JP2007185000A - 可変周波数増幅器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 MOSFET等の半導体素子をスイッチ素子として用い、正弦波信号発生部17から出力する高周波信号を増幅して出力するタイプの可変周波数増幅器において、高効率(スイッチング損失が小さい)のまま、部品数を削減して機器の小型化を図るのは容易ではなかった。
【解決手段】 スイッチング損失を低減させるために、スイッチ部12の出力電圧Vinvと、スイッチ部12とトランス15との間に流れる電流Iinvとの位相差を可能な限り小さくさせる必要がある。本発明では、可変周波数で正弦波状の交流信号を出力する正弦波信号発生部17と、電流Iinvを検出する電流検出部14と、正弦波信号発生部17の出力信号に対する電流Iinvの位相差が、所定の位相差になるように、正弦波信号発生部17から出力する信号の周波数を制御する周波数制御手段とを備えた構成にすることによって、電圧検出部を不要にした。
【選択図】 図1
Description
図4に示すように、従来の増幅器50は、直流電源部11、正弦波信号発生部57、信号変換部58、スイッチ部12、トランス15、共振部30、電圧検出部13、電流検出部14、位相差検出部59、および周波数制御部60から構成されており、増幅器50の出力を負荷2に供給するようになっている。
容量性の負荷に高周波電力を供給する可変周波数増幅器において、
直流電圧供給手段と、
可変周波数で正弦波状の交流信号を出力する正弦波信号発生手段と、
前記正弦波信号発生手段から出力する信号を正方向の信号と負方向の信号に分け、それぞれに対して正方向の矩形波状の信号に変換し、前記正方向の信号に対応する第1スイッチ信号および前記負方向の信号に対応する第2スイッチ信号として出力する信号変換手段と、
前記信号変換手段から出力された第1スイッチ信号によってスイッチングする少なくとも1つのスイッチ素子と、第2スイッチ信号によってスイッチングする少なくとも1つのスイッチ素子とを有し、第1スイッチ信号および第2スイッチ信号に基づいて、これらのスイッチ素子を交互にスイッチングさせ、前記直流電圧供給手段から出力する直流電圧を矩形波状の交流電圧に変換して出力するスイッチ手段と、
前記スイッチ手段の後段に接続されたトランスと、
前記トランスと前記負荷との間に設けられた第1のインダクタと、
前記スイッチ手段と前記トランスとの間に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記正弦波信号発生手段の出力信号および前記電流検出手段によって検出した電流を入力とし、前記正弦波信号発生手段の出力信号に対する前記電流検出手段によって検出した電流の位相差を求めて出力する位相差検出手段と、
前記位相差検出手段から出力された位相差が、所定の位相差になるように、前記正弦波信号発生手段から出力する交流信号の周波数を制御する周波数制御手段と、
を備えている。
トランス15が理想的でないときの電流波形の改善が行える。また、実質的に共振回路を構成する第1のインダクタの一部分を分けておきたい場合に有効である。
図1は、本発明の第1実施形態にかかる増幅器1aの概略構成図である。
図1に示すように、増幅器1aは、直流電源部11、正弦波信号発生部17、信号変換部18、スイッチ部12、トランス15、第1インダクタ16、電流検出部14、位相差検出部19、周波数制御部20から構成されており、増幅器1aの出力を負荷2に供給するようになっている。
なお、直流電源部11は、本発明の直流電圧供給手段の一例であり、正弦波信号発生部17は、本発明の正弦波信号発生手段の一例であり、信号変換部18は、本発明の信号変換手段の一例であり、スイッチ部12は、本発明のスイッチ手段の一例であり、トランス15は、本発明のトランスの一例であり、第1インダクタ16は、本発明の第1のインダクタの一例であり、電流検出部14は、本発明の電流検出手段の一例であり、位相差検出部19は、本発明の位相差検出手段の一例であり、周波数制御部20は、本発明の周波数制御手段の一例である。
この図2において、直流電源部11の出力電圧は、直流電圧Vdcで表している。また、スイッチ部12は、第1スイッチ素子S1〜第4スイッチ素子S4、および第1スイッチ素子S1〜第4スイッチ素子S4にそれぞれ並列に接続されたダイオードD1〜D4によって構成されている。
正弦波信号発生部17から正弦波状の交流信号が出力されると、信号変換部18においてスイッチングに適した信号に変換されて出力される。スイッチ部12では、この信号に基づいてスイッチ素子をスイッチングさせ、直流電源部11から出力する直流電圧を矩形波状の交流電圧に変換して出力する。
図3は、本発明の第2実施形態にかかる増幅器1bの概略構成図である。
図3に示す増幅器1bは、図1に示した増幅器1aに、図示するようにスイッチ部12とトランス15との間に第2インダクタ21を、さらに備えた構成となっている。なお、第2インダクタ21は、本発明の第2のインダクタの一例である。
1b 本発明の第2実施形態にかかる増幅器
2 負荷
11 直流電源部
12 スイッチ部
14 電流検出部
15 トランス
16 第1インダクタ
17 正弦波信号発生部
18 信号変換部
19 位相差検出部
20 周波数制御部
21 第2インダクタ
Claims (3)
- 容量性の負荷に高周波電力を供給する可変周波数増幅器において、
直流電圧供給手段と、
可変周波数で正弦波状の交流信号を出力する正弦波信号発生手段と、
前記正弦波信号発生手段から出力する信号を正方向の信号と負方向の信号に分け、それぞれに対して正方向の矩形波状の信号に変換し、前記正方向の信号に対応する第1スイッチ信号および前記負方向の信号に対応する第2スイッチ信号として出力する信号変換手段と、
前記信号変換手段から出力された第1スイッチ信号によってスイッチングする少なくとも1つのスイッチ素子と、第2スイッチ信号によってスイッチングする少なくとも1つのスイッチ素子とを有し、第1スイッチ信号および第2スイッチ信号に基づいて、これらのスイッチ素子を交互にスイッチングさせ、前記直流電圧供給手段から出力する直流電圧を矩形波状の交流電圧に変換して出力するスイッチ手段と、
前記スイッチ手段の後段に接続されたトランスと、
前記トランスと前記負荷との間に設けられた第1のインダクタと、
前記スイッチ手段と前記トランスとの間に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記正弦波信号発生手段の出力信号および前記電流検出手段によって検出した電流を入力とし、前記正弦波信号発生手段の出力信号に対する前記電流検出手段によって検出した電流の位相差を求めて出力する位相差検出手段と、
前記位相差検出手段から出力された位相差が、所定の位相差になるように、前記正弦波信号発生手段から出力する交流信号の周波数を制御する周波数制御手段と、
を備えた可変周波数増幅器。 - 前記正弦波信号発生手段は、DDS(Direct Digital Synthesizer)である請求項1に記載の可変周波数増幅器。
- 前記スイッチ手段と前記トランスとの間に第2のインダクタを、さらに備えた請求項1または2に記載の可変周波数増幅器。
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