツチンSwの投入後、制御回路Ｚの
出力がハイレベルになるまでの遅れ時間、すなわ
ちコンデンサC₂が起動抵抗R_sを通る微小電流に
よつて充電され充分大きな電圧となるまでの待機
時間を、コンデンサC₃への充電時間によつて確
保している。その他は第１実施例と同様である。

第３の実施例を第６図に基いて説明すると、制
御回路ＺにおけるコンパレータCOの周辺回路と
して、第１実施例のコンデンサC₄の代わりに抵
抗R₇を入れ、抵抗R₄を、起動抵抗R_sとコンデン
サC₂との接続点に接続することにより、コンデ
ンサC₂をコンデンサC₄の代用としている。その
他は第１実施例と同様である。

〔考案の効果〕

この考案のインバータ装置によれば、小さな起
動電流によつても確実に起動することができ、し
たがつて起動抵抗による電力損失を小さくでき、
効率のよい動作を実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の電気回路図、第２図は別の従
来例の電気回路図、第３図はこの考案の第１の実
施例の電気回路図、第４図はそれの各部の電圧波
形図、第５図、第６図はそれぞれ第２、第３の各
実施例の電気回路図である。 A₁……第１直流電源回路、A₂……第２直流電
源回路、A₃……第３直流電源回路、V_s……交流
電源、Ｚ……制御回路、Dr……ドライブ回路、
Q₂……ドライブトランジスタ（ドライブスイツ
チング素子）、T₁……出力トランス、Q₁……主ス
イツチングトランジスタ（主スイツチング素子）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 出力トランスと、交流電源の電流を整流して前
   記出力トランスの一次巻線に供給する第１直流電
   源回路と、前記一次巻線および第１直流電源回路
   間に介挿した主スイツチング素子と、この主スイ
   ツチング素子のドライブ回路と、このドライブ回
   路のスイツチング素子と、動作用電流の入力後所
   定時間の経過後に前記ドライブ回路のスイツチン
   グ素子にそれの導通用のパルス信号を発信する制
   御回路と、前記交流電源の電源スイツチ投入に伴
   つて微小電流により充電開始されるとともに起動
   後の定常状態では前記出力トランスの出力の整流
   電流によつて充電されて前記ドライブ回路の電源
   となる第２直流電源回路と、前記制御回路に前記
   動作用電流を供給する第３直流電源回路とを備
   え、前記所定時間を前記第２直流電源回路の出力
   が前記ドライブ回路の作動に必要な大きさまで上
   昇する時間に設定したインバータ装置。