JP2000138402A - 圧電トランスおよびその駆動方法 - Google Patents
圧電トランスおよびその駆動方法Info
- Publication number
- JP2000138402A JP2000138402A JP10308523A JP30852398A JP2000138402A JP 2000138402 A JP2000138402 A JP 2000138402A JP 10308523 A JP10308523 A JP 10308523A JP 30852398 A JP30852398 A JP 30852398A JP 2000138402 A JP2000138402 A JP 2000138402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric transformer
- piezoelectric
- transformer
- inductor
- loss
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い周波数範囲に亘って高効率な圧電トラン
スおよびその駆動方法を提供する。 【解決手段】 圧電トランス用素子１０の入力側および
出力側の少くとも一方である入力側の制動容量Ｃｄ１に
対して並列接続されたインダクタＬｐを有している。
スおよびその駆動方法を提供する。 【解決手段】 圧電トランス用素子１０の入力側および
出力側の少くとも一方である入力側の制動容量Ｃｄ１に
対して並列接続されたインダクタＬｐを有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
用バックライトのインバータ回路等に適した圧電トラン
スおよびその駆動方法に関する。
用バックライトのインバータ回路等に適した圧電トラン
スおよびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電トランスは、ノート型パーソナルコ
ンピュータなどの携帯型情報処理装置や、携帯型テレ
ビ、車載型テレビ等、液晶ディスプレイを有する、小型
であることが特徴の１つである電子機器の普及に伴い、
液晶ディスプレイ用バックライトのインバータ回路等に
用いられつつある。
ンピュータなどの携帯型情報処理装置や、携帯型テレ
ビ、車載型テレビ等、液晶ディスプレイを有する、小型
であることが特徴の１つである電子機器の普及に伴い、
液晶ディスプレイ用バックライトのインバータ回路等に
用いられつつある。
【０００３】これは、圧電トランスが、機械振動のエネ
ルギを変換媒体とするものであり、従来の電磁式トラン
スに比べ、エネルギ密度が高いので同じ出力の電磁式ト
ランスよりも小型化が期待でき、また、低背化しても電
磁式トランスのように効率低下することなく高効率であ
るなどの理由による。
ルギを変換媒体とするものであり、従来の電磁式トラン
スに比べ、エネルギ密度が高いので同じ出力の電磁式ト
ランスよりも小型化が期待でき、また、低背化しても電
磁式トランスのように効率低下することなく高効率であ
るなどの理由による。
【０００４】圧電トランスの損失としては、概ね、機械
的損失と、誘電的損失とに分けることができる。
的損失と、誘電的損失とに分けることができる。
【０００５】図１１は従来の圧電トランスの使用状態を
概念的に示す図であり、図１２はその集中定数型等価回
路図である。
概念的に示す図であり、図１２はその集中定数型等価回
路図である。
【０００６】図１１を参照して、従来の圧電トランス
は、圧電セラミックまたは圧電単結晶から成る圧電振動
体を含む圧電トランス用素子１０の１次側に電源が接続
され、２次側に負荷抵抗ＲLが接続されている。
は、圧電セラミックまたは圧電単結晶から成る圧電振動
体を含む圧電トランス用素子１０の１次側に電源が接続
され、２次側に負荷抵抗ＲLが接続されている。
【０００７】図１２を参照して、圧電トランス用素子１
０は、等価質量ｍ、スティフネス（コンプライアンスの
逆数）１／ｓ、および機械的損失ｒと、入力側構成とし
て制動容量Ｃｄ１、制動容量Ｃｄ１の直列等価抵抗ＥＳ
Ｒ１、および誘電的損失Ｒｄ１と、出力側構成として制
動容量Ｃｄ２、制動容量Ｃｄ２の直列等価抵抗ＥＳＲ
２、および誘電的損失Ｒｄ２とを有している。符号Ｎ１
は入力側変成比、Ｎ２は出力側変成比である。
０は、等価質量ｍ、スティフネス（コンプライアンスの
逆数）１／ｓ、および機械的損失ｒと、入力側構成とし
て制動容量Ｃｄ１、制動容量Ｃｄ１の直列等価抵抗ＥＳ
Ｒ１、および誘電的損失Ｒｄ１と、出力側構成として制
動容量Ｃｄ２、制動容量Ｃｄ２の直列等価抵抗ＥＳＲ
２、および誘電的損失Ｒｄ２とを有している。符号Ｎ１
は入力側変成比、Ｎ２は出力側変成比である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図１１および１２に示
した従来の圧電トランスにおいて、圧電トランス用素子
１０における各種抵抗成分のうち、機械的損失および誘
導的損失は圧電トランス用素子１０の振動速度によって
変動することが知られており、比較的小さい振動速度域
では機械的損失が支配的である一方、振動速度の上昇に
伴って誘導的損失が加速度的な増大を見せる傾向にあ
る。
した従来の圧電トランスにおいて、圧電トランス用素子
１０における各種抵抗成分のうち、機械的損失および誘
導的損失は圧電トランス用素子１０の振動速度によって
変動することが知られており、比較的小さい振動速度域
では機械的損失が支配的である一方、振動速度の上昇に
伴って誘導的損失が加速度的な増大を見せる傾向にあ
る。
【０００９】また、図１２においては、積層構造の圧電
トランス用素子１０における内部抵抗をもＥＳＲ１およ
びＥＳＲ２として考慮しているが、数ワット程度の冷陰
極管点灯用のインバータ回路用に比べ、大電流が流れる
数十ワットクラスのＡＣアダプタ用の圧電トランスでは
これのジュール熱による損失が非常に大きい。
トランス用素子１０における内部抵抗をもＥＳＲ１およ
びＥＳＲ２として考慮しているが、数ワット程度の冷陰
極管点灯用のインバータ回路用に比べ、大電流が流れる
数十ワットクラスのＡＣアダプタ用の圧電トランスでは
これのジュール熱による損失が非常に大きい。
【００１０】図１１および１２に示す従来の圧電トラン
スに、電源電圧として交流１２０Ｖｒｍｓを印可し、か
つ出力側に負荷抵抗ＲL接続し、各種周波数特性を測定
してグラフ化した。
スに、電源電圧として交流１２０Ｖｒｍｓを印可し、か
つ出力側に負荷抵抗ＲL接続し、各種周波数特性を測定
してグラフ化した。
【００１１】図１３は従来の圧電トランスの出力特性
（出力電力および効率の周波数特性）、図１４は従来の
圧電トランスの入力インピーダンスの周波数特性、図１
５は従来の圧電トランスの入力側各部の電流値、そして
図１６は従来の圧電トランスの誘電損失およびＥＳＲ損
失の周波数特性を示す図である。
（出力電力および効率の周波数特性）、図１４は従来の
圧電トランスの入力インピーダンスの周波数特性、図１
５は従来の圧電トランスの入力側各部の電流値、そして
図１６は従来の圧電トランスの誘電損失およびＥＳＲ損
失の周波数特性を示す図である。
【００１２】負荷抵抗ＲLは、以下の数１（数式
（１））に示されるように、圧電トランス用素子１０の
出力側の制動容量Ｃｄ２と負荷マッチングをとったもの
である。
（１））に示されるように、圧電トランス用素子１０の
出力側の制動容量Ｃｄ２と負荷マッチングをとったもの
である。
【００１３】
【数１】
【００１４】出力電力はおよそ１７０〜１８５ＫＨｚ域
で２０ワット以上、効率はおよそ１６０〜２００ＫＨｚ
域で９０％以上である。
で２０ワット以上、効率はおよそ１６０〜２００ＫＨｚ
域で９０％以上である。
【００１５】図１４を参照して、およそ１７０ＫＨｚ付
近で、機械振動系の直列共振のためのインピーダンス値
が極小値をとっている。
近で、機械振動系の直列共振のためのインピーダンス値
が極小値をとっている。
【００１６】図１５を参照して、圧電トランスの入力側
各損失（抵抗）部には、図示のように電流が流れる。
各損失（抵抗）部には、図示のように電流が流れる。
【００１７】図１６では、誘電損失（誘電的損失Ｒｄ１
によるロス）と、コンデンサとしてのＥＳＲ損失（制動
容量Ｃｄ１の直列等価抵抗ＥＳＲ１でのロス）とを分け
て示している。この図から、誘電的損失がＥＳＲ損失の
数倍程度に大きいことが分かる。
によるロス）と、コンデンサとしてのＥＳＲ損失（制動
容量Ｃｄ１の直列等価抵抗ＥＳＲ１でのロス）とを分け
て示している。この図から、誘電的損失がＥＳＲ損失の
数倍程度に大きいことが分かる。
【００１８】このように、従来の圧電トランスは、電磁
式トランスに比べ、エネルギ密度は高いものの、実際に
小型大出力の圧電トランスの実用化の観点からは、過度
の温度上昇を防止するために、各種抵抗成分（損失）を
減少させて高効率化を達成する必要がある。
式トランスに比べ、エネルギ密度は高いものの、実際に
小型大出力の圧電トランスの実用化の観点からは、過度
の温度上昇を防止するために、各種抵抗成分（損失）を
減少させて高効率化を達成する必要がある。
【００１９】本発明の課題は、広い周波数範囲に亘って
高効率な圧電トランスおよびその駆動方法を提供するこ
とである。
高効率な圧電トランスおよびその駆動方法を提供するこ
とである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミックまたは圧電単結晶から成る圧電振動体を含む圧
電トランス用素子を有する圧電トランスにおいて、前記
圧電トランス用素子の入力側および出力側の少くとも一
方の制動容量に対して並列接続されたインダクタを有す
ることを特徴とする圧電トランスが得られる。
ラミックまたは圧電単結晶から成る圧電振動体を含む圧
電トランス用素子を有する圧電トランスにおいて、前記
圧電トランス用素子の入力側および出力側の少くとも一
方の制動容量に対して並列接続されたインダクタを有す
ることを特徴とする圧電トランスが得られる。
【００２１】本発明によればまた、圧電セラミックまた
は圧電単結晶から成る圧電振動体を含む圧電トランス用
素子を有する圧電トランスの駆動方法において、前記圧
電トランス用素子の入力側および出力側の少くとも一方
の制動容量に対してインダクタを並列接続し、該インダ
クタを当該制動容量との間で並列共振させることを特徴
とする圧電トランスの駆動方法が得られる。
は圧電単結晶から成る圧電振動体を含む圧電トランス用
素子を有する圧電トランスの駆動方法において、前記圧
電トランス用素子の入力側および出力側の少くとも一方
の制動容量に対してインダクタを並列接続し、該インダ
クタを当該制動容量との間で並列共振させることを特徴
とする圧電トランスの駆動方法が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態による圧電トランスおよびその駆動方法を説
明する。
実施の形態による圧電トランスおよびその駆動方法を説
明する。
【００２３】［実施の形態１］図１は本発明の実施の形
態１による圧電トランスの使用状態を概念的に示す図で
あり、図２はその集中定数型等価回路図である。
態１による圧電トランスの使用状態を概念的に示す図で
あり、図２はその集中定数型等価回路図である。
【００２４】図１を参照して、本発明の実施の形態によ
る圧電トランスは、図１１に示した従来の圧電トランス
と同様に、圧電セラミックまたは圧電単結晶から成る圧
電振動体を含む圧電トランス用素子１０の１次側に電源
が接続され、２次側に負荷抵抗ＲLが接続されている。
る圧電トランスは、図１１に示した従来の圧電トランス
と同様に、圧電セラミックまたは圧電単結晶から成る圧
電振動体を含む圧電トランス用素子１０の１次側に電源
が接続され、２次側に負荷抵抗ＲLが接続されている。
【００２５】さらに、本圧電トランスは、圧電トランス
用素子１０の入力側に並列接続されたインダクタＬｐ例
としてのオープンなドラムコアを有している。尚、本発
明による圧電トランスのインダクタは、オープンなドラ
ムコアに限らず、ポットコア、リングコア、リードレス
・パワーインダクタ、印刷パターンから成る平面コイル
等であってもよい。
用素子１０の入力側に並列接続されたインダクタＬｐ例
としてのオープンなドラムコアを有している。尚、本発
明による圧電トランスのインダクタは、オープンなドラ
ムコアに限らず、ポットコア、リングコア、リードレス
・パワーインダクタ、印刷パターンから成る平面コイル
等であってもよい。
【００２６】また、図２を参照して、圧電トランス用素
子１０は、図１２に示した従来の圧電トランス用素子と
同様に、等価質量ｍ、スティフネス（コンプライアンス
の逆数）１／ｓ、および機械的損失ｒと、入力側構成と
して制動容量Ｃｄ１、制動容量Ｃｄ１の直列等価抵抗Ｅ
ＳＲ１、および誘電的損失Ｒｄ１と、出力側構成として
制動容量Ｃｄ２、制動容量Ｃｄ２の直列等価抵抗ＥＳＲ
２、および誘電的損失Ｒｄ２とを有している。符号Ｎ１
は入力側変成比、Ｎ２は出力側変成比である。
子１０は、図１２に示した従来の圧電トランス用素子と
同様に、等価質量ｍ、スティフネス（コンプライアンス
の逆数）１／ｓ、および機械的損失ｒと、入力側構成と
して制動容量Ｃｄ１、制動容量Ｃｄ１の直列等価抵抗Ｅ
ＳＲ１、および誘電的損失Ｒｄ１と、出力側構成として
制動容量Ｃｄ２、制動容量Ｃｄ２の直列等価抵抗ＥＳＲ
２、および誘電的損失Ｒｄ２とを有している。符号Ｎ１
は入力側変成比、Ｎ２は出力側変成比である。
【００２７】図１および２に示す本圧電トランスに、電
源電圧として交流１２０Ｖｒｍｓを印可し、かつ出力側
に負荷抵抗ＲL接続し、各種周波数特性を測定してグラ
フ化した。
源電圧として交流１２０Ｖｒｍｓを印可し、かつ出力側
に負荷抵抗ＲL接続し、各種周波数特性を測定してグラ
フ化した。
【００２８】尚、圧電トランス用素子１０の特性を、以
下の表１に示す。
下の表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】図３は本圧電トランスの出力特性（出力電
力および効率の周波数特性）、図４は本圧電トランスの
入力インピーダンスの周波数特性、図５は本圧電トラン
スの入力側各部の電流値、そして図６は本圧電トランス
の誘電損失およびＥＳＲ損失の周波数特性を示す図であ
る。
力および効率の周波数特性）、図４は本圧電トランスの
入力インピーダンスの周波数特性、図５は本圧電トラン
スの入力側各部の電流値、そして図６は本圧電トランス
の誘電損失およびＥＳＲ損失の周波数特性を示す図であ
る。
【００３１】負荷抵抗ＲLは、数式（１）に示したよう
に、圧電トランス用素子１０の出力側の制動容量Ｃｄ２
と負荷マッチングをとったものである。本圧電トランス
では、約８０Ωとした。また、数式（１）に基づいて、
約１４０ＫＨｚ付近で並列共振を起こすようにした。
に、圧電トランス用素子１０の出力側の制動容量Ｃｄ２
と負荷マッチングをとったものである。本圧電トランス
では、約８０Ωとした。また、数式（１）に基づいて、
約１４０ＫＨｚ付近で並列共振を起こすようにした。
【００３２】出力電力は従来同様におよそ１７０〜１８
５ＫＨｚ域で２０ワット以上、効率はおよそ１３０ＫＨ
ｚ以上のかなり広い範囲で９５％程度である。
５ＫＨｚ域で２０ワット以上、効率はおよそ１３０ＫＨ
ｚ以上のかなり広い範囲で９５％程度である。
【００３３】図４を参照して、およそ１８０ＫＨｚ付近
で機械振動系の直列共振のためのインピーダンス値が極
小値をとり、およそ１４０および２１０ＫＨｚそれぞれ
の付近で極大値をとっている。
で機械振動系の直列共振のためのインピーダンス値が極
小値をとり、およそ１４０および２１０ＫＨｚそれぞれ
の付近で極大値をとっている。
【００３４】図５を参照して、圧電トランスの入力側各
損失（抵抗）部には、図示のように電流が流れる。
損失（抵抗）部には、図示のように電流が流れる。
【００３５】図６では、誘電損失（誘電的損失Ｒｄ１に
よるロス）と、コンデンサとしてのＥＳＲ損失（制動容
量Ｃｄ１の直列等価抵抗ＥＳＲ１でのロス）とを分けて
示している。この図から、誘電的損失がＥＳＲ損失の数
倍程度に大きいことが分かる。
よるロス）と、コンデンサとしてのＥＳＲ損失（制動容
量Ｃｄ１の直列等価抵抗ＥＳＲ１でのロス）とを分けて
示している。この図から、誘電的損失がＥＳＲ損失の数
倍程度に大きいことが分かる。
【００３６】さて、負荷マッチングを約８０Ωとし、ま
た、数式（１）に基づいて約１４０ＫＨｚ付近で並列共
振を起こすようにした本圧電トランスの並列インダクタ
ンスの値は、以下の数２（数式（２））により、約１ｍ
Ｈであある。
た、数式（１）に基づいて約１４０ＫＨｚ付近で並列共
振を起こすようにした本圧電トランスの並列インダクタ
ンスの値は、以下の数２（数式（２））により、約１ｍ
Ｈであある。
【００３７】
【数２】
【００３８】本圧電トランスは、従来の圧電トランスと
同等の出力電力（図１３）を得ながら、広い周波数範囲
に亘って高効率である。この理由は、以下の通りである
と考えられる。
同等の出力電力（図１３）を得ながら、広い周波数範囲
に亘って高効率である。この理由は、以下の通りである
と考えられる。
【００３９】入力インピーダンスについて本圧電トラン
ス（図４）と従来の圧電トランス（図１４）とを比較す
ると、本圧電トランスではおよそ１４０ＫＨｚ付近で高
インピーダンスとなっている。これは、インダクタＬｐ
が入力側の制動容量制動容量Ｃｄ１との間で並列共振を
起こしているからである。これにより、各部の電流値
は、本圧電トランス（図５）と従来の圧電トランス（図
１５）とを比較すると、本圧電トランスでは、機械系の
共振電流Ｉｍｔｎｌは変化せず、誘電抵抗を流れる電流
ＩＲｄならびに直列共振抵抗を流れる電流ＩESRのみが
変化することが分かる。このため、本圧電トランス（図
６）と従来の圧電トランス（図１６）とを比較して、主
に誘電的損失が減少することから、並列インダクタを挿
入接続することで、広い周波数範囲に亘って高効率であ
る。
ス（図４）と従来の圧電トランス（図１４）とを比較す
ると、本圧電トランスではおよそ１４０ＫＨｚ付近で高
インピーダンスとなっている。これは、インダクタＬｐ
が入力側の制動容量制動容量Ｃｄ１との間で並列共振を
起こしているからである。これにより、各部の電流値
は、本圧電トランス（図５）と従来の圧電トランス（図
１５）とを比較すると、本圧電トランスでは、機械系の
共振電流Ｉｍｔｎｌは変化せず、誘電抵抗を流れる電流
ＩＲｄならびに直列共振抵抗を流れる電流ＩESRのみが
変化することが分かる。このため、本圧電トランス（図
６）と従来の圧電トランス（図１６）とを比較して、主
に誘電的損失が減少することから、並列インダクタを挿
入接続することで、広い周波数範囲に亘って高効率であ
る。
【００４０】［実施の形態２］図７は本発明の実施の形
態２による圧電トランスの使用状態を概念的に示す図で
あり、図８はその集中定数型等価回路図である。
態２による圧電トランスの使用状態を概念的に示す図で
あり、図８はその集中定数型等価回路図である。
【００４１】図７を参照して、本発明の実施の形態によ
る圧電トランスは、図１１に示した従来の圧電トランス
と同様に、圧電セラミックまたは圧電単結晶から成る圧
電振動体を含む圧電トランス用素子１０の１次側に電源
が接続され、２次側に負荷抵抗ＲLが接続されている。
る圧電トランスは、図１１に示した従来の圧電トランス
と同様に、圧電セラミックまたは圧電単結晶から成る圧
電振動体を含む圧電トランス用素子１０の１次側に電源
が接続され、２次側に負荷抵抗ＲLが接続されている。
【００４２】さらに、本圧電トランスは、圧電トランス
用素子１０の入力および出力側のそれぞれに並列接続さ
れたインダクタＬｐ１およびＬｐ２例としての２つのオ
ープンなドラムコアを有している。本実施の形態におい
ても、インダクタは、オープンなドラムコアに限らず、
ポットコア、リングコア、リードレス・パワーインダク
タ、印刷パターンから成る平面コイル等であってもよ
い。
用素子１０の入力および出力側のそれぞれに並列接続さ
れたインダクタＬｐ１およびＬｐ２例としての２つのオ
ープンなドラムコアを有している。本実施の形態におい
ても、インダクタは、オープンなドラムコアに限らず、
ポットコア、リングコア、リードレス・パワーインダク
タ、印刷パターンから成る平面コイル等であってもよ
い。
【００４３】また、図８を参照して、圧電トランス用素
子１０は、図１２に示した従来の圧電トランス用素子と
同様に、等価質量ｍ、スティフネス（コンプライアンス
の逆数）１／ｓ、および機械的損失ｒと、入力側構成と
して制動容量Ｃｄ１、制動容量Ｃｄ１の直列等価抵抗Ｅ
ＳＲ１、および誘電的損失Ｒｄ１と、出力側構成として
制動容量Ｃｄ２、制動容量Ｃｄ２の直列等価抵抗ＥＳＲ
２、および誘電的損失Ｒｄ２とを有している。符号Ｎ１
は入力側変成比、Ｎ２は出力側変成比である。
子１０は、図１２に示した従来の圧電トランス用素子と
同様に、等価質量ｍ、スティフネス（コンプライアンス
の逆数）１／ｓ、および機械的損失ｒと、入力側構成と
して制動容量Ｃｄ１、制動容量Ｃｄ１の直列等価抵抗Ｅ
ＳＲ１、および誘電的損失Ｒｄ１と、出力側構成として
制動容量Ｃｄ２、制動容量Ｃｄ２の直列等価抵抗ＥＳＲ
２、および誘電的損失Ｒｄ２とを有している。符号Ｎ１
は入力側変成比、Ｎ２は出力側変成比である。
【００４４】図７および８に示す本圧電トランスに、電
源電圧として交流１７０Ｖｒｍｓを印可し、かつ出力側
に負荷抵抗ＲL接続し、各種周波数特性を測定してグラ
フ化した。
源電圧として交流１７０Ｖｒｍｓを印可し、かつ出力側
に負荷抵抗ＲL接続し、各種周波数特性を測定してグラ
フ化した。
【００４５】図９は本圧電トランスの出力特性（出力電
力および効率の周波数特性）、そして図１０は本圧電ト
ランスの共振電流の周波数特性を示す図である。負荷抵
抗ＲLは、数式（１）に示したように、圧電トランス用
素子１０の出力側の制動容量Ｃｄ２と負荷マッチングを
とったものである。本圧電トランスでは、約８０Ωとし
た。
力および効率の周波数特性）、そして図１０は本圧電ト
ランスの共振電流の周波数特性を示す図である。負荷抵
抗ＲLは、数式（１）に示したように、圧電トランス用
素子１０の出力側の制動容量Ｃｄ２と負荷マッチングを
とったものである。本圧電トランスでは、約８０Ωとし
た。
【００４６】本圧電トランス（図９）と実施の形態１に
よる圧電トランス（図３）とを比較して、入力側および
出力側双方にインダクタを並列接続した本圧電トランス
は、効率および出力電力の両方共に、広い周波数範囲に
亘って高い。この理由は、以下の通りであると考えられ
る。
よる圧電トランス（図３）とを比較して、入力側および
出力側双方にインダクタを並列接続した本圧電トランス
は、効率および出力電力の両方共に、広い周波数範囲に
亘って高い。この理由は、以下の通りであると考えられ
る。
【００４７】出力側の制動容量がＣｄ２がキャンセルさ
れたために、以下の数３（数式（３））により、
れたために、以下の数３（数式（３））により、
【数３】
【００４８】上記数式（３）において、Ｃ２は、圧電ト
ランスの出力側からみたスティフネス１／ｓに相当する
直列容量である。
ランスの出力側からみたスティフネス１／ｓに相当する
直列容量である。
【００４９】さらに、このγ2から、出力側の電気−機
械結合係数ｋｅｆｆ2を、以下の数４（数式（４））の
ように求められる。
械結合係数ｋｅｆｆ2を、以下の数４（数式（４））の
ように求められる。
【００５０】
【数４】
【００５１】数式（３）および（４）から明らかなよう
に、数式（３）において出力側の制動容量がＣｄ２がキ
ャンセル・アウトされることでγ2が限りなくゼロに近
づく（実際には、有限の値）と、数式（４）において電
気−機械結合係数ｋｅｆｆ2が増大することになる。
に、数式（３）において出力側の制動容量がＣｄ２がキ
ャンセル・アウトされることでγ2が限りなくゼロに近
づく（実際には、有限の値）と、数式（４）において電
気−機械結合係数ｋｅｆｆ2が増大することになる。
【００５２】尚、圧電トランスにおいて、電気−機械結
合係数ｋｅｆｆ2の大きさは、所望の出力電力を得るた
めの振動速度を決定するので、重要な値である。
合係数ｋｅｆｆ2の大きさは、所望の出力電力を得るた
めの振動速度を決定するので、重要な値である。
【００５３】即ち、出力電力Ｐｏｕｔと、電気−機械結
合係数ｋｅｆｆ2、素子の振動速度ｖ、駆動周波数ｆ、
体積Ｍとは、以下の数５（数式（５））のような関係：
合係数ｋｅｆｆ2、素子の振動速度ｖ、駆動周波数ｆ、
体積Ｍとは、以下の数５（数式（５））のような関係：
【数５】 にあり、例えば同一の素子（即ち、同じ体積、同じ駆動
周波数）である場合には、電気−機械結合係数ｋｅｆｆ
2が高い値である方が、より低い振動速度でもって、同
等の出力電圧を得ることができる。
周波数）である場合には、電気−機械結合係数ｋｅｆｆ
2が高い値である方が、より低い振動速度でもって、同
等の出力電圧を得ることができる。
【００５４】具体的には、図１０に示した、入力側およ
び出力側双方にインダクタを並列接続した本圧電トラン
スは、入力側のみにインダクタを並列接続した実施の形
態１による圧電トランスに比べ、共振電流値が低い。こ
れにより、機械抵抗における損失分が減少し、広い周波
数帯域に亘って、高効率かつ高出力電力であると考えら
れる。
び出力側双方にインダクタを並列接続した本圧電トラン
スは、入力側のみにインダクタを並列接続した実施の形
態１による圧電トランスに比べ、共振電流値が低い。こ
れにより、機械抵抗における損失分が減少し、広い周波
数帯域に亘って、高効率かつ高出力電力であると考えら
れる。
【００５５】［実施の形態３］本発明による圧電トラン
スのインダクタは、圧電トランス用素子の出力側のみに
並列接続されてもよい。
スのインダクタは、圧電トランス用素子の出力側のみに
並列接続されてもよい。
【００５６】
【発明の効果】本発明による圧電トランスは、圧電トラ
ンス用素子の入力側および出力側の少くとも一方の制動
容量に対して並列接続されたインダクタを有しているた
め、広い周波数範囲に亘って高効率である。
ンス用素子の入力側および出力側の少くとも一方の制動
容量に対して並列接続されたインダクタを有しているた
め、広い周波数範囲に亘って高効率である。
【図１】本発明の実施の形態１による圧電トランスの使
用状態を概念的に示す図である。
用状態を概念的に示す図である。
【図２】図１の集中定数型等価回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１による圧電トランスの出
力特性を示す図である。
力特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１による圧電トランスの入
力インピーダンスの周波数特性を示す図である。
力インピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１による圧電トランスの入
力側各部の電流値を示す図である。
力側各部の電流値を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１による圧電トランスの誘
電損失およびＥＳＲ損失の周波数特性を示す図である。
電損失およびＥＳＲ損失の周波数特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２による圧電トランスの使
用状態を概念的に示す図である。
用状態を概念的に示す図である。
【図８】図７の集中定数型等価回路図である。
【図９】本発明の実施の形態２による圧電トランスの出
力特性を示す図である。
力特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２による共振電流特性を
示す図である。
示す図である。
【図１１】従来の圧電トランスの使用状態を概念的に示
す図である。
す図である。
【図１２】図１１の集中定数型等価回路図である。
【図１３】従来の圧電トランスの出力特性を示す図であ
る。
る。
【図１４】従来の圧電トランスの入力インピーダンスの
周波数特性を示す図である。
周波数特性を示す図である。
【図１５】従来の圧電トランスの入力側各部の電流値を
示す図である。
示す図である。
【図１６】従来の圧電トランスの誘電損失およびＥＳＲ
損失の周波数特性を示す図である。
損失の周波数特性を示す図である。
１０ 圧電トランス用素子 １／ｓ コンプライアンス逆数 Ｃｄ１、Ｃｄ２ 制動容量 ＥＳＲ１ 制動容量Ｃｄ１の直列等価抵抗 ＥＳＲ２ 制動容量Ｃｄ２の直列等価抵抗 Ｌｐ、Ｌｐ１、Ｌｐ２ インダクタ ｍ 等価質量 ｒ 機械的損失 Ｒｄ１、Ｒｄ２ 誘電的損失 ＲL 負荷抵抗
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電セラミックまたは圧電単結晶から成
る圧電振動体を含む圧電トランス用素子を有する圧電ト
ランスにおいて、前記圧電トランス用素子の入力側およ
び出力側の少くとも一方の制動容量に対して並列接続さ
れたインダクタを有することを特徴とする圧電トラン
ス。 - 【請求項２】 圧電セラミックまたは圧電単結晶から成
る圧電振動体を含む圧電トランス用素子を有する圧電ト
ランスの駆動方法において、前記圧電トランス用素子の
入力側および出力側の少くとも一方の制動容量に対して
インダクタを並列接続し、該インダクタを当該制動容量
との間で並列共振させることを特徴とする圧電トランス
の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10308523A JP2000138402A (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 圧電トランスおよびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10308523A JP2000138402A (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 圧電トランスおよびその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000138402A true JP2000138402A (ja) | 2000-05-16 |
Family
ID=17982065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10308523A Withdrawn JP2000138402A (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 圧電トランスおよびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000138402A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103983859A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-08-13 | 国家电网公司 | 变压器介损及电容量的在线测量装置 |
-
1998
- 1998-10-29 JP JP10308523A patent/JP2000138402A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103983859A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-08-13 | 国家电网公司 | 变压器介损及电容量的在线测量装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1606395B (zh) | 驱动系统和交流转换装置 | |
| JP5810291B2 (ja) | 無線電力伝送システム | |
| JP2591886B2 (ja) | コンパクトなけい光ランプ用の電子式安定器回路 | |
| KR101687126B1 (ko) | 유도 전력 전송 회로 | |
| JPH08237943A (ja) | 圧電トランスを用いたｄｃ／ｄｃコンバータ | |
| US7889477B2 (en) | High voltage power supply for static neutralizers | |
| JP2011512778A (ja) | 共振コンバータにおける整合負荷のエミュレーション | |
| JP6618006B2 (ja) | 無線電力伝送システムおよび送電装置 | |
| US9450518B2 (en) | On-chip power converter circuit and on-chip power supply using the power converter circuit | |
| KR20050039580A (ko) | 면광원장치용 인버터회로 | |
| WO2005072023A1 (en) | High frequency driver for gas discharge lamp | |
| JP2002078248A (ja) | 非接触電力伝達装置 | |
| CN101272086A (zh) | 一种emc设备 | |
| JP2000138402A (ja) | 圧電トランスおよびその駆動方法 | |
| Baker | Design of radial mode piezoelectric transformers for lamp ballast applications | |
| EP0706227B1 (en) | Piezoelectric transformer having high conversion efficiency | |
| CN211296329U (zh) | 一种分数阶并联型电场耦合无线电能传输系统 | |
| CN109038841A (zh) | 一种电场式和感应式结合的无线电能传输系统 | |
| JP2007317942A (ja) | 圧電トランス及び電源回路 | |
| JP2020156218A (ja) | 非接触給電装置 | |
| US20230115543A1 (en) | Isolated switching amplifier system | |
| JP3562804B2 (ja) | コンデンサ結合電源装置 | |
| KR20040065534A (ko) | 다중 공진 회로를 이용한 가변 부하용 정합회로 | |
| Nations et al. | Magnetoelectric Voltage Tunable Inductors for Power Electronics Applications | |
| JP2001314077A (ja) | Ａｄコンバータおよびその制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050316 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060628 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20080129 |