(57)【要約】【課題】スイッチング損失を抑えるために最適なタイミングでスイッチング素子をターンオンできるインバータ回路を提供する。【解決手段】インバータ回路１００は、加熱コイルＬ２に流れる電流をオンオフするスイッチング素子Ｑ１と、加熱コイルＬ２に並列に接続される共振キャパシタＣ２と、スイッチング素子Ｑ１をターンオン及びターンオフさせる駆動回路３１と、スイッチング素子Ｑ１の両端子間の電圧がピーク値をとる時刻であるピーク時刻を検出する電圧ピーク検出器３３と、駆動回路３１がスイッチング素子Ｑ１をターンオフした時刻からピーク時刻までの時間を遅延時間として、ピーク時刻から遅延時間だけ後に、駆動回路３１にスイッチング素子をターンオンさせる遅延回路３４と、を備える。【選択図】図１
2014099326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導性負荷に流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、
前記誘導性負荷に並列に接続される共振キャパシタと、
前記スイッチング素子をターンオン及びターンオフさせる駆動部と、
前記スイッチング素子の両端子間の電圧がピーク値をとる時刻であるピーク時刻を検出するピーク検出部と、
前記駆動部が前記スイッチング素子をターンオフした時刻から前記ピーク時刻までの時間を遅延時間として、前記ピーク時刻から前記遅延時間だけ後に、前記駆動部に前記スイッチング素子をターンオンさせる遅延部と、
を備えることを特徴とするインバータ回路。
【請求項２】
前記誘導性負荷の抵抗成分は、５オーム以下であることを特徴とする、請求項１記載のインバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導性負荷へ電力を供給するためのインバータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばコイル等の誘導性負荷へ電力を供給するための装置として、インバータ回路が用いられている。このようなインバータ回路は、一般的に、コイルへの電力供給をオンオフするためのスイッチング素子と、コイルに並列に接続され、コイルとともに共振回路を構成するキャパシタとを備える。
【０００３】
インバータ回路の動作の概略は、次の通りである。スイッチング素子がターンオンされると、スイッチング素子に流れる電流が時間的に増加する。スイッチング素子に流れる電流値が一定の目標値に達すると、スイッチング素子がターンオフされる。スイッチング素子がターンオフされた後、コイルと、このコイルに並列に接続されたキャパシタとで構成される共振回路において共振状態となり、スイッチング素子の両端子間の電圧が共振波形を描くように変動する。スイッチング素子の両端子間の電圧がピーク値まで上昇した後、再び下降してゼロに戻った時刻に、スイッチング素子が再びターンオンされる。以上のように、スイッチング素子がターンオンとターンオフを繰り返すことにより、インバータ回路は動作する。
【０００４】
ここで、スイッチング素子におけるスイッチング損失の発生を防止するためには、スイッチング素子の両端子間の電圧が最小となる時刻に、スイッチング素子がターンオンされることが好ましい。そこで、共振電圧の最小値よりも任意の設定値だけ高い電圧を検出電圧として予め設定しておき、この設定値に対応する遅延時間を設定し、共振電圧がこの検出電圧を下回ってから上記の遅延時間が経過したときにスイッチング素子をターンオンする技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２９２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、コイル及びキャパシタからなる共振回路における共振周波数は、入力電源電圧の変動並びに回路部品の個体差及び特性変動などの回路状態に応じて変動する。したがって、予め検出電圧及び遅延時間が設定されている場合には、スイッチング素子の両端子間の電圧が検出電圧を下回ってから遅延時間が経過した時刻における共振電圧は、回路状態によっては、必ずしも最小値とはならない。したがって、共振電圧が大きいタイミングでスイッチングが行われ、スイッチング損失が増加してしまう場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、スイッチング損失を抑えるために最適なタイミングでスイッチング素子をターンオンできるインバータ回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明のインバータ回路は、誘導性負荷に流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、誘導性負荷に並列に接続される共振キャパシタと、スイッチング素子をターンオン及びターンオフさせる駆動部と、スイッチング素子の両端子間の電圧がピーク値をとる時刻であるピーク時刻を検出するピーク検出部と、駆動部がスイッチング素子をターンオフした時刻からピーク時刻までの時間を遅延時間として、ピーク時刻から遅延時間だけ後に、駆動部にスイッチング素子をターンオンさせる遅延部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このインバータ回路では、ピーク検出部が、スイッチング素子の両端子間の電圧がピーク値をとる時刻であるピーク時刻を検出する。駆動部がスイッチング素子をターンオフしてから、ピーク時刻までの時間を遅延時間として、ピーク時刻から遅延時間だけ後に、駆動部がスイッチング素子をターンオンする。ここで、スイッチング素子がターンオフされた後、スイッチング素子の両端子間の電圧は、誘導性負荷と、この誘導性負荷に並列に接続される共振キャパシタとからなる共振回路によって共振波形をとる。このため、スイッチング素子の両端子間の電圧は、ピーク時刻に関して時間的な対称性を有するので、ピーク時刻から遅延時間だけ後におけるスイッチング素子の両端子間の電圧は、ピーク時刻から遅延時間だけ前、すなわちスイッチング素子をターンオフした時刻におけるスイッチング素子の両端子間の電圧であるほぼゼロに等しい。したがって、本発明のインバータ回路によれば、スイッチング素子をターンオンする時刻におけるスイッチング素子の両端子間の電圧をほぼゼロとできるため、スイッチング損失を抑えるために最適なタイミングでスイッチング素子をターンオンすることができる。
【００１０】
上記のインバータ回路において、誘導性負荷の抵抗成分は、５オーム以下であってもよい。この場合には、誘導性負荷の抵抗成分が小さいため、スイッチング素子の両端子間電圧のピーク時刻に関する時間的な対称性が良好となる。したがって、スイッチング時におけるスイッチング素子の両端子間の電圧をより確実にゼロに近づけ、スイッチング損失を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スイッチング損失を抑えるために最適なタイミングでスイッチング素子をターンオンできるインバータ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のインバータ回路を示す回路図である。
【図２】スイッチング素子の電流及び電圧の波形を示す図である。
【図３】誘導性負荷の電流及びスイッチング素子の電圧の波形を示す図である。
【図４】回路シミュレーションを行うための回路図である。
【図５】本実施形態のインバータ回路の、誘導性負荷及び共振キャパシタの回路定数を変動させた場合の回路シミュレーション結果を示す図である。
【図６】従来技術のインバータ回路の、誘導性負荷及び共振キャパシタの回路定数を変動させた場合の回路シミュレーション結果を示す図である。
【図７】本実施形態のインバータ回路の、誘導性負荷の抵抗成分を変動させた場合の回路シミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本実施形態のインバータ回路を示す回路図である。図１に示されるように、インバータ回路１００は、整流平滑回路部１０、インバータ部２０、制御部３０及び加熱コイルＬ２（誘導性負荷）を備えている。整流平滑回路部１０は、交流電源から出力される交流電力を直流電力に変換してインバータ部２０に供給する。インバータ部２０は、整流平滑回路部１０から供給された直流電力を高周波交流電力に変換して、加熱コイルＬ２に供給する。制御部３０は、インバータ部２０の動作タイミングを制御する。
【００１５】
加熱コイルＬ２は、高周波交流電力の供給を受けて高周波磁界を発生する。この高周波磁界により、加熱コイルＬ２の近傍に配置された金属製の加熱対象物に渦電流が流れる。渦電流により、加熱対象物にジュール熱が発生し、加熱対象物が加熱される。加熱コイルＬ２のインダクタンス値は、例えば２０μＨから２００μＨ程度とすることができる。加熱コイルＬ２の抵抗成分の大きさは、５Ω以下であることが好ましい。
【００１６】
以下、インバータ回路１００の電気的な回路構成について説明する。整流平滑回路部１０は、交流電源Ｖ１、ダイオードブリッジＤ１、加熱コイルＬ１及び平滑キャパシタＣ１を備えている。交流電源Ｖ１は、交流電力を供給する電源である。交流電源Ｖ１は、例えば商用電源であってもよい。交流電源Ｖ１の両端間の電圧をＶACinとする。
【００１７】
ダイオードブリッジＤ１は、交流入力を整流して、脈流を出力する。ダイオードブリッジＤ１は、例えば４個のダイオードをブリッジ状に接続することにより構成される。ダイオードブリッジＤ１は、２個の入力端子Ｄ１ａ，Ｄ１ｂと２個の出力端子Ｄ１ｃ，Ｄ１ｄを有する。交流電源Ｖ１の両端子が、それぞれ入力端子Ｄ１ａ，Ｄ１ｂに接続される。
【００１８】
チョークコイルＬ１及び平滑キャパシタＣ１は、ダイオードブリッジＤ１の出力端子Ｄ１ｃから出力される脈流を平滑化する。チョークコイルＬ１の一端は、ダイオードブリッジＤ１の出力端子Ｄ１ｃに接続される。チョークコイルＬ１の他端は、平滑キャパシタＣ１の一端に接続される。平滑キャパシタＣ１の他端は、ダイオードブリッジＤ１の出力端子Ｄ１ｄに接続される。平滑キャパシタＣ１の両端子は、整流平滑回路部１０の出力端子となっている。平滑キャパシタＣ１の両端子間の電圧をＶinとする。Ｖinは、平滑化された直流電圧である。
【００１９】
インバータ部２０は、共振キャパシタＣ２、スイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ２を備えている。共振キャパシタＣ２は、加熱コイルＬ２に並列に接続される。共振キャパシタＣ２と加熱コイルＬ２とが、共振回路を構成する。共振キャパシタＣ２及び加熱コイルＬ２のそれぞれ一端が、平滑キャパシタＣ１の一端に接続される。
【００２０】
スイッチング素子Ｑ１は、加熱コイルＬ２に流れる電流をオンオフする。スイッチング素子Ｑ１としては、例えばＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのスイッチング機能を有する素子を使用することができる。以下の説明では、スイッチング素子Ｑ１がＩＧＢＴであるものとする。
【００２１】
スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子は、平滑キャパシタＣ１及びチョークコイルＬ１の他端に接続される。スイッチング素子Ｑ１のエミッタ端子は、ダイオードブリッジＤ１の出力端子Ｄ１ｄに接続される。スイッチング素子Ｑ１のゲート端子は、制御部３０の出力端子に接続される。スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子とエミッタ端子との間の電圧をＶceとする。スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子からエミッタ端子へ流れる電流をＩcとする。
【００２２】
ダイオードＤ２は、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子とエミッタ端子との間に、スイッチング素子Ｑ１に並列に接続されるフリーホイールダイオードである。
【００２３】
次に、インバータ回路１００を制御するための制御部３０について説明する。制御部３０は、駆動回路３１（駆動部）、ターンオン信号生成回路３２、電流検出器３５及び電流比較器３６を備えている。制御部３０は、例えばマイクロコントローラ等のデジタル回路により構成され得る。
【００２４】
駆動回路３１は、遅延回路３４から出力されるターンオン信号及び電流比較器３６から出力されるターンオフ信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ１をターンオン及びターンオフさせるための電圧信号を出力する。駆動回路３１は、遅延回路３４からターンオン信号を受信すると、スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧を上昇させてスイッチング素子Ｑ１をターンオンさせる。駆動回路３１は、電流比較器３６からターンオフ信号を受信すると、スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧を下降させてスイッチング素子Ｑ１をターンオフさせる。
【００２５】
ターンオン信号生成回路３２は、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子とエミッタ端子との間の電圧Ｖceに基づいて、ターンオン信号を出力する。ターンオン信号生成回路３２は、電圧ピーク検出器３３（ピーク検出部）と、遅延回路３４（遅延部）とを備えている。
【００２６】
電圧ピーク検出器３３は、駆動回路３１がスイッチング素子Ｑ１をターンオフした後の電圧Ｖceの変化を検知し、電圧Ｖceが極大となりピーク値をとる時刻であるピーク時刻を検出する。ピーク時刻の検出は、例えば次のようにして行うことができる。電圧ピーク検出器３３は、例えば数マイクロ秒から数ミリ秒程度の一定の周期で電圧Ｖceをサンプルする。そして、電圧ピーク検出器３３は、電圧Ｖｃｅのサンプル値の増減を判定する。時間系列上における最新のサンプル値と、その１周期前の時刻のサンプル値を比較した場合に、最新のサンプル値が１周期前の時刻のサンプル値と比べて増加していれば、電圧Ｖceは増加を続けていることになる。一方、最新のサンプル値が１周期前の時刻のサンプル値と比べて減少していれば、電圧Ｖceが減少を始めたことになる。したがって、電圧ピーク検出器３３は、Ｖceのサンプル値が増加を止めて、最新のサンプル値が１周期前のサンプル値と比べて初めて減少した時刻を検出すれば、この検出された時刻がピーク時刻であることになる。
【００２７】
遅延回路３４は、電圧ピーク検出器３３が検出したピーク時刻に基づいて、駆動回路３１にターンオン信号を出力する。遅延回路３４によりターンオン信号が出力される時刻は、次のように決定される。駆動回路３１がスイッチング素子をターンオフした時刻からピーク時刻までの時間を遅延時間とする。遅延回路３４は、ピーク時刻から、遅延時間だけ後の時刻に、駆動回路３１にターンオン信号を出力する。
【００２８】
電流検出器３５は、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子からエミッタ端子への電流Ｉcを検出する。電流検出器３５は、公知の電流検出手法により、電流Ｉcを検出することができる。
【００２９】
電流比較器３６は、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流Ｉcと、所望電流値Ｉaとを比較し、比較結果をターンオフ信号として出力する。具体的には、電流Ｉcが所望電流値Ｉaを上回った時刻に、電流比較器３６の出力は極性が反転する。この極性の反転を、駆動回路３１はターンオフ信号として受信する。所望電流値Ｉaは、加熱コイルＬ２に流す電流の所望の電流値であり、インバータ回路１００の外部から必要に応じて与えられる。
【００３０】
次に、図２及び図３を参照して、インバータ回路１００の動作について説明する。図２は、スイッチング素子Ｑ１の電流及び電圧の波形を示す図である。図３は、加熱コイルＬ２の電流及びスイッチング素子Ｑ１の電圧の波形を示す図である。
【００３１】
時刻ｔ1は、スイッチング素子Ｑ１がターンオンされ、オフ状態からオン状態に切り替わる時刻である。時刻ｔ1から、スイッチング素子Ｑ１の電流Ｉcは、電圧Ｖinと加熱コイルＬ２のインダクタンスとにより決まる一定の変化率で上昇を始める。加熱コイルＬ２の電流ＩL（図３参照）は、スイッチング素子Ｑ１の電流ＩCに等しい。スイッチング素子Ｑ１の電圧Ｖceは、ゼロとなる。
【００３２】
時刻ｔ2は、スイッチング素子Ｑ１の電流Ｉc及び加熱コイルＬ２の電流ＩLが所望電流値Ｉaに達する時刻である。時刻ｔ2で、スイッチング素子Ｑ１がターンオフされ、オン状態からオフ状態に切り替わる時刻である。時刻ｔ2から、スイッチング素子Ｑ１の電流Ｉcは、ゼロとなる。加熱コイルＬ２と共振キャパシタＣ２により構成される共振回路は、共振動作を開始する。スイッチング素子Ｑ１の電圧Ｖceは、加熱コイルＬ２と共振キャパシタＣ２により構成される共振回路の共振周波数で振動する波形を描くように上昇する。加熱コイルＬ２の電流ＩLは、共振周波数での振動を開始する。時刻ｔ2で、電圧ピーク検出器３３が出力信号をローレベルからハイレベルに切り替える。
【００３３】
時刻ｔ3は、スイッチング素子Ｑ１の電圧Ｖceがピーク値となり、上昇から下降に転じる時刻である。電圧ピーク検出器３３は、電圧Ｖceがピーク値となった時刻ｔ3をピーク時刻として検出するとともに、時刻ｔ3を検出したことを契機として出力信号をハイレベルからローレベルに切り替える。遅延回路３４は、電圧ピーク検出器３３の出力の立ち下がりを検出して、出力信号をローレベルからハイレベルに切り替える。
【００３４】
時刻ｔ4は、ピーク時刻ｔ3から、時刻ｔ2と時刻ｔ3との間である遅延時間と同じ時間が経過した時刻である。時刻ｔ4に、遅延回路３４は、出力信号をハイレベルからローレベルに切り替える。このとき、スイッチング素子Ｑ１の電圧Ｖceは、ゼロに戻っている。時刻ｔ4に、スイッチング素子Ｑ１はターンオンされ、オフ状態からオン状態に切り替わる。
【００３５】
この後、インバータ回路１００は、時刻ｔ1から時刻ｔ4までの一連の動作を周期的に繰り返す。例えば、時刻ｔ5は、時刻ｔ2と同様に、スイッチング素子Ｑ１の電流Ｉc及び加熱コイルＬ２の電流ＩLが所望電流値Ｉaに達する時刻である。
【００３６】
次に、図４〜図７を参照して、本実施形態のインバータ回路１００及び従来のインバータ回路におけるスイッチング動作のシミュレーション結果を説明する。
【００３７】
図４は、回路シミュレーションを行うための回路図である。図４（ａ）は、加熱コイルＬ２及び共振キャパシタＣ２の回路定数が設計値通りの場合の回路図である。スイッチング素子Ｑ１１、ダイオードＤ１１、コイルＬ１１及びキャパシタＣ１１が、それぞれ図１のスイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ２、加熱コイルＬ２及び共振キャパシタＣ２に相当する。スイッチング素子Ｑ１１は、ここではＩＧＢＴである。コイルＬ１１のインダクタンスは、設計値５０μＨの１．０倍である。キャパシタＣ１１の容量値は、設計値１．３μＦの１．０倍である。抵抗Ｒ１１は、加熱コイルＬ２の抵抗成分に相当する。キャパシタＣ１１の一端及び抵抗Ｒ１１の一端は、ノードＶin_typに接続される。ノードＶin_typには、直流電圧源Ｖ１１（図４（ｂ）参照）が接続される。直流電圧源Ｖ１１は、電源電圧としての直流電圧Ｖin（ここでは１００Ｖ）を出力する。
【００３８】
スイッチング素子Ｑ１１のゲート端子には、抵抗値１Ωの抵抗Ｒ１３を介して、信号電圧源Ｖ１２が接続されている。信号電圧源Ｖ１２の正の端子のノード名OneshotPLSDiとする。信号電圧源Ｖ１２の負の端子は、グラウンドノードに接続されている。信号電圧源Ｖ１２は、時刻ごとに出力電圧を切り替えることができる。時刻０μ秒から１００μ秒までは、信号電圧源Ｖ１２の出力電圧は０Ｖである。時刻１００μ秒から１２０μ秒までは、信号電圧源Ｖ１２の出力電圧はＱgate（ここでは１５Ｖ）である。時刻１２０μ秒から時刻５００μ秒までは、信号電圧源Ｖ１２の出力電圧は０Ｖである。すなわち、時刻０μ秒から１００μ秒まで及び時刻１２０μ秒から５００μ秒まではスイッチング素子Ｑ１１はターンオフされ、時刻１００μ秒から１２０μ秒まではスイッチング素子Ｑ１１はターンオンされる。
【００３９】
図４（ｂ）は、加熱コイルＬ２及び共振キャパシタＣ２の回路定数が設計値より大きい場合の回路図である。スイッチング素子Ｑ１２、ダイオードＤ１２、コイルＬ１２、抵抗Ｒ１２及びキャパシタＣ１２が、それぞれ図４（ａ）のスイッチング素子Ｑ１１、ダイオードＤ１１、コイルＬ１１、抵抗Ｒ１１及びキャパシタＣ１１に相当する。コイルＬ１２のインダクタンスは、設計値５０μＨの１．２倍である。キャパシタＣ１２の容量値は、設計値１．３μＦの１．１倍である。スイッチング素子Ｑ１２のゲート端子は、抵抗値１Ωの抵抗Ｒ１４を介して、図４（ａ）のノードOneshotPLSDiに接続されている。キャパシタＣ１２の一端及び抵抗Ｒ１２の一端は、ノードＶin_typに接続される。ノードＶin_typには、直流電圧Ｖinを出力する直流電圧源Ｖ１１が接続される。
【００４０】
図５は、本実施形態のインバータ回路１００の、加熱コイルＬ２及び共振キャパシタＣ２の回路定数を変動させた場合の回路シミュレーション結果を示す図である。波形Ｖtは、スイッチング素子Ｑ１１のコレクタ端子の電圧波形である。波形Ｖsは、スイッチング素子Ｑ１２のコレクタ端子の電圧波形である。すなわち、波形Ｖtは、加熱コイルＬ２及び共振キャパシタＣ２の回路定数がいずれも設計値通りの場合の電圧波形である。波形Ｖsは、加熱コイルＬ２の回路定数が設計値より２０％大きく、共振キャパシタＣ２の回路定数が設計値より１０％大きい場合の電圧波形である。
【００４１】
波形Ｖt、Ｖsとも、時刻１２０．０μ秒まではほぼ０Ｖであり、時刻１２０．０μ秒で共振波形を描いて上昇を開始し、ピーク値まで上昇した後、再び下降して０Ｖに戻る。波形Ｖtは、時刻約１３６．０μ秒でピークに達し、時刻約１５２．０μ秒で０Ｖに戻っている。すなわち、スイッチング素子Ｑ１１がターンオフされてから電圧がピーク時刻１３６．０μ秒でピーク値をとるまでの時間を遅延時間ｔｄ１（約１６．０μ秒）とした場合に、波形Ｖtは、ピーク時刻１３６．０μ秒から遅延時間ｔｄ１だけ後の時刻約１５２．０μ秒で、ほぼゼロに戻っている。
【００４２】
一方、波形Ｖsは、時刻約１３８．８μ秒でピークに達し、時刻約１５７．６μ秒で０Ｖに戻っている。すなわち、スイッチング素子Ｑ１１がターンオフされてから電圧がピーク時刻１３８．８μ秒でピーク値をとるまでの時間を遅延時間ｔｄ２（約１８．８μ秒）とした場合に、波形Ｖtは、ピーク時刻１３６．０μ秒から遅延時間ｔｄ２だけ後の時刻約１５７．６μ秒で、ほぼゼロに戻っている。
【００４３】
このように、加熱コイルＬ２及び共振キャパシタＣ２の回路定数の変動にかかわらず、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ電圧の波形は、時間軸上において、ピーク時刻を対称軸とする対称性を有している。したがって、本実施形態のインバータ回路１００のように、ピーク時刻から遅延時間だけ後の時刻にスイッチング素子Ｑ１をターンオンすることで、スイッチング素子Ｑ１の端子間の電圧がほぼゼロとなるタイミングでスイッチング素子Ｑ１をターンオンしてスイッチング損失を抑えることができる。
【００４４】
図６は、従来技術のインバータ回路の、加熱コイルＬ２及び共振キャパシタＣ２の回路定数を変動させた場合の回路シミュレーション結果を示す図である。図６（ａ）は、１１０μ秒から１６２μ秒までの電圧波形を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）のうちの破線の四角形Ｒbで囲まれた部分を拡大して示す図である。波形Ｖt及び波形Ｖsは、それぞれ図５の波形Ｖt及び波形Ｖsと同様である。この従来技術では、１００Ｖという電圧値を検出電圧Ｖdとして予め設定しておき、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ電圧が検出電圧Ｖdを下回った時刻から、予め設定された遅延時刻ｔs（ここでは３．５μ秒）だけ遅れた時刻にスイッチング素子Ｑ１をターンオンする。
【００４５】
加熱コイルＬ２及び共振キャパシタＣ２の回路定数が設計値通りの場合の波形Ｖtは、時刻約１４８．５μ秒で検出電圧Ｖｄを下回り、時刻約１５２．０μ秒で０Ｖとなる。従来技術では、この間の時刻３．５μ秒が、予め遅延時間ｔsとして設定される。
【００４６】
一方、加熱コイルＬ２及び共振キャパシタＣ２の回路定数がそれぞれ設計値より２０％、１０％大きい場合の波形Ｖsは、時刻約１５３．３μ秒で検出電圧Ｖdを下回る。ここから遅延時間ｔs（３．５μ秒）だけ経過した時刻１５６．８μ秒の時点では、波形Ｖsは、まだ約２０Ｖであり、０Ｖ付近まで低下していない。
【００４７】
したがって、図６に示されるシミュレーション結果からは、上述した従来技術では、回路定数が変化した場合には、スイッチング素子Ｑ１のスイッチングを、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子とエミッタ端子間の電圧が０Ｖに近い状態で行うことができないことが分かる。すなわち、上述の従来技術では、スイッチング損失を抑えることが十分には行うことができない。
【００４８】
図７は、インバータ回路１００の、加熱コイルＬ２の抵抗成分を変動させた場合の回路シミュレーション結果を示す図である。図７では、図４（ａ）の抵抗Ｒ１１の抵抗値（図１の加熱コイルＬ２の抵抗成分に相当する）を１Ωから５Ωまで変化させた場合の、スイッチング素子Ｑ１１のコレクタ電圧の計算結果が示されている。波形１〜５は、Ｒ１１の抵抗値がそれぞれ１〜５Ωの場合の波形である。Ｒ１１の抵抗値によらず、コレクタ電圧は、時間軸上において、ピーク時刻を対称軸として線対称となっている。なお、加熱コイルＬ２の抵抗成分自体は、通常では数十ｍΩから１００ｍΩ程度である。加熱コイルＬ２の近傍に金属が存在した場合の電磁界の結合等の影響で加熱コイルＬ２の抵抗成分が等価的に増えた場合であっても、加熱コイルＬ２の抵抗成分は、５Ω以下の範囲とみなすことができる。
【００４９】
以上で説明したように、本実施形態のインバータ回路１００では、電圧ピーク検出器３３が、スイッチング素子Ｑ１の両端子間の電圧がピーク値をとる時刻であるピーク時刻を検出する。駆動回路３１がスイッチング素子Ｑ１をターンオフしてから、ピーク時刻までの時間を遅延時間として、ピーク時刻から遅延時間だけ後に、駆動回路３１がスイッチング素子Ｑ１をターンオンする。ここで、スイッチング素子Ｑ１がターンオフされた後、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子、エミッタ端子の両端子間の電圧は、加熱コイルＬ２と、加熱コイルＬ２に並列に接続される共振キャパシタＣ２とからなる共振回路によって共振波形をとる。このため、スイッチング素子Ｑ１の両端子間の電圧は、ピーク時刻に関して時間的な対称性を有するので、ピーク時刻から遅延時間だけ後におけるスイッチング素子Ｑ１の両端子間の電圧は、ピーク時刻から遅延時間だけ前、すなわちスイッチング素子Ｑ１をターンオフした時刻におけるスイッチング素子Ｑ１の両端子間の電圧であるほぼゼロに等しい。したがって、インバータ回路１００によれば、スイッチング素子Ｑ１をターンオンする時刻におけるスイッチング素子Ｑ１の両端子間の電圧をほぼゼロとできるため、スイッチング損失を抑えるために最適なタイミングでスイッチング素子Ｑ１をターンオンすることができる。
【００５０】
インバータ回路１００において、加熱コイルＬ２の抵抗成分は、５オーム以下という小さい値である。このため、スイッチング素子Ｑ１の両端子間の電圧のピーク時刻に関する時間的な対称性が良好となる。したがって、スイッチング時におけるスイッチング素子Ｑ１の両端子間の電圧をより確実にゼロに近づけ、スイッチング損失を減少させることができる。
【００５１】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、種々の変形を適用できる。例えば、インバータ部２０が、加熱コイルＬ２に代えて、例えば、モータに使用されるコイルや変圧器の一次巻線などの他の誘導性負荷を駆動してもよい。
【００５２】
また、制御部３０を、マイクロコントローラなどのデジタル回路により構成するのではなく、その一部または全部をアナログ回路により構成してもよい。一例は次の通りである。ターンオン信号生成回路３２を、１個のキャパシタと、キャパシタを充電するための充電用電流源と、キャパシタを放電するための放電用電流源とから構成する。充電用電流源と放電用電流源との電流の大きさを等しくする。スイッチング素子Ｑ１がターンオンされてからスイッチング素子Ｑ１のコレクタ電圧がピーク値に達するまでの間（すなわち、上記実施形態における遅延時間の間）だけ充電用電流源によりキャパシタを充電する。スイッチング素子Ｑ１のコレクタ電圧がピーク値に達してからキャパシタの電圧値が０Ｖに戻るまでの間、放電用電流源によりキャパシタを放電させる。この構成によれば、充電用電流源と放電用電流源の電流の大きさが等しいため、キャパシタの充電にかかる時間と、キャパシタの放電にかかる時間とが等しくなる。したがって、キャパシタの放電が終了した時刻にスイッチング素子Ｑ１をターンオンさせることにより、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ電圧を０Ｖである時刻にスイッチング素子Ｑ１をターンオンさせることができる。
【符号の説明】
【００５３】
３１…駆動回路、３３…ピーク検出器、３４…遅延回路、Ｃ２…共振キャパシタ、Ｑ１…スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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