(57)【要約】【課題】  小型かつ回路構成が簡素で、低コストのインバータ回路を提供する。【解決手段】  直流電源３から入力端子５、７に直流を入力する。入力端子５にインダクタＬ３の一端を接続する。インダクタＬ３の他端に変圧器１１の１次巻線Ｌ１の一端を接続する。１次巻線Ｌ１の他端と入力端子７との間にコンデンサＣ１を接続する。インダクタＬ３と入力端子７との間に、スイッチＳ１を接続する。変圧器１１の２次巻線Ｌ２の両端にコンデンサＣ２を接続する。さらに、２次巻線Ｌ２の一端をコンデンサＣ３を介して出力端子１３と接続し、他端を出力端子１５に接続する。スイッチＳ１が制御回路９に制御されてスイッチング動作し、スイッチング動作に応じた電流が１次巻線Ｌ１に流れ、２次巻線Ｌ２に起電力を誘起して、出力端子１３、１５間に所定の周波数の交流が出力される。【選択図】図１
2006204038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流が入力される第１端子及び第２端子と、
前記第１端子に一端が接続されたインダクタンス素子と、
１次巻線と２次巻線とを含み、１次巻線の一端が前記インダクタンス素子の他端と接続された変圧器と、
前記１次巻線の他端と前記第２端子との間に接続された第１のコンデンサと、
前記インダクタンス素子の前記他端と前記第２端子との間に接続されたスイッチング素子と、
前記２次巻線の両端に接続された１対の出力端子と、
を有し、前記スイッチング素子のスイッチング動作により前記出力端子に交流を出力することを特徴とするインバータ回路。
【請求項２】
前記２次巻線に並列に接続された第２のコンデンサと、
前記２次巻線の一端と前記出力端子の一方との間に接続された第３のコンデンサと、
をさらに有することを特徴とする請求項１に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、直流を交流に変換して出力するインバータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバータ回路として、直流が抵抗を介して一対のトランジスタの各ベースに印加されると共に変圧器の中点に印加されて、一対のトランジスタが変圧器のインダクタンスと２個のコンデンサ容量分とで決定される共振周波数により交互にスイッチングし、このトランジスタの発振により、変圧器の２次側に所定の周波数の交流が発生する回路が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−３４３１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記インバータ回路では、スイッチング素子となるトランジスタを２個用いている。従来は、上記インバータ回路のようにインバータとしての機能を実現するためにスイッチング素子を少なくとも２個用いており、そのためこれ以上の部品点数削減、回路の更なる小型化およびコスト削減は困難である。
【０００４】
よって本発明は、より部品点数が少なく、小型化およびコスト削減が可能な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】
【０００５】
上記課題を解決するためになされた本発明は、直流が入力される第１端子及び第２端子と、前記第１端子に一端が接続されたインダクタンス素子と、１次巻線と２次巻線とを含み、１次巻線の一端が前記インダクタンス素子の他端と接続された変圧器と、前記１次巻線の他端と前記第２端子との間に接続された第１のコンデンサと、前記インダクタンス素子の前記他端と前記第２端子との間に接続されたスイッチング素子と、前記２次巻線の両端に接続された１対の出力端子と、を有し、前記スイッチング素子のスイッチング動作により前記出力端子に交流を出力することを特徴とするインバータ回路である。
【０００６】
上記インバータ回路では、第１及び第２端子に直流が入力される。スイッチング素子は、所定のスイッチング動作を行う。このスイッチング動作に応じて変圧器の１次巻線に流れる電流が変化し、２次巻線に電圧が誘起して両端に接続された出力端子から交流が出力する。このように、スイッチング素子を１つのみ用いたインバータ回路を構成することができる。このインバータ回路は、スイッチング素子を１つだけ用いてインバータの機能を実現しており、部品点数が少なく、回路の小型化及び低コスト化が可能である。
【０００７】
上記インバータ回路は、前記２次巻線に並列に接続された第２のコンデンサと、前記２次巻線の一端と前記出力端子の一方との間に接続された第３のコンデンサと、をさらに有するようにしてもよい。
【０００８】
上記インバータ回路では、第２のコンデンサは、出力端子からの出力を平滑し、第３のコンデンサは、出力の直流成分をカットする。これにより、より理想的な波形の交流を出力することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、部品点数が少なく、回路構成が簡素で、小型、低コストのインバータ回路が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１に示したように本実施の形態によるインバータ回路１は、直流電源３、入力端子５、７、インダクタＬ３、スイッチＳ１、コンデンサＣ１、変圧器１１、コンデンサＣ２、Ｃ３、出力端子１３、１５等を有している。
【００１１】
以下、インバータ回路１の構成を詳細に説明する。直流電源３は、所定の直流電圧の電源である。直流電源３は、例えば、１００ボルトの商用交流電源と、整流回路により構成してもよい。直流電源３は第１及び第２の入力端子としての入力端子５、７に接続している。
【００１２】
入力端子５、７には、直流電源３より所定の直流が入力される。入力端子５には、インダクタンス素子としてのインダクタＬ３の一端が接続され、インダクタＬ３の他端と入力端子７との間にスイッチＳ１が接続されている。インダクタＬ３は、直流電源３からの電気エネルギを磁気エネルギとして蓄積する。スイッチＳ１は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のスイッチング素子である。スイッチＳ１は、制御回路９がベースに接続されており、制御回路９からの信号により制御されてスイッチング動作を行う。
【００１３】
スイッチＳ１の両端には、変圧器１１の１次巻線Ｌ１と第１のコンデンサとしてのコンデンサＣ１とが互いに直列に接続されている。変圧器１１は、例えば巻線比１対ｎの１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２とを備えている。変圧器１１は、１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２とが同極性に接続されている。２次巻線Ｌ２は１次巻線Ｌ１により電磁誘導されて巻線比に応じた起電力を誘起する。
【００１４】
２次巻線Ｌ２の両端には第２のコンデンサとしてのコンデンサＣ２が接続されている。コンデンサＣ２は、２次巻線Ｌ２の出力を平滑する。コンデンサＣ２の一端は、第３のコンデンサとしてのコンデンサＣ３を介して出力端子１３に接続され、他端は出力端子１５に接続されている。コンデンサＣ３は、２次巻線Ｌ２の出力の直流成分をカットする。出力端子１３、１５に例えば冷陰極管などの負荷１７を接続する。
【００１５】
次に、上記したインバータ回路１の動作を説明する。図１に示すように、直流電源３は電圧Ｖｉを入力端子５、７に入力する。スイッチＳ１は制御回路９により制御されてスイッチング動作する。
【００１６】
スイッチＳ１がオンのとき、直流電源３からインダクタＬ３、スイッチＳ１、コンデンサＣ１、１次巻線Ｌ１の経路で電流が流れる。スイッチＳ１がオフのときは、直流電源３からインダクタＬ３、１次巻線Ｌ１、コンデンサＣ１の経路で電流が流れる。すなわち、スイッチＳ１のオンオフにより、１次巻線Ｌ１に流れる電流の向きが逆になる。
【００１７】
２次巻線Ｌ２は、１次巻線Ｌ１により電磁誘導されて、巻線比に応じた起電力を誘起する。２次巻線Ｌ２に誘起する起電力は、１次巻線Ｌ１に流れる電流の向きに応じて極性が変化し、交流となる。コンデンサＣ２は２次巻線Ｌ２の出力を平滑し、コンデンサＣ３は２次巻線Ｌ２の出力の直流成分をカットする。出力端子１３、１７は、交流電圧Ｖｏを出力する。
【００１８】
図２は、変圧器１１の１次巻線Ｌ１の両端電圧ＶＴ１と、スイッチＳ１のスイッチング動作を、時間ｔを横軸にとって示した図である。スイッチＳ１は、周期Ｔｓでスイッチング動作する。スイッチＳ１のスイッチング動作のデューティをｄとすれば、１周期Ｔｓのうち、時間ｄＴｓの間はオンし、それ以外の時間はオフである。コンデンサは直流成分をカットする機能を有するので、スイッチＳ１がオンのとき、コンデンサＣ１の両端の電圧は直流電源電圧Ｖｉとなる。よって、電圧ＶＴ１の極性を低電位側を基準として図１のように定義すると、スイッチＳ１がオンの間は、図２に示すように１次巻線Ｌ１の両端の電圧ＶＴ１は−Ｖｉとなる。また、スイッチＳ１がオフのとき、コンデンサＣ１に蓄積されたエネルギと放出されたエネルギが等しくなる関係により図２の面積２１が面積２３と等しくなることから、電圧ＶＴ１はｄ（１−ｄ）Ｖｉとなる。
【００１９】
以上より、ｄ＝０．５のときにスイッチＳ１のオンの間とオフの間の電圧ＶＴ１の値が等しくなり、理想的な共振動作となると算出される。ただしこのとき、配線等により生ずるエネルギ損失は無視している。
【００２０】
ここで、周期Ｔｓは、２次巻線Ｌ２側の回路の共振周波数をｆｓとするとその逆数１／ｆｓで表される。なお、共振周波数ｆｓは、２次巻線Ｌ２側の回路のインダクタンスＬとコンデンサＣ２の容量Ｃ２によって、ｆｓ＝１／２π（ＬＣ２）１／２と表すことができる。
【００２１】
図３は、出力端子１３、１５間の出力電圧Ｖｏの一例を示す図である。インバータ回路１を図１のように構成し、スイッチＳ１のスイッチング動作の周期Ｔｓおよびデューティｄを調整すると、出力端子１３、１５間に出力される電圧Ｖｏは、図３に示すような交流となる。すなわち、インバータ回路１は、直流電源３から入力された直流を交流に変換して出力することができる。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態によるインバータ回路１によれば、スイッチＳ１のスイッチング動作の周波数Ｔｓおよびデューティｄを制御することで、出力端子１３、１５に所定の周波数の交流を出力することができる。なお、周波数Ｔｓは、２次巻線Ｌ２側のコンデンサＣ２の容量を変化させることにより、所望の周波数に調整可能である。また、配線等によるエネルギ損失を無視できる場合には、スイッチＳ１のスイッチング周波数を２次巻線Ｌ２側の回路の共振周波数に制御し、デューティを５０パーセントに制御すると、インバータ回路１は、理想的な共振動作を行うことができると考えられる。
【００２３】
またインバータ回路１において、スイッチング素子はスイッチＳ１のみを設ければ交流を出力することができるので、ブリッジ型等、他の構成のインバータ回路に比べて部品点数が少なく、回路構成が簡素であり、低コスト化が可能である。
【００２４】
尚、本発明のインバータ回路は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、インダクタＬ３は、直流電源３等他の条件により、抵抗やコンデンサとすることもできる。他の回路構成も上記に限定されず、作用、動作が同様であれば、他の素子を用いるようにしてもよい。
【００２５】
また、スイッチＳ１のスイッチング動作のデューティは、必ずしも０．５が理想的とはならず、回路特性によって異なることがあるので、個々の回路に応じて調整することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のインバータ回路は、例えば液晶表示装置のバックライト用電源等、各種電子機器の電源回路として用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態であるインバータ回路１の構成を示す回路図である。
【図２】スイッチＳ１と、１次巻線Ｌ１の両端電圧との関係を示す図である。
【図３】インバータ回路１の出力の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  インバータ回路
３  直流電源
５、７  入力端子
９  制御回路
１１  変圧器
１３、１５  出力端子
１７  電子機器
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  コンデンサ
Ｌ１  １次巻線
Ｌ２  ２次巻線
Ｌ３  インダクタ
【図１】
2006204038.tif 000003
【図２】
2006204038.tif 000004
【図３】
2006204038.tif 000005