JP2792524B2 - 圧電トランスコンバータ - Google Patents
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- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
- H10N30/804—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits for piezoelectric transformers
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Landscapes
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- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電トランスに関し、
特に多出力に関する。
特に多出力に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は第３図に示すように交流電源１の
電圧を交流に変換する駆動回路２の出力を受ける圧電ト
ランス１０においては、外側の電極が一枚しかなく、そ
の出力端子は、その最も外側の電極から取って整流平滑
回路４に接続されていた。尚、７は負荷である。
電圧を交流に変換する駆動回路２の出力を受ける圧電ト
ランス１０においては、外側の電極が一枚しかなく、そ
の出力端子は、その最も外側の電極から取って整流平滑
回路４に接続されていた。尚、７は負荷である。
【０００３】更に、従来は図１０に示すように圧電トラ
ンスコンバータの１次側に別の外部発振器３９を設けて
圧電トランス５８を駆動していた。
ンスコンバータの１次側に別の外部発振器３９を設けて
圧電トランス５８を駆動していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の圧電トラン
スの構成で出力端子を１本しか取り出せないという問題
があった。
スの構成で出力端子を１本しか取り出せないという問題
があった。
【０００５】更に従来の圧電トランスにおける発振回路
では、駆動回路の駆動周波数ｆsnと圧電トランスの持っ
ている共振周波数ｆ0 とが必ずしも一致しない。このた
め、圧電トランスの最も増幅度の高い周波数（ｆ0 ）で
駆動することができないので、圧電トランスの増幅度が
下がり最高出力電圧を出力できない、更に効率も低下す
るという問題があった。
では、駆動回路の駆動周波数ｆsnと圧電トランスの持っ
ている共振周波数ｆ0 とが必ずしも一致しない。このた
め、圧電トランスの最も増幅度の高い周波数（ｆ0 ）で
駆動することができないので、圧電トランスの増幅度が
下がり最高出力電圧を出力できない、更に効率も低下す
るという問題があった。
【０００６】また、こ従来の自励式圧電トランスは出力
電圧を制御していないので入力変動や負荷変動によって
出力電圧が変動するという問題点があった。
電圧を制御していないので入力変動や負荷変動によって
出力電圧が変動するという問題点があった。
【０００７】そこで、本発明の第１の技術的課題は、上
記欠点に鑑み、多出力圧電トランスコンバータの実現し
た圧電トランスコンバータを提供することである。
記欠点に鑑み、多出力圧電トランスコンバータの実現し
た圧電トランスコンバータを提供することである。
【０００８】また、本発明の第２の技術的課題は、圧電
トランスを用いたコンバータにおいて、最も効率よく圧
電トランスを駆動するために自己共振周波数で駆動する
圧電トランスコンバータを提供することである。
トランスを用いたコンバータにおいて、最も効率よく圧
電トランスを駆動するために自己共振周波数で駆動する
圧電トランスコンバータを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、機械振
動によりエネルギーを転送する圧電トランスと、該圧電
トランスを駆動する駆動回路と、前記圧電トランスの出
力を整流平滑する整流平滑回路とを備えた圧電トランス
コンバータにおいて、前記圧電トランスコンバータの出
力部電極を複数に分割し、それぞれに前記整流平滑回路
を設けたことを特徴とする多出力圧電トランスコンバー
タが得られる。
動によりエネルギーを転送する圧電トランスと、該圧電
トランスを駆動する駆動回路と、前記圧電トランスの出
力を整流平滑する整流平滑回路とを備えた圧電トランス
コンバータにおいて、前記圧電トランスコンバータの出
力部電極を複数に分割し、それぞれに前記整流平滑回路
を設けたことを特徴とする多出力圧電トランスコンバー
タが得られる。
【００１０】即ち、本発明は、出力側の電極を複数に分
割し、それぞれの電極から端子を取り出し整流平滑回路
を設けるものである。
割し、それぞれの電極から端子を取り出し整流平滑回路
を設けるものである。
【００１１】また、本発明によれば、機械振動によりエ
ネルギーを転送する第１及び第２の電極層を有する積層
形圧電トランスと、該圧電トランスを駆動する駆動回路
と、前記圧電トランスの出力を整流平滑する第１及び第
２の整流平滑回路とを備えた多出力電圧トランスコンバ
ータであって、前記第１の電極層は前記第１の整流平滑
回路に接続され、前記第２の電極層は、前記第２の整流
平滑回路に接続されてなり、複数出力が可能なことを特
徴とする多出力圧電トランスコンバータが得られる。
ネルギーを転送する第１及び第２の電極層を有する積層
形圧電トランスと、該圧電トランスを駆動する駆動回路
と、前記圧電トランスの出力を整流平滑する第１及び第
２の整流平滑回路とを備えた多出力電圧トランスコンバ
ータであって、前記第１の電極層は前記第１の整流平滑
回路に接続され、前記第２の電極層は、前記第２の整流
平滑回路に接続されてなり、複数出力が可能なことを特
徴とする多出力圧電トランスコンバータが得られる。
【００１２】即ち、本発明では、積層形圧電トランスの
出力部の複数の電極層の一部を取り出し別の整流平滑回
路に接続してなる多出力圧電トランスコンバータが得ら
れる。
出力部の複数の電極層の一部を取り出し別の整流平滑回
路に接続してなる多出力圧電トランスコンバータが得ら
れる。
【００１３】また、本発明によれば、機械振動によりエ
ネルギーを転送する圧電トランスと、該圧電トランスを
駆動する駆動回路と、前記圧電トランスの出力を整流平
滑する整流平滑回路とを備えた自励式圧電トランスコン
バータであって、前記圧電トランスの電極の一部を自励
発振用の電極とし、当該自励発振用の電極の出力を増幅
器に入力し、該増幅器の出力を前記圧電トランスの他の
電極に接続すると共に前記駆動回路の同期端子に接続す
ることを特徴とする自励式圧電トランスコンバータが得
られる。
ネルギーを転送する圧電トランスと、該圧電トランスを
駆動する駆動回路と、前記圧電トランスの出力を整流平
滑する整流平滑回路とを備えた自励式圧電トランスコン
バータであって、前記圧電トランスの電極の一部を自励
発振用の電極とし、当該自励発振用の電極の出力を増幅
器に入力し、該増幅器の出力を前記圧電トランスの他の
電極に接続すると共に前記駆動回路の同期端子に接続す
ることを特徴とする自励式圧電トランスコンバータが得
られる。
【００１４】即ち、本発明の自励式圧電トランスコンバ
ータは、圧電トランスの電極の一部を自励発振用とし、
インバータを用いて帰還をかけ発振させることで、主回
路と同一の共振周波数ｆ0 で発振させ、この周波数信号
を駆動回路の同期入力信号とする。
ータは、圧電トランスの電極の一部を自励発振用とし、
インバータを用いて帰還をかけ発振させることで、主回
路と同一の共振周波数ｆ0 で発振させ、この周波数信号
を駆動回路の同期入力信号とする。
【００１５】また、本発明によれば、機械振動によりエ
ネルギーを転送する圧電トランスと、該圧電トランスを
駆動する駆動回路と、前記圧電トランスの出力を整流平
滑する整流平滑回路とを有するＰＷＭ制御の自励式圧電
トランスコンバータであって、前記圧電トランスの電極
の一部を自励発振用の電極とし、当該自励発振用の電極
からの出力を受け、該増幅出力を、前記圧電トランスの
他の電極に出力する増幅器と、前記整流平滑回路の出力
と、予め定められた基準電圧との差を誤差増幅する誤差
増幅回路と、前記増幅器の出力を受ける同期端子に受け
て、前記誤差増幅回路の出力を入力するパルス幅変調回
路とを有し、該パルス幅変調回路の出力を前記駆動回路
の同期端子に入力してなることを特徴とするＰＷＭ制御
の自励式圧電トランスコンバータが得られる。
ネルギーを転送する圧電トランスと、該圧電トランスを
駆動する駆動回路と、前記圧電トランスの出力を整流平
滑する整流平滑回路とを有するＰＷＭ制御の自励式圧電
トランスコンバータであって、前記圧電トランスの電極
の一部を自励発振用の電極とし、当該自励発振用の電極
からの出力を受け、該増幅出力を、前記圧電トランスの
他の電極に出力する増幅器と、前記整流平滑回路の出力
と、予め定められた基準電圧との差を誤差増幅する誤差
増幅回路と、前記増幅器の出力を受ける同期端子に受け
て、前記誤差増幅回路の出力を入力するパルス幅変調回
路とを有し、該パルス幅変調回路の出力を前記駆動回路
の同期端子に入力してなることを特徴とするＰＷＭ制御
の自励式圧電トランスコンバータが得られる。
【００１６】即ち、本発明は、自励式圧電トランスコン
バータの出力電圧を帰還しＰＷＭ制御をかけることで出
力電圧を制御する。
バータの出力電圧を帰還しＰＷＭ制御をかけることで出
力電圧を制御する。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１８】図１は本発明の第１の実施例を示すブロッ
ク図である。駆動回路２によって入力電源１の電圧を交
流に変換し、圧電トランス３の入力端子Ａ−Ｂ間に印加
する。次に図２に示すように、圧電トランス３の出力端
子Ｂ−Ｃ間から交流を取り出し、整流平滑回路４を通し
て負荷７に電力を供給する。同時に圧電トランス３のＢ
−Ｄ間、Ｂ−Ｅ間から交流を取り出し、それぞれ整流平
滑回路５，６を通し負荷８，９に電力を供給する。尚、
３出力以上の場合も同様である。
ク図である。駆動回路２によって入力電源１の電圧を交
流に変換し、圧電トランス３の入力端子Ａ−Ｂ間に印加
する。次に図２に示すように、圧電トランス３の出力端
子Ｂ−Ｃ間から交流を取り出し、整流平滑回路４を通し
て負荷７に電力を供給する。同時に圧電トランス３のＢ
−Ｄ間、Ｂ−Ｅ間から交流を取り出し、それぞれ整流平
滑回路５，６を通し負荷８，９に電力を供給する。尚、
３出力以上の場合も同様である。
【００１９】図４は本発明の第２の実施例のブロック図
である。駆動回路２によって入力電源１を交流に変換
し、圧電トランス２３の入力端子Ａ−Ｂ間に印加する。
次に図５に示すとおり、圧電トランス２３の出力端子Ｂ
−Ｃ間から交流を取り出し、整流平滑回路４を通して負
荷６に電力を供給する。同時に圧電トランス２３の出力
端子Ｂ−Ｄ間から交流を取り出し、整流平滑回路５を通
して負荷７に電力を供給する。
である。駆動回路２によって入力電源１を交流に変換
し、圧電トランス２３の入力端子Ａ−Ｂ間に印加する。
次に図５に示すとおり、圧電トランス２３の出力端子Ｂ
−Ｃ間から交流を取り出し、整流平滑回路４を通して負
荷６に電力を供給する。同時に圧電トランス２３の出力
端子Ｂ−Ｄ間から交流を取り出し、整流平滑回路５を通
して負荷７に電力を供給する。
【００２０】次に、図６は本発明の第３の実施例の電源
回路ブロック図である。駆動回路２によって入力電源１
の電圧を交流に変換し、圧電トランス３３の入力端子Ａ
−Ｂ間に印加する。次に圧電トランス３３の出力端子Ｂ
−Ｃ間から交流を取り出し、整流平滑回路４で直流に変
換し負荷５に電力を供給する。
回路ブロック図である。駆動回路２によって入力電源１
の電圧を交流に変換し、圧電トランス３３の入力端子Ａ
−Ｂ間に印加する。次に圧電トランス３３の出力端子Ｂ
−Ｃ間から交流を取り出し、整流平滑回路４で直流に変
換し負荷５に電力を供給する。
【００２１】このとき、図７に示すように、圧電トラン
ス３に入出力の電極を一部切り離し端子Ｄ，Ｅに取り出
す。このＤ−Ｅ間にインバータ３６を挿入し、その出力
を駆動回路２の同期入力端子に入力する。
ス３に入出力の電極を一部切り離し端子Ｄ，Ｅに取り出
す。このＤ−Ｅ間にインバータ３６を挿入し、その出力
を駆動回路２の同期入力端子に入力する。
【００２２】ここで、動作を説明する。図８に示すよう
に、圧電トランス３３は、ｆ0 なる共振点を持ってお
り、この周波数で駆動することが最も効率が良いことが
分かる。そこで、図７に示すように圧電トランス３３の
入出力電極の一部を主電極から切り離し、自励発振用の
電極とし、図６に示すようにこの電極端子間（Ｄ−Ｅ
間）にインバータ３６を挿入し帰還すると、発振を始め
るが、圧電トランス３３の共振周波数は厚さｄで決まる
ので、主電極間と同じ共振周波数ｆ0 で発振することに
なる。
に、圧電トランス３３は、ｆ0 なる共振点を持ってお
り、この周波数で駆動することが最も効率が良いことが
分かる。そこで、図７に示すように圧電トランス３３の
入出力電極の一部を主電極から切り離し、自励発振用の
電極とし、図６に示すようにこの電極端子間（Ｄ−Ｅ
間）にインバータ３６を挿入し帰還すると、発振を始め
るが、圧電トランス３３の共振周波数は厚さｄで決まる
ので、主電極間と同じ共振周波数ｆ0 で発振することに
なる。
【００２３】次にこの出力を駆動回路２の同期端子３７
に入力する。これによって、図９に示すとおり、圧電ト
ランス３は、周波数ｆ0 で駆動されることになり、最も
効率よくしかも最大電圧を出力できる。
に入力する。これによって、図９に示すとおり、圧電ト
ランス３は、周波数ｆ0 で駆動されることになり、最も
効率よくしかも最大電圧を出力できる。
【００２４】次に本発明第４の実施例を説明する。図１
１に示すように、駆動回路２によって入力電源１の電圧
を交流に変換し、圧電トランス３３の入力端子Ａ−Ｂ間
に印加する。次に圧電トランス３３の出力端子Ｂ−Ｃ間
から交流を取り出す。その入出力波形を図１２に示す。
交流出力は、整流平滑回路４で直流に変換し、負荷５に
電力を供給する。
１に示すように、駆動回路２によって入力電源１の電圧
を交流に変換し、圧電トランス３３の入力端子Ａ−Ｂ間
に印加する。次に圧電トランス３３の出力端子Ｂ−Ｃ間
から交流を取り出す。その入出力波形を図１２に示す。
交流出力は、整流平滑回路４で直流に変換し、負荷５に
電力を供給する。
【００２５】このとき、図７に示すように、圧電トラン
ス３３の入出力の電極を一部切り離し、端子Ｄ，Ｅに取
り出す。このＤ−Ｅ間にインバータ３６を挿入しその出
力端子をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御回路４８の同期端
子４７に接続し、ＰＷＭ回路４８の出力端子を駆動回路
２の同期端子３７に接続する。一方、整流平滑回路４の
出力電圧は、基準電圧４１と比較され、その差を誤差増
幅器４０で増幅し、誤差増幅器４０の出力をＰＷＭ回路
４８の入力とし、ＰＷＭ回路４８の出力を駆動回路２の
同期端子３７の入力とする。
ス３３の入出力の電極を一部切り離し、端子Ｄ，Ｅに取
り出す。このＤ−Ｅ間にインバータ３６を挿入しその出
力端子をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御回路４８の同期端
子４７に接続し、ＰＷＭ回路４８の出力端子を駆動回路
２の同期端子３７に接続する。一方、整流平滑回路４の
出力電圧は、基準電圧４１と比較され、その差を誤差増
幅器４０で増幅し、誤差増幅器４０の出力をＰＷＭ回路
４８の入力とし、ＰＷＭ回路４８の出力を駆動回路２の
同期端子３７の入力とする。
【００２６】ここで、動作を説明する。図８に示すよう
に、圧電トランス３３は、ｆ0 なる共振点を持ってお
り、この周波数で駆動することが最も効率が良いことが
分かる。そこで、図７に示すように、圧電トランス３３
の入出力電極の一部を主電極から切り離し、自励発振用
の電極とし、図１１に示すように、この電極端子間（Ｄ
−Ｅ間）にインバータ３６を挿入し帰還すると発振を始
める。しかし、圧電トランス３３の共振周波数は、厚さ
ｄで決まるので、主電極間と同じ共振周波数ｆ0で発振
することになる。この信号をＰＷＭ回路４８の同期入力
端子４７に入力することで、ＰＷＭ回路４８は周波数ｆ
0 の方形波を出力することになる。一方、整流平滑回路
４の出力電圧は、ＰＷＭ回路４８で帰還することによ
り、出力電圧を制御することができる。
に、圧電トランス３３は、ｆ0 なる共振点を持ってお
り、この周波数で駆動することが最も効率が良いことが
分かる。そこで、図７に示すように、圧電トランス３３
の入出力電極の一部を主電極から切り離し、自励発振用
の電極とし、図１１に示すように、この電極端子間（Ｄ
−Ｅ間）にインバータ３６を挿入し帰還すると発振を始
める。しかし、圧電トランス３３の共振周波数は、厚さ
ｄで決まるので、主電極間と同じ共振周波数ｆ0で発振
することになる。この信号をＰＷＭ回路４８の同期入力
端子４７に入力することで、ＰＷＭ回路４８は周波数ｆ
0 の方形波を出力することになる。一方、整流平滑回路
４の出力電圧は、ＰＷＭ回路４８で帰還することによ
り、出力電圧を制御することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、第１の本発明は、
圧電トランスの出力部電極を複数に分割し、それぞれに
整流平滑回路を設けることで多出力が可能になるという
効果を有する。
圧電トランスの出力部電極を複数に分割し、それぞれに
整流平滑回路を設けることで多出力が可能になるという
効果を有する。
【００２８】また、第２の本発明は、積層形圧電トラン
スコンバータの出力部の複数の電極層の一部を取り出す
ことで多出力コンバータにできるという効果がある。
スコンバータの出力部の複数の電極層の一部を取り出す
ことで多出力コンバータにできるという効果がある。
【００２９】また、第３の本発明は圧電トランス主電極
の一部とインバータを用いて自励発振させ、この信号を
駆動回路の同期信号とすることで、圧電トランスを共振
周波数で駆動するることができるため、圧電トランスの
効率が最もよく、最大電圧を出力するコンバータが実現
できる。
の一部とインバータを用いて自励発振させ、この信号を
駆動回路の同期信号とすることで、圧電トランスを共振
周波数で駆動するることができるため、圧電トランスの
効率が最もよく、最大電圧を出力するコンバータが実現
できる。
【００３０】また、第４の本発明は自励式圧電トランス
コンバータにおいてＰＷＭ制御により出力電圧を制御す
るので、高効率で安定した出力電圧が得られる。
コンバータにおいてＰＷＭ制御により出力電圧を制御す
るので、高効率で安定した出力電圧が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る多出力圧電トラン
スコンバータのブロック図。
スコンバータのブロック図。
【図２】図１で示した圧電トランスコンバータの概観
図。
図。
【図３】従来の単出力圧電トランスコンバータ。
【図４】本発明の第２の実施例に係る多出力圧電トラン
スコンバータのブロック図。
スコンバータのブロック図。
【図５】図４で示した圧電トランスコンバータの概観
図。
図。
【図６】本発明の第３の実施例に係る自励発振型圧電ト
ランスコンバータのブロック図。
ランスコンバータのブロック図。
【図７】図６に示した圧電トランス３の概観図。
【図８】図６に示した圧電トランス３３の電圧増幅度の
ｆ特。
ｆ特。
【図９】図６に示した圧電トランス３３の入出力波形。
【図１０】従来の圧電トランスを用いたコンバータ。
【図１１】本発明のＰＷＭ制御の自励式圧電トランスコ
ンバータ。
ンバータ。
【図１２】図１１に示した圧電トランス３３の入出力波
形。
形。
１ 入力電源 ２ 駆動回路 ３，２３ 多出力圧電トランス ４〜６ 整流平滑回路 ７〜９ 負荷 １０ 単出力圧電トランス ３３ 本発明の自励発振用端子付き圧電トランス ３６ インバータ ３７ 同期端子 ３８ 一般の圧電トランス ３９ 外部発振器 ４０ 誤差増幅器 ４１ 基準電圧 ４７ 同期入力端子 ４８ ＰＷＭ回路
Claims (3)
- 【請求項１】 機械振動によりエネルギーを転送する第
１及び第２の電極層を有する積層形圧電トランスと、該
圧電トランスを駆動する駆動回路と、前記圧電トランス
の出力を整流平滑する第１及び第２の整流平滑回路とを
備えた多出力電圧トランスコンバータであって、前記第
１の電極層は前記第１の整流平滑回路に接続され、前記
第２の電極層は、前記第２の整流平滑回路に接続されて
なり、複数出力が可能なことを特徴とする多出力圧電ト
ランスコンバータ。 - 【請求項２】 一対の入力端子、一対の出力端子及び一
対の自励発振用電極とを備える圧電トランスと、該圧電
トランスの入力端子と接続して該圧電トランスを駆動す
る駆動回路と、前記圧電トランスの出力端子と接続し、
前記圧電トランスの出力を整流平滑して負荷に出力する
整流平滑回路と、インバータとを備え、 該インバータの入力端子は一方の前記自励発振用電極に
接続し、前記インバータの出力端子は他方の前記自励発
振用電極及び前記駆動回路の同期端子に接続することを
特徴とする自励式圧電トランスコンバータ。 - 【請求項３】 一対の入力端子、一対の出力端子及び一
対の自励発振用電極とを備える圧電トランスと、 前記圧電トランスの入力端子と接続し、前記圧電トラン
スを駆動する駆動回路と、 前記圧電トランスの出力端子と接続し、前記圧電トラン
スの出力を整流平滑して負荷に出力する整流平滑回路
と、 前記整流平滑回路の出力と予め定められた基準電圧との
差を誤差増幅する誤差増幅回路と、 前記誤差増幅回路の出力を入力端子に受けて、前記駆動
回路の同期端子に出力するパルス幅変調回路と、 入力端子を一方の前記自励発振用電極に接続し、出力端
子を他方の前記自励発振用電極及び前記パルス幅変調回
路の同期回路に接続するインバータとを備えることを特
徴とするＰＷＭ制御の自励式圧電トランスコンバータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055020A JP2792524B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 圧電トランスコンバータ |
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