JPH10191650A - インバータ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 他励式インバータ・直列変形ハーフブリッジ
回路の２つのトランジスタの、過渡的な同時オンを防止
する。 【解決手段】 電源Ｅの正負端子間に２つのＮＰＮトラ
ンジスタＱ１とＱ２を直列接続した接続点と、電源Ｅの
負端子間に、コンデンサＣ１とトランスＴＲ２の１次巻
線であるコイルＬ４を直列に接続し、ＴＲ２の２次巻線
であるコイルＬ５にはコンデンサＣ２と放電管ＬＭＰを
直列に接続する。矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の
発振電圧をトランスＴＲ１の１次巻線であるコイルＬ１
に印加し、互いに逆極性に巻いたＴＲ１の２次巻線であ
るコイルＬ２とＬ３を、各々カソードをコイル側にした
ツェナーダイオードＺＤ１とＺＤ２および抵抗器Ｒ１と
Ｒ２を介してＱ１とＱ２のベースとエミッタに接続すれ
ば、Ｑ１とＱ２のオンの動作が遅くなるので、Ｑ１とＱ
２の過渡的な同時オンを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源正負端子
間に直列接続または実質的に並列接続して、交互にオン
−オフする２つのトランジスタを有するインバータ回路
の、２つのトランジスタの同時オンの防止回路に関する
ものである。本発明回路は説明上、実施例は全て負荷を
冷陰極放電管にしているが、高圧水銀灯あるいはフィラ
メント回路の付加で熱陰極放電管にも適用可能である
し、スイッチング・レギュレータ電源等の他のインバー
タ回路にも適用可能である。

【０００２】

【従来の技術】インバータ回路は照明装置やスイッチン
グ・レギュレータ電源あるいはモータ制御回路等の幅広
い分野で使用されている。インバータ回路はインバータ
・１石式回路、または、インバータ・プッシュプル回路
（本文では、インバータ・並列回路と称す）、あるい
は、インバータ・直列回路（ハーフブリッジ回路、変形
ハーフブリッジ回路、フルブリッジ回路を含む）等が広
く使用されている。自励式インバータ・並列回路や自励
式インバータ・直列回路は、他励式インバータ・並列回
路や他励式インバータ・直列回路に比較して部品点数が
少なく小型ではあるが、帰還用のトランスを使用するた
め大型で高価になり、しかも周波数は磁気回路で決って
しまうため、周波数を可変にはできない回路である。イ
ンバータ・１石式回路とインバータ・並列回路の動作時
には、自励式インバータ回路でも他励式インバータ回路
でも電源電圧の２倍の電圧がトランジスタに印加される
ため、中電圧以下の電源電圧の回路に使用されることが
多い。しかし、インバータ・直列回路は、自励式インバ
ータ回路でも他励式インバータ回路でも原理的には電源
電圧以上の電圧はトランジスタには印加されないため、
比較的高い電源電圧の回路に使用されることが多い。イ
ンバータ・直列回路およびインバータ・並列回路は、２
つのトランジスタが交互にオン−オフするが、２つのト
ランジスタが同時にオンすれば、トランジスタには過大
な電力が印加されてトランジスタは損傷または破壊に至
るので、２つのトランジスタの同時オンを防止する回路
にするか、２つのトランジスタの同時オン時に動作する
保護回路を付ける必要がある。従来より使用されてい
る、２つのトランジスタの同時オン時に動作する保護回
路付きの、他励式インバータ・直列ハーフブリッジ回路
の例を図７に示す。

【０００３】図７は、直流電源Ｅの正負端子間に、電源
正端子側よりＮＰＮトランジスタＱ１７とＱ１８および
抵抗器Ｒ２６を直列接続し、Ｑ１７とＱ１８の接続点Ｗ
と、直列接続した２つの同じ特性であるコンデンサＣ１
７とＣ１８の接続点Ｘとの間に、負荷の一例として放電
管ＬＭＰと負荷電流制御素子（安定器）であるコンデン
サＣ１６を直列に接続している。別のＮＰＮトランジス
タＱ１９のコレクタをトランジスタＱ１８のベースに接
続し、Ｑ１９のベースはＱ１８のエミッタと抵抗器Ｒ２
６の接続点に接続し、Ｑ１９のエミッタは電源Ｅの負端
子に接続している。矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１
の出力を、トランスＴＲ７の１次巻線であるコイルＬ１
６に接続し、ＴＲ７の一方の２次巻線であるコイルＬ１
７は抵抗器Ｒ２４を介してトランジスタＱ１７のベース
とエミッタに接続し、ＴＲ７の別の２次巻線であるコイ
ルＬ１８は、抵抗器Ｒ２５を介してトランジスタＱ１８
のベースとＱ１９のエミッタに接続している。

【０００４】図７の動作を説明する。矩形波パルス電圧
発振回路ＯＳＣ１の出力を、トランスＴＲ７の１次巻線
であるコイルＬ１６に接続しているが、ＴＲ７の２次巻
線であるコイルＬ１７とＬ１８の黒点側が正であれば、
コイルＬ１７の電流は、コイルＬ１７−抵抗器Ｒ２４−
トランジスタＱ１７のベース・エミッタ間−コイルＬ１
７と流れて、Ｑ１７をオンにする。トランジスタＱ１８
はベース電流は流れないのでオフのままである。トラン
ジスタＱ１７のオンとＱ１８のオフにより、電源からの
電流は、電源Ｅ−トランジスタＱ１７−コンデンサＣ１
６−放電管ＬＭＰ−コンデンサＣ１８−電源Ｅと流れ
て、Ｃ１８を充電する。一方、コンデンサＣ１７に充電
されていた電荷は、コンデンサＣ１７−トランジスタＱ
１７−コンデンサＣ１６−放電管ＬＭＰ−コンデンサＣ
１７と放電する。コンデンサＣ１８の充電電流とコンデ
ンサＣ１７の放電電流により、放電管ＬＭＰは点灯す
る。つぎに、トランスＴＲ７の２次巻線であるコイルＬ
１７とＬ１８の黒点側が負になれば、コイルＬ１８の電
流は、コイルＬ１８−抵抗器Ｒ２５−トランジスタＱ１
８のベース・エミッタ間−抵抗器Ｒ２６−コイルＬ１８
と流れて、Ｑ１８をオンにする。トランジスタＱ１７は
ベース電流は流れないのでオフである。トランジスタＱ
１７のオフとＱ１８のオンにより、電源からの電流は、
電源Ｅ−コンデンサＣ１７−放電管ＬＭＰ−コンデンサ
Ｃ１６−トランジスタＱ１８−抵抗器Ｒ２６−電源Ｅと
流れて、Ｃ１７を充電する。一方、コンデンサＣ１８に
充電されていた電荷は、コンデンサＣ１８−放電管ＬＭ
Ｐ−コンデンサＣ１６−トランジスタＱ１８−抵抗器Ｒ
２６−コンデンサＣ１８と放電する。コンデンサＣ１７
の充電電流とコンデンサＣ１８の放電電流により、放電
管ＬＭＰは逆向きの電流が流れて点灯する。この回路で
は、過渡的にトランジスタＱ１７とＱ１８が同時にオン
すれば、電源からの電流は、電源Ｅ−トランジスタＱ１
７−トランジスタＱ１８−抵抗器Ｒ２６−電源Ｅと流れ
るが、このときの電流は通常の動作時に比較して非常に
多くなるので抵抗器Ｒ２６の電圧は高くなる。抵抗器Ｒ
２６を小抵抗にして、Ｒ２６に発生する電圧を、通常の
動作時にはトランジスタＱ１９のベース・エミッタ間の
立ち上がり電圧以下に設定し、２つのトランジスタが同
時オン時にはＱ１９のベース・エミッタ間の立ち上がり
電圧以上に設定すれば、２つのトランジスタの同時オン
時にはＱ１９がオンになり、コイルＬ１８の電流はＱ１
８のベース・エミッタ間電流とＱ１９のコレクタ電流に
分流するのでＱ１８のベース電流は減少し、前記Ｑ１７
とＱ１８が同時オン時の電源からの電流は抑制され、異
常に大きな電流は流れなくなる。即ち、トランジスタＱ
１９と抵抗器Ｒ２６で、保護回路としての動作を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】第一の問題として、２
つのトランジスタの制御端子に印加される波形が正確な
矩形波パルス電圧であっても、直列接続または並列接続
された２つのトランジスタが、過渡的に同時オンする理
由を述べる。トランジスタの制御端子に印加する波形が
正確な矩形波パルス電圧であっても、トランジスタの遅
延時間、上昇時間、下降時間、蓄積時間（バイポーラト
ランジスタのときで少数キャリアによる）、入力容量
（ＦＥＴのとき）等のために出力波形は必ず鈍ってく
る。そのため、正弦波パルス電圧や矩形波パルス電圧を
トランジスタの制御端子に印加すれば、インバータ・直
列回路やインバータ・並列回路の２つのトランジスタが
過渡的に同時にオンすることもあり、そのときはトラン
ジスタに電圧と電流が同時に印加されるので過大な損失
が発生し、トランジスタの損傷や破壊を招き、また、ノ
イズの発生原因にもなる。図７の回路で過大な電流が流
れたときは、トランジスタＱ１９と抵抗器Ｒ２６により
電源からの電流を抑制して、２つのトランジスタの同時
オン時の保護回路にしている。２つのトランジスタの同
時オンの防止回路は、２つのトランジスタの駆動波形を
操作して別々の波形にして、デッドタイム（両トランジ
スタのオン−オフの切り替え時に両トランジスタ共オフ
になる時間）を設ける方法もある。しかし、図７に示す
トランジスタＱ１９と抵抗器Ｒ２６を用いた保護回路
は、通常の動作時に抵抗器で消費する電力は損失にな
り、また、２つのトランジスタの駆動波形を操作して別
々の波形にすることによるデッドタイムを設ける方法
は、大型で複雑な回路となるため、ＩＣ化が必要であ
る。第二の問題として、ＮＰＮとＰＮＰトランジスタま
たはＮチャンネルとＰチャンネルＦＥＴと、相補形の２
つの出力トランジスタを直列接続したインバータ回路
（信号反転回路を含む）を、別に設けた矩形波パルス電
圧発振回路で駆動し、しかも、発振回路の電源がインバ
ータ回路の電源と異なるときや、出力トランジスタを駆
動する電圧や電流が駆動に必要な電圧や電流に充分でな
くトランジスタと抵抗器の１段増幅による直結型駆動回
路（駆動回路部にトランスを使用せず、直接またはダイ
オードあるいは抵抗器やコンデンサ等を介して結合する
回路）によりレベル変換して駆動することがあるが、発
振回路と２つのトランジスタとの間に設けたトランジス
タと抵抗器の直列回路の接続点に、２つのトランジスタ
の制御端子を接続するだけでは、一方のトランジスタの
ベース電流により抵抗器に発生する電圧で、他方のトラ
ンジスタにベース電流が流れるので、２つのトランジス
タは交互にオン−オフせず、定常的に同時オンになる。
本発明は、このような問題点を解決するもので、その目
的とするところは直列接続または並列接続した２つのト
ランジスタを有するインバータ回路の過渡的な同時オン
の防止回路、および、相補形の２つのトランジスタを使
用した直列インバータ回路のレベル変換回路を使用した
ときの定常的な同時オンの防止回路を、ツェナーダイオ
ードを使用して、小型、軽量、安価に提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決する手段】第一の問題である、直列接続ま
たは並列接続された２つのトランジスタが過渡的に同時
オンする問題は、ツェナーダイオードの使用により、オ
ンの動作を多少遅くし、オフの動作は素早く行う回路に
することで解決できる。具体的方法として、ＮＰＮバイ
ポーラトランジスタを使用するときは、直列接続または
並列接続した２つのトランジスタのベースと、矩形波パ
ルス電圧発振回路の出力部との間に、ツェナーダイオー
ドを接続する。ツェナーダイオードの向きは、ツェナー
ダイオードのカソードよりアノードを経由して、トラン
ジスタのベース電流が流れるようにする。この接続で、
発振回路の電圧がツェナー電圧とトランジスタのベース
・エミッタ間の立ち上がり電圧の和の電圧以上になった
時点で始めてベース電流が流れてトランジスタはオンに
なり、発振回路の電圧がツェナー電圧とトランジスタの
ベース・エミッタ間の立ち上がり電圧の和の電圧以下に
なった時点でベース電流はオフになってベース・エミッ
タ間に並列に接続された抵抗器経由で少数キャリアが排
出され、さらにトランジスタのベース・エミッタ間に逆
方向の電圧を印加すれば、少数キャリアは強制的に排出
されて蓄積時間はさらに短くなり、オフの動作はさらに
早くなる。ＮチャンネルＦＥＴを使用するときは、矩形
波パルス電圧発振回路の出力部にツェナーダイオードの
カソードを接続し、抵抗器を電源負端子に接続して、ツ
ェナーダイオードのアノードと抵抗器の別の端子の接続
点にＦＥＴのゲートを接続する。この接続で、発振回路
の電圧がツェナー電圧以上になった時点で始めてＦＥＴ
のゲートに電圧が印加されてＦＥＴの入力容量が充電さ
れ、充電電圧がしきい値電圧以上になればＦＥＴはオン
になり、発振回路の電圧がツェナー電圧とＦＥＴのしき
い値電圧の和の電圧以下になった時点でゲート・ソース
間に並列に接続された抵抗器経由で入力容量に充電され
た電荷が放電し、発振回路の電圧がツェナーダイオード
の順方向電圧とＦＥＴの入力容量の充電電圧との差の電
圧以下になった時点で入力容量に充電された電荷はツェ
ナーダイオード経由でも放電するので、オンの動作を遅
くしオフの動作を素早くできる。ＦＥＴのゲート・ソー
ス間に逆方向の電圧を印加すれば、入力容量に充電され
ていた電荷は急速に放電するので、オフの動作をさらに
素早くすることができる。ツェナーダイオードのカソー
ド・アノード間の容量は、ＦＥＴの入力容量より１桁小
さいので、ツェナー電圧以上の電圧が印加される前にＦ
ＥＴの入力容量が充電されることはない。実施例は全て
他励式インバータ回路であるが、請求項１に関しては、
自励式インバータ回路にも同じように考えて適用可能で
ある。この回路は、バイポーラ回路でもＦＥＴ回路でも
ツェナーダイオードのツェナー電圧が高いほどオンの動
作は遅くなるので、デッドタイムも大きくなる。

【０００７】つぎに第二の問題である、直列接続した相
補形の２つのトランジスタの駆動回路のレベル変換に関
する定常的に同時オンする問題も、ツェナーダイオード
の使用で解決できる。具体的回路として、電源の正端子
にＰＮＰトランジスタのエミッタを接続し、電源の負端
子にＮＰＮトランジスタのエミッタを接続し、２つのト
ランジスタのコレクタ同士を接続した相補形の主トラン
ジスタを、インバータ・直列回路の出力トランジスタに
している回路を考える。この相補形の主トランジスタの
駆動回路として、電源の正端子に抵抗器を接続し、電源
の負端子に補助のＮＰＮトランジスタのエミッタを接続
して、抵抗器の別の端子と補助トランジスタのコレクタ
を接続した接続点に、相補形の２つの主トランジスタの
ベースに各々の抵抗器を介して接続するのみでは、補助
トランジスタがオフのときに２つの主トランジスタは同
時オンになる。この回路では、補助トランジスタがオフ
のときに主トランジスタであるＮＰＮトランジスタのベ
ース電流により抵抗器に発生する電圧以上のツェナー電
圧を有するツェナーダイオードを、ＰＮＰトランジスタ
のベースに直列に接続することにより、２つの主トラン
ジスタの定常的な同時オンを防止することができる。以
上のように、インバータ・直列回路およびインバータ・
並列回路の２つのトランジスタの同時オン防止回路を、
ツェナーダイオードの使用により、小型、軽量、安価に
提供することができる。本文に記載のＦＥＴは、全てエ
ンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴである。半導体素子は
実施例に示すものだけではなく、回路の多少の変更でバ
イポーラトランジスタからＦＥＴへの変更が可能であ
り、その逆も可能である。トランジスタと言う言葉は、
実施例等の特定の回路ではバイポーラトランジスタとＦ
ＥＴは区別して表現しているが、回路的にバイポーラト
ランジスタもＦＥＴも適用可能で両素子を代表する表現
としては、トランジスタとしている。ＮチャンネルＦＥ
Ｔはドレイン・ソース間に図面に示すごとく寄生ダイオ
ードが、ドレイン側をカソードにソース側をアノード
（ＰチャンネルＦＥＴではソース側がカソードでドレイ
ン側がアノード）にして存在するのでスイッチング時の
サージ電圧を吸収するが、バイポーラトランジスタでは
寄生ダイオードが存在しないので、必要に応じてダイオ
ードを接続すればよい。ＰＮＰトランジスタやＰチャン
ネルＦＥＴは、ＮＰＮトランジスタやＮチャンネルＦＥ
Ｔに比較して価格が高くなることが多いが、パワー用Ｐ
ＮＰトランジスタに代えて、小信号用ＰＮＰトランジス
タとパワー用ＮＰＮトランジスタを擬似ダーリントン接
続にして安価にする回路、または、同極性のトランジス
タを通常のダーリントン接続する回路、あるいは、２段
増幅回路等も採用可能である。この回路は、補助的な駆
動用トランジスタやコンデンサを使用して、スイッチン
グスピードを早める回路等は適宜採用可能である。矩形
波パルス発振回路は、正弦波発振回路等の類似発振回路
も含む。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施例１〜実施例６を代表して、
実施例１について説明する。ＮＰＮバイポーラトランジ
スタを使用した、他励式インバータ・直列変形ハーフブ
リッジ回路を用いた照明装置に適用するときは、直流電
源の正端子に第一のＮＰＮトランジスタのコレクタを接
続し、直流電源の負端子に第二のＮＰＮトランジスタの
エミッタを接続して、第一のトランジスタのエミッタと
第二のトランジスタのコレクタの接続点と、電源の負端
子間に、第一のコンデンサと出力トランスの１次巻線を
直列に接続する。出力トランスの２次巻線は、負荷電流
制御素子である第二のコンデンサと放電管を直列に接続
する。矩形波パルス電圧発振回路で発振した矩形波パル
ス電圧は駆動トランスの１次巻線に接続し、互いに逆極
性に巻いた駆動トランスの２つの２次巻線は、各々ツェ
ナーダイオードと抵抗器の直列回路を介してトランジス
タのベースとエミッタに接続して、他励式インバータ・
直列変形ハーフブリッジ回路にする。このときのツェナ
ーダイオードは、トランジスタがオンするときに流れる
ベース電流が、ツェナーダイオードのカソードから流入
する向きである。この回路で矩形波パルス電圧発振回路
の出力電圧を２つのトランジスタのベースに印加すれ
ば、矩形波パルス電圧のハイ−ロウにより、２つのトラ
ンジスタはデッドタイムを持って交互にオン−オフし
て、他励式インバータ・直列変形ハーフブリッジ回路を
用いた照明装置としての動作をおこなうので、２つのト
ランジスタの同時オンを防止することができる。

【０００９】

【実施例１】図１は、本発明の請求項１に係わる回路の
第１の実施例で、他励式インバータ・直列変形ハーフブ
リッジ回路に適用した例である。本回路は、直流電源Ｅ
の正端子にＮＰＮバイポーラトランジスタＱ１のコレク
タを接続し、直流電源Ｅの負端子にＮＰＮバイポーラト
ランジスタＱ２のエミッタを接続して、Ｑ１のエミッタ
とＱ２のコレクタを接続している。トランジスタＱ１と
Ｑ２の接続点と電源Ｅの負端子間に、コンデンサＣ１と
出力トランスＴＲ２の１次巻線であるコイルＬ４を直列
に接続し、ＴＲ２の２次巻線であるコイルＬ５には、負
荷電流制御素子であるコンデンサＣ２と放電管ＬＭＰを
直列に接続している。矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ
１で発振した矩形波パルス電圧を駆動トランスＴＲ１の
１次巻線であるコイルＬ１に接続し、ＴＲ１の一方の２
次巻線であるコイルＬ２は、ツェナーダイオードＺＤ１
と抵抗器Ｒ１の直列回路を介してトランジスタＱ１のベ
ースとエミッタに接続し、ＴＲ１の別の２次巻線である
コイルＬ３は、ツェナーダイオードＺＤ２と抵抗器Ｒ２
の直列回路を介してトランジスタＱ２のベースとエミッ
タに接続して、他励式インバータ・直列変形ハーフブリ
ッジ回路にする。ツェナーダイオードの向きはトランジ
スタがオンするときのベース電流が、ツェナーダイオー
ドのカソードから流入する向きである。

【００１０】図１の動作を説明する。矩形波パルス電圧
発振回路ＯＳＣ１の出力電圧をトランスＴＲ１の１次巻
線であるコイルＬ１に印加しているが、ＴＲ１の２次巻
線であるコイルＬ２とＬ３の電圧が黒点側が正で、その
大きさがツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧とト
ランジスタＱ１のベース・エミッタ間の立ち上がり電圧
の和の電圧以上になれば、コイルＬ２の電流は、コイル
Ｌ２−ツェナーダイオードＺＤ１−トランジスタＱ１の
ベース・エミッタ間−抵抗器Ｒ１−コイルＬ２と流れ
て、Ｑ１をオンにする。なお、トランジスタＱ２はベー
ス電流は流れないのでオフであるが、ベース・エミッタ
間には逆電圧が印加されるので、少数キャリアが排出さ
れて蓄積時間は短くなる。トランジスタＱ１のオンとＱ
２のオフにより、電源からの電流は、電源Ｅ−トランジ
スタＱ１−コンデンサＣ１−コイルＬ４−電源Ｅと流れ
て、Ｃ１を充電する。トランスＴＲ２の１次巻線である
コイルＬ４の電流により、ＴＲ２の２次巻線であるコイ
ルＬ５とコンデンサＣ２を介して、放電管ＬＭＰは電流
が流れて点灯する。つぎに、トランスＴＲ１の２次巻線
であるコイルＬ２とＬ３の電圧が非黒点側が正になれ
ば、コイルＬ３の電流は、コイルＬ３−ツェナーダイオ
ードＺＤ２−トランジスタＱ２のベース・エミッタ間−
抵抗器Ｒ２−コイルＬ３と流れて、Ｑ２をオンにする。
トランジスタＱ１はベース電流は流れないのでオフであ
るが、ベース・エミッタ間には逆電圧が印加されるの
で、少数キャリアが排出されて蓄積時間は短くなる。ト
ランジスタＱ１のオフとＱ２のオンにより、コンデンサ
Ｃ１に充電されていた電荷は、コンデンサＣ１−トラン
ジスタＱ２−コイルＬ４−コンデンサＣ１と放電する。
コンデンサＣ１の放電でトランスＴＲ２の１次巻線であ
るコイルＬ４に電流が流れるので、ＴＲ２の２次巻線で
あるコイルＬ５とコンデンサＣ２を介して、放電管ＬＭ
Ｐは逆向きの電流が流れて点灯する。この回路は、矩形
波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の矩形波パルス電圧のハ
イ−ロウにより、２つのトランジスタＱ１とＱ２のオン
動作は遅延するので、デッドタイムを持って交互にオン
−オフする、他励式インバータ・直列変形ハーフブリッ
ジ回路を用いた照明装置としての動作をおこなうので、
２つのトランジスタの同時オンを防止することができ
る。この回路のオン動作がツェナーダイオードにより遅
延することを、コイルＬ２とＬ３、ツェナーダイオード
ＺＤ１とＺＤ２、抵抗器Ｒ１とＲ２、トランジスタＱ１
とＱ２を含む回路で説明する。コイルＬ２とＬ３の非黒
点側の電圧が、プラス→０→マイナス、と変化するとき
は、当初はトランジスタＱ２はオンであり、コイルＬ３
の電圧がツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧とト
ランジスタＱ２のベース・エミッタ間電圧の和の電圧以
下になった時点でＱ２のベース電流はオフになるが、少
数キャリアが消滅するまではＱ２はオンのままである。
さらにコイルＬ３の電圧が下降してマイナス電圧に反転
し、非黒点側の電圧がツェナーダイオードＺＤ２の順方
向立ち上がり電圧であるマイナスの０．７Ｖを越えた時
点でＱ２のベース・エミッタ間に逆電圧が印加され、ト
ランジスタＱ２の少数キャリアは強制的に排出されてＱ
２はオフになる。この動作と同時にコイルＬ２の黒点側
の電圧は、マイナス→０→プラス、と上昇するが、トラ
ンジスタＱ２の少数キャリアが強制的に排出されてＱ２
がオフになった時点でのＬ２の電圧は、ツェナーダイオ
ードＺＤ１のツェナー電圧とトランジスタＱ１のベース
・エミッタ間の立ち上がり電圧の和の電圧以下なので、
Ｑ１はオフのままである。さらにコイルＬ２の電圧が上
昇して、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧とト
ランジスタＱ１のベース・エミッタ間の立ち上がり電圧
の和の電圧以上になった時点で、始めてＱ１はベース電
流が流れてオンになる。このことを時間的に簡単に記せ
ば、トランジスタＱ２のベース電流がゼロになる→Ｑ２
がオフになる→トランジスタＱ１がオンになる、の順な
ので、２つのトランジスタの同時オンはない。以上のよ
うにこの回路では、駆動トランスＴＲ１の２次巻線であ
るコイルＬ２とＬ３がプラスからマイナスに、あるいは
その逆に変化するときでも、ツェナーダイオードＺＤ１
とＺＤ２により、２つのトランジスタＱ１とＱ２がデッ
ドタイムを持って交互にオン−オフする、他励式インバ
ータ・直列変形ハーフブリッジ回路を用いた照明装置と
しての動作を行うので、２つのトランジスタの同時オン
を防止することができる。

【００１１】この回路での請求項との関連を以下に示
す。この回路は、請求項１に係わる内容で、直流電源正
負端子間に直列接続または並列接続して交互にオン−オ
フする２つのトランジスタを有するインバータ回路にお
いて、ツェナーダイオードを利用してオン動作を遅延さ
せることにより、２つのトランジスタの同時オンを防止
する、インバータ回路である。

【００１２】

【実施例２】図２は、本発明の特許請求項１に係わる回
路の第２の実施例で、他励式インバータ・直列ハーフブ
リッジ回路に適用した例である。本回路は、直流電源Ｅ
の正端子にＰチャンネルＦＥＴＱ３のソースを接続し、
直流電源Ｅの負端子にＮチャンネルＦＥＴＱ４のソース
を接続して、２つのＦＥＴＱ３とＱ４のドレイン同士の
接続点Ｗと、直流電源Ｅの正負端子間に直列接続された
同じ特性のコンデンサＣ４とＣ５の接続点Ｘとの間に、
負荷である放電管ＬＭＰと負荷電流制御素子であるコン
デンサＣ３を直列に接続している。電源Ｅの正負端子間
には正端子側より、抵抗器Ｒ３、ツェナーダイオードＺ
Ｄ３、ツェナーダイオードＺＤ４、抵抗器Ｒ４を記載し
た順に直列に接続し、Ｒ３とＺＤ３の接続点にはＦＥＴ
Ｑ３のゲートを接続し、ＺＤ４とＲ４の接続点にはＦＥ
ＴＱ４のゲートを接続して、ＺＤ３とＺＤ４の接続点に
は矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力部を接続し
ている。２つのツェナーダイオードＺＤ３とＺＤ４は、
電源Ｅの正端子側がツェナーダイオードのカソードであ
る。２つのツェナーダイオードＺＤ３とＺＤ４のツェナ
ー電圧の和は電源電圧以上で、各々のツェナー電圧は電
源電圧より低く電源電圧の１／２より高く設定する。矩
形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１に、シュミット回路や
オペアンプを用いれば、出力電圧は電源電圧の１／２の
電圧を中心にプラスとマイナスに振れる。矩形波パルス
電圧発振回路ＯＳＣ１の電源とインバータ回路の電源を
共用すれば、ＯＳＣ１の出力電圧は、電源Ｅの正負の電
圧に近い電圧に振れるので、ＯＳＣ１の出力がハイにな
れば、ＦＥＴＱ３はオフでＱ４はオンになり、ＯＳＣ１
の出力がロウになれば、ＦＥＴＱ３はオンでＱ４はオフ
になる。

【００１３】図２の動作を説明する。矩形波パルス電圧
発振回路ＯＳＣ１の出力電圧を、ツェナーダイオードＺ
Ｄ３とＺＤ４を介してＦＥＴＱ３とＱ４のゲートに印加
しているが、その電圧がロウならばＺＤ３には電流が流
れるが、ＺＤ４には電流が流れないので、電源からのＺ
Ｄ３を経由する電流は、電源Ｅ−抵抗器Ｒ３−ツェナー
ダイオードＺＤ３−矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１
の低電位側の出力トランジスタ−電源Ｅと流れ、Ｒ３に
電圧が発生する。その電圧がしきい値電圧である３Ｖ程
度（正確には、オン抵抗が充分低くなるゲート・ソース
間電圧）以上あればＦＥＴＱ３はオンでＱ４はオフにな
るので、電源からＦＥＴＱ３を経由する電流は、電源Ｅ
−ＦＥＴＱ３−コンデンサＣ３−放電管ＬＭＰ−コンデ
ンサＣ５−電源Ｅと流れて、コンデンサＣ５を充電す
る。一方、コンデンサＣ４に充電されていた電荷は、コ
ンデンサＣ４−ＦＥＴＱ３−コンデンサＣ３−放電管Ｌ
ＭＰ−コンデンサＣ４と放電する。放電管ＬＭＰは、コ
ンデンサＣ５の充電電流とコンデンサＣ４の放電電流の
合成電流により点灯する。矩形波パルス電圧発振回路Ｏ
ＳＣ１の出力電圧がハイになれば、ツェナーダイオード
ＺＤ３は電流が流れないが、ＺＤ４は電流が流れるの
で、電源からのＺＤ４を経由する電流は、電源Ｅ−矩形
波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の高電位側の出力トラン
ジスタ−ツェナーダイオードＺＤ４−抵抗器Ｒ４−電源
Ｅと流れ、Ｒ４に電圧が発生する。その電圧が３Ｖ程度
以上あれば、ＦＥＴＱ３はオフでＱ４はオンになり、電
源からＦＥＴＱ４を経由する電流は、電源Ｅ−コンデン
サＣ４−放電管ＬＭＰ−コンデンサＣ３−ＦＥＴＱ４−
電源Ｅと流れて、コンデンサＣ４を充電する。一方、コ
ンデンサＣ５に充電されていた電荷は、コンデンサＣ５
−放電管ＬＭＰ−コンデンサＣ３−ＦＥＴＱ４−コンデ
ンサＣ５と放電する。放電管ＬＭＰは、コンデンサＣ４
の充電電流とコンデンサＣ５の放電電流の合成電流によ
り点灯する。以後、矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１
の出力電圧のハイ−ロウに合わせて、ＦＥＴＱ３とＱ４
は交互にオン−オフをくり返し、放電管ＬＭＰは点灯す
る。ツェナーダイオードＺＤ３とＺＤ４のツェナー電圧
は、電源電圧の１／２以上の電圧なので、矩形波パルス
電圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧が、例えば過渡的に電
源電圧の１／２の電圧になれば、ＺＤ３とＺＤ４は電流
が流れないので、ＦＥＴＱ３とＱ４はオフになり、デッ
ドタイムが存在することが理解できる。矩形波パルス電
圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧がハイに向けて上昇し
て、ツェナーダイオードＺＤ４のツェナー電圧以上にな
れば、ＺＤ４を流れる電流によりＦＥＴＱ４のゲートの
入力容量が充電されながら、ゲート電圧がしきい値電圧
以上になった時点でＱ４はオンになる。一方、発振回路
の出力電圧がロウからハイに上昇するとき、発振回路の
出力電圧がツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧以
上になった時点でＺＤ３に電流が流れなくなるが、その
時点で前の半サイクルでＦＥＴＱ３の入力容量に充電さ
れた電荷は抵抗器Ｒ３を介して放電を始め、矩形波パル
ス電圧発振回路ＯＳＣ１の高電位側の出力トランジスタ
が導通を始めれば、そのトランジスタとツェナーダイオ
ードＺＤ３の順方向接合との直列回路からも放電するの
で、Ｑ３のオフを素早く行うことができる。この動作
は、矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧がロ
ウに向けて下降するときも、ＦＥＴ、抵抗器、ツェナー
ダイオードは入れ替わるが、同じように動作を行う。以
上のようにこの回路では、矩形波パルス電圧発振回路Ｏ
ＳＣ１の出力電圧が過渡的にハイとロウの間にあるとき
でも、ツェナーダイオードＺＤ３とＺＤ４により、２つ
のＦＥＴＱ３とＱ４がデッドタイムを持って交互にオン
−オフする、他励式インバータ・直列ハーフブリッジ回
路を用いた照明装置としての動作を行うので、２つのト
ランジスタの同時オンを防止することができる。必要に
よりツェナーダイオードＺＤ３とＺＤ４の接続点とＯＳ
Ｃ１の出力との間、抵抗器Ｒ３とＺＤ３の接続点とＦＥ
ＴＱ３のゲート間、および、抵抗器Ｒ４とＺＤ４の接続
点とＦＥＴＱ４のゲート間に、抵抗器を接続してもよ
い。

【００１４】この回路での請求項との関連を以下に示
す。この回路は、請求項１に係わる内容で、直流電源正
負端子間に直列接続または並列接続して交互にオン−オ
フする２つのトランジスタを有するインバータ回路にお
いて、ツェナーダイオードを利用してオン動作を遅延さ
せることにより、２つのトランジスタの同時オンを防止
する、インバータ回路である。

【００１５】

【実施例３】図３は、本発明の特許請求項１に係わる回
路の第３の実施例で、他励式インバータ・直列ハーフブ
リッジ回路に適用した例である。本回路は、主トランジ
スタである２つの電力用ＮチャンネルＦＥＴＱ５とＱ６
を直列接続し、別に補助トランジスタである１つの小信
号用ＮチャンネルＦＥＴＱ７を使用している。直流電源
Ｅの正端子にＮチャンネルＦＥＴＱ５のドレインとダイ
オードＤ１のアノードを接続し、直流電源Ｅの負端子に
はＮチャンネルＦＥＴＱ６とＱ７のソースを接続して、
Ｑ６とＱ７のゲートは矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ
１の出力回路に、各々ツェナーダイオードＺＤ５とＺＤ
６を介して接続している。ツェナーダイオードＺＤ５の
ＦＥＴＱ６のゲート側端子はアノードであり、ツェナー
ダイオードＺＤ６のＦＥＴＱ７のゲート側端子はカソー
ドである。ＦＥＴＱ７のドレインは、ＦＥＴＱ５のゲー
トに接続している。前述のダイオードＤ１のカソード
は、コンデンサＣ６と抵抗器Ｒ５の１つの端子に接続
し、コンデンサＣ６の別の端子はＦＥＴＱ５のソースと
ＦＥＴＱ６のドレインの接続点Ｗに接続し、抵抗器Ｒ５
の別の端子はＦＥＴＱ５のゲートに接続している。一
方、電源Ｅの正負端子間に直列接続した同じ特性のコン
デンサＣ８とＣ９の接続点Ｘと、直列接続したＦＥＴＱ
５とＱ６の接続点Ｗとの間に、トランスＴＲ３の１次巻
線であるコイルＬ６と負荷電流制御素子であるコンデン
サＣ７を直列に接続している。トランスＴＲ３の２次巻
線であるコイルＬ７には、負荷である放電管ＬＭＰを接
続している。ゲート保護用に、抵抗器Ｒ６とＲ７を各々
ＦＥＴＱ６とＱ７のゲート・ソース間に接続している。

【００１６】図３の動作を説明する。矩形波パルス電圧
発振回路ＯＳＣ１の出力電圧がハイになれば、ツェナー
ダイオードＺＤ５とＺＤ６を介してＦＥＴＱ６とＱ７の
ゲートは正になるのでＦＥＴＱ６とＱ７はオンになる
が、ＦＥＴＱ５のゲートはＦＥＴＱ７のドレインに接続
しているので、Ｑ５のゲート電圧は電源Ｅの負端子に近
い電圧になり、Ｑ５はオフになる。ＦＥＴＱ５がオフで
Ｑ６がオンなので、電源からの電流は、電源Ｅ−コンデ
ンサＣ８−コイルＬ６−コンデンサＣ７−ＦＥＴＱ６−
電源Ｅと流れて、コンデンサＣ８を充電する。一方、コ
ンデンサＣ９に充電されていた電荷は、コンデンサＣ９
−コイルＬ６−コンデンサＣ７−ＦＥＴＱ６−コンデン
サＣ９と放電する。コンデンサＣ８の充電電流とコンデ
ンサＣ９の放電電流の合成電流により、トランスＴＲ３
のコイルＬ７を介して放電管ＬＭＰは電流が流れて点灯
する。このときのダイオードＤ１を含む回路を説明す
る。矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧がハ
イのときは、ＦＥＴＱ６とＱ７はオンでＱ５はオフにな
るが、電源からの電流は、前述の放電管ＬＭＰを点灯さ
せる電流の他に、電源Ｅ−ダイオードＤ１−コンデンサ
Ｃ６−ＦＥＴＱ６−電源Ｅと流れる回路があり、コンデ
ンサＣ６を電源電圧に近い電圧に充電する。このときは
ＦＥＴＱ７はオンであり、ＦＥＴＱ７のドレイン電圧と
ＦＥＴＱ５のゲート電圧は電源Ｅの負端子に近い電圧に
なるので、Ｑ５はオフのままである。つぎに、矩形波パ
ルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧がロウになれば、
ＦＥＴＱ６とＱ７はオフになり、電源電圧に近い電圧ま
で充電されたコンデンサＣ６の電圧が、抵抗器Ｒ５を介
してＦＥＴＱ５のゲート・ソース間に印加されるためＱ
５はオンになるが、ＦＥＴＱ６はオフなので、電源から
の電流は、電源Ｅ−ＦＥＴＱ５−コンデンサＣ７−コイ
ルＬ６−コンデンサＣ９−電源Ｅと流れて、コンデンサ
Ｃ９を充電する。一方、コンデンサＣ８に充電されてい
た電荷は、コンデンサＣ８−ＦＥＴＱ５−コンデンサＣ
７−コイルＬ６−コンデンサＣ８と放電する。コンデン
サＣ９の充電電流とコンデンサＣ８の放電電流の合成電
流により、トランスＴＲ３のコイルＬ７を介して放電管
ＬＭＰは逆向きの電流が流れて点灯する。以後、矩形波
パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧のハイ−ロウに
合わせてＦＥＴＱ５とＱ６は交互にオン−オフして、放
電管ＬＭＰは点灯する。

【００１７】矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力
電圧が、ロウからハイに上昇するときを考える。矩形波
パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の電圧がロウからハイに上
昇するが、その電圧がツェナーダイオードＺＤ６の順方
向電圧である約０．７Ｖになれば、ＦＥＴＱ７の入力容
量は充電されてくる。さらにＯＳＣ１の電圧が上昇し
て、その電圧がツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電
圧以上になれば、ＦＥＴＱ６の入力容量は充電を始め
る。ＦＥＴＱ７がオンになるＯＳＣ１の出力電圧は、Ｆ
ＥＴＱ７のしきい値電圧とツェナーダイオードＺＤ６の
順方向電圧の和の電圧であり、ＦＥＴＱ６がオンになる
ＯＳＣ１の出力電圧は、ＦＥＴＱ６のしきい値電圧とツ
ェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧の和の電圧であ
る。この説明でわかるように、ＦＥＴＱ７がＦＥＴＱ６
より早くオンになるので、ＦＥＴＱ６がオンになるより
早くＦＥＴＱ５はオフになり、デッドタイムが生じる。
つぎに、矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力波形
がハイのときのＦＥＴＱ６の入力容量に充電されている
電圧は、ＯＳＣ１の出力電圧とツェナーダイオードＺＤ
５のツェナー電圧の差の電圧であり、この電圧を仮にＱ
６Ｖとする。同じように、ＦＥＴＱ７の入力容量に充電
されていた電圧は、ＯＳＣ１の出力電圧とツェナーダイ
オードＺＤ６の順方向電圧の差の電圧であり、この電圧
を仮にＱ７Ｖとすれば、Ｑ７ＶがＱ６Ｖより高い。矩形
波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧がハイからロ
ウに下降するときを考える。まず、矩形波パルス電圧発
振回路ＯＳＣ１の出力電圧がＱ６Ｖ以下に下降すると、
ツェナーダイオードＺＤ５を経由して抵抗器Ｒ６に流れ
ていた電流は流れなくなるので、ＦＥＴＱ６の入力容量
に充電された電荷はＲ６を介して放電する。ＯＳＣ１の
出力電圧とＦＥＴＱ６の入力容量に充電されている電圧
との差の電圧がＺＤ５の順方向電圧以上に下降すれば、
ＺＤ５とＯＳＣ１の低電位側のトランジスタの直列回路
からも放電する。同じく、ＦＥＴＱ７についてみると、
矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧がＱ７Ｖ
以下に下降すると、ツェナーダイオードＺＤ６を経由し
て抵抗器Ｒ７には電流が流れなくなるので、ＦＥＴＱ７
の入力容量に充電された電荷はＲ７を介して放電し、Ｑ
７Ｖよりさらに下降すれば、ＺＤ６とＯＳＣ１の低電位
側のトランジスタの直列回路からも放電する。この説明
でわかるように、ＦＥＴＱ６がＦＥＴＱ７より早くオフ
になるので、ＦＥＴＱ５がオンになるより早くＦＥＴＱ
６はオフになり、デッドタイムが生じる。以上のように
この回路では、矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出
力電圧が過渡的にハイからロウに、またはロウからハイ
に変化するときでも、ツェナーダイオードＺＤ５とＺＤ
６により、２つのＦＥＴＱ５とＱ６がデッドタイムを持
って交互にオン−オフする、他励式インバータ・直列ハ
ーフブリッジ回路を用いた照明装置としての動作を行う
ので、２つのトランジスタの同時オンを防止することが
できる。なお、一般的に小信号ＦＥＴはパワーＦＥＴよ
りも入力容量は小さいので、ＦＥＴＱ６はパワーＦＥＴ
をＦＥＴＱ７は小信号ＦＥＴを使用するとよい。

【００１８】この回路での請求項との関連を以下に示
す。この回路は、請求項１に係わる内容で、直流電源正
負端子間に直列接続または並列接続して交互にオン−オ
フする２つのトランジスタを有するインバータ回路にお
いて、ツェナーダイオードを利用してオン動作を遅延さ
せることにより、２つのトランジスタの同時オンを防止
する、インバータ回路である。

【００１９】

【実施例４】図４は、本発明の特許請求項１に係わる回
路の第４の実施例で、他励式インバータ・直列フルブリ
ッジ回路に適用した例である。本回路は、直流電源Ｅの
正端子にＰチャンネルＦＥＴＱ８とＱ１０のソースを接
続し、直流電源Ｅの負端子にはＮチャンネルＦＥＴＱ９
とＱ１１のソースを接続し、Ｑ８とＱ９のドレイン同士
およびＱ１０とＱ１１のドレイン同士を接続して、相補
形の２つのＦＥＴの直列回路を２つとし、その２つのＦ
ＥＴ回路のドレイン同士の接続点Ｙ・Ｚ間に、負荷電流
制御素子であるコンデンサＣ１０と放電管ＬＭＰとを直
列に接続している。ＦＥＴＱ８のゲートは、ＦＥＴＱ１
０とＱ１１のドレイン同士の接続点Ｚに抵抗器Ｒ１４と
ツェナーダイオードＺＤ８の直列回路を介して接続し、
ＦＥＴＱ１０のゲートは、ＦＥＴＱ８とＱ９のドレイン
同士の接続点Ｙに抵抗器Ｒ１３とツェナーダイオードＺ
Ｄ９の直列回路を介して接続している。ツェナーダイオ
ードＺＤ８とＺＤ９のアノードは、各々接続点Ｚ側とＹ
側である。電源Ｅの正端子に抵抗器Ｒ１２を接続し、電
源Ｅの負端子に抵抗器Ｒ１１を接続して、Ｒ１１とＲ１
２の接続点はツェナーダイオードＺＤ７のカソードとダ
イオードＤ２のアノードに接続し、ＺＤ７のアノードは
ＦＥＴＱ１１のゲートに接続し、Ｄ２のカソードはＦＥ
ＴＱ８とＱ９のドレイン同士の接続点Ｙに接続する。Ｆ
ＥＴＱ９のゲートは矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１
の出力回路に接続している。ＦＥＴのゲートの保護のた
め、抵抗器Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０が各々ＦＥＴＱ８、Ｑ
９、Ｑ１０のゲート・ソース間に接続している。ツェナ
ーダイオードＺＤ７はレベルシフト用で、ＦＥＴＱ９の
オン電圧とダイオードＤ２の順方向電圧の和が、ＦＥＴ
Ｑ１１のしきい値電圧より低ければ、ＺＤ７は必ずしも
必要ではない。ＦＥＴＱ８とＱ１０のオン動作は、ツェ
ナーダイオードＺＤ８とＺＤ９によりＦＥＴＱ９とＱ１
１のオン動作より遅くして、２組の直列接続したＦＥＴ
の同時オンを防止している。

【００２０】図４の動作を説明する。矩形波パルス電圧
発振回路ＯＳＣ１の出力電圧をＦＥＴＱ９のゲートに印
加しているが、その電圧がハイであればＦＥＴＱ９はオ
ンになるので、電源からの電流は、電源Ｅ−抵抗器Ｒ１
０−抵抗器Ｒ１３−ツェナーダイオードＺＤ９−ＦＥＴ
Ｑ９−電源Ｅと流れ、抵抗器Ｒ１０に発生する電圧でＦ
ＥＴＱ１０はオンになる。一方、電源から抵抗器Ｒ１２
を経由する電流は、電源Ｅ−抵抗器Ｒ１２−ダイオード
Ｄ２−ＦＥＴＱ９−電源Ｅと流れるが、Ｑ９のオン電圧
とＤ２の順方向電圧の和の電圧が、ツェナーダイオード
ＺＤ７のツェナー電圧とＦＥＴＱ１１のしきい値電圧の
和の電圧より低いので、Ｑ１１はオフのままである。Ｆ
ＥＴＱ１０はオンでＱ１１がオフなので、抵抗器Ｒ１４
とツェナーダイオードＺＤ８には電流が流れないので、
ＦＥＴＱ８のゲートには電圧が印加されず、Ｑ８もオフ
になる。即ち、斜交する一方の組のＦＥＴＱ８とＱ１１
はオフになり、別の組のＦＥＴＱ９とＱ１０はオンにな
るので、電源からの電流は、電源Ｅ−ＦＥＴＱ１０−コ
ンデンサＣ１０−放電管ＬＭＰ−ＦＥＴＱ９−電源Ｅと
流れ、放電管ＬＭＰは電流が流れて点灯する。つぎに、
矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧がロウま
たはＦＥＴＱ９に入力信号が印加されなければＦＥＴＱ
９はオフになるので、抵抗器Ｒ１０には電圧が発生せず
ＦＥＴＱ１０もオフになる。電源Ｅの電圧を抵抗器Ｒ１
２とＲ１１で分圧した電圧がツェナーダイオードＺＤ７
を介してＦＥＴＱ１１のゲートに印加されるが、その電
圧をＦＥＴＱ１１のしきい値とツェナーダイオードＺＤ
７のツェナー電圧の和の電圧以上に設定しておけばＱ１
１はオンになるので、電源からの電流は、電源Ｅ−抵抗
器Ｒ８−抵抗器Ｒ１４−ツェナーダイオードＺＤ８−Ｆ
ＥＴＱ１１−電源Ｅと流れ、抵抗器Ｒ８に発生する電圧
でＦＥＴＱ８はオンになる。即ち、前述の４つのＦＥＴ
Ｑ８〜Ｑ１１は全て反転するため、斜交する一方の組の
ＦＥＴＱ８とＱ１１がオンになり、別の組のＦＥＴＱ９
とＱ１０がオフになるので、電源からの電流は、電源Ｅ
−ＦＥＴＱ８−放電管ＬＭＰ−コンデンサＣ１０−ＦＥ
ＴＱ１１−電源Ｅと流れ、放電管ＬＭＰは前述とは逆向
きの電流が流れて点灯する。以後、矩形波パルス電圧発
振回路ＯＳＣ１の出力電圧のハイ−ロウに合わせて、斜
交する２組のＦＥＴＱ８とＱ１１およびＦＥＴＱ９とＱ
１０は交互にオンーオフして、放電管ＬＭＰは点灯す
る。この回路は、矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の
出力波形がロウからハイに変化するときは、ＦＥＴＱ１
１とＱ８はオンからオフになり、ＦＥＴＱ９とＱ１０は
オフからオンになる。まず、ＦＥＴＱ９とＱ１０の組の
ＦＥＴのオン動作では、Ｑ９がオンになってＱ９のドレ
イン電圧は下降するが、電源Ｅの正端子とＱ９のドレイ
ン電圧との差の電圧が、ツェナーダイオードＺＤ９のツ
ェナー電圧以上になった時点でＺＤ９は導通し、抵抗器
Ｒ１０を介してＱ１０の入力容量に充電を始め、その充
電電圧がしきい値電圧以上になった時点でＱ１０はオン
になる。ＦＥＴＱ９とＱ１０のオフ動作では、Ｑ９がオ
フになってＱ９のドレイン電圧は上昇するが、電源Ｅの
正端子とＱ９のドレイン電圧との差の電圧が、ツェナー
ダイオードＺＤ９のツェナー電圧以下になった時点でＺ
Ｄ９を経由する電流はなくなるので、ＦＥＴＱ１０の入
力容量に充電されていた電荷は、抵抗器Ｒ１０を介して
放電を始め、その電圧がしきい値以下になった時点でＱ
１０はオフする。以上の説明でもわかるようにこの回路
では、ツェナーダイオードＺＤ９の接続により、ＦＥＴ
Ｑ１０のオンがＱ９のオンより遅延する。ＦＥＴＱ１１
とＱ８の組のＦＥＴについても、同じように動作する。
以上のようにこの回路では、矩形波パルス電圧発振回路
ＯＳＣ１の出力電圧が過渡的にハイからロウに、または
ロウからハイに変化するときでも、斜交する２組のＦＥ
ＴＱ８とＱ１１およびＦＥＴＱ９とＱ１０の高圧側のＦ
ＥＴＱ８とＱ１０は、ツェナーダイオードＺＤ８とＺＤ
９によりデッドタイムを持って交互にオン−オフするの
で、直列接続された２つのＦＥＴの同時オンを防止す
る、他励式インバータ・直列フルブリッジ回路を用いた
照明装置としての動作を行う。なお、矩形波パルス発振
回路ＯＳＣ１に反転出力端子があり、その出力をＦＥＴ
Ｑ１１のゲートに接続すれば、抵抗器Ｒ１２とダイオー
ドＤ２およびツェナーダイオードＺＤ７は不要になる。

【００２１】この回路での請求項との関連を以下に示
す。この回路は、請求項１に係わる内容で、直流電源正
負端子間に直列接続または並列接続して交互にオン−オ
フする２つのトランジスタを有するインバータ回路にお
いて、ツェナーダイオードを利用してオン動作を遅延さ
せることにより、２つのトランジスタの同時オンを防止
する、インバータ回路である。

【００２２】

【実施例５】図５は、本発明の請求項１に係わる回路の
第５の実施例で、他励式インバータ・並列回路（プッシ
ュプル回路）に適用した例である。本回路は、２つのト
ランジスタＱ１２とＱ１３をＮＰＮバイポーラトランジ
スタとし、Ｑ１２のコレクタをトランスＴＲ５の一方の
１次巻線であるコイルＬ１１の非黒点側の端子に接続
し、Ｑ１３のコレクタをＴＲ５の別の１次巻線であるコ
イルＬ１２の黒点側の端子に接続して、Ｌ１１とＬ１２
の別の端子は直流電源Ｅの正端子に接続している。２つ
のトランジスタＱ１２とＱ１３のエミッタは、直流電源
Ｅの負端子に接続している。トランスＴＲ５の２次巻線
であるコイルＬ１３は、負荷電流制御素子であるコンデ
ンサＣ１１を介して、放電管ＬＭＰに接続している。矩
形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１で発振した矩形波パル
ス電圧は、駆動トランスＴＲ４の１次巻線であるコイル
Ｌ８に接続し、ＴＲ４の一方の２次巻線であるコイルＬ
９は、ツェナーダイオードＺＤ１０と抵抗器Ｒ１５を介
してトランジスタＱ１２のベースとエミッタに接続し、
ＴＲ４の別の２次巻線であるコイルＬ１０はツェナーダ
イオードＺＤ１１と抵抗器Ｒ１６を介して、トランジス
タＱ１３のベースとエミッタに接続して、他励式インバ
ータ・並列回路としている。ツェナーダイオードＺＤ１
０とＺＤ１１は、カソードがトランジスタのエミッタ側
である。

【００２３】図５の動作を説明する。矩形波パルス電圧
発振回路ＯＳＣ１の出力電圧を、トランスＴＲ４の１次
巻線であるコイルＬ８に印加しているが、ＴＲ４の２次
巻線であるコイルＬ９とＬ１０の電圧が黒点側が正で、
その大きさがツェナーダイオードＺＤ１０のツェナー電
圧とトランジスタＱ１２のベース・エミッタ間の立ち上
がり電圧の和の電圧以上になれば、コイルＬ９の電流
は、コイルＬ９−抵抗器Ｒ１５−トランジスタＱ１２の
ベース・エミッタ間−ツェナーダイオードＺＤ１０−コ
イルＬ９と流れて、Ｑ１２をオンにする。なお、トラン
ジスタＱ１３はベース電流は流れないのでオフである
が、ベース・エミッタ間には逆電圧が印加されるので、
少数キャリアが排出されて蓄積時間は短くなる。トラン
ジスタＱ１２がオンでＱ１３がオフなので、電源からの
電流は、電源Ｅ−コイルＬ１１−トランジスタＱ１２−
電源Ｅと流れる。トランスＴＲ５の１次巻線であるコイ
ルＬ１１の電流により、トランスＴＲ５の２次巻線であ
るコイルＬ１３とコンデンサＣ１１を介して、放電管Ｌ
ＭＰは電流が流れて点灯する。つぎに、トランスＴＲ４
の２次巻線である、コイルＬ９とＬ１０の非黒点側が正
になれば、コイルＬ１０の電流は、コイルＬ１０−抵抗
器Ｒ１６−トランジスタＱ１３のベース・エミッタ間−
ツェナーダイオードＺＤ１１−コイルＬ１０と流れて、
Ｑ１３をオンにする。なお、トランジスタＱ１２はベー
ス電流は流れないのでオフになるが、ベース・エミッタ
間には逆電圧が印加されるので、少数キャリアが排出さ
れて蓄積時間は短くなる。トランジスタＱ１２がオフで
Ｑ１３がオンにより、電源からの電流は、電源Ｅ−コイ
ルＬ１２−トランジスタＱ１３−電源Ｅと流れる。トラ
ンスＴＲ５の１次巻線であるコイルＬ１２の電流によ
り、トランスＴＲ５の２次巻線であるコイルＬ１３とコ
ンデンサＣ１１を介して、放電管ＬＭＰは逆方向に電流
が流れて点灯する。この回路で、コイルＬ９とＬ１０の
黒点側が負から正に変わってツェナーダイオードＺＤ１
１の順方向電圧以上になれば、トランジスタＱ１３のベ
ース・エミッタ間に逆電圧を印加するので、少数キャリ
アを排出して蓄積時間を短くし、Ｑ１３をオフにする。
さらにコイルＬ９とＬ１０の電圧が上昇してツェナーダ
イオードＺＤ１０のツェナー電圧以上になれば、トラン
ジスタＱ１２にベース電流が流れてＱ１２をオンにす
る。以上のようにこの回路では、トランジスタがオンす
るときは駆動コイルの電圧がツェナーダイオードのツェ
ナー電圧とトランジスタのベース・エミッタ間の立ち上
がり電圧の和の電圧以上になったときであり、トランジ
スタがオフするときは駆動コイルの電圧がマイナス電圧
でツェナーダイオードの順方向電圧になった時点でトラ
ンジスタのベース・エミッタ間に逆電圧が印加されて少
数キャリアが排出されるので、ツェナーダイオードＺＤ
１０とＺＤ１１により、２つのトランジスタＱ１２とＱ
１３がデッドタイムを持って交互にオン−オフする、他
励式インバータ・並列回路を用いた照明装置としての動
作を行い、２つのトランジスタの同時オンを防止するこ
とができる。

【００２４】この回路での請求項との関連を以下に示
す。この回路は、請求項１に係わる内容で、直流電源正
負端子間に直列接続または並列接続して交互にオン−オ
フする２つのトランジスタを有するインバータ回路にお
いて、ツェナーダイオードを利用してオン動作を遅延さ
せることにより、２つのトランジスタの同時オンを防止
する、インバータ回路である。

【００２５】

【実施例６】図６は、本発明の特許請求項１と請求項２
に係わる回路の実施例で、他励式インバータ・直列変形
ハーフブリッジ回路に適用した例である。本回路は、直
流電源Ｅの正端子にＰＮＰバイポーラトランジスタＱ１
４のエミッタを接続し、電源Ｅの負端子にＮＰＮバイポ
ーラトランジスタＱ１５のエミッタを接続して、２つの
トランジスタＱ１４とＱ１５のコレクタ同士の接続点
と、電源Ｅの負端子間に、コンデンサＣ１４とトランス
ＴＲ６の１次巻線であるコイルＬ１４を直列に接続し、
ＴＲ６の２次巻線であるコイルＬ１５は、コンデンサＣ
１５を介して負荷である放電管ＬＭＰに接続している。
一方、電源Ｅの正端子に抵抗器Ｒ１８を接続し、電源Ｅ
の負端子にＮＰＮトランジスタＱ１６のエミッタを接続
し、Ｒ１８の別の端子とＱ１６のコレクタを接続する。
トランジスタＱ１６と抵抗器Ｒ１８の接続点とトランジ
スタＱ１４のベースとの間に、抵抗器Ｒ２２とコンデン
サＣ１２の並列回路に直列にツェナーダイオードＺＤ１
２を接続し、Ｑ１６とＲ１８の接続点とトランジスタＱ
１５のベースとの間に、抵抗器Ｒ２３とコンデンサＣ１
３の並列回路に直列にツェナーダイオードＺＤ１３を接
続している。ツェナーダイオードＺＤ１２のアノードと
ＺＤ１３のカソードは抵抗器Ｒ１８側で、ＺＤ１２とＺ
Ｄ１３のツェナー電圧の和は電源電圧以上であり、各々
のツェナー電圧は電源Ｅより低い。矩形波パルス電圧発
振回路ＯＳＣ１の出力は、抵抗器Ｒ１７を介してトラン
ジスタＱ１６のベースに接続している。コンデンサＣ１
２とＣ１３はスピードアップコンデンサである。抵抗器
Ｒ１９〜Ｒ２１はリーク電流による誤動作防止用であ
り、Ｒ１９はトランジスタＱ１６のベースとエミッタに
接続し、Ｒ２０はトランジスタＱ１４のベースとエミッ
タに接続し、Ｒ２１はトランジスタＱ１５のベースとエ
ミッタに接続している。ツェナーダイオードＺＤ１２の
動作は、２つのトランジスタＱ１４とＱ１５の過渡的な
同時オンの防止だけではなく、定常動作上必要なツェナ
ーダイオードである。即ち、ツェナーダイオードＺＤ１
２のツェナー電圧は、トランジスタＱ１６がオフのとき
に、トランジスタＱ１５のベース電流により発生する抵
抗器Ｒ１８の電圧では、トランジスタＱ１４がオンしな
いツェナー電圧で、しかも、Ｑ１６がオンのときにＱ１
４にベース電流が流れるツェナー電圧にする必要がある
が、過渡的な同時オンの防止効果も大きくなる。ツェナ
ーダイオードＺＤ１３は、トランジスタＱ１６がオフの
ときに、トランジスタＱ１５にベース電流が流れるツェ
ナー電圧にする必要があり、過渡的な同時オンの防止用
である。

【００２６】図６の動作を説明する。矩形波パルス電圧
発振回路ＯＳＣ１の出力電圧を、抵抗器Ｒ１７を介して
トランジスタＱ１６のベースに印加しているが、その電
圧がハイならばＱ１６はオンになるので、抵抗器Ｒ１８
を経由する電流は、電源Ｅ−抵抗器Ｒ１８−トランジス
タＱ１６−電源Ｅと流れる。一方、ツェナーダイオード
ＺＤ１２を経由する電流は、電源Ｅ−トランジスタＱ１
４のエミッタ・ベース間−抵抗器Ｒ２２とコンデンサＣ
１２の並列回路−ツェナーダイオードＺＤ１２−トラン
ジスタＱ１６−電源Ｅと流れ、Ｑ１４をオンにすると同
時に、コンデンサＣ１２を充電する。トランジスタＱ１
４がオンで、Ｑ１５はベース電流が流れずオフなので、
電源からの電流は、電源Ｅ−トランジスタＱ１４−コン
デンサＣ１４−コイルＬ１４−電源Ｅと流れると同時
に、コンデンサＣ１４を充電する。コイルＬ１４の電流
により、トランスＴＲ６の２次巻線であるコイルＬ１５
とコンデンサＣ１５を介して、放電管ＬＭＰは電流が流
れて点灯する。なお、コンデンサＣ１３に充電されてい
た電荷によりトランジスタＱ１５のベース・エミッタ間
に逆電圧が印加され、Ｑ１５のベース領域にある少数キ
ャリアを強制的に外部に排出して蓄積時間を短くする。
つぎに、矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出力電圧
がロウならば、トランジスタＱ１６はオフなので、抵抗
器Ｒ１８を経由する電流は、電源Ｅ−抵抗器Ｒ１８−ツ
ェナーダイオードＺＤ１３−抵抗器Ｒ２３とコンデンサ
Ｃ１３の並列回路−トランジスタＱ１５のベース・エミ
ッタ間−電源Ｅと流れ、Ｑ１５をオンにすると同時に、
コンデンサＣ１３を充電する。このときのトランジスタ
Ｑ１５のベース電流による抵抗器Ｒ１８に発生する電圧
は、ツェナーダイオードＺＤ１２のツェナー電圧とトラ
ンジスタＱ１４のエミッタ・ベース間の立ち上がり電圧
の和の電圧より低いために、Ｑ１４にはベース電流が流
れずＱ１４はオフである。トランジスタＱ１４がオフで
Ｑ１５はオンなので、コンデンサＣ１４に充電されてい
た電荷は、コンデンサＣ１４−トランジスタＱ１５−コ
イルＬ１４−コンデンサＣ１４と放電する。この電流に
よりトランスＴＲ６の２次巻線であるコイルＬ１５とコ
ンデンサＣ１５を介して、放電管ＬＭＰは逆向きの電流
が流れて点灯する。なお、コンデンサＣ１２に充電され
ていた電荷により、トランジスタＱ１４の蓄積時間が短
くなる。以後、矩形波パルス電圧発振回路ＯＳＣ１の出
力電圧のハイ−ロウに合わせて、トランジスタＱ１４と
Ｑ１５は交互にオン−オフして、放電管ＬＭＰは点灯す
る。この回路は、コイルＬ１４の電源負端子側を電源正
端子側に接続しても、同じような動作を行う。なお、ト
ランジスタＱ１４とＱ１５のベース間にコンデンサを接
続すれば、Ｑ１４とＱ１５のオン−オフの切り替えがよ
り確実になる。この回路で、抵抗器Ｒ１８とトランジス
タＱ１６の接続点がロウからハイに変わる途中で、過渡
的に電源Ｅの１／２になったときを考える。トランジス
タＱ１４はオンからオフに、トランジスタＱ１５はオフ
からオンに変わるが、電源Ｅの１／２の瞬間はＱ１４と
Ｑ１５の両トランジスタ共ベース電流は流れず、Ｑ１４
とＱ１５はオフになるので、デッドタイムが存在する。
以上のようにこの回路では、矩形波パルス電圧発振回路
ＯＳＣ１の出力電圧が過渡的にハイからロウに、または
ロウからハイに変化するときでも、ツェナーダイオード
ＺＤ１２とＺＤ１３により、２つのトランジスタＱ１４
とＱ１５がデッドタイムを持って交互にオン−オフす
る、他励式インバータ・変形ハーフブリッジ回路を用い
た照明装置としての動作を行うので、２つのトランジス
タの同時オンを防止することができる。また、トランジ
スタＱ１６がオフのときは、トランジスタＱ１５のベー
ス電流により抵抗器Ｒ１８に発生する電圧では、ツェナ
ーダイオードＺＤ１２によってトランジスタＱ１４にベ
ース電流は流れないので、Ｑ１４はオフになっている。

【００２７】この回路での請求項との関連を以下に示
す。この回路は請求項１に係わる内容で、直流電源正負
端子間に直列接続または並列接続して交互にオン−オフ
する２つのトランジスタを有するインバータ回路におい
て、ツェナーダイオードを利用してオン動作を遅延させ
ることにより、２つのトランジスタの同時オンを防止す
る、インバータ回路である。この回路は請求項２に係わ
る内容で、直流電源正負端子間に直列接続して交互にオ
ン−オフする相補形の２つのトランジスタを、抵抗器と
トランジスタを直列に接続したレベル変換回路で駆動す
る、他励式インバータ・直列回路において、前記の相補
形の一方のトランジスタをオンさせるための制御端子へ
の印加電圧または印加電流にて前記の抵抗器に発生する
電圧により、相補形の他方のトランジスタの制御端子へ
電流または電圧が印加されることによる２つのトランジ
スタの同時オンを、ツェナーダイオードにより防止する
回路にした、他励式インバータ・直列回路でもある。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
流電源正負端子間に直列接続または並列接続して交互に
オン−オフする２つのトランジスタを有するインバータ
回路において、トランジスタの遅延時間、上昇時間、下
降時間、蓄積時間（バイポーラトランジスタのときで少
数キャリアによる）、入力容量（ＦＥＴのとき）等のた
め出力波形の鈍りによる、２つのトランジスタの同時オ
ンを防止する目的でツェナーダイオードを利用してオン
動作を遅延させる回路にしたインバータ回路、または、
直流電源正負端子間に直列接続して交互にオン−オフす
る相補形の２つのトランジスタを有する他励式インバー
タ・直列回路において、一方のトランジスタをオンさせ
るための制御端子への印加電圧または印加電流により、
他方のトランジスタの制御端子への電圧または電流が印
加されることによる２つのトランジスタの同時オンを防
止する回路に、ツェナーダイオードを用いた他励式イン
バータ・直列回路にすることができるので、小型、軽
量、安価な２つのトランジスタの同時オン防止付きのイ
ンバータ回路を提供することができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を適用した回路図で、トラン
ジスタにＮＰＮバイポーラトランジスタを使用した、他
励式インバータ・直列変形ハーフブリッジ回路よりなる
照明装置である。

【図２】本発明の実施例２を適用した回路図で、トラン
ジスタに相補形のＦＥＴを使用した、他励式インバータ
・直列ハーフブリッジ回路よりなる照明装置である。

【図３】本発明の実施例３を適用した回路図で、トラン
ジスタにＮチャンネルＦＥＴのみを使用した、他励式イ
ンバータ・直列ハーフブリッジ回路よりなる照明装置で
ある。

【図４】本発明の実施例４を適用した回路図で、トラン
ジスタに相補形のＦＥＴを直列接続した回路を２つ使用
した、他励式インバータ・直列フルブリッジ回路よりな
る照明装置である。

【図５】本発明の実施例５を適用した回路図で、トラン
ジスタにバイポーラトランジスタを使用した、他励式イ
ンバータ・並列回路よりなる照明装置である。

【図６】本発明の実施例６を適用した回路図で、トラン
ジスタに相補形のバイポーラトランジスタを使用した、
他励式インバータ・直列変形ハーフブリッジ回路よりな
る照明装置である。

【図７】従来の技術に係わる回路図で、トランジスタに
バイポーラトランジスタを使用した、保護回路付きの他
励式インバータ・直列ハーフブリッジ回路よりなる照明
装置である。

【符号の説明】

Ｅ 直流電源 Ｒ１〜Ｒ２６ 抵抗器 Ｃ１〜Ｃ１８ コンデンサ Ｑ１〜Ｑ１９ バイポーラトランジスタまたはＦ
ＥＴ Ｄ１〜Ｄ２ ダイオード ＺＤ１〜ＺＤ１３ ツェナーダイオード ＴＲ１〜ＴＲ７ トランス Ｌ１〜Ｌ１８ トランスのコイル ＯＳＣ１ 矩形波パルス電圧発振回路 ＬＭＰ 放電管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 晴美 神奈川県横浜市鶴見区北寺尾七丁目29番３ 号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源正負端子間に直列接続または並
   列接続して交互にオン−オフする２つのトランジスタを
   有するインバータ回路において、ツェナーダイオードを
   利用してオン動作を遅延させることにより、２つのトラ
   ンジスタの同時オンを防止する、インバータ回路。
2. 【請求項２】 直流電源正負端子間に直列接続して交互
   にオン−オフする相補形の２つのトランジスタを、抵抗
   器とトランジスタを直列に接続したレベル変換回路で駆
   動する、他励式インバータ・直列回路において、前記の
   相補形の一方のトランジスタをオンさせるための制御端
   子への印加電圧または印加電流にて前記の抵抗器に発生
   する電圧により、相補形の他方のトランジスタの制御端
   子へ電流または電圧が印加されることによる２つのトラ
   ンジスタの同時オンを、ツェナーダイオードにより防止
   する回路にした、他励式インバータ・直列回路。