專利名稱：推挽式逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作為冷陰極放電管和熱陰極放電管等的驅(qū)動(dòng)器的推挽式逆變器。
圖11示出以往構(gòu)成熒光燈11驅(qū)動(dòng)器的逆變電路的示例。
該逆變電路包括由升壓變壓器12、作開(kāi)關(guān)動(dòng)作的晶體管13、14等構(gòu)成的推挽電路。
亦即，從端子15送入低電平的起動(dòng)信號(hào)后，用作電源開(kāi)關(guān)的晶體管16導(dǎo)通，由端子17、18所連接的DC電源供給直流電。
這樣，基極電流分列通過(guò)起動(dòng)電阻19、20流入晶體管13、14。
因此，這些晶體管13、14都朝導(dǎo)通方向移動(dòng)，在晶體管特性和電路構(gòu)成上，有一個(gè)晶體管更快進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，該晶體管首先導(dǎo)通。
例如，若晶體管13先導(dǎo)通，則從DC電源送來(lái)的電流經(jīng)由扼流線圈21流至變壓器12的一次線圈12P，在該一次線圈12P中產(chǎn)生圖中實(shí)線箭頭方向的電壓。
另外，在三次線圈12F中產(chǎn)生圖中實(shí)線箭頭方向的電壓，所以，反饋在晶體管13的基極上，集電極電流急劇增大。
這時(shí)，二次線圈12S中產(chǎn)生圖中實(shí)線箭頭方向的感應(yīng)電壓，使熒光燈11開(kāi)始點(diǎn)亮。
晶體管13的電流增加在到達(dá)由基極電流和放大倍率所決定的飽和點(diǎn)后受到抑制，隨著電流增量的減小，在升壓變壓器12的一次線圈12P中產(chǎn)生圖中虛線箭頭方向的電壓，晶體管13從導(dǎo)通進(jìn)入截止，晶體管14由截止轉(zhuǎn)而導(dǎo)通。
其結(jié)果，由于三次線圈12F中發(fā)生的圖示虛線箭頭方向的電壓，而對(duì)晶體管14產(chǎn)生反饋，在二次線圈12S中產(chǎn)生圖中虛線所示方向的感應(yīng)電壓，使熒光燈11持續(xù)點(diǎn)亮。
此后，晶體管13、14同樣地交替反復(fù)導(dǎo)通，在二次線圈中產(chǎn)生交變高電壓。
上述逆變器的升壓變壓器12是小型變壓器，其結(jié)構(gòu)是在繞線管的筒狀繞線部上重復(fù)卷繞一次線圈12P、二次線圈12S、三次線圈12F，然后將鐵氧體磁心一部分插入筒狀繞線部中，用繞線管上所設(shè)的端子銷固定線圈端部。
但是，由于這種逆變器作為文字處理器和個(gè)人計(jì)算機(jī)中所配備的顯示器的備用電源電路等使用，逆變器的升壓變壓器12要使用盡力限制高度的薄形變壓器。
當(dāng)前，在開(kāi)發(fā)進(jìn)程中提出了盡量薄的升壓變壓器12，但這種變壓器12中必需數(shù)千伏(例如2000至3000伏)的高輸出電壓，因而耐壓處理困難，其薄形化和小形化實(shí)際已接近極限。
具體而言，上述結(jié)構(gòu)的這種升壓變壓器12中，二次線圈12S(輸出線圈)的低壓側(cè)為零狀，高壓側(cè)為數(shù)千伏，因此，相對(duì)于二次線圈12S的高壓部，一次線圈12P、三次線圈12F、端子銷、接地端的絕緣處理越薄形化越困難。
本發(fā)明鑒于上述情況，目的在于開(kāi)發(fā)一種推挽式逆變器，將升壓變壓器的耐壓盡可能降低，以有利于變壓器形狀的薄形化和小形化。
因此，本發(fā)明的推挽式逆變器包括具有從中間抽頭供給直流電流的輸入線圈、向負(fù)載供給電力的輸出線圈、和反饋線圈的升壓變壓器;控制極連接該反饋線圈，從而根據(jù)上述反饋線圈中產(chǎn)生的電壓的方向而交替導(dǎo)通的第1、第2開(kāi)關(guān)元件，利用第1開(kāi)關(guān)元件使流入上述中間端一側(cè)的輸入線圈的電流發(fā)生斷續(xù)，利用第2開(kāi)關(guān)元件使流入另一側(cè)的輸入線圈的電流發(fā)生斷續(xù)，使上述輸出線圈輸出交換的電壓，將升壓變壓器的輸出線圈分成兩個(gè)輸出線圈部分，同時(shí)，電路連接成使這些輸出線圈部分之間的導(dǎo)線部處于直流電源的負(fù)電位，此外，在兩個(gè)輸出線圈端部之間連接負(fù)載。
將上述逆變器中升壓變壓器的兩個(gè)輸出線圈部分各自發(fā)生的感應(yīng)電壓相加，其電壓和為總的輸出電壓。
輸出線圈部分各自發(fā)生的感應(yīng)電壓成為直流電壓的負(fù)電位，即相對(duì)接地電位(零伏)上升或下降的交流電壓，各感應(yīng)電壓與總的輸出電壓相比低得多。
因而，對(duì)于輸出線圈的高電壓的耐壓處理可對(duì)各個(gè)輸出線圈部分進(jìn)行，與過(guò)去的逆變器相比，可以對(duì)充分低的電壓進(jìn)行耐壓處理，對(duì)升壓變壓器的薄形化、小形化非常有利。
圖1示出本發(fā)明作為熒光燈驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)實(shí)施例的逆變電路。
圖2是用于說(shuō)明上述逆變電路動(dòng)作的簡(jiǎn)化電路圖。
圖3是用于說(shuō)明上述逆變電路的的動(dòng)作的矢量圖。
圖4是用于說(shuō)明上述逆變電路動(dòng)作的矢量圖。
圖5是上述逆變電路中所包含的升壓變壓器的繞線管與鐵氧體磁心的分解斜視圖。
圖6是升壓變壓器的剖視圖。
圖7是用兩個(gè)E形磁心構(gòu)成的升壓變壓器的剖視圖。
圖8是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的與圖1同樣的電路圖。
圖9是用于說(shuō)明圖10所示逆變電路的輸出波形圖。
圖10和圖11是同樣的電路圖，示出在升壓變壓器的反饋線圈上設(shè)置中間抽頭的實(shí)施例。
圖11是作為以往示例的逆變器電路圖。
下面根據(jù)


本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明作為熒光燈驅(qū)動(dòng)器的實(shí)施例的推挽式逆變電路圖。由升壓變壓器31、作開(kāi)關(guān)動(dòng)作用的晶體管32、33等構(gòu)成推挽電路。
如圖所示，升壓變壓器31包含輸入線圈(一次線圈)，其處于中間抽頭P一側(cè)的線圈表示為31P1，處于另一側(cè)的線圈表示為31P2;由形成串聯(lián)電路的兩個(gè)線圈31S1、31S2構(gòu)成的輸出線圈(二次線圈);反饋線圈(三次線圈)31f。
輸入線圈的中間抽頭P通過(guò)扼流線圈34、電源開(kāi)關(guān)35與電池電源36的正極連接，直流電從該中間抽頭P流入升壓變壓器31。
另外，輸入線圈31P1的一端連接晶體管32的集電極，輸入線圈31P2的一端連接晶體管33的集電極，晶體管32、33交替導(dǎo)通，藉此，這些輸入線圈31P1、31P2被連至電池電源36的負(fù)極。
反饋線圈31f的一端連接晶體管32的基極，另一端連接晶體管33的基極，根據(jù)該線圈31f中產(chǎn)生的電壓的方向變化，在晶體管32、33的基極上交替施加反饋電壓。
再有，輸出線圈31S1和31S2之間的導(dǎo)線部Q通過(guò)電路連線37連接電池電源36的負(fù)極。
因而，該導(dǎo)線部Q等同于由電源連線37接地。
輸出線圈31S1通過(guò)限制負(fù)載電流用的電容器(穩(wěn)流用電容器)38連接熒光燈40的一個(gè)電極，輸出線圈31S2通過(guò)限制負(fù)載電流用的電容器39連接熒光燈40的另一電極。
這樣就形成輸出線圈31S1、31S2中發(fā)生的感應(yīng)電壓相加后，總輸出電壓施加在熒光燈40上的結(jié)構(gòu)。
圖中的電阻41、42是起動(dòng)電阻，連接在晶體管32、33的基極上，電容器43用于穩(wěn)定電源電壓。
電容器44與輸入線圈并聯(lián)連接，形成共振電路，它有助于使輸出電壓呈正弦波形，但在實(shí)施本發(fā)明時(shí)并非必要。
本實(shí)施例的逆變器在電源開(kāi)關(guān)35合上后，電池電源36流出的電流經(jīng)由起動(dòng)電阻41、42，輸入晶體管32、33的基極。
這樣，根據(jù)晶體管特性的電路條件，有一個(gè)晶體管導(dǎo)通。
若晶體管32導(dǎo)通，則電源電流從中間抽頭輸入，流經(jīng)輸入線圈31P1和晶體管32的集電極-發(fā)射極，在輸入線圈31P1中產(chǎn)生實(shí)線箭頭方向的電壓。最后，中間抽頭P大致上升到電源電壓。
另外，由于輸入線圈31P1中流過(guò)一次線圈電流，輸入線圈31P2中因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生實(shí)線箭頭方向的電壓。結(jié)果，晶體管33集電極一側(cè)電壓上升到電源電壓的兩倍左右。
這時(shí)，反饋線圈31f中也同樣產(chǎn)生實(shí)線箭頭方向的電壓，晶體管32承受該反饋電壓，朝更加導(dǎo)通的方向變化，輸入線圈31P1的電流頓時(shí)增大。
在上述動(dòng)作中，輸出線圈31S1、31S2產(chǎn)生實(shí)線箭頭方向的感應(yīng)電壓E21、E22，其電壓之和(E21+E22)通過(guò)電容器38、39施加在熒光燈40上。
這樣，熒光燈40開(kāi)始點(diǎn)亮。
當(dāng)晶體管32到達(dá)飽和點(diǎn)后，輸入線圈31P1的電流增量減小，在輸入線圈31P1中發(fā)生虛線箭頭方向的電壓，因而，晶體管32關(guān)斷，晶體管33導(dǎo)通。
因此，反饋線圈31f的電壓成為虛線箭頭方向，晶體管33朝導(dǎo)通方向變化，使輸入線圈31P2中的電源電路頓時(shí)增大。
這時(shí)，輸出線圈31S1、31S2中產(chǎn)生虛線箭頭方向的感應(yīng)電壓E21、E22(E21+E22)作為輸出電壓施加在熒光燈40上，該熒光燈40持續(xù)點(diǎn)亮。
此后，同樣地晶體管32、33交替反復(fù)導(dǎo)通，輸出線圈31S1、31S2中產(chǎn)生的交流電壓施加在熒光燈40上，該熒光燈40保持點(diǎn)亮。
若斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)35，則因?yàn)榫w管32、33停止導(dǎo)通、開(kāi)關(guān)動(dòng)作(振蕩動(dòng)作)，升壓變壓器31的輸出電壓消失，熒光燈40熄滅。
本實(shí)施例的逆變電路動(dòng)作如上所述，現(xiàn)在對(duì)升壓變壓器31的輸出與負(fù)載的關(guān)系稍為詳細(xì)地加以說(shuō)明。
圖2示出升壓變壓器31的輸出線圈31S1、31S2所連接的電容器38、39和熒光燈40。
從圖中可看出E21＝VagE22＝VgbVo＝VcdVdb＝Vc1＝Vc2＝VacVo＝Vcg×2Q＝Sin-1(Vo/2E21)若用矢量表示該關(guān)系，則如圖3所示。
在此，對(duì)于輸出線圈31S1、31S2的匝數(shù)n21＝n22，亦即，E21＝E22的情況進(jìn)行研究。
設(shè)電容器38、39的電容量為C1、C2，(C1×C2)/(C1+C2)一定，亦即，Q＝一定。
在C1＝C2的條件下，熒光燈40上的電壓Vo如圖3的實(shí)線(c～d)所示。
在C1＜C2的條件下，電壓Vo朝左移，如圖3的虛線所示。
在C1＜C2的條件下，電壓Vo朝右移，如圖3的點(diǎn)劃線所示。
其結(jié)果若C1＝C2，則熒光燈40的對(duì)地(g)電壓為Vo/2。
在C1＜C2、C1＞C2的情況下，熒光燈40上施加的電壓對(duì)地(g)電壓大于Vo/2。
下面，假定輸出線圈31S1、31S2的匝數(shù)n21≠n22，即E21≠E22，對(duì)此情形進(jìn)行研究。Q仍為一定。
這種情況下E21＝Vag
E22＝VgbVo＝Vcg+Vgd＝VcdVc1＝VacVc2＝VdbQ＝Sin-1(Vo/E21+E22)該關(guān)系用矢量表示如圖4。
圖4示出C1＝C2的情況，可以看出，熒光燈40上施加的對(duì)地(g)電壓大于Vo/2。
而當(dāng)C1＞C2、C1＜C2時(shí)，與圖3一樣，Vo分別朝左、右移動(dòng)，熒光燈40的對(duì)地(g)電壓大于Vo/2。
根據(jù)上述研究，將本實(shí)施例的逆變器的特征歸納如下。
采用兩個(gè)電容器作為限制負(fù)載電流用的電容器38、39(鎮(zhèn)流電容器)，其耐壓應(yīng)為1/2，因此，與采用一個(gè)耐壓高的電容器相比，沒(méi)有不利情況。
采用耐壓不高的兩個(gè)電容器，與采用耐壓高的一個(gè)電容器相比，成本低，因而有利。
若輸出線圈31S1、31S2的匝數(shù)n21＝n22，則輸出線圈之間的線間電壓成為1/2。
另外，輸入線圈31P1、31P2、反饋線圈31f、對(duì)地(g)的耐壓成為1/2。
從升壓變壓器31的角度出發(fā)，輸入線圈31P1、31P2、反饋線圈31f、地(g)等相對(duì)于輸出線31S1、31S2的耐壓減半，因此，線圈的分布電容中流動(dòng)的漏電流減少，可相應(yīng)地減少變壓器的銅損，另外，輸出線圈31S1、31S2也能如電壓E21、E22那樣減小，藉此也可使銅損減少。
另外，因?yàn)檩敵鲭妷嚎煞殖蒃1、E2，變壓器鐵芯帶電電壓量減半，由此，可以將端子銷和變壓器鐵芯間的沿表面放電距離縮短。
因而，若假定n21＝n22，C1＝C2，則輸出線圈31S1、31S2的對(duì)地電壓減半，輸入線圈與輸出線圈之間的電氣絕緣變得容易，另外，端子銷的表面距離可以減小，對(duì)變壓器形狀的薄形化、小形化極為有利。
若輸出線圈31S1、31S2的匝數(shù)n21≠n22，或者電容器38、39的C1≠C2，則熒光燈40的對(duì)地(g)電壓大于Vo/2，與以往的逆變器相比，可壓低其電壓。
圖5及圖6示出升壓變壓器31的結(jié)構(gòu)。
該升壓變壓器在繞線管51的筒狀繞線部51a上卷繞升壓變壓器31的輸入線圈31P1、輸出線圈31S1，作為線圈52，而在筒狀繞線部51b上卷繞輸入線圈31P2、輸出線圈31S2，作為線圈53。
各線圈的端部由繞線管51上設(shè)置的端子銷54、55、56固定。
鐵氧體磁心57、58是同形式的E形磁心，其中央腳插入繞線管51的筒狀繞線部51a、51b中安裝，將I形的鐵氧體磁心59嵌入繞線管51的中間擋邊間隔51C，與磁心57、58的腳端面接觸。
這樣構(gòu)成的升壓變壓器31其輸出線圈31S1、31S2的對(duì)地電壓與總輸出電壓相比減為一半，因此容易作耐壓處理，并可防止漏電流，所以能夠做成高約5mm的薄形變壓器。
圖7實(shí)施例不使用I形的鐵氧體磁心，而與上面一樣使用E形鐵氧體磁心60、61，構(gòu)成升壓變壓器31。
升壓變壓器31不限于上述結(jié)構(gòu)，可以采用各種結(jié)構(gòu)。
圖8示出另一實(shí)施例的逆變電路。
該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)為，將一個(gè)輸入線圈31P3與升壓變壓器31的輸入線圈31P1、31P2并聯(lián)，通過(guò)輸入線圈31P1、31P2在輸出線圈31S1中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，通過(guò)輸入線圈31P3在輸出線圈31S2中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。
在這樣的實(shí)施情況下，將輸入線圈31P1、31P2和輸出線圈31S1卷繞在繞線管51的筒狀繞線部51a上，而將輸入線圈31P3和輸出線圈31S2卷繞在筒狀繞線部51b上，構(gòu)成圖6、圖7所示的升壓變壓器31。
另一方面，在上述圖1、圖8所示的逆變電路中，為了盡可能降低因起動(dòng)電阻41、42而引起的電力損失，提高效率，有時(shí)僅設(shè)置一個(gè)起動(dòng)電阻41或42。
但是，若僅有一個(gè)起動(dòng)電阻，則輸出電壓波形峰值不均一，而變成圖9所示，如峰值Em1～Em4那樣產(chǎn)生若干波幅差。
該圖示出了Em1、Em4＞Em2、Em3的狀態(tài)。
這樣，輸出電壓波形變得不平衡，不適宜用作為熒光燈40驅(qū)動(dòng)器的逆變電路。
圖10示出解決了這一問(wèn)題的逆變電路。
在該逆變電路中，反饋線圈31f設(shè)有中間抽頭70，通過(guò)一個(gè)起動(dòng)電阻41將該中間抽頭70與電池電源36的正極一側(cè)電路部71相連。
在這樣的結(jié)構(gòu)下，起動(dòng)電流經(jīng)由反饋線圈部分31f1輸入晶體管32的基極，另外經(jīng)由反饋線圈部分31f2輸入晶體管33的基極，因此，輸出電壓波形的峰值不會(huì)失去平衡。
中間抽頭70最好設(shè)置在將反饋線圈31f等分為兩個(gè)線圈部分31f1、31f2的位置上。
如點(diǎn)劃線所示，起動(dòng)電阻41也可連接扼流線圈34之后的電路部分72。
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于熒光燈的驅(qū)動(dòng)器，作為推挽式逆變器也可用于各種電器中。
權(quán)利要求
1.一種推挽式逆變器，包括具有從中間抽頭得到直流電供給的輸入線圈、向負(fù)載提供電力的輸出線圈和反饋線圈的升壓變壓器；其控制極與上述反饋線圈相連從而根據(jù)上述反饋線圈中產(chǎn)生的電壓的方向而交替導(dǎo)通的第1、第2開(kāi)關(guān)元件，用第1開(kāi)關(guān)元件使上述中間抽頭一側(cè)的輸入線圈中的電流發(fā)生斷續(xù)，用第2開(kāi)關(guān)元件使上述中間抽頭另一側(cè)的輸入線圈中的電流發(fā)生斷續(xù)，從而使上述輸出線圈輸出交變電壓，其特征在于，將升壓變壓器的輸出線圈分成兩個(gè)輸出線圈部分，并將電路連接成使這些輸出線圈部分之間的導(dǎo)線部處于直流電源的負(fù)電位，在兩個(gè)輸出線圈端子之間連接負(fù)載。
2.如權(quán)利要求1所述的推挽式逆變器，其特征在于，上述第1、第2開(kāi)關(guān)元件用晶體管構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的推挽式逆變器，其特征在于，連接在上述兩個(gè)輸出線圈部分的線圈端子之間的負(fù)載為熒光燈，一個(gè)輸出線圈部分的線圈端子通過(guò)第1電容器連接熒光燈的一個(gè)電極，另一輸出線圈部分的線圈端子通過(guò)第2電容器連接熒光燈的另一電極。
4.如權(quán)利要求1或3所述的推挽式逆變器，其特征在于，上述兩個(gè)輸出線圈部分的各線圈匝數(shù)相同，并且上述第1電容器與第2電容器電容量相同。
5.如權(quán)利要求1所述的推挽式逆變器，其特征在于，上述兩個(gè)輸出線圈部分之間的導(dǎo)線部接地。
6.如權(quán)利要求1所述的推挽式逆變器，其特征在于，上述升壓變壓器的反饋線圈設(shè)有中間抽頭，直流電源提供的起動(dòng)電流經(jīng)由一個(gè)起動(dòng)電阻和上述中間抽頭流至反饋線圈，通過(guò)該反饋線圈使起動(dòng)電流輸入第1、第2開(kāi)關(guān)元件的控制極。
全文摘要
本發(fā)明涉及作為冷陰極和熱陰極放電管等的驅(qū)動(dòng)器使用的推挽式逆變器，包括帶有輸入線圈、輸出線圈和反饋線圈的升壓變壓器、使該變壓器的輸入線圈電流發(fā)生斷續(xù)的第1、第2開(kāi)關(guān)元件，并將升壓變壓器的輸出線圈分成串聯(lián)的兩個(gè)輸出線圈部分，將這兩個(gè)輸出線圈部分之間的導(dǎo)線部連接成處于直流電源的負(fù)電位。
文檔編號(hào)H01F30/10GK1092914SQ94101750
公開(kāi)日1994年9月28日 申請(qǐng)日期1994年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月13日
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